JP6433921B2 - 磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(mram)のためのスモールフォームファクタ磁気シールド - Google Patents
磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(mram)のためのスモールフォームファクタ磁気シールド Download PDFInfo
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Description
いくつかの新規な特徴は、いくつかの磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルを含むMRAMセルアレイを含むダイに関する。ダイはまた、MRAMセルアレイの上に配置された第1の強磁性層と、MRAMセルアレイの下に配置された第2の強磁性層と、少なくとも1つのMRAMセルの周りに配置されたいくつかのビアとを含み、ビアは強磁性材料を含む。いくつかの実装形態では、第1の強磁性層、第2の強磁性層、およびいくつかのビアが、MRAMセルアレイのための磁気シールドを画定する。MRAMセルは、磁気トンネル接合(MTJ)を含み得る。いくつかの実装形態では、いくつかのビアは、ダイの少なくとも金属層および誘電体層を横断する。いくつかの実装形態では、ビアは基板貫通ビアである。いくつかの実装形態では、強磁性材料は、高い透磁率および高い飽和磁束密度を有する。いくつかの新規な特徴はまた、パッケージング基板とダイとを含むダイパッケージに関する。ダイは、いくつかの磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルを有するMRAMセルアレイを含む。ダイは、パッケージング基板に結合される。ダイパッケージはまた、ダイの下の第1の強磁性層と、ダイの上の第2の強磁性層と、ダイの周りの型と、ダイの外周の周りに配置されたいくつかのビアとを含む。ビアは少なくとも型の中に形成される。ビアは強磁性材料を含む。
図5は、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)と磁気シールドとを含むダイ/ウェハを概念的に示す。具体的には、図5は、基板502と、いくつかの金属および誘電体層504と、MRAMセルアレイ506と、いくつかのビア508と、第1の層510と、第2の層512とを含む、ダイ500を示す。
図8は、MRAMと磁気シールドとを含むダイを製造するための方法の流れ図を示す。方法は、(805において)磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルアレイを含むダイ/ウェハを製造することによって開始する。MRAMセルアレイは、いくつかのMRAMセルを含む。MRAMセルは、磁気トンネル接合(MTJ)を含む。いくつかの実装形態では、MRAMセルはSTT−MRAMセルであり得る。いくつかの実装形態では、(805において)ダイ/ウェハを製造するステップは、基板といくつかの金属および誘電体層を製造する/設けるステップを含む。
図9A〜図9Cは、MRAMと磁気シールドとを含むダイを製造するための手順を示す。手順は、基板902と金属および誘電体層904とを含むダイ/ウェハ900とともに、段階1において開始する。ダイ/ウェハ900はまた、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルアレイ906を含む。MRAMセルアレイ906は、いくつかのMRAMセルを含む。MRAMセルは、磁気トンネル接合(MTJ)を含む。いくつかの実装形態では、MRAMセルはSTT−MRAMセルであり得る。
図8の方法および図9A〜図9Cの手順は、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)と磁気シールドとを含むダイを製造するための詳細な方法および手順を示す。そのような詳細な方法および手順は、図10に示されるように、MRAMと磁気シールドとを含むダイを提供するための概略的な方法へと、概念的に簡略化され得る。
図11は、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)と磁気シールドとを有するダイ/ウェハを含むダイパッケージを概念的に示す。具体的には、図11は、パッケージング基板1102とダイ1104とを含むダイパッケージ1100を示す。図11に示されるように、ダイ1104は、MRAMセルアレイ1104を含む。MRAMセルアレイ1104は、いくつかのMRAMセル(たとえば、MRAMセル601、MRAMセル701)を含み得る。MRAMセルは、磁気トンネル接合(MTJ)を含み得る。いくつかの実装形態では、MRAMセルはSTT−MRAMセルであり得る。ダイパッケージ1100はまた、型1107と、いくつかのビア1108と、第1の層1110と、第2の層1112とを含む。
