TW531747B - Method and arrangement to non-destroyed reading-out of memory-cells of a MRAM-memory - Google Patents
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531747 五、發明説明(1 )
MRAM(磁阻式記憶體)之記憶胞顯示在第8圖中。在此種 記憶胞中待儲存之資訊藉由相鄰磁層ML及ML2(其由很薄 之非磁性中間層TL所隔開,此中間層TL不導電)磁矩之對 準而儲存。橫跨記憶胞之電阻之大小是與磁層ML 1及ML2 中磁矩平行或反向平行而對準(即,其極化)有關。此二個層 ML 1及ML2中之磁矩平行對準時,則此記憶胞之電阻値較 反向平行對準時還小。此種效應稱爲TMR(tnnneling magnetoresistive)效應或 MTJ(magnetic tunnel junction)效 應。 此種記憶胞之內容藉由記憶胞之’’ 1"或”0”時不同之電 阻値之偵測而讀出。此二層ML 1,ML2之平行磁化可對應 於數位〇,此二層之反向平行磁化對應於1。
磁層ML 1,ML2中磁矩之平行及反向平行對準之間之電 阻變化實際上是與非磁性薄中間層TL中傳導電子之自旋 (spin)與磁層ML 1,ML2中之磁矩之交互作用有關。此處之 ’’薄’’之意義是:傳導電子可穿過此中間層TL而不需自旋雜 散過程。 此二個磁層ML 1,ML2中之一較佳是以其磁化耦合至反 鐵磁層或覆蓋層,這樣可使此磁層中之磁化保持固定,而 另一磁層是在較小之磁場中,就像其由流經此磁層上方或 下方之字元線WL和位元線BL中之電流所產生者一樣,其 磁矩可自由對準。 在記憶胞陣列中,須選取此種流經字元線WL或位元線 BL之程式化電流IWL及IBL,使得只在此種記憶胞(其中 531747 五、發明説明(2 ) 字元線WL與位元線BL相交)中由此二種電流IWL和1^之 和(sum)產生一種足以程式化之強磁場。其它所有位於此字 元線WL或位元線BL上之記憶胞不能只由流經此二條導線 中之一之電流而被程式化。
第8圖之下半部中顯示位元線BL和字元線WL之間之記 憶胞之電阻R。,其中此層ML 1及ML2中之磁矩反向平行 對準時之電阻R。較平行對準時還大,即,Re(n〇n)<Re(nl’’) ,若以上述之Π1Π或之對應關係爲準時。
在最簡單之實施形式中,MRAMs由字元線WL和位元線 BL之矩陣式相交之導電軌所構成,經由WL及BL可控制 各記憶胞。此種導電軌(例如,第8圖之位元線BL)是與上 方之磁層ML 1 (鐵磁層)相連。下方之導電軌(其形成字元線 WL)位於下方之磁層ML2上,此磁層ML2同樣是一種鐵磁 層。若經由此二條導電軌WL及BL而施加一種電壓至記憶 胞,則一種隧道電流流經非磁性之薄的中間層TL。藉由此 種非磁性之薄的中間層而形成電阻,其在記憶胞上有適 當之電壓時依據磁矩之平行或反向平行對準(S卩,上,下鐵 磁層之平行或反向平行極化)而具有此値Re(n〇n)<Rd’’in)_ RC(T,)二 Rc(丨'0,’)+ △ Rc。 第9圖是一種記憶胞陣列,其中各記憶胞以矩陣形式配 置在字元線WL和位元線BL之間之交點。 記憶胞內容此處依據反向平行或平行極化而界定成Π〇'’ 或Τ’。 在記憶胞陣列中(如’第9圖所示)’電流不只流經所選取 -4- 531747 五、發明説明(3 ) 之字元線WL和位元線BL之間之交點上之記憶胞,而且也 會在其它記憶胞(其是與所選取之字元線WL或位元線BL 相連)上產生不期望之副電流。此種不期望之副電流會大大 地干擾此讀出電流(其流經所選取之記憶胞)。 因此力求藉由此種記憶胞陣列之適當之連接而使此種不 期望之副電流可與讀出電流相隔開,使只有此種流經所選 取之記憶胞之讀出電流或跨越此記憶胞之讀出電壓可被偵 測。但此記憶胞之電阻値由於流經其它記憶胞之寄生電流 而須選擇成較大(特別是在百萬歐姆之範圍中),以便形成 足夠大之記憶胞陣列。 爲了防止不期望之副電流所用之其它方式是:在二極體 D周圍(第l〇b圖)或在開關電晶體T周圍(第10c圖)使此種 簡易構成之MTJ記憶胞(第10a圖)擴大。