磁屏蔽、半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體封裝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及磁屏蔽、半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體封裝。提供一種提高了對(duì)外部磁場(chǎng)的屏蔽特性的磁屏蔽。磁屏蔽MS1具有面內(nèi)磁化作為剩余磁化，并適于通過(guò)在磁場(chǎng)垂直方向上向磁屏蔽施加磁場(chǎng)以產(chǎn)生磁化方向上的垂直分量。
【專利說(shuō)明】磁屏蔽、半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體封裝
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]2013年6月25日提交的日本專利申請(qǐng)N0.2013-132750，包括說(shuō)明書、附圖和摘要，通關(guān)引用整體并入本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及磁屏蔽、半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體封裝，更具體地，涉及一種包括磁阻存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體器件和在其中的半導(dǎo)體封裝。

【背景技術(shù)】
[0004]當(dāng)前，磁阻存儲(chǔ)器(MRAM(磁阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器))日益發(fā)展。關(guān)于磁阻存儲(chǔ)器的技術(shù)，例如，包括專利文獻(xiàn)I至3中公開(kāi)的技術(shù)。
[0005]專利文獻(xiàn)I和2涉及關(guān)于磁阻存儲(chǔ)器的技術(shù)，其中利用自旋注入來(lái)反轉(zhuǎn)自由層的磁化方向。如上述專利文獻(xiàn)任意一個(gè)所公開(kāi)的，垂直各向異性應(yīng)用于自由層。專利文獻(xiàn)3公開(kāi)了一種非易失性固態(tài)磁性存儲(chǔ)器件，其具有磁屏蔽結(jié)構(gòu)，用來(lái)屏蔽MRAM芯片免受外部散射磁場(chǎng)的影響。
[0006]相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008][專利文獻(xiàn)I]日本未審查專利申請(qǐng)公布(PCT申請(qǐng)翻譯)N0.2007-525847
[0009][專利文獻(xiàn)2]美國(guó)專利申請(qǐng)N0.2005/0104101
[0010][專利文獻(xiàn)3]日本未審查專利公布N0.2003-115578


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]一些磁阻存儲(chǔ)器被磁屏蔽覆蓋，以抑制外部磁場(chǎng)對(duì)磁阻存儲(chǔ)器的影響。然而，在這種磁屏蔽中，在其垂直方向上磁化的變化受到作用于磁屏蔽厚度方向上的反磁場(chǎng)的影響而中斷，這使得很難實(shí)現(xiàn)垂直方向上相對(duì)外部磁場(chǎng)的充足的磁導(dǎo)率。在這種情況下，磁屏蔽幾乎不能實(shí)現(xiàn)對(duì)垂直外部磁場(chǎng)的充分的屏蔽特性。
[0012]結(jié)合附圖，在下面的詳細(xì)描述中將澄清本發(fā)明的其它問(wèn)題和新特征。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，磁屏蔽具有面內(nèi)磁化作為剩余磁化，并且將垂直磁各向異性賦予磁屏蔽。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，磁屏蔽能夠提高其對(duì)外部磁場(chǎng)的屏蔽特性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的磁阻存儲(chǔ)器和磁屏蔽的示例性截面圖；
[0016]圖2是用于說(shuō)明磁屏蔽內(nèi)磁化的變化的示例性截面圖；
[0017]圖3是不例性不出垂直外部磁場(chǎng)和通過(guò)外部磁場(chǎng)在磁屏蔽內(nèi)產(chǎn)生的垂直磁化分量之間關(guān)系的曲線圖；
[0018]圖4是示出一個(gè)實(shí)施例中的磁屏蔽的一個(gè)示例的示例性截面圖；
