(57)【要約】  磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)回路のための調整可能な参照セル方式は、参照セルおよびデータセルを共有書込みドライバ回路に選択的に結合する。参照セル内の磁気トンネル接合(MTJ)は、共有書込みドライバ回路を使用して、選択された磁気配向にプログラムされ得る。プログラムされた参照セルは、読取り動作の間にMTJデータセルと比較するための調整可能な参照レベルを生じさせるために、他のプログラムされた参照セルおよび/または固定参照セルとマージされ得る。データセルと参照セルとの間で書込みドライバ回路を共有することにより、チップまたはマクロ上の増大された面積を消費することなく、参照セルをプログラムすることができる。
2015528622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
参照ノードに結合された第1の磁気トンネル接合(MTJ)参照セルと、
データノードに結合された第1のMTJデータセルと、
前記参照ノードおよび前記データノードに結合された検知回路と、
前記第1のMTJデータセルの入力データ経路に結合された第1の書込みドライバ回路と、
前記第1のMTJ参照セルおよび/または前記第1のMTJデータセルを前記第1の書込みドライバ回路に選択的に結合するように構成されたスイッチング回路と
を備えるメモリ装置。
【請求項２】
前記第1のMTJ参照セル内に、前記参照ノードに結合された第1の参照MTJおよび前記参照ノードに結合された第2の参照MTJと、
前記第1のMTJデータセル内に、前記データノードに結合された第1のデータMTJと
をさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記第1の参照MTJおよび前記第2の参照MTJのうちの少なくとも1つが、前記入力データ経路上でシグナリングすることによって、平行な状態または反平行な状態のいずれかにプログラム可能である、請求項2に記載の装置。
【請求項４】
前記スイッチング回路内に、前記第1のMTJ参照セルと前記第1の書込みドライバ回路との間に結合された第1の参照選択トランジスタ、および前記第1のMTJ参照セルと前記第1の書込みドライバ回路との間に結合された第2の参照選択トランジスタと、
前記第1の参照選択トランジスタおよび前記第2の参照選択トランジスタに結合された第1の参照セルビット線と
をさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項５】
前記スイッチング回路内に、前記第1のMTJ参照セルと前記第1の書込みドライバ回路との間に結合された第1の参照選択トランジスタ、および前記第1のMTJ参照セルと前記第1の書込みドライバ回路との間に結合された第2の参照選択トランジスタと、
前記第1の参照選択トランジスタに結合された第1の参照セルビット線と、
前記第2の参照選択トランジスタに結合された第2の参照セルビット線と
をさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項６】
第2の書込みドライバ回路と、
前記第1のMTJ参照セルおよび/または第2のMTJデータセルを前記第2の書込みドライバ回路に選択的に結合するようにさらに構成された前記スイッチング回路と
をさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項７】
前記スイッチング回路内に、前記第1のMTJ参照セルと前記第1の書込みドライバ回路との間に結合された第1の参照選択トランジスタ、および前記第1のMTJ参照セルと前記第2の書込みドライバ回路との間に結合された第2の参照選択トランジスタと、
前記第1の参照選択トランジスタおよび前記第2の参照選択トランジスタに結合された参照セルビット線と
をさらに備える、請求項6に記載の装置。
【請求項８】
第3のMTJデータセルと、
第3の書込みドライバ回路と、
前記第3のMTJデータセルを前記第3の書込みドライバ回路に選択的に結合するようにさらに構成された前記スイッチング回路と
をさらに備える、請求項6に記載の装置。
【請求項９】
前記参照ノードに結合された前記第1のMTJ参照セルを含む複数のマージ参照セル
をさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項１０】
前記参照ノードに結合された固定参照セル
をさらに備える、請求項9に記載の装置。
【請求項１１】
携帯電話、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、コンピュータ、ハンドヘルドパーソナル通信システム(PCS)ユニット、ポータブルデータユニット、および/または固定ロケーションデータユニットに組み込まれる、請求項1に記載の装置。
【請求項１２】
磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)回路を構成するための方法であって、
参照選択信号に応答して、書込みドライバ回路をMTJ参照セルに選択的に結合するステップと、
第1の書込み電流を印加して、前記MTJ参照セル内の少なくとも1つの参照MTJをプログラムするステップと、
書込み選択信号に応答して、前記書込みドライバ回路を第1のMTJデータセルに選択的に結合するステップと、
第2の書込み電流を印加して、前記第1のMTJデータセル内の少なくとも1つのデータMTJをプログラムするステップと
を含む方法。
【請求項１３】
書込み選択信号に応答して、前記書込みドライバ回路を第2のMTJデータセルに選択的に結合するステップと、
第2の書込み電流を印加して、前記第2のMTJデータセル内の少なくとも1つのデータMTJをプログラムするステップと
をさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記MRAM回路を携帯電話、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、コンピュータ、ハンドヘルドパーソナル通信システム(PCS)ユニット、ポータブルデータユニット、および/または固定ロケーションデータユニットに組み込むステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１５】
磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)回路を構成するための方法であって、
