[發明專利]存儲器單元和存儲裝置

有效

• 申請號: 201680013237.0
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN107430882B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 岡干生;神田泰夫;肥后豐
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: G11C11/15
• 分類號: G11C11/15;G11C13/00;H01L21/8246;H01L27/105;H01L29/82;H01L43/08
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 李穎

技術領域

本發明涉及一種存儲器單元和存儲裝置。更具體地，本發明涉及一種存儲器單元和用于存儲反映電流方向的值的存儲裝置。

背景技術

近年來，信息處理系統已廣泛使用非易失性存儲器作為輔助存儲裝置或計算機存儲器件。典型的非易失性存儲器包括閃速存儲器、電阻隨機存取存儲器(ReRAM)、相變隨機存取存儲器(PCRAM)和磁阻隨機存取存儲器(MRAM)。建議的一種典型MRAM為每一個存儲器單元中均設有存儲元件和與存儲元件連接的N型金屬氧化物半導體(MOS)晶體管的存儲裝置(例如，參見PTL1和2)。在該存儲裝置中，當存儲元件的MOS晶體管改變提供給存儲元件的電流的方向時，存儲元件的保留值被重寫。從MOS晶體管的源極向漏極饋送源-漏電流I₁會將存儲元件的邏輯值重寫成例如“1”。從MOS晶體管的漏極向源極饋送漏-源電流I0會將存儲元件的邏輯值重寫成例如“0”。

當上述存儲元件的源極端子側連接至例如位線并外加將數據重寫成“1”所必需的電壓時，源極端子的電位接近施加于存儲元件的電壓。在該狀態下，源極端子的電位上升，因此源-漏電流I₁下降(即，驅動能力降低)。該現象被稱作襯底偏壓效應。如果源-漏電流I₁小于預定閾值電流，則重寫存儲元件的嘗試將會失敗。這需要通過例如加寬MOS晶體管的柵極寬度或減小其柵極長度來使源-漏電流I₁等于或大于閾電流。另一方面，饋送漏-源電流I₀不會引起襯底偏壓效應。在許多情況下，漏-源電流I₀會因此而足夠大。與源-漏電流I₁相比，幾乎不需要增大漏-源電流I₀。

[引文列表]

[專利文獻]

[PTL1]

JP2011-222829A

[PTL2]

JP2011-155222A

發明內容

[技術問題]

上述類型的非易失性存儲器存在的一個問題是，如果加寬柵極寬度或減小柵極長度以使源-漏電流I₁等于或大于閾值，則不需要增大的漏-源電流I₀會變大。如果漏-源電流I₀變得大于所需值，則存儲元件的介質可被擊穿，或功耗可增加。因此，上述類型的非易失性存儲器很難提高存儲器單元的性能，例如功率效率或介質擊穿電阻。

針對上述情況設計了本發明。因此，本發明的目的是提高存儲反映電流方向的值的存儲器單元的性能。

[問題解決方案]

為了解決上述問題，根據本發明技術的第一方面，提供了一種存儲器單元，包括：配置成從其源極向漏極或從其漏極向源極提供電流的N型晶體管、配置成從其源極向漏極提供電流的P型晶體管，和存儲元件，存儲元件配置成存儲反映從N型晶體管的漏極以及從P型晶體管的漏極提供的電流的方向的邏輯值。該結構提供的效果是，將反映從N型晶體管的漏極以及從P型晶體管的漏極提供的電流的方向的邏輯值存儲在存儲元件中。

同樣根據第一方面，N型晶體管的至少柵極寬度或柵極長度可不同于P型晶體管的相應柵極寬度或相應柵極長度。該結構提供的效果是，將反映從N型晶體管的漏極以及從P型晶體管的漏極提供的電流的方向的邏輯值存儲在存儲元件中，其中N型晶體管的至少柵極寬度或柵極長度不同于P型晶體管的相應柵極寬度或相應柵極長度。

同樣根據第一方面，N型晶體管的柵極寬度可窄于P型晶體管的柵極寬度。該結構提供的效果是，將反映從N型晶體管的漏極以及從P型晶體管的漏極提供的電流的方向的邏輯值存儲在存儲元件中，其中N型晶體管的柵極寬度相對較窄。

同樣根據第一方面，N型晶體管的柵極長度可長于P型晶體管的柵極長度。該結構提供的效果是，將反映從N型晶體管的漏極以及從P型晶體管的漏極提供的電流的方向的邏輯值存儲在存儲元件中，其中N型晶體管的柵極寬度相對較寬。

同樣根據第一方面，存儲元件可以是磁隧道結元件。該結構提供了將邏輯值存儲在磁隧道結元件中的效果。

同樣根據第一方面，存儲元件可以是巨磁阻元件。該結構提供了將邏輯值存儲在巨磁阻元件中的效果。