[0019]圖5A和5B是示出圖4中所示的磁屏蔽的改進(jìn)例的示意性截面圖；
[0020]圖6A和圖6B是不出一個(gè)實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的不例性截面圖；
[0021]圖7是示出一個(gè)實(shí)施例中的半導(dǎo)體封裝的示例性截面圖；
[0022]圖8是示出圖7中所示的半導(dǎo)體封裝中的半導(dǎo)體芯片和磁屏蔽之間的位置關(guān)系的不例性平面圖；和
[0023]圖9是示出圖7中所示的半導(dǎo)體封裝的改進(jìn)例的示例性截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。只要有可能，將貫穿所有圖使用相同的附圖標(biāo)記，以指示相同或相似的部分，并由此將在下文省略它們的描述。
[0025]圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的磁阻存儲(chǔ)器麗I和磁屏蔽MSl的示例性截面圖。圖1示例性示出了磁阻存儲(chǔ)器MMl和磁屏蔽MSl之間的位置關(guān)系。
[0026]本實(shí)施例的磁屏蔽MSl具有面內(nèi)磁化作為剩余磁化。通過(guò)在垂直方向上施加磁場(chǎng)，磁屏蔽MSl在磁化方向上產(chǎn)生垂直分量。對(duì)于磁屏蔽MSl和施加到磁屏蔽MSl的外部磁場(chǎng)的磁化方向，本文所用術(shù)語(yǔ)“垂直方向”是指垂直于(在圖1中示出的垂直)磁屏蔽MSl的膜表面的方向，并且本文所用的術(shù)語(yǔ)“面內(nèi)方向”指的是平行于磁屏蔽MSl的膜表面的方向。這同樣適用于后面將要描述的磁記錄層MRl和磁基準(zhǔn)層RU。
[0027]在本實(shí)施例中，垂直磁各向異性賦予具有面內(nèi)磁化作為剩余磁化的磁屏蔽MSl。在這種情況下，在厚度方向上作用于磁屏蔽MSl的反磁場(chǎng)抵消了賦予磁場(chǎng)MSl的垂直磁各向異性。因此，通過(guò)在垂直方向上向磁屏蔽MSl施加外部磁場(chǎng),磁屏蔽MSl會(huì)產(chǎn)生在磁化方向上的垂直分量。就是說(shuō)，由于垂直方向上的外部磁場(chǎng)，磁屏蔽MSl趨向于引起磁化的變化，從而能夠?qū)崿F(xiàn)在垂直方向上外部磁場(chǎng)的足夠的磁導(dǎo)率。因此，磁屏蔽能夠提高其在垂直方向上對(duì)外部磁場(chǎng)的屏蔽特性。
[0028]下文將涉及本實(shí)施例中的磁屏蔽MSl的結(jié)構(gòu)、包括磁屏蔽MSl的半導(dǎo)體器件SDl和半導(dǎo)體封裝的結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。
[0029]首先，將在下文中描述磁屏蔽MSl的結(jié)構(gòu)。
[0030]磁屏蔽MSl設(shè)置在磁阻存儲(chǔ)器MMl的附近，并且具有抑制外部磁場(chǎng)對(duì)磁阻存儲(chǔ)器麗I的影響的功能。磁屏蔽MSl與磁阻存儲(chǔ)器麗I分開(kāi)設(shè)置。
[0031]本實(shí)施例的磁屏蔽MSl能夠形成為平板狀形狀，例如，具有不小于I μπι也不大于10 μ m的厚度,或形成為薄膜狀形狀，具有不小于Inm也不大于30nm的厚度。平板狀磁屏蔽MSl被提供在例如包含磁阻存儲(chǔ)器MMl的半導(dǎo)體芯片的上面或下面。薄膜形式的磁屏蔽MSl例如被提供在半導(dǎo)體芯片內(nèi)的磁阻存儲(chǔ)器MMl的上面或下面。
[0032]在圖1的示例性截面圖所示的示例中，磁屏蔽MSl分別被提供在磁阻存儲(chǔ)器麗I的上方和下方?；蛘?，磁屏蔽MSl可被提供在磁阻存儲(chǔ)器MMl的上面或下面。
[0033]磁屏蔽MSl優(yōu)選被提供為在平面圖中疊加在整個(gè)磁阻存儲(chǔ)器MMl上方。這個(gè)結(jié)構(gòu)能夠更有效地抑制外部磁場(chǎng)對(duì)磁阻存儲(chǔ)器MMl的影響。在本實(shí)施例中，例如，磁屏蔽MSl被提供為覆蓋布置成陣列的整個(gè)磁阻存儲(chǔ)器MMl。
[0034]磁屏蔽MSl具有面內(nèi)磁化作為剩余磁化。通過(guò)在垂直方向上施加磁場(chǎng),磁屏蔽MSl在磁屏蔽MSl的磁化方向上產(chǎn)生垂直分量。對(duì)于磁屏蔽MSl和施加到磁屏蔽MSl的外部磁場(chǎng)的磁化方向，本文所用的術(shù)語(yǔ)“垂直方向”指的是垂直于磁屏蔽MSl的膜表面的方向。就是說(shuō)，該垂直方向與平板狀或薄膜狀磁屏蔽MSl的膜厚方向是相同的。在垂直方向設(shè)定為法線方向的情況下，面內(nèi)方向與平面方向一致。
