JP4599285B2 - 電界効果トランジスタ、集積回路、及びメモリ - Google Patents
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Description
ITRS 2003(INTERNATIONAL TECHNOLOGY ROADMAP FOR SEMICONDUCTORS 2003 EDITION, introduction p.11) S. Sugahara and M. Tanaka, Appl. Phys. Lett. 84(2004)2307
第1方向に固定された第1強磁性体電極と、磁化方向が前記第1方向と実質的に同じ方向
に固定された第2強磁性体電極と、前記第1強磁性体電極と前記第2強磁性体電極との間
のチャネルと、前記チャネル上にゲート絶縁層を介して設けられ磁化方向が前記第1方向
と実質的に反対の方向に固定された強磁性体層を備えたゲート電極とを具備することを特
徴とする。
ャネルとの間の少なくとも一方に設けられたトンネルバリア層を備えること。
実質的に垂直な方向であること。
第1の強磁性体層上に設けられた非磁性層と、この非磁性層上に設けられた第2の強磁性
体層とを備え、前記第1の強磁性体層の磁化方向が前記第1方向と実質的に反対の方向に
固定され、前記第2の強磁性体層の磁化方向が前記第1方向と実質的に同じ方向に固定さ
れていること。
くとも一つの上に反強磁性層を備えること。
本実施形態は、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極のそれぞれの磁化方向が固定された電界効果トランジスタに関するものである。図1は、本実施形態に係る電界効果トランジスタの構造を示す断面図である。
図2は本実施形態に係る電界効果トランジスタの構造を示す断面図である。図1と同一部分には同一符号を付して示す。本実施形態の電界効果トランジスタが第1の実施形態の電界効果トランジスタと異なる点は、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極それぞれの磁化の向きである。
図3は本実施形態に係る電界効果トランジスタの構造を示す断面図である。図1と同一部分には同一符号を付して示す。本実施形態の電界効果トランジスタが第1の実施形態の電界効果トランジスタと異なる点は、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極それぞれに反強磁性層が設けられていることである。
本実施形態は、ソース電極、ゲート電極のそれぞれの磁化方向が固定され、ソース電極またはドレイン電極のいずれかの磁化方向が可変となっているスピン電界効果トランジスタに関するものである。図4、図5は、本実施形態に係るスピン電界効果トランジスタの構造を示す断面図である。
図7、図8は本実施形態に係るスピン電界効果トランジスタの構造を示す断面図である。図4、図5と同一部分には同一符号を付して示す。本実施形態のスピン電界効果トランジスタが第4の実施形態のスピン電界効果トランジスタと異なる点は、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極に反強磁性層が設けられていることである。
本実施形態は、第1の実施形態の図1の電界効果トランジスタにおいてソース電極とチャネルとの間及びドレイン電極とチャネルとの間にトンネルバリア層を設けたものである。図9は、本実施形態に係る電界効果トランジスタの構造を示す断面図である。
本実施形態は、第5の実施形態の図7、図8のスピン電界効果トランジスタにおいてソース電極とチャネルとの間及びドレイン電極とチャネルとの間にトンネルバリア層を設けたものである。図10及び図11は、本実施形態に係るスピン電界効果トランジスタの構造を示す断面図である。
本実施例として、図3(b)に示す構造を有する電界効果トランジスタを作製した。その作製手順は、ソース電極3、ドレイン電極4の部分等を除き通常のSiプロセスとほぼ同様であるが、製造プロセスに沿って説明する。図14は実施例1の製造プロセスを示す工程断面図である。
本実施例として、図11(a)に示す構造を有するスピン電界効果トランジスタを作製した。その作製手順は、トンネルバリア層を形成する点を除き実施例1のプロセスとほぼ同様であるが、製造プロセスに沿って説明する。図15は実施例2の製造プロセスを示す工程断面図である。
2、102…チャネル領域
3、43、53、103、143、153…ソース電極
4、44、54、104、144、154…ドレイン電極
5、15、25、27、105、115…ゲート絶縁膜
6、26、106…ゲート電極
16、28、116…強磁性体層
17、29、117…非磁性体層
18、30、118…強磁性体層
31、32、33、71、72、73、171、172、173…反強磁性層
61…支持基板
62、67…書込み配線
63、66…絶縁層
107…トンネルバリア膜
201…素子分離用フィールドシリコン酸化膜
202、211…ゲート電極パターン
203…積層膜
204…PtMn膜
212…トンネルバリア層
213…積層膜
Claims (8)
- 磁化方向が第1方向に固定された第1強磁性体電極と、磁化方向が前記第1方向と実質的に同じ方向に固定された第2強磁性体電極と、前記第1強磁性体電極と前記第2強磁性体電極との間のチャネルと、前記チャネル上にゲート絶縁層を介して設けられ磁化方向が前記第1方向と実質的に反対の方向に固定された強磁性体層を備えたゲート電極とを具備することを特徴とする電界効果トランジスタ。
- 前記第1強磁性体電極と前記チャネルとの間及び前記第2強磁性体電極と前記チャネルとの間の少なくとも一方に設けられたトンネルバリア層を備えることを特徴とする請求項1に記載の電界効果トランジスタ。
- 前記第1方向は、前記第1強磁性体電極と前記第2強磁性体電極とを結ぶ方向に実質的に垂直な方向であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電界効果トランジスタ。
- 前記第1方向は、前記第1強磁性体電極と前記第2強磁性体電極とを結ぶ方向に実質的に平行な方向であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電界効果トランジスタ。
- 前記ゲート電極は、前記ゲート絶縁層上に設けられた第1の強磁性体層と、この第1の強磁性体層上に設けられた非磁性層と、この非磁性層上に設けられた第2の強磁性体層とを備え、前記第1の強磁性体層の磁化方向が前記第1方向と実質的に反対の方向に固定され、前記第2の強磁性体層の磁化方向が前記第1方向と実質的に同じ方向に固定されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の電界効果トランジスタ。
- 前記第1強磁性体電極、前記第2強磁性体電極、及び前記強磁性体層のうち少なくとも一つの上に反強磁性層を備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の電界効果トランジスタ。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載の電界効果トランジスタを備えることを特徴とする集積回路。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載の電界効果トランジスタと記憶素子とをメモリセルに備えることを特徴とするメモリ。
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