JP4764246B2 - スピンfet - Google Patents
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Description
本発明の例では、スピン注入書き込みにより、スピンFETのソース領域とドレイン領域の磁性体の一方の磁化方向を変化させると共に、さらに、磁化方向を変化させるに当たって、磁場を磁化反転のアシストとして使用する。
次に、最良と思われるいくつかの実施の形態について説明する。
図1は、第1実施の形態のスピンFETを示している。
図4及び図5は、第2実施の形態のスピンFETを示している。
図9は、第3実施の形態のスピンFETを示している。
図10は、第4実施の形態のスピンFETを示している。
図11は、第5実施の形態のスピンFETを示している。
図12は、第6実施の形態のスピンFETを示している。
図13は、第7実施の形態のスピンFETを示している。
図14は、第8実施の形態のスピンFETを示している。
図15は、第9実施の形態のスピンFETを示している。
図17は、第10実施の形態のスピンFETを示している。
図19は、第11実施の形態のスピンFETを示している。
図20は、第12実施の形態のスピンFETを示している。
図21は、第13実施の形態のスピンFETを示している。
図22は、第14実施の形態のスピンFETを示している。
第1乃至第14実施の形態の特徴点に関し、これら特徴点のいくつかを互いに組み合わせてスピンFETを構成してもよい。例えば、半導体基板及び強磁性層の間のトンネルバリア層と、ピンド層の磁化を安定的に固定する反強磁性層とを組み合わせて使用しても、スピン注入電流の低減を実現できる。
第1乃至第14実施の形態のスピンFETを実現するための材料例について説明する。
次に、本発明の実施例を説明する。
次に、本発明の例に関わるスピンFETの適用例について説明する。
リコンフィギャブル(re-configurable)なロジック回路とは、プログラムデータに基づいて、1つのロジック回路で複数のロジックのうちの1つを選択的に実現できる回路のことである。
本例では、2つのスピンFETが電源端子Vdd,Vssの間に直列に接続される。
次に、本発明の例に関わるスピンFETを磁気ランダムアクセスメモリに適用した場合の例について説明する。
本発明の例に関わるスピンFETは、ロジック回路、磁気ランダムアクセスメモリの他にも、様々な半導体集積回路に適用できる。
本発明の例によれば、スピンFETのソース領域とドレイン領域の磁性体の一方の磁化方向を従来よりも小さな電流密度で変化させることができる。
Claims (15)
- 磁化方向が固定される第1強磁性層と、
スピン注入電流により磁化方向が変化する第2強磁性層と、
前記第1及び第2強磁性層の間のチャネルと、
前記チャネル上にゲート絶縁層を介して形成されるゲート電極と、
前記スピン注入電流を前記第2強磁性層に供給する経路になると共に、前記スピン注入電流により発生する磁場が前記第2強磁性層の磁化困難軸方向に作用するようにレイアウトされる導電線とを具備し、
前記スピン注入電流の電流経路に前記チャネルを含むことを特徴とするスピンFET。 - 請求項1に記載のスピンFETにおいて、さらに、
磁化方向が固定される第3強磁性層と、
前記第2及び第3強磁性層の間に配置される非磁性層と
を具備することを特徴とするスピンFET。 - 請求項1に記載のスピンFETにおいて、さらに、
磁化方向が固定される第3強磁性層と、
前記第2及び第3強磁性層の間に配置されるトンネルバリア層と
を具備することを特徴とするスピンFET。 - 前記導電線は、前記第2強磁性層の磁化容易軸方向に延びることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のスピンFET。
- 前記第1及び第2強磁性層の磁化容易軸方向は、チャネル長方向に垂直な方向であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のスピンFET。
- 前記第1及び第2強磁性層の磁化容易軸方向は、チャネル長方向であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のスピンFET。
- 前記導電線は、前記第2強磁性層の上部から前記チャネルの上部まで延びることを特徴とする請求項6に記載のスピンFET。
- 前記導電線は、ヨーク層により覆われていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のスピンFET。
- 前記第1強磁性層と前記チャネルとの間及び前記第2強磁性層と前記チャネルとの間の少なくとも1つにトンネルバリア層が配置されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のスピンFET。
- 前記第1強磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層をさらに具備することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のスピンFET。
- 前記第3強磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層をさらに具備することを特徴とする請求項2乃至10のいずれか1項に記載のスピンFET。
- 請求項1乃至11のいずれか1項に記載のスピンFETにより構成される集積回路。
- 請求項1乃至11のいずれか1項に記載のスピンFETをメモリセルとするメモリ回路。
- 請求項1乃至11のいずれか1項に記載のスピンFETと記憶素子とによりメモリセルが構成されるメモリ回路。
- スピンFETと記憶素子とにより構成されるメモリセルを具備し、
前記スピンFETは、
磁化方向が固定される第1強磁性層と、
スピン注入電流により磁化方向が変化する第2強磁性層と、
前記第1及び第2強磁性層の間のチャネルと、
前記チャネル上にゲート絶縁層を介して形成されるゲート電極と、
前記スピン注入電流を前記第2強磁性層に供給する経路になると共に、前記スピン注入電流により発生する磁場が前記第2強磁性層の磁化困難軸方向に作用するようにレイアウトされる導電線とを備える
ことを特徴とするメモリ回路。
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