用于检查STT-MRAM中的有缺陷的MTJ单元的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于提供应力评估方案的膜质量检查方法和系统，所述应力评估方案用于检查自旋转移矩磁性随机存取存储器(STT‑MRAM)的磁性隧道结(MTJ)单元的膜质量，其中，双极性信号和包括单极性空穴(正极性)和单极性电子(负极性)的单极性信号被同时施加到同一MTJ单元，然后根据周期间隙的比较的结果，具有厚度约1nm的薄膜的质量可被检查。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检查STT-MRAM中的有缺陷的MTJ单元的方法和系统
本公开涉及一种用于检查自旋转移矩磁性随机存取存储器(spin-transfertorquemagneticrandomaccessmemory，STT-MRAM)中的有缺陷的磁性隧道结(MTJ)单元的方法及系统，更具体地，涉及检查STT-MRAM的MTJ单元。
技术介绍
近来，自旋转移矩磁性随机存取存储器(STT-MRAM)作为替代动态随机存取存储器(DRAM)和静态RAM(SRAM)的下一代存储器而被强调。因此，半导体公司正在进行对STT-MRAM的研究和开发，并且正在开发STT-MRAM作为嵌入式存储器解决方案。为了成功地生产STT-MRAM，筛选有缺陷的磁性隧道结(MTJ)单元的特性是非常重要的。有缺陷的MTJ单元的失败的原因之一可能是易损电介质薄膜的膜质量中涉及的缺陷。然而，在工艺开发或生产的现有阶段中不检查MTJ单元的膜质量，并且在最终制造单元之后，根据单元特性来确定薄膜是好的还是坏的。可在可靠性评估的阶段中检查MTJ单元的膜质量，在可靠性评估的阶段中，通过基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检查磁性隧道结MTJ单元的电介质膜质量的可靠性的系统的检查方法，所述检查方法包括：/n将单极性信号和双极性信号施加到自旋转移矩磁性随机存取存储器STT-MRAM的MTJ单元；/n比较单极性信号的特性与双极性信号的特性之间的周期间隙，所述特性从MTJ单元被生成；以及/n基于比较结果来检查MTJ单元的电介质薄膜。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180404 KR 10-2018-0039035;20180404 KR 10-2018-001.一种检查磁性隧道结MTJ单元的电介质膜质量的可靠性的系统的检查方法，所述检查方法包括：
将单极性信号和双极性信号施加到自旋转移矩磁性随机存取存储器STT-MRAM的MTJ单元；
比较单极性信号的特性与双极性信号的特性之间的周期间隙，所述特性从MTJ单元被生成；以及
基于比较结果来检查MTJ单元的电介质薄膜。


2.根据权利要求1所述的检查方法，其中，施加单极性信号和双极性信号的步骤包括：将单极性信号和双极性信号同时施加到包括具有磁性材料的多个MTJ单元的STT-MRAM的MTJ单元，单极性信号包括单极性空穴(正极性)和单极性电子(负极性)。


3.根据权利要求1所述的检查方法，其中，单极性信号和双极性信号包括指示不同信号之间的时间的间隔时间信息和指示信号的时间的信号时间信息。


4.根据权利要求3所述的检查方法，其中，比较单极性信号的特性与双极性信号的特性之间的周期间隙的步骤包括：从关于间隔时间信息的周期的数量获得单极性信号的特性和双极性信号的特性，并且比较单极性信号的特性与双极性信号的特性之间的周期间隙，间隔时间信息从被施加单极性信号和双极性信号的MTJ单元生成。


5.根据权利要求4所述的检查方法，其中，检查MTJ单元的电介质薄膜的步骤包括：在间隔时间信息等于信号时间信息的点处，根据比较单极性信号的特性与双极性信号的特性之间的周期间隙的结果，检查好的薄膜或坏的薄膜。


6.根据权利要求5所述的检查方法，其中，检查MTJ单元的电介质薄膜的步骤包括：当周期间隙大于或等于预设值时将MTJ单元的薄膜检查为好的，并且当周期间隙小于预设值时将MTJ单元的薄膜检查为坏的。


