具温度补偿的感测放大器电路的制作方法

本发明涉及一种具温度补偿的感测放大器电路，尤其涉及一种应用在磁阻式随机存取存储器且具温度补偿的感测放大器电路。

背景技术：

1、相较于以传统的电荷来存储位信息的存储器，磁阻式随机存取存储器(magnetoresistive random-access memory，mram)以磁性阻抗效果来进行数据的存储，其具备高速数据传输、密度高、体积轻、低耗电及耐撞击等优点，因此特别适合应用于高阶的便携式电子产品。

2、图1为现有技术中一种使用旋转力矩转移(spin-torque-transfer，stt)技术的mram阵列的示意图。mram阵列包含多个mram单元10、多条字线(word line)wl1-wlm、多条感测字线swl1-swlm、多条位线(bit line)bl1-bln，以及多个感测放大器(sense amplifier)sa1-san。每一mram单元10包含一选择晶体管12和一磁性穿遂接面(magnetic tunneljunction，mtj)晶体管14。每一选择晶体管12的第一端耦接至相对应的位线，第二端耦接至相对应的mtj晶体管14，而控制端耦接至相对应的字线。每一mtj晶体管14的第一端耦接至相对应位线bl，而第二端耦接至相对应选择晶体管12的第二端。每一mtj晶体管14包含一数据磁层、一参考磁层和一穿遂磁层，在写入运作时可通过相对应位线施加一合适切换脉冲信号，通过改变数据磁层的磁化方向可将mtj晶体管14的电阻值调节为代表逻辑状态“0”或“1”，藉以存储位信息。

3、当mtj晶体管14中数据磁层的磁化方向和参考磁层的磁化方向反平行(anti-parallel)时，穿遂磁层具高阻抗值rh，此时mtj晶体管14处在关闭状态(off state)，其内存数据可视为逻辑1。当mtj晶体管14中数据磁层的磁化方向和参考磁层的磁化方向平行时，穿遂磁层具低阻抗值rl，此时mtj晶体管处在导通状态(on state)，其内存数据可视为逻辑0。mtj晶体管14的阻抗特性具负温度系数，也就是说在不同状态下的高阻抗值rh和低阻抗值rl会随温度增加而降低。

4、在读取运作时，特定mram单元10的选择晶体管12会被导通时，使得相对应mtj晶体管14内所存储的位信息会传送至相对应位线。感测放大器sa1-san分别耦接至位线bl1-bln，可接收一启动信号sen和分别接收多个参考电压ref1-refn。每个感测放大器sa会响应启动信号sen而放大相对应位线的电流，再依据相对应参考电压和相对应位线的电流来判断相对应mram单元10中mtj晶体管14的逻辑状态，进而输出相对应的感测放大器信号sa_out1-sa_outn。

5、现有技术的感测放大器sa1-san各包含4个参考mtj晶体管24，其中2个参考mtj晶体管会设置在导通状态，另外2个参考mtj晶体管会设置在关闭状态，进而提供一参考阻抗rref(rref＝(rh+rl)/2)。由于工艺或材料差异，不同参考mtj晶体管可能各自具备相异的切换特性而使得参考阻抗rref的值有所漂移，让感测放大器无法准确地判断mram单元的内存数据。

技术实现思路

1、本发明提供一种具温度补偿的感测放大器电路，其包含一感测放大器、一开关，以及一温度补偿电路。该感测放大器包含一第一输入端、一第二输入端和一输出端。该感测放大器的第一输入端耦接至一目标存储器单元，其中该目标存储器单元在一第一状态下呈现的一高阻抗值具一第一温度系数，而该目标存储器单元在一第二状态下呈现的一低阻抗值具一第二温度系数。该开关依据一控制信号来运作以提供具一第三温度系数的一参考阻抗。该开关包含耦接至该感测放大器的该第二输入端的一第一端、一第二端，以及用来接收该控制信号的一控制端。该温度补偿电路耦接至该开关的该控制端，用来提供具一第四温度系数的该第一控制信号，其中该第一温度系数、该第二温度系数和该第三温度系数具相同极性，且该第四温度系数和该第一温度系数具相反极性。

技术特征：

1.一种具温度补偿的感测放大器电路，其包含：

2.如权利要求1所述的感测放大器电路，其中该温度补偿电路包含：

3.如权利要求2所述的感测放大器电路，其中该第一晶体管和该多个第二晶体管各为双极性晶体管(bipolar junction transistor，bjt)。

4.如权利要求2所述的感测放大器电路，其中流经该多个第二晶体管的电流具备第五温度系数，每一第二晶体管的该控制端和该第二端的电压差具备第六温度系数，该第四温度系数和该第五温度系数具相同极性，且该第五温度系数和该第六温度系数具相反极性。

5.如权利要求4所述的感测放大器电路，其中该第二电阻的值、该第三电阻的值和每一第二晶体管的该控制端和该第二端的电压差会使在特定温度下，该第一开关的该参考阻抗的值介于该目标存储器单元的该高阻抗值和该目标存储器单元的该低阻抗值之间。

6.如权利要求4所述的感测放大器电路，其中该多个第二晶体管的数量和每一第二晶体管的该控制端和该第二端的电压差会使在特定温度下，该第一开关的该参考阻抗的值介于该目标存储器单元的该高阻抗值和该目标存储器单元的该低阻抗值之间。

7.如权利要求1所述的感测放大器电路，其还包含：

8.如权利要求1所述的感测放大器电路，其中该第一开关为金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，mosfet)。

9.如权利要求1所述的感测放大器电路，其中该第一温度系数至该第三温度系数各为负温度系数。

10.如权利要求1所述的感测放大器电路，其中该目标存储器单元为磁阻式随机存取存储器(magnetoresistive random-access memory，mram)。

技术总结本发明提供一种具温度补偿的感测放大器电路。该感测放大器电路包含感测放大器、开关，以及温度补偿电路。温度补偿电路可提供具正温度系数的控制信号，使得当开关依据控制信号所提供的参考阻抗Rref能补偿温度变异所造成的影响。感测放大器的第一输入端耦接至目标存储器单元，而第一输入端耦接至开关，可依据参考阻抗和目标存储器单元的阻抗来输出感测放大器信号。技术研发人员：黄正同,王荏滺,杨伯钧,吴奕廷,谢咏净,陈健中,李家纬受保护的技术使用者：联华电子股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15