分析磁性随机存取存储器的设备与方法技术

提供一种ＭＲＡＭ的分析设备和ＭＲＡＭ的分析方法。该分析设备包括：安装ＭＲＡＭ的ＭＲＡＭ安装部件；位于ＭＲＡＭ安装部件周围、向安装在ＭＲＡＭ安装部件的ＭＲＡＭ施加外磁场的磁场施加部件；位于对应于ＭＲＡＭ安装部件位置的探针板；指定ＭＲＡＭ的单位存储单元的矩阵开关；向ＭＲＡＭ的单位存储单元施加内磁场或者测量ＭＲＡＭ单位存储单元的电阻的源测量部件；存储与分析关于所测量的每个ＭＲＡＭ单位存储单元的电阻数据的计算机部件。该分析设备与方法可以用相对简单的结构快速分析单位存储单元的特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种分析磁性随机存取存储器(MRAM)的设备与方法，特别地，涉及一种能够在短时间内分析MRAM全部特征的分析MRAM的设备与方法。
技术介绍
作为一种非易失性存储器的磁性随机存取存储器(MRAM)是一种固态磁存储器，其使用基于纳米磁性材料的自旋相关隧道特性效应的磁阻效应。因为电子自旋(电子自由度)大大地影响电子迁移，所以MRAM使用所出现的巨大磁阻效应或隧道磁阻效应。传统的MRAM包括存储单元阵列。字线沿存储单元的行延伸，位线沿存储部件的列延伸。也就是，存储单元位于字线与位线的交叉处，每个存储单元包括两个磁层，它们是固定层与自由层。固定层磁性固定，自由层具有可变的磁化方向。存储单元按照固定层与自由层的相对磁化方向存储数据比特。因为使存储器商业化需要低功耗，所以在选择用于存储器的材料方面存在限制。传统的MRAM在切换磁场(switching field)中(也就是磁阻元件的自由层)使用坡莫合金(镍铁)，以便减少功耗。磁阻的增加对于增加MRAM的工作速度与芯片结构的有效设计是必不可少的，为实现这些，用于自由层的磁性薄层必须具有铁磁特征和高极化特征。具有上述结构(例如隧道磁阻(TMR)结构)的MRAM根据二个铁磁层的磁性状态通过测量隧道电阻变化来辨别数据“0”和“1”，其中两个铁磁层被隧道阻挡栅分离。在切换铁磁层(自由层)的磁性状态，也就是向存储器写数据期间存在各种不均匀的状态。不均匀的状态引起存储器的误操作。通常，存在两种能引起存储器出现不均匀的切换状态的因素。图1A和1B显示不均匀的切换状态。图1A显示当自旋以涡旋结构排列时在靠近(against)所应用磁场的区域内的自由层的自旋磁性特性。自由层由铁磁性材料制成并提供在MRAM结构中。图1B显示当自旋在某些部分处于固定状态时区域内自由层的自旋磁性特性。在这种结构中，MRAM显示出不均匀的切换状态。为发现不均匀的切换状态，需要系统地测量MRAM特性的测量设备。一种测量MRAM切换特性的惯用方法是通过在每个单位存储单元的磁场下测量单位存储单元的电阻实现的。在这情况，因为需要时间使磁场稳定，所以测量在晶片级的MRAM阵列的全部属性需要花费大量时间。已经介绍了一种同步电阻测量与磁场以便提高测量速度的方法。然而，这种方法不能测量剩磁，因此不能找到引起MRAM中不均匀切换过程的原因。
技术实现思路
本专利技术提供一种分析MRAM的设备与方法，其能够快速测量在晶片级的MRAM排列的切换特性。根据本专利技术的一个方面，提供一种MRAM分析设备，包括安装MRAM的MRAM安装部件；位于MRAM安装部件周围的磁场施加部件，其将外磁场施加到安装在MRAM安装部件的MRAM中；存储单元寻址部件，指定安装在MRAM安装部件的MRAM单位存储单元；源测量部件，施加内磁场到MRAM单位存储单元或测量该MRAM单位存储单元的电阻；计算机部件，存储与分析关于每个MRAM单位存储单元的已测量电阻的数据。