[0035]圖2是用于說(shuō)明磁屏蔽MSl內(nèi)的磁化變化的示例性截面圖。
[0036]當(dāng)外部磁場(chǎng)在垂直方向上施加到平板狀或薄膜狀的磁屏蔽時(shí)，在磁屏蔽的上表面和下表面的每個(gè)處將發(fā)生偏振。磁屏蔽在垂直方向上的磁化的變化被由偏振在磁屏蔽中所產(chǎn)生的反磁場(chǎng)中斷。在這種情況下，變得難以獲得對(duì)于垂直外部磁場(chǎng)的足夠的磁導(dǎo)率。
[0037]垂直磁各向異性被賦予本實(shí)施例的磁屏蔽MSl，從而使垂直磁各向異性抵消反磁場(chǎng)。因此，如圖2所示，磁屏蔽MSl的磁化方向能夠很容易地改變成垂直方向。就是說(shuō)，磁屏蔽MSl能夠?qū)崿F(xiàn)在垂直方向上對(duì)外部磁場(chǎng)的高磁導(dǎo)率。因此，由垂直外部磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁通量能夠在磁屏蔽MSl中被有效地吸收。磁屏蔽MSl具有面內(nèi)磁化作為剩余磁化，以便由吸收的外部磁場(chǎng)造成的磁通量相對(duì)于磁屏蔽MSl的垂直方向傾斜地流過(guò)。結(jié)果，能夠降低磁阻存儲(chǔ)器MMl周圍的磁通量密度。在本實(shí)施例中，例如，通過(guò)上述方式，磁屏蔽MSl能夠抑制垂直外部磁場(chǎng)對(duì)磁阻存儲(chǔ)器MMl的影響。
[0038]另外，本實(shí)施例的磁屏蔽MS1，因?yàn)榇嬖诿鎯?nèi)磁化，也能夠?qū)崿F(xiàn)在面內(nèi)方向上對(duì)外部磁場(chǎng)的高磁導(dǎo)率。因此，使用磁屏蔽MS1，本實(shí)施例能夠抑制面內(nèi)外部磁場(chǎng)對(duì)磁阻存儲(chǔ)器麗I的影響。
[0039]圖3是示例性示出施加到磁屏蔽MSl的垂直外部磁場(chǎng)和由外部磁場(chǎng)在磁屏蔽中產(chǎn)生的垂直磁化分量之間的關(guān)系的曲線圖。該圖示出了磁化曲線，其中水平軸表示在垂直方向上的外部磁場(chǎng)H,而縱軸表不在磁屏蔽MSl中產(chǎn)生的垂直磁化M。
[0040]像圖3中所示的磁化曲線一樣，通過(guò)將垂直外部磁場(chǎng)H施加到磁屏蔽MS1，在磁屏蔽MSl內(nèi)產(chǎn)生垂直磁化M。能夠調(diào)節(jié)磁化曲線的斜率，以控制磁屏蔽MSl相對(duì)于垂直外磁場(chǎng)的磁導(dǎo)率。能夠通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整形成磁屏蔽MSl的材料、結(jié)構(gòu)和形成條件控制磁化曲線的斜率。
[0041]在本實(shí)施例中，例如，4 Ji Ms是垂直外部磁場(chǎng)Hkeff施加到磁屏蔽MSl時(shí)產(chǎn)生的飽和磁化。在這種情況下，優(yōu)選滿足以下公式:5 < 4 π Ms/Hkeff ( 20。這種布置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)垂直外部磁場(chǎng)的足夠的磁導(dǎo)率，從而有效地抑制了外部磁場(chǎng)在垂直方向上對(duì)磁阻存儲(chǔ)器MMl的影響。值4JiMs/Hkeff對(duì)應(yīng)于磁屏蔽MSl的有效磁導(dǎo)率μ。
[0042]在本實(shí)施例中，控制通過(guò)在垂直方向上施加外部磁場(chǎng)在磁屏蔽MSl中產(chǎn)生的垂直磁化不超過(guò)在磁屏蔽MSl的厚度方向(垂直方向)上能夠產(chǎn)生的反磁場(chǎng)。由于磁屏蔽MSl的磁化方向轉(zhuǎn)變成完全垂直方向，所以這種布置能夠抑制對(duì)垂直外部磁場(chǎng)的屏蔽特性損失的問(wèn)題。能夠通過(guò)分別調(diào)節(jié)形成磁屏蔽MSl的材料、結(jié)構(gòu)和形成條件控制磁屏蔽MSl中產(chǎn)生的垂直磁化。能夠通過(guò)分別調(diào)節(jié)磁屏蔽MSl的形狀或膜厚度控制在磁屏蔽MSl的膜厚度方向上產(chǎn)生的反磁場(chǎng)。
[0043]圖4示出了一個(gè)實(shí)施例中的磁屏蔽的一個(gè)示例的示例性截面圖。
[0044]在本實(shí)施例的磁屏蔽MSl中，例如，實(shí)際上能夠通過(guò)使用界面磁各向異性生成由施加到磁屏蔽MSl的垂直外部磁場(chǎng)所產(chǎn)生的垂直方向上的磁化分量。
