DE602004006302T2

DE602004006302T2 - Verfahren und einrichtung zur durchführung einer aktiven feldkompensation während der programmierung eines magnetoresistiven speicherbausteins

Info

Publication number: DE602004006302T2
Application number: DE602004006302T
Authority: DE
Inventors: Hans M. Boeve
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: NXP BV
Priority date: 2003-11-24
Filing date: 2004-11-17
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2024-11-18
Also published as: CN1886801B; ATE361529T1; EP1692704B1; EP1692704A1; KR20060111521A; WO2005050660A1; CN1886801A; DE602004006302D1; TW200539176A; US20070070686A1; US7355882B2; JP2007513446A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Ausgleichs für das Vorhandensein eines externen magnetischen Felds während des Programmierens einer magnetoresistiven Speichervorrichtung, wie z.B. einer MRAM-Vorrichtung.
Magnetischer oder magnetoresistiver Random Access Memory (MRAM) gilt derzeit bei vielen Unternehmen als Nachfolger des Flash-Speichers. Er hat das Potential, alle außer die schnellsten statischen RAM- (SRAM-) Speicher zu ersetzen. Dadurch eignet sich MRAM sehr gut als eingebetteter Speicher für Ein-Chip-Systeme (SoC). Er ist eine nicht flüchtige Speichervorrichtung (NVM), was bedeutet, dass kein Strom nötig ist, um die gespeicherten Informationen zu erhalten. Dies gilt als Vorteil gegenüber den meisten anderen Arten von Speichern. MRAM-Speicher können insbesondere für „tragbare" Anwendungen, wie Chipkarten, Mobiltelefone, PDAs usw. verwendet werden.
Die Idee des MRAM wurde ursprünglich bei Honeywell Corp, USA, entwickelt und setzt in einer Vorrichtung mit mehreren magnetischen Schichten die Magnetisierungsrichtung zum Speichern von Informationen und die resultierende Differenz des Widerstands zum Auslesen der Information ein. Wie bei allen Speichervorrichtungen, muss jedes Speicherelement in einem MRAM-Feld in der Lage sein, mindestens zwei binäre Zustände zu speichern, die entweder eine „1" oder eine „0" darstellen.
Es gibt verschiedene Arten magnetoresistiver Effekte, von denen der Riesenmagnetowiderstand (GMR) und der Tunnelmagnetowiderstand (TMR) derzeit die wichtigsten sind. Der GMR-Effekt und der TMR-Effekt stellen Möglichkeiten bereit, nicht flüchtige magnetische Speicher umzusetzen. Diese Vorrichtungen umfassen einen Stapel dünner Folien, von denen mindestens zwei ferromagnetisch oder ferrimagnetisch sind, und die durch eine nicht magnetische Zwischenschicht getrennt sind. GMR ist der Magnetwiderstand für Strukturen mit leitfähigen Zwischenschichten und TMR ist der Magnetwiderstand für Strukturen mit dielektrischen Zwischenschichten. Wenn ein sehr dünner Leiter zwischen zwei ferromagne tischen oder fernmagnetischen Folien angebracht wird, ist der wirksame Widerstand auf gleicher Ebene der zusammengesetzten Mehrschichtstruktur am kleinsten, wenn die Magnetisierungsrichtungen der Folien parallel sind, und am größten, wenn die Magnetisierungsrichtungen der Folien antiparallel sind. Wenn eine dünne dielektrische Zwischenschicht zwischen zwei ferromagnetischen oder fernmagnetischen Folien angebracht wird, kann beobachtet werden, dass der Tunnelstrom zwischen den Folien am größten (oder daher der Widerstand am kleinsten) ist, wenn die Magnetisierungsrichtungen der Folien parallel sind, und dass der Tunnelstrom zwischen den Folien am kleinsten (oder daher der Widerstand am größten) ist, wenn die Magnetisierungsrichtungen der Folien antiparallel sind.
Magnetwiderstand wird normalerweise als prozentuale Zunahme des Widerstands gemessen, wenn die oben beschriebenen Strukturen von parallelen zu antiparallelen Magnetisierungszuständen übergehen. TMR-Vorrichtungen stellen einen höheren Prozentsatz von Magnetwiderstand bereit als GMR-Kontruktionen, und haben daher das Potential für stärkere Signale und größere Geschwindigkeit. Aktuelle Ergebnisse deuten darauf hin, dass der TMR-Effekt über 40 % Magnetwiderstand erzeugt im Vergleich zu 10-14 % Magnetwiderstand in guten GMR-Speicherelementen.
Eine typische MRAM-Vorrichtung umfasst eine Mehrzahl von magnetoresistiven Speicherelementen 10, von denen eines in den 1A und 1B dargestellt ist, z.B. in einem Feld angeordnete magnetische Tunnelkontakt- (MTJ-)elemente. Ein Feld 20 von magnetoresistiven Speicherelementen 10 wird in 2 dargestellt. MTJ-Speicherelemente 10 umfassen im Allgemeinen eine geschichtete Struktur, die ein feste oder gepinnte magnetisch harte Schicht 11, eine freie Schicht 12 und dazwischen eine dielektrische Barriere umfasst. Die gepinnte Schicht 11 aus magnetischem Material hat einen magnetischen Vektor, der immer in die gleiche Richtung zeigt. Die freie Schicht wird für die Speicherung von Informationen verwendet. Der magnetische Vektor der freien Schicht 12 ist frei, aber auf die leichte Achse der freien Schicht 12 beschränkt, die im Wesentlichen durch die physischen Abmessungen des Speicherelements 10 bestimmt ist. Der magnetische Vektor der freien Schicht 12 zeigt in eine der folgenden beiden Richtungen: parallel oder antiparallel zur Magnetisierungsrichtung der gepinnten Schicht 11, die mit der leichten Achse zusammenfällt. Das grundlegende Prinzip von MRAM ist die Speicherung von Informationen als binäre Daten, z.B. als „0" und „1", auf der Grundlage der Magnetisierungsrichtungen. Deshalb sind die magnetischen Daten nicht flüchtig und ändern sich nicht, bis sie durch ein magnetisches Feld beeinflusst werden.
