使用在鎖存器中存儲的測試碼的感測放大器偏移電壓減小的制作方法
【專利說明】使用在鎖存器中存儲的測試碼的感測放大器偏移電壓減小
[0001]相關串請的交叉引用
[0002]本申請要求共同擁有的于2013年7月22日提交的美國非臨時專利申請號13/947，144的優先權，該非臨時專利申請的內容通過援引全部明確納入于此。
[0003]領域
[0004]本公開一般涉及感測放大器電壓偏移的表征和補償。
_5] 相關技術描述
[0006]技術進步已產生越來越小且越來越強大的計算設備。例如，當前存在各種各樣的便攜式個人計算設備，包括較小、輕量且易于由用戶攜帶的無線計算設備，諸如便攜式無線電話、個人數字助理(PDA)以及尋呼設備。更具體地，便攜式無線電話(諸如蜂窩電話和網際協議(IP)電話)可通過無線網絡傳達語音和數據分組。此外，許多此類無線電話包括被納入于其中的其他類型的設備。例如，無線電話還可包括數碼相機、數碼攝像機、數字記錄器以及音頻文件播放器。同樣，此類無線電話可處理可執行指令，包括可被用于訪問因特網的軟件應用，諸如web瀏覽器應用。這些無線電話也可包括存儲器設備，諸如用于存儲器存儲的自旋轉移矩磁阻隨機存取存儲器(STT-MRAM)。
[0007]STT-MRAM內的每一數據單元可由流經磁性隧道結(MTJ)器件的自旋極化電流來編程。例如，當切換電流流經MTJ器件時，MTJ器件的自由層的磁矩方向可相對于MTJ器件的釘扎層的磁矩方向而改變(例如，從平行狀態到反平行狀態)。如與自由層的方向與釘扎層的方向平行時的較低電阻相比，當自由層的方向與釘扎層的方向反平行時，MTJ器件可具有較高電阻。自由層的方向的改變可對應于數據單元的邏輯值從邏輯“0”改變為邏輯“1”。
[0008]在讀操作期間讀取(即，感測)數據的邏輯值時，感測放大器中各器件的工藝變動可能導致關聯于數據單元的數據分支與關聯于參考單元的參考分支之間的偏移電壓。該偏移電壓可能減小數據單元與參考單元之間的感測余裕并且可能由此在將對應于數據單元的輸出電壓與對應于參考單元的輸出電壓進行比較時造成誤差。
[0009]概述
[0010]公開了用于減小感測放大器中的電壓偏移的方法和裝置。存儲器系統可以掃描遍歷多個代碼并且監視感測放大器針對每一代碼的輸出以確定補償感測放大器中的電壓偏移的特定代碼(例如，偏移補償碼)。例如，在測試模式期間，與數據單元相關聯的第一位線可以耦合至第一電阻器并且與參考單元相關聯的第二位線可以耦合至具有與第一電阻器基本相等的電阻的第二電阻器。每一代碼可以改變(例如，增大或減小)傳播通過這些位線之一的電流量，而同時基本恒定的電流傳播通過另一位線。比較器可以將測試數據電壓與測試參考電壓進行比較以確定特定代碼，該特定代碼導致測試數據電壓從小于測試參考電壓增大至大于測試參考電壓，從而產生跨測試數據電壓和測試參考電壓基本相等的狀態的轉變。測試數據電壓可以與第一電阻器的電阻乘以傳播通過第一位線的電流成比例，并且測試參考電壓可以與第二電阻器的電阻乘以傳播通過第二位線的電流成比例。響應于確定特定代碼，存儲器系統可以通過將第一位線耦合至數據單元并且通過將第二位線耦合至參考單元而進入感測模式。該特定代碼可被用于在第一位線處生成補償(例如，減小)感測操作期間感測放大器中的電壓偏移的電流。
[0011]在一特定實施例中，一種電路包括響應于存儲測試碼的多個鎖存器的多個晶體管。該電路進一步包括耦合至數據單元并且耦合至感測放大器的第一位線。該電路還包括耦合至參考單元并且耦合至感測放大器的第二位線。來自多個晶體管的集合電流經由第一位線被施加于數據單元。該多個晶體管的集合是基于測試碼來確定的。該電路還包括耦合至第一位線和第二位線的測試模式參考電路。