[0045]在本實(shí)施例中，如圖4所示，例如，具有面內(nèi)磁各向異性的磁性層MLl和關(guān)于磁性層MLl感應(yīng)界面磁各向異性的非磁性層匪I彼此疊置以形成疊層膜，其能夠形成磁屏蔽MSI。因此,通過(guò)界面磁各向異性,垂直磁各向異性被賦予磁屏蔽MSI。
[0046]例如，磁性層MLl是由CoFeB、CoFe, NiFe或NiFeCo形成的。例如，非磁性層NMl是由MgO等制成的氧化膜，或者Ta或Pt制成的非磁性金屬膜形成的。這種布置能夠有效地感應(yīng)磁性層MLl和非磁性層匪I之間的界面磁各向異性。在本實(shí)施例中，由CoFeB制成的磁性層MLl和由MgO制成的非磁性層匪1的組合能夠作為示例。
[0047]或者，本實(shí)施例能夠具有包括依次層疊的非磁性層匪1、磁性層MLl和非磁性層匪1的三層結(jié)構(gòu)，或者由包括依次層疊的磁性層MLl、非磁性層匪I和磁性層MLl的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的疊層膜。
[0048]圖5A和5B示出了圖4中所示的磁屏蔽的改進(jìn)例的示例性截面圖。
[0049]參照?qǐng)D5A，通過(guò)示例的方式，形成磁屏蔽MSl的層疊膜包括交替疊置的多個(gè)磁性層MLl和多個(gè)非磁性層匪I。在這種情況下,在磁性層MLl和非磁性層匪I之間的每個(gè)界面，感應(yīng)界面磁各向異性。因此，能夠調(diào)節(jié)磁性層MLl和非磁性層匪I的數(shù)量，以控制磁屏蔽MSl相對(duì)于垂直外磁場(chǎng)的磁導(dǎo)率。
[0050]圖5B舉例說(shuō)明了添加磁性層ML2和中間層ILl。磁性層ML2具有面內(nèi)磁各向異性。中間層ILl被提供在磁性層ML2與磁性層MLl和非磁性層匪1的上述疊層膜之間。中間層ILl是不會(huì)關(guān)于磁性層ML2誘發(fā)界面磁各向異性的層。在這種情況下，磁屏蔽MSl能夠改善它對(duì)于面內(nèi)外部磁場(chǎng)的導(dǎo)磁率。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)磁屏蔽MSl,其對(duì)面內(nèi)方向和垂直方向上的外部磁場(chǎng)都具有優(yōu)良的屏蔽效果。
[0051]例如，磁性層ML2由NiFe形成。因此，能夠有效地改善磁屏蔽MSl對(duì)面內(nèi)外部磁場(chǎng)的磁導(dǎo)率。例如，中間層ILl由Ta形成。因此，中間層ILl能夠防止關(guān)于磁性層ML2感應(yīng)界面磁各向異性，以穩(wěn)定地控制磁屏蔽MSl的磁導(dǎo)率。
[0052]在本實(shí)施例的磁屏蔽MSl中，例如，賦予磁屏蔽MSl的垂直磁各向異性還能夠通過(guò)使用晶體磁各向異性來(lái)產(chǎn)生。在這種情況下，磁屏蔽MSl例如由CoPt形成。因此，通過(guò)晶體磁各向異性，垂直磁各向異性被賦予磁屏蔽MSI。
[0053]在本實(shí)施例的磁屏蔽MSl中，例如，賦予磁屏蔽MSl的垂直磁各向異性還能夠使用應(yīng)變磁各向異性來(lái)產(chǎn)生。在這種情況下，磁屏蔽MSl例如由Ni/Cu疊層膜形成。因此,通過(guò)應(yīng)變磁各向異性，垂直磁各向異性被賦予磁屏蔽MSI。
[0054]例如，由磁屏蔽MSl保護(hù)的磁阻存儲(chǔ)器麗I包括磁基準(zhǔn)層RLl、隧道勢(shì)壘層TBl和磁記錄層MRl的疊層。磁基準(zhǔn)層RLl和磁記錄層MRl是由鐵磁材料形成的磁性層。隧道勢(shì)壘層TBl是由非磁性材料形成的非磁性層。磁基準(zhǔn)層RL1、隧道勢(shì)壘層TBl和磁記錄層MRl的層疊結(jié)構(gòu)形成磁性隧道結(jié)MTJ。
[0055]磁屏蔽MSl被提供在磁阻存儲(chǔ)器MMl的上面或下面。如圖1所示，平板狀或薄膜狀的磁屏蔽MSl設(shè)置成平行于以磁基準(zhǔn)層RLl、隧道阻擋層TBl和磁記錄層MRl的層疊方向作為法線的平面。在這種情況下，能夠有效地覆蓋布置成陣列的磁阻存儲(chǔ)器MM1。尤其是，薄膜狀磁屏蔽MSl能夠形成在布線層中，該布線層形成半導(dǎo)體芯片內(nèi)的多層互連結(jié)構(gòu)。
[0056]在本實(shí)施例中，包括在磁阻存儲(chǔ)器MMl中的磁記錄層MRl和磁基準(zhǔn)層RLl例如具有垂直磁各向異性。在這種情況下,磁記錄層MRl和磁基準(zhǔn)層RLl例如由具有垂直磁各向異性的鐵磁材料形成。術(shù)語(yǔ)“垂直磁各向異性”表不其中垂直于每個(gè)層的膜表面的方向變成易磁化軸的磁各向異性。
