CN112712846A - 磁存储器测试方法及系统 - Google Patents

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CN112712846A CN201911028826.8A CN201911028826A CN112712846A CN 112712846 A CN112712846 A CN 112712846A CN 201911028826 A CN201911028826 A CN 201911028826A CN 112712846 A CN112712846 A CN 112712846A
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Abstract

本发明提供一种磁存储器测试方法及系统。所述方法包括：将待测结构的温度控制在一测试温度，所述待测结构包括多个串联的相同结构的MTJ；测量所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态后在第一起始时间点的第一电阻值和经过第一时间间隔之后的第二电阻值，并测量所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态后在第二起始时间点的第三电阻值和经过第二时间间隔之后的第四电阻值；根据第一电阻值、第二电阻值、第三电阻值和第四电阻值，计算得到所述待测结构在所述测试温度下的第一翻转概率和第二翻转概率并进一步计算出所述待测结构在所述测试温度下第一状态的热稳定因子以及第二状态的热稳定因子。本发明能够提高磁存储器件热稳定因子的测试效率。

Description

磁存储器测试方法及系统
技术领域
本发明涉及磁性存储器件测试技术领域，尤其涉及一种磁存储器测试方法及系统。
背景技术
近年来，采用MTJ(Magnetic Tunnel Junction，磁性隧道结)的磁电阻效应的MRAM(Magnetic Random Access Memory，磁性随机存储器)被认为是未来的固态非易失性记忆体，相比于目前其他类型的存储器，具有读写速度快、可实现无限次擦写、易于与目前的半导体工艺相兼容等优点，此外利用自旋流来实现磁矩翻转的自旋传输扭矩(Spin transfertorque,STT)的MRAM可实现存储单元尺寸的微缩。这些优点使得MRAM成为未来新型存储器的主要发展方向。
在MRAM中的主要功能单元为MTJ单元，其结构主要包括磁性自由层/非磁性氧化层(MgO)/磁性钉扎层。在外加磁场或电流等驱动下，磁性自由层的磁矩方向发生翻转，与磁性钉扎层的磁矩方向呈现平行态(P态)或反平行态(AP态)，使得MRAM出现高低电阻态，可分别定义为存储态“0”和“1”，从而实现信息的存储。
P态与AP态之间存在的势垒，是保证MTJ储存信息不丢失的原因。两态间相互转换需要克服该势垒，势垒高度由热稳定因子表示：
Figure BDA0002248186180000011
其中，Δ为热稳定因子，Keff为有效垂直各向异性能密度，V为MTJ体积，kB为玻尔兹曼常数，以上均为拟合参数，T为温度。
在MTJ器件的研发过程中，热稳定因子Δ是一个非常关键的参数，通过Δ去评估MTJ的性能。现有的热稳定因子Δ的测试方法是对大量器件在高温状态下直接测量其在两态跳跃的平均时间，但是该方法需要耗费大量的测试时间，效率低。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种磁存储器测试方法及系统，能够提高磁存储器件热稳定因子的测试效率。
第一方面，本发明提供一种磁存储器测试方法，包括：
将待测结构的温度控制在一测试温度，所述待测结构包括多个串联的相同结构的MTJ；
将所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态，并测量所述待测结构在第一起始时间点的第一电阻值和经过第一时间间隔之后的第二电阻值，以及，将所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态，并测量所述待测结构在第二起始时间点的第三电阻值和经过第二时间间隔之后的第四电阻值；
根据测量得到的第一电阻值、第二电阻值、第三电阻值和第四电阻值，计算得到所述待测结构在所述测试温度下经过所述第一时间间隔由第一状态翻转到第二状态的第一翻转概率以及经过所述第二时间间隔由第二状态翻转到第一状态的第二翻转概率；
根据所述第一翻转概率以及所述第二翻转概率，计算出所述待测结构在所述测试温度下第一状态的热稳定因子以及第二状态的热稳定因子。
