專利名稱：代表“0”與“1”二進(jìn)制的磁性晶體管線路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種代表"0"與"1" 二進(jìn)制的晶體管線路，且特別是有關(guān)一種代 表"0"與"1" 二進(jìn)制的磁性晶體管線路。
背景技術(shù)：
巨磁電阻效應(yīng)(giant magnetoresistance effect, GMR)是一個量子機(jī)械效應(yīng)， 存在一個由多個薄磁性單元和多個薄非磁性單元相交叉形成的結(jié)構(gòu)體中。根據(jù)所施 加的外加磁場，巨磁電阻效應(yīng)會在零磁場的高阻抗?fàn)顟B(tài)到高磁場的低阻抗?fàn)顟B(tài)間產(chǎn) 生一明顯的變化。因此，巨磁電阻效應(yīng)可用來設(shè)計(jì)磁性晶體管。因此，磁性晶體管還可整合磁性 晶體管電路中，且不需要昂貴程序與設(shè)備。磁性晶體管電路的設(shè)計(jì)與制造僅需短的 程序化設(shè)計(jì)時間并可提供高密度。針對先前敘述的原因，我們可以使用磁性晶體管的特性制造代表數(shù)據(jù)"1"與 "0" 二進(jìn)制的磁性晶體管線路。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明提供一種代表數(shù)據(jù)"1"與"0" 二進(jìn)制的磁性晶體管線路。 根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，代表"1"與"0" 二進(jìn)制的磁性晶體管線路是由 路徑選擇線與磁性晶體管單元所組成。在該路徑選擇線上可通過具有第一電流方向 的電流或具有第二電流方向的電流，上述的第一電流方向與第二電流方向相反且分 別代表數(shù)據(jù)"1"與"o"。該磁性晶體管單元與位在其輸出端的路徑選擇線耦接,用來控制經(jīng)過該路徑選擇線上的電流方向?？梢粤私馇笆鲆话愕拿枋龊拖铝性敿?xì)的描述皆為舉例說明，并且做為申請專利 范圍的進(jìn)一步的解釋。


為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā) 明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明如下，其中-圖1是繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例代表"1"與"o"的二進(jìn)制的一種磁性晶體管線路。圖2是繪示依照本發(fā)明一實(shí)施代表"1"與"0"的二進(jìn)制的一種磁性晶體管線路。圖3是繪示依照本發(fā)明另一實(shí)施例代表"1"與"0"的二進(jìn)制的一種磁性晶體 管線路。
具體實(shí)施方式
請參考本發(fā)明實(shí)施方式的詳細(xì)說明，并請同時參考所附的圖示。 所有圖示是為了本發(fā)明易于說明而繪制。圖示中的元件編號、位置、彼此關(guān)系 和尺寸，幫助閱讀與認(rèn)識實(shí)施方式的內(nèi)容。除此之外，熟悉本發(fā)明所屬技藝的人， 在閱讀完下面內(nèi)容之后將能輕易了解所需的精確的比例、比重、比強(qiáng)度與其他類似 要求。圖1是繪示數(shù)據(jù)"1"與"o" 二進(jìn)制的磁性晶體管線路。代表數(shù)據(jù)"1"與"0" 二進(jìn)制的磁性晶體管線路包含路徑選擇線130與磁性晶體管單元100。電流行經(jīng)路 徑選擇線130的方向可為第一電流方向131a或第二電流方向132a，其中第一電流 方向131a與第二電流方向132a方向相反且分別代表數(shù)據(jù)"1"與"0"。磁性晶體 管單元100的輸出端170與路徑選擇線130耦接以控制經(jīng)過路徑選擇線130的電流 方向。路徑選擇線130的材質(zhì)可以是任何導(dǎo)體物質(zhì)，例如一般集成電路中常用的金 屬線。代表數(shù)據(jù)"1"與"0" 二進(jìn)制的磁性晶體管線路還包含位于路徑選擇線130 和低電壓端140之間耦接的電容160。因此，電容160分別與路徑選擇線130的末 端161和低電壓端140的末端162耦接。由于磁性晶體管單元100只需要電流脈沖就可控制電流方向，因此只要電流脈 沖一經(jīng)過路徑選擇線130，即使在電源供應(yīng)移除后，電流方向與"1"或"0"的二 進(jìn)制數(shù)據(jù)就定義完成了。路徑選擇線末端161的電容160可產(chǎn)生電流脈沖，使路徑