Das Speichern oder Schreiben von Daten in einem magnetoresistiven Speicherelement 10 wird durch Anlegen von magnetischen Feldern erreicht, wodurch magnetisches Material in der freien Schicht 12 in einen von zwei möglichen Speicherzuständen magnetisiert wird. Wenn beide magnetische Folien 11, 12 der geschichteten Struktur eines MRAM-Elements 10 mit der gleichen Ausrichtung (parallel) magnetisiert werden, ist die Information einer der beiden binären Werte, z.B. „0", wenn andererseits beide magnetischen Folien 11, 12 der geschichteten Struktur eines MRAM-Elements 10 mit umgekehrter Ausrichtung (antiparallel) magnetisiert werden, ist die Information der andere binäre Wert, z.B. „1". Die magnetischen Felder werden durch Ströme erzeugt, die durch Stromleitungen fließen (Wortleitungen 14, 14a, 14b, 14c und Stromleitungen 15, 15a, 15b, 15c), die außerhalb der magnetischen Strukturen liegen. Es ist zu beachten, dass zwei Magnetfeldkomponenten dazu verwendet werden, zwischen einem ausgewählten Speicherelement 10s und anderen nicht ausgewählten Speicherelementen 10 zu unterscheiden. Das Auslesen von Daten wird durch Abtasten von Widerstandsänderungen in einem magnetischen Speicherelement 10 erreicht, wenn magnetische Felder angelegt werden. Unter Ausnutzung der Tatsache, dass der Widerstand der geschichteten Struktur 11, 12, 13 sich ändert, abhängig davon, ob die Ausrichtungen parallel sind oder nicht, kann das System beide binären Werte der Daten, d.h. „0" oder „1" unterscheiden. Die für das Auslesen erforderlichen magnetischen Felder werden durch Ströme erzeugt, die durch Stromleitungen (Wortleitungen) fließen, die außerhalb der magnetischen Strukturen liegen, oder durch die magnetischen Strukturen selbst (über die Bitleitung 15 und die Abtastleitungen 16). Das Auslesen eines ausgewählten Speicherele ments 10s erfolgt durch einen Serientransistor 17, der über 21 mit a verbunden ist, um Kriechströme durch andere Speicherelemente 10 zu vermeiden.
Die gebräuchlichste MRAM-Ausführung ist die Bauart 1T1MTJ (1 Transistor 17 pro 1 MTJ-Speicherelement 10), wie in den 1A und 1B dargestellt. Ein Speicherfeld 20, das eine Mehrzahl von Speicherelementen 10 umfasst, umfasst rechtwinklige Bitleitungen 15a, 15b, 15c und Wortleitungen 14a, 14b, 14c, die getrennt in zwei Metallschichten unter bzw. über den magnetischen Tunnelkontakt- (MTJ-) Speicherelementen 10 Muster bildend angeordnet sind. Die Bitleitungen 15a, 15b, 15c sind parallel zur schweren Achse der Speicherelemente 10, die ein Feld in der leichten Achse erzeugt, während die Wortleitungen 14a, 14b, 14c andererseits ein Feld in der schweren Achse bilden. In manchen Bauformen können die Verhältnisse umgekehrt sein, d.h. die Bitleitungen 15 erzeugen möglicherweise ein Feld in der schweren Achse und die Wortleitungen 15 erzeugen möglicherweise ein Feld in der leichten Achse. Das Schreiben in einem ausgewählten Speicherelement 10s erfolgt durch gleichzeitiges Anlegen von Stromimpulsen durch die jeweilige Bitleitung 15b und Wortleitung 14a, die sich beim ausgewählten Speicherelement 10s schneiden. Die Richtung des resultierenden Felds bildet einen Winkel von 45° zur leichten Achse der freien Schicht 12 des Speicherelements 10s. Bei diesem Winkel ist das Schaltfeld der freien Schicht 12 am kleinsten, und das Schreiben kann daher mit dem geringsten Strom erfolgen.
Die Schaltkurve eines MRAM-Elements kann, wie in 3 gezeigt, durch seine so genannte Sternkurve 30, 31 dargestellt werden. Die Sternkurven 30, 31 trennen eindeutig Schalterereignisse und Nicht-Schaltereignisse für verschiedene Zeitspannen. In MRAM-Felder führen statistische Abweichungen zwischen Speicherelementen, z.B. Abweichungen in der Größe, zu statistischen Abweichungen im magnetischen Schaltfeld und folglich in der genauen Größe der Sternkurven. Sternkurve 30 ist eine Kurve, die die 10-Jahres-Stabilität für nicht ausgewählte Speicherelemente 10 darstellt, und Sternkurve 31 ist eine Kurve, die das erforderliche magnetische Feld für einen Schreibvorgang mit einem 10 ns-Impuls für ein ausgewähltes Speicherelement 10s darstellt. Anders ausgedrückt, wenn ein magneti sches Feld innerhalb der Sternkurve 30, 31 angelegt wird, werden Elemente nicht umschalten und ihren Zustand 10 Jahre bzw. 10 ns lang beibehalten, während Felder, die größer sind als diese Sternkurven, das Element innerhalb der entsprechenden Zeitrahmen schalten können, wenn der bisherige Zustand der entgegen gesetzte war. Daher kann der Bitzustand eines ausgewählten Speicherelements 10s nur dann umgeschaltet werden, ohne nicht ausgewählte Speicherelemente 10 zu ändern, wenn zwei Magnetfeldkomponenten vorhanden sind.
Wenn die Stärke der durch die beiden Stromleitungen 14, 15 erzeugten magnetischen Felder gleich ist, bildet die Richtung des resultierenden magnetischen Felds einen Winkel von 45° zur leichten Achse der freien Schicht 12 des ausgewählten Speicherelements 10s. Bei diesem Winkel ist das Schaltfeld der freien Schicht 12 am kleinsten, wie durch die Sternkurve 30, 31 in 3 dargestellt, und daher kann das Schreiben mit dem geringsten Strom erfolgen.
Andererseits müssen die Ströme in der ausgewählten Bitleitung 15b und Wortleitung 14a so gewählt werden, dass das gesamte magnetische Feld das Schaltfeld bei 45° zur leichten Achse in ausreichendem Maße übersteigt, oder anders ausgedrückt so, dass das Ende des resultierenden Feldvektors 32 an oder außerhalb der Sternkurve 31 in dieser Richtung ist (siehe 3). Andererseits muss die Stärke des durch die ausgewählte Bitleitung 15b erzeugten Felds wesentlich kleiner sein, als die Schaltfelder in die Richtung der leichten Achse EA jedes der Speicherelemente 10, die auf derselben Bitleitung 15b liegen, um unerwünschtes Überschreiben zu vermeiden. Auch die Stärke des durch die ausgewählte Wortleitung 14b erzeugten Felds muss wesentlich kleiner sein, als die Schaltfelder in die Richtung der harten Achse HA jedes der Speicherelemente 10, die auf derselben Wortleitung 14b liegen, um unerwünschtes Überschreiben zu vermeiden. Anders ausgedrückt müssen für die Stabilität anderer Elemente auf einer der ausgewählten Leitungen beide Komponenten innerhalb der Sternkurve 30 liegen.
