JP3653497B2

JP3653497B2 - メモリーセルの情報内容を評価するための方法と回路配列

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Publication number: JP3653497B2
Application number: JP2001527285A
Authority: JP
Inventors: ヴェーバー，ヴェルナー; テベス，ローランド
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2020-09-20
Also published as: US20020126525A1; KR100525213B1; CN1209767C; KR20030009303A; DE19947118C1; WO2001024185A1; US6625076B2; US6525978B2; TW490667B; CN1377503A; JP2003510752A; US20030081475A1

Description

上記発明は、メモリーセル、好ましくは、ＭＲＡＭメモリーセル、または相当するメモリーセルアレイの情報内容を評価するための方法ならびに回路配列に関するものである。
【０００１】
ＭＲＡＭメモリー（磁気抵抗ランダムアクセスメモリー）とも称される、磁気抵抗書き込み／読み取りメモリーは、アドレスによりデータを蓄積したり、再読み出ししたりできるメモリーである。メモリーは、１つのメモリーセルまたは複数のメモリーセル（メモリーセルアレイ）を基本的に備えており、上記におけるメモリー効果は、１つのメモリーセルもしくは複数のメモリーセルの磁気的に変更可能な電気的抵抗である。
ＭＲＡＭメモリーセルは、強磁性材とそれぞれの間に置かれる絶縁体層との組み合わせから構成されている連続する層を通常備えている。絶縁体層は、トンネル絶縁体とも称される。
【０００２】
磁気層内の磁化方向は、メモリーセルの磁化状態に依存して、平行または非平行に調節されている。磁気層内の磁化方向によって、メモリーセルは、異なる電気的抵抗を示す。このとき、平行な磁化方向は、メモリーセル内の低い電気的抵抗につながり、非平行な磁化方向は、高い抵抗につながる。
【０００３】
絶縁体層は、例えば厚さ約２〜３ｎｍである。この層システムを経由する電子的伝導性は、この絶縁体層を介するトンネル効果により、基本的に決定される。トンネル絶縁体の厚さの変動は、伝導性の強い変動につながる。なぜなら、絶縁体の厚さは、トンネル電流にほぼ指数的に影響するからである。
【０００４】
このようなメモリーセルを説明すると、このことは電気的電流によって行われる。このために、メモリーセルは、２つの交差する電導体を有するように構成される。電導体の交差点には、それぞれ１つの、上記に示されたような磁気層およびトンネル絶縁体の層から構成される連続する層がある。両伝導体を経由して、電流が流れる。この電流は、それぞれ１つの磁場を生成する。磁場は、個々の磁気層に作用する。磁場の強さが十分に大きな場合、場におかれた磁気層は、磁化変換される。
【０００５】
個々の磁気層に作用する磁場の大きさは、一方では、両伝導体を通って流れる電流の大きさに依存している。他方では、電導体に関するそれぞれの磁気層の空間的構造にも依存している。
【０００６】
従って、伝導体を通って流れる電流は、個々の磁気層内の磁化方向を変更することができる。印加された電流の大きさによって、セルの個々の層は、磁化変換が行われるか、磁化変換が行われない。
【０００７】
メモリーセルが続いて読み込まれ、もしくは評価される場合、このことは、例えば、相当するプログラミング処理を経て行われる。このことは、メモリーセルの電導体内に高い電流が印加されるので、個々のまたは複数の磁気層が磁化変換されることを意味する。続く電流の電流測定時に、セルまたはセル電流と相関関係にある電圧測定によって、値が同じにとどまっているということが決定される場合、このことは、情報内容がメモリーセルに既に、事前に蓄積されていたことを意味する。これに対して、電流の値または電圧の値が変化する場合、このことは、メモリーセルの情報内容が変化されたことを意味する。あるいは、情報内容の変更を、セル抵抗の測定により証明することも可能である。
【０００８】
セルを読み込むべき場合、電気的セル抵抗がまず測定される。欧州特許公開第０４５０９１２号Ａ２（ＥＰ０４５０９１２Ａ２）において、ＭＲＡＭから読み込むための方法が既述されている。ここでは、このように装備された活性化電流が、相当するメモリーセルに接続され、この電流から出る磁場は、磁化可能なメモリー媒体の辺における共通の磁化に対して逆に方向付けされる。
【０００９】
測定された値は、相当する評価回路内で評価される。このとき、この明らかな手法は、原理的には、他のメモリータイプから知られている手法であり、すなわち、測定された電流の値、もしくはこれと相関関係にある電圧の値を、決定された参考値と比較する。この参考値は、基本的には、ＭＲＡＭメモリーの操作開始から一度決定されると、メモリーの全メモリーセルに該当する。決定された参考値は、メモリーセルの状態によってメモリーセルの情報状態を決定する閾値として機能する。評価回路が、決定された参考値を超える電流の値または電圧の値、もしくは、参考値未満の電流の値または電圧の値を認識すると、このことから、メモリーセルの情報内容は推測される。
