JP3769209B2 - 寄生電流損失の補正のための方法および構造物 - Google Patents

寄生電流損失の補正のための方法および構造物 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワード線、そのワード線と交叉するビット線およびそのワード線とそのビット線との間の交叉接合部に存在するメモリセルからなるメモリセルフィールド(Feld)における寄生電流損失の補正のための方法および配置物に関する。これらのメモリセルを通じて、寄生電流損失に対して流れる寄生電流が流れる。
【0002】
半導体メモリ配置物のメモリセルフィールドの例として、図2において、MRAMメモリセルフィールド(MRAM=磁気ランダムアクセスメモリ(Magnetic Random Access Memory)が示されている。このMRAMは、ワード線WL1、WL2、WL3、...およびビット線BL1、BL2、BL3、BL4、...からなり、これらのビット線は、そのワード線WL1、WL2、WL3...と、本質的に垂直に交叉する。そのワード線WL1、WL2、WL3、...と、ビット線BL1、BL2、BL3、BL4、...との間の交叉の位置においてメモリセルが配置される。このメモリセルは、それぞれ、抵抗R11、R12、...R33、R34、一般的にRijと称される。
【0003】
この抵抗Rijは、トンネル電流の経路を表す。このトンネル電流は、ワード線(例えば、ワード線WL2)と、ビット線(例えば、ビット線BL3)との間を、このワード線WL2とこのビット線BL3との間に電位差が存在するときに、流れる。次いで、メモリセルにおいて書き込まれる磁場に依存して、このトンネル電流は、より大きいかまたはより小さな値を採る。換言すれば、そのメモリセルは、二値抵抗(Binaerwiderstand)として含まれ得る。この二値抵抗は、より大きいかまたはより小さな抵抗値でプログラミングされる。次いで、この両方の抵抗値には、情報ユニット「1」または「0」が割り当てられる。
【0004】
従って、メモリーセルのプログラミングは、磁場の配置によって達成される。今度は、メモリーセルを、ある値「0」または「1」へとプログラミングするために、磁場は、特定の閾値を超過せねばならない。ここで、そのメモリーセルは、磁気的ヒステリシスを有することに注意せねばならない。
【0005】
図2において示されるように、例えば、ワード線WL2において流れる直流I2は、このワード線WL2の周りの磁場Mを生じる。ここで、電流I2が逆向きの方向を流れるときに、磁場Mの方向は、逆向きになる。次に、磁場Mの方向は、メモリセルにおいて「1」または「0」が書き込まれるかどうかを決定する。
【0006】
ここで、ワード線WL2における電流I2は、情報ユニット「1」を意味すると仮定する。次いで、ワード線WL2に接続されたすべてのメモリセル、すなわち、抵抗R21、R22、R23およびR24を有するそのメモリセルには、電流I2によって磁場Mが印加される。この抵抗R21、R22、R23およびR24を有するこのメモリセルのこのヒステレシスは、その磁場M単独が、これらすべてのメモリセルを「0」状態から「1」状態へと変更するのにはまだ十分に強くないように生じる。さらに、なおさらなるビット線(例えば、ビット線BL3)が、電流I1を用いて制御され、その結果、そのビット線BL3のインターフェイスにおいて、ワード線WL2とともに磁場を生成する。この磁場は、その電流I1およびI2により生成した磁場の重複によって、そのインターフェイス、すなわち抵抗R23において、例えば、「0」状態を「1」状態へと導くのに十分強くなる。換言すれば、選択されたワード線WLiおよび選択されたビット線BLjの駆動によって、そのメモリセルが、このワード線およびビット線のインターフェイス上で、それぞれの電流によって生成される磁場の方向に依存して、「0」状態または「1」状態においてプログラミングすることが可能になる。
【0007】
しかし、このプログラミングにおいて、ある問題が存在する。この問題は、抵抗Rijから形成されたネットを通じた寄生電流損失に起因する。例えば、電流I2が、ワード線WL2の開始時に、1mAの強さ(図において、「1.0」と示す)が存在する場合、この値は、ワード線WL2に接続された抵抗R21、R22、R23、R24によってそれぞれ、より低い値へと降下する。説明を単純化するために、この電圧降下を、それぞれ抵抗0.1mAであるとする。抵抗R21の後には、電流I2は、従って0.9mAの強さを有し、抵抗R22の後には、0.8mAの強さを有し、抵抗R23の後には0.7mAの強さを有し、そして抵抗R24の後には、0.6mAの強さを有する。実際の値は、これとは異なるが、比較的単純な方法で、対応するネットシミュレーションによって確認することができる。この実際の値はまた、それぞれ各々のメモリセルの補償(Ersatz)抵抗にも依存するが、本発明の理解のためには、このことは重要ではない。
