CN1337712A - 在磁式随机存取存储器内阻止电迁移的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在MRAM内阻止电迁移的方法,其中在所述的编程步骤之后,如此地给字线和位线输入一个补偿电迁移的反极性的信号,使得在所述存储单元内不会发生编程。

Description

在磁式随机存取存储器内阻止电迁移的方法
技术领域
本发明涉及一种在MRAM(磁式随机存取存储器)内阻止电迁移的方法，所述的MRAM由字线、与字线交叉的位线、以及设于所述字线和位线之间交叉点上的电阻构成，通过磁场可如此地作用于所述电阻的电阻值，使得以如下方式将该电阻值分配给两个逻辑状态“0”或“1”，即在一个编程步骤中，经所选电阻所属的字线和位线分别同时发送一个一同产生磁场的直流信号。
背景技术
图3示出了常规的MRAM的结构。该结构由字线WL1、WL2、WL3、…和位线BL1、BL2、BL3、BL4、…组成，且所述位线与字线WL1、WL2、WL3、…基本垂直交叉。在字线WL1、WL2、WL3、…和位线BL1、BL2、BL3、BL4、…之间的交叉处有一些存储单元，它们分别用电阻R11、R12、…、R33、R34、通用符号Rij来标示。
譬如当所述字线WL2和所述位线BL3之间存在电压差时，所述电阻Rij便表示了在譬如为字线WL2的字线和譬如为位线BL3的位线之间流经的隧道电流的路段。于是根据写入到所述存储单元内的磁场，该隧道电流采纳一个较大或较小值。换句话说，所述存储单元可以理解为用较大或较小电阻值进行编程的二进制电阻。然后可以给该两个电阻值分配信息单元“1”或“0”。
也就是说，存储单元的编程是通过施加磁场来实现的。现在，为了把存储单元编程为值“0”或“1”，所述磁场必须不能超过某些阈值。在此需注意的是，所述存储单元具有一种磁滞现象。
如图3所示，譬如流经字线WL2的直流电流I2在该字线WL2周围产生的磁场为M。在此，如果电流I2的流向相反，则该磁场M的方向也相反。此时，磁场M的方向给出了在存储单元中写入“1”或“0”。
现在假定，字线WL2中的电流I2表示信息内容“1”。所有与字线WL2相连的存储单元，也即具有电阻R21、R22、R23及R24的存储单元便通过具有磁场M的电流I2来进行作用。此时，具有电阻R21、R22、R23、R24的存储单元的磁滞现象使得单个磁场M还不能足以将所有这些存储单元从“0”状态置为“1”状态。更确切地说，必须另外还要用电流I1来驱动一个位线、譬如位线BL3，以便在所述位线BL3和字线WL2的接口处产生一个磁场，通过由电流I1和I2所产生的磁场进行叠加，该磁场便大得足以在所述接口处、也即在电阻R23内将“0”状态转换到“1”状态。换句话说，通过驱动所选的字线WLi和所选的位线BLj，便可以-根据由相应电流产生的磁场方向-把该字线和位线的接口处的存储单元编程为“0”或“1”状态。
由于此时为编程所述存储单元而施加的电流I1和I2为直流电流，所以，倘若主要是一直向所述存储单元写入该直流信号、亦即譬如“1”，那么便会因编程而出现电迁移。由mA范围内的存储器电流而造成的电迁移最终将意味着质量转移，这甚至会对相应的金属导线带来损伤。因此以不理想的方式限制了MRAM的寿命。
下面借助图4a和4b来再一次讲述上述的电迁移问题。在图4a和4b中绘出了依赖于时间t的编程电流I1和I2。为了向具有电阻R23的存储单元中写入“1”，给电流I1和I2采用了正极性的信号，而在向该存储单元中写入“0”时的作用信号为负极性。现在，如果向带有电阻R23的存储单元中持续地写入“1”或“0”，那么电流I1和I2总是以相同的方向流经位线BL3或字线WL2，而这将会导致电迁移。只有向具有电阻R23的存储单元交替地依次写入“0”和“1”，才会在变化的方向上出现质量转移，这便避免了损伤相应的导线BL3或WL2。但是，由于有许多应用情况，其中总是向存储单元中写入相同的存储内容，也即持续地写入“0”或持续地写入“1”，因此必须以如下方面为出发点，即电迁移会因质量转移而导致导线的损伤。
众所周知，在施加交流电时实际上不会出现电迁移。但由于交流电无法定义存储内容，所以它在MRAM中是不能采用的。
发明内容