【００１０】
しかし、メモリーセルの評価形態は、一連の不都合を示す。従って、決定された閾値の相当する位置決定において、メモリーセルの確かな評価ができるように、例えば、より高いおよびより低い、電流または電圧は、相互に十分に異なっていなければならない。しかし、このことは、大変困難である。なぜなら、電流または電圧変換と、このことから結果として生じる抵抗の変化は、約１０％の範囲でしか変動しない。従って、比較的僅かな変動であるだけである。この理由から、参考値は、極めて正確な値に決定されなければならない。
【００１１】
ＭＲＡＭメモリーは、メモリーセルの全数、いわゆるメモリーセルアレイから通常は構成されるので、これらのメモリーは、個々の評価回路によって評価されなければならない。
【００１２】
しかし、製造技術の観点から、全メモリーセル内および全磁気層の間の、全ての絶縁体層を常に正確に均一な厚さにすることは不可能である。絶縁体層の厚さの防止できない変動だけでなく、また他の技術的、または物理的に起因するパラメータ変動を理由として、セル抵抗の変動、すなわちセル電流の変動にもつながる。このセル電流の変動は、メモリーセル情報の確実な評価を妨害することがある。この理由から、事情によっては、設定されたメモリーセルアレイの全メモリーセルを確実に評価できるように、決定された閾値、もしくは参考値を与えることはできない。
【００１３】
引用された従来技術から、本発明の課題は、メモリーセルの情報内容を評価するための装置および方法を提供することである。この方法／装置により、既述の不都合を回避することができる。特に、メモリーセルまたはメモリーセルアレイを正確に、また確実に評価することができる。
【００１４】
本課題は、本発明の第１概念による、メモリーセル、好ましくはＭＲＡＭメモリーセルまたはメモリーセルアレイの情報内容を評価するための方法により、解決される。本発明によると、メモリーセルを通って流れる電流または電流と相関関係にある電圧を測定することにより、評価が行われる。このとき、測定された電流または電圧は、メモリーセルの情報内容を評価するために、参考電流または参考電圧と比較される。参考電流／参考電圧は、同じメモリーセルを経由する参考電流または参考電圧である。
【００１５】
本発明による方法の基づく基本的概念は、従来技術で一般的だったように、メモリーセルを通って流れる電流の値またはこれと相関関係にある電圧の値を、事前に決定された固定された参考電流または参考電圧と比較しない。その代わり、ここでは、測定された値が、同様に同じセル内で、算出された参考値と比較される。従って、多数のメモリーセルのために個々の参考値は、もはや使用されず、それぞれのメモリーセルは、それぞれ各自の個々の参照値を参照する。従って、各メモリーセルは、それ自体が参考値である。このことにより、メモリーセルの構造的特質が原因でこれまでに生じていた不都合は回避される。
【００１６】
本方法の好ましい実施形態は、従属請求項に基づいている。本発明による方法の利点、効果、作用および操作方法に関しては、同様に以下に続く本発明による回路配列の実施例を全内容的に参照し、ここに示す。なぜなら、本方法は、好ましくはこのような、本発明による回路配列を使用することにより行えるからである。
【００１７】
メモリーセルを評価できるように、第１電流の値または電圧の値をまず測定し、一時的に蓄積する（zwischenspeicherun）。続いて、メモリーセルに、さらに上述のようにプログラミング処理を行う。その後、第２電流の値または電圧の値を測定し、場合によっては一時的に蓄積する。続いて、両測定された電流の値または電圧の値を測定器、例えば比較器で相互に比較する。
【００１８】
メモリーセルは、ＭＲＡＭメモリーセルとして構成されていると好ましい。このメモリーセルは、連続する層が、少なくとも１つの、磁気的に軟性の層および磁気的に硬性の層を備えており、これらの層の間に絶縁体層が配置されている。このとき、連続する層は、２つの電導体の間に配置されている。この場合、メモリーセルのプログラミング処理は、相当する電流によって行われる。電流は、メモリーセルの電導体を通って流れ、伝導体の間にある磁気層に作用する磁場を形成する。この電流が、十分に大きい場合、磁気的に軟性の層（複数の磁気的に軟性の層）は、磁気変換されることが可能である。
【００１９】
ここでは、以下に、このような方法のための図例を説明する。
【００２０】
第１工程では、第１読み取り工程の範囲内で、メモリーセルを通って流れる電流またはそれと相関関係にある電圧の値もしくは相当する電気的抵抗が測定される（読み込まれる）。そして、この情報は、一時的に蓄積される。そして、メモリーセルに、相当するプログラミング処理を行う。このことにより、メモリーセルは切り換えられる。また、メモリーセルが既にプログラミング処理の目的状態であった場合には、メモリーセルの状態は変更されない。ここでもまた、電流または電圧もしくは抵抗が測定される（第２読み取り工程）。両測定値は、評価器において、相互に比較される。プログラミング処理によってメモリーセルの情報が変更された場合、第２測定のとき、異なる電流が流れる。メモリーセルの情報内容がプログラミング処理によって変更されなかった場合には、同じ電流が流れる。従って、プログラミング処理の前後で測定された値は、測定値と無関係に、一般的に決定された参考値とではなく、相互に直接にのみ比較される。決定された参考値は、全メモリーセルに使用され、例えば、評価回路に送られることができる。
