[发明专利]不挥发性半导体存储装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电阻交叉点单元阵列，尤其涉及一种用于以高的可靠性判别存储在该阵列的存储器单元中的数据的技术。

背景技术

磁随机存储存储器(Magnetic RandomAccess Memory：下面称为MRAM)和电阻随机存储存储器(Resistive RandomAccess Memory：下面称为ReRAM)作为能够进行高速写入并且具有大的重写次数的不挥发性存储器引起关注。下面说明MRAM。

典型的MRAM包括多个存储器单元的阵列。字线沿着各存储器的各行延伸，位线沿着各列延伸。各存储器单元位于字线和位线的交点处。

存储器单元存储1位的信息作为磁化方向。各存储器单元的磁化在任何特定的时间时具有两个稳定的方向中的任意一个方向。那样的稳定的两个方向表示逻辑值“0”和“1”。

磁化方向对如自旋依赖型隧道结器件那样的的存储器单元的电阻有影响。例如，在磁化方向平行的情形下，存储器单元的电阻具有第1值R，磁化方向从平行变为反平行的情形下，存储器单元的电阻增大到第2值R+ΔR。选择了的存储器单元的磁化方向，即存储器单元的逻辑状态能够通过检测该被选择的存储器单元的电阻来读出。

作为MRAM存储器单元的结构，已知通过存取晶体管将磁阻元件连接到位线的结构，和将磁阻元件直接连接到字线和位线的结构。后者虽然在存储器单元的选择性上不如前者，但是在适于高度集成化这一点上是有利的结构。已知由后者的存储器单元所构成的阵列作为交叉点单元阵列。

作为损害了采用了交叉点单元阵列的MRAM存储器单元的数据判别可靠性的主要原因可列举寄生电容(或者潜通路电容)。交叉点单元阵列中含有的存储器单元通过多个并联的通路连接。所谓潜通路电流指的是通过该并联的通路而没有通过读出对象的存储器单元流过的电流。潜通路电流在判别存储在存储器单元中的数据时，妨碍正确地检测存储器单元的电阻。

提出了抑制潜通路电流带来的影响、以高的可靠性检测交叉点单元阵列中的存储器单元的电阻的技术。该技术在对MRAM中存储器单元进行读出操作时，给选择了的位线和没有选择的位线(或者没有选择的字线)施加相等的电位(参照专利文献1)。

但是，在该技术中，施加给选择了的位线和没有选择的位线(或者没有选择的字线)的电位需要高精度地一致，这不太实用。因此，根据其它现有技术，通过从流过选择单元的电流中提取流过虚拟单元或者参考单元的电流，抑制潜通路电流带来的影响(参照专利文献2)。

图10是采用了虚拟单元的现有MRAM电路结构实例的示意图。该MRAM包括交叉点单元阵列1001、在x方向和y方向上并列设置的存储器单元1002、在y方向上延伸的位线1004、以及在y方向上并列设置的虚拟单元1008和在y方向上延伸的虚拟位线1009。虚拟单元1008设置在字线1003与虚拟位线1009的交点处，各个虚拟单元1008插在与该虚拟单元1008交差的1条字线1003和虚拟字线1009之间。在虚拟单元1008中写入“1”或“0”中的任意一个数据。虚拟单元1008的状态稳定是重要的，并且也不必要写入数据。虚拟单元1008有助于除去流过存储器单元1002的电流的补偿成分，具有增加读出时的SN比的效果。

交叉点单元阵列1001还包括X选择器1011、第1Y选择器1012和第2Y选择器1013。X选择器1011与字线1003连接，从字线1003中选择字线。第1Y选择器1012和第2Y选择器1013与位线1004连接，从位线1004中选择位线。从存储器单元1002中的与选择字线和选择位线连接的存储器单元被选择作为选择单元1002a。进而虚拟单元1008中的与选择字线连接的虚拟单元被选择作为选择虚拟单元1008a。选择虚拟单元1008a用来除去在选择单元1002a中流过的电流的补偿成分。