磁场施加部件包括供给电源的电源部件；磁场发生器，产生施加到安装在MRAM安装部件的MRAM上的磁场。磁场发生器可以是以环形绕线的线圈形状形成的亥姆霍兹(Helmholtz)线圈。存储单元寻址部件包括矩阵开关，指定安装在MRAM安装部件上的MRAM的单位存储单元；安装在对应于MRAM的位置的探针板，该探针板向单位存储单元供电或读出单位存储单元的数据。分析设备还包括磁场测量部件，测量由磁场施加部件施加到MRAM的外磁场。根据本专利技术的另一方面，提供一种MRAM的分析方法，包括(a)向MRAM存储单元阵列施加一个磁场；(b)在MRAM存储单元阵列中选择一个目标单位存储单元；(c)测量所选择的单位存储单元的电阻并存储该测量的电阻；(d)改变施加到所选择的单位存储单元的磁场强度，根据变化的磁场强度测量所选择的单位存储单元的电阻；并(e)对组成MRAM存储单元阵列的整个单位存储单元执行处理(b)至(d)。通过以环形绕线的线圈的形状形成的亥姆霍兹线圈施加磁场。存储单元寻址部件使用先前输入的MRAM存储单元阵列的地址信息选择目标单位存储单元。使用探针板的探针获得的数据测量所选择的单位存储单元的电阻，该探针板位于所选择的单位存储单元的数据存储部分。同样根据本专利技术，提供一种MRAM分析方法，包括(a)向MRAM存储单元阵列施加一个磁场；(b)在MRAM存储单元阵列中选择一个目标单位存储单元；(c)测量所选择的单位存储单元的电阻并存储该测量的电阻；(d)对组成MRAM存储单元阵列的剩余单位存储单元执行处理(b)和(c)；(e)改变磁场强度并对MRAM存储单元阵列的所有单位存储单元执行处理(a)至(d)。此外，根据本专利技术，提供一种MRAM分析方法，包括(a)在MRAM存储单元阵列中选择一个目标单位存储单元；(b)向选择的单位存储单元施加磁场；(c)测量所选择的单位存储单元的电阻并存储该测量的电阻；(d)改变施加到所选择的单位存储单元的磁场强度，根据变化的磁场强度测量所选择的单位存储单元的电阻；(e)对组成MRAM存储单元阵列的整个单位存储单元执行处理(a)至(d)。在施加磁场的过程中，源测量部件向选择的单位存储单元施加电势，从而形成内磁场。此外，根据本专利技术，提供一种MRAM分析方法，包括(a)在MRAM存储单元阵列中选择一个目标单位存储单元；(b)向选择的单位存储单元施加磁场；(c)测量所选择的单位存储单元的电阻并存储该测量的电阻；(d)对组成MRAM存储单元阵列的剩余单位存储单元执行处理(a)至(c)；(e)改变磁场的强度并对MRAM存储单元阵列的所有单位存储单元执行处理(a)至(d)。附图说明通过参考附图详细描述本专利技术的示例性的实施例，本专利技术的上述及其他特征与优势将变得更明显，其中图1A和1B是显示MRAM的不均匀切换状态的图；图2A是举例说明根据本专利技术实施例的MRAM分析设备的视图；图2B是举例说明由图2A所示的磁场施加部件施加到目标MRAM的磁场的视图；图2C是举例说明根据本专利技术的分析MRAM分析设备中的目标MRAM的存储单元寻址部件的视图；图3A是举例说明根据本专利技术实施例的MRAM分析方法的视图；图3B是MRAM存储单元阵列的视图；图4A和4B是举例说明当磁场施加部件施加外磁场时MRAM相对于电势的磁性特征的磁滞图；图4C和4D是举例说明当磁场施加部件施加外磁场时MRAM相对于电势的剩余电感的磁滞图；图5A和5B是举例说明当源测量部件施加内磁场时MRAM相对于电势的磁性特征的磁滞图；和图6A和6B是在根据本专利技术的MRAM分析方法中，在向MRAM存储单元阵列施加外磁场和内磁场之后MRAM分析方法通过组合所测量的磁滞图而绘制的星状(asrteroid)曲线。