請參閱R· Scheuerlein e.a.?MA 10ns Read and Write Time Non-Volatile Memory Array Using a Magnetic Tunnel Junction and FET-Switch in each Cell”,ISSCC Feb.2000S. 128/R.C,Sousa e. a.,"Vertical Lntegration of a Spin dependent tunnel junction with an amorphous Si Diode丨’,appl. Phys. Letter Vol.74,No. 25, P.3894 to 3 895。 此種擴大作用所具有之優點是:此種連接法之記憶胞陣 列中只有一種讀出電流流經此種已讀出之記憶胞,此乃因 其它所有之記憶胞都不導通。因此可相對於第1 〇a圖之純 MTJ記憶胞而使此記憶胞之電阻値選擇成較低,該讀出電 流因此較大而使讀出過程可快速地在ns(奈秒)範圍中達成 。此種另外與二極體或電晶體相連時所具有之缺點是其它 531747 五、發明説明(4) 高昂之技術上及面積上之耗費。 在先前技藝中,所有之記憶胞型式是相同的,使讀出信 號”0”或” Γ’之偵測或計算很困難。此乃因由層序列ML1,
TL和ML2所形成之隧道電阻通常不只在晶圓上而且在許多 情況中在相鄰之記憶胞之間會變動很大(例如,可達40% ) ,這較’’1”狀態及”0”狀態之間之電阻ARe之差異(只有15%) 還大。換言之,由於此種情況,則可靠地偵測記憶胞之內 容會很困難或不可能。 在與MRAMs不同之其它記憶體型式中,由電流-或電壓-讀出信號來偵測”1”或”0”是以下述方式達成:此讀出信號 是與參考電流或參考電壓相比較,此種參考電流或參考電 壓是此種介於” 1"之讀出電流或讀出電壓和之讀出電壓 或讀出電流之間之平均値,以便使此二個數位値達成最佳 之干擾間距。此種參考電流或參考電壓可經由參考源或參 考記憶胞(其中固定寫入”1”或’’〇Ί而產生。
但用在ΜΊΠ記憶胞中以偵測該讀出信號時此種方式是會 受限的,這是由於本文開頭所述之由一記憶胞至另一記憶 胞-以及整個晶圓上之隧道電阻之巨大之變動所造成。 爲了解決上述之問題,則目前只有二種方式: 第一種方式(請比較 R. Scheuerlein e.a. nA 10ns Read and Write Time Non-Volatile Memory Array Using a Magnetic Tunnel Junction and FET-Switch in each Cell”,ISSCC Feb. 2000, P.128)適用於具有開關電晶體(第10c圖)之MTJ記憶 胞且使用二個相鄰之互補式記憶胞以便只儲存一個記憶胞 531747 五、發明説明(5) 內容,其中此記憶胞內容寫入第一記憶胞且其互補値寫入 第二記憶胞中。在讀出時讀出此二個記憶胞且偵測其內 容。讀出信號及干擾間距此處是上述一般方法之二倍大。 當然此二個記憶胞及二個開關電晶體所需之空間及技術上 之耗費是很大的,因此須確保:此二個相鄰之互補記憶胞 之間之電阻變動須很小,以便可達成一種可靠之偵測作 用。
在第二種方式(其與已讀出之純MTJ記憶胞(第l〇a圖)之 自我參考値有關)中上述之先決條件不需要。此處以下述 方式進行= 首先讀出且儲存所選取之記憶胞之內容。然後使此種記 憶胞被程式化成π〇π。讀出此種已程式化成π〇π之記憶胞之 內容且加以儲存。最先已儲存之記憶胞內容與所儲存之習 知之相比較且進行偵測,這樣所偵測到之記憶胞內容 又寫回至該記憶胞中。
此種方式之缺點是:在偵測此種讀出信號時一種預定之 半讀出信號須添加至此種已程式化且又讀出之作爲參考用 之因此在偵測此記憶胞時須重新輸入電阻變動値。; 現在爲了完全與各記憶胞之電阻變動値無關,則在第二 種方式中上述之方法須藉由寫入’’ 1 ’’而變成完整。因此存 在以下之步驟: (a) 讀出所選取之記憶胞之內容且加以儲存。 (b) 在記憶胞中以程式化方式存入"〇π。 (c) 讀出記憶胞之已程式化之且加以儲存。 531747 五、發明説明(6 ) (d) 使記憶胞之內容被程式化成” 1 ”。 (e) 讀出記憶胞之已程式化之"1”且加以儲存。 (f) (a)中所儲存之記憶胞內容須與(c)和(e)中所儲存之 値”1”及”0”比較且進行偵測,這由習知之”0”及”1” 來形成一種參考電壓Vref而達成,其中爲了偵測所讀 出之” Γ’或”0”只使用該讀出信號差之一半,如第11a 圖中已讀出之”0”及第lib圖中已讀出之”1”所示。 (g) 已偵測到之記憶胞內容最後又寫回至記憶胞中。第 二種方法藉由π Γ’及之寫入及讀出而在所選取之記 憶胞中產生該參考電壓,使記憶胞至記憶胞之電阻波 動不會對偵測造成影響。但” 1”或”0”之干擾間距只有 第一種方法中互補式記憶胞中之一半大。