具有电流镜射的差分读出放大器以及参考存储器单元的制作方法
【专利说明】具有电流镜射的差分读出放大器以及参考存储器单元
[0001]本申请为申请号为201080027176.6、申请日为2010年6月17日、发明名称为“具有电流镜射的差分读出放大器以及参考存储器单元”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明大体上涉及包括分离路径读出放大器的分离路径感测电路和基于电阻的存储器电路。
【背景技术】
[0003]技术上的进步已产生更小且更强大的个人计算装置。举例来说，当前存在多种便携式个人计算装置，包括无线计算装置，例如，便携式无线电话、个人数字助理(PDA)和寻呼装置，其体积小、重量轻且易于由用户携带。更具体来说，便携式无线电话(例如，蜂窝式电话和因特网协议(IP)电话)可经由无线网络传送语音和数据包。此外，许多所述无线电话包括并入于其中的其它类型的装置。举例来说，无线电话还可包括数字静态相机、数字视频相机、数字记录器和音频文件播放器。而且，所述无线电话可处理可执行指令，可执行指令包括可用来接入因特网的软件应用(例如，web浏览器应用)。然而，所述便携式计算装置的电力消耗可快速耗尽电池且有损用户的体验。
[0004]减少电力消耗已导致所述便携式装置内的较小的电路特征大小和操作电压。特征大小和操作电压的减小在减少功率消耗的同时还增加对噪声和对制造过程变化的敏感度。在设计使用读出放大器的存储器装置时，对噪声和工艺变化的所述增加的敏感度可能难以克服。
【发明内容】
[0005]揭示用于基于电阻的存储器的分离路径读出放大器。分离路径读出放大器通过基于数据单元的状态使参考电压移位来增加感测裕度，其中对工艺变化和晶体管失配的敏感度有所降低。可调整一个或一个以上晶体管特性以修改读出放大器的第一读取裕度和第二读取裕度中的至少一者。
[0006]在一特定实施例中，揭示一种感测电路。所述感测电路包括:第一路径，其包括第一电阻性存储器装置；以及第二路径，其包括参考电阻性存储器装置。所述第一路径耦合到包括第一负载晶体管的第一分离路径且耦合到包括第二负载晶体管的第二分离路径。所述第二路径耦合到包括第三负载晶体管的第三分离路径且耦合到包括第四负载晶体管的第四分离路径。
[0007]在另一特定实施例中，揭示一种包括存储器的设备。所述存储器包括:第一存储器单元，其包括第一电阻性存储器装置；以及第二存储器单元，其包括第二电阻性存储器装置。第一位线耦合到所述第一存储器单元且第二位线耦合到所述第二存储器单元。所述第一位线耦合到包括多个负载晶体管的第一组分离路径。所述第二位线耦合到第二组分离路径。在读取操作期间，所述第一位线在所述第一电阻性存储器装置处于第一逻辑状态时具有第一电压值且在所述第一电阻性存储器装置处于第二逻辑状态时具有第二电压值。
[0008]在另一特定实施例中，揭示一种配置读出放大器的方法。所述方法包括:引导电流通过包括第一电阻性存储器装置的第一路径，和引导电流通过包括参考电阻性存储器装置的第二路径。所述第一路径耦合到第一分离路径且耦合到第二分离路径。所述第一分离路径包括第一负载晶体管且所述第二分离路径包括第二负载晶体管。所述第二路径耦合到第三分离路径且耦合到第四分离路径。所述第三分离路径包括第三负载晶体管且所述第四分离路径包括第四负载晶体管。
[0009]所揭示实施例中的至少一者提供的一个特定优点为，与常规感测电路相比，可通过增加基于电阻的存储器的感测裕度来改进基于电阻的存储器的操作。增加的感测裕度可改进基于电阻的存储器在读取操作期间对噪声或工艺变化的容限。改进的感测裕度还可引起改进的存储器装置良率。
[0010]本发明的其它方面、优点和特征将在检视包括以下章节的完整申请案后变得显而易见【附图说明】”、“【具体实施方式】”和“权利要求书”。
【附图说明】
[0011]图1为包括分离路径读出放大器的基于电阻的存储器的特定说明性实施例的电路图；
[0012]图2为包括具有基于电阻的存储器单元和分离路径读出放大器的存储器的设备的特定说明性实施例的电路图；
[0013]图3为配置基于电阻的存储器电路中的分离路径读出放大器的方法的特定实施例的流程图；
[0014]图4为感测裕度对晶体管大小的图表，其中针对图1中描绘的感测电路内的元件的各种装置大小展示第一感测裕度和第二感测裕度的感测裕度实验结果的特定实施例；
[0015]图5为感测裕度对晶体管大小的图表，其中说明具有平衡感测裕度的感测电路的特定实施例，平衡感测裕度归因于对图1中描绘的电路的负载晶体管中的一者或一者以上的特性的调整；
[0016]图6为包括具有分离路径读出放大器的基于电阻的存储器电路的无线装置的特定说明性实施例的方框图；以及
[0017]图7为制造包括基于电阻的存储器电路(其包括分离路径读出放大器)的电子装置的工艺的特定说明性实施例的数据流程图。
【具体实施方式】
