[發(fā)明專利]磁致電阻存儲(chǔ)器模塊裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01132983.1
• 申請(qǐng)日: 2001-09-12
• 公開（公告）號(hào): CN1343986A
• 公開（公告）日: 2002-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T·貝姆;D·戈格爾;M·弗雷塔格;S·拉默斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 因芬尼昂技術(shù)股份公司
• 主分類號(hào): G11C11/02
• 分類號(hào): G11C11/02
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 馬鐵良,張志醒

?????????????????????技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及由數(shù)量眾多的存儲(chǔ)單元區(qū)組成的MRAM模塊裝置，這些存儲(chǔ)單元區(qū)均由一個(gè)具有數(shù)量眾多的存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)陣列和圍繞存儲(chǔ)陣列邊緣的外圍電路組成，其中外圍電路如此圍繞存儲(chǔ)陣列，以致在每個(gè)存儲(chǔ)區(qū)的俯視圖中都有基本上為十字形的結(jié)構(gòu)。

?????????????????????背景技術(shù)

在MRAM(磁致電阻存儲(chǔ)器)中，已知存儲(chǔ)效應(yīng)由存儲(chǔ)單元的磁性可改變的電阻產(chǎn)生。圖2示出在字線WL和基本上是與此垂直并保持一定間距相交的位線BL之間的這樣一種MRAM存儲(chǔ)單元。在字線WL與位線BL交叉的位置上，有一個(gè)由不變的或硬磁層HML和可變的或軟磁層WML以及置于這兩個(gè)層HML和WML之間的隧道阻擋層TL構(gòu)成的多層系統(tǒng)。硬磁層HML、隧道阻擋層TL和軟磁層WML構(gòu)成了一個(gè)MTJ(磁隧道結(jié)或磁隧道過(guò)渡區(qū))單元。

在這個(gè)MTJ單元中，可通過(guò)軟磁層WML的磁化方向?qū)τ泊艑親ML的磁化方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)信息存儲(chǔ)。對(duì)此所需要的磁場(chǎng)通過(guò)字線WL上的電流I_WL與位線BL上的電流I_BL產(chǎn)生。這個(gè)磁場(chǎng)在字線WL與位線BL交叉位置，也即在MTJ單元范圍內(nèi)疊加。如果兩個(gè)磁層HML和WML的磁化方向相同，則MTJ單元就像圖3所示的那樣，具有低電阻R_C。相反，磁層HML和WML的磁化方向不相同或反平行時(shí)，則就像圖4所示的那樣，形成高電阻。

在磁層HML和WML上磁化方向平行和反平行之間導(dǎo)致的這種電阻變化，在數(shù)字存儲(chǔ)器應(yīng)用中用來(lái)進(jìn)行信息存儲(chǔ)。

當(dāng)多個(gè)存儲(chǔ)單元區(qū)重疊地堆放和均裝有相應(yīng)的位于中間的金屬化系統(tǒng)時(shí)，則可達(dá)到MRAM模塊裝置有極高的存儲(chǔ)密度。

尤其在各個(gè)MTJ單元中編程過(guò)程期間，為產(chǎn)生磁場(chǎng)所需電流IWL與IBL的接入，由于達(dá)到多個(gè)mA的相當(dāng)高的電流密度，需要占用面積大的外圍電路，這些電路尤其由圍繞各個(gè)存儲(chǔ)陣列的特別大的晶體管組成。如圖5所示，必須規(guī)定這些外圍電路在每個(gè)存儲(chǔ)陣列的邊緣上都采用有效的布線和短的信號(hào)路徑。在此，存儲(chǔ)陣列A被4個(gè)外圍電路P圍繞在其邊緣上。存儲(chǔ)陣列A以不同的平面重疊越多，這些外圍電路P越大。當(dāng)有足夠多的存儲(chǔ)器平面時(shí)，則就構(gòu)成了圖5所示的十字形結(jié)構(gòu)。

外圍電路除在編程過(guò)程進(jìn)行電流控制的部件外，還包括其它部件，例如像控制讀出電壓的開關(guān)單元等等。

由存儲(chǔ)陣列A和圍繞這個(gè)存儲(chǔ)陣列的4個(gè)外圍電路P組成的圖5所示的存儲(chǔ)單元區(qū)足以存儲(chǔ)幾兆比特。具有更大容量的MRAM模塊裝置需要組合許多這樣的存儲(chǔ)單元區(qū)。

像從圖5所看到的那樣，具有十字形結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)單元區(qū)，不得按DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)和其它標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)器慣用的方式簡(jiǎn)單地彼此在一塊存儲(chǔ)器芯片上組合成MRAM模塊裝置。由于十字形結(jié)構(gòu)的角上有空白面積，形成應(yīng)避免的芯片面積的很大浪費(fèi)。

需要說(shuō)明的是，存儲(chǔ)單元區(qū)不一定必須具有正方形結(jié)構(gòu)。在角上的空白面積也不一定如圖5所示，必須是那樣理想的空白。因此，應(yīng)當(dāng)將“十字形結(jié)構(gòu)”理解為一種結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，每一種情況下至少都在存儲(chǔ)單元區(qū)的角上有一塊空白面積。

??????????????????發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)是提供一種MRAM模塊裝置，在該裝置上，利用空白的角區(qū)面積，使存儲(chǔ)單元區(qū)達(dá)到盡可能高的組裝密度。

根據(jù)本發(fā)明，在上述類型的MRAM模塊裝置上，可通過(guò)以下所述完成這個(gè)任務(wù)，即存儲(chǔ)單元區(qū)應(yīng)如此相互嵌套，以致利用十字形結(jié)構(gòu)的空白角面積，使模塊裝置達(dá)到高的組裝密度。

因此，應(yīng)如此排列十字形存儲(chǔ)單元區(qū)，以使他們能相互地嵌套在一起。以此，達(dá)到明顯地提高組裝密度。

當(dāng)不存在理想的十字形結(jié)構(gòu)，而是每個(gè)存儲(chǔ)單元區(qū)在至少一個(gè)角有一個(gè)空白面積的時(shí)候，這也是很有效的。

本發(fā)明優(yōu)選的擴(kuò)展方案可由從屬權(quán)利要求得出。

??????????????????附圖說(shuō)明

下面將用附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。示圖如下：

圖1按照本發(fā)明的實(shí)施例，MRAM模塊裝置俯視方框圖，

圖2字線WL和位線BL之間的一個(gè)MTJ單元方框圖，

圖3說(shuō)明磁層平行取向磁化的方框圖，

圖4說(shuō)明磁層反平行取向磁化的方框圖，

圖5具有存儲(chǔ)陣列A和外圍電路P的存儲(chǔ)單元區(qū)的俯視方框圖。

圖2至圖5已經(jīng)在上面敘述過(guò)了。

在這些圖中，彼此相對(duì)應(yīng)的部件均標(biāo)有相同的參考符號(hào)。

????????????????????具體實(shí)施方式