【００２１】
評価器は、例えば、読み取り増幅器の部分素子である。このような読み取り増幅器は、従来技術で周知であり、従って以下には詳述しない。例えば、ＤＲＡＭメモリー（ダイナミックランダムアクセスメモリー）から読み取るために、読み取り増幅器が使用される。メモリーセルの評価に使用される、回路配列の実施形態によって、他の簡易比較器回路もまた評価器として使用できる。相当する評価のための様々な例を、説明からさらに、特に本発明による回路配列に基づいて詳述する。
【００２２】
評価時の非対称（Unsymmetrie）を設定するために、第１および第２測定された電流の値または電圧の値は、異なって重みづけされていることが好ましい。このような非対称の設定により、電流の値または電圧の値の差が小さい場合でも、常に確実で正確にメモリーセルを評価することが可能である。
【００２３】
従って、メモリーセルのデータが書き込み工程の後変更されない場合、非対称の設定は、特に重要である。このことは、例に基づいて明らかする。
【００２４】
メモリーセルを評価するために、それぞれ１つの電圧の値が測定されるとする。メモリーセルの各情報状態は、特定の電圧の値に相当している。メモリーセルが、論理的情報状態「０」および「１」を有する１ビットセルとして構成されている場合、情報状態が「０」の時、例えば、電圧の値は１．０Ｖであり、情報状態が「１」の時、電圧の値は１．１Ｖが測定される。基本状態のメモリーセルが、情報状態で「０」であり、続いて、例えば目的データ「１」を有するメモリーセルが示されるように、プログラミング処理を行う場合、この情報変換は、両方の、既述の例では１０％変動する電圧の値に基づいて正確に評価される。
【００２５】
これに対して、基本状態のメモリーセルが、情報状態で既に「１」であり、ここで目的データ「１」が書き込まれると、両電圧の値は、第１および第２測定後、同じ値にとどまっているべきである。評価時の測定不精度は、例えば、構造素子、および、回路から基本的に存在する雑音、ならびに、回路内部および外部を経由して生成され評価回路にダビングされる雑音信号により引き起こされる。この測定誤差のせいで、２つの測定信号が同じか、または極僅かに異なっているかという回路技術的に行われる判断は、大きな困難を伴い、大変妨害されやすい。
【００２６】
第１および第２測定の後の測定値が同じかどうかという判断のこの問題を解決するために、測定値は異なるように重みづけされ、両値の評価時に、非対称性が設定される。
【００２７】
非対称性の設定は様々な方法で行われる。例えば、非対称性は、回路配列の非対称な形態によって設定できる。更なる形態は、非対称性を、様々な持続時間（Zeitdauer）に設定し、その間にメモリーセルを回路配列と能動的に接続し、または、測定された電流の値または電圧の値を一時的に蓄積する。メモリーセルは実際に読み込まれる、または、この持続時間に相当する値は実際に測定されえる、もしくは、一時的に蓄積される期間（Zeitraum）が、能動的接続として解釈される。
【００２８】
このような非対称性をどのように設定することができるかという正確な説明を、本発明による回路配列に基づいて行う。従って、ここでは、これに加えて、下記の実施例を、全内容的に参照してここに示す。
【００２９】
引用された例では、非対称性の設定は、例えば、相当するオフセット回路を経由しても行われる。例えば、回路は、電圧に関して例えば５％を値にさらに加算することにより、第１測定された値を変更する。
【００３０】
メモリーセルは、第１測定において、同様に、情報状態が「０」であると、この場合には、電圧の値は１．０Ｖではなく、オフセット回路によって５％上昇した電圧の値１．０５Ｖが一時的に蓄積される。続いて、メモリーセルに、プログラミング処理を行うので、メモリーセルは、その後の情報状態は「1」である。このとき、電圧が新規に測定されるが、今回はオフセット電圧の加算なしに測定される。電圧の値は、例によると、第２測定では１．１Ｖである。両測定された電圧の値は、評価器によって比較される。第１測定値は、第２測定値よりも小さいので、メモリーセルの情報内容の変更が生じている。
【００３１】
メモリーセルが、基本状態で既に情報状態「1」である場合、第１測定でのオフセットの加算によって相当して５％上昇した約１．１６Ｖの電圧の値が一時的に蓄積される。続いて、目的データ「１」がメモリーセルに書き込まれる。ここでは、第２測定値が記録される。第２の計測値のためにはオフセットの加算が行われないので、この第２測定値は、１．１Ｖの電圧の値が出される。両測定されたまたは蓄積された電圧の値は、評価器によって比較される。第１測定値は、第２測定値よりも大きいので、このことから、メモリーセルの情報内容が変更されていないということが、評価回路によって明らかに認識される。
【００３２】
相当する非対称性を設定することにより、第２測定値が同様に大きいかどうかを判断するという問題を回避できる。より正確に言えば、評価回路は、個々の測定値がそれぞれに対して大きいか小さいかだけを認識できなければならない。
【００３３】
既述の例は、非対称性の好ましい設定を説明するために使用されるだけであり、本発明の保護範囲は、この特定の例に制限されない。
【００３４】