参照選択信号に応答して、書込みドライバ回路をMTJ参照セルに選択的に結合するステップと、
第1の書込み電流を印加して、前記MTJ参照セル内の少なくとも1つの参照MTJをプログラムするステップと、
書込み選択信号に応答して、前記書込みドライバ回路をMTJデータセルに選択的に結合するステップと、
第2の書込み電流を印加して、前記MTJデータセル内の少なくとも1つのデータMTJをプログラムするステップと
を含む方法。
【請求項１６】
書込み選択信号に応答して、前記書込みドライバ回路を第2のMTJデータセルに選択的に結合するステップと、
第2の書込み電流を印加して、前記第2のMTJデータセル内の少なくとも1つのデータMTJをプログラムするステップと
をさらに含む、請求項15に記載の方法。
【請求項１７】
前記MRAM回路を携帯電話、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、コンピュータ、ハンドヘルドパーソナル通信システム(PCS)ユニット、ポータブルデータユニット、および/または固定ロケーションデータユニットに組み込むステップをさらに含む、請求項15に記載の方法。
【請求項１８】
磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)回路を構成するための装置であって、
参照選択信号に応答して、書込みドライバ回路をMTJ参照セルに選択的に結合するための手段と、
第1の書込み電流を印加して、前記MTJ参照セル内の少なくとも1つの参照MTJをプログラムするための手段と、
書込み選択信号に応答して、前記書込みドライバ回路を第1のMTJデータセルに選択的に結合するための手段と、
第2の書込み電流を印加して、前記第1のMTJデータセル内の少なくとも1つのデータMTJをプログラムするための手段と
を備える装置。
【請求項１９】
書込み選択信号に応答して、前記書込みドライバ回路を第2のMTJデータセルに選択的に結合するための手段と、
第2の書込み電流を印加して、前記第2のMTJデータセル内の少なくとも1つのデータMTJをプログラムするための手段と
をさらに備える請求項18に記載の装置。
【請求項２０】
携帯電話、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、コンピュータ、ハンドヘルドパーソナル通信システム(PCS)ユニット、ポータブルデータユニット、および/または固定ロケーションデータユニットに組み込まれる、請求項18に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に、磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)回路に関する。より具体的には、本開示は、MRAM回路における磁気トンネル接合(MTJ)参照セルを調整することに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のランダムアクセスメモリ(RAM)チップ技法とは異なり、磁気RAM(MRAM)では、データは電荷として記憶されず、代わりに記憶要素の磁気分極によって記憶される。記憶要素は、トンネリング層によって分離された2つの強磁性層から形成される。固定層またはピンド層と呼ばれる、2つの強磁性層のうちの1つは、特定の方向に固定された磁化を有する。フリー層と呼ばれる他方の強磁性磁気層は、フリー層の磁化が固定層の磁化と反平行である場合には「1」を表し、もしくは、フリー層の磁化が固定層の磁化に平行である場合には「0」を表すように、またはこの逆となるように変化し得る、磁化方向を有する。固定層とトンネリング層とフリー層とを有する1つのそのようなデバイスは、磁気トンネル接合(MTJ)である。MTJの電気抵抗は、フリー層の磁化および固定層の磁化が、互いに平行か反平行かに依存する。MRAMなどのメモリデバイスは、個別にアドレス指定可能なMTJのアレイから構築される。
【０００３】
従来のMRAMにデータを書き込むには、臨界スイッチング電流を超える書込み電流がMTJを通るように流される。臨界スイッチング電流を超える書込み電流は、フリー層の磁化方向を変えるのに十分である。書込み電流が第1の方向に流れる場合、MTJは、第1の状態にされてよく、または第1の状態にとどまってよく、第1の状態では、フリー層の磁化方向および固定層の磁化方向が、平行な方向に揃う。書込み電流が第1の方向とは反対の第2の方向に流れる場合、MTJは、第2の状態にされてよく、または第2の状態にとどまってよく、第2の状態では、フリー層の磁化および固定層の磁化が、反平行の方向にある。
【０００４】
従来のMRAMにおいてデータを読み取るには、読取り電流が、MTJにデータを書き込むのに使用されるのと同じ電流経路を介して、MTJを通るように流れ得る。MTJのフリー層および固定層の磁化が互いに平行に向いている場合、MTJは、フリー層および固定層の磁化が反平行の方向にある場合にMTJが示すであろう抵抗とは異なる抵抗を示す。従来のMRAMでは、2つの異なる状態は、MRAMのビットセル中のMTJの2つの異なる抵抗によって定義される。2つの異なる抵抗は、MTJによって記憶される論理0および論理1の値を表す。
【０００５】
従来のMRAM内のデータが論理1を表すか、論理0を表すかを判断するために、ビットセル内のMTJの抵抗が参照抵抗と比較される。従来のMRAM回路における参照抵抗は、平行な磁気配向を有するMTJの抵抗と反平行な磁気配向を有するMTJの抵抗との間の中間抵抗である。中間参照抵抗を発生させる1つの方法は、平行な磁気配向を有することが知られているMTJと反平行な磁気配向を有することが知られているMTJを並列に結合することである。
【０００６】
磁気ランダムアクセスメモリのビットセルは、メモリ要素(たとえば、MRAMの場合にはMTJ)のパターンを含む1つまたは複数のアレイの中に配置され得る。STT-MRAM(スピン移行トルク磁気ランダムアクセスメモリ)は、非揮発性、eDRAM(埋め込みダイナミックランダムアクセスメモリ)と同等の速度、eSRAM(埋め込みスタティックランダムアクセスメモリ)と比較してより小さいチップサイズ、無制限の読取り/書込み耐性、および小さいアレイ漏洩電流という利点を有する、新興の非揮発性メモリである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の態様によれば、メモリ装置は、参照ノードに結合された第1の磁気トンネル接合(MTJ)参照セルと、データノードに結合された第1のMTJデータセルと、参照ノードおよびデータノードに結合された検知回路とを含む。第1の書込みドライバ回路は、第1のMTJデータセルの入力データ経路に結合される。スイッチング回路は、第1のMTJ参照セルおよび/または第1のMTJデータセルを第1の書込みドライバ回路に選択的に結合するように構成される。