3 stellt auch stabile On-Chip-Schreibfeldfenster 33 dar, wobei statistische Abweichungen zwischen Speicherelementen nicht berücksichtigt werden, d.h. wenn ein durch Anlegen eines ersten Stroms durch eine ausgewählte Bitleitung und eines zweiten Stroms durch eine ausgewählte Stromleitung resultierender Magnetfeldvektor in ein derartiges On-Chip-Schreibfeldfenster 33 fällt, ändert er den magnetischen Zustand des ausgewählten Speicherelements 10, wenn der bisherige Zustand entgegengesetzt war, aber nicht ausgewählte Speicherelemente 10, die entlang der ausgewählten Wort- oder Bitleitung liegen, ändern den Zustand nicht.
Es ist ein Nachteil von MRAM-Elementen, dass eine absichtliche oder unabsichtliche Einwirkung eines starken magnetischen Felds sie angreifbar macht. MRAM-Felder 20 mit sehr hoher Dichte sind besonders empfindlich gegen magnetische Felder, hauptsächlich weil die winzigen MRAM-Elemente 10 für Lese-/Schreibvorgänge, die vom Umschalten oder Abtasten von Magnetvektoren in den freien Schichten 12 abhängen, nur verhältnismäßig niedrige magnetische Felder brauchen. Diese Magnetvektoren können ihrerseits leicht beeinflusst werden und ihre magnetische Ausrichtung kann durch derartige externe magnetische Felder geändert werden.
Wenn ein externes magnetisches Feld während eines Schreibvorgangs vorhanden ist, muss das Schreibfeldfenster angepasst werden. Als einfaches Beispiel: Wenn ein kleines externe Feld von nur 10 Oe entlang der Feldkomponenten der leichten Achse vorhanden wäre, müsste der Strom so erhöht/gesenkt werden, dass für ein ausgewähltes Speicherelement 10s, in der geeigneten Stromleitung zum Schreiben einer „0" oder einer „1" ein kleineres/größeres Feld erzeugt wird. In 3 würde die „Referenz für Null externe magnetische Felder" (entlang der leichten Achse in diesem Beispiel) bezüglich des Ursprungs um 10 Oe verschoben. In einem allgemeineren Fall führt jedes auf derselben Ebene liegende externe Feld zu einer Verschiebung der Sternkurve vom Ursprung, als deren Vektorsumme mit dem 2-D-Feldvektor. US-A-6097626 offenbart einen MRAM, in dem ausgleichende Ströme durch benachbarte Wortleitungen fließen, um zu verhindern, dass halb ausgewählte Zellen programmiert werden.
Eine Lösung wäre, die Speicherelemente gegen jedes externe Feld abzuschirmen. Allerdings gibt es Grenzen für die Abschirmung, so dass immer ein höheres magnetisches Feld angelegt werden kann, das ein externes magnetisches Feld in der Nähe der Datenschicht verursacht.
Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, in der der Grad des Abschirmens gegen externe magnetische Felder während des Schreibens oder Programmierens von magnetoresistiven Elementen verringert werden kann.
Die oben genannte Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllt.
In einer Erscheinung stellt die vorliegende Erfindung ein Feld magnetoresistiver Speicherelementen bereit. Das Feld umfasst:

– Mittel zum Anlegen von Strom oder Spannung zum Erzeugen eines programmierenden magnetischen Felds bei einem ausgewählten magnetoresistiven Speicherelement.
– eine Sensoreinheit für magnetische Felder zum Messen eines externen magnetischen Felds in der Nähe des ausgewählten magnetoresistiven Speicherelements, und
– Mittel zum Einstellen des Stroms oder der Spannung zum örtlichen Ausgleichen des gemessenen externen magnetischen Felds während eines Programmiervorgangs.

Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass durch Einstellen des Stroms oder der Spannung zum örtlichen Ausgleichen des gemessenen externen magnetischen Felds, der Grad des Abschirmens für bestimmte magnetoresistive Anwendungen verringert werden kann.
Die Sensoreinheit für magnetische Felder ist vorzugsweise eine analoge Sensoreinheit. Die analoge Sensoreinheit für magnetische Felder kann ein Element derselben Konstruktion sein, wie die magnetoresistiven Speicherelemente. Dadurch kann sie leicht in einem Feld magnetoresistiver Speicherelemente ausgeführt werden, wodurch eine monolithische Integration erreicht werden kann. Dann ist keine gesonderte Maske notwendig, um die Sensoreinheit für magnetische Felder herzustellen.
Die Sensoreinheit für magnetische Felder kann einen oder mehrere Sensoren für magnetische Felder umfassen. Es kann eine Vielzahl von Sensoren für magnetische Felder enthalten sein, zum Beispiel mit einem ersten Sensor, zum Messen einer x-Komponente und einem zweiten Sensor zum Messen einer y-Komponente des externen magnetischen Felds.
Die Mittel zum Anlegen von Strom oder Spannung können mindestens eine Stromleitung und Mittel zum Leiten von Strom durch die mindestens eine Stromleitung sein.
Die Sensoreinheit für magnetische Felder kann dazu angepasst sein, ein das gemessenen externen magnetischen Feld darstellendes Ausgabesignal zu erzeugen.
Die Mittel zum Einstellen des Stroms oder der Spannung können einen Ausgleichschaltkreis zum Anlegen eines Ausgleichstroms durch die mindestens eine Stromleitung umfassen. Die mindestens eine Stromleitung kann eine Struktur mit zwei rechtwinkligen Gruppen von Stromleitungen sein, die sowohl die für das Anlegen der typischen Schreibfelder notwendigen Schreibströme transportieren, als auch die Ausgleichsströme. Alternative können zusätzliche Stromleitungen in eine oder beide Richtungen für zumindest einen der Ausgleichströme hinzugefügt werden, so dass diese Ausgleichströme nicht durch die zum Erzeugen der magnetischen Schreibfelder für die Speicherelemente verwendeten Stromleitungen fließen. Dies ist keine ideale Situation und nur relevant, wenn Strom in den Stromleitungen z.B. wegen Elektromigration begrenzt wäre.