本発明の第２の概念によると、メモリーセル、好ましくはＭＲＡＭメモリーセルまたはメモリーセルアレイの情報を評価するため、特に既述されたような本発明による方法において使用するための回路配列を提示する。このとき、回路配列は、配線、例えばビット線を経由してメモリーセルと接続されている。回路配列は、第１回路支線および第２回路支線を備えている。第１回路支線は、第１電流の値とこれと相関関係にある電圧とを一時的に蓄積するためにスイッチとコンデンサーを有している。第２回路支線は、第２電流の値とこれと相関関係にある電圧とを一時的に蓄積するためにスイッチとコンデンサーを有している。このとき、これら回路支線は、電流の値またはこれと相関関係にある電圧とを比較するために、評価器に接続されている。
【００３５】
本発明による回路配列では、メモリーセルの第１読み取り工程の、電流の値またはこれと相関関係にある電圧の値は、第１回路支線に一時的に蓄積されている。このことは、スイッチの相当する設定により行われる。従って、コンデンサーは、充電される。続いて、メモリーセルに、本発明による方法に基づいて既述されたように、プログラミング処理を行う。その後、電流の値またはこれと相関関係にある電圧の値が測定される（メモリーセルの第２読み取り工程）。この値は、スイッチの相当する設定によって第２回路支線のコンデンサーに一時的に蓄積される。両蓄積された値は、両回路支線と接続されている評価器により相互に比較される。この評価器は、例えば簡易比較器として構成されていてもよい。このことから、本発明による方法に関して記述の、メモリーセルの評価が行われる。
【００３６】
本発明による回路配列の好ましい実施形態は、従属請求項に基づいている。本発明による回路配列の利点、効果、作用、および操作方法を、本発明による方法のための既述の実施例に基づいて全内容的に、ここに示す。
【００３７】
第１および第２測定された電流または電圧のために、評価時に非対称性につながる、異なる重みづけが設定される、または設定できるように回路配列が構成されていると好ましい。本発明による方法に関係してさらに、既に上述されたように、セルのデータが書き込み工程の前後で変更されない場合、このような非対称性の設定は、特に意味がある。
【００３８】
適当な非対称性を設定するために、例えば、評価器は、非対称な構造部として構成されていることもある。評価器は、例えば相当するオフセット回路を経由して操作される。オフセット回路は、測定された値を特定の方法で変更する。このことは、さらに上述の例に基づいて明らかにされている。
【００３９】
更なる構造では、非対称性が異なる持続時間（Zeitdauer）で、設定されるまたは設定できるように回路配列が構成されており、このとき、メモリーセルは、回路配列と能動的に接続されている、または、測定された電流の値または電圧の値が回路支線に一時的に蓄積される。
【００４０】
このような場合、評価器は対称に構成されている。従って、例えば、簡易で経費のかからない比較器回路として構成されていてもよい。
【００４１】
さらに上述のような回路配列が選択された場合、例えば、スイッチ、すなわち、コンデンサーの充電時間の長さの異なる開放時間により、異なる持続時間が設定できる。しかし、このような解決では、スイッチを開閉するために、各制御パルスを時間的に正確に制御する必要がある。
【００４２】
非対称性の設定を正確な時間的制御とは無関係に行えるように、このことは、回路配列自体によって設定されると好ましい。この場合、メモリー容量の耐用期間を決定する制御パルスの時間の流れでの可能な変動に対して、回路配列は、より強い。
【００４３】
メモリーセルの電流を電圧と交換するために、回路配列とメモリーセルとの間の配線に、１つの素子が備えられていることが好ましい。この素子は、トランジスタとしておよび／または少なくとも１つの電気的抵抗器として、特に一次または非一次抵抗器として構成されているのが好ましいが、このような例に限らない。素子内、例えば、トランジスタ内で、読み込むべきメモリーセルに届けられた電流を、電圧に変換する。この電圧は、スイッチの相当する設定で異なるコンデンサーに蓄積される。スイッチは、それぞれのコンデンサーがトランジスタの電圧の全値にまで充電されたと考えられるまでの長さだけ閉鎖されていなければならない。しかし、この時間決定は、さらに上述の持続時間の設定よりも、基本的には不正確に行われる。異なる電圧の値は、好ましくは非対称評価器として構成されている評価器によって相互に比較される。
【００４４】
更なる形態では、非対称性は、非対称な回路支線を経由して設定されてもよい、または設定できる。この場合、測定された値を比較するために、対称な評価器が使用される。この評価器は、例えば簡易比較器として構成されている。
【００４５】
例えば、第１および第２回路支線に、メモリーセルの電流を電圧に交換する１つの素子を備えており、素子は、様々な寸法を有することよって、非対称な回路支線の製造が行われる。例えば、素子は、トランジスタおよび／またはそれぞれ電気的抵抗器、特に一次または非一次抵抗器として構成されているが、この例に限らない。
【００４６】
他の形態では、本発明の更なる概念によると、回路配列は、メモリーセル、好ましくはＭＲＡＭメモリーセルまたはメモリーセルアレイの情報内容を評価するために、特にさらに上述のような本発明による方法を行うために適している。このとき、回路配列は、配線を経由してメモリーセルと接続されている。回路配列は、評価器を備えており、評価器は、少なくとも１つの電流鏡映回路（Stromspiegelschaltung）と電気的に接続されている。この回路を経由して、両電流の値または電圧の値を評価するために、非対称性が設定されている、または設定できる。