因此本发明的任务在于，提供一种在MRAM中阻止电迁移的方法，以便避免损伤MRAM的导线。
在文章开头所述类型的方法中，该任务根据本发明是如此来实现的，即在所述的编程步骤之后，对于施加了直流信号的字线和位线，经它们再发送一个与所述直流信号的极性相反的另一直流信号。但该另一直流信号是时间错位地，或者以比所述直流信号低的幅值和更长的时延而输入到所选电阻所属的字线和位线中。
通过在所述字线和位线内从时间上错位所述的另一直流信号，以及通过降低该另一直流信号的幅值，可以实现：所述字线和位线的接口处的、也即在所述存储单元内的磁场不会超过一个阈值，该阈值可导致把信息写入到所述的单元中，并由此导致破坏已写入的信息。
下面借助附图来详细阐述本发明。
附图说明
图1a和1b示出了用于说明本发明方法的第一实施例的信号图，
图2a和2b示出了用于说明本发明方法的第二实施例的信号图，
图3示出了MRAM的结构，
图4a和4b示出了用于说明在图3所示的MRAM中向存储单元写入“1”或“0”的信号图。
具体实施方式
图3、4a和4b在前文已经讲述过。
图1a和1b均在其左半部分示出了-类似于图4a和4b-通过同时施加电流I1和I2而向位线BL3或字线WL2写入“1”(参照图3)。如果需要写入“0”来代替“1”，则所示电流I1或I2的极性从+x变为-x。
此时为了补偿电迁移或质量转移，根据本发明的方法，在把“1”写入到具有电阻R23的存储单元的编程步骤之后，时间相互错位地给所述位线BL3或字线WL2施加一些反极性的信号。利用幅值为-x的信号的这种时间错位，确保了在具有电阻R23的存储单元内不会超过为写入而所需的磁场阈值。这就是说，存储在所述存储单元内的信息、也即“1”完整地保留着，而不会被“0”代替，如果在位线BL3或字线WL2中所述幅值为-x的信号之间没有时间错位，那么这原本就会发生，也就是说被“0”代替。
图2a和2b示出了本发明方法的另一实施例，其中在写入“1”之后，向刚好用“1”写过的存储单元的位线和字线施加一个具有半幅值和相反极性的脉冲，且时延较长一些。利用值为x的写入脉冲的一半幅值x/2，可以可靠地避免损坏所写入的信息。但同时，所述电迁移因该半幅值脉冲的较长时延而得到了补偿。优选地，对于所述具有半幅值的脉冲的时延，考虑其约为用于写入所述信息“1”的写入脉冲时延的双倍。
在图2a和2b的实施例中，同时给所述的位线和字线施加半幅值的、用于补偿电迁移的脉冲。但显然也可以另外还设置时间错位-类似于图1a和1b的实施例。
在图2a和2b的实施例中，补偿写信号的脉冲为所述写信号的一半幅值。但显然也可以给该补偿信号采取别的值。决定性的只是，在同时给位线和字线施加补偿信号时，不能超过用于写入信息的阈值。
参考符号清单
BL    位线
WL    字线
I1    位线中的电流
I2    字线中的电流
R     存储单元中的电阻
x     编程电流的幅值
x/2   补偿电流的幅值

Claims (4)

1.一种在MRAM内阻止电迁移的方法，所述的MRAM由字线(WL)、与字线(WL)交叉的位线(BL)、以及设于所述字线(WL)和位线(BL)之同交叉点上的电阻(R)构成，通过磁场可如此地作用于所述电阻的电阻值，使得以如下方式将该电阻值分配给两个逻辑状态“0”或“1”，即在一个编程步骤中，经所选电阻所属的字线和位线分别同时发送一个一同产生磁场的直流信号，
其特征在于：
在所述的编程步骤之后，对于施加了直流信号的字线和位线(WL，BL)，经它们再发送一个与所述直流信号的极性相反的另一直流信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述的另一直流信号是时间错位地输入到所选电阻所属的字线和位线中。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：
所述的另一直流信号是以比所述直流信号低的幅值和更长的时延而输入到所选电阻所属的字线和位线中。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：
所述的另一直流信号约为所述直流信号的一半幅值和双倍时延。
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