【0008】
電流の強さの対応する降下はまた、ビット線BL1、BL2、BL3およびBL4についても存在し、そしてワード線の場合のように、それぞれの抵抗Rijの後にそれぞれ0.1mAであるとする。すると、ビット線BL1において、電流は、抵抗R31の後に0.9mAの強さを有し、抵抗R21の後に、0.8mAの強さを有し、そして抵抗R11の後に、0.7mAの強さを有する。同様のことが、ビット線BL2〜BL4についても適用される。
【0009】
次いで、ワード線WLiと、ビット線BLjとの交叉位置において、それぞれの線において各々の電流の重複によって与えられる電流の強さが存在する。そこで、例えば、合計の電流の強さは、ワード線WL2とビット線BL3との交叉位置における電流I2および電流I1から、0.8mA+0.8mA=1.6mAとなる。ワード線WL1とビット線BL4との交叉における対応する電流の強さは、1.4mAである。これに対し、ワード線WL3と、ビット線BL1との交叉位置においては、1.9mAの電流の強さが存在する。対応する値が、メモリセルフィールドの残りの交叉位置についても与えられ得る。
【0010】
しかし、それぞれの交叉位置での合計の電流の強さは、処理のためのメモリセルの局所的なプログラミングのために存在する磁場を固定する。この磁場は、かなり変動し得、例えば、図2の例のように、これは、1.9mAと1.4mAとの間の電流値を示す。このメモリセルが磁気ヒステレシスを有し、そしてそのプログラミングのためにある閾値を越えることが必要とされることから、磁場のそのような変動は、全然所望されない。換言すれば、すべてが本質的に同じように構成されており、そして同じ変動値を有するメモリセルは、可能な限り同じ磁場でプログラミング可能であるべきである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえ、本発明の課題は、あるメモリセルフィールドにおいて寄生電流損失の補正のための方法および配置物を提供することである。この方法および配置物によって、各々のメモリセルに対して、それぞれ、同じ強さの磁場を提供することが可能になる。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この課題は、上記の当該分野の方法において、本発明に従って、その各々のワード線およびビット線へと供給された電流がそのように限定され、そしてメモリセルフィールドの交叉点において、その各々個々の交叉点に属するワード線およびビット線に流れるその電流の合計が本質的に定常であることにより解決される。
【0013】
本発明は以下を提供する。
【0014】
1つの局面において、本発明は、ワード線(WL)、上記ワード線(WL)と交叉するビット線(BL)および上記ワード線(WL)と上記ビット線(BL)との間の交叉点に存在するメモリセル(R)からなるメモリセルフィールドにおける寄生電流損失の補正のための方法を提供する。ここで、上記メモリセルを通って、上記寄生電流損失を導く寄生電流が流れる。この方法は、個々のワード線およびビット線(WL、BL)において、損失電流が、限定され、その結果、上記メモリセルフィールドの上記交叉点において、上記電流(I1、I2)の合計が本質的に一定であり、上記電流の合計は、それぞれ個々の交叉点に属するワード線およびビット線を通って流れることを特徴とする。
【0015】
1つの実施形態において、上記各々のワード線およびビット線(WL、BL)において、損失する電流は、上記メモリセルに存在する寄生電流を考慮して限定される。
【0016】
別の実施形態において、上記ワード線およびビット線(WL、BL)のグループに、それぞれ、同様に限定される電流が印加され得る。
【0017】
別の局面において、上記メモリセルフィールドにワード線ドライバおよびビット線ドライバ(WT1〜WT3、BT1〜BT4)が提供されており、上記ワード線ドライバおよび上記ビット線ドライバが上記ワード線およびビット線(WL、BL)に対して、異なって限定される電流を与え得ることを特徴とする、本発明の方法の実施のための配置物が提供される。
【0018】
1つの実施形態において、上記メモリセルフィールドは、MRAMメモリセルフィールドであり得る。