【０００８】
本開示の別の態様は、磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)回路を構成するための方法を含む。方法は、参照選択信号に応答して、書込みドライバ回路をMTJ参照セルに選択的に結合するステップと、第1の書込み電流を印加して、MTJ参照セル内の少なくとも1つの参照MTJをプログラムするステップとを含む。方法はまた、書込み選択信号に応答して、書込みドライバ回路を第1のMTJデータセルに選択的に結合するステップと、第2の書込み電流を印加して、第1のMTJデータセル内の少なくとも1つのデータMTJをプログラムするステップとを含む。
【０００９】
本開示の別の態様は、磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)回路を構成するための装置を含む。装置は、参照選択信号に応答して、書込みドライバ回路をMTJ参照セルに選択的に結合するための手段と、第1の書込み電流を印加して、MTJ参照セル内の少なくとも1つの参照MTJをプログラムするための手段とを含む。装置はまた、書込み選択信号に応答して、書込みドライバ回路を第1のMTJデータセルに選択的に結合するための手段と、第2の書込み電流を印加して、第1のMTJデータセル内の少なくとも1つのデータMTJをプログラムするための手段とを含む。
【００１０】
上記は、以下の詳細な説明がよりよく理解され得るように、本開示の特徴および技術的な利点を、かなり大まかに概説したものである。本開示のさらなる特徴および利点は、以下で説明される。本開示と同じ目的を実行するための他の構造を修正または設計するための基礎として、本開示が容易に利用され得ることを当業者は諒解されたい。そのような等価な構成は、添付の特許請求の範囲に記載される本開示の教示から逸脱しないことも当業者は認識されたい。機構と動作方法の両方に関して本開示の特性であると考えられる新規の特徴は、添付の図面と併せて考慮されれば、さらなる目的および利点とともに、以下の説明からよりよく理解されよう。しかしながら、図面の各々は例示および説明のみを目的として提供され、本開示の範囲を規定するものとして意図されないことを明確に理解されたい。
【００１１】
本開示のより完全な理解のために、ここで、添付の図面と併せて以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の参照セル読取り構成を含むMRAM回路の回路図である。
【図２】従来の参照セル書込み構成を含むMRAM回路の回路図である。
【図３】調整可能なマージ参照セル構成を示す図である。
【図４】本開示の一態様による、共有書込みドライバ回路を含むMRAM回路の回路図である。
【図５】本開示の一態様による、共有書込みドライバ回路を含むMRAM回路の回路図である。
【図６】本開示の一態様による、共有書込みドライバ回路を含むMRAM回路の回路図である。
【図７】本開示の一態様による、共有書込みドライバ回路を含むMRAM回路の回路図である。
【図８】本開示の一態様による、共有書込みドライバ回路を含むMRAM回路の回路図である。
【図９】本開示の態様による、MRAM回路を構成する方法を示すプロセス流れ図である。
【図１０】本開示の構成が有利に利用され得る例示的なワイヤレス通信システムを示すブロック図である。
【図１１】一構成による、半導体コンポーネントの回路設計、レイアウト設計、および論理設計に使用される、設計用ワークステーションを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図1を参照すると、磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)回路100は、データ回路102と、参照回路104とを含む。データ回路102および参照回路104は、検知増幅器回路106に結合される。データ回路102は、MRAMデータセル108を含み、MRAMデータセル108は、データセルアクセストランジスタ112に結合されたデータセル磁気トンネル接合(MTJ)110を含む。参照回路104は、MRAM参照セル114を含み、MRAM参照セル114は、参照セルアクセストランジスタ120、122に結合された参照MTJ116、118を含む。一方の参照MTJ116は平行な磁気配向を有し、他方の参照MTJ118は反平行な磁気配向を有する。
【００１４】
読取り選択信号(RSEL)がアサートされると、参照MTJ116、118は事実上、互いに並列して結合される。それによって、MRAM参照セル114は、MRAMデータセル108のデータレベルと比較するための参照レベル(VREF)を生成する。読取り電流は、電圧源ノード124からデータセルMTJ110を通ってビット線上を流れて、検知増幅器回路106に入力されるデータレベル(DATA)を生成し、参照電流は、電圧源ノード124から参照MTJ116、118を通って流れて、検知増幅器回路106に入力される参照レベル(VREF)を生成する。MRAMデータセル108に記憶されたデータは、参照レベル(VREF)とデータレベル(DATA)の比較に基づいて、検知増幅器回路106によって出力される。電圧クランプ信号(VCLAMP)によってゲートされるトランジスタは、ビット線を所望の電圧レベルで保持することができる。ワード線信号(WL)は、ビット線に結合されたいくつかの他のデータセル(図示せず)からデータセルを選択する。
【００１５】
図2は、従来の参照セル書込み構成を含むMRAM回路の回路図である。MTJ書込み電流は、参照回路104を構成するように参照MTJ116、118の各々に印加され、その結果、一方の参照MTJ116が平行な磁気配向の状態になり、他方の参照MTJ118が反平行な磁気配向の状態になる。書込み動作の間、RSEL信号がオフにされ、書込み選択信号(WSEL)がオンにされる。書込み回路は、書込み電流が参照MTJ116、118内で反対方向に流れるように構成される。一般に、書込み動作の保持時間が指定された所定の範囲内である場合、参照MTJに書き込むには、参照セルに対する1回の書込みで十分である。
