[發明專利]一種SOT-MRAM的測試結構及其測試方法

有效

• 申請號: 202010315504.8
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111508549B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 哀立波;王明;王璐
• 申請（專利權）人: 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: 北京蘭亭信通知識產權代理有限公司 11667
• 代理人: 趙永剛

本發明提供了一種SOT?MRAM的測試結構及其測試方法，該測試結構包括n個首尾依次串聯連接的自旋軌道矩磁存儲位元。每個自旋軌道矩磁存儲位元包括自旋軌道矩提供線、設置在自旋軌道矩提供線上的磁性隧道結；相鄰兩個自旋軌道矩磁存儲位元之間，其中一個中的磁性隧道結與另一個中的自旋軌道矩提供線連接。還包括用于激勵n個磁性隧道結的激勵電路、及兩個第一測試電極，兩個第一測試電極分別與n個自旋軌道矩磁存儲位元中位于首尾兩端的兩個自旋軌道矩磁存儲位元連接。通過設置n個自旋軌道矩磁存儲位元首尾依次串聯連接、第一測試電極、及激勵電路，簡化測試結構，減小測試器件的總面積。同時對大量器件進行測試，提高測試效率。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種SOT-MRAM的測試結構及其測試方法。

背景技術

近年來發展迅速的磁性隨機存儲器SOT(Spin Orbit Torque，自旋軌道轉矩)MRAM(Magnetic Random Access Memory，一種非易失性的磁性隨機存儲器)具有優異的特性。其克服了SRAM(Static Random-Access Memory，靜態隨機存取存儲器)面積大、尺寸微縮后漏電大的缺點；其還克服了DRAM(Dynamic Random Access Memory，動態隨機存取存儲器)需要一直進行數據刷新，功耗大的缺點。磁性隨機存儲器SOT MRAM相對Flash memory(閃存)，其讀寫時間和可讀寫次數優越幾個數量級。

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，其層數多，厚度小，制備工藝十分復雜。需要對多種電性參數進行測試與監控。在研發以及量產階段為了監控器件Rp(Resistance parallel，平行態電阻)、Rap(Resistance anti-parallel，反平行態電阻)、TMR(Tunnel Magnetoresistance，隧道磁電阻)、Vc(Voltagecritic，翻轉電壓)、Ic(翻轉電流)等電性參數，確保產品的功能性與穩定性，測試樣本的選取量會較大。目前對多樣本電性測試，一般會逐個對樣本進行測試，然后對測試數據進行統計分析。

現有測試SOTMTJ(Magnetic Tunnel Junction，磁性隧道結)器件的Rp、Rap、TMR、Ic及Vc分布等電性參數主要方法為：測試大量單個器件，通過數據處理得到參數統計分布；通過并聯結構，利用并聯測試方法得到參數統計分布。前述測試方法存在的缺點為：大量單個器件分別測試所需測試單元(testkey)面積大、測試時間長并且統計數據包含wafer(晶圓)級工藝均一性信息，對進一步分析產生困難。并聯測試方法在機臺精度有限的情況下，并聯的器件個數有限(并聯數量較高時，器件總阻值可能與導線電阻相當，測試誤差大)無法極大提高測試效率，另外，若器件發生短路(short)，測試結構將無法使用。

發明內容

本發明提供了一種SOT-MRAM的測試結構及其測試方法，用以簡化測試結構的設置，減小測試器件的總面積，且可同時對大量器件進行測試，從而提高測試效率。

第一方面，本發明提供了一種SOT-MRAM的測試結構，該測試結構包括n個首尾依次串聯連接的自旋軌道矩磁存儲位元。每個自旋軌道矩磁存儲位元包括自旋軌道矩提供線、以及設置在自旋軌道矩提供線上的磁性隧道結；相鄰的兩個自旋軌道矩磁存儲位元之間，其中一個自旋軌道矩磁存儲位元中的磁性隧道結與另一個自旋軌道矩磁存儲位元中的自旋軌道矩提供線連接。該測試結構還包括用于激勵n個磁性隧道結的激勵電路、以及用于測試n個磁性隧道結的電阻值的兩個第一測試電極，兩個第一測試電極分別與n個自旋軌道矩磁存儲位元中位于首尾兩端的兩個自旋軌道矩磁存儲位元連接。