【００４７】
同様に、このような回路配列によって、メモリーセルの正確で確実な評価が行われる。回路配列の利点、作用、効果、および操作方法のために、本発明による方法のための回路配列の前述の実施形態ならびに他の構造形態を同様に、全内容的に参照しここに示す。
【００４８】
本発明による回路配列の、更なる実施形態では、従来技術より周知の電流鏡映回路が使用される。電流鏡映回路は、その出力部に、入力電流の増幅または減衰されたコピーを供給する。つまり、電流制御された電流源として機能している。このような回路配列は、例えば、図４を参照して以下でさらに説明する。
【００４９】
第１電流の値またはこれと相関関係にある電圧の値とを一時的に蓄積するために、電流鏡映回路は、２つの異なる寸法のトランジスタ、ならびに、コンデンサーを備えていると好ましい。コンデンサーは、独立した構成要素として構成されているのではなく、例えばトランジスタの１つのゲートコンデンサーとして構成されていなければならない。さらに、第１、および第２電流の値または電圧の値の測定時に、異なって接続するまたは接続されている多数のスイッチがある。
【００５０】
個々のスイッチの相当する配列（Stellung）によって、第１読み取り工程でメモリーセルの情報内容は、電圧の値としてコンデンサーに蓄積される。そして、メモリーセルに、相当するプログラミング処理を行う。メモリーセルのプログラミングの後に行われる第２読み取り工程では、大きな寸法に決定されたトランジスタを経由して電流が流れるようにスイッチは配置される。例えば、このトランジスタは、Ｗ＋□Ｗの幅である。一方、他方のより小さな寸法に決定されたトランジスタは、Ｗの幅だけである。より大きな幅を有するトランジスタは、電流源として機能し、電流を生成する。この電流は、第１読み取り工程の電流の（１＋□Ｗ／Ｗ）倍に相当する。
【００５１】
回路配列は、例えば、Ａ＝ｇｍ／（ｇＤＳ＋１Ｒｚ）の増幅Ａを有している（ただし、トランジスタのメモリーセル抵抗Ｒｚ、ドレインコンダクタンスｇＤＳ、および相互コンダクタンスｇｍである）。この増幅は、評価器の入力部での高い振幅につながる。評価器は、この場合、例えば簡易比較器（ただし非臨界の参考約ＶＤＤ／２）として構成されている。
【００５２】
回路のより大きな増幅につながる縦続電流鏡映回路が好ましい。
【００５３】
メモリーセルはＭＲＡＭメモリーセルとして構成されていることが好ましい。このメモリーセルは、間に絶縁体層が配置された、それぞれ少なくとも１つの軟磁性層と、硬磁性層とを有している。このようなメモリーセルは、従来技術の説明と関連して既に十分説明されており、本発明の回路配列により評価するために特に適している。
【００５４】
本発明を、実施例に基づいて付属図で詳述する。図１は、本発明の回路配列の第１実施形態である。図２は、本発明の回路配列の第２実施形態である。図３は、本発明の回路配列の第３実施形態である。図４は、本発明の回路配列の第４実施形態である。図５は、図４による回路配列の変形（modifiziert）実施形態である。
【００５５】
図１から図５は、磁気抵抗メモリーセル（ＭＲＡＭ）１０およびそのメモリーセルアレイの情報内容を評価するために設置された回路配列２０・４０である。より分かりやすくするために、ここでは、この回路配列２０・４０およびその情報内容の評価方法を、メモリーセル１０に関してのみ記述している。
【００５６】
このＭＲＡＭメモリーセル１０の保存効果は、メモリーセル１０の磁気変更を可能にする電気抵抗によるものである。さらに、このメモリーセル１０は、通常、少なくとも１つの軟磁性層および硬磁性層のそれぞれと、それらの間に位置する絶縁層とからなる連続する層を備えている。メモリーセル１０に情報を書き込むために、軟磁性層は磁化反転されたりされなかったりする。
【００５７】
このメモリーセル１０の読み取りまたはメモリーセル１０の情報内容の評価は、本発明の基本構想にしたがって、以下のように生じる。初めに、メモリーセル１０を流れる第１電流値またはこれに連動する電圧値が測定され、一時的に保存される（メモリーセルの第１読み出し）。続いて、メモリーセル１０にプログラミング処理が行われる。このプログラミング処理の完了後には、軟磁性層は必ず目的データに相当する磁化方向を有している、または、このセルは目的データを情報として含んだ状態になる。
【００５８】
そして再び、電流または電圧が測定される（メモリーセルの第２読み出し）。測定された第１および第２電流値または電圧値は、互いに比較される。メモリーセルの情報が変わると、第２測定のときに異なる電流が流れる。メモリーセル１０の情報がプログラミング処理によって変わらなかった場合、電流値または電圧値は同じである。
【００５９】
メモリーセルのこのような評価方法を用いて、電流値または電圧値は、このメモリーセル１０のもつ基準値と、いつでも比較できる。それによって、各メモリーセル１０はそれぞれ１つの個別の基準値を有しうるので、従来技術で記述した不都合が解決できるのである。
【００６０】
個々の電流値または電圧値は、回路配列２０・４０で、一時保存、推定、評価される。これらに関して、いくつかの典型的な実施形態を以下に記述する。