[0012]在另一特定實施例中，一種方法包括向耦合至多個晶體管的多個鎖存器提供測試碼。該方法還包括經由第一位線將來自該多個晶體管的集合的電流施加于位單元。該多個晶體管的集合是基于測試碼來確定的。該測試碼是基于在測試模式中在感測放大器的操作期間提供的感測放大器的輸出來確定的。
[0013]在另一特定實施例中，一種設備包括用于鎖存測試碼的裝置。該設備還包括用于基于鎖存著的測試碼來向第一位線提供電流以讀取位單元的裝置。該測試碼是基于在測試模式中在感測放大器的操作期間提供的感測放大器的輸出來確定的。
[0014]由所公開的實施例中的至少一個實施例提供的一個特定優點為，減少在將對應于數據單元的輸出電壓與對應于參考單元的輸出電壓進行比較時出現的誤差。例如，感測放大器的電壓偏移(例如，由于制造期間的工藝變動)可被移除或減小。減小電壓偏移可以在感測放大器將對應于數據單元的輸出電壓與對應于參考單元的輸出電壓進行比較時導致較少誤差。
[0015]本公開的其他方面、優點和特征將在閱讀了整個申請后變得明了，整個申請包括下述章節:附圖簡述、詳細描述以及權利要求書。
[0016]附圖簡沐
[0017]圖1是能操作用于減小或消除感測操作期間的電壓偏移的存儲器系統的特定解說性實施例的框圖；
[0018]圖2是能操作用于減小或消除感測操作期間的電壓偏移的存儲器系統的特定解說性實施例的電路圖；
[0019]圖3是測試模式期間的存儲器系統的特定解說性實施例的時序圖；
[0020]圖4是能操作用于向多個鎖存器提供偏移補償碼的存儲器系統的特定解說性實施例的框圖；
[0021]圖5是用于減小或消除感測操作期間的電壓偏移的方法的特定解說性實施例的流程圖；
[0022]圖6是包括具有偏移補償電路的存儲器的無線設備的框圖；以及
[0023]圖7是用于制造包括具有偏移補償電路的存儲器的電子設備的制造過程的特定解說性實施例的數據流圖。
[0024]詳細描沐
[0025]參照圖1，示出了能操作用于減小或消除感測操作期間的電壓偏移的存儲器系統100的特定解說性實施例。存儲器系統100包括感測放大器101、測試模式控制電路102、多個鎖存器104、測試模式參考電路108、數據單元112、以及參考單元122。感測放大器101包括修整電路106、參考電流源107、以及比較器140。
[0026]作為解說性、非限定性示例，數據單元112可以是磁阻隨機存取存儲器(MRAM)、相變隨機存取存儲器(PRAM)、自旋轉移矩磁阻隨機存取存儲器(STT-MRAM)、鐵電式隨機存取存儲器(FRAM)、或電阻式隨機存取存儲器(ReRAM)內的存儲器單元。例如，數據單元112可以是非易失性存儲器內的存儲器單元。數據單元112包括基于可編程電阻的存儲器元件。在一特定實施例中，基于可編程電阻的存儲器元件包括磁性隧道結(MTJ)器件。基于可編程電阻的存儲器元件的電阻可以基于經由提供給基于可編程電阻的存儲器元件的電流(例如，寫電流)而被寫入到基于可編程電阻的存儲器元件的數據值。參考單元122包括基于參考電阻的存儲器元件。
[0027]測試模式控制電路102可被配置成響應于接收到使能信號而將測試碼103提供給多個鎖存器104。例如，可以通過將測試碼103串行地移位到多個鎖存器104中來將測試碼103提供給多個鎖存器104。為了解說，測試碼103可以經由掃描輸入被提供給多個鎖存器104。在一特定實施例中，測試模式控制電路102可以向多個鎖存器104提供一系列測試碼以確定感測放大器101的特性。例如，如以下解說的，測試模式控制電路102可以向多個鎖存器104提供一系列測試碼以確定感測放大器101中的組件的制造工藝變動的程度。測試碼103可以包括邏輯1值和邏輯0值。例如，如參照圖2解釋的，多個鎖存器104可以對應于多個D型觸發器(DFF)。測試碼103的每一位可以被移位至對應的DFF。例如，邏輯0位(例如，低電壓信號)或邏輯1位(例如，高電壓信號)可被移位至多個鎖存器104中的DFF 中。