【0019】
【発明の実施の形態】
従って、本発明に従う方法において、ワード線およびビット線には、電流が供給され、この電流の強さは、それぞれのメモリセルに現れる電圧降下を考慮して限定され、その結果、ワード線とビット線との間の交叉点において、合計の電流強さが、メモリセルフィールドにわたって本質的に定常的な値を有する。当然、ここでは、すべての交叉点において、電流強さの合計が完全に同じである必要はない。むしろ、各々の交叉点において、その電流の強さが本質的に同じ強さであるときに充分である。これはまた、各々の特定のワード線およびビット線のグループが同じ電流で制御され、その結果同じグループ内で、理想的な電流の強さの合計の一定の許容可能な変動が生じ得るようにすることによって達成され得る。しかし、いずれにせよ、本発明は、各々のワード線およびビット線において寄生電流損失の本質的な補正を可能にする。これは、このワード線およびビット線へ導入される電流が、その寄生電流損失が本質的に補正されているような強さで生じるように制御(sorgen)することのみによって達成される。
【0020】
本発明に従う方法の実行のための配置物は、以下を特徴とする。メモリセルフィールドに、ワード線ドライバおよびビット線ドライバを提供し、このワード線ドライバおよびビット線ドライバは、ワード線およびビット線に、異なって限定電流を導くことが可能である。このメモリセルフィールドにおいて、好ましい方法では、MRAMのメモリセルフィールドが関係する。
【0021】
【実施例】
以下に、本発明を、図面を参照してより詳細に説明する。
【0022】
図2は、上記において既に説明した。図面において、互いに対応する構成要素は、それぞれ同じ符号を用いて示す。
【0023】
図1は、MRAMのメモリセルフィールドを示す。このメモリセルフィールドにおいて、ワード線ドライバWT1、WT2、WT3が、ワード線WL1、WL2およびWL3に、それぞれ1.0mA、0.9mAおよび0.8mAの強さの電流を供給する。類似の様式において、このMRAMメモリセルフィールドにおいて、ビット線ドライバBT1、BT2、BT3およびBT4は、それぞれ、ビット線BL1、BL2、BL3およびBL4に、1.0mA、1.1mA、1.2mAおよび1.3mAの強さの電流を供給する。
【0024】
今度は、図2の例におけるように、それぞれのメモリセルおよびそれぞれの抵抗Rijが、0.1mAの電圧降下を採るとする場合、ワード線ドライバWT2によって与えられる電流I2は、抵抗R21の後に、0.8mAの強さになり、抵抗R22の後に、0.7mAの強さになり、抵抗R23の後に、0.6mAの強さになり、そして抵抗R24の後に、0.5mAの強さになる。類似の方法で、ビット線ドライバBT3によってビット線BL3に送達される電流I1は、抵抗R33の後に1.1mAの強さになり、抵抗R23の後に1.0mAの強さになり、そして抵抗R13の後に0.8mAの強さになる。
【0025】
しかし、図1のメモリセルフィールドのすべての交叉位置において、各々のワード線WLiとビット線BLjとの交叉点における電流の強さの合計を同じくさせるために、ワード線WL2と、ビット線BL3との交叉点における電流の強さの合計は、0.7mA+1.0mA=1.7mAであると算出される。類似の方法において、ワード線WL3とビット線BL1との交叉位置における電流の強さの合計は、0.8mA+0.9mA=1.7mAと算出される。同様なことが、ワード線WL1とビット線BL4との間の交叉位置について適用され、0.7mA+1.0mA=1.7mAとなる。
【0026】
従って、本発明に従う方法において、および本発明に従う配置物において、ワード線と、ビット線との間の個々の交叉点において、各々のワード線とビット線における電流強さの合計は、全体として、本質的に定常値を有することが確実にされる。これは、ワード線ドライバおよびビット線ドライバによって与えられる個々の制御電流が、適切な方法で限定されることによって達成される。
【0027】
上記したように、それぞれ同じ電流を有する、ワード線およびビット線の個々のグループを提供することもまた可能であり、ここでは、ある理想値からの一定の逸脱が甘受される。しかし、そのような逸脱は、寄生電流損失のある特定の補正が達成される限り、受容可能である。
【0028】
本発明は、好ましくは、MRAMにおいて利用可能である。しかし、他のメモリのメモリセルフィールドにおいてもまた、これらにおいて、個々のメモリセルについて可能な限り定常な電流が所望される場合に、有利な方法で設定され得る。
【0029】