【００１６】
たとえば、図1〜図2に示すように、1つの参照セルによって、または図3に示すように、マージ参照セル方式で複数の参照セルによって、参照レベル(VREF)を生成することができる。マージ参照セル方式では、マージ参照セル回路はいくつかの参照セルの組を組み合わせる。マージ参照セル方式の第1の例としては、いくつかの参照セルの組302がそれぞれ、一般的な参照レベル(VREF)を生成するための平行な磁気配向を有する参照セル(RP状態参照セル)304および反平行な磁気配向を有する参照セル(RAP状態参照セル)306を含む、参照セル回路300が挙げられる。マージ参照方式は、マージ参照セルの改善された統計変形形態により、歩留まりを改善する。
【００１７】
調整可能なマージ参照セル方式では、マージ参照セルの参照レベルは、マージセルの参照レベルを下げるように、RP状態である参照の組のうちの1つまたは複数における両方の参照セルを構成することによって、またはマージセルの参照レベルを上げるように、RAP状態である1つまたは複数の参照の組における両方の参照セルを構成することによって、調節される。マージ参照セル方式の第2の例としては、いくつかの参照セルの組312がそれぞれ、RP状態参照セル314およびRAP状態参照セル316を含む、調整可能なマージ参照セル回路310が挙げられる。この例では、1つの参照セルの組313は、増大された参照レベル(VREF+ΔV)を生じさせるための2つのRAP状態参照セル318を含む。マージ参照セル方式の第3の例としては、いくつかの参照セルの組322がそれぞれ、RP状態参照セル324およびRAP状態参照セル326を含む、調整可能なマージ参照セル回路320が挙げられる。この例では、1つの参照セルの組323は、低下された参照レベル(VREF-ΔV)を生じさせるための2つのRP状態参照セル328を含む。調整可能なマージ参照方式は、チップ上の面積を実質的に増大させることなく参照レベルを柔軟にプログラムするために、従来のMRAMデータ経路構成および従来のMRAM書込みドライバ回路を使用して実装され得る。
【００１８】
本開示の一態様による調整可能な参照セル方式について、図4を参照して説明する。MRAM回路400は、参照セル402と、データセル404と、参照セル402および/またはデータセル404を共有書込みドライバ回路406に選択的に結合するように構成されたスイッチング回路とを含む。本開示の一態様によれば、スイッチング回路は、共有書込みドライバ回路406と参照セル402との間に結合された1組の参照選択トランジスタ408と、共有書込みドライバ回路406とデータセル404との間に結合された1組の書込み選択トランジスタ410とを含む。第1の参照セルビット線(REFSEL)は、参照選択トランジスタ408の各々に結合される。共有書込みドライバ回路406は、たとえば、入力データバッファ回路414を介して、インターフェースノード412を含む入力データ経路に結合され得る。
【００１９】
参照セル402内のMTJの磁気配向は固定されず、たとえば、外部ピンに結合され得るインターフェースノード412を通じて、プログラムされ得る。本開示のこの態様によれば、データセル書込み動作および参照セル書込み動作について、通常のMRAMデータ経路および書込みドライバ回路が共有される。したがって、図3に示すように、書込みドライバ回路406を使用して、参照セル402をVREF-ΔVまたはVREF+ΔVに調整することができる。
【００２０】
本開示の別の態様による調整可能な参照セル方式について、1つの参照セルが書込み回路を2つ以上のデータセルと共有する図5を参照して説明する。別個の各書込みドライバ回路は、参照セルおよびデータセルの間で共有される。MRAM回路500は、参照セル502と、2つ以上のデータセル504、505と、参照セル502および/またはデータセル504、505を第1の共有書込みドライバ回路506および第2の共有書込みドライバ回路507に選択的に結合するように構成されたスイッチング回路とを含む。本開示のこの態様によれば、スイッチング回路は、第1の共有書込みドライバ回路506と参照セル502との間に結合された第1の参照選択トランジスタ508と、第2の共有書込みドライバ回路507と参照セル502との間に結合された第2の参照選択トランジスタ509とを含む。第1の参照セルビット線(REFSEL)は、参照選択トランジスタ508、509の各々に結合される。第1の書込み選択トランジスタ510は、第1の共有書込みドライバ回路506と第1のデータセル504との間に結合され、第2の書込み選択トランジスタ511は、第2の共有書込みドライバ回路507と第2のデータセル505との間に結合される。
【００２１】
本開示の別の態様による調整可能な参照セル方式について、1つの参照セルが書込み回路を3つ以上のデータセルと共有する図6を参照して説明する。たとえば、3つの書込みドライバ回路のうちの2つは、参照セルと2つのデータセルとの間で共有される。第3の書込みドライバ回路はデータセルに結合されるが、参照セルと共有されない。
【００２２】
この態様によれば、MRAM回路600は、参照セル602と、3つのデータセル604、606、608と、参照セル602および/またはデータセル604、606、608を共有書込みドライバ回路610、612、614に選択的に結合するように構成されたスイッチング回路とを含む。スイッチング回路は、第1の共有書込みドライバ回路610と参照セル602との間に結合された第1の参照選択トランジスタ616と、第2の共有書込みドライバ回路612と参照セル602との間に結合された第2の参照選択トランジスタ618とを含む。第1の参照セルビット線(REFSEL)は、第1の参照選択トランジスタ616および第2の参照選択トランジスタ618に結合される。第1の書込み選択トランジスタ620は、第1の共有書込みドライバ回路610と第1のデータセル604との間に結合され、第2の書込み選択トランジスタ622は、第2の共有書込みドライバ回路612と第2のデータセル606との間に結合される。この態様によれば、第3の書込み選択トランジスタ624は、第3の書込みドライバ回路614と第3のデータセル608との間に結合される。第3の書込みドライバ回路614は、参照セル602に結合されない。
【００２３】
