專利名稱：磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，特別是涉及改善在寫入(write)時(shí)有大電流流動(dòng)的線路的可靠性的方法。
背景技術(shù)：
近些年來，隨著在室溫下磁隧道結(jié)(Magnetic TunnelJunction(MTJ))具有大的磁阻比(Magneto-Resistive(MR)Ratio)的現(xiàn)象被研究者發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用隧道磁阻效應(yīng)(Tunneling Magneto-Resistive(TMR))的MRAM的實(shí)現(xiàn)，開始變成為現(xiàn)實(shí)。
即便是在把TMR效應(yīng)應(yīng)用于MRAM以前，人們也已經(jīng)知道應(yīng)用巨磁阻效應(yīng)(Giant Magneto-Resistive(GMR))的MRAM。但是，應(yīng)用GMR效應(yīng)的MRAM的MR比，從百分之幾開始頂多也就是10％左右。此外，在應(yīng)用GMR效應(yīng)的MRAM中，由于電流在低電阻的金屬薄膜內(nèi)流動(dòng)，故存在著信號(hào)量為極其之小的幾個(gè)mV等的問題。
此外，在應(yīng)用GMR效應(yīng)的MRAM中，起因于信號(hào)量極其之小，人們采用使多個(gè)磁阻器件(存儲(chǔ)單元)間的特性波動(dòng)彼此抵消的技術(shù)，以便不會(huì)讀出錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。例如，在以往，對(duì)于同一存儲(chǔ)單元進(jìn)行2次數(shù)據(jù)讀出動(dòng)作，使得不受磁阻元件(magneto-resistance elements)間特性波動(dòng)的影響。為此，在應(yīng)用GMR效應(yīng)的MRAM中，讀出動(dòng)作的高速化就變得困難起來。
此外，在由GMR器件和作為開關(guān)的MOS晶體管構(gòu)成存儲(chǔ)單元的情況下，如果不把該MOS晶體管的ON(導(dǎo)通)電阻形成得足夠小，則歸因于MOS晶體管特性波動(dòng)的影響，從存儲(chǔ)單元讀出來的信號(hào)(單元數(shù)據(jù))常常會(huì)消滅凈盡。
為了防止這樣的現(xiàn)象，只要把存儲(chǔ)單元內(nèi)的MOS晶體管的ON電阻作成為與GMR器件的ON電阻同等程度地小即可。但是，為了把要把存儲(chǔ)單元內(nèi)的MOS晶體管的ON電阻作成為與GMR器件的ON電阻同等程度地小，就必須把該MOS晶體管的尺寸做得相當(dāng)大才行。作為結(jié)果，使得借助于存儲(chǔ)單元的微細(xì)化而形成的存儲(chǔ)容量的大容量化變得困難起來。
如上所述，在GMR MRAM中，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)動(dòng)作的高速化或存儲(chǔ)容量的大容量化等，變得非常困難。為此，GMR MRAM靈活運(yùn)用具有優(yōu)良的抗輻射性這一特征，僅僅在宇宙等的特殊環(huán)境下才被人們使用，一般地說，還不太普及。
TMR器件的基本構(gòu)造，是一種用2個(gè)鐵磁性層(ferromagnetic layer)把絕緣膜夾起來的MTJ構(gòu)造。在磁性體內(nèi)有磁化易于定向的方向，就是說有易磁化軸。當(dāng)在淀積鐵磁性層時(shí)把特定方向的磁場(chǎng)施加給器件時(shí)，存儲(chǔ)單元的易磁化軸就會(huì)與該特定方向一致。
所謂易磁化軸方向，就是在該方向與磁化方向一致的情況下，磁性層的內(nèi)部能量就變成為極小的方向。因此，在尚未加上外部磁場(chǎng)的狀態(tài)下，TMR器件的鐵磁性層的磁化，就朝向易磁化軸方向，2個(gè)鐵磁性層的磁化的相對(duì)方向，將變成為平行(parallel)或反平行(anti-parallel)這2種狀態(tài)中的任何一種。
TMR器件的電阻，取決于2個(gè)鐵磁性層的磁化的方向是平行還是反平行而變化。人們認(rèn)為其原因是隧道概率的旋轉(zhuǎn)依賴性。
如上所述，可以借助于TMR器件中的鐵磁性層的磁化的平行、反平行的狀態(tài)來存儲(chǔ)2值數(shù)據(jù)，此外，還可以利用取決于磁化狀態(tài)形成的TMR器件的電阻的變化，來讀出數(shù)據(jù)。
利用TMR效應(yīng)的MRAM的MR比，為百分之幾十，此外，該TMR器件的電阻值，借助于被2個(gè)磁性層(magnetic layer)夾起來的絕緣層(隧道絕緣膜)的變化，也可以從寬廣的范圍內(nèi)選擇。此外，在利用TMR效應(yīng)的MRAM中，輸出時(shí)的信號(hào)量，具有變成為與DRAM中的信號(hào)量同等程度或在其以上的可能性。
在利用TMR效應(yīng)的MRAM中，采用在由互相垂直的2條線(寫入字線和位線)中流動(dòng)的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使TMR器件的磁化方向變化(變成為平行或反平行)的辦法進(jìn)行寫入。
具體地說，若使2個(gè)鐵磁性層的厚度不同，并在兩磁性層中設(shè)置矯頑力(coersive force)之差，則僅僅使厚度薄的磁性層(矯頑力弱的磁性層)的磁化(magnetization)自由地反轉(zhuǎn)，就可以使2個(gè)鐵磁性層磁化的相對(duì)方向變成為平行或反平行。此外，如果給2個(gè)鐵磁性層中的一個(gè)附加上反磁性層，借助于交換耦合來固定已附加上反磁性層的磁性層的磁化方向，則可以僅僅使未附加反磁性層的磁性層的磁化自由地反轉(zhuǎn)，使2個(gè)鐵磁性層磁化的相對(duì)方向變成為平行或反平行。
然而，磁性層，在想要加上對(duì)磁性層的磁化方向相反的方向的磁場(chǎng)使磁性層的磁化進(jìn)行反轉(zhuǎn)的情況下，若給對(duì)磁化方向垂直的方向預(yù)先加上磁場(chǎng)，則具有可以減小磁性層的磁化反轉(zhuǎn)所需要的磁場(chǎng)的大小的性質(zhì)。
因此，采用使用互相垂直的2條線路，加上彼此垂直的2個(gè)方向的磁場(chǎng)的辦法，就可以選擇性地僅僅使位于該線路交點(diǎn)上的存儲(chǔ)單元的磁化進(jìn)行反轉(zhuǎn)。
圖1示出了星狀曲線。
星狀曲線，表示同時(shí)加上與易磁化軸平行的磁場(chǎng)和與易磁化軸垂直的磁場(chǎng)時(shí)的磁化進(jìn)行反轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)的大小。
在這里，把易磁化軸方向定為x方向。
如果磁場(chǎng)向量的頂端不超過星狀曲線，則不會(huì)發(fā)生磁化的反轉(zhuǎn)，圖1所示的3條向量，表示在位于流動(dòng)寫入電流的2條線路的交點(diǎn)上的第1存儲(chǔ)單元區(qū)域和與之相鄰的第2存儲(chǔ)單元區(qū)域上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的向量。
如果作成為對(duì)在2條線路上流動(dòng)的電流的大小進(jìn)行控制，使在彼此相鄰的第1和第2存儲(chǔ)單元區(qū)域中產(chǎn)生的磁場(chǎng)向量的頂端位于星狀曲線內(nèi)，而且，使合成向量的頂端位于星狀曲線外，則可以選擇性地向位于流動(dòng)寫入電流的2條線路交點(diǎn)上的存儲(chǔ)單元寫入數(shù)據(jù)。
反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，具有與磁性體的寬度成反比變大的性質(zhì)。
因此，若企圖使存儲(chǔ)單元微細(xì)化，求得存儲(chǔ)容量的大容量化，則磁性體的寬度就必須變窄，反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就必須增大。其結(jié)果是，為形成反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)所需要的電流也要增大。另一方面，借助于存儲(chǔ)單元的微細(xì)化，由于線寬變窄，與此相伴隨而來的是電流密度急劇地增大。
當(dāng)存儲(chǔ)單元的微細(xì)化不斷發(fā)展下去時(shí)，由于借助于用來形成反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的大電流易于發(fā)生電子徙動(dòng)(EM)現(xiàn)象，故線路可靠性會(huì)降低。
另外，當(dāng)為了降低電流密度，例如，實(shí)施提高線路截面的縱橫比，加大線路厚度這種對(duì)策時(shí)，由于在線路上流動(dòng)的電流之內(nèi)離磁性層遠(yuǎn)的那些電流成分的比率會(huì)增多，故線路正下方或正上方的磁場(chǎng)將減弱。為了對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償，在線路上就必須流動(dòng)足夠大的電流，結(jié)果是該對(duì)策不能成為防止電子徙動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生的有效手段。
此外，若使線路變厚，則在與流動(dòng)大電流的線路相鄰的線路中，磁場(chǎng)衰減的比率將減小。這意味著寫入磁場(chǎng)對(duì)相鄰單元(非被選單元)的干擾將增大。即，反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)因存儲(chǔ)單元而具有波動(dòng)，故采用使線路變厚的辦法，將增大引起對(duì)非被選單元的誤寫入的幾率。
如上所述，以往為了防止電子徙動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生，提高布線的可靠性，例如雖然考慮了加厚布線的對(duì)策，但是，該對(duì)策對(duì)布線的電流密度的減小是不充分的，此外，為了防止對(duì)非被選單元的寫入錯(cuò)誤，必須把布線的厚度形成得盡可能地薄，使由在布線上流動(dòng)的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)度分布變成為寬度盡可能地窄的陡峻的分布。
即，在現(xiàn)有的MRAM中，不可能同時(shí)實(shí)現(xiàn)借助于存儲(chǔ)單元的微細(xì)化得到的存儲(chǔ)容量的大容量化、布線的可靠性的提高及寫入錯(cuò)誤的防止。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方案的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，具備寫入字線；與寫入字線交叉的位線；被配置在寫入字線與位線的交點(diǎn)上，借助于根據(jù)歸因于在寫入字線上流動(dòng)的電流和在位線上流動(dòng)的電流而產(chǎn)生的磁場(chǎng)而變化的磁化的方向來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的磁阻器件；在寫入字線上流動(dòng)朝向第1方向的電流使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在磁阻器件中后，在寫入字線上流動(dòng)朝向第2方向的電流的驅(qū)動(dòng)器。


圖1示出了星狀曲線。
圖2的框圖示出了作為本發(fā)明的一個(gè)例子的MRAM的主要部分。
圖3的電路圖示出了作為本發(fā)明的一個(gè)例子的MRAM的主要部分。
圖4的電路圖示出了行譯碼器的具體例。
圖5的波形圖示出了控制器的具體例。
圖7的電路圖示出了控制器的具體例。
圖8的波形圖示出了控制器的動(dòng)作。
圖9的波形圖示出了作為本發(fā)明的一個(gè)例子的MRAM的動(dòng)作。
圖10示出了星狀曲線。
圖11的波形圖示出了作為本發(fā)明的一個(gè)例子的MRAM的動(dòng)作。
具體實(shí)施例方式
以下，邊參看附圖，邊對(duì)作為本發(fā)明的一個(gè)例子的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，詳細(xì)地進(jìn)行說明。
作為本發(fā)明的一個(gè)例子的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，作成為使得在結(jié)束寫入動(dòng)作之后，寫入字線和位線分別流動(dòng)與在寫入動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流方向相反方向的電流。此外，這些相反方向的電流的電流值，與寫入動(dòng)作時(shí)的電流值相等。
此外，在流動(dòng)相反方向的電流時(shí)，要使在寫入字線上流動(dòng)相反方向的電流的時(shí)間與在位線上流動(dòng)相反方向電流的時(shí)間錯(cuò)開。另外，寫入字線的電流的方向，由于不依賴于磁化的方向(向存儲(chǔ)單元進(jìn)行寫入的數(shù)據(jù)的值)，故對(duì)于在寫入字線上流動(dòng)的電流的方向來說，可以使之每一個(gè)寫入周期都進(jìn)行變化。
借助于此，在寫入字線和位線上，在進(jìn)行寫入動(dòng)作時(shí)，由于總是均等地流動(dòng)彼此相反方向的電流而不會(huì)僅僅流動(dòng)一個(gè)方向的電流，故可以防止電子徙動(dòng)現(xiàn)象(構(gòu)成電流的基礎(chǔ)的電子通過與構(gòu)成金屬線的原子進(jìn)行沖突，該原子通過從電子那里接受動(dòng)量進(jìn)行漂移，使金屬線產(chǎn)生缺損或斷線的現(xiàn)象)。
圖2示出了作為本發(fā)明的實(shí)施例1的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的主要部分。
在存儲(chǔ)單元陣列11的行方向的端部，配置行譯碼器12。行地址信號(hào)RA0-RAn輸入給行譯碼器12。行譯碼器12，當(dāng)寫入字線允許信號(hào)WWLEN或讀出字線允許信號(hào)RWLEN變成為允許狀態(tài)時(shí)，將變成為動(dòng)作狀態(tài)。
在寫入時(shí)，行譯碼器12，根據(jù)行地址信號(hào)RA0-RAn，選擇存儲(chǔ)單元陣列11的寫入字線(行)WWL。寫入字線WWL，用來與后邊要說的位線BL一起使存儲(chǔ)單元的2個(gè)磁性層的磁化方向變成為平行或反平行。WWL驅(qū)動(dòng)器13起著驅(qū)動(dòng)被選中的寫入字線WWL的作用。
控制器17，當(dāng)寫入字線允許信號(hào)WWLEN變成為允許狀態(tài)時(shí)，將變成為動(dòng)作狀態(tài)?？刂破?7，例如，可以由帶復(fù)位的下降觸發(fā)(down trigger)的D-FF(延時(shí)觸發(fā)器)電路構(gòu)成，采用使倒相輸出反饋至輸入的辦法，起著一位計(jì)數(shù)器的作用。帶復(fù)位的下降觸發(fā)的D-FF電路的狀態(tài)，要在初始化的階段用復(fù)位信號(hào)先確定好。然后，例如每當(dāng)寫入字線允許信號(hào)WWLEN下降時(shí)，就使帶復(fù)位的下降觸發(fā)的D-FF電路的輸出D倒相。
帶復(fù)位的下降觸發(fā)的D-FF電路的輸出信號(hào)，提供給WWL驅(qū)動(dòng)器13。
在讀出時(shí)，行譯碼器12，根據(jù)行地址信號(hào)RA0-RAn，選擇存儲(chǔ)單元陣列11的讀出字線(行)RWL。讀出字線RWL，用來在讀出時(shí)使被選中的構(gòu)成存儲(chǔ)單元的MOS晶體管(開關(guān))變成為ON狀態(tài)。列地址信號(hào)CA0-CAm被輸入至列譯碼器14。列譯碼器14對(duì)列地址信號(hào)CA0-CAm進(jìn)行譯碼，輸出列選信號(hào)CSL0、CSL1、…。
列選信號(hào)CSL0、CSL1、…還被輸入至位線選擇器19A、19B。除去列選信號(hào)CSL0、CSL1、…之外，還向位線選擇器19A、19B輸入寫入允許信號(hào)WE和行地址信號(hào)RA0-RAn的最低位RA0。
位線選擇器19A、19B，在寫入時(shí)，即在寫入允許信號(hào)WE變成為允許狀態(tài)時(shí)，將變成為動(dòng)作狀態(tài)。
在本例中，位線選擇器19A、19B，根據(jù)行地址信號(hào)的最低位RA0，進(jìn)行位線的選擇。這起因于已被布局為使得存儲(chǔ)單元變成為黑白兩色相間的方格花紋。
位線選擇器19A、19B的輸出信號(hào)，被輸入至寫入電流驅(qū)動(dòng)器16A、16B。寫入電流驅(qū)動(dòng)器16A、16B，根據(jù)位線選擇器19A、19B的輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)被選中的位線BL。
在位線BL上流動(dòng)的電流的方向，可以用控制器18進(jìn)行控制。向控制器18輸入寫入字線允許信號(hào)WWLEN和寫入數(shù)據(jù)DATA?？刂破?8，在寫入字線允許信號(hào)WWLEN變成為允許狀態(tài)時(shí)，根據(jù)寫入數(shù)據(jù)DATA的值(2值)控制在位線BL上流動(dòng)的電流的方向。
控制器18，與控制器17同樣，例如，可以由帶復(fù)位的下降觸發(fā)的D-FF(延時(shí)觸發(fā)器)電路構(gòu)成，采用使倒相輸出反饋至輸入的辦法，起著一位計(jì)數(shù)器的作用。
帶復(fù)位的下降觸發(fā)的D-FF電路的狀態(tài)，要在初始化的階段用復(fù)位信號(hào)先確定好。然后，例如每當(dāng)寫入字線允許信號(hào)WWLEN下降時(shí)，就使帶復(fù)位的下降觸發(fā)的D-FF電路的輸出D倒相。
此外，控制器18還具有多路復(fù)用器MUX，根據(jù)寫入數(shù)據(jù)DATA的值，切換2個(gè)輸出D、/D，改變?cè)谖痪€BL上流動(dòng)的電流的方向。
圖3示出了圖2的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的電路構(gòu)成的具體例。另外，在該圖中，用來進(jìn)行讀出的讀出放大器和列譯碼器被省略。
存儲(chǔ)單元陣列11，由被配置為矩陣狀的多個(gè)存儲(chǔ)單元MC構(gòu)成。存儲(chǔ)單元MC由具有被2個(gè)磁性層夾在中間的絕緣層的構(gòu)造的TMR器件21和由MOS晶體管構(gòu)成的開關(guān)器件22構(gòu)成。TMR器件21的一端，連接到位線BL0、bBL0、BL1、bBL1、…上，此外TMR器件21和開關(guān)器件22，還被串聯(lián)連接到位線BL0、bBL0、BL1、bBL1、…和接地點(diǎn)之間。
在存儲(chǔ)單元陣列11的行方向的端部，配置行譯碼器12。行譯碼器12在每一行上都設(shè)置，例如，如圖4所示，由輸入行地址信號(hào)RA0-RAn的NAND電路23、輸入讀出字線允許信號(hào)RWLEN的倒相信號(hào)bRWLEN的NOR電路24、和輸入寫入字線允許信號(hào)WWLEN的倒相信號(hào)bWWLEN的NOR電路25構(gòu)成。
在寫入動(dòng)作時(shí)，在與被選的行(寫入字線)對(duì)應(yīng)的行譯碼器中，NAND電路23的輸入全都將變成為‘1’狀態(tài)。此外，這時(shí)，由于寫入字線允許信號(hào)WWLEN將變成為允許狀態(tài)(正在輸出脈沖信號(hào)的狀態(tài))，故NOR電路25的輸出信號(hào)REL的電平，將相應(yīng)于寫入字線允許信號(hào)WWLEN的倒相信號(hào)bWWLEN的電平進(jìn)行變化，決定在被選中的寫入字線WWL上流動(dòng)寫入電流的期間。
另外，在寫入動(dòng)作時(shí)，由于讀出字線允許信號(hào)RWLEN永遠(yuǎn)是‘L’電平(例如，接地電位)，輸入讀出字線允許信號(hào)RWLEN的倒相信號(hào)bRWLEN永遠(yuǎn)是‘H’電平，故NOR電路24的輸出信號(hào)RWL永遠(yuǎn)是‘L’電平。
在讀出動(dòng)作時(shí)，在與被選的行(讀出字線)對(duì)應(yīng)的行譯碼器中，NAND電路23的輸入全都將變成為‘1’狀態(tài)。此外，這時(shí)，由于讀出字線允許信號(hào)WWLEN的倒相信號(hào)bWWLEN的電平將變成為‘L’電平，故NOR電路的輸出信號(hào)RWL的電平，變成為‘H’。
另外，在讀出動(dòng)作時(shí)，由于讀出字線允許信號(hào)RWLEN永遠(yuǎn)是‘L’電平(例如，接地電位)，輸入讀出字線允許信號(hào)RWLEN的倒相信號(hào)bRWLEN永遠(yuǎn)是‘H’電平，故NOR電路25的輸出信號(hào)RWL永遠(yuǎn)是‘L’電平。
WWL驅(qū)動(dòng)器13，由反相器電路26和作為傳送門起作用的N溝MOS晶體管27構(gòu)成。反相器電路26，根據(jù)控制器17的輸出信號(hào)，輸出寫入字線允許信號(hào)WWLDRV。寫入字線允許信號(hào)WWLDRV，經(jīng)由N溝MOS晶體管27，被傳送至寫入字線WWL0、WWL1、…。
向作為傳送門起作用的N溝MOS晶體管27的柵極，輸入行譯碼器12的輸出信號(hào)RSL0、RSL1、…。因此，由于只有被行地址信號(hào)RA0-RAn選中的行的傳送門才會(huì)變成為ON狀態(tài)，故WWL驅(qū)動(dòng)器13，僅僅驅(qū)動(dòng)被選中的寫入字線WWL。
例如，在字線WWL1被行地址信號(hào)RA0-RAn選中的情況下，行譯碼器12就使輸出信號(hào)(譯碼器信號(hào))RSL1變成為‘H’電平。因此，在寫入動(dòng)作時(shí)，就可以借助于WWL驅(qū)動(dòng)器13來控制在寫入字線WWL上流動(dòng)的電流的方向。
控制器17，例如，如圖5所示，可以由帶復(fù)位的下降觸發(fā)的D-FF(延時(shí)觸發(fā)器)電路構(gòu)成。該D-FF電路，使倒相輸出反饋至輸入，起著一位計(jì)數(shù)器的作用。該D-FF電路的狀態(tài)，要在初始化的階段用復(fù)位信號(hào)先確定好。這時(shí)，例如，如圖6所示，D-FF電路的輸出信號(hào)D，每當(dāng)寫入字線允許信號(hào)WWLEN下降時(shí)就進(jìn)行倒相。
讀出字線RW0、RWI、…，用來在讀出時(shí)使構(gòu)成被選中的存儲(chǔ)單元MC的MOS晶體管(開關(guān))變成為ON狀態(tài)。在讀出時(shí)，行譯碼器12根據(jù)行地址信號(hào)RA0-RAn，對(duì)存儲(chǔ)單元陣列11的行(讀出字線RWL)進(jìn)行選擇。
位線選擇器19A、19B由NAND電路28A、28B和NOR電路29-00、29-01、29-10、29-11、…構(gòu)成。借助于對(duì)列地址信號(hào)CA0-CAm進(jìn)行譯碼得到的列選信號(hào)CSL0、CSL1、…，被輸入至NOR電路29-00、29-01、29-10、29-11、…。
在寫入動(dòng)作時(shí)，寫入允許信號(hào)WE變成為‘H’電平，此外，例如，列選信號(hào)CSL0、CSL1、…之內(nèi)的一個(gè)變成為‘H’電平。在本例中，位線選擇器19A、19B，根據(jù)行地址信號(hào)的最低位RA0進(jìn)行位線的選擇。
例如，若假定列選信號(hào)CSL0為‘H’電平，行地址信號(hào)的最低位RA0為‘L(＝0)’，則NAND電路28A的輸出信號(hào)將變成為‘H’電平，NAND電路28B的輸出信號(hào)將變成為‘L’電平，位線選擇器19A、19B內(nèi)的NOR電路29-00的輸出信號(hào)將變成為‘H’電平。其結(jié)果是，可以用寫入電流驅(qū)動(dòng)器16A、16B控制在位線BL0上流動(dòng)的電流的方向。
另外，在本例中，在行地址信號(hào)的最低位RA0為‘L＝(0)’時(shí)，偶數(shù)號(hào)的寫入字線WWLj(j為0、2、…)之內(nèi)的一條被選中，這時(shí)，位線BL0、BL1、…之內(nèi)的一條被選中。此外，在行地址信號(hào)的最低位RA0為‘H(＝1)’時(shí)，奇數(shù)號(hào)的寫入字線WWLk(k為1、3、…)之內(nèi)的一條被選中，這時(shí)，位線bBL0、bBL1、…之內(nèi)的一條被選中。
寫入電流驅(qū)動(dòng)器16A、16B，由反相器電路30A、30B和作為傳送門起作用的N溝MOS晶體管31A、31B構(gòu)成。反相器電路30A、30B，根據(jù)控制器18的輸出信號(hào)，輸出位線驅(qū)動(dòng)信號(hào)BLDRV、bBLDRV。位線驅(qū)動(dòng)信號(hào)BLDRV、bBLDRV，經(jīng)由N溝MOS晶體管31A、31B，被傳送至位線BL0、bBL0、BL1、bBL1。
向作為傳送門起作用的N溝MOS晶體管31A、31B的柵極，輸入位線選擇器19A、19B的輸出信號(hào)。因此，由于只有被列地址信號(hào)CA0-CAm和行地址信號(hào)的最低位RA0選中的列的傳送門才變成為ON狀態(tài)，故寫入電流驅(qū)動(dòng)器16A、16B，僅僅驅(qū)動(dòng)被選中的位線BL。
例如，在位線BL0被列地址信號(hào)CA0-CAm和行地址信號(hào)的最低位RA0選中的情況下，位線選擇器19A、19B內(nèi)的NOR電路29-00的輸出信號(hào)(譯碼器信號(hào))將變成為‘H’電平。因此，寫入動(dòng)作時(shí)，可以用寫入電流驅(qū)動(dòng)器16A、16B控制在位線BL0上流動(dòng)的電流的方向。
控制器18，例如，如圖7所示，由帶復(fù)位的下降觸發(fā)的D-FF(延時(shí)觸發(fā)器)電路構(gòu)成，該D-FF電路，使倒相輸出反饋至輸入，起著一位計(jì)數(shù)器的作用。D-FF電路的狀態(tài)，要在初始化的階段用復(fù)位信號(hào)先確定好。此外，控制器18還具有多路復(fù)用器MUX，根據(jù)寫入數(shù)據(jù)DATA的值，切換2個(gè)輸出D、/D，改變?cè)谖痪€BL上流動(dòng)的電流的方向(在DATA＝‘1’時(shí)，選擇D輸出，在DATA＝‘0’時(shí)，選擇/D輸出)。
另外，例如，如圖8所示，D-FF電路的輸出信號(hào)，每當(dāng)寫入字線允許信號(hào)WWLEN下降時(shí)就進(jìn)行倒相。
其次，邊參看附圖邊對(duì)作為本發(fā)明的一個(gè)例子的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(圖3)的動(dòng)作的特征部分進(jìn)行說明。
另外，在圖9的波形圖中，信號(hào)IWWL0、IBL0的縱軸表示電流，除此之外的信號(hào)的縱軸表示電壓。
本動(dòng)作，在寫入動(dòng)作方面具有特征。
為了使說明簡(jiǎn)化，在本例中，考慮對(duì)于位于寫入字線WWL0和位線BL0的交點(diǎn)上的存儲(chǔ)單元MC進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入的情況。此外，寫入數(shù)據(jù)DATA為‘1’，作為初始狀態(tài)(在寫入允許信號(hào)WE剛剛變成為‘H’后的狀態(tài))，設(shè)寫入字線驅(qū)動(dòng)信號(hào)WWLDRV為‘H’電平，設(shè)位線驅(qū)動(dòng)信號(hào)BLDRV、bBLDRV分別為‘H’和‘L’電平。
首先，寫入允許信號(hào)WE變成為‘H’電平，進(jìn)入寫入模式。此外，寫入字線允許信號(hào)WWLEN變成為‘H’電平，列選信號(hào)CSL0變成為‘H’電平，除此之外的列選信號(hào)CSL1、…維持‘L’電平。
當(dāng)行地址信號(hào)RA0-RAn被行譯碼器12譯碼后，行譯碼器12的輸出信號(hào)RSL0就變成為‘H’電平，連接到寫入字線WWL0上的N溝MOS晶體管(傳送門)27變成為ON狀態(tài)。
這時(shí)，由于行譯碼器12的輸出信號(hào)RSL1、…變成為‘L’電平，故連接到非被選的寫入字線WWL1、…上的N溝MOS晶體管(傳送門)27將變成為截止(OFF)狀態(tài)。此外，由于行譯碼器12的輸出信號(hào)RWL0、RWL1、…也將變成為‘L’電平，故存儲(chǔ)單元MC內(nèi)的N溝MOS晶體管22也將變成為OFF狀態(tài)。
由于控制器17的輸出信號(hào)為‘L’電平，寫入字線驅(qū)動(dòng)信號(hào)WWLDRV為‘H’電平(例如，Vdd)，而且，信號(hào)VWWLterm已變成為規(guī)定的電平(WWLDRV的‘H’和‘L’之間的恒定值)，故在寫入字線WWL0上，將流動(dòng)從WWL驅(qū)動(dòng)器13朝向降壓變換器20的電流(把這樣的電流的方向定為正方向)。
此外，由于列選信號(hào)CSL0為‘H’電平，bRA0為‘H’電平，故連接到位線BL0上的N溝晶體管(傳送門)31A、31B將變成為ON狀態(tài)。
在寫入數(shù)據(jù)DATA為‘1’時(shí)，控制器18的輸出信號(hào)將變成為‘L’電平。這時(shí)，位線驅(qū)動(dòng)信號(hào)BLDRV將變成為‘H’電平(例如，Vdd)，此外，位線驅(qū)動(dòng)信號(hào)bBLDRV將變成為‘L’電平(例如，Vss)。其結(jié)果是，在位線BL0上，將流動(dòng)從寫入電流驅(qū)動(dòng)器30B朝向?qū)懭腚娏黩?qū)動(dòng)器30A的電流(把這樣的電流的方向定為正方向)。
另外，在寫入數(shù)據(jù)DATA為‘0’時(shí)，控制器18的輸出信號(hào)將變成為‘H’。這時(shí)，位線驅(qū)動(dòng)信號(hào)BLDRV將變成為‘L’電平(例如，Vss)，此外，位線驅(qū)動(dòng)信號(hào)bBLDRV將變成為‘H’電平(例如，Vdd)。其結(jié)果是，在位線BL0上，將流動(dòng)從寫入電流驅(qū)動(dòng)器30A朝向?qū)懭腚娏黩?qū)動(dòng)器30B的電流(把這樣的電流的方向定為負(fù)方向)。
如上所述，由于在位線BL0上流動(dòng)的電流的方向相應(yīng)于寫入數(shù)據(jù)DATA而變化，故借助于在位線BL0上流動(dòng)的電流IBL0的方向，就可以使由在寫入字線WWL0上流動(dòng)的電流IWWL0和在位線BL0上流動(dòng)的電流IBL0形成的磁場(chǎng)變化，向位于寫入字線WWL0和位線BL0的交點(diǎn)上的存儲(chǔ)單元MC寫入寫入數(shù)據(jù)。
之后，當(dāng)寫入字線允許信號(hào)WWLEN從‘H’下降到‘L’時(shí)，控制器17、18的輸出信號(hào)將從‘L’變化成‘H’(如圖5到圖8所示，D-FF的輸出信號(hào)以WWLEN的下降邊為觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行變化。此外，寫入數(shù)據(jù)DATA，則定為保持‘1’的狀態(tài)不變)。
因此，寫入字線驅(qū)動(dòng)信號(hào)WWLDRV變成為‘L’電平，在寫入字線WWL0上流動(dòng)的電流IWWL0則變成為停止?fàn)顟B(tài)。
此外，當(dāng)控制器18的輸出信號(hào)變成為‘H’時(shí)，位線驅(qū)動(dòng)信號(hào)BLDRV、bBLDRV的電平進(jìn)行反轉(zhuǎn)。為此，在位線BL0上，流動(dòng)相對(duì)于寫入時(shí)的電流的方向來說為相反方向的電流。
在本例中，由于想象為寫入數(shù)據(jù)DATA為‘1’的情況，故如圖9的波形圖所示，在執(zhí)行寫入時(shí)，在位線BL0上，將流動(dòng)正方向的電流，在寫入結(jié)束后，接著，在位線BL0上流動(dòng)負(fù)方向的電流。
如上所述，在本例中，作成為使得在寫入動(dòng)作中，在對(duì)于存儲(chǔ)單元MC數(shù)據(jù)寫入結(jié)束之后，立即在被選中的位線BL0上流動(dòng)對(duì)于在數(shù)據(jù)寫入的執(zhí)行時(shí)在被選中的位線BL0上流動(dòng)的電流來說相反的方向的電流。
因此，倘采用本實(shí)施例，由于在位線BL0上，永遠(yuǎn)均等地流動(dòng)方向彼此互逆的電流，而不會(huì)僅僅流動(dòng)同一方向的電流，故可以抑制在位線上的電子徙動(dòng)的發(fā)生，可以提供高可靠性的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。
另外，由于對(duì)于寫入時(shí)的電流的方向相反方向的電流，在寫入動(dòng)作結(jié)束后，在位線BL0上流動(dòng)，在寫入動(dòng)作結(jié)束后，不會(huì)在寫入字線WWL0上流動(dòng)，故在位線BL0上流動(dòng)相反方向的電流時(shí)，已寫入到存儲(chǔ)單元MC中的數(shù)據(jù)不會(huì)被破壞。
由于在位線BL0上流動(dòng)相反方向的電流后再經(jīng)過適當(dāng)?shù)臅r(shí)間之后，列選信號(hào)CSL0的電平將從‘H’下降到‘L’，故連接到位線BL0上的N溝MOS晶體管(傳送門)將變成為OFF狀態(tài)，相反方向的電流停止。
之后，當(dāng)寫入字線允許信號(hào)WWLEN再次從‘L’上升為‘H’時(shí)，由于寫入字線驅(qū)動(dòng)信號(hào)WWLDRV已經(jīng)變成為‘L’狀態(tài)(WWLDRV相應(yīng)于WWLEN的下降邊進(jìn)行變化)，這回，在寫入字線WWL0上，將流動(dòng)從降壓變換器20朝向WWL驅(qū)動(dòng)器13的電流(把這樣的電流的方向定為負(fù)方向)。
如上所述，在本例中，在寫入動(dòng)作中，在對(duì)存儲(chǔ)單元MC數(shù)據(jù)寫入結(jié)束后，對(duì)于被選中的寫入字線WWL0，也作成為使得對(duì)在寫入動(dòng)作時(shí)在被選中的寫入字線WWL0上流動(dòng)的電流來說流動(dòng)相反方向的電流。
因此，倘采用本實(shí)施例，由于在寫入字線WWL0上，永遠(yuǎn)均等地流動(dòng)方向彼此互逆的電流，而不會(huì)僅僅流動(dòng)同一方向的電流，故可以抑制在寫入字線上的電子徙動(dòng)的發(fā)生，可以提供高可靠性的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。
另外，例如如圖9的波形圖所示，借助于降壓變換器20把信號(hào)VWWLterm的電平(例如，固定值)控制為使得IWWL0的電流值永遠(yuǎn)變成為恒定而與IWWL0的方向無關(guān)。
之后，當(dāng)寫入字線允許信號(hào)WWLEN從‘H’下降到‘L’時(shí)，控制器17的輸出信號(hào)將從‘H’變化成‘L’(如圖5到圖8所示，D-FF的輸出信號(hào)以WWLEN的下降邊為觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行變化。寫入數(shù)據(jù)DATA，則定為保持‘1’的狀態(tài)不變)。
因此，寫入字線驅(qū)動(dòng)信號(hào)WWLDRV變成為‘H’電平，位線驅(qū)動(dòng)信號(hào)BLDRV、bBLDRV分別變成為‘H’、‘L’狀態(tài)，返回初始狀態(tài)。
另外，在圖9的波形圖中，在寫入動(dòng)作時(shí)，提供給寫入字線WWL0和位線BL0的脈沖信號(hào)的脈沖寬度，和在流動(dòng)相反方向的電流時(shí)提供給寫入字線WWL0和位線BL0的脈沖信號(hào)的脈沖寬度，實(shí)質(zhì)上彼此相等。
但是，以可以確保恰好滿足產(chǎn)品的規(guī)格的充分的線路可靠性為條件，也可以把流動(dòng)相反方向的電流時(shí)的脈沖信號(hào)的脈沖寬度作成為比寫入動(dòng)作時(shí)的脈沖信號(hào)的脈沖寬度還窄。
磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)可以向存儲(chǔ)單元陣列內(nèi)的任意一位進(jìn)行隨機(jī)寫入。在這里，作為用來提高寫入的帶寬的方法，例如，人們知道先固定行地址，再對(duì)位于被該行地址指定的行和多個(gè)列的交點(diǎn)上的存儲(chǔ)單元進(jìn)行寫入的方法。
在MRAM中，為了增大寫入電流，對(duì)于多個(gè)列的全體同時(shí)進(jìn)行寫入動(dòng)作這種作法，由于會(huì)發(fā)生峰值電流的供給不足或電磁波的放射等的壞影響，故是不理想的。
在該情況下，例如，使時(shí)間錯(cuò)開地按照順序輸入用來對(duì)列進(jìn)行選擇的列選信號(hào)CSLi，每次一列地執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)寫入，而不同時(shí)對(duì)于多個(gè)列的全體進(jìn)行寫入動(dòng)作。
在這里，由圖10的星狀曲線可知，在要使存儲(chǔ)單元的磁化反轉(zhuǎn)的情況下，與易磁化軸垂直的方向的磁場(chǎng)成分，不論是正方向還是負(fù)方向都沒什么關(guān)系。這意味著即便是在流動(dòng)相反方向電流的期間，也可以進(jìn)行寫入動(dòng)作。
因此，只要使在寫入字線上流動(dòng)的電流的方向每一個(gè)列周期都進(jìn)行反轉(zhuǎn)，由于對(duì)于每一個(gè)寫入動(dòng)作來說，在寫入字線上都交互地流動(dòng)相反方向的電流，故沒有必要再重新設(shè)置不進(jìn)行寫入動(dòng)作的相反方向電流期間，可以減少功率的浪費(fèi)，可以實(shí)現(xiàn)線的可靠性的提高。
圖11示出了寫入動(dòng)作時(shí)，在寫入字線和位線上流動(dòng)的電流的具體例。
另外，在圖11的波形圖中，信號(hào)IWWL0、IBL0的縱軸表示電流，除此之外的信號(hào)的縱軸表示電壓。
在本例中，考慮依次對(duì)于位于寫入字線WLL0和位線BL0、BL1、BL2、BL3的交點(diǎn)上的存儲(chǔ)單元MC進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入的情況。
首先，寫入允許信號(hào)WE變成為‘H’電平，進(jìn)入寫入模式。此外，寫入字線允許信號(hào)WWLEN變成為‘H’電平，列選信號(hào)CSL0變成為‘H’電平，除此之外的列選信號(hào)CSL1、…維持‘L’電平。
當(dāng)行地址信號(hào)RA0-RAn被行譯碼器12譯碼后，行譯碼器12的輸出信號(hào)RSL0就變成為‘H’電平，連接到寫入字線WWL0上的N溝MOS晶體管(傳送門)27變成為ON狀態(tài)。
這時(shí)，由于行譯碼器12的輸出信號(hào)RSL1、…變成為‘L’電平，故連接到非被選的寫入字線WWL1、…上的N溝MOS晶體管(傳送門)27將變成為截止(OFF)狀態(tài)。此外，由于行譯碼器12的輸出信號(hào)RWL0、RWL1、…也將變成為‘L’電平，故存儲(chǔ)單元MC內(nèi)的N溝MOS晶體管22也將變成為OFF狀態(tài)。
由于控制器17的輸出信號(hào)為‘L’電平，寫入字線驅(qū)動(dòng)信號(hào)WWLDRV為‘H’電平(例如，Vdd)，而且，信號(hào)VWWLterm已變成為規(guī)定的電平(WWLDRV的‘H’和‘L’之間的恒定值)，故在寫入字線WWL0上，將流動(dòng)從WWL驅(qū)動(dòng)器13朝向降壓變換器20的電流(把這樣的電流的方向定為正方向)。
此外，由于列選信號(hào)CSL0為‘H’電平，bRA0為‘H’電平，故連接到位線BL0上的N溝晶體管(傳送門)31A、31B將變成為ON狀態(tài)。
在寫入數(shù)據(jù)DATA為‘1’時(shí)，控制器18的輸出信號(hào)將變成為‘L’。這時(shí)，位線驅(qū)動(dòng)信號(hào)BLDRV將變成為‘H’電平(例如，Vdd)，此外，位線驅(qū)動(dòng)信號(hào)bBLDRV將變成為‘L’電平(例如，Vss)。其結(jié)果是，在位線BL0上，將流動(dòng)從寫入電流驅(qū)動(dòng)器30B朝向?qū)懭腚娏黩?qū)動(dòng)器30A的電流(把這樣的電流的方向定為正方向)。
另外，在寫入數(shù)據(jù)DATA為‘0’時(shí)，控制器18的輸出信號(hào)將變成為‘H’。這時(shí)，位線驅(qū)動(dòng)信號(hào)BLDRV將變成為‘L’電平(例如，Vss)，此外，位線驅(qū)動(dòng)信號(hào)bBLDRV將變成為‘H’電平(例如，Vdd)。其結(jié)果是，在位線BL0上，將流動(dòng)從寫入電流驅(qū)動(dòng)器30A朝向?qū)懭腚娏黩?qū)動(dòng)器30B的電流(把這樣的電流的方向定為負(fù)方向)。
如上所述，由于在位線BL0上流動(dòng)的電流的方向相應(yīng)于寫入數(shù)據(jù)DATA而變化，故借助于在位線BL0上流動(dòng)的電流IBL0的方向，就可以使由在寫入字線WWL0上流動(dòng)的電流IWWL0和在位線BL0上流動(dòng)的電流IBL0形成的磁場(chǎng)變化，向位于寫入字線WWL0和位線BL0的交點(diǎn)上的存儲(chǔ)單元MC寫入數(shù)據(jù)。
之后，當(dāng)寫入字線允許信號(hào)WWLEN從‘H’下降到‘L’時(shí)，控制器17、18的輸出信號(hào)將從‘L’變化成‘H’。因此，寫入字線驅(qū)動(dòng)信號(hào)WWLDRV變成為‘L’電平，在寫入字線WWL0上流動(dòng)的電流(正方向)IWWL0則變成為停止?fàn)顟B(tài)。
此外，當(dāng)控制器18的輸出信號(hào)變成為‘H’時(shí)，位線驅(qū)動(dòng)信號(hào)BLDRV、bBLDRV的電平進(jìn)行反轉(zhuǎn)。為此，在位線BL0上，流動(dòng)相對(duì)于寫入時(shí)的電流的方向來說為相反方向的電流。
在本例中，如圖11的波形圖所示，在寫入動(dòng)作時(shí)，在位線BL0上，將流動(dòng)正方向的電流，在寫入動(dòng)作結(jié)束后，接著，在位線BL0上流動(dòng)負(fù)方向的電流。
如上所述，在本例中，作成為使得在寫入動(dòng)作中，在對(duì)于存儲(chǔ)單元MC數(shù)據(jù)寫入結(jié)束之后，立即在被選中的位線BL0上流動(dòng)對(duì)于在數(shù)據(jù)寫入的執(zhí)行時(shí)在被選中的位線BL0上流動(dòng)的電流來說相反方向的電流。
因此，倘采用本實(shí)施例，由于在位線BL0上，永遠(yuǎn)均等地流動(dòng)方向彼此互逆的電流，而不會(huì)僅僅流動(dòng)同一方向的電流，故可以抑制在位線上的電子徙動(dòng)的發(fā)生，可以提供高可靠性的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。
另外，由于對(duì)于寫入時(shí)的電流的方向相反方向的電流，在寫入動(dòng)作結(jié)束后，在位線BL0上流動(dòng)，在寫入動(dòng)作結(jié)束后，不會(huì)在寫入字線WWL0上流動(dòng)，故在位線BL0上流動(dòng)相反方向的電流時(shí)，已寫入到存儲(chǔ)單元MC中的數(shù)據(jù)不會(huì)被破壞。
由于在位線BL0上流動(dòng)相反方向的電流后再經(jīng)過適當(dāng)?shù)臅r(shí)間之后，列選信號(hào)CSL0的電平將從‘H’下降到‘L’，故連接到位線BL0上的N溝MOS晶體管(傳送門)將變成為OFF狀態(tài)，相反方向的電流停止。
之后，當(dāng)寫入字線允許信號(hào)WWLEN再次從‘L’上升為‘H’時(shí)，由于寫入字線驅(qū)動(dòng)信號(hào)WWLDRV已經(jīng)變成為‘L’狀態(tài)(WWLDRV相應(yīng)于WWLEN的下降邊進(jìn)行變化)，這回，在寫入字線WWL0上，將流動(dòng)從降壓變換器20朝向WWL驅(qū)動(dòng)器13的電流)把這樣的電流的方向定為負(fù)方向)。
在這里，圖11的例子與圖9的例子的不同之處在于在圖9的例子中，在在寫入字線WWL0上正在流動(dòng)著這樣的負(fù)方向的電流的期間，不進(jìn)行寫入動(dòng)作，對(duì)此，在圖11的例子中，在寫入字線WWL0上，即便是在正在流動(dòng)著這樣的負(fù)方向的電流的期間，也對(duì)其次的列(CSL1)的存儲(chǔ)單元進(jìn)行寫入動(dòng)作。
即，在寫入數(shù)據(jù)DATA為‘1’時(shí)，控制器18的輸出信號(hào)將變成為‘L’電平。這時(shí)，位線驅(qū)動(dòng)信號(hào)BLDRV，將變成為‘H’電平(例如，Vdd)，此外，位線驅(qū)動(dòng)信號(hào)bBLDRV將變成為‘L’電平(例如，Vss)。其結(jié)果是，在位線BL0上，將流動(dòng)從寫入電流驅(qū)動(dòng)器30B朝向?qū)懭腚娏黩?qū)動(dòng)器30A的電流(把這樣的電流的方向定為正方向)。
另外，在寫入數(shù)據(jù)DATA為‘0’時(shí)，控制器18的輸出信號(hào)將變成為‘H’。這時(shí)，位線驅(qū)動(dòng)信號(hào)BLDRV將變成為‘L’電平(例如，Vss)，此外，位線驅(qū)動(dòng)信號(hào)bBLDRV將變成為‘H’電平(例如，Vdd)。其結(jié)果是，在位線BL0上，將流動(dòng)從寫入電流驅(qū)動(dòng)器30A朝向?qū)懭腚娏黩?qū)動(dòng)器30B的電流(把這樣的電流的方向定為負(fù)方向)。
如上所述，由于在位線BL0上流動(dòng)的電流的方向相應(yīng)于寫入數(shù)據(jù)DATA而變化，故借助于在位線BL0上流動(dòng)的電流IBL0的方向，就可以使由在寫入字線WWL0上流動(dòng)的電流IWWL0和在位線BL0上流動(dòng)的電流IBL0形成的磁場(chǎng)變化，向位于寫入字線WWL0和位線BL0的交點(diǎn)上的存儲(chǔ)單元MC寫入寫入數(shù)據(jù)。
另外，在對(duì)列CSL0的存儲(chǔ)單元的寫入動(dòng)作和對(duì)列CSL1的存儲(chǔ)單元的寫入動(dòng)作之間的情況下，結(jié)果就變成為在寫入字線上流動(dòng)的電流的方向不同。
但是，就如由圖10的星狀曲線可以了解的那樣，在寫入字線上流動(dòng)的電流的方向，對(duì)于使存儲(chǔ)單元的磁化來說，完全不成問題。即，在磁化的反轉(zhuǎn)時(shí)，由于與易磁化軸垂直的方向的磁場(chǎng)成分不論是正方向或負(fù)方向都沒有什么關(guān)系，故就對(duì)于各個(gè)列CSL0、CSL1、…的存儲(chǔ)單元的寫入動(dòng)作來說，即便是在寫入字線上流動(dòng)的電流的方向不同，也不會(huì)有什么問題。
之后，當(dāng)寫入字線允許信號(hào)WWLEN從‘H’下降到‘L’時(shí)，控制器17、18的輸出信號(hào)將從‘L’變成為‘H’。因此，寫入字線驅(qū)動(dòng)信號(hào)WWLDRV變成為‘H’電平，在寫入字線WWL0上流動(dòng)的電流(負(fù)方向)IWWL0則變成為停止?fàn)顟B(tài)。
此外，當(dāng)控制器18的輸出信號(hào)變成為‘H’時(shí)，位線驅(qū)動(dòng)信號(hào)BLDRV、bBLDRV的電平進(jìn)行反轉(zhuǎn)。為此，在位線BL1上，流動(dòng)相對(duì)于寫入時(shí)的電流的方向來說為相反方向的電流。
在本例中，如圖11的波形圖所示，在寫入動(dòng)作時(shí)，在位線BL1上，將流動(dòng)正方向的電流，在寫入動(dòng)作結(jié)束后，接著，在位線BL1上流動(dòng)負(fù)方向的電流。
由于在位線BL1上流動(dòng)相反方向的電流后再經(jīng)過適當(dāng)?shù)臅r(shí)間之后，列選信號(hào)CSL1的電平將從‘H’下降到‘L’，故連接到位線BL1上的N溝MOS晶體管(傳送門)將變成為OFF狀態(tài)，相反方向的電流停止。
之后，寫入字線允許信號(hào)WWLEN再次從‘L’上升為‘H’。這時(shí)，寫入字線驅(qū)動(dòng)信號(hào)WWLDRV為‘H’狀態(tài)，故在寫入字線WWL0上，將流動(dòng)從WWL驅(qū)動(dòng)器13朝向降壓變換器20的電流(正方向)。
然后，在列CSL2的位線BL2上，流動(dòng)具有與寫入數(shù)據(jù)DATA對(duì)應(yīng)的方向的電流IBL2，對(duì)位于寫入字線WWL0和位線BL2的交點(diǎn)上的存儲(chǔ)單元MC，執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入。
此外，在對(duì)列CSL2的存儲(chǔ)單元MC結(jié)束寫入動(dòng)作之后，與之同樣地，對(duì)于列CSL3的存儲(chǔ)單元MC執(zhí)行寫入動(dòng)作。
如上所述，在本例中，例如，在以列CSL0、CSL1、…的順序進(jìn)行寫入動(dòng)作的情況下，在進(jìn)行對(duì)列CSL0的存儲(chǔ)單元MC的寫入動(dòng)作時(shí)，在寫入字線WWL0上流動(dòng)正方向的電流，在進(jìn)行對(duì)列CSL1的存儲(chǔ)單元MC的寫入動(dòng)作時(shí)，在寫入字線WWL0上，流動(dòng)負(fù)方向的電流。
即，在寫入動(dòng)作中，在寫入字線WWL0上，永遠(yuǎn)交互地相等地流動(dòng)方向彼此互逆的電流，而不會(huì)僅僅流動(dòng)恒定方向的電流。因此，倘采用本實(shí)施例，則可以抑制在位線上的電子徙動(dòng)的發(fā)生，可以提供高可靠性的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。
另外，例如如圖11的波形圖所示，借助于降壓變換器20把信號(hào)VWWLterm的電平(例如，固定值)控制為使得IWWL0的電流值永遠(yuǎn)變成為恒定而與IWWL0的方向無關(guān)。
如上所述，倘采用本實(shí)施例，例如，在使時(shí)間錯(cuò)開地按照順序輸入用來對(duì)列進(jìn)行選擇的列選信號(hào)CSLi，每次一列地執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)寫入的情況下，由于每當(dāng)進(jìn)行寫入動(dòng)作(每當(dāng)列改變)時(shí)，就使在寫入字線上流動(dòng)的寫入電流的方向反轉(zhuǎn)，故可以減少功率的浪費(fèi)，可以實(shí)現(xiàn)線的可靠性的提高。
對(duì)那些熟練的本專業(yè)的技術(shù)人員來說，還可以實(shí)現(xiàn)其它的優(yōu)點(diǎn)和變形。因此，本發(fā)明在其更為寬闊的范圍內(nèi)不會(huì)受限于在本說明中所提供和講解的那些特定細(xì)節(jié)和典型的實(shí)施例。因此，在不偏離由所附權(quán)利要求及其等效要求所限定的總的發(fā)明概念的精神和范圍內(nèi)還可以有種種的變形。
權(quán)利要求
1.一種磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，包括寫入字線；與上述寫入字線交叉的位線；配置在上述寫入字線和上述位線交點(diǎn)上的磁阻器件，借助于根據(jù)在上述寫入字線上流動(dòng)的電流和在上述位線上流動(dòng)的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)而變化的磁化方向來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；和驅(qū)動(dòng)器，在上述寫入字線上流動(dòng)朝向第1方向的電流使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在上述磁阻器件中之后，在上述寫入字線上流動(dòng)朝向?qū)τ谏鲜龅?方向來說相反方向的第2方向的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于在上述寫入字線上流動(dòng)朝向上述第2方向的電流期間，在上述位線上流動(dòng)的電流被遮斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于在上述寫入字線上流動(dòng)的朝向上述第1方向的電流的電流值，與在上述寫入字線上流動(dòng)的朝向上述第2方向的電流的電流值，彼此相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于采用使上述寫入字線一端的電位固定，使上述寫入字線另一端的電位變化的辦法，控制在上述寫入字線上流動(dòng)的電流的方向。
5.一種磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，包括寫入字線；與上述寫入字線交叉的位線；配置在上述寫入字線和上述位線交點(diǎn)上的磁阻器件，借助于根據(jù)在上述寫入字線上流動(dòng)的電流和在上述位線上流動(dòng)的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)而變化的磁化方向來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；和驅(qū)動(dòng)器，在上述位線上流動(dòng)朝向第1方向的電流使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在上述磁阻器件中之后，在上述位線上流動(dòng)朝向?qū)τ谏鲜龅?方向來說相反方向的第2方向的電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于在上述位線上流動(dòng)朝向上述第2方向的電流期間，在上述寫入字線上流動(dòng)的電流被遮斷。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于在上述位線上流動(dòng)的朝向上述第1方向的電流的電流值，與在上述位線上流動(dòng)的朝向上述第2方向的電流的電流值，彼此相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于采用使上述位線兩端的電位變化的辦法，控制在上述位線上流動(dòng)的電流的方向。
9.一種磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，包括寫入字線；與上述寫入字線交叉的位線；配置在上述寫入字線和上述位線交點(diǎn)上的磁阻器件，借助于根據(jù)在上述寫入字線上流動(dòng)的電流和在上述位線上流動(dòng)的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)而變化的磁化方向來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；和驅(qū)動(dòng)器，在上述寫入字線上流動(dòng)朝向第1方向的電流，在上述位線上流動(dòng)朝向第2方向的電流，使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在上述磁阻器件中之后，在上述寫入字線上流動(dòng)對(duì)于上述第1方向來說相反方向的朝向第3方向的電流，在上述位線上流動(dòng)對(duì)于上述第2方向來說相反方向的朝向第4方向的電流；其中，在上述寫入字線上流動(dòng)朝向上述第3方向的電流期間和在上述位線上流動(dòng)朝向上述第4方向的電流期間，在時(shí)間上完全錯(cuò)開。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于在上述寫入字線上流動(dòng)的朝向上述第1方向的電流的電流值，與在上述寫入字線上流動(dòng)的朝向上述第3方向的電流的電流值，彼此相等，在上述位線上流動(dòng)的朝向上述第2方向的電流的電流值，與在上述位線上流動(dòng)的朝向上述第4方向的電流的電流值，彼此相等。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于在上述寫入字線上流動(dòng)的電流的方向，采用使上述寫入字線的2個(gè)端部中的至少一個(gè)端部的電位變化的辦法來確定，在上述位線上流動(dòng)的電流的方向，采用使上述位線的2個(gè)端部中的至少一個(gè)端部的電位變化的辦法來確定。
