專利名稱：磁阻存儲器裝置中避免不希望編程的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到在MRAM-裝置(MRAM＝磁阻存儲器)上避免不希望的編程的方法，在其中存儲單元位于存儲單元區(qū)的至少一個平面的字導線和比特導線之間的交叉點上，在其中將編程電流輸入到屬于有選擇性存儲單元的字導線或者編程導線和比特導線中，編程電流也是在至少一個屬于有選擇性存儲單元的相鄰存儲單元上起漏磁磁場作用的磁場產生的。
背景技術：
附圖5表示了字導線WL和與其垂直的比特導線BL之間的交叉點上的所謂的MTJ-存儲單元(MTJ＝磁性隧道交叉點或者磁性隧道過渡)1。MTJ-存儲單元是由軟磁性層(自由的磁層)WML，隧道柵欄層TL和硬磁性層(固定的磁層)HML組成的。信息存儲是這樣進行的，在軟磁性層WML上的磁化方向隨著硬磁層HML的磁化方向改變或者旋轉。在軟磁性層WML上改變磁化方向所要求的磁場是通過字導線WL上的電流IWL和比特導線上的電流IBL產生的。這個磁場與字導線WL與比特導線BL之間的交叉點重疊。如果在兩個磁性層WML和HML上的所有磁化方向是相同的或者相互平行的，則MTJ-存儲單元1具有一個低電阻Rc，而當磁化方向不相同或者不平行時出現(xiàn)一個高電阻Rc(見附圖6的等效電路圖)。將附圖5在符號“Rc”后面用箭頭↑或者↓表示的這種電阻變化充分利用在信息存儲上。如果至少電流IWL和IBL中的一個其方向是可以轉換的，這對于軟磁性層WML磁化方向的旋轉或者改變是足夠了。
在附圖6上將MTJ-存儲單元1簡化為比特導線BL和與其垂直的字導線WL之間的電阻Rc。
從附圖5和6上很快可以看出，在MRAM-裝置上可以達到非常高的存儲密度，如果將各自具有位于中間的存儲單元的很多金屬化系統(tǒng)重疊地堆跺在一起。
關于堆跺現(xiàn)在可能有三種不同陣列-變型，將這些表示在附圖7至9上。附圖7表示的變型上單個的MTJ-存儲單元-為了清楚起見用電阻表示-直接位于字導線WL和比特導線BL之間的矩陣上。在這種MRAM-裝置上出現(xiàn)非常強的寄生效應，因為在有選擇性的(見全黑的電阻)存儲單元上不可避免地可能有漏電電流通過存儲單元，這個存儲單元與有選擇性的字導線或者有選擇性的比特導線是連接的。
附圖8和9的陣列-變型上各自一個二極管(附圖8)位于單個的MTJ-存儲單元上或者各自一個晶體管(附圖9)與單個的MTJ-存儲單元串聯(lián)在一起。這些陣列-變型非常復雜，特別是附圖9上的變型，特別是在那里還必須將編程導線PRL、門電路導線GL和資源導線SL附加安排在比特導線BL上。
與此無關，使用附圖7至9的陣列-變型構成MRAM-裝置的存儲單元區(qū)時，在存儲單元編程時必須各自將電流LBL或者LWL(輸入字導線)輸入到有選擇性的存儲單元的相應比特導線BL和字導線WL(或者附圖9陣列-變型的編程導線PRL)中，這樣由電流得到的磁場使得兩個導線交叉點上有選擇性的MTJ-存儲單元能夠編程。將這個過程簡化表示在字導線WL1與比特導線BL1、BL2和BL3的附圖10上。如果在這里電流IWL流過字導線BL1和電流IBL2流過比特導線BL2，例如由電流IBL2產生的磁場HBL2不只影響在比特導線BL2與字導線WL1交叉點上的MTJ-存儲單元12。這個磁場HBL2更多地也作用在比特導線BL1或者BL3和字導線WL1之間的MTJ-存儲單元11和13上，如在附圖10上看到的。
完全有可能出現(xiàn)，在MRAM-裝置上位于原來的有選擇性的MTJ-存儲單元旁邊的MTJ-存儲單元由于在有選擇性的字導線或者比特導線上的電流的漏磁磁場變換編程，這被稱為編程干擾或者打亂編程。這特別適合于開始敘述的構成為多層系統(tǒng)的MRAM-裝置，即專門適合于正是一般希望和追求的高密度的具有很多電平的導線線路和位于中間的MTJ-存儲單元的存儲器陣列。在這里這樣的編程干擾或者打亂編程是非常不希望的。

發(fā)明內容
因此以下任務以本發(fā)明為基礎，創(chuàng)建一種方法用于在MRAM-裝置中避免不希望的編程，用這種方法可以可靠地和用簡單的方法避免與有選擇性的存儲單元相鄰的存儲單元由于漏磁磁場的變換編程。