可选地，所述待测结构在所述测试温度下经过所述第一时间间隔由第一状态翻转到第二状态的第一翻转概率P1为：
Figure BDA0002248186180000021
所述待测结构在所述测试温度下经过所述第二时间间隔由第二状态翻转到第一状态的第二翻转概率P2为：
Figure BDA0002248186180000022
其中，R1为所述第一电阻值；R2为所述第二电阻值；R3为所述第三电阻值；R4为所述第四电阻值。
可选地，所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态的完成时刻为第一起始时间点，或者，以初始化完成时刻经过第一延迟时间为第一起始时间点，所述第一延迟时间小于所述第一时间间隔的10％；
所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态的完成时刻为第二起始时间点，或者，以初始化完成时刻经过第二延迟时间为第二起始时间点，所述第二延迟时间小于所述第二时间间隔的10％。
第二方面，本发明提供一种磁存储器测试方法，包括：
将待测结构的温度控制在一测试温度，所述待测结构包括多个串联的相同结构的MTJ；
将所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态，并测量所述待测结构在第一起始时间点的电阻值和经过不同时间间隔之后的多个测试时间点的电阻值，以得到所述待测结构初始化为第一状态后电阻随时间变化的第一R-t曲线，以及，将所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态，并测量所述待测结构在第二起始时间点的电阻值和经过不同时间间隔之后的多个测试时间点的电阻值，以得到所述待测结构初始化为第二状态后电阻随时间变化的第二R-t曲线；
根据所述第一R-t曲线上各时间点的电阻值和所述第二R-t曲线上各时间点的电阻值，计算得到所述待测结构在所述测试温度下处于各时间点时由第一状态翻转到第二状态的第一翻转概率以及由第二状态翻转到第一状态的第二翻转概率，以得到所述第一翻转概率随时间变化的第一P-t曲线以及所述第二翻转概率随时间变化的第二P-t曲线；
根据所述第一P-t曲线和所述第二P-t曲线，计算得到所述待测结构在所述测试温度下第一状态的热稳定因子以及第二状态的热稳定因子。
可选地，所述待测结构在所述测试温度下处于从所述第一起始时间点经过第一时间间隔之后的测试时间点时由第一状态翻转到第二状态的第一翻转概率P1为：
Figure BDA0002248186180000041
所述待测结构在所述测试温度下处于从所述第二起始时间点经过第二时间间隔之后的测试时间点时由第二状态翻转到第一状态的第二翻转概率P2为：
Figure BDA0002248186180000042
其中，R1为所述第一R-t曲线上第一起始时间点的电阻值，R2为所述第一R-t曲线上从所述第一起始点经过第一时间间隔之后的测试时间点的电阻值，R3为所述第二R-t曲线上第二起始时间点的电阻值，R4为所述第二R-t曲线上从所述第二起始时间点经过第二时间间隔之后的测试时间点的电阻值。
可选地，所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态的完成时刻为第一起始时间点，或者，以初始化完成时刻经过第一延迟时间为第一起始时间点，所述第一延迟时间小于第一总测试时间的10％，其中所述第一总测试时间为初始化完成时刻至最后一个测试时间点的时间长度；
所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态的完成时刻为第二起始时间点，或者，以初始化完成时刻经过第二延迟时间为第二起始时间点，所述第二延迟时间小于第二总测试时间的10％，其中所述第二总测试时间为初始化完成时刻至最后一个测试时间点的时间长度。
可选地，所述方法还包括：
在测量所述待测结构的电阻之前，对所述待测结构提供一外磁场，以辅助所述待测结构中的MTJ翻转。
第三方面，本发明提供一种磁存储器测试系统，包括：
第一温度控制装置，用于将待测结构的温度控制在一测试温度，所述待测结构包括多个串联的相同结构的MTJ；
第一电阻测量装置，用于将所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态，并测量所述待测结构在第一起始时间点的第一电阻值和经过第一时间间隔之后的第二电阻值，以及，将所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态，并测量所述待测结构在第二起始时间点的第三电阻值和经过第二时间间隔之后的第四电阻值；