図12は、MRAMダイと磁気シールドとを含むダイパッケージを製造するための方法の流れ図を示す。方法は、(1205において)強磁性材料を有する層を含むパッケージング基板を製造することによって開始する。強磁性材料は、高い透磁率および高い飽和磁束密度を有する材料であり得る。層は、強磁性膜層であり得る。いくつかの実装形態では、強磁性材料を有する層は、パッケージング基板の第1の金属層であり得る。
図13A〜図13Cは、MRAMダイと磁気シールドとを含むダイパッケージを製造するための手順を示す。段階1において、パッケージング基板1300は層1302を含む。いくつかの実装形態では、パッケージング基板1300は、ダイパッケージのための基板である。いくつかの実装形態では、層1302は、パッケージング基板の第1の金属層である。層1302は、強磁性材料を有し得る。強磁性材料は、高い透磁率および高い飽和磁束密度を有する材料であり得る。層1302は、強磁性膜層(たとえば、薄膜層)であり得る。いくつかの実装形態では、層1302は、パッケージング基板1300の他方の側部、またはパッケージング基板1300の両方の側部の上にあり得る。
図12の方法および図13A〜図13Cの手順は、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)ダイと磁気シールドとを含むダイパッケージを製造するための詳細な方法および手順を示す。そのような詳細な方法および手順は、図14に示されるように、MRAMダイと磁気シールドとを含むダイパッケージを提供するための概略的な方法へと、概念的に簡略化され得る。
図15は、上述の集積回路、ダイ、またはパッケージのいずれかと統合され得る様々な電子デバイスを示す。たとえば、モバイル電話1502、ラップトップコンピュータ1504、および固定位置端末1506は、本明細書で説明されるような集積回路(IC)1500を含み得る。IC 1500は、たとえば、本明細書で説明される集積回路、ダイ、またはパッケージのうちのいずれかであり得る。図15に示されたデバイス1502、1504、1506は、例にすぎない。他の電子デバイスはまた、限定はされないが、モバイルデバイス、ハンドヘルドパーソナル通信システム(PCS)ユニット、携帯情報端末などのポータブルデータユニット、GPS対応デバイス、ナビゲーションデバイス、セットトップボックス、音楽プレーヤー、ビデオプレーヤー、娯楽ユニット、メータ読取り機器などの固定位置データユニット、通信デバイス、スマートフォン、タブレットコンピュータ、またはデータもしくはコンピュータ命令を記憶し、もしくは取り出す任意の他のデバイス、またはそれらの任意の組合せを含む、IC 1500を特徴とし得る。
102 基板
104 金属および誘電体層
106 MRAMセルアレイ
200 磁気トンネル接合
202 固定層
204 絶縁体層
206 自由層
500 ダイ
502 基板
504 金属および誘電体層
506 MRAMセルアレイ
508 ビア
510 第1の層
512 第2の層
600 MRAMセルアレイ
601 MRAMセル
602 ドレイン
604 ソース
606 第1のコンポーネント
608 バイパス線
610 層
612 固定磁気層
614 絶縁体層
616 可変磁気層
618 ビット線
620 書込み線
622 ゲート
624 第2のコンポーネント
700 MRAMセルアレイ
701 MRAMセル
702 ドレイン
704 ソース
706 第1のコンポーネント
708 層
710 固定磁気層
712 金属層
714 可変磁気層
716 ビット線
718 ゲート
720 第2のコンポーネント
900 ダイ/ウェハ
902 基板
904 金属および誘電体層
906 MRAMセルアレイ
908 空隙
910 強磁性ビア
912 層
914 強磁性層
1100 ダイパッケージ
1102 パッケージング基板
1104 ダイ
1106 MRAMセルアレイ
1107 型
1108 ビア
1110 第1の層
1112 第2の層
1300 パッケージング基板
1302 層
1304 ダイ
1306 MRAMセルアレイ
1308 型
1310 空隙
1312 強磁性ビア
1314 層
1500 集積回路