【００６１】
図１は、配線２２（例えばビット線）を介して、メモリーセル１０と結合した回路配列１０を示している。この回路配列１０は、評価器２１とそれぞれ結合した第１回路支線２３および第２回路支線２６を備えている。
【００６２】
この評価器２１は、例えばＤＲＡＭメモリーセルの読み取りといった様々な場合に用いられるような、実際にはすでに知られた例えば読み取り増幅器の一部である場合もある。
【００６３】
２つの回路支線２３・２６のそれぞれは、スイッチ２４・２７およびコンデンサー２５・２８を有している。この回路配列は、適切な制御パルス２９・３０を介して制御される。
【００６４】
第１電流値または電圧値が測定される（このことは、メモリーセル１０の読み取りと称される）と、第１読み取り工程のこの状態は、回路配列２０の上部支線２３に一時的に保存される。この状態は、ある一定の設定された持続時間の間、スイッチ２４が閉じていること、および、上のコンデンサー２５に充電される（このとき、スイッチ２７は開いている）ことによって生じる。プログラミング処理の後（プログラミング処理の間は、２つのスイッチ２４・２７は開いている。）、ある一定の持続時間の間、スイッチ２７は閉じており、下のコンデンサー２８に充電される。このとき、スイッチ２４は開いている。続いて、２つの回路支線２３・２６の電圧を比較することによって、メモリーセル１０の情報を評価する評価器２１が作動する。図１に示した回路配列の場合は、制御パルス２９・３０を正確に時間的にコントロールする必要がある。
【００６５】
同じまたは非常に似通った電流値／電圧値、または、そこから生じる評価器２１の入力信号をも、確実に評価できるために、これらが優れた特性（Vorzugsrichtung）を持っていることが望ましい。電流値または電圧値が評価されるために、これらが非対称性に設定されることによって、このことを達成できる。このような非対称的な評価に関する（Bewertungskonzepte）効果と利点に関しては、すでに上述してある。
【００６６】
例えば、評価器２１が適度に非対称な形態をしていることで、この非対称性が生じる。さらに、個々の回路支線が非対称になるということも考えられる。図１による実施形態では、非対称性は、スイッチ２４・２７が閉まっている間、および、スイッチと結合しているコンデンサー２５・２８の充電時間の間、異なる時間幅が選択されることによっても達成される。
【００６７】
次の図２から図５による回路配列では、コンデンサーの充電工程、および、それに伴って比較可能な電流値または電圧値の測定は、持続時間を介して制御されるのではなく、回路配列自身によって制御される。そうすることで、メモリーセル１０の評価の強さ（Robustheit）は、さらに改良されうる。
【００６８】
図２の回路配列１０の基本構成（Grundaufbau）は、図１に関する回路配列の構成にほぼ相当するものである。だから、同じ要素の関連数値（Bezugsziffern）は同一である。したがって、図１に関してすでに記述した特徴および要素については再記述しない。図１と違って、図２の回路配列２０は、配線２２上にトランジスタ３１を備えている。このトランジスタは、回路配列２０を有するメモリーセル１０と結合した配線２２上に配置されている。
【００６９】
図２による回路配列２０の場合、メモリーセル１０の第１読み取り工程の間、スイッチ２７は開いており、スイッチ２４は閉じている。第２読み取り工程の間、スイッチ２４は開いており、スイッチ２７は閉じている。
【００７０】
メモリーセル１０の情報内容は、本来、次のように評価される。読み取り可能なメモリーセル１０から供給される電流は、この場合、ゲート−ドレイン−ノード（Knoten）に位置してダイオードとして接続されるトランジスタ３１を介して、電圧に置き換えられる。この電圧は、スイッチの調節しだいで、２つのコンデンサー２５・２８の１つに一時的に保存される。その際、コンデンサー２５・２８をトランジスタ３１の電圧の最高値で充電するために、スイッチ２４・２７が閉じている間隔は、それぞれ十分に長く選択されている。図２による回路配列２０、または、その回路配列２０を用いてメモリーセルの情報内容を判断できる方法は、制御パルス２９・３０が時間の経過と共に変化するということに対して、より強く対処できる。トランジスタ３１のかわりに、例えば、線形（linear）または非線形の抵抗も用いられる。メモリーセル１０の電流値が、電圧に置き換えられうるということだけが、決定的に重要である。
【００７１】
個々の電圧値は、評価器２１で互いに比較されうる。上述した利点を有する所望の非対称性を保つために、図２による実施例の場合、評価器２１が非対称に形成されることが有利である。
【００７２】
図３に示された回路配列２０では、非対称性は非対称な評価器２１によってではなく、非対称な回路支線２３・２６によって実現される。したがって、残りの各比較器回路が、評価器２１として使用されうる。
【００７３】
この回路配列２０は、図２の回路配列２０とは異なって、スイッチとして機能する２つのトランジスタ３２・３３を備えている。このトランジスタ３２・３３は、制御パルス２９・３０を介して操作される。
【００７４】