第二種方法 之主要缺點是:總共需要三個讀出週期,三個寫入週 期以及一個計算週期,這樣會使讀出週期很長。 因此可確定:在第一種方法中需要雙倍之面積且相鄰之 記憶胞之間電阻之變動較小,第二種方法總共需要7個週 期’其讀出過程因此需要很長之時間。 本發明之目的是:提供一種方法以無破壞性地讀出MRAM 之記憶胞,其在較小之面積需求時對每一讀出過程只需較 少之時間;此外,本發明提供進行本方法所需之配置。 依據本發明,此目的以下述步驟達成: (a)在一種電壓(此時記憶胞之電阻値與其內容無關)時 決定此一記憶胞之正規電阻値Rnorm, (b)在一種電壓(此時記憶胞之電阻値與其內容有關)時 531747 五、發明説明(7) 決定此記憶胞之實際電阻値R(〇)或R(l), (c) 藉由正規電阻値以下述之形式使實際之電阻値正規 化
Rnorm(0)= R(0)/Rnorm 或 Rnorm(l)= R(l)/Rnorm, (d) 使Rn〇rm(0)或Rnorm(l)對一種已正規化之參考電阻 進行比較。
Rnormref= (Rnorm(O)ref + Rnorm( 1 )ref)/2 (e) 依據此種比較結果使記憶胞內容被偵測成0或1。 本發明有利之其它形式描述在申請專利範圍各附屬項 中。 在本發明之方法或配置中,須使用MTJ記憶胞之特性(其 目前仍未受到注意)。記憶胞之隧道電阻之値是與施加在 其上之電壓有關。因此形成一種電壓範圍,其中此隧道電 阻具有相同之大小而與二個磁層中之極化方向無關(即, ”0”或”1”時都有相同之大小)。反之,在其它電壓範圍中 ,此二個磁層中極化方向反向平行時此電阻較極化方向互 相平行時還大△R,使得在此種電壓時記憶胞內容可依據 π〇"及”1”來區別。 本發明之方法與下述情況有關:在最初所提及之電壓範 圍(其以U1表示)中可決定此記憶胞之電阻Re而與其內容 無關,而在第二次所提及之電壓範圍(其以U2表示)中此種 電阻Re可依據記憶胞內容來偵測。因此,可藉由此種與記 憶胞內容無關之電阻Re(Ul)使此種與記憶胞內容有關之電 531747 五、發明説明(8) 阻Re(U2)被正規化,不同記憶胞(其不必相鄰)之內容因此 又可互相比較。已定址之記憶胞之已正規化之讀出信號亦 可與一種參考記憶胞(其通常以”〇”或” 1 ”寫入)之已正規之參 考信號相比較且因此可偵測此記憶胞之內容爲” 1”或”0”。 本發明以下將依據圖式來描述。 圖式簡單說明: 第1圖記憶胞之磁層之平行(RP)及反向平行(RA)極化 時之隧道電阻與施加於記憶胞上之電壓V = V^en-Vgen (曲線I)或與電阻比MR=(RA-RP)/RP(曲線II)之關係。 第2圖記憶胞之電阻相對於記憶胞上之電壓之關係, 此處加入平面電阻相對於接觸電壓之關係。 第3圖基本電路之實施例之電路圖,其用來使讀出信 號正規化。 第4a至4c圖以具有MTJ記憶胞之記憶胞陣列爲例來 說明本發明自我正規化之方法所用之電路圖。 第5圖藉由”1”或之已正規化之參考信號來說明一 種已正規化之讀出信號之參考作用所用之電路圖。 第6圖記憶胞信號之已自我正規化之偵測進行時所用 之電路。 第7圖偵測記憶胞信號所用之具體電路。 第8圖具有等效電路之MTJ記憶胞之圖解。 第9圖 MTJ記憶胞之結構之圖解。 第10a至10c圖 MTJ記憶胞,MTJ記憶胞及二極體, MTJ記憶胞及電晶體之等效電路。 -10- 531747 五、發明説明(9 ) 第1 1 a及11 b圖以習知之方法偵測” 0 ”及” 1 ”時之圖解。 第8至lib圖已說明如上。 這些圖式中相對應之組件分別以相同之參考符號來表 7f\ 。
第1圖是記憶胞之隧道電阻之平面電阻値R*對施加於記 憶胞上之電壓V = VQben-Vunten之關係,其中Voben施加於位 元線BL上且Vunten施加於字元線WL(第8圖)上。在-0.6V 和+0·6V之間之電壓範圍中,磁層在極化反向平行時此電 阻値RA較極化互相平行時之電阻値RP還大。反之,在 -1.0V和-0.6V之間以及0.6V和1.0V之間之電壓範圍中磁 層反向平行極化時及平行極化時之電阻値大約一樣大。電 壓 U2 二 0.2V 時 RA 較 RP 大,電壓 U1 = 0.6V 時 RP(U1)大 約等於 RA(U1)。反之,U2 時 RA(U2)= RP(U2) + AR。