Der Ausgleichschaltkreis kann auch ein magnetisches Ausgleichsfeld bei der Sensoreinheit für magnetische Felder erzeugen. Wenn die Geometrie des Sensors (der Sensoren) hinsichtlich der Stromleitungen derjenigen der Speicherelemente ähnlich ist, kann das bei der Sensoreinheit für magnetische Felder angelegte magnetische Ausgleichsfeld auf dieselbe Weise bei den Speicherelementen angelegt werden. Wenn zum Beispiel das magnetische Ausgleichsfeld durch Leiten von Strom durch Stromleitungen angelegt wird, kann derselbe, der den Stromleitungen eingespeist wird, um eine magnetisches Feld zu erzeugen, das den Sensor (die Sensoren) beeinflusst, in die Stromleitungen des Speicherfelds eingespeist werden, um magnetische Ausgleichsfelder im Speicherfeld zu erzeugen.
Die Sensoreinheit für magnetische Felder kann empfindlicher für magnetische Felder sein, als die magnetoresistiven Speicherelemente.
In einer zweiten Erscheinung stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren bereit zum Ausgleichen des Vorhandeseins eines externen magnetischen Felds während des Programmierens eines magnetischen Speicherelements, wobei das Programmieren durch Anlegen von Strom oder Spannung durchgeführt wird, zum Erzeugen eines programmierenden magnetischen Felds an dem magnetischen Speicherelement. Das Verfahren umfasst:

– Messen des externen magnetischen Felds in der Nähe des magnetischen Speicherelements und
– örtliches Ausgleichen des externen magnetischen Felds während des Programmiervorgangs durch Einstellen des Stroms oder der Spannung, um das programmierende magnetische Feld zu erzeugen.

Das Anlegen von Strom oder Spannung kann das Fließen von Strom durch mindestens eine Stromleitung umfassen. Das Einstellen des Stroms oder der Spannung kann das Fließen von Strom durch die mindestens eine Stromleitung umfassen, wobei der Strom sich vom Strom unterscheidet, der durch die mindestens eine Stromleitung fließen würde, wenn kein externes magnetisches Feld vorhanden wäre, um ein gleiches programmierendes magnetisches Feld zu erzeugen.
Diese und andere Kennzeichen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung offenbar, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung darstellen. Diese Beschreibung wird nur als Beispiel gegeben, ohne den Geltungsbereich der Erfindung einzuschränken. Die im Folgenden genannten Bezugzeichen beziehen sich auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigt:
1A das Schreibprinzip von MRAM und 1B das Ausleseprinzip von MRAM.
2 eine perspektivische Ansicht einer bekannten 1T1MTJ-MRAM-Bauart, die eine Mehrzahl von Speicherelementen und senkrechte Bitleitungen und Wortleitungen umfasst. Magnetische Tunnelkontakte (MTJ) sind in den Überschneidungsbereichen der Bitleitungen und Wortleitungen angeordnet. Die unteren Elektroden der magnetischen Tunnelkontakte sind mit Auswahltransistoren mit Gitterlücken verbunden, die beim Auslesen der Speicherelemente verwendet werden.
3 eine Sternkurve, die die Kriterien für einen stabilen Schreibvorgang darstellt, der zu stabilen Schreibfeldfenstern führt.
4 die Verschiebung der Sternkurve und der Schreibfeldfenster (Dreiecke) aufgrund eines externen Felds H.
5 die schematische Darstellung eines Systems zum Einstellen von Strom nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Eingabe von einem Sensor für magnetische Felder wird in einem Ausgleichsschaltkreis verwendet, der konkret ein Nullfeld-Feedback-System sein kann, das Ausgleichstromkurven erzeugt.
6A und 6B schematische Darstellungen von Feldern, die ausgeglichen werden können.
In den verschiedenen Zeichnungen beziehen sich die gleichen Bezugszeichen auf die gleichen oder analogen Elemente.
Die vorliegende Erfindung wird hinsichtlich spezifischer Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf bestimmte Zeichnungen beschrieben, aber die Erfindung ist nicht auf diese begrenzt, sondern nur durch die Ansprüche. Die beschriebenen Zeichnungen sind nur schematisch und nicht einschränkend. In den Zeichnungen kann die Größe einiger Elemente übertrieben und zum Zweck der Veranschaulichung nicht maßstabsgerecht gezeichnet sein. Wenn der Begriff „umfassend" in der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, schließt er andere Elemente oder Schritte nicht aus. An den Stellen, an denen unter Bezugnahme auf ein Substantiv im Singular ein bestimmter oder unbestimmter Artikel verwendet wird, z.B. "ein" oder "der", schließt dies einen Plural dieses Substantivs ein, wenn nichts anderes ausdrücklich angegeben wird.
Ferner werden die Begriffe erster, zweiter und ähnliches in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet, um zwischen ähnlichen Elementen zu unterscheiden und nicht notwendigerweise, um eine sequentielle oder zeitliche Folge zu beschreiben. Es wird vorausgesetzt, dass die so verwendeten Begriffe unter geeigneten Umständen austauschbar sind und dass die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in anderen Abfolgen betrieben werden können, als den hier beschriebenen oder dargestellten.
Außerdem werden die Begriffe oben, unten, über, unter und ähnliches in der Beschreibung und den Ansprüchen zu beschreibenden Zwecken verwendet und nicht notwendigerweise um relative Anordnungen zu beschreiben. Es wird vorausgesetzt, dass die so verwendeten Begriffe unter geeigneten Umständen austauschbar sind und dass die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in anderen Abfolgen betrieben werden können, als den hier beschriebenen oder dargestellten.
Die vorliegende Erfindung stellt einen örtlichen aktiven Feldausgleich während eines Schreibvorgangs auf einem ausgewählten magnetoresistiven Speicherelement 10s in einem magnetischen Speicherfeld 20 bereit. Gemäß der vorliegenden Erfindung, wird dem MRAM-Feld 10 ein Sensor oder eine Sensoreinheit für magnetische Felder 50 hinzugefügt, und dessen Ausgabe 51 wird verwendet, um die Stromstärken während eines Schreibvorgangs einzustellen, um in der Lage zu sein, mögliche externe magnetische Felder auszugleichen. Auf diese Weise folgen die während eines Schreibvorgangs verwendeten Stromstärken den stabilen Schreibfeldbereichen, die sich mit dem externen magnetischen Feld verschieben.
