[發明專利]在磁阻存儲器中加速老化的電路裝置和方法

有效

• 申請號: 01132512.7
• 申請日: 2001-08-31
• 公開（公告）號: CN1345068A
• 公開（公告）日: 2002-04-17
• 發明（設計）人: H·赫尼施米德
• 申請（專利權）人: 因芬尼昂技術股份公司
• 主分類號: G11C11/02
• 分類號: G11C11/02;G11C5/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 程天正,張志醒

技術領域

本發明涉及一種在MRAM(MRAM＝磁阻存儲器)中加速老化的電路裝置和方法，所述的MRAM具有一個存儲單元區，其中在兩種控制線的交叉點處布置有許多具有軟磁層和硬磁層的存儲單元，而且總可以通過第一控制單元向所述的兩種控制線饋入控制信號。

背景技術

眾所周知，MRAM單元由一個軟磁層、隧道勢壘層和硬磁層組成，這些層位于兩個交叉的控制線、亦即字線和位線之間，并疊放在該交叉點內。在這些MRAM單元中，通過由流經所述控制線的電流所產生的疊加磁場來在正常工作方式下進行寫入。在此，硬磁層保持其磁化方向，而軟磁層中的磁化方向則根據所述控制線中流經的電流方向來進行調整，且在必要時進行反轉。當在硬磁層和軟磁層中為相互平行的磁化方向時，MRAM單元將具有較低的電阻，而當在該兩磁層中為反平行方向時，則表現為較高的電阻。該較低和較高的電阻可以被分析為信息單元“0”和“1”，或者與此相反。

目前已經表明，MRAM單元要經歷一個老化過程。于是，譬如在10年的時期過后，或者譬如對同一MRAM單元重復訪問10¹²次之后，該MRAM單元將被老化，這可能表現在軟磁層的磁化方向或極化再也不會正確地平行或反平行于所述硬磁層的磁化方向或極化。然而，如果在所述軟磁層或硬磁層中再也不能給出該平行性和反平行性，那么必然會出現讀信號的減弱，因為在平行磁化和反平行磁化這兩種狀態之間再也不能進行可靠地區別。這將最終可能引起MRAM的故障。

由于存儲單元的老化各不相同，所以了解MRAM中的老化過程是很有意義的。但這種老化過程的試驗非常費事，原因是必須為老化等待很長的時間，如果考慮需要約10年的時間則是不能接受的，或者需要進行重復的訪問，而這在高達10¹²次的情況下又意味著巨大的時間和設備耗費。

發明內容

因此本發明的任務在于創造一種加速老化的電路裝置和方法，它們可以實現低耗費的老化。

根據本發明，對于文章開頭所述類型的電路裝置，該任務通過如下方式來解決，即還裝設一個第二控制單元并聯在第一控制單元上，利用該第二控制單元向所屬的控制線饋入一個比經所述第一控制單元所饋入的電流要更大的電流。

本發明方法的特征在于，向較靠近于所述軟磁層的控制線饋入一個比正常讀/寫時更高的電流，而且關斷較靠近于所述硬磁層的另一控制線。

因此根據本發明，對于構成第一控制單元、并向較靠近于軟磁層的控制線提供電流的驅動晶體管，給其再并聯地加入一個第二晶體管以作為第二控制單元，且該第二晶體管可以驅動更大的電流來流經所述的控制線，并且它可在測試模式下激活。該更大的電流能促使強硬地切換所述的軟磁層，也就是說，即使沒有另一控制線內的電流所產生的磁場疊加，也能改變所述軟磁層的極化。因此，為了減少功耗，可以斷開那些構成較靠近硬磁層的控制線的控制單元的驅動晶體管。在測試模式下利用第二控制單元所產生的更大電流進行強硬切換還可以退化所述的硬磁層，并促使降低讀電流，也即老化所述的存儲單元。

因此，本發明通過引入測試模式而實現了一種強硬切換，由此可實現存儲單元的加速老化。

由于通過該老化可以損壞存儲單元，所以本發明尤其適用于由監視單元構成的特殊存儲單元區中的這些監視單元。

附圖說明

下面借助附圖來詳細講述本發明，其中唯一的附圖示出了本發明電路裝置的一個實施例。

具體實施方式

由軟磁層WM、隧道勢壘層TB和硬磁層HM組成的存儲單元Z位于字線WL與位線BL之間的交叉點處。字線WL的兩側連接在控制單元1和2上。控制單元1由驅動晶體管T1和T2組成，而控制單元2具有驅動晶體管T3和T4。驅動晶體管T1和T2串聯在低電平(地電位)和高電平(供電電位)之間，該方式也同樣適用于驅動晶體管T3和T4。所述驅動晶體管T1～T4的門極由控制信號A、B、B及A進行控制。

驅動晶體管T1、T3為p溝道MOS晶體管，而驅動晶體管T2、T4為n溝道MOS晶體管。

根據驅動晶體管門極上的信號A、B和A、B而給節點K1、K2施加低和/或高電平。如果譬如晶體管T1和T4被截止，且晶體管T2和T3導通(A、B兩者為“高”)，則節點K2為高電平，而節點K1為低電平，使得電流從節點K2經字線WL流向節點K1。相反，如果晶體管T2、T3被截止，且晶體管T1、T4導通(A、B兩者為“低”)，那么節點K1處于高電平，而節點K2為低電平。電流由此從節點K1經字線WL流向節點K2。

位線BL也配備有與控制單元1、2相類似的控制單元。