1502 モバイル電話
1504 ラップトップコンピュータ
1506 固定位置端末
Claims (53)
- 基板と、
前記基板上に配置されたコンポーネントと、
前記基板上に配置され、前記コンポーネントを囲む金属及び誘電体層と、
前記コンポーネントの上に配置された第1の強磁性層と、
前記基板の、前記コンポーネントが配置された面とは反対側の面に配置された第2の強磁性層と、
前記コンポーネントの周りに配置された複数の基板貫通ビアとを含み、
前記複数の基板貫通ビアが前記基板並びに前記金属及び誘電体層を貫通し、
前記複数の基板貫通ビアが強磁性材料を含み、
前記第1の強磁性層、前記第2の強磁性層、および前記複数の基板貫通ビアが、前記コンポーネントのための磁気シールドを画定する、ダイ。 - 前記コンポーネントが磁場を感知する、請求項1に記載のダイ。
- 前記コンポーネントが、変圧器、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セル、および/または磁性材料を含むコンポーネントの1つである、請求項2に記載のダイ。
- 前記コンポーネントが、複数の磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルを含むMRAMセルアレイである、請求項1に記載のダイ。
- 前記複数の基板貫通ビアが、少なくとも1つのMRAMセルに対して横方向に配置される、請求項4に記載のダイ。
- 前記第1の強磁性層が、前記ダイの前部に被覆された薄膜層である、請求項1に記載のダイ。
- 前記複数の基板貫通ビアが、前記第1の強磁性層および第2の強磁性層に結合される、請求項1に記載のダイ。
- 前記コンポーネントが、磁気トンネル接合(MTJ)を含む磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルを含む、請求項1に記載のダイ。
- 前記基板が、シリコン、ガラス、および/またはサファイアの1つでできた材料を含む、請求項1に記載のダイ。
- 音楽プレーヤー、ビデオプレーヤー、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、モバイルデバイス、モバイル電話、スマートフォン、携帯情報端末、固定位置端末、タブレットコンピュータ、および/またはラップトップコンピュータのうちの少なくとも1つに組み込まれる、請求項1に記載のダイ。
- 磁気シールドを含むダイを設けるための方法であって、
基板上に、コンポーネントを含むダイを設けるステップと、
前記基板上に、前記コンポーネントを囲む金属及び誘電体層を設けるステップと、
前記コンポーネントの上に配置された第1の強磁性層を設けるステップと、
前記基板の、前記コンポーネントが配置された面とは反対側の面に配置された第2の強磁性層を設けるステップと、
前記コンポーネントの周りに配置された複数の基板貫通ビアを設けるステップとを含み、
前記複数の基板貫通ビアが前記基板並びに前記金属及び誘電体層を貫通し、
前記複数の基板貫通ビアが強磁性材料を含み、
前記第1の強磁性層、前記第2の強磁性層、および前記複数の基板貫通ビアが、前記コンポーネントのための前記磁気シールドを画定する、方法。 - 前記コンポーネントが磁場を感知する、請求項11に記載の方法。
- 前記コンポーネントが、変圧器、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セル、および/または磁性材料を含むコンポーネントの1つである、請求項12に記載の方法。
- 前記コンポーネントが、複数の磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルを含むMRAMセルアレイである、請求項11に記載の方法。
- 前記複数の基板貫通ビアが、少なくとも1つのMRAMセルに対して横方向に配置される、請求項14に記載の方法。
- 前記コンポーネントが、磁気トンネル接合(MTJ)を含む磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記基板が、シリコン、ガラス、および/またはサファイアの1つでできた材料を含む、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の強磁性層を設けるステップが、前記ダイの前部に薄膜層を設けるステップを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記複数の基板貫通ビアが、前記第1の強磁性層および第2の強磁性層に結合される、請求項11に記載の方法。
