[发明专利]用于检查STT-MRAM中的有缺陷的MTJ单元的方法和系统

说明书

本发明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。

技术领域

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-transfertorque magnetic random access memory，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。

背景技术

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，通过基于具有双向驱动能力的MTJ单元的双极性周期估计耐久性特性来执行检查。

然而，使用上述每个阶段的检查方法对于根据电介质薄膜的膜质量确定开发的成功或失败以及潜在缺陷具有限制，并且有效地检查具有约1nm厚度的薄膜的质量的技术被期望。

发明内容

技术问题

提供了一种基于在周期期间的驱动方案的比较评估来检查具有约1nm厚度的薄膜的质量的技术。

提供了一种将双极性信号和单极性信号同时施加到同一磁性隧道结(MTJ)单元并基于周期间隙的分析来检查好的薄膜或坏的薄膜的技术，单极性信号包括单极性空穴(正极性)和单极性电子(负极性)。

提供了一种通过在筛选有缺陷的MTJ单元时将具有不同脉冲条件和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而减少筛选时间并提高筛选准确度来有效地筛选有缺陷的MTJ单元的技术。

提供了一种用于检查有缺陷的MTJ单元的方法和系统，通过所述方法和所述系统，使用MTJ单元的电阻变化来筛选有缺陷的MTJ单元，从而提供准确的筛选结果而不影响好的MTJ单元。

技术方案

根据本公开的一方面，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。

施加单极性信号和双极性信号的步骤可包括：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)。

单极性信号和双极性信号可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。

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可包括：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。