实现磁隧道结电流传感器的方法技术

提供了一种集成电路器件（８００），其包括基板（８０１）、被配置为经历压力的传导线（８０７）、和在基板和电流线之间形成的磁隧道结（ＭＴＪ）内核（８０２）。传导线（８０７）被配置为响应于压力而移动，并且承载生成磁场的电流。ＭＴＪ内核（８０２）具有基于磁场而进行变化的电阻值。因此ＭＴＪ内核（８０２）的电阻相对于压力改变而变化。ＭＴＪ内核（８０２）被配置为产生电输出信号，其作为压力的函数而变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及电子器件。更具体地，本专利技术涉及一种包括感测 能力的集成电路器件，并且更具体地，涉及实现磁隧道结的电流传感器。
技术介绍
MRAM是一种非易失存储器技术，与使用电荷存储数据的其他 RAM技术不同，其使用磁极化存储数据。MRAM的一个主要益处在于， 其在未施加系统电源的情况下仍保持存储的数据，因此其是非易失存 储器。通常，MRAM包括在半导体基板上形成的大量的磁单元，其中 每个单元表示一个数据比特。通过改变单元中的磁自由层的磁化方向， 将信息写入到单元中，并且通过测量单元的电阻来读取比特(低电阻 典型地表示0比特，而高电阻典型地表示1比特)。MRAM器件通常包括单元阵列，其使用传导比特线、传导数字线、 和/或局部互连等进行互连。实际的MRAM器件是使用已知的半导体工 艺技术制造的。例如，比特线和数字线由不同的金属层形成，其由一 个或多个绝缘和/或另外的金属层隔开。传统的制造工艺允许在专用基 板上容易地制造不同的MRAM器件。智能(smart)功率集成电路是能够以受控和智能的方式生成和提 供操作功率的单个芯片器件。智能功率集成电路典型地包括功率电路 部件、模拟控制部件、和数字逻辑部件。智能功率集成电路还可以包 括一个或多个传感器，其可用于测量或检测物理参数，诸如位置、运 动、力、加速度、温度、压力等。该传感器可用于例如，响应于改变 操作条件来控制输出功率。例如，在蜂窝电话中，智能功率产品可被设计为调整功率消耗、放大音频信号，以及向彩色屏幕供电。在喷墨 打印机中，智能功率产品可以协助驱动电机并且激发喷嘴用于油墨递 送。在汽车中，智能功率产品可以协助控制引擎和制动系统、气囊配 置和座椅布置。对于实现智能功率和磁随机存取存储器(MRAM)设计的集成电 路(IC)，电流感测是功率IC设计的一个重要元素，用于保护电路、器件或系统。用于测量诸如上文提及的参数的现有传感器受到本领域中公知的 多种限制的困扰。该限制的示例包括过度的尺寸和重量、不足的灵敏 度和/或动态范围、成本、可靠性和其他因素。因此，继续存在对改进 的传感器(特别是可以容易地与半导体器件和集成电路进行集成的传 感器)以及其制造方法的需要。许多现代应用的小型化使得所希望的是，縮小电子器件的物理尺 寸，将多个部件或器件集成到单个芯片中，并且/或者提高电路布局的 效率。理想地，该传感器应以成本有效的方式制造，该方式减少了传感器耗用的额外的布局面积或空间。所希望的是，使包括MRAM架构 的基于半导体的器件与包括传感器部件的智能功率架构集成在单个基 板上，特别是在使用相同的工艺技术制造MRAM架构和智能功率架构 的情况中，由此传感器与半导体器件和集成电路结构和制造方法兼容。因此，所希望的是，提供一种改进的传感器和方法，可适用于测 量多种物理参数。进一步所希望的是，改进的传感器和方法将正在测 量的物理参数转换为电信号。所希望的是，提供呈现改善的测量性能 并且可以集成在三维架构中的传感器。通过随后的详细描述和后附权 利要求，结合附图以及前面的