さらに、回路支線２３にはトランジスタ３５が、回路支線２６にはトランジスタ３４が備えられている。この２つのトランジスタ３５・３４は、回路支線２３・２６で非対称性を保つために、異なる大きさに設定されている。例えば、トランジスタ３５の値がＷ＋□Ｗである一方で、トランジスタ３４の値はＷのみである。トランジスタ３４・３５のかわりに、適度に違う値を有する抵抗が再び使用されうる。
【００７５】
このセル情報に基づいて、トランジスタ３４・３５を介して、電流または電圧が異なる値に変換される。これらの値は、コンデンサー２５・２８に一時的に保存され、続いて、簡易の比較器として形成された評価器２１において、比較または評価される。
【００７６】
図４は、回路配列４０のまた別の実施例を示している。この回路配列４０は、配線４２（例えばビット線）を介して、メモリーセル１０と結合している。この回路配列４０は、導線４３を介して電流鏡映回路４４と結合した評価器４１を備えている。この電流鏡映回路４４は、大きさの異なる２つのトランジスタ４５・４６、測定された値を一時的に保存するためのコンデンサー４７、および、いくつかのスイッチ（ここでは、３つのスイッチ４８・４９・５０）を備えている。
【００７７】
この回路配列４０は、以下のように機能している。メモリーセル１０の第１読み取り工程の間、スイッチ４８・４９が閉じている一方で、スイッチ５０は開いている。メモリーセル１０の情報は、コンデンサー４７で電圧として保存される。その場合、コンデンサー４７は、独自の構成要素としては形成されなくてもよい。むしろコンデンサー４７は、例えば、トランジスタ４６のゲートコンデンサーとしても形成されうる。
【００７８】
メモリーセル１０のプログラミング後に生じる読み取り工程では、スイッチ５０は閉じている一方で、他の２つのスイッチ４８・４９は開いている。そのために、電流はトランジスタ４６を介して流れうる。このトランジスタ４６の大きさは、トランジスタ４５とは異なっている。例えば、トランジスタ４６の値は、Ｗ＋□Ｗである一方で、トランジスタ４５の値はＷのみである。トランジスタ４６は電流源として作用し、第１読み取り工程の電流の（１＋□Ｗ／Ｗ）倍に相当する電流を発生させる。図４によるこの回路配列４０は、評価器４１の入力部で振幅を高くするという特定の増幅器４１を有している。この評価器４１は、ここでは例えば、簡単な比較器回路として実現されうるものである。
【００７９】
図５による回路配列４０は、図４による回路配列４０の変形例である。図５による回路配列４０は、縦続の電流鏡映回路５６を備えている。図５による回路配列４０は、図４に示された回路配列よりもなお高い増幅率を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回路配列の第１実施形態である。
【図２】本発明の回路配列の第２実施形態である。
【図３】本発明の回路配列の第３実施形態である。
【図４】本発明の回路配列の第４実施形態である。
【図５】図４による回路配列の変形実施形態である。

Claims

ＭＲＡＭメモリーセル（１０）の情報内容を、上記メモリーセルを通って流れる電流または上記電流と相関関係にある電圧を測定することにより、まず、第１電流の値または電圧の値を測定して一時的に蓄積し、続いて、上記メモリーセルにプログラム処理を行い、その後、第２電流の値または電圧の値を測定して、そして、上記の両測定された電流の値または電圧の値を評価器によって相互に比較することによって評価するための回路配列であり、
上記メモリーセル（１０）の出力配線（２２）と、
２つの端子を橋絡している第１スイッチ（２４）を有する第１回路支線（２３）と、
２つの端子を橋絡している第２スイッチ（２７）を有する第２回路支線（２６）と、
上記第１回路支線（２３）および第２回路支線（２６）と接続されている評価器（２１）とを備えており、
上記出力配線（２２）と上記第１スイッチ（２４）の第１端子とが相互に接続されているとともに、上記出力配線（２２）と上記第２スイッチ（２７）の第１端子とが相互に接続されており、
上記第１スイッチ（２４）の第２端子および上記第２スイッチ（２７）の第２端子は、上記評価器（２１）のそれぞれの入力部と接続されている回路配列であって、
上記第１スイッチ（２４）の第２端子とアースとの間には第１コンデンサー（２５）が接続されているとともに、上記第２スイッチ（２７）の第２端子とアースとの間には第２コンデンサー（２８）が接続されており、
ダイオードとして接続されたトランジスタ（３１）または抵抗器は、その第１端子および第２端子が上記出力配線（２２）と上記第１スイッチの第１端子および上記第２スイッチの第１端子との間に接続されるとともに、その第３端子がアースに接続されていることを特徴とする回路配列。
上記評価器（２１）は、上記第１電流の値または電圧の値と、上記第２電流の値または電圧の値とを異なって重みづけする構造部として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の回路配列。
ＭＲＡＭメモリーセル（１０）の情報内容を、上記メモリーセルを通って流れる電流または上記電流と相関関係にある電圧を測定することにより、まず、第１電流の値または電圧の値を測定して一時的に蓄積し、続いて、上記メモリーセルにプログラム処理を行い、その後、第２電流の値または電圧の値を測定して、そして、上記の両測定された電流の値または電圧の値を評価器によって相互に比較することによって評価するための回路配列であり、
メモリーセル（１０）の出力配線（２２）と、
