一种用于磁性随机存储器中参照磁性隧道结单元筛选方法与流程

本发明属于半导体芯片存储器领域中的存储器的数据读写方法，尤其涉及一种用于磁性随机存储器中参照磁性隧道结单元筛选方法。

背景技术：

磁性随机存储器(mram)是一种新兴的非挥发性存储技术。它拥有高速的读写速度和高集成度，且可以被无限次的重复写入。

不同的磁性随机存储器采用不同的方法来改变记忆层的磁化方向。第一代场转换磁性随机存储器是用较大电流在磁性隧道结产生磁场来改变记忆层的磁场方向。新的自旋扭矩转换磁性随机存储器(sttmram)是使用电流脉冲直接穿过磁性隧道结，电流的方向可以改变记忆层的磁化方向，从而决定了磁性隧道结的电阻态和磁电阻记忆单元的逻辑态。这种新型的磁性随机存储器不仅能耗非常低，而且由于所需的转换电流可以随着磁性隧道结的尺寸减小而减小，因此可以适合未来半导体芯片结点尺寸进一步缩小的需求。但是随着磁性随机存储器内的磁性隧道结尺寸不断缩小，对制造的工艺要求也越来越高，现有工艺下磁电阻的均匀性也越来越差。

读取磁电阻记忆单元的数据，就是要检测其磁性隧道结是处在高电阻态“1”还是低阻态“0”。为了准确区分电阻态，磁性隧道结要求达到高的的磁电阻率(电阻差与低电阻的比值)。磁性随机存储器的磁性隧道结的高低阻态分布是一个双钟型曲线，如图1所示。而且由于磁性隧道结磁电阻率也存在着不均匀性，磁性隧道结高阻态相对与低组态具有更大的标准差，所以这个双钟型曲线并不是以中点阻值左右对称的。在对应于一定的容错率下，参照的可选择范围如图1所示。

现有的读取技术一般采用以平均中点电阻值作为参照来确定待测磁性隧道结的电阻态的方法：平均同一字线上一组一定数量的高电阻态和一定数量的低阻态参照磁性隧道结来作为参照电阻值与被检测的磁性隧道结电阻值相比较。平均多个磁性隧道结阻值的方法一定程度上可以减小由于电阻标准差较大而导致的参照电阻值偏离中值的问题。但是在磁性隧道结的电阻标准差比较大，或者其良率不是非常高的情况下，个别被平均的磁性隧道结有可能电阻值很高或很低，甚至断路或断路，而使得参照的电阻值完全偏离高电阻态和低阻态的中值。如果一个参照的电阻值偏离了参照范围，将会使得所有以此为参照的待测磁性隧道结读取可能发生错误。尤其在现在的磁性随机存储器中，为了减小了单位容量的面积，降低参照磁性隧道结个数与数据记忆单元个数之比率，一组参照磁性隧道结往往被大量的位记忆单元共用。一个不良参照磁性隧道结导致的后果也更为严重。

技术实现要素：

针对现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种用于磁性随机存储器中参照磁性隧道结单元筛选方法，能够排除不良参照磁性隧道结参与参照电阻平均，解决由于不良参照磁性隧道结的存在而使得大量以此为参照的数据记忆单元不能准确读取的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于磁性随机存储器中参照磁性隧道结单元筛选方法，用于筛选自旋扭矩磁性随机存储器中参照磁性隧道结单元，具体包括如下步骤：

s1.在电路中加入一个已知阻值的电阻作为参照检测电阻；

s2.将所有的参照磁性隧道结写到高阻态；

s3.逐一对所述参照磁性隧道结与所述参照检测电阻进行比较，如果一个所述参照磁性隧道结阻值小于所述参照检测电阻阻值，则记录该参照磁性隧道结为不良参照磁性隧道结；

s4.将所有的所述参照磁性隧道结写到低阻态；

s5.逐一对所述参照磁性隧道结与所述参照检测电阻进行比较，如果一个所述参照磁性隧道结阻值大于所述参照检测电阻阻值，则记录该参照磁性隧道结为不良参照磁性隧道；

s6.得到允许进入参照平均电路的的所述参照磁性隧道结；同时将含有所述不良参照磁性隧道结的参照列做记录，所述参照列将作为冗余参照列而被参照列选择器排除不进入参照平均电路。