具体实施例方式现在将参考显示本专利技术示范性实施例的附图更充分地描述本专利技术。然而，本专利技术可以具体化为许多不同的形式，不能被认为是限制为在此阐述的实施例；而且，提供这些实施例以便该公开全面与完整，并向本领域的技术人员完全地传递本专利技术的概念。在图中，层与区域的厚度是夸大了的，以便清楚地进行说明。图中相同的参考数字指示相同的部件，因此他们的描述可能被省略。图2A举例说明依据本专利技术实施例的MRAM分析设备。依据本专利技术的分析设备包括在其上安装MRAM的MR本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性随机存取存储器ＭＲＡＭ的分析设备，包括：安装ＭＲＡＭ的ＭＲＡＭ安装部件；位于ＭＲＡＭ安装部件周围、向安装在ＭＲＡＭ安装部件上的ＭＲＡＭ施加外磁场的磁场施加部件；指定安装在ＭＲＡＭ安装部件上的ＭＲＡＭ的单位存储单元的存储单元寻址部件；　向ＭＲＡＭ的单位存储单元施加内磁场或者测量ＭＲＡＭ的单位存储单元的电阻的源测量部件；存储与分析关于所测量的每个ＭＲＡＭ单位存储单元的电阻数据的计算机部件。

【技术特征摘要】
KR 2003-11-24 83614/031.一种磁性随机存取存储器MRAM的分析设备，包括安装MRAM的MRAM安装部件；位于MRAM安装部件周围、向安装在MRAM安装部件上的MRAM施加外磁场的磁场施加部件；指定安装在MRAM安装部件上的MRAM的单位存储单元的存储单元寻址部件；向MRAM的单位存储单元施加内磁场或者测量MRAM的单位存储单元的电阻的源测量部件；存储与分析关于所测量的每个MRAM单位存储单元的电阻数据的计算机部件。2.根据权利要求1所述的分析设备，其中磁场施加部件包括供给电源的电源部件；以及磁场发生器，产生施加到安装在MRAM安装部件的MRAM的磁场。3.根据权利要求2所述的分析设备，其中磁场发生器是以环形绕线的线圈形状形成的亥姆霍兹线圈。4.根据权利要求1所述的分析设备，其中存储单元寻址部件包括指定安装在MRAM安装部件中的MRAM的单位存储单元的矩阵开关；以及安装在对应于MRAM的位置上的探针板，该探针板向单位存储单元供给电源或者读出单位存储单元的数据。5.根据权利要求1所述的分析设备，还包括磁场测量部件，其测量由磁场施加部件施加到MRAM的外磁场。6.一种MRAM的分析方法，包括；(a)向MRAM存储单元阵列施加磁场；(b)在MRAM存储单元阵列中选择目标单位存储单元；(c)测量所选择的单位存储单元的电阻，存储测量的电阻；(d)改变施加到所选择的单位存储单元的磁场强度，依据被改变的磁场强度测量所选择的单位存储单元的电阻；以及(e)对组成MRAM存储单元阵列的整个单位存储单元执行处理(b)至(d)。7.根据权利要求6所述的分析方法，其中由按照环形绕线的线圈形状形成的亥姆霍兹线圈施加磁场。8.根据权利要求6所述的分析方法，其中存储单元寻址部件使用先前输入的MRAM存储单元阵列的地址信息选择目标单位存储单元。9.根据权利要求6的分析方法，其中使用由探针板的探针获得数据来测量所选择的单位存储单元的电阻，该探针板位于所选择的单位存储单元的数据存储部分。10.一种MRAM的分析方法，包括；(a)向MRAM存储单元阵列施加磁场；(b)在MRAM存储单元阵列中选择目标单位存储单元；(c)测量所选择的单位存储单元的电阻，存储测量的电阻；(d)对组成MRAM存储单元阵列的剩余...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴玩浚，黄仁俊，金泰完，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]