[發明專利]測試結構和測試方法

有效

• 申請號: 201910819101.4
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN112447257B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 何世坤;楊曉蕾;王明
• 申請（專利權）人: 中電海康集團有限公司;浙江馳拓科技有限公司
• 主分類號: G11C29/50
• 分類號: G11C29/50
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 董文倩

本申請提供了一種測試結構和測試方法，用于測試包括多個阻變器件的存儲陣列。該測試結構包括：存儲陣列，包括多個阻變器件，各阻變器件包括至少一個磁性層；第一導電層，與至少部分阻變器件接觸設置，第一導電層的長度延伸方向為第一方向，第一方向與阻變器件的厚度方向垂直；第二導電層，與第一導電層電連接，第二導電層的延伸方向為第二方向，第二方向與第一方向之間垂直，且第二方向與阻變器件的厚度方向垂直。該測試結構對包括多個阻變器件的存儲陣列進行測試，避免對多個阻變器件逐個進行測試，大大縮短了測試時間，從而解決了現有技術中的獲取翻轉磁場、翻轉電流或者翻轉電壓的分布曲線所需要的時間較長的問題。

技術領域

本申請涉及存儲器領域，具體而言，涉及一種測試結構和測試方法。

背景技術

近年來發展迅速的磁性隨機存儲器MRAM具有優異的特性，比如，克服了SRAM面積大，尺寸微縮后漏電大的缺點；克服了DRAM需要一直進行數據刷新，功耗大的缺點；相對Flash memory，讀寫時間和可讀寫次數優越幾個數量級。

雖然具有多項顯著優點，但當前MRAM存儲器的核心存儲單元普遍采用具有垂直磁化特性的磁性隧道結，其具有至少3個磁性層，分別為磁存儲層、磁參考層以及磁釘扎層。

這些磁性層的功能各不相同，為滿足MRAM各項性能指標，各功能層關鍵參數如矯頑力場(Hc)，耦合場(Hex)等需要滿足一定的條件。作為一種磁性存儲器件，MTJ各層磁翻轉場體現了其層間耦合強度，穩定性等多種性能，在器件失效分析中也有重要作用，因此，翻轉磁場的測試顯得尤為重要。

在研發階段為了得到MTJ器件的磁翻轉場分布，分析MTJ的性能及失效機理，會測試大量MTJ樣品，一般會逐個對樣本進行測試，然后對測試數據進行處理分析。

具體地，現有技術中測量大量MTJ器件的電阻隨磁場變化關系(R_H)曲線：

步驟S1，對每個MTJ施加外磁場，從H_start掃描到H_end，再從H_end掃描到H_start得到一條R_H曲線，獲取MTJ狀態變化對應的磁場值H_i(下標i代表第i次測試)；

步驟S2，重復步驟S1，測試N個MTJ的電阻隨磁場變化關系(R_H)曲線，如圖1所示；

步驟S3，處理數據得到大量MTJ Hc概率分布曲線，如圖2所示。

上述的測試方法需要對多個MTJ逐個進行測試，需要進行若干次的R-H曲線掃描才能統計得出磁翻轉場的分布曲線，測試花費時間非常長。另外，進行該項測試必須保證做好MTJ 上下電極，需要的工藝步驟多，反饋時間長，不利于材料和器件研發的快速迭代。

在背景技術部分中公開的以上信息只是用來加強對本文所描述技術的背景技術的理解，因此，背景技術中可能包含某些信息，這些信息對于本領域技術人員來說并未形成在本國已知的現有技術。

發明內容

本申請的主要目的在于提供一種測試結構和測試方法，以解決現有技術中獲取翻轉磁場、翻轉電流或者翻轉電壓的分布曲線所需要的時間較長的問題。

為了實現上述目的，根據本申請的一個方面，提供了一種測試結構，用于測試包括多個阻變器件的存儲陣列，包括：存儲陣列，包括多個阻變器件，各所述阻變器件包括至少一個磁性層；第一導電層，與至少部分所述阻變器件接觸設置，所述第一導電層的長度延伸方向為第一方向，所述第一方向與所述阻變器件的厚度方向垂直；第二導電層，與所述第一導電層電連接，所述第二導電層的延伸方向為第二方向，所述第二方向與所述第一方向之間垂直，且所述第二方向與所述阻變器件的厚度方向垂直。

進一步地，所述測試結構還包括：第一電極對，包括兩個第一電極，各所述第一電極分別與所述第一導電層電連接；第二電極對，包括兩個第二電極，各所述第二電極分別與所述第二導電層電連接。