进一步地，所述步骤s1中的所述参照检测电阻为所述磁性随机存储器的磁性隧道结的高阻态电阻峰值和低阻态电阻峰值的中值。

本发明方法得到的允许进入参照平均电路的参照磁性隧道结，其高电阻态阻值大于记忆元阵列高阻态电阻峰值和低阻态电阻峰值的中值，参照磁性隧道结不会是短路或非正常低电阻；其低电阻态阻值小于记忆元阵列高阻态电阻峰值和低阻态电阻峰值的中值，参照磁性隧道结不会是断路或非正常高电阻。平均这样的一定数量的高电阻态和低阻态参照磁性隧道结阻值得到的参照电阻值会处于正常的参照范围以内，此参照电阻值与被检测的磁性隧道结电阻值相比较，能够准确的读出记忆单元所存储的数据。

附图说明

图1是磁性随机存储器的磁性隧道结的高低阻态分布图。

图2是本发明一较佳实施例的用于磁性随机存储器中参照磁性隧道结单元筛选方法流程示意图。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

一种用于磁性随机存储器中参照磁性隧道结单元筛选方法，用于筛选自旋扭矩磁性随机存储器中参照磁性隧道结单元，具体流程如图2所示，包括如下步骤：

步骤1.在电路中加入一个已知阻值的电阻作为参照检测电阻。

所述参照检测电阻为磁性随机存储器的磁性隧道结的高阻态电阻峰值和低阻态电阻峰值的中值

步骤2.将所有的参照磁性隧道结写到高阻态；

步骤3.逐一对所述参照磁性隧道结与所述参照检测电阻进行比较，如果一个所述参照磁性隧道结阻值小于所述参照检测电阻阻值，则记录该参照磁性隧道结为不良参照磁性隧道结。

步骤4.将所有的所述参照磁性隧道结写到低阻态。

步骤5.逐一对所述参照磁性隧道结与所述参照检测电阻进行比较，如果一个所述参照磁性隧道结阻值大于所述参照检测电阻阻值，则记录该参照磁性隧道结为不良参照磁性隧道。

步骤6.得到允许进入参照平均电路的的所述参照磁性隧道结；同时将含有所述不良参照磁性隧道结的参照列做记录，所述参照列将作为冗余参照列而被参照列选择器排除不进入参照平均电路。

本实施例公开的用于磁性随机存储器中参照磁性隧道结单元筛选方法得到的参照电阻值处于正常的参照范围以内，此参照电阻值与被检测的磁性隧道结电阻值相比较，能够准确的读出记忆单元所存储的数据。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：

技术总结
一种用于磁性随机存储器中参照磁性隧道结单元筛选方法，用于筛选自旋扭矩磁性随机存储器中参照磁性隧道结单元，在电路中加入一个已知阻值的电阻作为参照检测电阻，然后依次将所有的参照磁性隧道结写到高阻态或低组态，逐一对所述参照磁性隧道结与所述参照检测电阻进行比较，并对不良参照磁性隧道结进行记录；最后得到允许进入参照平均电路的所述参照磁性隧道结。本发明公开的方法能够排除不良参照磁性隧道结参与参照电阻平均，解决由于不良参照磁性隧道结的存在而使得大量以此为参照的数据记忆单元不能准确读取的问题。

技术研发人员：俞华樑;戴瑾
受保护的技术使用者：上海磁宇信息科技有限公司
技术研发日：2017.09.28
技术公布日：2019.04.05