和背景，本专利技术的其他所希望 特征和特性将是显而易见的。附图简述通过参考详细描述和权利要求，结合考虑附图，可以得到对本发 明的更加完整的理解，在附图通篇中相同的参考数字表示相似的元件。 图1是根据示例性实施例配置的MRAM单元的示意性透视图； 图2是简化的智能功率集成电路架构的示意性剖视图； 图3是根据示例性实施例配置的集成电路器件的示意性图示； 图4是图3中示出的集成电路器件的示意性截面图示； 图5是根据示例性实施例配置的集成电路器件的示意性截面图示；图6是根据示例性实施例配置的集成电路器件的部件和元件的简 化示图7是根据示例性实施例配置的集成电路器件的部件和元件的简 化示图8是说明了根据示例性实施例的MTJ内核电流传感器的实现方 案的电路图，其用于感测相关联的有源电路(或智能功率)部件 中的电流改变；图9是根据本专利技术的实施例的MTJ的电极的分解平面视图，其中 至少一个电极是正方形的；图10是根据本专利技术的实施例的MTJ的电极的分解平面视图，其 中任一或者两个电极具有多种示例性的非正方形的形状；图11是MTJ的电极的平面视图，其中至少一个电极具有相对于 其他电极的多种角度配置；并且图12是示出了根据示例性实施例的制造MTJ内核电流传感器的 方法的流程图。具体实施例方式下面的详细描述在本质上仅是说明性的，并非限制本专利技术或者本 专利技术的应用和用途。而且，前面的
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技术介绍
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技术实现思路
或 者下面的具体实施方式中明确表述或者间接暗示的任何理论没有限制 的目的。为了简短起见，此处将不再详细描述与MRAM设计、MRAM操 作、半导体器件制造以及集成电路器件的其它方面相关的传统技术和 特征。而且，此处包含的附图中示出的电路/部件布局和配置用于表示 本专利技术的示例性实施例。应当注意，实际的实施例中可以存在许多可 替换的或者额外的电路/部件布局。下面的描述可能提到连接或耦合在一起的元件或特征。 如此处使用的，除非另外明确说明，否则连接意指一个元件/特征 直接接合到(或者直接连通)另一元件/特征，并且没有必要是机械连 接。同样地，除非明确说明，否则耦合意指一个元件/特征直接或 间接接合到(或者直接或间接连通)另一元件/特征，并且没有必要是 机械耦合。为了说明的简化和清楚起见，附图说明了通常的构造方式，并且 公知特征和技术的描述和细节可被省略，以避免不必要地使本专利技术模 糊不清。此外，附图中的元件没有必要依比例绘制。例如，图中某些 元件或区域的尺寸可能相对于其他元件或区域被放大，以协助改善对 本专利技术的实施例的理解。描述和权利要求中的术语第一、第二、第三、第 四等如果有的话可用于区分相似的元件，没有必要用于描述特定的 有序或时间次序。应当理解，如此使用的术语在适当的环境下可以互 换，由此此处描述的本专利技术的实施例例如，能够在不同于此处说明或 另外描述的顺序下操作。而且，术语包括、包含、具有 及其任何变化形式用于涵盖非排他性的含有，由此包括一系列元素的过程、方法、物体或装置没有必要限于这些元素，而是可以包括未明 确列出的或者对于该过程、方法、物体或装置是固有的其他元素。描述和权利要求中的术语左、由、内、外、前、后、上、下、顶、底、上面、下面、 上方、下方等用于描述的目的，没有必要用于描述永久的相 对位置。应当理解，如此使用的术语在适当的环境下可以互换，由此 此处描述的本专利技术的实施例例如，能够在不同于此处说明或另外描述 的取向下操作。如此处使用的术语耦合被定义为使用电气或非电 气方式的直接的或间接的连接。实际的MRAM架构可以使用适当的半导体制造工艺在基板上形 成。实际上，此处描述的MRAM结构可以使用传统的MRAM制造工 艺形成。实际的MRAM器件典型地包括数百万个单元。通常，MRAM 架构包括由一个金属层形成的至少一个数字线、由另一金属层形成的 至少一个比特线、和在这两个金属层之间形成的磁隧道结(MTJ)内核。 MTJ内核包括形成MRAM架构的存储器位置阵列的单元。