第一数据处理装置，用于根据测量得到的第一电阻值、第二电阻值、第三电阻值和第四电阻值，计算得到所述待测结构在所述测试温度下经过所述第一时间间隔由第一状态翻转到第二状态的第一翻转概率以及经过所述第二时间间隔由第二状态翻转到第一状态的第二翻转概率；
所述第一数据处理装置，还用于根据所述第一翻转概率以及所述第二翻转概率，计算出所述待测结构在所述测试温度下第一状态的热稳定因子以及第二状态的热稳定因子。
可选地，还包括：
第一磁场控制装置，用于在测量所述待测结构的电阻之前，对所述待测结构提供一外磁场，以辅助所述待测结构中的MTJ翻转。
第四方面，本发明提供一种磁存储器测试系统，包括：
第二温度控制装置，用于将待测结构的温度控制在一测试温度，所述待测结构包括多个串联的相同结构的MTJ；
第二电阻测量装置，用于将所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态，并测量所述待测结构在第一起始时间点的电阻值和经过不同时间间隔之后的多个测试时间点的电阻值，以得到所述待测结构初始化为第一状态后电阻随时间变化的第一R-t曲线，以及，将所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态，并测量所述待测结构在第二起始时间点的电阻值和经过不同时间间隔之后的多个测试时间点的电阻值，以得到所述待测结构初始化为第二状态后电阻随时间变化的第二R-t曲线；
第二数据处理装置，用于根据所述第一R-t曲线上各时间点的电阻值和所述第二R-t曲线上各时间点的电阻值，计算得到所述待测结构在所述测试温度下处于各时间点时由第一状态翻转到第二状态的第一翻转概率以及由第二状态翻转到第一状态的第二翻转概率，以得到所述第一翻转概率随时间变化的第一P-t曲线以及所述第二翻转概率随时间变化的第二P-t曲线；
所述第二数据处理装置，还用于根据所述第一P-t曲线和所述第二P-t曲线，计算得到所述待测结构在所述测试温度下第一状态的热稳定因子以及第二状态的热稳定因子。
可选地，还包括：
第二磁场控制装置，用于在测量所述待测结构的电阻之前，对所述待测结构提供一外磁场，以辅助所述待测结构中的MTJ翻转。
本发明提供的磁存储器测试方法及系统，通过测试多个MTJ串联的待测结构在不同时间点的电阻值，根据测得的电阻值得到存储状态的翻转概率，再反推出热稳定因子，能够缩短测试时间。而且本发明不依赖外加磁场，只表示势垒高度与温度的变化关系，更能体现本征的物理结果，准确度更高。
附图说明
图1为本发明一实施例的磁存储器测试方法的流程示意图；
图2为本发明另一实施例的磁存储器测试方法的流程示意图；
图3为本发明一实施例测得的电阻随时间变化的第一R-t曲线示意图；
图4为本发明一实施例测得的翻转概率随时间变化的第一P-t曲线示意图；
图5为本发明一实施例的磁存储器测试系统的结构示意图；
图6为本发明另一实施例的磁存储器测试系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明一实施例提供一种磁存储器测试方法，如图1所示，所述方法包括：
S101、将待测结构的温度控制在一测试温度，所述待测结构包括多个串联的相同结构的MTJ；
S102、将所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态，并测量所述待测结构在第一起始时间点的第一电阻值和经过第一时间间隔之后的第二电阻值，以及，将所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态，并测量所述待测结构在第二起始时间点的第三电阻值和经过第二时间间隔之后的第四电阻值；
S103、根据测量得到的第一电阻值、第二电阻值、第三电阻值和第四电阻值，计算得到所述待测结构在所述测试温度下经过所述第一时间间隔由第一状态翻转到第二状态的第一翻转概率以及经过所述第二时间间隔由第二状态翻转到第一状态的第二翻转概率；
S104、根据所述第一翻转概率以及所述第二翻转概率，计算出所述待测结构在所述测试温度下第一状态的热稳定因子以及第二状态的热稳定因子。
进一步地，步骤S101中，测试温度记为K，测试温度K一般控制在25℃-400℃。
步骤S102中，将所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态后在第一起始时间点的电阻值记为R1，将所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态后经过第一时间间隔t1的电阻值记为R2，将所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态后在第二起始时间点的电阻值记为R3，将所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态后经过第二时间间隔t2的电阻值记为R4。