本開示の別の態様による調整可能な参照セル方式について、図7を参照して説明する。MRAM回路700は、参照セル702と、データセル704と、参照セル702および/またはデータセル704を共有書込みドライバ回路706に選択的に結合するように構成されたスイッチング回路とを含む。本開示の一態様によれば、スイッチング回路は、共有書込みドライバ回路706と参照セル702との間に結合された1組の参照選択トランジスタ708、709と、共有書込みドライバ回路706とデータセル704との間に結合された書込み選択トランジスタ710とを含む。第1の参照セルビット線(REFSEL1)は、一方の参照選択トランジスタ708に結合され、第2の参照セルビット線(REFSEL2)は、他方の参照選択トランジスタ709に結合される。本開示のこの態様によれば、データセル書込み動作および参照セル書込み動作について、通常のMRAMデータ経路および書込みドライバ回路が共有される。両方の参照選択トランジスタ708、709が同じ共有書込みドライバ回路706に結合されるので、この態様では、第1の参照セルビット線(REFSEL1)が参照回路内の第1の参照MTJ(図示せず)を制御し、別個の第2の参照セルビット線(REFSEL2)が参照回路内の第2のMTJ(図示せず)を制御する。
【００２４】
本開示の別の態様による調整可能な参照セル方式について、図8を参照して説明する。MRAM回路800は、固定参照セル801と、冗長の調整可能な参照セル802と、データセル804と、調整可能な参照セル802および/またはデータセル804を共有書込みドライバ回路806に選択的に結合するように構成されたスイッチング回路とを含む。本開示の一態様によれば、スイッチング回路は、共有書込みドライバ回路806と調整可能な参照セル802との間に結合された1組の参照選択トランジスタ808、809と、共有書込みドライバ回路806とデータセル804との間に結合された書込み選択トランジスタ810とを含む。第1の参照セルビット線(REFSEL1)は、一方の参照選択トランジスタ808に結合され、第2の参照セルビット線(REFSEL2)は、他方の参照選択トランジスタ809に結合される。本開示のこの態様によれば、データセル書込み動作および調整可能な参照セル書込み動作について、通常のMRAMデータ経路および書込みドライバ回路が共有される。固定参照セル801および調整可能な参照セル802は、一緒に結合されて、たとえば、図3に示すように、組み合わされて調整された参照レベルVREF-ΔVまたはVREF+ΔVを生じさせる。両方の参照選択トランジスタ808、809が同じ共有書込みドライバ回路706に結合されるので、この態様では、第1の参照セルビット線(REFSEL1)が参照回路内の第1の参照MTJ(図示せず)を制御し、別個の第2の参照セルビット線(REFSEL2)が参照回路内の第2のMTJ(図示せず)を制御する。
【００２５】
本開示の一態様は、磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)回路を構成するための装置を含む。装置は、参照選択信号に応答して、書込みドライバ回路をMTJ参照セルに選択的に結合するための手段と、第1の書込み電流を印加して、MTJ参照セル内の少なくとも1つの参照MTJをプログラムするための手段とを含む。書込みドライバ回路をMTJ参照セルに選択的に結合するための手段および第1の書込み電流を印加して、MTJ参照セル内の少なくとも1つの参照MTJをプログラムするための手段は、たとえば、参照選択トランジスタ808および809を含み得る。装置はまた、書込み選択信号に応答して、書込みドライバ回路を第1のMTJデータセルに選択的に結合するための手段と、第2の書込み電流を印加して、第1のMTJデータセル内の少なくとも1つのデータMTJをプログラムするための手段とを含む。書込みドライバ回路を第1のMTJデータセルに選択的に結合するための手段および第2の書込み電流を印加して、第1のMTJデータセル内の少なくとも1つのデータMTJをプログラムするための手段は、たとえば、書込み選択トランジスタ810を含み得る。
【００２６】
図9は、本開示の態様による磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)回路を構成するための方法を示すプロセスフロー図である。方法900は、ブロック902において、参照選択信号に応答して、書込みドライバ回路をMTJ参照セルに選択的に結合するステップを含む。方法はまた、ブロック904で、第1の書込み電流を印加して、参照セル内の少なくとも1つの参照MTJをプログラムするステップを含む。本開示の一態様によれば、方法はまた、ブロック906において、書込み選択信号に応答して、書込みドライバ回路をMTJデータセルに選択的に結合するステップと、ブロック908において、第2の書込み電流を印加して、データセル内の少なくとも1つのデータMTJをプログラムするステップとを含む。
【００２７】
図10は、本開示の態様が有利に利用され得る例示的なワイヤレス通信システム1000を示すブロック図である。例示のために、図10は、3つの遠隔ユニット1020、1030および1050、ならびに2つの基地局1040を示す。ワイヤレス通信システムがこれよりも多くの遠隔ユニットおよび基地局を有してもよいことが、認識されよう。遠隔ユニット1020、1030および1050は、ICデバイス1025A、1025Cおよび1025Bを含み、これらは開示されるMRAM回路を含む。基地局、スイッチングデバイス、およびネットワーク機器などの他のデバイスも、開示されるMRAM回路を含み得ることが認識されよう。図10は、基地局1040から遠隔ユニット1020、1030および1050への順方向リンク信号1080、ならびに遠隔ユニット1020、1030および1050から基地局1040への逆方向リンク信号1090を示す。
【００２８】
図10では、遠隔ユニット1020は携帯電話として示され、遠隔ユニット1030はポータブルコンピュータとして示され、遠隔ユニット1050はワイヤレスローカルループシステム内の固定ロケーション遠隔ユニットとして示されている。たとえば、遠隔ユニットは、携帯電話、ハンドヘルドパーソナル通信システム(PCS)ユニット、携帯情報端末などのポータブルデータユニット、GPS対応デバイス、ナビゲーションデバイス、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、メータ読取り機器などの固定ロケーションデータユニット、または、データもしくはコンピュータ命令の記憶もしくは取り出しを行う他のデバイス、またはそれらの組合せであり得る。図10は、本開示の教示による遠隔ユニットを示すが、本開示は、これらの示された例示的なユニットには限定されない。本開示の態様は、MRAM回路を含む多くのデバイスにおいて適切に利用され得る。