此任務是用開始敘述方式的按照本發(fā)明的方法這樣解決的，將電流引導通過至少一個相鄰的存儲單元的字導線或者編程導線或者比特導線或者特殊的導線，這個電流提供了與漏磁磁場作用相反的補償磁場。
在按照本發(fā)明的方法中借助于補償磁場避免了在MRAM-裝置中與編程存儲單元相鄰的存儲單元通過漏磁磁場的影響。這個補償磁場一方面通過補償電流產生，補償電流直接在相鄰的存儲單元相應的比特導線或者字導線或者編程導線或者但是在專門的導線中流過，這些導線在受到威脅的存儲單元旁邊經過。通過按照本發(fā)明的方法則可以可靠地避免受到威脅存儲單元上的編程干擾或者打亂編程。
特別有益的是按照本發(fā)明的方法當其應用在多層系統(tǒng)時，因為在其中由于單個層相互非常近出現(xiàn)漏磁磁場是特別有問題的。


下面借助于附圖詳細敘述本發(fā)明。附圖表示附圖1一個簡圖說明如何按照本發(fā)明的第一個實施例通過補償磁場減少MTJ-存儲單元上的編程干擾，附圖2一個簡圖說明如何按照本發(fā)明的第二個實施例通過補償電流減少MTJ-存儲元件上的編程干擾，附圖3多層系統(tǒng)的投影圖，附圖4一個簡圖說明如何按照本發(fā)明的第三個實施例通過補償電流減少在多層系統(tǒng)上的編程干擾，附圖5在比特導線和字導線之間的普通的MTJ-存儲單元的投影圖，附圖6附圖5上的MTJ-存儲單元的等效電路圖和附圖7至9 MRAM-裝置不同的陣列-變型。
具體實施例方式
附圖5至9已經在開始敘述過了。
在附圖上對于相互對應的部件各自使用同樣的參考符號。
在附圖1、2和4如同附圖10上由于簡化原因將磁場用圓形表示。由于原則上比特導線和字導線的矩形導線截面和由于比特導線和字導線的干擾各種磁場的重疊產生實際上非常復雜的磁場分布。當這些復雜磁場分布時這不會改變基本上出現(xiàn)的類似條件，如同它們借助于圓形磁場說明的。
附圖1實施例的出發(fā)點是，類似于附圖10的裝置在比特導線BL2與字導線WL1交叉點上的MTJ-存儲單元12應該進行編程?，F(xiàn)在這是通過磁場的重疊發(fā)生的，這些磁場是通過在字導線WL1上的編程電流IWL和在比特導線BL2上的編程電流IBL2產生的。在附圖1如同在附圖10上只表示了磁場HBL2，這是通過編程電流IBL2產生的，在比特導線BL2中的這個電流是流入附圖平面的?，F(xiàn)在這個電流IBL2在MTJ-存儲單元12的層系統(tǒng)的比特導線BL2與字導線WL1的交叉點上產生強的平行磁場部分。與由字導線電流IWL提供的磁場共同作用將上述MTJ-存儲單元12編程。
但是流過比特導線BL2的電流IBL2在比特導線BL1以及比特導線BL3與字導線WL1的交叉點區(qū)域也產生漏磁磁場。由于這個漏磁磁場可以用不同的方法影響位于交叉點上的MTJ-存儲單元11和13，這樣在這里就出現(xiàn)編程干擾或者“打亂編程”。出現(xiàn)這些干擾，雖然在這些相鄰的MTJ-存儲單元11和13區(qū)域的平行磁場部分顯著地小于準備編程的MTJ-存儲單元12區(qū)域的平行磁場部分。
為了在相鄰的MTJ-存儲單元11和13區(qū)域避免這種編程干擾，可以使用補償磁場，例如如果將相應的電流IBL3輸入比特導線BL3，如附圖1簡圖所示。通過由補償電流IBL3產生的補償磁場可以抵消平行的磁場部分。同樣也適合于MTJ-存儲單元11。必要時也可以通過承受電流磁場負荷的比特導線BL旁邊的專門導線L(見附圖7)產生補償磁場。
將本發(fā)明方法的另外的實施例表示在附圖2上。在這個實施例中，在其中如附圖1實施例流過比特導線BL2的編程電流IBL2在MTJ-存儲單元11和13區(qū)域產生漏磁磁場，如果將電流輸入比特導線BL4和必要時輸入其他相鄰的比特導線，由于電流IBL2的漏磁磁場將比特導線BL3中的這個電流減小，通過比特導線BL2中的編程電流IBL2使得比特導線BL3和字導線WL1之間的MTJ-存儲單元13上不出現(xiàn)編程干擾。當然如果在比特導線BL4中提供補償磁場的電流IBL4不夠大，將MTJ-存儲單元13上的平行漏磁磁場部分完全抵消，因為否則在比特導線BL4和字導線WL1之間的MTJ-存儲單元14也有可能被編程。在這里這可以“只”達到削弱由于編程電流IBL2在MTJ-存儲單元13上產生的漏磁磁場，但是這對實際需要完全足夠了。
