本发明专利技术提供使用自旋MOS晶体管的非易失性存储器电路，其具备：第一p沟道MOS晶体管，具有作为源极和漏极中的一个的第一电极和作为另一个的第二电极；第二p沟道MOS晶体管，具有作为源极和漏极中的一个的第三电极和作为另一个的第四电极；第一n沟道自旋MOS晶体管，具有作为源极和漏极中的一个的第五电极和作为另一个的第六电极；第二n沟道自旋MOS晶体管，具有作为源极和漏极中的一个的第七电极和作为另一个的第八电极；第一n沟道MOS晶体管，具有作为源极和漏极中的一个的第九电极和作为另一个的第十电极；以及第二n沟道MOS晶体管，具有作为源极和漏极中的一个的第十一电极和作为另一个的第十二电极。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种使用自旋MOS晶体管的非易失性存储器电路。
技术介绍
随着近年来的微细化技术的发展，LSI(Large Scale htegration 大规模集成 电路)的消耗电力变大，不能无视半导体存储器待机时的消耗电力。使用如下电源门控 (Power gating)技术，即，切断LSI中未使用部分的电源，仅接通使用部分的电源。在通过 半导体的CMOS技术制作存储器电路的情况下，使用易失性的SRAM (Static Random Access Memory :静态随机存取存储器)作为存储信息的存储器。由于SRAM具有易失性，因此待机 时也不能切断电源，因而，消耗电力变大。另外，由于SRAM具有易失性，突然切断电源时，存 储器信息会消失。在使用了大量的SRAM的情况下，即使在不动作时，由漏电流导致的消耗 电力也会变大。因此，成为难以实现低消耗电力化和高集成化的电路。并且，SRAM是切断 电源时会丢失信息的易失性存储器，因此，每次接通电源时需要写入外部存储器中存储的 信息。因此，会有接通电源时费时费力的问题。另外，需要确保在切断电源时用于存储信息 的外部存储器，而由于使用外部存储器，会有需要消耗电力及容积的问题。因此，成为了妨 碍系统整体的高集成化及低消耗电力化的主要原因之一。作为基于当前半导体技术的非易失性存储器电路，提出了一种阻变型非易失性存 储器。阻变型非易失性存储器在启动了电源时使作为半导体存储器的SRAM存储信息。非 易失性存储器即使切断电源也可以存储信息，因此，在不进行读出或写入动作时，可以切断 电源。即，LSI中使用非易失性存储器时，可以容易地进行电源门控。因此，阻变型非易失 性存储器得到了关注。近年来，利用了电子的自旋自由度的自旋电子器件的研究开发盛行。以隧道磁阻 效应(TMR)为基础的研究开发盛行，并已被应用到磁性随机存取存储器(MRAM)和硬盘驱动 器(HDD)的再生磁头等中。进而，结合了半导体和铁磁性材料的自旋晶体管得到了关注。铁磁性材料可以具有非易失性的存储功能，因此，如果用作非易失性存储器，可以 期待应用于电源门控技术和存储器的备份。提出了使用铁磁性磁隧道结(MTJ)元件作为非 易失性存储器的非易失性存储器电路(例如，参见JP特开2007-5观79号公报)。JP特开2007_5观79号公报中记载的非易失性存储器电路中，MTJ元件在反相环路 内与MOS晶体管串联连接，因此，会大幅度降低动作余量(margin)，不能得到高可靠度。另外，使用MTJ元件的非易失性存储器电路中，由电源启动时MTJ元件的电阻值决 定存储器的存储内容。但是，电源电压低时MOS晶体管的电阻非常大，因此，MTJ元件的电阻 值的影响非常小。因此，电源电压低时，容易因为MOS晶体管的电阻值的偏差引起误动作， 不能得到高可靠度。
技术实现思路
本专利技术的非易失性存储器电路，其特征在于，其具备第一P沟道MOS晶体管，具有作为源极和漏极中的一个的第一电极和作为另一个的第二电极，所述第一电极被连接到第 一布线；第二 ρ沟道MOS晶体管，具有作为源极和漏极中的一个的第三电极和作为另一个的 第四电极，所述第三电极被连接到所述第一布线，所述第四电极被连接到所述第一 P沟道 MOS晶体管的栅极，该第二 ρ沟道MOS晶体管的栅极被连接到所述第一 ρ沟道MOS晶体管的 所述第二电极；第一η沟道自旋MOS晶体管，具有作为源极和漏极中的一个的第五电极和作 为另一个的第六电极，所述第五电极被连接到第二布线，所述第六电极被连接到所述第一 P 沟道MOS晶体管的所述第二电极，该第一 η沟道自旋MOS晶体管的栅极被连接到所述第二 ρ 沟道MOS晶体管的所述第四电极；第二 η沟道自旋MOS晶体管，具有作为源极和漏极中的一 个的第七电极和作为另一个的第八电极，所述第七电极被连接到所述第二布线，所述第八 电极被连接到所述第二 P沟道MOS晶体管的所述第四电极，该第二 η沟道自旋MOS晶体管 的栅极被连接到所述第一 P沟道MOS晶体管的所述第二电极；第一 η沟道MOS晶体管，具有 作为源极和漏极中的一个的第九电极和作为另一个的第十电极，所述第九电极被连接到所 述第一 P沟道MOS晶体管的所述第二电极，所述第十电极被连接到第三布线，该第一 η沟道 MOS晶体管的栅极被连接到第四布线；以及第二 η沟道MOS晶体管，具有作为源极和漏极中 的一个的第十一电极和作为另一个的第十二电极，所述第十一电极被连接到所述第二 P沟 道MOS晶体管的所述第四电极，所述第十二电极被连接到第五布线，该第二 η沟道MOS晶体 管的栅极被连接到所述第四布线。