【００２９】
図11は、上で開示されたMRAM回路などの、半導体コンポーネントの回路設計、レイアウト設計、および論理設計のために使用される、設計用ワークステーションを示すブロック図である。設計用ワークステーション1100は、オペレーティングシステムソフトウェア、支援ファイル、および、CadenceまたはOrCADなどの設計用ソフトウェアを含むハードディスク1101を含む。設計用ワークステーション1100はまた、回路1110、またはMRAM回路などの半導体コンポーネント1112の設計を容易にするために、ディスプレイ1102を含む。記憶媒体1104が、回路設計1110または半導体コンポーネント1112を有形に記憶するために提供される。回路設計1110または半導体コンポーネント1112は、GDSIIまたはGERBERなどのファイルフォーマットで、記憶媒体1104に記憶され得る。記憶媒体1104は、CD-ROM、DVD、ハードディスク、フラッシュメモリ、または他の適切なデバイスであってよい。さらに、設計用ワークステーション1100は、記憶媒体1104からの入力を受け入れ、または記憶媒体1104に出力を書き込むための、駆動装置1103を含む。
【００３０】
記憶媒体1104に記録されるデータは、論理回路構成、フォトリソグラフィマスク用のパターンデータ、または電子ビームリソグラフィなどの連続書込みツール用のマスクパターンデータを指定し得る。さらに、データは、論理シミュレーションと関連付けられたタイミングダイヤグラムまたはネット回路などの論理検証データを含み得る。記憶媒体1104にデータを提供すると、半導体ウェハを設計するためのプロセス数を減少させることによって、回路設計1110または半導体コンポーネント1112の設計が容易になる。
【００３１】
ファームウェアおよび/またはソフトウェアの実装形態では、これらの方法は、本明細書で説明される機能を実行するモジュール(たとえば、プロシージャ、関数など)によって実装され得る。本明細書で説明される方法を実装する際に、命令を有形に具現化する機械可読媒体が使用され得る。たとえば、ソフトウェアコードはメモリに記憶され、プロセッサユニットにより実行され得る。メモリは、プロセッサユニット内に実装されてよく、またはプロセッサユニットの外部に実装されてよい。本明細書で使用される場合、「メモリ」という用語は、長期メモリ、短期メモリ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、または他のメモリという複数の種類を指し、メモリの特定の種類もしくはメモリの数、またはメモリが記憶される媒体の種類に限定されない。
【００３２】
ファームウェアおよび/またはソフトウェアで実装される場合、機能は、コンピュータ可読媒体に1つまたは複数の命令またはコードとして記憶され得る。これらの例には、データ構造によって符号化されたコンピュータ可読媒体およびコンピュータプログラムによって符号化されたコンピュータ可読媒体が含まれる。コンピュータ可読媒体は、物理的なコンピュータ記憶媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る入手可能な媒体であり得る。限定ではなく、例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROMまたは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気記憶デバイス、あるいは、所望のプログラムコードを命令またはデータ構造の形で記憶するのに使用することができ、かつコンピュータからアクセスすることのできる他の媒体を含んでよく、本明細書で使用されるディスク(diskおよびdisc)は、コンパクトディスク(disc)(CD)、レーザディスク(disc)、光ディスク(disc)、デジタル多用途ディスク(disc)(DVD)、フロッピー（登録商標）ディスク(disk)、およびブルーレイディスク(disc)を含み、ディスク(disk)は通常、データを磁気的に再生し、一方、ディスク(disc)はデータをレーザによって光学的に再生する。上記の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含めるべきである。
【００３３】
命令および/またはデータは、コンピュータ可読媒体に記憶されるのに加えて、通信装置に含まれる伝送媒体上の信号として提供され得る。たとえば、通信装置は、命令およびデータを示す信号を有する送受信機を含み得る。命令およびデータは、1つまたは複数のプロセッサに、特許請求の範囲において概説される機能を実施させるように構成される。
【００３４】
本開示およびその利点が詳細に説明されたが、添付の特許請求の範囲によって規定される本開示の技術から逸脱することなく、本明細書において様々な変更、代用および改変が行われ得ることを理解されたい。たとえば、「上」および「下」などの関係語が、基板または電子デバイスに関して使用される。もちろん、基板または電子デバイスが逆転した場合には、上は下に、下は上になる。さらに、横向きの場合、上および下は、基板または電子デバイスの側面を指すことがある。その上、本出願の範囲は、本明細書で説明されたプロセス、機械、製造、物質組成、手段、方法、およびステップの特定の構成に限定されることは意図されない。当業者が本開示から容易に諒解するように、本明細書で説明された対応する構成と実質的に同じ機能を実行するか、または実質的に同じ結果を実現する、現存するまたは今後開発されるプロセス、機械、製造、物質組成、手段、方法、またはステップが、本開示に従って利用され得る。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのようなプロセス、機械、製造、物質組成、手段、方法、またはステップをその範囲内に含むことが意図される。
【符号の説明】
【００３５】
100  磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)回路
102  データ回路
104  参照回路
106  検知増幅器回路
108  MRAMデータセル
110  データセル磁気トンネル接合(MTJ)
112  データセルアクセストランジスタ
114  MRAM参照セル
116  参照MTJ
118  参照MTJ
120  参照セルアクセストランジスタ
122  参照セルアクセストランジスタ