換言之,電壓在U2可偵測記憶胞之內容,在施加電壓 U1時此磁層在平行極化及反向平行極化之情況下之電阻値 相同,其可用來使記憶胞之電阻値正規化。 本發明之方法基本上是在電壓U1時可決定記憶胞之電阻 値Re(Ul)而與記憶胞之內容無關,在電壓U2時可依據記憶 胞內容來偵測此記憶胞之電阻値Re(U2)。因此,可藉由此 種與記憶胞內容無關之電阻値Re(U 1)使此種與記憶胞內容 有關之電阻RC(U2)正規化,即,形成Re(U2)/Re(Ul),於 是一些未必相鄰之不同記憶胞之記憶胞內容又可互相比較 。利用本發明之方法,則使已定址之記憶胞之已正規化之 讀出信號可與參考記憶胞之已正規化之參考信號相比較。 -11- 531747 五、發明説明(1G ) 已定址之記憶胞通常以”〇”及μ”寫入,使已定址之記憶胞 之內容可偵測成’’1”或”〇’’。 此種過程可依據第2圖來說明,第2圖中顯示平面電阻 R*對於接觸電壓V之關係圖。
首先,例如在電壓Ul= 0.6V時測定此正規電阻値Rnorm 且儲存之。然後在電壓U2= 0.2V時利用電阻値R(0)或R(l) 依據磁層之反向平行極化(R( 1))或平行極化(R(〇))來決定 記憶胞內容。因此使R(0)或R(l)對Rnorm形成正規化,即 ,形成 Rnorm(0)=R(0)/Rnorm 或 Rnorm(l)=R(l)/
Rnorm。然後使Rnorm(O)或Rnorm(l)來與參考記憶胞之參 考電阻値 Rnormref = (Rnorm(O)ref + Rnorm(l)ref)/2 相比 較。此Rnormref先前已決定。最後,記憶胞內容偵測成”0M 或”1"作爲此種比較之結果。 以下將依據第3圖之實施例來詳述。本發明之方法以電 壓U 1及U2時之二個時間上之步驟來達成。
本發明之方法特別有以下之優點: 可進行本發明之方法而與記憶胞之電阻値之雜散無關。 其過程只需二個時間步驟。藉由讀出信號之正規化,則與 外部之參考信號相比較是可能的。因此在每一方面都須考 慮本文開頭所述之現有之方法。最後,本發明之方法可用 在所有型式之不同之MTJ記憶胞中,即,純MTJ記憶胞, 具有二極體之MTJ記憶胞及具有電晶體之MTJ記憶胞。 第3圖是進行本發明之方法所用之配置。利用此配置可 -12- 531747 五、發明説明(n)
使讀出信號正規化。此配置之記憶胞特別是具有電阻 RZelle ’其經由開關S1(例如,一種電晶體)而接至字元線 電壓VWL(0.4V或0.8V)。此外,另有第一差動放大器VI (其負輸入端是與電阻RZelle之遠離此開關S1之端點相連 且其正輸入端上例如存在IV之電壓),第二差動放大器V2 (其負輸入端是與第一差動放大器V1之輸出相連且其正輸 入端施加1.6V之電壓),P-通道MOS-場效電晶體,記憶電 容CSpeicher以及另一開關S2。第3圖(及第4a至4c圖)中 又顯示一種η-通道MOS-場效電晶體Ml。若使用此場效電 晶體Ml以取代M2,則第二差動放大器V2之(+ )及(-)輸入 端須互換。 以下假設:只存在電晶體M2,而電晶體Ml不存在。 由電晶體Ml,M2,記憶電容CSspeicher及電晶體S2所 構成之電路用來暫時儲存此正規電阻Rnorm= RZelle(Ul)。 其它記憶胞之寄生電阻Rpara以虛線表示。
第一放大器VI之正輸入端上施加IV之電壓加上”偏移 (offset)”補償,使放大器VI之正輸入端和負輸入端之間 下降成0V。即,在第一放大器VI之負輸入端上恰巧存在 IV。記憶胞陣列之其餘導線(除了所選取之導線之外)例如 位於IV處。 在第二放大器V2之正輸入端上預設一種電壓,使第一放 大器VI之輸出端上之電壓到達第一放大器VI之負輸入端 上之電壓,此電壓例如是IV且包括此電壓UZelle(其下降 於RZelle),此電壓UZelle例如是0.6V,其施加於已定址 -13- 531747 五、發明説明(12 ) 之記憶胞上以決定正規電阻Rnorm。換言之,第二放大器 V2之正輸入端上例如施加1V + 0.6V=1.6V。 藉由電壓之預設,則第二放大器V2可在開關S2閉合時 控制此電晶體M2,使電晶體M2上之電壓降(例如0.6V)恰 巧等於記憶胞上者。即,此電晶體上同樣存在此電壓 UZelle。 因此,流經電晶體M2之電流是與流經此記憶胞者相同。 即,藉由電晶體M2再形成正規化電阻Rnorm。現在若開關 S2斷開,則電阻値Rnorm仍保存在電晶體M2中或記憶電 容 CSpeicher 中。 藉由施加一種與1.6V不同之電壓至第二放大器V2之正 輸入端(例如,施加1.3 V至此輸入端),則可調整此回授式 第一放大器VI之放大作用,例如,在1.3V時放大率調整 至2倍。 第3圖之電路配置之作用方式可與第2圖之電壓値以下 述方式組合: 首先,字元線處於1 V,使V W L = 1 V。