附圖3表示了比特導線BL1、BL2和BL3與字導線WL1和2以及WL3和4在多層系統(tǒng)中如何合作。MTJ-存儲單元11、12、13和14位于比特導線BL1和字導線WL1和2，字導線WL1和2和比特導線BL2，比特導線BL2和字導線WL1和2之間以及在字導線WL3和4和比特導線BL3之間。
在附圖4上表示這種多層系統(tǒng)的結構簡圖。借助于附圖4表示的實施例中也應該假設，在字導線WL1和比特導線BL2之間的MTJ-存儲單元12也應該通過字導線WL1和比特導線BL2中的編程電流進行編程。在MTJ-存儲單元13中的編程干擾在這里可以如同附圖1的實施例一樣通過在比特導線BL3中的編程電流IBL3避免，以便用補償磁場平衡MTJ-存儲單元13區(qū)域的平行漏磁磁場部分。
但是在字導線WL1和比特導線BL5之間位于其他平面上的MTJ-存儲單元15上的情況更加關鍵MTJ-存儲單元15雖然與比特導線BL2如同MTJ-存儲單元13一樣有同樣的距離。在MTJ-存儲單元15上但是由于在比特導線BL2中流過的編程電流IBL2明顯地強于在MTJ-存儲單元13上的磁場部分，這樣在MTJ-存儲單元15上編程干擾的危險比在MTJ-存儲單元13上的大。但是這些編程干擾可以按照本發(fā)明用簡單的方法避免，如果將相應的編程電流輸入到比特導線BL5中，因此產生補償磁場，補償磁場抵消由于電流IBL2在MTJ-存儲單元15上產生的漏磁磁場，如附圖4所示。
從附圖4實施例中明顯地看出，按照本發(fā)明在多層系統(tǒng)中的電流編程具有什么樣的意義。其中當然為了補償目的也可以將補償電流輸入到其他導線中。
按照本發(fā)明可以將電流輸入到與有選擇性導線相鄰的導線中，這些也支持在有選擇性的存儲單元中的編程過程，例如這也帶來涉及到選擇性比較好的優(yōu)點。此外有可能通過自調節(jié)電路將補償電流進行匹配，以便在制造MRAM-裝置時避免過程變化的影響。
參考符號表1；11，12，13，… MTJ-存儲單元BL；BL1，BL2，BL3，… 比特導線WL；WL1，WL2，…字導線Rc 一個MTJ-存儲單元的電阻
IBL，IBL1，IBL2，… 比特導線電流IWL字導線電流HBL2編程磁場L專門的導線HK補償磁場WML 軟的磁層HML 硬的磁層TL 隧道柵欄層GL 門電路導線PRL 編程導線
權利要求
1.在MRAM-裝置中避免不希望編程的方法，在其中存儲單元(1；11，12，…)位于存儲單元區(qū)的字導線(WL)或者編程導線(PRL)和比特導線(BL)之間交叉點的至少一個平面上，其中將編程電流(IWL；IBL2)輸入屬于有選擇性的存儲單元(12)的字導線(WL1)和比特導線(BL2)中，這些在與有選擇性的存儲單元(12)相鄰的存儲單元(13；15)上至少產生起漏磁磁場作用的磁場，其特征為，將補償電流引導通過至少一個相鄰存儲單元(13；15)的字導線或者編程導線(PRL)或者比特導線(BL3；BL5)或者專門的導線(L)，補償電流提供與漏磁磁場作用相反的補償磁場。
2.按照權利要求1的方法，其特征為，將補償電流輸入到各自位于有選擇性的比特導線(BL2)的再下一個比特導線(BL4)中。
3.按照權利要求2的方法，其特征為，將補償電流調整得比編程電流弱。
4.按照權利要求1至3之一的方法，其特征為，在多層系統(tǒng)中將補償電流輸入到多層平面的字導線和比特導線中。
5.按照權利要求1至4之一的方法，補償電流的強度是通過自調節(jié)電路控制的。
全文摘要
本發(fā)明涉及到在MRAM－裝置中避免不希望的編程的方法,在其中通過補償電流產生與漏磁磁場作用相反的補償磁場。
文檔編號H01L21/8246GK1355535SQ0113779
公開日2002年6月26日 申請日期2001年10月31日 優(yōu)先權日2000年10月31日
發(fā)明者M·弗賴塔格, S·拉默斯, D·戈格爾, T·雷爾 申請人:因芬尼昂技術股份公司