[发明专利]半导体器件

说明书

一种半导体器件包括含第一基板的第一半导体芯片。第一磁隧道结在第一基板上。第二半导体芯片包括第二基板。第二磁隧道结在第二基板上。第二半导体芯片放置在第一半导体芯片上以形成芯片堆叠。第一磁隧道结的磁化翻转所需的第一临界电流密度不同于第二磁隧道结的磁化翻转所需的第二临界电流密度。

技术领域

本发明构思涉及半导体器件，更具体地，涉及包括嵌入式磁存储元件的半导体器件。

背景技术

在当前的嵌入式半导体器件中，存储元件和逻辑元件通常一起集成在单个芯片上。这样的嵌入式半导体器件可以包括配置为存储用户数据的主存储元件以及配置为处理由用户请求的特定功能的功能电路。

在现代电子设备中，期望非易失类型的存储器件，因为即使没有电源它们也会保留用户数据。闪速存储器件已经作为非易失性器件变得受欢迎。然而，闪速存储器件与相对慢的操作速度相关联，这会不利地影响所得系统的性能。磁存储器件已经因解决和消除闪速存储器件的局限性的潜力而被研究。磁存储器件以相对更高的速度运行并提供非易失特性；因此，磁存储器件已经作为下一代存储器件吸引了相当多的关注。这随着消费类电子产品要求更高的速度、更低的功耗和不断增长的集成度而尤其如此。

发明内容

本发明构思的实施方式涉及包括具有提高的保留特性的非易失性存储单元的半导体器件。实施方式还涉及具有相对高的速度和相对低的功耗的随机存取存储单元。

根据本发明构思的示例性实施方式，一种半导体器件包括含第一基板的第一半导体芯片。第一磁隧道结在第一基板上。第二半导体芯片包括第二基板。第二磁隧道结在第二基板上。第二半导体芯片放置在第一半导体芯片上以形成芯片堆叠。第一磁隧道结的磁化翻转(magnetization reversal)所需的第一临界电流密度不同于第二磁隧道结的磁化翻转所需的第二临界电流密度。

根据本发明构思的示例性实施方式，一种半导体器件包括第一半导体芯片以及以芯片堆叠布置堆叠在第一半导体芯片上的第二半导体芯片。第一半导体芯片包括含第一区域和第二区域的第一基板、在第一区域处的第一存储结构、以及在第二区域处的第一逻辑结构。第二半导体芯片包括含第三区域和第四区域的第二基板、在第三区域处的第二存储结构、以及在第四区域处的第二逻辑结构。第一存储结构包括可作为非易失性存储(NVM)单元操作的第一存储单元，第二存储结构包括可作为随机存取存储(RAM)单元操作的第二存储单元。

根据本发明构思的示例性实施方式，一种半导体器件包括第一半导体芯片和第二半导体芯片，第一半导体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结，第二半导体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结，第二半导体芯片放置在第一半导体芯片上以形成在相对于水平方向的垂直方向上延伸的芯片堆叠。第一磁隧道结具有第一磁隧道结的磁化翻转所需的第一临界电流密度。第二磁隧道结具有第二磁隧道结的磁化翻转所需的第二临界电流密度。磁化翻转所需的第一临界电流密度和第二临界电流密度是不同的。

附图说明

图1是示出根据本发明构思的示例性实施方式的半导体器件的简化框图。

图2A和2B是示出图1中所示的存储结构的单位存储单元的示意图。

图3A和3B是示出根据本发明构思的示例性实施方式的第一磁隧道结的概念图。

图4A是部分地显示根据本发明构思的示例性实施方式的在图1中所示的第一存储结构的剖视图。

图4B和4C是对应于图4A的部分A的放大图。

图5A是部分地显示根据本发明构思的示例性实施方式的在图1中所示的第二存储结构的剖视图。

图5B和5C是对应于图5A的部分B的放大图。

图6是示出根据本发明构思的示例性实施方式的半导体封装的剖视图。