開關S 1和S 2閉 合,使IV施加於記憶胞陣列之所有導線上。IV同樣施加 於第一放大器VI之負輸入端上以進行”偏移(offset)”補償。 此種狀態(其中電流1= 〇流至一種由Mxn MTJ-記憶胞所 構成之記憶胞陣列中)說明在第4a圖中。 然後在字元線上施加一種電壓UWL1= 0.4V,使下降於記 憶胞之電阻RZelle上之電壓是1V(位元線)-〇.4V(字元線) 二0.6V= U1。第二放大器V2須控制此電晶體M2,使M2 -14- 531747 五、發明説明(13 ) 上同樣有〇.6V之壓降。流經記憶胞之電流iRZelle因此等於 流經電晶體M2之電流,則RZelle(Ul= 0·6ν)= RM2 = Rnorm。然後使開關S2斷開,則可儲存此記憶電容 CSpeicher及電晶體M2中之Rnorm。 現在所達成之狀態顯示在第4b圖中。 字元線現在處於〇·8ν之電壓處,使UWL2= 0.8V。記憶胞 之電阻RZelle上之電壓是1V(位元線)-〇.8(字元線)= 0.2V。第一放大器VI因此提供一種已正規化之讀出信號
Uout0.1= lV + U2(Rnorm/RZelle〇.i) 〇 現在所達成之狀態顯示在第4c圖中。 最後,Uc^to」與參考電壓相比較且偵測成”1”或信 號。 第5圖是藉助於參考記憶胞RRefO及RRen來參考一種讀 出信號所用之電路配置,其中固定地寫入π〇π或”1”。在參 考胞RRefi(其中事先寫入”1’’)上及參考胞RRef〇(其中事先 寫入上施加一種與待讀出之記憶胞Rzelle相同之電壓 UWL。參考胞RRef()及RRefl及待讀出之記憶胞RZelle分別 與放大器”放大器(refl)",”放大器(refo)”及放大器”放 大器(Zelle)”相連,以便產生一種已正規化之信號Unorm (refl),Unorm(refO)及 Unorm(Zelle),其設定成 Unorm (refl)= 1 V + (UBL- UWL)(Rnorml/Rrefl) ^ Unorm(refO) =lV + (UBL-UWL)(RnormO/RrefO)及 Unorm(Zelle)= 1V + (UBL-UWL)(Rnormzelle/Rrefzelle)。藉由已正規化之記 憶胞信號來與此種由已正規化之參考記憶胞信號Unorm -15- 531747 五、發明説明(14)
(refO)及Unorm(refl)所獲得之參考信號Unormref = (Unorm(ref0) + Unorm(refl))/2 相比較,如第 6 圖所示,貝[J 在一計算步驟中可偵測記憶胞陣列A中此記憶胞RZelle之 內容。 一種可能之計算電路(其在第6圖中用來計算)顯示在第7 圖中。此電路電晶體T之大小須使此計算電路之輸出端 OUT上依據此記憶胞中所儲存之內容而顯示” 1 ”或”0”。 第7圖所示之計算電路位於電壓源UCC及電流源I之 間。輸入端IN上之記憶胞內容Unorm(Zelle)傳送至此計算 電路且與(Unorm(ref0) + Unorm(refl))/2相比較且;經由放 大器V而發送至輸出端OUT。 符號之說明 RA......磁層之極化反向平行時記憶胞之電阻値 RP......磁層之極化方向平行時記憶胞之電阻値 MR......電阻比 R*……記憶胞之平面電阻 R(〇)....磁層之極化方向平行時記憶胞之電阻値 R(l)·..·磁層之極化反向平行時記憶胞之電阻値 Rnorm…正規電阻値 υι……電阻値是與記憶體內容無關時之電壓 U2……電阻値是與記憶體內容有關時之電壓 V1,V2...放大器 M1,M2...電晶體 CSpeicher……記憶電容 -16- 531747 五、發明説明(15)
Rpara……其它記憶胞之寄生電阻 RZelle....記憶胞之電阻値 S1,S2.....開關 VWL,UWL...字元線WL上之電壓 Uouto」...輸出電壓 A..... ..記憶胞陣列 BL.... ..位元線 WL··· ...字元線 TL···· ..非磁性之中間層 ML1. ——第一磁層 ML2. ——第二磁層 Re·. ..記憶胞之等效電 I WL… ..字元線電流 Ibl· · · ..位元線電流 C••… ..電晶體 D..... ..一極體 V...... ..放大器 17-
Claims (1)