[0057]具有垂直磁各向異性的磁記錄層MRl趨向于會(huì)受到垂直方向上的外部磁場(chǎng)的影響。然而，在本實(shí)施例中，磁阻存儲(chǔ)器MMl能夠被對(duì)垂直外部磁場(chǎng)有良好屏蔽特性的磁屏蔽MSl覆蓋。因此，磁屏蔽MSl能夠抑制垂直外部磁場(chǎng)對(duì)磁記錄層MRl的影響。因此，包括具有垂直磁各向異性的磁記錄層MRl的磁阻存儲(chǔ)器MMl能夠具有良好的操作性能。
[0058]例如，包括在磁阻存儲(chǔ)器麗I中的磁記錄層MRl和磁基準(zhǔn)層RLl可以具有面內(nèi)磁各向異性。在這種情況下，磁記錄層MRl和磁基準(zhǔn)層RLl都由例如具有面內(nèi)磁各向異性的鐵磁材料形成。術(shù)語(yǔ)“面內(nèi)磁各向異性”表示其中平行于每個(gè)層的膜表面的方向變成易磁化軸的磁各向異性。
[0059]磁阻存儲(chǔ)器麗I通過(guò)反轉(zhuǎn)磁記錄層MRl的磁化寫入數(shù)據(jù)“I”或“O”。用于反轉(zhuǎn)磁記錄層MRl的磁化的方法沒(méi)有特別地限制，但能夠包括，例如，電流磁場(chǎng)過(guò)程、自旋注入過(guò)程和疇壁位移過(guò)程。在電流磁場(chǎng)過(guò)程中，磁場(chǎng)是通過(guò)流經(jīng)圍繞磁性隧道結(jié)MTJ提供的布線的電流產(chǎn)生的，從而反轉(zhuǎn)磁記錄層MRl的磁化。在自旋注入過(guò)程中，允許電流在穿過(guò)磁性隧道結(jié)MTJ這樣的方向上流動(dòng)，由此自旋極化的電流被用于磁基準(zhǔn)層RLl中以反轉(zhuǎn)磁記錄層MRl的磁化。在疇壁位移過(guò)程中，磁記錄層MRl中的疇壁由施加到磁記錄層MRl內(nèi)部的電流移動(dòng)，從而反轉(zhuǎn)磁化。
[0060]通過(guò)允許用于讀取的電流在穿透磁性隧道結(jié)MTJ這樣的方向上流動(dòng)來(lái)執(zhí)行磁阻存儲(chǔ)器MMl的讀取操作。以這種方式，檢測(cè)磁性隧道結(jié)MTJ的阻抗值，從而讀出對(duì)應(yīng)于該阻抗值的數(shù)據(jù)“O”或“I”。
[0061]當(dāng)磁記錄層MRl的磁化方向與磁基準(zhǔn)層RLl的磁化方向反平行時(shí)，磁性隧道結(jié)MTJ的阻抗值變得相對(duì)較高。相反，當(dāng)磁記錄層MRl的磁化方向與磁基準(zhǔn)層RLl的磁化方向相同時(shí)，磁性隧道結(jié)MTJ的阻抗值變得相對(duì)較低。這些阻抗值分別對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)“I”或“O”。
[0062]現(xiàn)在，將描述本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件SDl。
[0063]圖6是示出本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件SDl的示例性截面圖。圖6A示出了在一個(gè)截面處半導(dǎo)體器件SDl的結(jié)構(gòu)。圖6B示出了在垂直于圖6A中所示的一個(gè)截面的另一個(gè)截面處半導(dǎo)體器件SDl的結(jié)構(gòu)。
[0064]半導(dǎo)體器件SDl包括磁阻存儲(chǔ)器MM1，和被提供在磁阻存儲(chǔ)器MMl上面或下面的磁屏蔽MSI。能夠使用如上所述的磁屏蔽MSl和磁阻存儲(chǔ)器麗I。圖6示出了磁屏蔽MSl被提供在磁阻存儲(chǔ)器MMl上面的示例。
[0065]在圖6所示的示例中，磁阻存儲(chǔ)器MMl和磁屏蔽MSl能夠形成在半導(dǎo)體芯片內(nèi)。因此，在后續(xù)工藝中，能夠省略形成磁屏蔽MSl的步驟。
[0066]本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件SDl包括:半導(dǎo)體襯底SBl，和提供在半導(dǎo)體襯底SBl處的晶體管TR1。半導(dǎo)體襯底SBl沒(méi)有具體限制，但例如是硅襯底或化合物半導(dǎo)體襯底。如圖6A和6B所示，晶體管TRl例如包括:提供在半導(dǎo)體襯底SBl上方的柵極絕緣膜GII，提供在柵極絕緣膜GIl上方的柵電極GE1，提供在柵電極GEl兩側(cè)上方的側(cè)壁SW1，和提供在半導(dǎo)體襯底SBl處的以在平面圖中夾持柵電極GEl的源區(qū)和漏區(qū)DR1。圖6示出了在半導(dǎo)體襯底SBl處提供多個(gè)晶體管TRl的情況。元件隔離膜EIl嵌入在半導(dǎo)體襯底SBl中，使得晶體管TRl彼此隔開(kāi)并與其它兀件隔開(kāi)。