则步骤S103中，根据测得的R1，R2，R3，R4，计算出所述测试结构在所述测试温度下经过所述第一时间间隔t1由第一状态翻转到第二状态的第一翻转概率P1为：
Figure BDA0002248186180000071
所述待测结构在所述测试温度下经过所述第二时间间隔t2由第二状态翻转到第一状态的第二翻转概率P2为：
Figure BDA0002248186180000081
步骤S104中，对于多个MTJ串联的待测结构，两个稳定的状态分别为第一状态和第二状态，同时考虑两个状态间的互相翻转，则由第一状态翻转到第二状态的第一翻转概率P1与第一时间间隔t1的关系表达式为：
Figure BDA0002248186180000082
由第二状态翻转到第一状态的第二翻转概率P2与第二时间间隔t2的关系表达式为：
Figure BDA0002248186180000083
其中，
Figure BDA0002248186180000084
式中，τ0表示试探周期，约为1ns。
基于公式(3)和公式(4)，则可以反推出Δ1和Δ2的表达式。为便于计算，取t1＝t2＝t，进而可以反推出，第一状态的热稳定因子Δ1的表达式为：
Figure BDA0002248186180000085
第二状态的热稳定因子Δ2的表达式为：
Figure BDA0002248186180000086
将式(1)和式(2)得到的P1，P2以及已知的时间间隔t代入式(5)和式(6)，则可以得到测试温度K下两种状态的热稳定因子。
上述实施例提供的磁存储器测试方法，采用的是单点拟合的方法，只利用一个测试时间点的翻转概率，代入拟合公式进行点拟合，得到热稳定因子，该方法测试速度快。而且本发明不依赖外加磁场，只表示势垒高度与温度的变化关系，更能体现本征的物理结果，准确度更高。
需要说明的是，进行点拟合时，可以在加热的过程中直接原位测量电阻值大小。也可以在加热持续一段时间以后，冷却至常温，再测量电阻值大小，即测量电阻值和加热这两个过程是可以分开在不同的环境和机台上完成的。只需要保持四个电阻值之间的测量温度相同即可。即四个电阻值的实际测量温度与所述测试温度可以相同或不同。
另外说明的是，一般以初始化完成时刻为起始时间点，即所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态的完成时刻为第一起始时间点，所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态的完成时刻为第二起始时间点，特别地，还可以以初始化完成时刻经过一延迟时间后的时刻为起始时间点，以初始化完成时刻经过第一延迟时间为第一起始时间点，所述第一延迟时间小于所述第一时间间隔的10％；以初始化完成时刻经过第二延迟时间为第二起始时间点，所述第二延迟时间小于所述第二时间间隔的10％。这样做有助于得到早期失效的器件概率，同时剔除这部分早期失效点对测试结果的影响。
通过改变测试温度，重复本发明的测试方法，在不同测试温度下进行测试，可以得到热稳定因子随温度的变化关系，进而通过拟合公式将热稳定因子外推至室温。
通常，为了加快MTJ翻转，测试温度一般设置的比较高，如果需要一个较低温度下两种状态的热稳定因子，可以通过转换公式得到：
Figure BDA0002248186180000091
Figure BDA0002248186180000092
其中，Δ1'表示目标温度下第一状态的热稳定因子，Δ2'表示目标温度下第二状态的热稳定因子，Δ1表示测试温度下第一状态的热稳定因子，Δ2表示测试温度下第二状态的热稳定因子，K表示测试温度，K0表示目标温度。
特别地，有一种特殊情况，如果MTJ只能从第一状态翻转到第二状态，无法从第二状态翻转到第一状态，此时W2＝0，P2＝0，
Figure BDA0002248186180000093
Figure BDA0002248186180000101
将得到的P1和时间间隔t代入，即可得到Δ1。
假设两种方向的热稳定因子相同，下表为实际测得的不同条件下的不同翻转概率对应的热稳定因子的一个例子，表中翻转概率过小时可以认为翻转数量过少，可信度降低，所以每一个测试条件可以对应一个热稳定因子的下限。例如85℃1h对应的翻转概率小于1％说明器件的热稳定因子大于40，设计测试条件的方针是尽量让翻转概率>10％的水平。
Figure BDA0002248186180000102