124  電圧源ノード
300  参照セル回路
302  参照セルの組
304  平行な磁気配向を有する参照セル(RP状態参照セル)
306  反平行な磁気配向を有する参照セル(RAP状態参照セル)
310  調整可能なマージ参照セル回路
312  参照セルの組
313  参照セルの組
314  RP状態参照セル
316  RAP状態参照セル
318  RAP状態参照セル
320  調整可能なマージ参照セル回路
322  参照セルの組
323  参照セルの組
324  RP状態参照セル
326  RAP状態参照セル
328  RP状態参照セル
400  MRAM回路
402  参照セル
404  データセル
406  共有書込みドライバ回路
408  参照選択トランジスタ
410  書込み選択トランジスタ
412  インターフェースノード
414  入力データバッファ回路
500  MRAM回路
502  参照セル
504  データセル
505  データセル
506  第1の共有書込みドライバ回路
507  第2の共有書込みドライバ回路
508  第1の参照選択トランジスタ
509  第2の参照選択トランジスタ
510  第1の書込み選択トランジスタ
511  第2の書込み選択トランジスタ
600  MRAM回路
602  参照セル
604  データセル
606  データセル
608  データセル
610  共有書込みドライバ回路
612  共有書込みドライバ回路
614  共有書込みドライバ回路
616  第1の参照選択トランジスタ
618  第2の参照選択トランジスタ
620  第1の書込み選択トランジスタ
622  第2の書込み選択トランジスタ
624  第3の書込み選択トランジスタ
700  MRAM回路
702  参照セル
704  データセル
706  共有書込みドライバ回路
708  参照選択トランジスタ
709  参照選択トランジスタ
710  書込み選択トランジスタ
800  MRAM回路
801  固定参照セル
802  調整可能な参照セル
804  データセル
806  共有書込みドライバ回路
808  参照選択トランジスタ
809  参照選択トランジスタ
810  書込み選択トランジスタ
900  方法
1000  ワイヤレス通信システム
1020  遠隔ユニット
1025A、1025B、1025C  ICデバイス
1030  遠隔ユニット
1040  基地局
1050  遠隔ユニット
1080  順方向リンク信号
1090  逆方向リンク信号
1100  設計用ワークステーション
1101  ハードディスク
1102  ディスプレイ
1103  駆動装置
1104  記憶媒体
1110  回路、回路設計
1112  半導体コンポーネント
【図１】
2015528622.tif 000003
【図２】
2015528622.tif 000004
【図３】
2015528622.tif 000005
【図４】
2015528622.tif 000006
【図５】
2015528622.tif 000007
【図６】
2015528622.tif 000008
【図７】
2015528622.tif 000009
【図８】
2015528622.tif 000010
【図９】
2015528622.tif 000011
【図１０】
2015528622.tif 000012
【図１１】
2015528622.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月11日(2014.7.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
参照ノードに結合された第1の磁気トンネル接合(MTJ)参照セルと、
前記第1のMTJ参照セルに結合された第1の書込み電流経路と、
前記参照ノードとは別のデータノードに結合された第1のMTJデータセルであって、前記データノードに結合された第1のデータMTJを備える第1のMTJデータセルと、
前記第1のMTJデータセルに結合された第2の書込み電流経路であって、前記第1の書込み電流経路とは別の第2の書込み電流経路と、
前記参照ノードおよび前記データノードに結合された検知回路と、
前記第1のMTJデータセルの入力データ経路に結合された第1の書込みドライバ回路と、
前記第1の書込み電流経路および/または前記第2の書込み電流経路を前記第1の書込みドライバ回路に選択的に結合するように構成されたスイッチング回路と
を備えるメモリ装置。
【請求項２】
前記第1のMTJ参照セル内に、前記参照ノードに結合された第1の参照MTJおよび前記参照ノードに結合された第2の参照MTJと、
前記第1のMTJデータセル内に、前記データノードに結合された第1のデータMTJと
をさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記第1の参照MTJおよび前記第2の参照MTJのうちの少なくとも1つが、前記入力データ経路上でシグナリングすることによって、平行な状態または反平行な状態のいずれかにプログラム可能である、請求項2に記載の装置。
【請求項４】
前記スイッチング回路内に、前記第1のMTJ参照セルと前記第1の書込みドライバ回路の第1のノードとの間に結合された第1の参照選択トランジスタ、および前記第1のMTJ参照セルと前記第1の書込みドライバ回路の第2のノードとの間に結合された第2の参照選択トランジスタと、
前記第1の参照選択トランジスタおよび前記第2の参照選択トランジスタに結合された第1の参照セルビット線と
をさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項５】
前記スイッチング回路内に、前記第1のMTJ参照セルと前記第1の書込みドライバ回路の第1のノードとの間に結合された第1の参照選択トランジスタ、および前記第1のMTJ参照セルと前記第1の書込みドライバ回路の第2のノードとの間に結合された第2の参照選択トランジスタと、
前記第1の参照選択トランジスタに結合された第1の参照セルビット線と、
前記第2の参照選択トランジスタに結合された第2の参照セルビット線と
をさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項６】
第2の書込みドライバ回路と、
前記第1のMTJ参照セルおよび/または第2のMTJデータセルを前記第2の書込みドライバ回路に選択的に結合するようにさらに構成された前記スイッチング回路と
をさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項７】
前記スイッチング回路内に、前記第1のMTJ参照セルと前記第1の書込みドライバ回路との間に結合された第1の参照選択トランジスタ、および前記第1のMTJ参照セルと前記第2の書込みドライバ回路との間に結合された第2の参照選択トランジスタと、
前記第1の参照選択トランジスタおよび前記第2の参照選択トランジスタに結合された参照セルビット線と
をさらに備える、請求項6に記載の装置。
【請求項８】
第3のMTJデータセルと、
第3の書込みドライバ回路と、
前記第3のMTJデータセルを前記第3の書込みドライバ回路に選択的に結合するようにさらに構成された前記スイッチング回路と
をさらに備える、請求項6に記載の装置。
【請求項９】
前記参照ノードに結合された前記第1のMTJ参照セルを含む複数のマージ参照セル
をさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項１０】
前記参照ノードに結合された固定参照セル
をさらに備える、請求項9に記載の装置。
【請求項１１】
携帯電話、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、コンピュータ、ハンドヘルドパーソナル通信システム(PCS)ユニット、ポータブルデータユニット、および/または固定ロケーションデータユニットに組み込まれる、請求項1に記載の装置。
【請求項１２】
磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)回路を構成するための方法であって、
参照選択信号に応答して、第1の書込み電流経路を介して書込みドライバ回路をMTJ参照セルに選択的に結合するステップと、
前記第1の書込み電流経路上の第1の書込み電流を印加して、前記MTJ参照セル内の少なくとも1つの参照MTJをプログラムするステップと、
書込み選択信号に応答して、第2の書込み電流経路を介して前記書込みドライバ回路を第1のMTJデータセルに選択的に結合するステップであって、前記第2の書込み電流経路が前記第1の書込み電流経路とは別である、ステップと、
前記第2の書込み電流経路上の第2の書込み電流を印加して、前記第1のMTJデータセル内の少なくとも1つのデータMTJをプログラムするステップと
を含む方法。
【請求項１３】
書込み選択信号に応答して、前記書込みドライバ回路を第2のMTJデータセルに選択的に結合するステップと、
第2の書込み電流を印加して、前記第2のMTJデータセル内の少なくとも1つのデータMTJをプログラムするステップと
をさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記MRAM回路を携帯電話、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、コンピュータ、ハンドヘルドパーソナル通信システム(PCS)ユニット、ポータブルデータユニット、および/または固定ロケーションデータユニットに組み込むステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１５】
磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)回路を構成するための方法であって、
参照選択信号に応答して、第1の書込み電流経路を介して書込みドライバ回路をMTJ参照セルに選択的に結合するためのステップと、
前記第1の書込み電流経路上の第1の書込み電流を印加して、前記MTJ参照セル内の少なくとも1つの参照MTJをプログラムするためのステップと、
書込み選択信号に応答して、第2の書込み電流経路を介して前記書込みドライバ回路を第1のMTJデータセルに選択的に結合するためのステップであって、前記第2の書込み電流経路が前記第1の書込み電流経路とは別である、ステップと、
前記第2の書込み電流経路上の第2の書込み電流を印加して、前記第1のMTJデータセル内の少なくとも1つのデータMTJをプログラムするためのステップと
を含む方法。
【請求項１６】
書込み選択信号に応答して、前記書込みドライバ回路を第2のMTJデータセルに選択的に結合するためのステップと、
第2の書込み電流を印加して、前記第2のMTJデータセル内の少なくとも1つのデータMTJをプログラムするためのステップと
をさらに含む、請求項15に記載の方法。
【請求項１７】
前記MRAM回路を携帯電話、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、コンピュータ、ハンドヘルドパーソナル通信システム(PCS)ユニット、ポータブルデータユニット、および/または固定ロケーションデータユニットに組み込むためのステップをさらに含む、請求項15に記載の方法。
【請求項１８】
磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)回路を構成するための装置であって、
参照選択信号に応答して、第1の書込み電流経路を介して書込みドライバ回路をMTJ参照セルに選択的に結合するための手段と、
前記第1の書込み電流経路上の第1の書込み電流を印加して、前記MTJ参照セル内の少なくとも1つの参照MTJをプログラムするための手段と、
書込み選択信号に応答して、第2の書込み電流経路を介して前記書込みドライバ回路を第1のMTJデータセルに選択的に結合するための手段であって、前記第2の書込み電流経路が前記第1の書込み電流経路とは別である、手段と、
前記第2の書込み電流経路上の第2の書込み電流を印加して、前記第1のMTJデータセル内の少なくとも1つのデータMTJをプログラムするための手段と
を備える装置。
【請求項１９】
書込み選択信号に応答して、前記書込みドライバ回路を第2のMTJデータセルに選択的に結合するための手段と、
第2の書込み電流を印加して、前記第2のMTJデータセル内の少なくとも1つのデータMTJをプログラムするための手段と
をさらに備える請求項18に記載の装置。
【請求項２０】
携帯電話、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、コンピュータ、ハンドヘルドパーソナル通信システム(PCS)ユニット、ポータブルデータユニット、および/または固定ロケーションデータユニットに組み込まれる、請求項18に記載の装置。
【国際調査報告】
2015528622.tif 000014
2015528622.tif 000015