[0067]層間絕緣膜IIl被提供在半導(dǎo)體襯底SBl上方以覆蓋晶體管TR1。要耦合到源區(qū)和漏區(qū)DRl的接觸插塞CPl被嵌入在層間絕緣膜IIl中。
[0068]磁阻存儲(chǔ)器麗I被提供在層間絕緣膜IIl上方。磁阻存儲(chǔ)器麗I例如包括:提供在層間絕緣膜IIl上方的磁基準(zhǔn)層RL1、提供在磁基準(zhǔn)層RLl上方的隧道勢(shì)壘層TBl和提供在隧道勢(shì)壘層TBl上方的磁記錄層MRl。此時(shí)，磁基準(zhǔn)層RLl例如經(jīng)由接觸插塞CPl耦合到源區(qū)和漏區(qū)DRl。磁阻存儲(chǔ)器麗I例如形成在層間絕緣膜112中。磁阻存儲(chǔ)器麗I的結(jié)構(gòu)不限于此，并且能夠形成在多層互連結(jié)構(gòu)的任意布線層中。
[0069]在本實(shí)施例中，包括在磁阻存儲(chǔ)器MMl中的磁記錄層MRl和磁基準(zhǔn)層RLl例如具有垂直磁各向異性。另一方面，如后所述，磁屏蔽MSl被提供在磁阻存儲(chǔ)器MMl上面以覆蓋磁阻存儲(chǔ)器MM1。磁屏蔽MSl對(duì)垂直外部磁場(chǎng)具有良好的屏蔽特性。因此，磁屏蔽MSl能夠減少垂直外部磁場(chǎng)對(duì)磁記錄層MRl的影響。包括在磁阻存儲(chǔ)器MMl中的磁記錄層MRl和磁基準(zhǔn)層RLl例如可以具有面內(nèi)磁各向異性。
[0070]參照?qǐng)D6，以示例的方式提供多個(gè)磁阻存儲(chǔ)器MM1。在本示例中，例如，磁阻存儲(chǔ)器MMl被提供為耦合到不同晶體管TRl的各自的源區(qū)和漏區(qū)DR1。在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件SDl中，優(yōu)選形成布置成陣列的磁阻存儲(chǔ)器MMl。
[0071]位線BLl嵌入其中的層間絕緣膜113被提供在層間絕緣膜112上方。位線BLl例如耦合到磁記錄層MR1。如圖6所示，通過(guò)示例的方式，一個(gè)位線BLl耦合到磁阻存儲(chǔ)器MMl。層間絕緣膜Π4被提供在層間絕緣膜113上方。
[0072]磁屏蔽MSl被提供在層間絕緣膜114上方。層間絕緣膜115被提供在層間絕緣膜Π4上方以覆蓋磁屏蔽MSI。
[0073]磁屏蔽MSl設(shè)置在磁阻存儲(chǔ)器麗I上面以覆蓋磁阻存儲(chǔ)器麗I。就是說(shuō)，磁屏蔽MSl經(jīng)由絕緣層被提供在磁阻存儲(chǔ)器MMl上面。因此，磁屏蔽MSl和磁阻存儲(chǔ)器MMl彼此電性隔離。
[0074]磁屏蔽MSl例如具有厚度不小于Inm不大于30nm的薄膜狀的形狀。如圖6所示，通過(guò)示例的方式，提供磁屏蔽MSl以覆蓋磁阻存儲(chǔ)器MM1。在本實(shí)施例中，例如，能夠提供磁阻存儲(chǔ)器MMl使得包括布置成陣列的磁阻存儲(chǔ)器MMl的單元陣列作為整體被覆蓋?；蛘撸牌帘蜯Sl可以形成在位于磁阻存儲(chǔ)器MMl下面的布線層中。
[0075]接著，將描述本實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝SPl。
[0076]圖7示出了一個(gè)實(shí)施例中的半導(dǎo)體封裝SPl的示例性截面圖。圖8示出了在圖7所示的半導(dǎo)體封裝SPl中的半導(dǎo)體芯片SCl和磁屏蔽MSl之間的位置關(guān)系的示例性平面圖。圖8中的虛線表示其中形成存儲(chǔ)單元陣列CAl的區(qū)域的位置。
[0077]半導(dǎo)體封裝SPl包括具有磁阻存儲(chǔ)器MMl的半導(dǎo)體芯片SC1，和提供在半導(dǎo)體芯片SCl上面或下面的磁屏蔽MSI。磁屏蔽MSl和磁阻存儲(chǔ)器MMl能夠使用上述的那些來(lái)形成。圖?示出了磁屏蔽MSl被提供在半導(dǎo)體芯片SCl上面的示例。
[0078]例如，本實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝SPl包括引線框架LF1。引線框架LFl包括管芯焊墊DPl和圍繞管芯焊墊DPl提供的外引線0L1。
[0079]半導(dǎo)體芯片SCl經(jīng)由管芯粘附層DAl安裝在管芯焊墊DPl上方。外引線OLl和形成在半導(dǎo)體芯片SCl的上表面上面的電極焊墊(未示出)例如經(jīng)由鍵合線BWl耦合在一起。
[0080]磁屏蔽MSl例如具有厚度不小于I μ m也不大于10 μ m的平板狀的形狀。參照?qǐng)D7，通過(guò)示例的方式，經(jīng)由管芯粘附層DA2在半導(dǎo)體芯片SCl上方提供磁屏蔽MSI。