4 stellt die Wirkung eines externen magnetischen Felds auf sich verschiebende Sternkurven 30, 31 eines typischen magnetischen Speicherelements 10 dar. Die Sternkurven 30, 31 sind diejenigen für ein Speicherelement 10, wenn kein externes magnetisches Feld vorhanden ist. Unter dem Einfluss eines magnetischen Felds H, im Beispiel dargestellt bei 45° zur leichten Achse, verschieben sich die Sternkurven 30, 31 hin zu den Sternkurven 40, 41 in einer Richtung, die der Richtung des externen magnetischen Felds H entgegengesetzt ist. Auch die stabilen On-Chip-Schreibfeldfenster 33 verschieben sich in dieselbe Richtung hin zu den stabilen On-Chip-Schreibfeldfenstern 42. Der Begriff „On-Chip-Schreibfeldfenster" wird hier und im Folgenden in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, um zwischen dem extern angelegten magnetischen Feld und dem magnetischen Feld, das auf dem Chip während des Schreibvorgangs erzeugt wird zu unterscheiden. Der Begriff wird verwendet, um deutlich zu machen, dass man es mit dem magnetischen Feld zu tun hat, dass durch Ströme auf dem Chip erzeugt werden, z.B. wenn diese durch Wortleitungen und Bitleitungen fließen. Es muss angemerkt werden, dass bei allen dargestellten Sternkurven die Achsen entweder On-Chip-Schreibfelder entlang der leichten Achse EA und der schweren Achse HA zeigen, oder Ströme, die die EA- und HA-Felder erzeugen. Diese unterscheiden sich vom gesamten vorhandenen magnetischen Feld, das die Summe der extern angelegten magnetischen Felds und des auf dem Chip erzeugten magnetischen Felds ist.
Nach einer Erscheinung der vorliegenden Erfindung wird ein Sensor für magnetische Felder 50 bereitgestellt zum Messen eines magnetischen Felds in der Nähe des Speicherfelds 20. Das magnetische Feld ist vorzugsweise ein magnetisches Feld am der Stelle, angrenzend oder in der Nähe des Speicherfelds 20. Es ist anzumerken, dass für einen aktiven Feldausgleich ein analoger Sensor bevorzugt wird. Das magnetische Feld in der Nähe des Speicherfelds 20 kann auf verschiedene Arten gemessen werden, entweder direkt oder indirekt.
Der Sensor für magnetische Felder 50 kann jede Art von magnetischem Sensor sein, der dem Schaltkreis hinzugefügt werden kann, der magnetoresistive Speicherelemente 10 umfasst, z.B. einem MRAM-Chip. Vorzugsweise ist der Sensor für magnetische Felder 50 in dem magnetoresistiven Speicherfeld 10 integriert. Der Sensor für magnetische Felder 50 kann zum Beispiel ein Hall-Sensor sein, der ein Festkörper-Halbleitersensor ist, der magnetische Feldstärke misst und eine Spannung erzeugt, die sich mit dieser Stärke ändert.
Im Fall des MRAM-Elemente 10 umfassenden magnetoresistiven Speicherfelds 20 ist es jedoch vorteilhaft, als Sensor für magnetische Felder 50 einen magnetischen Tunnelkontakt mit dem gleichen Stapelaufbau wie die MRAM-Elemente 10 im Feld 20 zu ver wenden. Ferner können die MRAM-Elemente 10 selbst oder zusätzliche MRAM-Elemente, die nicht als Speicher verwendet werden, als Sensor für magnetische Felder 50 dienen, um das örtliche externe Störfeld zu überwachen.
Wegen des bistabilen Magnetisierungsaufbaus von MRAM-Elementen, sind sie nicht besonders empfindlich für kleine Felder. Sobald sie durch ein Feld erheblich beeinflusst werden, besteht die Gefahr, dass auch MRAM-Elemente, die Daten enthalten, bereits durch das Störfeld beeinträchtigt sind. Daher ist es wünschenswert, einen Sensor für magnetische Felder 50 zu verwenden, der empfindlicher für magnetische Feldstärke ist, als die MRAM-Elemente 10 des Speicherfelds 20 selbst. Das Einstellen des Sensors, so dass er empfindlicher für magnetische Felder ist, kann z.B. durch Verwendung einer anderen Form der magnetischen Elemente erreicht werden. Zum Beispiel bedeutet ein niedrigeres Seitenverhältnis, dass die Vorrichtung empfindlicher ist, oder eine größere Größe unter Verwendung einer anderen Ausrichtung bedeutet auch, dass es empfindlicher ist. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden eines oder mehrere als Sensoren zu verwendende MRAM-Elemente um einen Winkel, z.B. 90 Grad, gedreht, während die Magnetisierungsrichtung der gepinnten Schicht 11, die normalerweise durch Austauschanisotropie bestimmt ist, dieselbe ist. In dieser so genannten Geometrie mit gekreuzter Anisotropie, führt die Formanisotropie dazu, dass die Richtung der freien Schicht 12 einen Winkel von 90 Grad zur Richtung der gepinnten Schicht bildet, die der empfindlichste Punkt der Arbeitskurve des magnetischen Tunnelkontakts ist.
Verschiedene Arten der Integration des Sensors mit dem MRAM-Chip sind denkbar und werden in gewissem Umfang im Folgenden beschrieben:

(1) Eine erste Herangehensweise ist, wie oben beschrieben, den Sensor auf dem MRAM-Chip zu integrieren – eine monolithische Integration. Folglich ist der Sensor dem Speicherfeld sehr nahe und kann möglicherweise irgendwie in dem Speicherfeld selbst eingeschlossen sein. Der Sensor kann auch ein einer Ecke des Chips angeordnet werden.
(2) Eine zweite Herangehensweise ist das so genannten Hybridverfahren. Der Sensor ist nicht mehr auf dem MRAM-Chip selbst, oder besser auf dem Stück Trägermaterial, zum Beispiel Silikon, auf dem sich der MRAM befindet, z.B. eingebetteter MRAM (e-MRAM) innerhalb eines größeren Systems oder SoC (Ein-Chip-System). Wegen der hohen Kosten bei der Umsetzung verschiedener Funktionalitäten, insbesondere im Sensorbereich, besteht ein Trend zur „horizontalen" Integration, oder System-in package, bei der verschiedene Plättchen zu einem Paket verbunden werden. Der Vorschlag hier wäre, zwei Chips zu einem einzigen Paket zu verbinden, d.h. einen ersten Chip, der die MRAM-Vorrichtung umfasst, und einen zweiten Chip, auf dem der magnetische Sensor (die magnetischen Sensoren) sich befinden.
(3) Eine letzte Herangehensweise wäre, einfach zwei verschiedene Chips zu verwenden, die auch getrennt verpackt werden. Ein Grund für dieses Vorgehen wäre die Tatsache, dass ein MRAM-Chip einen hohen Grad des Abschirmens erfordert, der für den Sensor nicht notwendig ist. Dann sind ein oder mehrere Stifte auf dem MRAM-Chip erforderlich, um das Sensorsignal einzuspeisen.