選擇線130的電壓與標(biāo)準(zhǔn)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(CMOS)的電壓一樣。通過充 電，讓電容160處于高電壓狀態(tài)而形成邏輯高電平，以代表二進(jìn)制的數(shù)據(jù)"1"。 通過放電，讓電容160上處于低電壓狀態(tài)而形成邏輯低電平，以代表二進(jìn)制的數(shù)據(jù) "0"。所以磁性晶體管線路可與標(biāo)準(zhǔn)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管一起運(yùn)作。圖1中的符號"與"《"只是分別代表第一電流方向131a與第二電流方 向132a，并沒有要限制電流方向之意。因此，可以定義第一電流方向131a為從電 容160到磁性晶體管單元100，而第二電流方向132a為從磁性晶體管單元100到 電容160。相反地，也可以定義第二電流方向132a為從磁性晶體管單元100到電 容160，而第一電流方向131a為從電容160到磁性晶體管單元100。請參考圖l，另一種方式為通過彎曲路徑選擇線130，讓方向相反的第一電流 方向131a與第二電流方向132a來分別代表"1"或"0"的數(shù)據(jù)。當(dāng)路徑選擇線 130被彎曲成兩個相反方向之后，可以得到第三電流方向131b與第四電流方向 132b。其中第三電流方向131b與第一電流方向131a方向相反，第四電流方向132b 與第二電流方向132a方向相反。所以，可通過彎曲路徑選擇線130得到兩個相反 方向，來定義不同的數(shù)據(jù)。舉例說明，如果我們定義第一電流方向131a" + "為 二進(jìn)制數(shù)據(jù)"1"，我們可以定義位于相反方向的路徑選擇線130上的第四電流方 向132b "《"為二位數(shù)據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)"0"。請參照圖2，其是繪示依照本發(fā)明另一實(shí)施例的一種代表數(shù)據(jù)"1"與"0"的 二進(jìn)制的磁性晶體管線路圖。圖2是繪示圖1上磁性晶體管單元100的一種架構(gòu)。 磁性晶體管單元100包含至少第一磁性晶體管200與第二磁性晶體管230。磁性晶 體管單元100可以只有第一磁性晶體管200或只有第二磁性晶體管230。在此一起 顯示兩個磁性晶體管是為了助于容易解釋起見。第一磁性晶體管200有第一磁性元件213與第二磁性元件216，其中第一磁性 元件213與高電壓端220耦接，第二磁性元件216與輸出端170耦接。第二磁性晶 體管230有第三磁性元件233和第四磁性元件236。其中第三磁性元件233與低電 壓端MO耦接，第四磁性元件236與輸出端170耦接。磁性晶體管線路還包含金屬裝置212、 217、 232、 237分別安置在磁性元件213、 216、 233、 236旁以個別控制磁性元件213、 216、 233、 236的偶極。例如，第一 磁性晶體管200有金屬裝置212與217分別放置在磁性元件213與216旁。金屬裝
置212用來控制磁性元件213的偶極，而金屬裝置217用來控制磁性元件216的偶 極。承上所述，設(shè)計(jì)者能夠使用金屬裝置來控制磁性元件的偶極。設(shè)計(jì)者可以更進(jìn) 一步使用這些磁性晶體管的兩個磁性元件去控制此兩個磁性元件之間的傳導(dǎo)性。例如，當(dāng)?shù)谝淮判栽?13的偶極與第二磁性元件216的偶極一樣時，第一磁 性元件213與第二磁性元件216之間有傳導(dǎo)性；當(dāng)?shù)谝淮判栽?13與第二磁性元 件216的偶極不一樣時，第一磁性元件213與第二磁性元件216之間無傳導(dǎo)性。當(dāng)?shù)谌判栽?33的偶極與第四磁性元件236的偶極方向一樣時，第三磁性 元件233與第四磁性元件236之間有傳導(dǎo)性；當(dāng)?shù)谌艠O元件233與第四磁極元件 236的偶極方向不一樣時，第三磁性元件233與第四磁性元件236之間無傳導(dǎo)性。圖3是繪示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的一種代表數(shù)據(jù)"1"與"0" 二進(jìn)制的磁性 晶體管線路圖。為控制輸出數(shù)據(jù)，將位在第二磁性元件216上偶極218a與位在第 四磁性元件216上偶極238a定義為第一偶極，第一偶極代表二進(jìn)制的數(shù)據(jù)"1"。 將位在第一磁性元件213上偶極211a與在第三磁性元件236上偶極231a定義為第 二偶極。偶極211a與偶極218a方向相反使得晶體管200為非導(dǎo)體，偶極231a與 238a方向相同使得晶體管230為導(dǎo)體，并且在路徑選擇線130上產(chǎn)生電流方向132a 的電流。因此，在路徑選擇線130上，從電容160到磁性晶體管單元100的電流方向 132a "《"代表二進(jìn)制的數(shù)據(jù)"0"。如果我們定義第一偶極"的偶極218a 與偶極238a為輸入訊號的數(shù)據(jù)"1",而磁性晶體管線路通過電流方向132a輸出 數(shù)據(jù)"0"，則可執(zhí)行反向邏輯功能。另一種方式為通過路徑選擇線130的電流方向132b "》"得到不同的邏輯訊 號。如果我們定義第一偶極"+ "的偶極218a與偶極238a為輸出訊號的數(shù)據(jù)"l", 讓磁性晶體管線路通過電流方向132b輸出"1"，則可執(zhí)行緩沖功能。為使能與一般的半導(dǎo)體集成電路一起運(yùn)作，提供了電壓為0的低電壓端140 與電壓約為2.5伏特、3.3伏特或5伏特的高電壓端220。符號"與"《"這里分別代表磁性元件的偶極，并無限制偶極方向之意。 在磁性晶體管線路中，每個磁性晶體管具有位于兩個磁性元件之間的傳導(dǎo)元件。此 傳導(dǎo)元件的傳導(dǎo)度性由其中的兩個磁性元件的偶極所控制。所以，代表二進(jìn)制的數(shù)