- 531 ^4T,,———— 丨! 歡狀游」h| ; 喊卜士 ί ------ -"n; 六厂、肀請奪利範圍 第90 1 1 7920號「對MRAM記憶體之記憶胞進行無破壞性讀 出所用之方法及配置」專利案 (92年1月修正) 六申請專利範圍: 1. 一種對MRAM記憶體之記憶胞進行無破壞性讀出所用 之方法,其特徵爲: (a )在一種電壓(此時記憶胞之電阻値與其內容無關) 時決定此一記憶胞之正規電阻値R η 〇 r m, (b )在一種電壓(此時記憶胞之電阻値與其內容有關) 時決定此記憶胞之實際電阻値R ( 0 )或R ( 1 ), (c )藉由正規電阻値以下述之形式使實際之電阻値正 規化 Rnorm(0)=R(0)/Rnorm 或 Rnorm(l) = R(l)/Rnorm, (d)使Rnorm(O)或Rnorm(l)來與一種參考値比較, (e )依據此種比較結果使記憶胞內容被偵測成〇或ί。 2. 如申請專利範圍第1項之方法,其中步驟(d )以下述 方式進行:Rnorm(O)或Rnorm(l)來與一種已正規化 之篸考電阻 Rnormref = (Rnorm(O)ref + Rnorm(l)ref)/2 相比較,其中 Rnorm(〇)及 Rn〇rni(l) 是一種參考記憶胞(其內容是〇或1 )之在步驟(c )中 已正規化之電阻値。 3. 如申請專利範圍第ί或第2項之方法,其中此正規 53IW— yu 六 申請專利範圍 電阻値之決定在電壓介於Ο . 6和Ο . 8V時是在記憶胞 上進行。 4. 如申請專利範圍第1 項之方法,其中記憶胞之電阻 値在所施加之電壓是0 . 2V時測得。 5. —種進行如申請專利範圍第1至4項中任一項之方 法所用之配置,其特徵爲:此記憶胞(RZel le)是與 電晶體電路(Ml,M2,CSpeicher)相連,其中儲存此 記憶胞(RZe 1 1 e )之正規電阻値。 6. 如申請專利範圍第5項之配置,其中此電晶體電路 (Ml,M2,CSpeicher)經由開關(S2)而連接至放大器 (V 2 )之輸出端。 7. 如申請專利範圍第5或第6項之配置,其中此放大 器(V2)以輸入端(-)來與另一放大器(VI)之輸出端相 連,一種輸入端由此相連處而與記憶胞(RZe Π e )相 連。 8. 申請專利範圍第7項之配置,其中在放大器(V2,V 1 ) 之其它二個輸入端分別施加一種固定電壓。 9. 如申請專利範圍第5 或6項之配置,其中此二個電 晶體(Ml,M2)之源極-汲極-區段互相並聯且位於記憶 胞(RZelle)和輸出端(UoutO.l)之間。 10. 如申請專利範圍第9項之配置,其中此二個電晶體 (Μ 1,Μ 2 )之閘極端是與開關(S 2 )及記憶電容 (CSpeicher)相連。
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US6498747B1 (en) * | 2002-02-08 | 2002-12-24 | Infineon Technologies Ag | Magnetoresistive random access memory (MRAM) cross-point array with reduced parasitic effects |
US6757188B2 (en) * | 2002-05-22 | 2004-06-29 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Triple sample sensing for magnetic random access memory (MRAM) with series diodes |
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US7095646B2 (en) * | 2002-07-17 | 2006-08-22 | Freescale Semiconductor, Inc. | Multi-state magnetoresistance random access cell with improved memory storage density |
KR100496858B1 (ko) * | 2002-08-02 | 2005-06-22 | 삼성전자주식회사 | 비트라인 클램핑 전압에 상관없이 기준 셀로 일정 전류가흐르는 마그네틱 랜덤 억세스 메모리 |
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US6925015B2 (en) * | 2002-11-26 | 2005-08-02 | Intel Corporation | Stacked memory device having shared bitlines and method of making the same |
