[发明专利]一种SOT-MRAM的测试结构及其测试方法

说明书

本发明提供了一种SOT‑MRAM的测试结构及其测试方法，该测试结构包括n个首尾依次串联连接的自旋轨道矩磁存储位元。每个自旋轨道矩磁存储位元包括自旋轨道矩提供线、设置在自旋轨道矩提供线上的磁性隧道结；相邻两个自旋轨道矩磁存储位元之间，其中一个中的磁性隧道结与另一个中的自旋轨道矩提供线连接。还包括用于激励n个磁性隧道结的激励电路、及两个第一测试电极，两个第一测试电极分别与n个自旋轨道矩磁存储位元中位于首尾两端的两个自旋轨道矩磁存储位元连接。通过设置n个自旋轨道矩磁存储位元首尾依次串联连接、第一测试电极、及激励电路，简化测试结构，减小测试器件的总面积。同时对大量器件进行测试，提高测试效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种SOT-MRAM的测试结构及其测试方法。

背景技术

近年来发展迅速的磁性随机存储器SOT(Spin Orbit Torque，自旋轨道转矩)MRAM(Magnetic Random Access Memory，一种非易失性的磁性随机存储器)具有优异的特性。其克服了SRAM(Static Random-Access Memory，静态随机存取存储器)面积大、尺寸微缩后漏电大的缺点；其还克服了DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器)需要一直进行数据刷新，功耗大的缺点。磁性随机存储器SOT MRAM相对Flash memory(闪存)，其读写时间和可读写次数优越几个数量级。

当前MRAM存储器的核心存储单元普遍采用具有垂直磁化特性的磁性隧道结，其层数多，厚度小，制备工艺十分复杂。需要对多种电性参数进行测试与监控。在研发以及量产阶段为了监控器件Rp(Resistance parallel，平行态电阻)、Rap(Resistance anti-parallel，反平行态电阻)、TMR(Tunnel Magnetoresistance，隧道磁电阻)、Vc(Voltagecritic，翻转电压)、Ic(翻转电流)等电性参数，确保产品的功能性与稳定性，测试样本的选取量会较大。目前对多样本电性测试，一般会逐个对样本进行测试，然后对测试数据进行统计分析。

现有测试SOTMTJ(Magnetic Tunnel Junction，磁性隧道结)器件的Rp、Rap、TMR、Ic及Vc分布等电性参数主要方法为：测试大量单个器件，通过数据处理得到参数统计分布；通过并联结构，利用并联测试方法得到参数统计分布。前述测试方法存在的缺点为：大量单个器件分别测试所需测试单元(testkey)面积大、测试时间长并且统计数据包含wafer(晶圆)级工艺均一性信息，对进一步分析产生困难。并联测试方法在机台精度有限的情况下，并联的器件个数有限(并联数量较高时，器件总阻值可能与导线电阻相当，测试误差大)无法极大提高测试效率，另外，若器件发生短路(short)，测试结构将无法使用。

发明内容

本发明提供了一种SOT-MRAM的测试结构及其测试方法，用以简化测试结构的设置，减小测试器件的总面积，且可同时对大量器件进行测试，从而提高测试效率。

第一方面，本发明提供了一种SOT-MRAM的测试结构，该测试结构包括n个首尾依次串联连接的自旋轨道矩磁存储位元。每个自旋轨道矩磁存储位元包括自旋轨道矩提供线、以及设置在自旋轨道矩提供线上的磁性隧道结；相邻的两个自旋轨道矩磁存储位元之间，其中一个自旋轨道矩磁存储位元中的磁性隧道结与另一个自旋轨道矩磁存储位元中的自旋轨道矩提供线连接。该测试结构还包括用于激励n个磁性隧道结的激励电路、以及用于测试n个磁性隧道结的电阻值的两个第一测试电极，两个第一测试电极分别与n个自旋轨道矩磁存储位元中位于首尾两端的两个自旋轨道矩磁存储位元连接。