據(jù)"1"與"0"的磁性晶體管線路可通過上面所述的實(shí)施例來加以應(yīng)用。雖然本發(fā)明己以實(shí)施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本技 術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種等同的更動與潤飾，因此 本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的本申請權(quán)利要求范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種代表二進(jìn)制的數(shù)據(jù)“1”與“0”的磁性晶體管線路，該磁性晶體管線路至少包含一路徑選擇線，其可讓電流經(jīng)由一第一電流方向或一第二電流方向通過，其中該第一電流方向與該第二電流方向的方向相反，并分別代表數(shù)據(jù)“1”與數(shù)據(jù)“0”；以及一磁性晶體管單元，該磁性晶體管單元的一輸出端與該路徑選擇線的末端耦接，以控制該電流在該路徑選擇線上的通過方向。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的代表二進(jìn)制的數(shù)據(jù)"1"與"0"的磁性晶體管線路， 其特征在于該磁性晶體管線路還包含一電容，該電容介于該路徑選擇線與一低電壓 端之間并與其耦接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的代表二進(jìn)制的數(shù)據(jù)"1"與"0"的磁性晶體管線路，其特征在于第一電流方向是從該磁性晶體管單元到該電容，第二電流方向是從該電 容到該磁性晶體管單元。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的代表二進(jìn)制的數(shù)據(jù)"1"與"0"的磁性晶體管線路， 其特征在于第二電流方向是從該磁性晶體管單元到該電容，第一電流方向是從該電 容到該磁性晶體管單元。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的代表二進(jìn)制的數(shù)據(jù)"1"與"0"的磁性晶體管線路， 其特征在于該第一電流方向與該第二電流方向的方向相反是通過彎曲路徑選擇線 至二相反方向。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的代表二進(jìn)制的數(shù)據(jù)"1"與"0"的磁性晶體管線路， 其特征在于該磁性晶體管單元至少包含具有一第一磁性元件與一第二磁性元件的 第一磁性晶體管，其中該第一磁性元件與一高電壓端耦接，該第二磁性元件與該輸
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的代表二進(jìn)制的數(shù)據(jù)"1"與"0"的磁性晶體管線路， 其特征在于高電壓端的電壓大約是2. 5伏特、3. 3伏特或5伏特。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的代表二進(jìn)制的數(shù)據(jù)"1"與"0"的磁性晶體管線路， 其特征在于磁性晶體管單元至少包含具有一第三磁性元件與一第四磁性元件的第 二磁性晶體管，其中該第三磁性元件與該輸出端耦接，該第四磁性元件與一低壓端 耦接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的代表二進(jìn)制的數(shù)據(jù)"1"與"0"的磁性晶體管線路， 其特征在于該低電壓端的電壓大約是0伏特。
全文摘要
一種代表數(shù)據(jù)“1”與“0”的二進(jìn)制的磁性晶體管線路，包含路徑選擇線與磁性晶體管單元。電流在路徑選擇線的流通方向可為第一電流方向或第二電流方向，其中第一電流方向與第二電流方向相反且分別代表數(shù)據(jù)”1”與”0”。磁性晶體管單元輸出端與路徑選擇線耦接，以控制路徑選擇線上的電流方向。
文檔編號H01L27/22GK101162728SQ200710162029
公開日2008年4月16日 申請日期2007年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日
發(fā)明者J·賴锜, T·A·阿甘 申請人:北極光股份有限公司