附图说明图1是表示第一实施方式的非易失性存储器电路的存储器单元的电路图。图2是表示用于判断存储器单元中存储的信息的状态的第一方法的时序图。图3是表示用于判断存储器单元中存储的信息的状态的第一方法的时序图。图4(a)是表示第一实施方式中的电源启动时的模拟结果的图，图4(b)是表示比 较例中的电源启动时的模拟结果的图。图5是表示第一实施方式的比较例的非易失性存储器电路的存储器单元的电路图。图6是说明第一实施方式中的写入方法的第一具体例的时序图。图7是说明传输晶体管(pass-transistor)和自旋MOS晶体管的连接点的电压的 特性图。图8是说明第一实施方式中的写入方法的第二具体例的时序图。图9是表示第二实施方式的非易失性存储器电路的存储器单元的电路图。图10是说明第二实施方式中的写入方法的时序图。图11是表示第三实施方式的非易失性存储器电路的存储器单元的电路图。图12是说明第三实施方式中的写入方法的时序图。图13是表示第四实施方式的非易失性存储器电路的存储器单元的电路图。图14是说明第四实施方式中的写入方法的时序图。图15是表示第五实施方式的非易失性存储器电路的电路图。具体实施例方式下面，参照附图详细说明实施方式。其中，附图是示意性的图，各部分的大小、各电压的高低和各时间的长短、部分间的大小比例、电压间的比例、时间间隔等，和现实中不同。 另外，即使在各附图相互之间表示相同部分的情况下，也有可能使相互的尺寸和比例不同 地进行表示。另外，信号的电压中，将高电压设为H电平，将低电压设为L电平。H电平表示比电 源电压Vdd的一半高的电压，L电平表示比电源电压Vdd的一半低的电压。(第1实施方式)图1表示本专利技术的第一实施方式的非易失性存储器电路的存储器单元。该实施方 式的非易失性存储器电路具有存储器单元1，该存储器单元1具有存储部10和由η沟道MOS 晶体管构成的两个传输晶体管21、22。存储部10具有ρ沟道MOS晶体管11、15和η沟道自旋MOS晶体管12、16。ρ沟道 MOS晶体管15具有和ρ沟道MOS晶体管11大致相同的电性能，η沟道自旋MOS晶体管16 具有和η沟道自旋MOS晶体管12大致相同的电性能。这里，所谓“具有大致相同的电性能” 意味着相同尺寸的晶体管的电性能处于由规格说明书决定的允许范围内。自旋MOS晶体管(又称自旋MOSFET。下同)在通常的MOS晶体管(MOSFET)结构 的源电极和漏电极分别具有铁磁性层。自旋MOS晶体管的特性根据设于源电极和漏电极的 两个铁磁性层的磁化方向而不同，并具有存储功能。即，根本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种非易失性存储器电路，其特征在于，其具备：第一ｐ沟道ＭＯＳ晶体管，具有作为源极和漏极中的一个的第一电极和作为另一个的第二电极，所述第一电极被连接到第一布线；第二ｐ沟道ＭＯＳ晶体管，具有作为源极和漏极中的一个的第三电极和作为另一个的第四电极，所述第三电极被连接到所述第一布线，所述第四电极被连接到所述第一ｐ沟道ＭＯＳ晶体管的栅极，该第二ｐ沟道ＭＯＳ晶体管的栅极被连接到所述第一ｐ沟道ＭＯＳ晶体管的所述第二电极；第一ｎ沟道自旋ＭＯＳ晶体管，具有作为源极和漏极中的一个的第五电极和作为另一个的第六电极，所述第五电极被连接到第二布线，所述第六电极被连接到所述第一ｐ沟道ＭＯＳ晶体管的所述第二电极，该第一ｎ沟道自旋ＭＯＳ晶体管的栅极被连接到所述第二ｐ沟道ＭＯＳ晶体管的所述第四电极；第二ｎ沟道自旋ＭＯＳ晶体管，具有作为源极和漏极中的一个的第七电极和作为另一个的第八电极，所述第七电极被连接到所述第二布线，所述第八电极被连接到所述第二ｐ沟道ＭＯＳ晶体管的所述第四电极，该第二ｎ沟道自旋ＭＯＳ晶体管的栅极被连接到所述第一ｐ沟道ＭＯＳ晶体管的所述第二电极；第一ｎ沟道ＭＯＳ晶体管，具有作为源极和漏极中的一个的第九电极和作为另一个的第十电极，所述第九电极被连接到所述第一ｐ沟道ＭＯＳ晶体管的所述第二电极，所述第十电极被连接到第三布线，该第一ｎ沟道ＭＯＳ晶体管的栅极被连接到第四布线；以及第二ｎ沟道ＭＯＳ晶体管，具有作为源极和漏极中的一个的第十一电极和作为另一个的第十二电极，所述第十一电极被连接到所述第二ｐ沟道ＭＯＳ晶体管的所述第四电极，所述第十二电极被连接到第五布线，该第二ｎ沟道ＭＯＳ晶体管的栅极被连接到所述第四布线。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：杉山英行，棚本哲史，丸龟孝生，石川瑞惠，井口智明，齐藤好昭，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。