In allen oben beschriebenen Arten der Integration, wird die Ausgabe 51 des Sensors für magnetische Felder als direktes Signal verwendet, das das örtliche externe magnetische Feld darstellt. Für einen zuverlässigen Schreibvorgang, muss das externe magnetische Feld während eines Schreibvorgangs ausgeglichen werden. Zum Beispiel können die während eines Schreibvorgangs verwendeten Ströme eingestellt werden, wenn ein externes magnetisches Feld vorhanden ist.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Ausgleichsfeldschaltkreis 52 bereit, der auf der Grundlage der Ausgabe 51 des Sensors für magnetische Felder, insbesondere der Ausgabe des analogen Sensors, den Strom einstellt. Es ist anzumerken, dass der Sensor (die Sensoren) 50 oder die Sensoreinheit(en) für magnetische Felder vorzugsweise eine 2D- Darstellung des magnetischen Felds in der Nähe des MRAM-Felds 20 bereitstellen. Die Entfernung zwischen dem Sensor (den Sensoren) für magnetische Felder 50 und dem Feld ist so, dass das im MRAM-Feld vorhandene Feld gemessen wird. Da es sich in der Hauptsache um das entfernte magnetische Feld handelt, sind die Längen mittelmäßig. Je nach Grad der Integration können, wie oben ausgeführt, verschiedene Entfernungen verwendet werden. Bei der On-Chip-Ausführung, ist der Sensor für magnetische Felder 50 vorzugsweise dem MRAM-Feld so nahe wie möglich, oder wenn nicht abgeschirmt, bis zu einer Entfernung von 1 cm. Für eine Hybridausführung ein einem einzigen Paket liegt die Entfernung in einer Größenordnung von 1 cm, und für verschiedene Pakete wäre es klug, den Sensor und den MRAM nahe beieinander anzuordnen, z.B. nebeneinander oder den Sensor über dem MRAM-Chip.
Die 2D-Darstellung ist vorzugsweise quantitativ. Die Wirkung des externen magnetischen Felds auf die Sternkurve sowie die erforderlichen Schreibfeldfenster sind in 4 für, nur als Beispiel, ein negatives externes magnetisches Feld dargestellt, dass auf die Wortleitungen 14 und die Bitleitungen 15 angelegt wird, um die Datenbits zu manipulieren. Die Stromstärken werden so eingestellt, dass das erforderliche On-Chip-Schreibfeldfenster 42 für Schreibvorgänge entsprechend dem gemessenen externen Feld verschoben wird, wie in 4 dargestellt.
In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Ausgabe 51 der Sensors für magnetische Felder direkt als Eingabe für einen Ausgleichfeldschaltkreis 52 verwendet, der dazu dient, die Ausgleichströme für das Bit- und Wortfeld (I_{comp_b} bzw. I_{comp_w}), d.h. leichtes und schweres Achsenfeld, zu erzeugen, wie in 5 dargestellt. Wie dargestellt werden zwei Ströme erzeugt. Ausgleichfeldschaltkreis 52 liest die Ausgabe 51 (analog – Strom oder Spannung) der Sensoreinheit für magnetische Felder, die einen oder mehrere Sensoren für magnetische Felder 50 umfassen kann. Als Beispiel können zwei Sensoren oder Sensorbrücken verwendet werden, um die beiden Feldkomponenten einzeln zu messen. Die Ausgabe(n) des Sensors für magnetische Felder werden dann durch den Aus gleichfeldschaltkreis 52 in die erforderlichen Ausgleichströme übersetzt. Der Ausgleichfeldschaltkreis 52 umfasst eine analoge Verstärkerschaltung. Entweder einen Spannungs-Strom-Wandler oder einen Strom-Strom-Wandler. Der Ausgleichfeldschaltkreis 52 kann auch so gestaltet werden, dass er in der Lage ist, Temperaturschwankungen auszugleichen, die die Ausgabe des Sensors für magnetische Felder 50 beeinträchtigen können, die aber auch die erforderlichen Ströme, die während eines Schreibvorgangs benötigt werden, beeinflussen können. Folglich kann ein Doppelalgorithmus zum Temperaturausgleich eingefügt werden, der die Wirkung der Temperatur auf (1) das Umschalten der magnetischen Speicherelemente und (2) die Sensorausgabe verbindet. Der Ausgleichfeldschaltkreis 52 muss gleichzeitig mit dem Sensor für magnetische Felder 50 während der Prüfung des MRAM-Chips kalibriert werden.
Die Stromquellen I_{comp_b} und I_{comp_w} können bipolar sein und sind idealer Weise in der Lage, jedes externe Feld oder eine Bandbreite von wahrscheinlichen externen Feldern auszugleichen. Der tatsächliche Feldbereich hängt von der besonderen MRAM-Konstruktion ab und von der Geometrie und Größe ihrer Elemente. Im Folgenden wird ein Beispiel aufgeführt.
Es ist jedoch zu beachten, dass, wenn bestimmte magnetische Felder vorhanden sind, der zum Schreiben notwendige Strom sich in manchen Fällen beinahe verdoppeln kann, was Auswirkungen auf die höchsten möglichen Stromstärken im Speicherbau haben kann, z.B. hinsichtlich der Grenze für Elektromigration. Außerdem ist Ausgleich für Felder, die einen Spitzenwert überschreiten, für ein ausgewähltes Speicherelement 10s im Prinzip möglich, jedoch nicht realistisch, da der Erhalt der anderen Speicherelemente nicht mehr garantiert werden kann. Für zu kleine Felder kann man sich dafür entscheiden, keine Einstellung des Stroms vorzunehmen, da das externe Feld in die Schreibfeldspanne fällt. Für MRAMs nach dem Stand der Technik, wären Felder von wenigen Oe, z.B. 3 bis 5 Oe, nicht schädlich für die MRAM-Schreibvorgänge und müssen folglich nicht ausgeglichen werden.
Im Folgenden wird ein Beispiel eingefügt für alle Felder, die abtastbar sind, ohne und mit Ausgleich. Man muss zwischen drei Arten von Speicherelementen unterscheiden:

(1) das ausgewählte Speicherelement 10s, auf den der Schreibvorgang die gewünschte Wirkung (=Umschalten) haben soll,
(2) nicht ausgewählte Speicherelemente 10, die mit den ausgewählten Speicherelementen 10s eine der Stromleitungen gemeinsam haben, und die einer Halb-Auswahl ausgesetzt sind, und
(3) die anderen nicht ausgewählten Speicherelemente 10.