- 前記複数の基板貫通ビアを設けるステップが、
前記ダイの金属層と、誘電体層と、基板とを横断する複数の空隙を製造するステップと、
強磁性材料によって前記空隙を埋めて前記複数の基板貫通ビアを形成するステップとを含む、請求項11に記載の方法。 - 基板と、
前記基板上に配置されたコンポーネントと、
前記基板上に配置され、前記コンポーネントを囲む金属及び誘電体層と、
ダイの上部を横断する上部磁場からの前記コンポーネントのシールドを提供するように構成される、第1のシールド手段と、
前記基板の、前記コンポーネントが配置された面とは反対側の面に配置され、前記ダイの下部を横断する下部磁場からの前記コンポーネントのシールドを提供するように構成される、第2のシールド手段と、
前記ダイの側部を横断する側部磁場からの前記コンポーネントのシールドを提供するように構成される、第3のシールド手段とを含み、
前記第3のシールド手段が、少なくとも前記コンポーネントの周りに配置された複数の基板貫通ビアを含み、
前記複数の基板貫通ビアが前記基板並びに前記金属及び誘電体層を貫通し、
前記複数の基板貫通ビアが強磁性材料を含む、ダイ。 - 前記コンポーネントが磁場を感知する、請求項21に記載のダイ。
- 前記コンポーネントが、変圧器、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セル、および/または磁性材料を含むコンポーネントの1つである、請求項22に記載のダイ。
- 前記コンポーネントが、複数の磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルを含むMRAMセルアレイである、請求項21に記載のダイ。
- 前記第1のシールド手段が、前記コンポーネントの上に配置された第1の強磁性層を含む、請求項21に記載のダイ。
- 前記第1のシールド手段が、前記ダイの前部に被覆された薄膜層である、請求項25に記載のダイ。
- 前記第2のシールド手段が、第2の強磁性層を含む、請求項21に記載のダイ。
- 前記第2のシールド手段が、前記基板の、前記コンポーネントが配置された面とは反対側の面に被覆された薄膜層である、請求項27に記載のダイ。
- 前記コンポーネントが、磁気トンネル接合(MTJ)を含む磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルを含む、請求項21に記載のダイ。
- 音楽プレーヤー、ビデオプレーヤー、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、モバイル電話、スマートフォン、携帯情報端末、固定位置端末、タブレットコンピュータ、および/またはラップトップコンピュータのうちの少なくとも1つに組み込まれる、請求項21に記載のダイ。
- パッケージング基板と、
前記パッケージング基板に結合されたダイと、
前記パッケージング基板の、前記ダイが配置された面とは反対側の面に配置された第1の強磁性層と、
前記ダイの上の第2の強磁性層と、
前記ダイを囲む型と、
前記ダイの外周の周りに配置された複数のビアとを含み、
前記複数のビアが少なくとも前記型の中に形成され、
前記複数のビアが前記パッケージング基板を貫通し、
前記複数のビアが強磁性材料を含み、
前記第1の強磁性層、前記第2の強磁性層、および前記複数のビアが、前記ダイのための磁気シールドを画定する、ダイパッケージ。 - 前記ダイが、磁場を感知するコンポーネントを含む、請求項31に記載のダイパッケージ。
- 前記コンポーネントが、変圧器、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セル、および/または磁性材料を含むコンポーネントの1つである、請求項32に記載のダイパッケージ。
- 前記第2の強磁性層が、前記ダイパッケージの囲いを形成する、請求項31に記載のダイパッケージ。
- 前記第2の強磁性層が強磁性膜層である、請求項31に記載のダイパッケージ。
- 前記ダイが、複数の磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルを含むMRAMセルアレイを含み、前記MRAMセルが磁気トンネル接合(MTJ)を含む、請求項31に記載のダイパッケージ。
- 音楽プレーヤー、ビデオプレーヤー、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、モバイル電話、スマートフォン、携帯情報端末、固定位置端末、タブレットコンピュータ、および/またはラップトップコンピュータのうちの少なくとも1つに組み込まれる、請求項31に記載のダイパッケージ。