可选地，所述方法还包括：在对所述待测结构进行测试之前，对所述待测结构提供一外磁场，以辅助所述待测结构中的MTJ翻转。将所述待测结构置于一定的磁场环境中，通过磁场控制装置使测试结构处于某一外磁场下，这样能够加速MTJ翻转，最后得到在该外磁场下的热稳定因子。
实施例二：
本发明另一实施例还提供一种磁存储器测试方法，如图2所示，包括：
S201、将待测结构的温度控制在一测试温度，所述待测结构包括多个串联的相同结构的MTJ；
S202、将所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态，并测量所述待测结构在第一起始时间点的电阻值和经过不同时间间隔之后的多个测试时间点的电阻值，以得到所述待测结构初始化为第一状态后电阻随时间变化的第一R-t曲线，以及，将所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态，并测量所述待测结构在第二起始时间点的电阻值和经过不同时间间隔之后的多个测试时间点的电阻值，以得到所述待测结构初始化为第二状态后电阻随时间变化的第二R-t曲线；
S203、根据所述第一R-t曲线上各时间点的电阻值和所述第二R-t曲线上各时间点的电阻值，计算得到所述待测结构在所述测试温度下处于各时间点时由第一状态翻转到第二状态的第一翻转概率以及由第二状态翻转到第一状态的第二翻转概率，以得到所述第一翻转概率随时间变化的第一P-t曲线以及所述第二翻转概率随时间变化的第二P-t曲线；
S204、根据所述第一P-t曲线和所述第二P-t曲线，计算得到所述待测结构在所述测试温度下第一状态的热稳定因子以及第二状态的热稳定因子。
具体地，若R1为所述第一R-t曲线上第一起始时间点的电阻值，R2为所述第一R-t曲线上从所述第一起始时间点经过第一时间间隔之后的测试时间点的电阻值，R3为所述第二R-t曲线上第二起始时间点的电阻值，R4为所述第二R-t曲线上从所述第二起始时间点经过第二时间间隔之后的测试时间点的电阻值，则所述待测结构在所述测试温度下处于从所述第一起始时间点经过第一时间间隔之后的测试时间点时由第一状态翻转到第二状态的第一翻转概率P1为：
Figure BDA0002248186180000111
所述待测结构在所述测试温度下处于从所述第二起始时间点经过第二时间间隔之后的测试时间点时由第二状态翻转到第一状态的第二翻转概率P2为：
Figure BDA0002248186180000112
本实施例中，关于测试条件和相关拟合公式的描述，可参考实施例一的情况，在此不再赘述。实际上本实施例是对实施例一的一种扩展，不再只利用一个测试时间点的翻转概率进行点拟合，而是对多个测试时间点进行测试，得到第一R-t曲线和第二R-t曲线，进而得到第一P-t曲线和第二P-t曲线，利用得到的第一P-t曲线和第二P-t曲线，进行非线性拟合，得到的热稳定因子，测试结果准确度更高。
特别地，有一种特殊情况，MTJ只能从第一状态翻转到第二状态，无法从第二状态翻转到第一状态。在85℃、100℃和125℃下分别选择几个测试时间点测量待测结构的电阻，例如，时间选择是0.5h,1h,2h,4h,8h,12h,24h等，实际测试不需要等时间间隔，前期时间点可以密集一些，随着时间推移，可以适当减少测试时间点，得到的第一R-t曲线如图3所示，图3并未示出全部测试时间点，只是示出了几个测试时间点，进一步地，得到的第一P-t曲线如图4所示，每一条曲线表示当前温度的热稳定因子，通过非线性拟合最终得到当前温度的热稳定因子。
本发明实施例还提供一种磁存储器测试系统，如图5所示，所述系统包括：
第一温度控制装置501，用于将待测结构的温度控制在一测试温度，所述待测结构包括多个串联的相同结构的MTJ；
第一电阻测量装置502，用于将所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态，并测量所述待测结构在第一起始时间点的第一电阻值和经过第一时间间隔之后的第二电阻值，以及，将所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态，并测量所述待测结构在第二起始时间点的第三电阻值和经过第二时间间隔之后的第四电阻值；
第一数据处理装置503，用于根据测量得到的第一电阻值、第二电阻值、第三电阻值和第四电阻值，计算得到所述待测结构在所述测试温度下经过所述第一时间间隔由第一状态翻转到第二状态的第一翻转概率以及经过所述第二时间间隔由第二状态翻转到第一状态的第二翻转概率；
所述第一数据处理装置503，还用于根据所述第一翻转概率以及所述第二翻转概率，计算出所述待测结构在所述测试温度下第一状态的热稳定因子以及第二状态的第二热稳定因子。