Die verschiedenen Anforderungen für Datenerhalt und zuverlässiges Schreiben sind wie folgt: das ausgewählte Speicherelement 10s muss innerhalb von 10 ns umgeschaltet werden und die nicht ausgewählten Speicherelemente müssen 10 Jahre stabil sein, auch wenn sie einer Halb-Auswahl ausgesetzt sind. Außerdem müssen die nicht ausgewählten Speicherelemente ebenfalls einen 10-Jahres-Datenerhalt haben (ohne dass halb ausgewählte Felder vorhanden sind).
Wenn kein Ausgleich für magnetische Felder ausgeführt wird, testen die verschiedenen Speicherelemente 10 die folgenden Felder ab. Es ist anzumerken, dass das Schreibfeld mit H_W (H_Wx, H_Wy) bezeichnet ist und das externe Störfeld mit ΔH (ΔH_x, ΔH_y). Das ausgewählte Speicherelement 10s ist dem Gesamtfeld (H_Wx + ΔH_x, H_Wy + ΔH_x) ausgesetzt, nicht ausgewählte Speicherelemente, die mit den ausgewählten Speicherelementen 10s eine der Stromleitungen gemeinsam haben, sind entweder (H_Wx + ΔH_x, ΔH_x) oder (ΔH_x, H_Wy + ΔH_x), und andere nicht ausgewählte Speicherelemente sind (ΔH_x, ΔH_x) ausgesetzt. In anderen Worten, solange das externe Störfeld klein genug ist, z.B. weniger als 5 Oe in jede Richtung, bleibt der Schreibvorgang auf dem ausgewählten Speicherelement erfolgreich (noch innerhalb des Schreibfeldfensters 33 in 3 und 4). Die Stabilität der nicht ausgewählten Speicherelemente, die mit den ausgewählten Speicherelementen 10s eine der Stromleitungen gemeinsam haben, ist dann geringer, aber wenn das Feld nicht ständig vorhanden ist, ist die Stabilität höchstwahrscheinlich ausreichend, um Datenerhalt zu garantieren. Wenn das externe Feld ΔH in einer Anwendung ständig vorhanden wäre, z.B. aufgrund der Nähe zu einer Leitung, die erheblichen Gleichstrom leitet, können verschiedene Maßnahmen in Form anfänglicher Kalibrierung des Schreibstroms („ständiger" Ausgleichstrom als Funktion der Zeit), oder durch eine Neukonstruktion des Speicherelements selbst, ergriffen werden, um die durch das externe Feld verursachte Asymmetrie auszugleichen. Der Datenerhalt der anderen nicht ausgewählten Speicherelemente 10 ist kein Problem, da die Stabilität bis zu höheren Feldern garantiert ist (innere Sternkurve 30 in 3).
Wird ein Ausgleich für das externe magnetische Feld ΔH angelegt, gemäß der vorliegenden Erfindung, dann werden die Ströme in den Stromleitungen so eingestellt, dass das ausgewählte Speicherelement 10s H_W (H_Wx, H_Wy) ausgesetzt ist, daher erzeugen die Ausgleichströme I_{comp_b} und I_{comp_w} an der Position des ausgewählten Speicherelements 10s ein magnetisches Feld H_C (H_Cx, H_Cy), das gleich – ΔH ist. Die gesamte Vektorsumme der Felder, denen das ausgewählte Speicherelement 10s ausgesetzt ist, ist (H_Wx + ΔH_x+ H_Cx, H_Wy + ΔH_y+ H_Cy). Folglich sind nicht ausgewählte Speicherelemente, die mit den ausgewählten Speicherelementen 10s eine der Stromleitungen gemeinsam haben, entweder (H_Wx + ΔH_x + H_Cx, ΔH_y) = (H_Wx, ΔH_y) oder (ΔH_x, H_Wy + ΔH_y + H_Cy) = (ΔH_x, H_Wy) ausgesetzt und andere nicht ausgewählte Speicherelemente bleiben (ΔH_x, ΔH_y) ausgesetzt. Es ist anzumerken, dass der Ausgleich für die ausgewählten Speicherelemente 10s vollständig ist, aber für nicht ausgewählte Speicherelemente, die mit den ausgewählten Speicherelementen 10s eine der Stromleitungen gemeinsam haben, wird nur eine der Feldkomponenten ausgeglichen, und für andere nicht ausgewählten Speicherelemente 10 findet kein Ausgleich statt. Der Ausgleichsplan ist dann durch die Stabilitätsanforderungen für die nicht ausgewählten Speicherelemente 10, die mit den ausgewählten Speicherelementen 10s eine der Stromleitungen gemeinsam haben, und die anderen nicht ausgewählten Speicherelemente 10 begrenzt, aber auch durch die höchsten Ströme, die in den Stromleitungen zum Speicherfeld erzeugt werden können. Aufgrund von Elektromigration ist der höchste Ausgleichstrom begrenzt. Es ist anzumerken, dass, wenn die gesamten Ströme aufgrund von Elektromigration begrenzt sind, zusätzliche (Gruppen von) Kabel(n) auf einer anderen Ebene hinzugefügt werden können. Aufgrund der Kosten für zusätzliche Masken ist dies nicht ideal, aber möglich.
In den geometrischen Konstruktionen in 6A und 6B sind die magnetischen Felder dargestellt, die den Stabilitätsanforderungen für die nicht ausgewählten Speicherelemente, die mit den ausgewählten Speicherelementen 10s eine der Stromleitungen gemeinsam haben, entsprechen. Der Pfeil 31 stellt das erforderliche Schreibfeld für das ausgewählte Speicherelement 10s dar, bei dem das externe Feld ausgeglichen wurde.
Stabilität für nicht ausgewählte Speicherelemente, die mit den ausgewählten Speicherelementen 10s eine der Stromleitungen gemeinsam haben, ist garantiert, so lange (H_Wx, ΔH_y) oder (ΔH_x, H_Wy) innerhalb des Bereichs für 10 Jahre lange Stabilität liegt (Sternkurve 30). In 6A ist das durch den Pfeil 32 angezeigte Schreibfeld in seine beiden Komponenten 60, 61 zerlegt und der höchste zulässige Bereich für die x- und y-Komponenten ΔH_x und ΔH_y des externen magnetischen Störfelds sind durch das Quadrat 62 markiert. Alle externen magnetischen Störfelder (ΔH_x, ΔH_y) innerhalb des Quadrats 62 können ausgeglichen werden.