【発明の効果】
(発明の要旨)
本発明は、MRAMメモリセルフィールドにおける寄生電流損失の補正のための方法および配置物に関する。この方法および配置物において、個々のワード線(WL)およびビット線(BL)は、ワード線とビット線との交叉位置において電流の強さの合計が本質的に定常であるように限定される電流が導入可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に従う方法の具体的実施のためのMRAMのメモリセルフィールドである。
【図2】図2は、従来の方法で定常的な強さの電流が供給される、MRAMのメモリセルフィールドである。

Claims (2)

  1. 寄生電流損失を補償するようにMRAMメモリセルアレイを制御する方法であって、
    該メモリセルアレイは、
    複数のワード線ドライバと、
    複数のビット線ドライバと、
    複数のワード線と、
    該複数のワード線と交差する複数のビット線と、
    該複数のワード線と該複数のビット線とが交差する点に配置された複数のメモリセルであって、複数の寄生電流が流れることが該メモリセルアレイ全体での該寄生電流損失になるように構成された複数のメモリセルと
    を含み、
    該方法は、
    該複数のワード線ドライバが、複数のワード線電流を該複数のワード線にそれぞれ供給することと、
    該複数のビット線ドライバが、複数のビット線電流を該複数のビット線にそれぞれ供給することと
    を包含し、
    該複数のビット線のうちの1つに供給されるビット線電流の量は、該1つのビット線から該複数のワード線ドライバまでの距離が増加するにつれて増加し、該複数のワード線のうちの1つに供給されるワード線電流の量は、該1つのワード線から該複数のビット線ドライバまでの距離が増加するにつれて増加し、
    該複数のワード線ドライバのうちの1つによって供給される該複数のワード線電流のうちの1つから生じた第1の電流が、該複数のワード線と該複数のビット線とが交差する各点に供給され、
    該複数のビット線ドライバのうちの1つによって供給される該複数のビット線電流のうちの1つから生じた第2の電流が、該複数のワード線と該複数のビット線とが交差する各点に供給され、
    該方法は、
    該複数のワード線ドライバと該複数のビット線ドライバとが、該複数のメモリセルのそれぞれのプログラム時において、該第1の電流と該第2の電流と該寄生電流との和が定数に等しく、かつ、該定数が該複数のメモリセルに対して等しくなるように該複数のワード線電流と該複数のビット線電流と供給することをさらに包含する、方法。
  2. 寄生電流損失を補償するMRAMメモリセルアレイであって、
    複数のワード線ドライバと、
    複数のビット線ドライバと、
    複数のワード線と、
    該複数のワード線と交差する複数のビット線と、
    該複数のワード線と該複数のビット線とが交差する点に配置された複数のメモリセルであって、複数の寄生電流が流れることが該メモリセルアレイ全体での該寄生電流損失になるように構成された複数のメモリセルと
    を備え、
    該複数のワード線ドライバが、複数のワード線電流を該複数のワード線にそれぞれ供給し、
    該複数のビット線ドライバが、複数のビット線電流を該複数のビット線にそれぞれ供給し、
    該複数のビット線のうちの1つに供給されるビット線電流の量は、該1つのビット線から該複数のワード線ドライバまでの距離が増加するにつれて増加し、該複数のワード線のうちの1つに供給されるワード線電流の量は、該1つのワード線から該複数のビット線ドライバまでの距離が増加するにつれて増加し、
    該複数のワード線ドライバのうちの1つによって供給される該複数のワード線電流のうちの1つから生じた第1の電流が、該複数のワード線と該複数のビット線とが交差する各点に供給され、
    該複数のビット線ドライバのうちの1つによって供給される該複数のビット線電流のうちの1つから生じた第2の電流が、該複数のワード線と該複数のビット線とが交差する各点に供給され、
    該複数のワード線ドライバと該複数のビット線ドライバとが、該複数のメモリセルのそれぞれのプログラム時において、該第1の電流と該第2の電流と該寄生電流との和が定数に等しく、かつ、該定数が該複数のメモリセルに対して等しくなるように該複数のワード線電流と該複数のビット線電流と供給する、MRAMメモリセルアレイ。
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