[0028]修整電路106可被配置成基于測試碼103來調整(例如，減小或增大)提供給第一位線110的電流量。修整電路106可以包括基于測試碼103來選擇性地調整提供給第一位線110的電流量的多個晶體管，如參照圖2更詳細地描述的。例如，修整電路106可以包括基于來自多個鎖存器104的輸出來選擇性地激活的負反饋晶體管和負載晶體管。(測試碼103中的)具有低邏輯值的每一位可被提供給對應的鎖存器，并且對應的鎖存器可以激活修整電路106中對應的晶體管以增大提供給第一位線110的電流量。另外，具有高邏輯電平值的每一位可被提供給對應的鎖存器，并且對應的鎖存器可以停用修整電路106中對應的晶體管以減小提供給第一位線110的電流量。因此，提供給第一位線110的電流量基于測試碼103的值。
[0029]參考電流源107可以包括被配置成向第二位線120提供電流的至少一個負反饋晶體管和至少一個負載晶體管。在一特定實施例中，參考電流源107可以向第二位線120提供基本恒定的電流。
[0030]比較器140可被配置成基于數據電壓和參考電壓來確定數據單元112的邏輯值。例如，數據電壓可以對應于經由第一位線110施加于比較器140的第一輸入端的電壓，并且參考電壓可以對應于經由第二位線120施加于比較器140的第二輸入端的電壓。當數據電壓小于參考電壓時，數據單元112的邏輯值可對應于第一值(即，邏輯“0”值)。當數據電壓大于參考電壓時，數據單元112的邏輯值可對應于第二值(即，邏輯“1”值)。
[0031]測試模式參考電路108包括第一測試模式電阻器134和第二測試模式電阻器138。在一特定實施例中，第一測試模式電阻器134可以具有基本等于第二測試模式電阻器138的電阻的電阻。存儲器系統100還包括第一開關115和第二開關125。在存儲器系統100在感測模式中的操作期間，第一開關115可被配置成經由第一位線110將感測放大器101耦合至數據單元112，從而將第一測試模式電阻器134與感測放大器101隔離。在存儲器系統100在測試模式中的操作期間，第一開關115可被配置成經由第一位線110將感測放大器101耦合至第一測試模式電阻器134，從而將數據單元112與感測放大器101隔離。以類似的方式，在存儲器系統100在感測模式中的操作期間，第二開關125可被配置成經由第二位線120將感測放大器101耦合至參考單元122，從而將第二測試模式電阻器138與感測放大器101隔離。在存儲器系統100在測試模式中的操作期間，第二開關125可被配置成經由第二位線120將感測放大器101耦合至第二測試模式電阻器138，從而將參考單元122與感測放大器101隔離。
[0032]在測試模式中的操作期間，存儲器系統100可以調整由修整電路106生成的電流以補償可能存在于感測放大器101中的電壓偏移。例如，在測試模式中，第一開關115可以將第一位線110耦合至第一測試模式電阻器134，并且第二開關125可以將第二位線120耦合至第二測試模式電阻器138，從而將第一和第二測試模式電阻器134、138分別耦合至感測放大器101的輸入端。結果，數據單元112和參考單元122可以與感測放大器101電隔離。
[0033]不同的測試碼103可被提供給多個鎖存器104。結果，可以針對每個測試碼103激活修整電路106中不同的晶體管集合，從而導致不同的電流經由第一位線110被提供給第一測試模式電阻器134。對于提供給第一測試模式電阻器134的每個電流，對應的測試數據電壓可被生成并且經由第一位線110被提供給比較器140的第一輸入端。在測試模式中，基本恒