7.一种用于检查磁性隧道结MTJ单元的电介质膜质量的可靠性的检查系统，所述检查系统包括：
信号施加单元，被配置为将单极性信号和双极性信号施加到自旋转移矩磁性随机存取存储器STT-MRAM的MTJ单元；
比较单元，被配置为比较单极性信号的特性与双极性信号的特性之间的周期间隙，所述特性从MTJ单元被生成；以及
检查单元，被配置为基于比较结果来检查MTJ单元的电介质薄膜。


8.根据权利要求7所述的检查系统，其中，信号施加单元被配置为：将单极性信号和双极性信号同时施加到包括具有磁性材料的多个MTJ单元的STT-MRAM的MTJ单元，单极性信号包括单极性空穴(正极性)和单极性电子(负极性)。


9.根据权利要求7所述的检查系统，其中，比较单元被配置为：从关于间隔时间信息的周期的数量获得单极性信号的特性和双极性信号的特性，并且比较单极性信号的特性与双极性信号的特性之间的周期间隙，间隔时间信息从被施加单极性信号和双极性信号的MTJ单元生成。


10.根据权利要求9所述的检查系统，其中，检查单元被配置为：在间隔时间信息等于信号时间信息的点处，根据比较单极性信号的特性与双极性信号的特性之间的周期间隙的结果，检查好的薄膜或坏的薄膜。


11.根据权利要求10所述的检查系统，其中，检查单元被配置为：当周期间隙大于或等于预设值时将MTJ单元的薄膜检查为好的，并且当周期间隙小于预设值时将MTJ单元的薄膜检查为坏的。


12.一种筛选有缺陷的磁性隧道结MTJ单元的系统的检查方法，所述检查方法包括：
将包括不同脉冲条件和不同前置时间的增量步进脉冲应力ISPS方案施加到自旋转移矩磁性随机存取存储器STT-MRAM的安全区、筛选区和标称击穿区中的每个；以及
使用ISPS方案筛选STT-MRAM的有缺陷的MTJ单元。


13.根据权利要求12所述的检查方法，其中，施加ISPS方案的步骤包括：将ISPS方案不同地施加到安全区、筛选区和标称击穿区中的每个，筛选区具有存在有缺陷的单元的可能性，标称击穿区具有发生正常单元的击穿的可能性。


14.根据权利要求13所述的检查方法，其中，施加ISPS方案的步骤还包括：使用将相对快的斜升速度施加到安全区的ISPS方案并使用将相对慢的斜升速度施加到筛选区的ISPS方案来执行斜升，并且在施加恒定电压并增加时间变量的同时将ISPS方案施加到标称击穿区。


15.根据权利要求14所述的检查方法，其中，施加ISPS方案的步骤还包括：利用使用包括预设脉冲条件、电压和前置时间的不同斜升速度的ISPS方案对安全区和筛选区中的每个执行斜升。


16.根据权利要求14所述的检查方法，其中，筛选有缺陷的MTJ单元的步骤包括：使用对安全区、筛选区和标称击穿区中的每个执行斜升所通过的不同ISPS方案，来筛选STT-MRAM的有缺陷的MTJ单元。


17.一种筛选有缺陷的磁性隧道结MTJ单元的系统的检查方法，所述检查方法包括：
将预设脉冲条件的电压作为起始电压施加到自旋转移矩磁性随机存取存储器STT-MRAM的安全区、筛选区和标称击穿区中的每个；
将包括不同脉冲条件和不同前置时间的增量步进脉冲应力ISPS方案施加到安全区、筛选区和标称击穿区中的每个；以及
使用ISPS方案筛选STT-MRAM的有缺陷的MTJ单元。


18.一种用于筛选有缺陷的磁性隧道结MTJ单元的检查系统，所述检查系统包括：
施加单元，被配置为：将包括不同脉冲条件和不同前置时间的增量步进脉冲应力ISPS方案施加到自旋转移矩磁性随机存取存储器STT-MRAM的安全区、筛选区和标称击穿区中的每个；以及
筛选单元，被配置为：使用ISPS方案筛选STT-MRAM的有缺陷的MTJ单元。


19.根据权利要求18所述的检查系统，其中，施加单...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋润洽，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR