專利名稱：存儲單元具有磁阻存儲效應(yīng)的集成存儲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種其存儲單元具有磁阻存儲效應(yīng)的集成存儲器，所述的存儲單元分別被連接在多個列線中的一個與多個行線中的一個之間，其中，所述的列線與讀放大器相連，且所述的行線均可以與選擇信號的端子相連，以便通過該與存儲單元相連的列線讀取存儲單元之一的數(shù)據(jù)信號，或向存儲單元之一寫入數(shù)據(jù)信號。
背景技術(shù)：
為了存儲數(shù)據(jù)信號，具有磁阻存儲效應(yīng)的存儲單元通常都具有狀態(tài)可變的鐵磁層。該存儲效應(yīng)通常以所謂的GMR(巨磁阻)效應(yīng)或TMR(隧道磁阻)效應(yīng)而為大家所公知。在此，這類存儲單元的電阻取決于所述鐵磁層中的磁化。
具有這類存儲單元的存儲器也被稱為所謂的MRAM存儲器，其構(gòu)造經(jīng)常類似于譬如DRAM型集成存儲器。這類存儲器通常為如下存儲單元布置，即該布置具有基本相互平行的行線和列線，其中所述的行線通常與列線垂直。
從WO99/14760中可以得知該類MRAM存儲器。在此，存儲單元分別被連接在行線中的一個與列線中的一個之間，并且與相應(yīng)的列線和行線作電連接。在此，具有磁阻存儲效應(yīng)的存儲單元比所述行線和列線的電阻要高。所述的行線均可以與選擇信號的端子相連，以便通過與存儲單元相連的列線讀取存儲單元之一的數(shù)據(jù)信號，或向存儲單元之一寫入數(shù)據(jù)信號。為了讀取存儲單元中的一個內(nèi)的數(shù)據(jù)信號，所述列線被連接在一個讀放大器上。為了讀取，對所述列線上可以檢測的電流進行測量。
在這類MRAM存儲器中，沒有二極管或晶體管，該二極管或晶體管為了讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)信號而根據(jù)尋址把存儲單元與相應(yīng)的列線連接起來。由此，在所述存儲單元的幾何布置中可以獲得特殊的優(yōu)點。
由于受制造條件的影響(譬如工藝的波動)或因老化的原因，各個存儲單元可能具有一個不理想的較低電阻，并由此出現(xiàn)故障。相應(yīng)連接的列線和行線主要是通過這類故障存儲單元而發(fā)生短路。該短路還會影響沿著該列線或行線的其它存儲單元。另外在功能測試中，由于一個存儲單元發(fā)生短路，將導(dǎo)致不能測試沿著相關(guān)線路的其它存儲單元。在修理帶有被損存儲單元的存儲器時，該問題不能通過替代掉單個相關(guān)的行線或列線來克服，這是因為該短路依舊會妨害其它相關(guān)線路的存儲單元的功能。此外，依舊存在的短路還會在其它線路上引起寄生電流，這可能對讀取或?qū)懭脒^程帶來不利影響。因此在該情形下，需要代替故障存儲單元的兩個相關(guān)的線路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種前文所述類型的集成存儲器，以便在存儲單元出現(xiàn)故障、而該故障存儲單元又在所述行線和列線之間觸發(fā)短路的情況下，實現(xiàn)繼續(xù)有序地讀取或?qū)懭肫溆啻鎯卧臄?shù)據(jù)信號。
該任務(wù)由權(quán)利要求1所述的集成存儲器來解決。
其它的優(yōu)選擴展或改進方案由從屬權(quán)利要求給出。
在本發(fā)明的集成存儲器中，當(dāng)存儲單元出現(xiàn)故障、而該故障存儲單元又在相應(yīng)連接的行線和列線之間觸發(fā)短路時，如此來在所述讀放大器內(nèi)分開相關(guān)的列線，使得相應(yīng)連接的行線可以繼續(xù)工作。所述與故障存儲單元相連的行線可以譬如繼續(xù)用于集成存儲器的正常工作或測試工作。由于相應(yīng)的列線在讀放大器內(nèi)分開后具有一種浮動或漂移的狀態(tài)，所以它可以通過短路的存儲單元被置為與該故障存儲單元相連的行線的電位。由此，經(jīng)相關(guān)行線的讀取或?qū)懭脒^程不再受所述故障存儲單元的不利影響。同時，在讀放大器內(nèi)分開相關(guān)列線的費用相當(dāng)?shù)汀Ｖ恍杼娲粝嚓P(guān)的列線就可以進行必要的修理。
在本發(fā)明存儲器的一種擴展方案中，所述的列線與相應(yīng)的驅(qū)動電路相連，該驅(qū)動電路可以工作在導(dǎo)通或非導(dǎo)通狀態(tài)。利用該驅(qū)動電路可以如此地控制所述的列線，使得其在讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)信號時被電隔離。在此，該驅(qū)動電路工作在非導(dǎo)通狀態(tài)。所述相應(yīng)的驅(qū)動電路譬如具有晶體管形式的開關(guān)裝置，它們通過其源極-漏極線路與各列線相連。該晶體管工作在相應(yīng)的非導(dǎo)通狀態(tài)。
在本發(fā)明的一種改進方案中，所述的每個驅(qū)動電路都分配了一個存儲單元，由該存儲單元可以控制每個驅(qū)動電路。在每個存儲單元中可以存儲譬如哪些列線被連接在故障存儲單元上等信息。在此，所述的每個存儲單元為相應(yīng)分配的驅(qū)動電路生成一個相應(yīng)的控制信號。所述的存儲單元譬如具有一種可電編程的元件或一種可通過能量輻射進行編程的元件。后者譬如可以實施為所謂的激光熔絲，它可以借助激光輻射進行編程。需存儲的信息可以利用這種可編程的元件持續(xù)地得到存儲，以便只須一次就可以實現(xiàn)檢測故障存儲單元的功能測試。
所述集成電路優(yōu)選地具有冗余的存儲單元，以用于修理出故障的存儲單元，該冗余存儲單元被包括在至少一個冗余列線中，而該冗余行線和/或列線可以按地址替代具有被損存儲單元的常規(guī)列線。在此，譬如利用一種外部的檢驗裝置來檢驗該集成存儲器，并接著借助所謂的冗余分析來對冗余元件進行編程。于是，一個冗余電路具有一些譬如為可編程熔絲形式的可編程元件，以用來存儲需代替線路的地址。
為了在存儲單元有故障的情況下對所述集成存儲器進行修理，只要用冗余列線替代掉所述相關(guān)的列線就可以了。由于讀放大器中與短路相關(guān)的列線在讀取或?qū)懭氲倪^程中被電隔離，所以所述相關(guān)的行線可以繼續(xù)工作。由此有利地降低了修理費用。
如果所述集成存儲器具有多個冗余的行線和列線，那么，倘若事先把與故障存儲單元相連的列線隔開，便可以在存儲單元有故障的情況下繼續(xù)為其余的存儲單元進行功能測試。利用這種方法，即使在其間出現(xiàn)故障存儲單元，也可以對集成存儲器的許多存儲單元進行測試。這有個優(yōu)點，就是可以借助接下來的冗余分析有目的地對所述冗余線路進行最佳編程。由于冗余線路通常是有限的，所以利用該方式可以提高需制作的集成存儲器的產(chǎn)量。
下面借助附圖來詳細闡述本發(fā)明。


附圖示出了其存儲單元MC具有磁阻存儲效應(yīng)的MRAM存儲器的實施例。
具體實施例方式
只要其阻值高于列線和行線，則所有已知的GMR/TMR元件都適合作為該存儲單元。此處的列線被標(biāo)為位線BL0～BLn，行線被標(biāo)為字線WL0～WLm。在此，存儲器具有示例數(shù)目的字線和位線。布置在矩陣形存儲單元區(qū)1內(nèi)的存儲單元MC分別被連接在所述位線BL0～BLn中的一個與所述字線WL0～WLm中的一個之間。
為了在存儲單元MC之一中寫入信息或數(shù)據(jù)信號，所述相應(yīng)連接的位線和字線被接在圖中未示出的各電流源上。利用流經(jīng)相應(yīng)導(dǎo)線的電流在相關(guān)存儲單元MC所處的導(dǎo)線交叉點附近產(chǎn)生一個疊加的磁場，由該磁場把相關(guān)存儲單元的磁層置為某種狀態(tài)。在此，所述的存儲單元具有磁滯現(xiàn)象。
為了從所述存儲單元MC內(nèi)的一個中讀取數(shù)據(jù)信號，譬如把相應(yīng)的位線接到讀放大器3上。為了讀取，由行線選擇電路2控制相關(guān)的字線，并通過開關(guān)裝置給該字線施加一個預(yù)定的選擇信號或選擇電位，譬如參考電壓GND＝0V，由此產(chǎn)生一個流經(jīng)需讀取的存儲單元的電流。所有其它的字線和相應(yīng)的位線被置為譬如為V1＝0.5V的電位。由相應(yīng)位線上的讀放大器3檢測流經(jīng)該存儲單元的電流。
圖中所示的存儲單元MC2被連接在字線WL2和位線BL0上。假定該存儲單元MC2出現(xiàn)了故障。位線BL0和字線WL2便通過該存儲單元MC2短路，在圖中是通過短路弧線KS來表示的。譬如，如果在存儲器的正常工作期間存在該短路，那么按照上述的工作方法，在選擇沿著字線WL2的存儲單元時可以不執(zhí)行有序的讀取過程譬如為了讀取存儲單元MC2中的數(shù)據(jù)信號而將所述的字線WL2與選擇電位GND＝0V相連。另外的字線WL0、WL1和WLm被連接在電位V1＝0.5V上。同樣，位線BL0～BLn也與該電位V1＝0.5V相連。由于存儲單元MC2的短路而改變了字線WL2的電位。根據(jù)存儲單元MC2的剩余電阻值，該電位值趨于0～0.5V之間。如果在該情形下讀取存儲單元MC3的信息，則由于所述電位值的改變，需由讀放大器3進行檢測的電流便會發(fā)生訛誤。在該情況下，有序地讀取所述的存儲單元MC3是不可能的。
在該情形下，用冗余的位線代替位線BL0是不夠的。由于所述的字線WL2和位線BL0依舊短路，所以沿著字線WL2不能實現(xiàn)有序的讀取過程。在該情形下，所述的字線WL2同樣必須用冗余字線來代替。這樣便導(dǎo)致了譬如所述的存儲單元MC3再也不能通過位線BL2讀取或?qū)懭搿?br> 選擇電路2和讀放大器3由控制裝置形式的接入控制器4或其信號S1、S2來控制。如同上文所述，為了經(jīng)與存儲單元MC3相連的位線BL2從存儲單元MC3中讀取數(shù)據(jù)信號DA，所述的行線WL2被連接在選擇電位GND上。根據(jù)本發(fā)明，與短路相關(guān)的位線BL0被如此地控制，使得在讀取存儲單元MC3的數(shù)據(jù)信號DA時在讀放大器3內(nèi)隔離掉該位線BL0。于是在讀放大器3內(nèi)，該位線具有一種浮動或漂移的狀態(tài)。據(jù)此，為了讀取存儲單元MC3的數(shù)據(jù)信號DA，所述連接在短路存儲單元MC2處的位線BL0通過存儲單元MC2被放電到電位GND＝0V。一旦達到該狀態(tài)，便可以經(jīng)位線BL2實現(xiàn)存儲單元MC3的讀取。在此時間點上，所述的字線WL2或其電位值不再受到故障存儲單元MC2的影響。
此外，在圖中還示出了讀放大器3的實施方案。所述的位線BL0～BLn分別連接在驅(qū)動電路30～3n上。在此，所述的驅(qū)動電路30～3n的結(jié)構(gòu)相同。所述驅(qū)動電路譬如具有一些開關(guān)晶體管，而這些開關(guān)晶體管可以工作在導(dǎo)通或非導(dǎo)通狀態(tài)。通過驅(qū)動電路30～3n，譬如可以給所述的位線BL0～BLn施加電位V1。在此，驅(qū)動電路30～3n或其開關(guān)晶體管為相應(yīng)的導(dǎo)通狀態(tài)。為了在讀放大器3內(nèi)電隔離各位線BL0～BLn，相應(yīng)的驅(qū)動電路30～3n或其開關(guān)晶體管工作在相應(yīng)的非導(dǎo)通狀態(tài)。
每個驅(qū)動電路30～3n都分配了相應(yīng)的存儲單元40～4n。在此，可以通過該存儲單元來控制所述的驅(qū)動電路。所述的存儲單元40～4n譬如具有電可編程的元件50，其中可持續(xù)地存儲需存儲的信息。譬如，在該存儲單元40內(nèi)存儲相應(yīng)的信息，以便在讀取數(shù)據(jù)信號DA時在讀放大器3內(nèi)相應(yīng)地隔離所述的位線BL0，因為該位線被連接在故障存儲單元MC2上。
譬如在功能測試中，對存儲單元區(qū)1的存儲單元MC的性能進行檢驗。在此，如果確定存儲單元MC存在故障，則可以以上述方式控制相應(yīng)的位線。由此可以完全地測試存儲單元區(qū)1，而讀取或?qū)懭脒^程不會受到短路的不利影響。當(dāng)存儲單元MC出現(xiàn)故障時，可以用所示的冗余位線RBL來代替相關(guān)的位線BL0～BLn。在利用冗余位線RBL進行修理時，只需替代掉相關(guān)的位線(譬如BL0)就可以了。
權(quán)利要求
1.一種集成存儲器，-具有一些帶有磁阻存儲效應(yīng)的存儲單元(MC)，所述的存儲單元分別被連接在多個列線(BL0～BLn)中的一個與多個行線(WL0～WLm)中的一個之間，-其中，所述的列線(BL0～BLn)和讀放大器(3)相連，-其中，所述的行線(WL0～WLm)均可以與選擇信號(GND)的端子相連，以便通過與所選存儲單元(MC3)相連的列線(BL2)讀取所選存儲單元之一(MC3)的數(shù)據(jù)信號(DA)，或向所選存儲單元之一(MC3)寫入數(shù)據(jù)信號(DA)，其特征在于如此地構(gòu)造和通過控制裝置(4)控制所述的讀放大器(3)，使得至少一個不與所選存儲單元(MC3)相連的、而與至少一個故障存儲單元(MC2)相連的列線(BL0)在讀放大器(3)內(nèi)被電隔離開，以便讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)信號(DA)，其中所述的故障存儲單元在所述的行線(WL2)和列線(BL0)之一之間引起了短路(KS)。
2.如權(quán)利要求1所述的集成存儲器，其特征在于所述的列線(BL0～BLn)被連接在相應(yīng)的驅(qū)動電路(30～3n)上，而所述驅(qū)動電路可以工作在導(dǎo)通狀態(tài)或非導(dǎo)通狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的集成存儲器，其特征在于所述相應(yīng)的驅(qū)動電路(30～3n)分配了存儲單元(40～4n)，所述驅(qū)動電路(30～3n)可以由該存儲單元進行控制。
4.如權(quán)利要求3所述的集成存儲器，其特征在于所述的存儲單元(40～4n)具有至少一個電可編程的、或通過能量輻射進行編程的元件(50)。
5.如權(quán)利要求1～4之一所述的集成存儲器，其特征在于所述的集成存儲器具有至少一個冗余列線(RBL)，用于替代所述列線(BL0～BLn)中的一個。
全文摘要
一種集成存儲器,它具有一些有磁阻存儲效應(yīng)的存儲單元(MC),所述的存儲單元分別被連接在列線(BL0～BLn)與行線(WL0～WLm)之間。所述的行線(WL2)可以與選擇信號(GND)的端子相連,以便通過與存儲單元(MC3)相連的列線(BL2)讀取存儲單元之一(MC3)的數(shù)據(jù)信號(DA),或向存儲單元之一(MC3)寫入數(shù)據(jù)信號(DA)。如此地控制不與存儲單元(MC3)相連的一個或多個列線(BL0,BL1,BLn),使得其在讀放大器(3)內(nèi)被電隔離開,以便讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)信號(DA)。由此,在存在故障存儲單元(MC2)的情況下,可以實現(xiàn)有序地讀取或?qū)懭胨龃鎯卧?MC3)的數(shù)據(jù)信號(DA)。
文檔編號H01L27/105GK1337715SQ0112214
公開日2002年2月27日 申請日期2001年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月3日
發(fā)明者P·佩赫米勒 申請人:因芬尼昂技術(shù)股份公司