[0081]如圖8所示，例如，在平面圖中，提供在半導(dǎo)體芯片SCl上方的磁屏蔽MSl比半導(dǎo)體芯片SCl小。也就是說(shuō)，在平面圖中磁屏蔽MSl的可見(jiàn)輪廓位于平面圖中半導(dǎo)體芯片SCl的可見(jiàn)輪廓內(nèi)部。因此，能夠暴露出提供在半導(dǎo)體芯片SCl外周用于耦合鍵合線BWl的電極焊墊。
[0082]存儲(chǔ)器單元陣列CAl被提供在半導(dǎo)體芯片SCl中。存儲(chǔ)單元陣列CAl例如由多個(gè)磁阻存儲(chǔ)器MMl構(gòu)成。磁屏蔽MSl被提供在半導(dǎo)體芯片SCl上方，以在平面圖中覆蓋整個(gè)存儲(chǔ)器陣列CAl。
[0083]在本實(shí)施例中，包括在磁阻存儲(chǔ)器MMl中的磁記錄層MRl和磁基準(zhǔn)層RLl例如具有垂直磁各向異性。在半導(dǎo)體芯片SCl上方提供對(duì)垂直外部磁場(chǎng)有良好屏蔽特性的磁屏蔽MSl,以覆蓋磁阻存儲(chǔ)器MM1。因此，磁屏蔽MSl能夠抑制在垂直方向上外部磁場(chǎng)對(duì)磁記錄層MRl的影響。包括在磁阻存儲(chǔ)器麗I中的磁記錄層MRl和磁基準(zhǔn)層RLl例如可以具有面內(nèi)磁各向異性。
[0084]半導(dǎo)體封裝SPl被提供有密封樹(shù)脂ERl，用于在其中密封半導(dǎo)體芯片SCl和磁屏蔽MSI。
[0085]半導(dǎo)體封裝SPl的結(jié)構(gòu)不限于上述。例如，半導(dǎo)體封裝SPl可以通過(guò)經(jīng)由凸塊在布線板上方安裝半導(dǎo)體芯片SCl來(lái)形成。而且在這種情況下，磁屏蔽MSl能夠經(jīng)由管芯粘附層DA2設(shè)置在半導(dǎo)體芯片SCl上方。
[0086]圖9示出了圖7中所示的半導(dǎo)體封裝SPl的改進(jìn)例的示例性截面圖。
[0087]在改進(jìn)例的半導(dǎo)體封裝SPl中，磁屏蔽MSl分別被提供在半導(dǎo)體芯片SCl上面和下面。這種布置能夠有效地抑制外部磁場(chǎng)對(duì)磁致阻存儲(chǔ)器MMl的影響。
[0088]如圖9所示，磁屏蔽MS12 (MSl)經(jīng)由管芯粘附層DA3被提供在管芯焊墊DPl上方。半導(dǎo)體芯片SCl經(jīng)由管芯粘附層DAl被提供在磁屏蔽MS12上方。磁屏蔽MSll (MSl)經(jīng)由管芯粘附層DA2被提供在半導(dǎo)體芯片SCl上方。
[0089]在該改進(jìn)例中，磁屏蔽MS12能夠被提供為平面圖中比半導(dǎo)體芯片SCl大。此時(shí)，平面圖中磁屏蔽MS12的可見(jiàn)輪廓位于平面圖中的半導(dǎo)體芯片SCl的可見(jiàn)輪廓的外部。這種布置通過(guò)在半導(dǎo)體芯片SCl下面產(chǎn)生的外部磁場(chǎng)能夠更有效地抑制對(duì)磁阻存儲(chǔ)器MMl的影響。
[0090]與此相反，磁屏蔽MSll例如被提供為在平面圖中比半導(dǎo)體芯片SCl小。也就是說(shuō)，平面圖中的磁屏蔽MSll的可見(jiàn)輪廓位于平面圖中的半導(dǎo)體芯片SCl的可見(jiàn)輪廓內(nèi)部。因此，能夠暴露出電極焊墊以被提供在半導(dǎo)體芯片SCl的外周并適于耦合鍵合線BW1。
[0091]接下來(lái)，將描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的效果。
[0092]在本發(fā)明的實(shí)施例中，垂直磁各向異性被賦予具有面內(nèi)磁化作為剩余磁化的磁屏蔽。在這種情況下，在膜厚度方向上作用于磁屏蔽MSl的反磁場(chǎng)會(huì)抵消賦予磁屏蔽MSl的垂直磁各向異性。因此，通過(guò)在垂直方向上將外部磁場(chǎng)施加到磁屏蔽MS1，磁屏蔽MSl在磁化方向上產(chǎn)生垂直分量。就是說(shuō)，由于垂直方向上的外部磁場(chǎng)，磁屏蔽MSl趨向于引起磁化的變化，從而可以實(shí)現(xiàn)外部磁場(chǎng)在垂直方向上的足夠的磁導(dǎo)率。因此，磁屏蔽MSl能夠改善它在垂直方向上對(duì)外部磁場(chǎng)的屏蔽特性。
[0093]以這種方式，一個(gè)實(shí)施例的磁屏蔽能夠改善它對(duì)外部磁場(chǎng)的屏蔽特性。
[0094]基于實(shí)施例具體描述了由本發(fā)明人作出的發(fā)明。然而，顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，并且可以在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下進(jìn)行各種修改和改變。
【權(quán)利要求】
