[发明专利]实现磁隧道结电流传感器的方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及电子器件。更具体地，本发明涉及一种包括感测 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。

背景技术

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，缩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技术领域和背景，本发明的其他所希望 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；

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；

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是根据本发明的实施例的MTJ的电极的分解平面视图，其中 至少一个电极是正方形的；