[0018]参看图1，描绘具有分离路径读出放大器的感测电路的特定说明性实施例且将其大体上标示为100。感测电路100包括:包括第一电阻性存储器装置102的第一路径180，和包括第二参考电阻性存储器装置104的第二路径182。在一特定实施例中，第一电阻性存储器装置102为磁性隧道结(MTJ)装置。类似地，在一特定实施例中，参考电阻性存储器装置104可实施为存储预定值的MTJ装置或MTJ装置的组合。在图1中展示的特定实施例中，第一路径180包括第一列选择器晶体管114和第一存取晶体管106。类似地，第二路径182包括第二列选择器晶体管116和第二存取晶体管108。第一存取晶体管106和第二存取晶体管108可为η沟道金属氧化物半导体(NMOS)型晶体管。第一路径180可为载运表示逻辑O或逻辑I值的读取电流的数据路径，且第二路径182为参考路径。
[0019]在图1中展示的特定实施例中，第一路径180耦合到第一分离路径140和第二分离路径142。第一分离路径140包括第一箝位晶体管124和第一负载晶体管150。第二分离路径142包括第二箝位晶体管126和第二负载晶体管154。第二路径182耦合到第三分离路径144和第四分离路径146。第三分离路径144包括第三箝位晶体管130和第三负载晶体管156。第四分离路径146包括第四箝位晶体管128和第四负载晶体管152。
[0020]如图1中所示，第一负载晶体管150经由第一共同栅极偏压耦合到第四负载晶体管152。此外，第三负载晶体管156经由第二共同栅极偏压耦合到第二负载晶体管154。第二负载晶体管154耦合到数据节点(Vdata) 160，数据节点160又耦合到第二箝位晶体管126。第四负载晶体管152耦合到参考节点(Vref) 162，参考节点162又耦合到第四箝位晶体管128。第二负载晶体管154的输出161被提供为到第二读出放大器170的输入。类似地，第四负载晶体管152的输出163被提供为到第二读出放大器170的输入。如所示，第二读出放大器170分别接收来自负载晶体管154的输出161和来自负载晶体管152的输出163。第二读出放大器170比较输出161与输出163且提供所得的读出放大器输出172。因此，第二读出放大器170响应于第二负载晶体管154和第四负载晶体管152。在一特定实施例中，负载晶体管150、152、154、156中的每一者是P沟道金属氧化物半导体(PMOS)型晶体管。
[0021]在操作期间，感测电路100以两种主要状态中的一者操作:逻辑I状态，其指示逻辑I值存储于第一电阻性存储器装置102处；以及逻辑O状态，其指示逻辑O值存储于第一电阻性存储器装置102处。举例来说，当沿第一路径180的电流Idata 118小于沿第二路径182的电流Iref 120时，数据节点(Vdata) 160处的电压大于参考节点(Vref) 162处的电压。在此情形中，第二读出放大器170在其输出172处提供指示逻辑I状态或逻辑高状态的高值。或者，当沿第一路径180的电流Idata 118较高(即，大于沿第二路径182的电流Iref 120)时，数据节点(Vdata) 160处的电压低于参考节点(Vref) 162处的电压。因为数据节点(Vdata) 160处的电压低于参考节点(Vref) 162处的电压，所以第二读出放大器170的输出172处所指示的逻辑状态为逻辑O状态或逻辑低状态。因此，第二读出放大器170检测到的数据节点(Vdata) 160与参考节点(Vref) 162之间的相对电压提供对感测电路100的感测输出的指示。
[0022]应注意，第一路径180到第一分离路径140和到第二分离路径142的耦合提供通过耦合到数据节点(Vdata) 160的第二箝位晶体管126的分离电流值路径。第二负载晶体管154的输出产生参考节点(Vdata) 160处的电压，所述电压被提供到第二读出放大器170的输入。类似地，第二路径182耦合到第三分离路径144和第四分离路径146。参考电流Iref 120影响第三分离路径144和第四分离路径146上的电流，第三分离路径144和第四分离路径146又耦合到箝位晶体管130、128。第四箝位晶体管128将分离电流提供到由第四负载晶体管152的输出驱动的参考节点(Vref) 162。因此，增加数据节点(Vdata) 160与参考节点(Vref) 162之间的相对差，此相对于读出放大器170提供检测逻辑O或逻辑I状态的较大感测裕度。
[0023]在一特定实施例中，第一路径180的第一电阻性存储器装置102的电阻值Rdata和第二路径182的第二参考电阻性存储器装置104的电阻值是由基础磁性存储器装置确定。具体来说，第一电阻性存储器装置102的Rdata值是由MTJ装置的状态确定。在第一状态中，MTJ装置具有低电阻值，且在第二状态中，MTJ装置具有高电阻值。相比而言，第二路径182的电阻提供参考值，