1.一種具有面內(nèi)方向上的磁化作為剩余磁化的磁屏蔽， 其中所述磁屏蔽適于通過(guò)在垂直方向上向其施加磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生磁化方向上的垂直分量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁屏蔽，其中當(dāng)4π Ms是在垂直方向上由外部磁場(chǎng)Hkrff產(chǎn)生的垂直飽和磁化時(shí)，滿足下面的公式:5 ^ 4 Ji Ms/Hkeff ^ 20。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁屏蔽，其中所述磁屏蔽包括具有第一磁性層和非磁性層的層疊膜，所述第一磁性層具有面內(nèi)磁各向異性，所述非磁性層相對(duì)于所述第一磁性層感應(yīng)界面磁各向異性。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁屏蔽，其中所述第一磁性層由CoFeB、CoFe、NiFe或NiFeCo形成,并且 其中所述非磁性層由MgO、Ta或Pt形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁屏蔽，其中所述層疊膜包括彼此交替疊置的多個(gè)所述第一磁性層和多個(gè)所述非磁性層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁屏蔽，進(jìn)一步包括: 第二磁性層，所述第二磁性層具有面內(nèi)磁各向異性；和 中間層，所述中間層被提供在所述第二磁性層和所述層疊膜之間，所述中間層適于不相對(duì)所述第二磁性層感應(yīng)界面磁各向異性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁屏蔽，其中所述第二磁性層由NiFe形成，并且所述中間層由Ta形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁屏蔽，其中所述垂直磁化分量是由晶體磁各向異性產(chǎn)生的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁屏蔽，其中所述垂直磁化分量是由應(yīng)變磁各向異性產(chǎn)生的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁屏蔽，其中所述磁屏蔽形成為平板狀或薄膜狀形狀。
11.一種半導(dǎo)體器件，包括: 磁阻存儲(chǔ)器，所述磁阻存儲(chǔ)器包括彼此疊置的磁記錄層、隧道勢(shì)壘層和磁基準(zhǔn)層；和 磁屏蔽，所述磁屏蔽被提供在所述磁阻存儲(chǔ)器的上面或下面， 其中所述磁屏蔽具有面內(nèi)方向上的磁化作為剩余磁化，并且適于通過(guò)在垂直方向上向其施加磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生所述磁屏蔽的磁化方向上的垂直分量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其中所述磁記錄層具有垂直磁各向異性。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其中所述磁屏蔽經(jīng)由絕緣層被提供在所述磁阻存儲(chǔ)器上面。
14.一種半導(dǎo)體封裝，包括: 半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片具有磁阻存儲(chǔ)器；和 磁屏蔽，所述磁屏蔽被提供在所述半導(dǎo)體芯片的上面或下面， 其中所述磁屏蔽具有面內(nèi)方向上的磁化作為剩余磁化，并且適于通過(guò)在垂直方向上向其施加磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生所述磁屏蔽的磁化方向上的垂直分量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體封裝，其中所述磁阻存儲(chǔ)器包括具有垂直磁各向異性的磁記錄層。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體封裝，其中所述磁屏蔽分別被提供在所述半導(dǎo)體芯片的上面和下面。
【文檔編號(hào)】G11C11/16GK104253209SQ201410291292
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月25日
【發(fā)明者】鈴木哲廣 申請(qǐng)人:瑞薩電子株式會(huì)社