- 磁気シールドを含むダイパッケージを設けるための方法であって、
パッケージング基板を設けるステップと、
前記パッケージング基板に結合されたダイを設けるステップと、
前記パッケージング基板の、前記ダイが配置された面とは反対側の面に第1の強磁性層を設けるステップと、
前記ダイの上の第2の強磁性層を設けるステップと、
前記ダイを囲む型を設けるステップと、
前記ダイの外周の周りに配置された複数のビアを設けるステップとを含み、
前記複数のビアが少なくとも前記型の中に形成され、
前記複数のビアが前記パッケージング基板を貫通し、
前記複数のビアが強磁性材料を含み、
前記第1の強磁性層、前記第2の強磁性層、および前記複数のビアが、前記ダイのための前記磁気シールドを画定する、方法。 - 前記ダイが、磁場を感知するコンポーネントを含む、請求項38に記載の方法。
- 前記コンポーネントが、変圧器、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セル、および/または磁性材料を含むコンポーネントの1つである、請求項39に記載の方法。
- 前記第2の強磁性層が、前記ダイパッケージの囲いを形成する、請求項38に記載の方法。
- 前記第2の強磁性層が強磁性膜層である、請求項38に記載の方法。
- 前記ダイが、複数の磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルを含むMRAMセルアレイを含み、前記MRAMセルが磁気トンネル接合(MTJ)を含む、請求項38に記載の方法。
- 前記複数のビアを設けるステップが、
前記ダイパッケージの前記型を横断する複数の空隙を製造するステップと、
強磁性材料によって前記空隙を埋めて前記複数のビアを形成するステップとを含む、請求項38に記載の方法。 - 前記ダイパッケージが、音楽プレーヤー、ビデオプレーヤー、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、モバイル電話、スマートフォン、携帯情報端末、固定位置端末、タブレットコンピュータ、および/またはラップトップコンピュータのうちの少なくとも1つに組み込まれる、請求項38に記載の方法。
- パッケージング基板と、
前記パッケージング基板に結合されたダイと、
前記ダイを囲む型と、
前記パッケージング基板の、前記ダイが配置された面とは反対側の面に配置され、前記ダイパッケージの下部を横断する下部磁場からの前記ダイのシールドを提供するように構成される、第1のシールド手段と、
前記ダイパッケージの上部を横断する上部磁場からの前記ダイのシールドを提供するように構成される、第2のシールド手段と、
前記ダイパッケージの側部を横断する側部磁場からの前記ダイのシールドを提供するように構成される、第3のシールド手段とを含み、
前記第3のシールド手段が、少なくとも前記ダイの周りに配置された複数のビアを含み、
前記複数のビアが前記パッケージング基板を貫通し、
前記複数のビアが強磁性材料を含む、ダイパッケージ。 - 前記ダイが、磁場を感知するコンポーネントを含む、請求項46に記載のダイパッケージ。
- 前記コンポーネントが、変圧器、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セル、および/または磁性材料を含むコンポーネントの1つである、請求項47に記載のダイパッケージ。
- 前記第1のシールド手段が、第1の強磁性層を含む、請求項46に記載のダイパッケージ。
- 前記第2のシールド手段が、前記ダイの上の第2の強磁性層を含む、請求項46に記載のダイパッケージ。
- 前記ダイが、複数の磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルを含むMRAMセルアレイを含み、前記MRAMセルが磁気トンネル接合(MTJ)を含む、請求項46に記載のダイパッケージ。
- 前記下部磁場、前記上部磁場、および前記側部磁場が、少なくとも同じ磁場から発生する、請求項46に記載のダイパッケージ。
- 音楽プレーヤー、ビデオプレーヤー、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、モバイル電話、スマートフォン、携帯情報端末、固定位置端末、タブレットコンピュータ、および/またはラップトップコンピュータのうちの少なくとも1つに組み込まれる、請求項46に記載のダイパッケージ。
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