可选地，所述系统还包括：
第一磁场控制装置504，用于在测量所述待测结构的电阻之前，对所述待测结构提供一外磁场，以辅助所述待测结构中的MTJ翻转。
本发明实施例提供的磁存储器测试系统，采用点拟合，只利用一个测试时间点的翻转概率，代入拟合公式进行点拟合，得到热稳定因子，该方法测试速度快。而且本发明不依赖外加磁场，只表示势垒高度与温度的变化关系，更能体现本征的物理结果，准确度更高。
本发明实施例还提供一种磁存储器测试系统，如图6所示，所述系统包括：
第二温度控制装置601，用于将待测结构的温度控制在一测试温度，所述待测结构包括多个串联的相同结构的MTJ；
第二电阻测量装置602，用于将所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态，并测量所述待测结构在第一起始时间点的电阻值和经过不同时间间隔之后的多个测试时间点的电阻值，以得到所述待测结构初始化为第一状态后电阻随时间变化的第一R-t曲线，以及，将所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态，并测量所述待测结构在第二起始时间点的电阻值和经过不同时间间隔之后的多个测试时间点的电阻值，以得到所述待测结构初始化为第二状态后电阻随时间变化的第二R-t曲线；
第二数据处理装置603，用于根据所述第一R-t曲线上各时间点的电阻值和所述第二R-t曲线上各时间点的电阻值，计算得到所述待测结构在所述测试温度下处于各时间点时由第一状态翻转到第二状态的第一翻转概率以及由第二状态翻转到第一状态的第二翻转概率，以得到所述第一翻转概率随时间变化的第一P-t曲线以及所述第二翻转概率随时间变化的第二P-t曲线；
所述第二数据处理装置603，还用于根据所述第一P-t曲线和所述第二P-t曲线，计算得到所述待测结构在所述测试温度下第一状态的热稳定因子以及第二状态的热稳定因子。
可选地，所述系统还包括：
第二磁场控制装置604，用于在测量所述待测结构的电阻之前，对所述待测结构提供一外磁场，以辅助所述待测结构中的MTJ翻转。
本发明实施例提供的磁存储器测试系统，对多个测试时间点进行测试，得到第一R-t曲线和第二R-t曲线，进而得到第一P-t曲线和第二P-t曲线，利用得到的第一P-t曲线和第二P-t曲线，进行非线性拟合，得到的热稳定因子，测试结果准确度更高。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种磁存储器测试方法，其特征在于，包括：
将待测结构的温度控制在一测试温度，所述待测结构包括多个串联的相同结构的MTJ；
将所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态，并测量所述待测结构在第一起始时间点的第一电阻值和经过第一时间间隔之后的第二电阻值，以及，将所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态，并测量所述待测结构在第二起始时间点的第三电阻值和经过第二时间间隔之后的第四电阻值；
根据测量得到的第一电阻值、第二电阻值、第三电阻值和第四电阻值，计算得到所述待测结构在所述测试温度下经过所述第一时间间隔由第一状态翻转到第二状态的第一翻转概率以及经过所述第二时间间隔由第二状态翻转到第一状态的第二翻转概率；
根据所述第一翻转概率以及所述第二翻转概率，计算出所述待测结构在所述测试温度下第一状态的热稳定因子以及第二状态的热稳定因子。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测结构在所述测试温度下经过所述第一时间间隔由第一状态翻转到第二状态的第一翻转概率P1为：
Figure FDA0002248186170000011
所述待测结构在所述测试温度下经过所述第二时间间隔由第二状态翻转到第一状态的第二翻转概率P2为：
Figure FDA0002248186170000012
其中，R1为所述第一电阻值；R2为所述第二电阻值；R3为所述第三电阻值；R4为所述第四电阻值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态的完成时刻为第一起始时间点，或者，以初始化完成时刻经过第一延迟时间为第一起始时间点，所述第一延迟时间小于所述第一时间间隔的10％；
所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态的完成时刻为第二起始时间点，或者，以初始化完成时刻经过第二延迟时间为第二起始时间点，所述第二延迟时间小于所述第二时间间隔的10％。