２つの端子を橋絡している第１スイッチ（３２）を有する第１回路支線（２３）と、
２つの端子を橋絡している第２スイッチ（３３）を有する第２回路支線（２６）と、
上記第１回路支線（２３）および第２回路支線（２６）と接続されている評価器（２１）とを備えており、
上記出力配線（２２）と上記第１スイッチ（３２）の第１端子とが相互に接続されているとともに、上記出力配線（２２）と上記第２スイッチ（３３）の第１端子とが相互に接続されており、
上記第１スイッチ（３２）の第２端子および上記第２スイッチ（３３）の第２端子は、上記評価器（２１）のそれぞれの入力部と接続されている回路配列であって、
上記第１スイッチ（３２）の第２端子とアースとの間には第１コンデンサー（２５）が接続されているとともに、上記第２スイッチ（３３）の第２端子とアースとの間には第２コンデンサー（２８）が接続されており、
ダイオードとして接続された第１トランジスタ（３５）または第１抵抗器は、その第１端子および第２端子が上記出力配線（２２）と上記第１スイッチの第１端子との間に接続されるとともに、その第３端子がアースに接続されており、
ダイオードとして接続された第２トランジスタ（３４）または第２抵抗器は、その第１端子および第２端子が上記出力配線（２２）と上記第２スイッチの第１端子との間に接続されるとともに、その第３端子がアースに接続されており、
上記第１トランジスタまたは第１抵抗器と上記第２トランジスタまたは第２抵抗器とは、上記第１電流の値または電圧の値と上記第２電流の値または電圧の値とに異なる重みづけを設定するために、異なる寸法であることを特徴とする回路配列。
ＭＲＡＭメモリーセル（１０）の情報内容を、上記メモリーセルを通って流れる電流または上記電流と相関関係にある電圧を測定することにより、まず、第１電流の値または電圧の値を測定して一時的に蓄積し、続いて、上記メモリーセルにプログラム処理を行い、その後、第２電流の値または電圧の値を測定して、そして、上記の両測定された電流の値または電圧の値を評価器によって相互に比較することによって評価するための回路配列であり、上記メモリーセル（１０）の出力配線（４２）と、上記出力配線（４２）と接続されている評価器（４１）とを備えている回路配列であって、
上記出力配線（４２）は、第１スイッチ（４８）および第２スイッチ（５０）のそれぞれの第１端子、ならびに上記評価器（４１）と接続されており、
上記第１スイッチ（４８）の第２端子は、第３スイッチ（４９）の第１端子に接続されており、
ダイオードとして接続されている第１トランジスタ（４５）が、ソースおよびドレインと共に、上記第１スイッチ（４８）の第２端子とアースとの間に配置されており、
上記第３スイッチ（４９）の第２端子は、第２トランジスタ（４６）のゲート端子および第１コンデンサーを経由してアースと接続されており、
上記第２トランジスタは、ソースおよびドレインと共に、アースと上記第２スイッチ（５０）の第２端子との間に配置されており、
上記第１トランジスタ（４５）と、上記第２トランジスタ（４６）とは、異なる寸法であることを特徴とする回路配列。
ソースとドレインと共に上記第１トランジスタ（４５）とアースとの間に配置されている、ダイオードとして接続された第３トランジスタ、および、ソースとドレインと共に上記第２トランジスタ（４６）とアースとの間に配置されている第４トランジスタを備えており、
上記第３トランジスタのゲート端子が第４スイッチの第１端子と接続されており、
上記第４スイッチの第２端子は、上記第４トランジスタのゲート端子および第２コンデンサーを経由してアースと接続されている請求項４に記載の回路配列。
メモリーセル（１０）の情報内容を評価するための回路配列であり、上記回路配列（４０）は、配線（４２）を経由して上記メモリーセル（１０）と接続されており、
少なくとも１つの電流鏡映回路（４４；５６）と電気的に接続されている評価器を用いて、第１および第２の測定された電流の値、または電圧の値に対して異なる重みづけが設定され、または設定でき、
上記電流鏡映回路は、第１トランジスタ（４５）および第２トランジスタ（４６）を有しており、
上記第１トランジスタは、第１スイッチ（４８）を経由して上記配線（４２，４３）と接続されており、
上記第２トランジスタは、第２スイッチ（５０）を経由して上記配線（４２，４３）と接続されており、
コンデンサー（４７）は、上記評価器（４１）の側に配置された第２トランジスタ（４６）のゲート端子に接続されている回路配列。
上記電流鏡映回路（４１；５６）は、上記第１電流の値または電圧の値を一時的に蓄積するために、２つの異なる寸法である上記第１トランジスタおよび上記第２トランジスタと、上記コンデンサー（４７）と、上記第１スイッチおよび上記第２スイッチと、上記第２トランジスタのゲート端子および上記コンデンサーと上記第１トランジスタのゲート端子との間に配置された第３スイッチとを備え、
第１電流または該電流と相関関係にある電圧を測定するときに、上記第１スイッチおよび上記第３スイッチが閉じるとともに、上記第２スイッチが開き、第２電流または該電流と相関関係にある電圧を測定するときに、上記第１スイッチおよび上記第３スイッチが開くとともに、上記第２スイッチが閉じることを特徴とする請求項６に記載の回路配列。
上記電流鏡映回路が複数であり、該複数の電流鏡映回路が縦続して配置していることを特徴とする請求項６または７に記載の回路配列。