US6775195B1 (en) | 2003-02-28 | 2004-08-10 | Union Semiconductor Technology Center | Apparatus and method for accessing a magnetoresistive random access memory array |
US6816403B1 (en) * | 2003-05-14 | 2004-11-09 | International Business Machines Corporation | Capacitively coupled sensing apparatus and method for cross point magnetic random access memory devices |
TW589753B (en) * | 2003-06-03 | 2004-06-01 | Winbond Electronics Corp | Resistance random access memory and method for fabricating the same |
US7042783B2 (en) * | 2003-06-18 | 2006-05-09 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Magnetic memory |
US6956763B2 (en) * | 2003-06-27 | 2005-10-18 | Freescale Semiconductor, Inc. | MRAM element and methods for writing the MRAM element |
US6865108B2 (en) * | 2003-07-07 | 2005-03-08 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Memory cell strings in a resistive cross point memory cell array |
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DE102004045219B4 (de) * | 2004-09-17 | 2011-07-28 | Qimonda AG, 81739 | Anordnung und Verfahren zum Auslesen von Widerstandsspeicherzellen |
KR100669363B1 (ko) * | 2004-10-26 | 2007-01-16 | 삼성전자주식회사 | 메모리 장치의 읽기 방법 |
US7129098B2 (en) * | 2004-11-24 | 2006-10-31 | Freescale Semiconductor, Inc. | Reduced power magnetoresistive random access memory elements |
JPWO2007043358A1 (ja) * | 2005-10-07 | 2009-04-16 | コニカミノルタオプト株式会社 | セルロースエステルフィルムの製造方法、セルロースエステルフィルム、偏光板及び液晶表示装置 |
DE112011102156T5 (de) * | 2010-08-31 | 2013-05-16 | International Business Machines Corporation | Zellenzustandsermittlung in Phasenwechselspeichern |
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US5930164A (en) * | 1998-02-26 | 1999-07-27 | Motorola, Inc. | Magnetic memory unit having four states and operating method thereof |
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