Bei den meisten Anwendungen sind die externen Störfelder (ΔH_x, ΔH_y) zufällig und nur von kurzer Dauer. Daher kann das Quadrat 62 in 6A und 6B zu größeren Feldern vergrößert werden, da die geforderte Stabilitätszeit für ein "höheres" halb ausgewähltes Feld im Fall "seltener Ereignisse" geringer ist. Es ist zu erwarten, dass Feld von bis zu einigen Zehn Oe, z.B. bis zu 40 Oe, ausgeglichen werden können, normalerweise bis zu der Hälfte des zum Schreiben erforderlichen magnetischen Felds (siehe geometrische Konstruktionen in 6A und 6B). Mit anderen Worten, der Schreibstrombereich ändert sich aufgrund des Ausgleichanteils zwischen 50% und 150% der normalen Stromwerte, z.B. kann für einen 8 mA Strom, der notwendig wäre, um eine der Komponenten des magnetischen Felds bei Null externem magnetischen Feld zu erzeugen, der gesamte Strom einschließlich Aus gleich zwischen 4 mA bis zu 12 mA schwanken, abhängig von Richtung und Stärke des externen magnetischen Felds.
In einer zweiten Ausführungsform kann der Sensor für magnetische Felder 51 Teil einer direkten Feedbackschleife 53 sein, die die erforderlichen Ausgleichströme, z.B. I_{comp_b}, I_{comp_w} unter Verwendung einer Annullierung der magnetischen Felder entlang sowohl der leichten Achse EA als auch der schweren Achse HA erzeugt. Diese aktive Komponente zwingt den Sensor (die Sensoren) für magnetische Felder 50, in ihrem Null-Zustand zu bleiben, indem er ein magnetisches Feld erzeugt, das das externe magnetische Feld im Sensor (in den Sensoren) für magnetische Felder 50 ausgleicht. Im Fall von MRAM-Elementen erfolgt die Erzeugung von magnetischen Feldern unter Verwendung der Stromleitungen 14, 15 unter und/oder über dem Sensor (den Sensoren) für magnetische Felder 50. In einer Erscheinungsform erinnert die Geometrie dieses Sensors (dieser Sensoren) an die der Speicherelemente 10, und Ausgleichstrom wird auch direkt in das MRAM-Feld 20 eingespeist. In 5 ist dies schematisch durch die gestrichelte Feedbackschleife 53 dargestellt. Die Ausführungsform kann als eine ständige Feedbackschleife (in der Zeit) integriert werden.
Es muss angemerkt werden, dass diese zweite Ausführungsform nur für den Sensor gilt, der eine interne Feedbackschleife hat. Der Strom in der Feedbackschleife kann auf den Strom „gespiegelt" werden, der von der Ausgleichsschaltung 52 benötigt wird, z.B. indem gewährleistet wird, dass die Felderzeugung in der Feedbackschleife identisch ist mit der Erzeugung eines magnetischen Felds im Speicherfeld 20. Daher sind die Position von Sensor und Speicherelementen hinsichtlich der Stromleitungen sowie die Geometrie der entsprechenden Stromleitung vorzugsweise identisch.

Claims

Feld (20) magnetoresistiver Speicherelemente (10), umfassend: – Mittel zum Anlegen von Strom oder Spannung zum Erzeugen eines programmierenden Magnetfelds bei einem ausgewählten magnetoresistiven Speicherelement (10s) gekennzeichnet durch – eine Magnetfeldsensoreinheit (50) zum Messen eines externen Magnetfelds in der Nähe des ausgewählten magnetoresistiven Speicherelements (10s), und – Mittel (52) zum Einstellen des Stroms oder der Spannung zum örtlichen Ausgleichen des gemessenen externen Magnetfelds während eines Programmiervorgangs.
Feld nach Anspruch 1, wobei die Magnetfeldsensoreinheit (50) eine analoge Sensoreinheit ist.
Feld nach Anspruch 1, wobei die Magnetfeldsensoreinheit (50) eine Mehrzahl von Magnetfeldsensoreinheiten (50) umfasst.
Feld nach Anspruch 1, wobei das Mittel zum Anlegen des Stroms oder der Spannung mindestens eine Stromleitung (14, 15) und Mittel zum Leiten von Strom (I_bit, I_word) durch mindestens eine Stromleitung umfasst.
Feld nach Anspruch 1, wobei die Magnetfeldsensoreinheit (50) dazu angepasst ist, ein das gemessene externe Magnetfeld darstellendes Ausgabesignal (51) zu erzeugen.
Feld nach Anspruch 4, wobei die Mittel (52) zum Einstellen des Stroms oder der Spannung einen Ausgleichschaltkreis zum Anlegen eines Ausgleichstroms (I_{comp_b}, I_{comp_w}) umfasst, der durch die mindestens eine Stromleitung (14, 15) fließt.
Feld nach Anspruch 6, wobei der Ausgleichschaltkreis bei der Magnetfeldsensoreinheit (50) auch ein Ausgleichsmagnetfeld erzeugt.
Feld nach Anspruch 2, wobei die analoge Magnetfeldsensoreinheit (50) ein Element derselben Konstruktion ist wie die magnetoresistiven Speicherelemente (10).
Feld nach Anspruch 8, wobei die Magnetfeldsensoreinheit (50) empfindlicher für Magnetfelder ist, als die magnetoresistiven Speicherelemente (10).
Verfahrens zum Ausgleichen des Vorhandenseins eines externen Magnetfelds während des Programmierens eines magnetischen Speicherelements (10), wobei das Programmieren durch Anlegen von Strom (I_bit, I_word) oder Spannung durchgeführt wird, zum Erzeugen eines programmierenden Magnetfelds an dem magnetischen Speicherelement (10), wobei das Verfahren umfasst: – Messen des externen Magnetfelds in der Nähe des magnetischen Speicherelements (10) und – örtliches Ausgleichen des externen Magnetfelds während des Programmiervorgangs durch Einstellen des Stroms (I_bit, I_word) oder der Spannung, um das programmierende Magnetfeld zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Anlegen von Strom oder Spannung das Fließen von Strom (I_bit, I_word) durch mindestens eine Stromleitung (14, 15) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Einstellen des Stroms oder der Spannung das Fließen von Strom (I_bit+I_{comp_b}, I_word+I_{comp_w}) durch die mindestens eine Stromleitung (14, 15) umfasst, wobei der Strom (I_bit+I_{comp_b}, I_word+I_{comp_w}) sich vom Strom (I_bit, I_word) unterscheidet, der durch die mindestens eine Stromleitung (14, 15) fließen würde, wenn kein externes Magnetfeld vorhanden wäre, um dasselbe programmierende Magnetfeld zu erzeugen.