半导体设备的制作方法

本发明涉及一种半导体设备，例如，涉及一种包括诸如磁阻随机存取存储器(mram)的可变电阻型存储元件的半导体设备。

背景技术：

1、公开了下面列出的技术。

2、[非专利文献1]yu-der chih等人，“13.3a 22nm 32mb embedded stt-mram，with10ns read speed,1m cycle write endurance,10years retention at 150℃ and highimmunity to magnetic field interference(具有10ns读取速度、1m循环写入耐久性、150℃下10年保持能力和高抗磁场干扰能力的13.3a 22nm 32mb嵌入式stt-mram)”，2020isscc，第222-224页

3、例如，非专利文献1描述了自旋转移矩(stt)-mram中的读出电路的配置示例。该读出电路包括：钳位元件，向单元电阻和参考电阻施加读出电势；一种pmos交叉耦合型感测放大器：和预充电感测放大器的差分对节点的预充电元件。在被预充电之后，感测放大器放大通过单元电阻和参考电阻放电的差分对节点的电势差。

4、近年来，作为诸如微控制器单元(mcu)和片上系统(soc)的半导体设备中的内部存储器，mram，特别是stt-mram已经引起了关注。例如，与常规的mram和快闪存储器相比，从微制造(microfabrication)的观点来看，换句话说，从缩放等的观点来看，stt-mram可以获得优势。通常，mram包括存储器单元，该存储器单元包括可重写入的可变电阻型存储元件，并且根据存储元件是处于低电阻状态还是高电阻状态来存储数据。

5、同时，作为用于安全的存储器单元，一次可编程(otp)单元是已知的。例如，当大到足以导致电介质击穿的电流流过诸如mram的存储元件时，存储元件的电阻值可以不可逆地固定为比低电阻状态下的值低得多的值。可以通过使用此特性来实现otp单元。此外，在otp单元的读出操作时，通过使用钳位元件向otp单元施加读出电势，并且检测流过otp单元的单元电流。此时，比低电阻状态下大得多的单元电流可以流动。因此，可以理解的是，钳位元件的电路面积可能增加。

6、根据说明书和附图中的描述，其他目的和新颖特征将是显而易见的。

技术实现思路

1、根据实施例的半导体设备包括位线、第一存储器单元和第二存储器单元、钳位元件、参考电流源、感测放大器和偏移电流源。第一存储器单元连接到位线并且包括可变电阻型的第一存储元件。第二存储器单元连接到位线，包括具有与第一存储元件相同的电特性的第二存储元件，并且用作otp单元。钳位元件在读出操作时向位线施加固定电势。参考电流源生成参考电流。感测放大器在读出操作时向第一存储器单元或第二存储器单元施加固定电势，以通过使用参考电流来检测流过位线的单元电流的大小。偏移电流源在对第二存储器单元的读出操作时被激活，并且在被激活时生成要从单元电流中减去的偏移电流。此处，在对第二存储器单元的读出操作时，感测放大器检测参考电流和通过从单元电流中减去偏移电流而获得的读出电流之间的大小关系。

2、使用根据实施例的半导体设备，使得在包括otp单元的可变电阻型非易失性存储器中，可以抑制确定读出电势的钳位元件中的面积的增加。

技术特征：

1.一种半导体设备，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体设备，还包括第一字线和第二字线，

3.根据权利要求2所述的半导体设备，

4.根据权利要求3所述的半导体设备，

5.根据权利要求3所述的半导体设备，

6.根据权利要求1所述的半导体设备，还包括控制电路，所述控制电路被配置为：在对所述第一存储器单元进行读出操作时和对所述第二存储器单元进行读出操作时的相同时间点处激活所述感测放大器。

7.根据权利要求2所述的半导体设备，还包括控制电路，所述控制电路被配置为：在从激活所述第二字线的时间点到去激活所述感测放大器的时间点的时间段期间激活所述偏移电流源。

8.根据权利要求1所述的半导体设备，

9.一种半导体设备，包括：

10.根据权利要求9所述的半导体设备，还包括第一字线和第二字线，

11.根据权利要求9所述的半导体设备，

12.根据权利要求9所述的半导体设备，

13.一种由一个半导体芯片组成的半导体设备，包括：

14.根据权利要求13所述的半导体设备，还包括第一字线和第二字线，

15.根据权利要求14所述的半导体设备，

16.根据权利要求13所述的半导体设备，还包括控制电路，所述控制电路被配置为在对所述第一存储器单元进行所述读出操作时和对所述第二存储器单元进行所述读出操作时的相同时间点处激活所述感测放大器。

17.一种半导体设备，包括：

18.根据权利要求17所述的半导体设备，

19.根据权利要求17所述的半导体设备，

技术总结本公开的各实施例涉及半导体设备。钳位元件46在读出操作时向位线BL施加固定电势。参考电流源RCS生成参考电流Iref。偏移电流源OCS1在用于OTP单元OTPC的读出操作时被激活，并且在被激活时生成要从单元电流Icel中减去的偏移电流Iof1。在对OTP单元OTPC的该读出操作时，该感测放大器SA检测该参考电流Iref和通过从该单元电流Icel中减去该偏移电流Iof1获得的读出电流Ird之间的大小关系。技术研发人员：武田晃一,神田明彦,下井贵裕受保护的技术使用者：瑞萨电子株式会社技术研发日：技术公布日：2024/1/15