12.一種磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，包括寫入字線；與上述寫入字線交叉的位線；磁阻器件，在上述寫入字線和上述位線的每個(gè)交點(diǎn)上各配置1個(gè)，借助于根據(jù)在上述寫入字線上流動(dòng)的電流和在上述位線上流動(dòng)的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)而變化的磁化方向來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；和驅(qū)動(dòng)器，在上述寫入字線上流動(dòng)朝向第1方向的電流，在上述位線之內(nèi)被選中的位線上流動(dòng)朝向第2方向的電流，使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在上述被配置在上述寫入字線與上述被選中的位線的交點(diǎn)上的磁阻器件中之后，在上述寫入字線上流動(dòng)對(duì)于上述第1方向來說相反方向的朝向第3方向的電流，在上述被選中的位線上流動(dòng)對(duì)于上述第2方向來說相反方向的朝向第4方向的電流；其中，在上述寫入字線上流動(dòng)朝向上述第3方向的電流期間和在上述被選中的位線上流動(dòng)朝向上述第4方向的電流期間，在時(shí)間上完全錯(cuò)開。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于對(duì)于被配置在上述寫入字線和上述被選中的位線的交點(diǎn)上的磁阻器件，用一次寫入周期使數(shù)據(jù)寫入動(dòng)作結(jié)束，在上述寫入字線上流動(dòng)的電流的方向，每一個(gè)寫入周期都進(jìn)行變化。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于對(duì)于被配置在上述寫入字線和上述被選中的位線的交點(diǎn)上的磁阻器件，用一次寫入周期使數(shù)據(jù)寫入動(dòng)作結(jié)束，在上述被選中的位線上流動(dòng)的電流的方向，在一次寫入周期內(nèi)變化一次。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于向被配置在上述寫入字線和上述被選中的位線的交點(diǎn)上的磁阻器件進(jìn)行寫入的數(shù)據(jù)，由在上述被選中的位線上流動(dòng)的電流的方向決定。
16.一種磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，包括寫入字線；與上述寫入字線交叉的位線；磁阻器件，借助于根據(jù)在上述寫入字線和上述位線上流動(dòng)的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)而變化的磁化方向來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；和驅(qū)動(dòng)器，上述寫入字線上流動(dòng)朝向第1方向的電流，在上述位線之內(nèi)被選中的第1位線上流動(dòng)電流，使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在上述被配置在上述寫入字線與上述被選中的第1位線的交點(diǎn)上的磁阻器件中之后，在上述寫入字線上流動(dòng)對(duì)于上述第1方向來說相反方向的朝向第2方向的電流；其中，在上述寫入字線上流動(dòng)朝向上述第2方向的電流期間內(nèi)，在與上述被選中的第1位線不同的第2位線上流動(dòng)電流，使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在被配置在上述寫入字線與上述第2位線的交點(diǎn)上的磁阻器件中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于對(duì)于被配置在上述寫入字線和上述第1或第2位線的交點(diǎn)上的磁阻器件，用一次寫入周期使數(shù)據(jù)寫入動(dòng)作結(jié)束，在上述寫入字線上流動(dòng)的電流的方向，每一個(gè)寫入周期都進(jìn)行變化。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于對(duì)于被配置在上述寫入字線和上述第1或第2位線的交點(diǎn)上的磁阻器件，用一次寫入周期使數(shù)據(jù)寫入動(dòng)作結(jié)束，在上述第1或第2位線上流動(dòng)的電流的方向，在一次寫入周期內(nèi)變化一次。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于向被配置在上述寫入字線和上述第1或第2位線的交點(diǎn)上的磁阻器件進(jìn)行寫入的數(shù)據(jù)，由在上述第1或第2位線上流動(dòng)的電流的方向來確定。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于上述磁阻器件具有用2個(gè)磁性層把絕緣層夾在中間的構(gòu)造。
21.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于上述磁阻器件具有用2個(gè)磁性層把絕緣層夾在中間的構(gòu)造。
22.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于上述磁阻器件具有用2個(gè)磁性層把絕緣層夾在中間的構(gòu)造。
23.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于上述磁阻器件具有用2個(gè)磁性層把絕緣層夾在中間的構(gòu)造。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于上述磁阻器件具有用2個(gè)磁性層把絕緣層夾在中間的構(gòu)造。
全文摘要
MRAM中,在寫入動(dòng)作時(shí),在線路上流動(dòng)具有高電流密度的電流。對(duì)位于寫入字線(WWL0)和位線(BL0)的交點(diǎn)上的存儲(chǔ)單元進(jìn)行寫入時(shí),流動(dòng)從WWL驅(qū)動(dòng)器(13)朝向降壓變換器(20)的電流。之后,在寫入字線(WWL0)上流動(dòng)與寫入動(dòng)作時(shí)的電流方向相反方向的電流,即,流動(dòng)從降壓變換器(20)朝向WWL驅(qū)動(dòng)器(13)的電流。對(duì)于位線(BL0、BL1)也同樣,例如,在寫入動(dòng)作后,流動(dòng)與在寫入動(dòng)作時(shí)在位線(BL0、BL1)上流動(dòng)的電流方向相反方向的電流。
文檔編號(hào)G11C11/14GK1361535SQ0114402
公開日2002年7月31日 申請(qǐng)日期2001年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月25日
發(fā)明者伊藤洋 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