[发明专利]磁性隧道结温度传感器

说明书

技术领域

[0001]本发明一般地涉及电子器件。更特别地，本发明涉及具有智能型电源器件和磁阻随机存取存储器(MRAM)电路系统的集成电路(IC)器件，其将磁性隧道结(MTJ)实现为温度传感器或磁性隧道结温度传感器(MTJ-TS)。

背景技术

[0002]MRAM是使用磁性极化存储数据的非易失性存储技术，与使用电子电荷存储数据的其他RAM技术相对比。MRAM的一个主要益处在于它在外加系统电源不存在的情况下保存存储的数据，因此它是一种非易失性存储器。通常，MRAM包括在半导体衬底上形成的大量磁性单元，其中每个单元代表一个数据位。通过改变单元内磁性自由层的磁化方向将信息写入单元，并且通过测量单元的电阻读出位(低电阻典型地代表“0”位而高电阻典型地代表“1”位，或者反之亦然)。

[0003]MRAM器件通常包括使用传导位线、传导数字线和/或局部互连等互连的单元阵列。实际的MRAM器件使用已知的半导体加工技术制造。例如，位线和数字线由不同金属层形成，它们由一个或多个绝缘和/或另外的金属层分离。常规制造工艺允许不同的MRAM器件容易地制造在衬底上。

[0004]智能型电源集成电路是能够以受控和智能方式提供工作功率的单片器件。智能型电源集成电路典型地包括一个或多个有源电路部件，例如电源电路部件、模拟控制部件和/或数字逻辑部件。智能型电源集成电路也可以包括可以用来测量或检测物理参数例如位置、运动、力、加速度、温度、场、压力等的一个或多个传感器。这种传感器可以用来例如响应变化的操作条件控制输出功率。例如，在蜂窝式电话中，可以设计智能型电源产品以调节功耗、放大音频信号以及提供电源到彩色屏幕。在喷墨式打印机中，智能型电源产品可以帮助驱动电机并且为油墨输送放开喷嘴。在汽车中，智能型电源产品可以帮助控制引擎和制动系统、安全气囊展开以及座位定位。智能型电源产品也可以在大量其他应用中实现。

[0005]对于实现智能型电源和磁阻随机存取存储器(MRAM)设计的集成电路(IC)，温度感测是保护电路、器件或系统的电源IC设计的重要元素。

[0006]图15是实现用于感测温度的温度传感器1502的常规集成电路器件1500的简化示意横截面表示。该器件包括温度传感器1502、电源1504、硅衬底1506、绝缘衬底1508、逻辑1514和MRAM体系结构1516。温度传感器1502和电源1504都嵌入在硅衬底1506中而绝缘衬底1508位于温度传感器1502和电源1504上方。用于测量电源1504的温度的现有温度传感器1502遭受各种限制。温度传感器102可以使用基于结的器件实现，其中结带隙相对于变化的温度而改变。这种基于p/n结的感测器件1502消耗珍贵的半导体布局面积或空间。这种感测器件1502的其他限制包括尤其例如过度的尺寸/重量、不足的测量精度、不足的灵敏度和/或动态范围、高成本以及有限的可靠性。

[0007]许多现代应用的小型化使得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，和/或提高电路布局效率是期望的。理想地，这种传感器应当以节省成本的方式制造，这减小传感器消耗的另外布局面积或空间。使得包括MRAM体系结构的基于半导体的器件与在单个衬底上包括传感器部件的智能型电源体系结构集成在一起将是期望的，特别地，其中MRAM体系结构和智能型电源体系结构使用相同加工技术制造。因此，继续存在对于改进温度传感器的需求。

[0008]因此，提供一种适合于测量温度的改进温度传感器和方法是期望的。改进的温度传感器和方法产生可以转换成热源温度的电气信号是进一步期望的。提供可以与半导体器件和集成电路容易地集成在一起的温度传感器(例如，与半导体器件和集成电路结构以及制造方法兼容的温度传感器)将是期望的。例如，提供表现出精确测量和改进测量性能并且可以集成在三维体系结构中以节省布局面积并且允许以节省成本的方式处理的温度传感器将是非常期望的。本发明的其他期望特征和特性将从随后结合附随附图以及前述技术领域和背景进行的详细描述和附加权利要求书中变得明白。

附图说明

[0009]可以通过在结合下面附图考虑时参考详细描述和权利要求书获得本发明的更完整理解，其中类似的参考数字遍及附图指向类似的元件。

[0010]图1是根据一种示范性实施方案配置的MRAM单元的示意透视图；

[0011]图2是简化智能型电源集成电路体系结构的示意截面图；

[0012]图3是根据一种示范性实施方案配置的集成电路器件的示意表示；