[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810228420.3
• 申請(qǐng)日: 2018-03-20
• 公開（公告）號(hào): CN108665921B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金大植;高寬協(xié)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三星電子株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G11C11/34
• 分類號(hào): G11C11/34;H01L27/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 張波

一種半導(dǎo)體器件包括含第一基板的第一半導(dǎo)體芯片。第一磁隧道結(jié)在第一基板上。第二半導(dǎo)體芯片包括第二基板。第二磁隧道結(jié)在第二基板上。第二半導(dǎo)體芯片放置在第一半導(dǎo)體芯片上以形成芯片堆疊。第一磁隧道結(jié)的磁化翻轉(zhuǎn)所需的第一臨界電流密度不同于第二磁隧道結(jié)的磁化翻轉(zhuǎn)所需的第二臨界電流密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明構(gòu)思涉及半導(dǎo)體器件，更具體地，涉及包括嵌入式磁存儲(chǔ)元件的半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

在當(dāng)前的嵌入式半導(dǎo)體器件中，存儲(chǔ)元件和邏輯元件通常一起集成在單個(gè)芯片上。這樣的嵌入式半導(dǎo)體器件可以包括配置為存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)的主存儲(chǔ)元件以及配置為處理由用戶請(qǐng)求的特定功能的功能電路。

在現(xiàn)代電子設(shè)備中，期望非易失類型的存儲(chǔ)器件，因?yàn)榧词箾]有電源它們也會(huì)保留用戶數(shù)據(jù)。閃速存儲(chǔ)器件已經(jīng)作為非易失性器件變得受歡迎。然而，閃速存儲(chǔ)器件與相對(duì)慢的操作速度相關(guān)聯(lián)，這會(huì)不利地影響所得系統(tǒng)的性能。磁存儲(chǔ)器件已經(jīng)因解決和消除閃速存儲(chǔ)器件的局限性的潛力而被研究。磁存儲(chǔ)器件以相對(duì)更高的速度運(yùn)行并提供非易失特性；因此，磁存儲(chǔ)器件已經(jīng)作為下一代存儲(chǔ)器件吸引了相當(dāng)多的關(guān)注。這隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品要求更高的速度、更低的功耗和不斷增長的集成度而尤其如此。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式涉及包括具有提高的保留特性的非易失性存儲(chǔ)單元的半導(dǎo)體器件。實(shí)施方式還涉及具有相對(duì)高的速度和相對(duì)低的功耗的隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施方式，一種半導(dǎo)體器件包括含第一基板的第一半導(dǎo)體芯片。第一磁隧道結(jié)在第一基板上。第二半導(dǎo)體芯片包括第二基板。第二磁隧道結(jié)在第二基板上。第二半導(dǎo)體芯片放置在第一半導(dǎo)體芯片上以形成芯片堆疊。第一磁隧道結(jié)的磁化翻轉(zhuǎn)(magnetization reversal)所需的第一臨界電流密度不同于第二磁隧道結(jié)的磁化翻轉(zhuǎn)所需的第二臨界電流密度。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施方式，一種半導(dǎo)體器件包括第一半導(dǎo)體芯片以及以芯片堆疊布置堆疊在第一半導(dǎo)體芯片上的第二半導(dǎo)體芯片。第一半導(dǎo)體芯片包括含第一區(qū)域和第二區(qū)域的第一基板、在第一區(qū)域處的第一存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、以及在第二區(qū)域處的第一邏輯結(jié)構(gòu)。第二半導(dǎo)體芯片包括含第三區(qū)域和第四區(qū)域的第二基板、在第三區(qū)域處的第二存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、以及在第四區(qū)域處的第二邏輯結(jié)構(gòu)。第一存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)包括可作為非易失性存儲(chǔ)(NVM)單元操作的第一存儲(chǔ)單元，第二存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)包括可作為隨機(jī)存取存儲(chǔ)(RAM)單元操作的第二存儲(chǔ)單元。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施方式，一種半導(dǎo)體器件包括第一半導(dǎo)體芯片和第二半導(dǎo)體芯片，第一半導(dǎo)體芯片包括在水平方向上延伸的第一基板和在第一基板上的第一磁隧道結(jié)，第二半導(dǎo)體芯片包括在水平方向上延伸的第二基板和在第二基板上的第二磁隧道結(jié)，第二半導(dǎo)體芯片放置在第一半導(dǎo)體芯片上以形成在相對(duì)于水平方向的垂直方向上延伸的芯片堆疊。第一磁隧道結(jié)具有第一磁隧道結(jié)的磁化翻轉(zhuǎn)所需的第一臨界電流密度。第二磁隧道結(jié)具有第二磁隧道結(jié)的磁化翻轉(zhuǎn)所需的第二臨界電流密度。磁化翻轉(zhuǎn)所需的第一臨界電流密度和第二臨界電流密度是不同的。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的簡化框圖。

圖2A和2B是示出圖1中所示的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的單位存儲(chǔ)單元的示意圖。

圖3A和3B是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施方式的第一磁隧道結(jié)的概念圖。

圖4A是部分地顯示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施方式的在圖1中所示的第一存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖4B和4C是對(duì)應(yīng)于圖4A的部分A的放大圖。

圖5A是部分地顯示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施方式的在圖1中所示的第二存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖5B和5C是對(duì)應(yīng)于圖5A的部分B的放大圖。

圖6是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施方式的半導(dǎo)體封裝的剖視圖。