图1是根据示例性实施例配置的MRAM单元200的示意性透视 图。MRAM架构中的每个单元可以如图1中所示配置。MRAM单元 200通常包括上铁磁层或合成反铁磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生集成电路的方法，所述集成电路用于感测由安置在基板中的有源电路部件产生的第一电流，所述方法包括：　　　　提供传导数字线；　　　　在所述有源电路部件和所述传导数字线上面提供磁隧道结（ＭＴＪ）电流传感器，其中所述ＭＴＪ电流传感器包括ＭＴＪ内核；　　　　在所述ＭＴＪ电流传感器上面提供传导比特线，使得所述ＭＴＪ电流传感器安置在所述传导数字线和所述传导比特线之间；以及　　　　将所述传导数字线和所述传导比特线耦合到所述有源电路部件，使得所述ＭＴＪ内核被配置为感测所述第一电流并且基于所述第一电流产生第二电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-10-28 11/262,0541.一种产生集成电路的方法，所述集成电路用于感测由安置在基板中的有源电路部件产生的第一电流，所述方法包括提供传导数字线；在所述有源电路部件和所述传导数字线上面提供磁隧道结(MTJ)电流传感器，其中所述MTJ电流传感器包括MTJ内核；在所述MTJ电流传感器上面提供传导比特线，使得所述MTJ电流传感器安置在所述传导数字线和所述传导比特线之间；以及将所述传导数字线和所述传导比特线耦合到所述有源电路部件，使得所述MTJ内核被配置为感测所述第一电流并且基于所述第一电流产生第二电流。2. 如权利要求1所述的方法，其中所述MTJ内核被配置为电磁耦 合到所述有源电路部件。3. 如权利要求l所述的方法，其中所述有源电路部件安置在基板 中，并且通过前端制造工艺由前端层形成，并且其中在所述前端制造 工艺之后，通过后端制造工艺由后端层在所述有源电路部件上方形成 所述MTJ内核。4. 如权利要求l所述的方法，其中在所述有源电路部件上面提供 所述MTJ电流传感器的步骤进一步包括淀积第一传导MTJ电极层；在所述第一传导MTJ电极层上，淀积自由层、隧道阻挡层和钉扎 层；以及对所述自由层、所述隧道阻挡层和所述钉扎层进行构图，其中经 过构图的自由层、经过构图的隧道阻挡层和经过构图的钉扎层包括 MTJ内核。5. 如权利要求4所述的方法，所述方法进一步包括 在所述MTJ内核上淀积第二传导MTJ电极层；以及在所述第二传导MTJ电极层上面淀积层间电介质层。6. 如权利要求5所述的方法，所述方法进一步包括在所述层间电介质层上面淀积所述传导比特线。7. —种制造包括磁隧道结(MTJ)电流传感器的集成电路的方法，所述方法包括提供基板，该基板具有嵌入于其中的有源电路部件，其中所述有源电路部件产生第一电流；在所述有源电路部件上面提供MTJ电流传感器；以及将数字线和比特线耦合到所述有源电路部件，其中所述MTJ电流传感器被安置在所述数字线和所述比特线之 间，并且被配置为感测所述第一电流以及基于由所述MTJ电流传感器 感测的所述第一电流来产生第二电流。8. 如权利要求7所述的方法，其中在所述有源电路部件上面提供 所述MTJ电流传感器的步骤包括淀积第一传导MTJ电极层；在所述第一传导MTJ电极层上淀积自由层、隧道阻挡层和钉扎层；对所述自由层、所述隧道阻挡层和所述钉扎层进行构图，其中经 过构图的自由层、经过构图的隧道阻挡层和经过构图的钉扎层包括MTJ内核；以及在所述MTJ内核上淀积第二传导MTJ电极层。9. 如权利要求8所述的方法，所述方法进一步包括 淀积所述数字线；在所述第二传导MTJ电极层上面淀积层间电介质层...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑永瑞，罗伯特W贝尔德，马克A迪尔拉姆，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]