4.一种磁存储器测试方法，其特征在于，包括：
将待测结构的温度控制在一测试温度，所述待测结构包括多个串联的相同结构的MTJ；
将所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态，并测量所述待测结构在第一起始时间点的电阻值和经过不同时间间隔之后的多个测试时间点的电阻值，以得到所述待测结构初始化为第一状态后电阻随时间变化的第一R-t曲线，以及，将所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态，并测量所述待测结构在第二起始时间点的电阻值和经过不同时间间隔之后的多个测试时间点的电阻值，以得到所述待测结构初始化为第二状态后电阻随时间变化的第二R-t曲线；
根据所述第一R-t曲线上各时间点的电阻值和所述第二R-t曲线上各时间点的电阻值，计算得到所述待测结构在所述测试温度下处于各时间点时由第一状态翻转到第二状态的第一翻转概率以及由第二状态翻转到第一状态的第二翻转概率，以得到所述第一翻转概率随时间变化的第一P-t曲线以及所述第二翻转概率随时间变化的第二P-t曲线；
根据所述第一P-t曲线和所述第二P-t曲线，计算得到所述待测结构在所述测试温度下第一状态的热稳定因子以及第二状态的热稳定因子。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述待测结构在所述测试温度下处于从所述第一起始时间点经过第一时间间隔之后的测试时间点时由第一状态翻转到第二状态的第一翻转概率P1为：
Figure FDA0002248186170000021
所述待测结构在所述测试温度下处于从所述第二起始时间点经过第二时间间隔之后的测试时间点时由第二状态翻转到第一状态的第二翻转概率P2为：
Figure FDA0002248186170000031
其中，R1为所述第一R-t曲线上第一起始时间点的电阻值，R2为所述第一R-t曲线上从所述第一起始点经过第一时间间隔之后的测试时间点的电阻值，R3为所述第二R-t曲线上第二起始时间点的电阻值，R4为所述第二R-t曲线上从所述第二起始时间点经过第二时间间隔之后的测试时间点的电阻值。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态的完成时刻为第一起始时间点，或者，以初始化完成时刻经过第一延迟时间为第一起始时间点，所述第一延迟时间小于第一总测试时间的10％，其中所述第一总测试时间为初始化完成时刻至最后一个测试时间点的时间长度；
所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态的完成时刻为第二起始时间点，或者，以初始化完成时刻经过第二延迟时间为第二起始时间点，所述第二延迟时间小于第二总测试时间的10％，其中所述第二总测试时间为初始化完成时刻至最后一个测试时间点的时间长度。
7.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在测量所述待测结构的电阻之前，对所述待测结构提供一外磁场，以辅助所述待测结构中的MTJ翻转。
8.一种磁存储器测试系统，其特征在于，包括：
第一温度控制装置，用于将待测结构的温度控制在一测试温度，所述待测结构包括多个串联的相同结构的MTJ；
第一电阻测量装置，用于将所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态，并测量所述待测结构在第一起始时间点的第一电阻值和经过第一时间间隔之后的第二电阻值，以及，将所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态，并测量所述待测结构在第二起始时间点的第三电阻值和经过第二时间间隔之后的第四电阻值；
第一数据处理装置，用于根据测量得到的第一电阻值、第二电阻值、第三电阻值和第四电阻值，计算得到所述待测结构在所述测试温度下经过所述第一时间间隔由第一状态翻转到第二状态的第一翻转概率以及经过所述第二时间间隔由第二状态翻转到第一状态的第二翻转概率；
所述第一数据处理装置，还用于根据所述第一翻转概率以及所述第二翻转概率，计算出所述待测结构在所述测试温度下第一状态的热稳定因子以及第二状态的热稳定因子。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括：
第一磁场控制装置，用于在测量所述待测结构的电阻之前，对所述待测结构提供一外磁场，以辅助所述待测结构中的MTJ翻转。
10.一种磁存储器测试系统，其特征在于，包括：
第二温度控制装置，用于将待测结构的温度控制在一测试温度，所述待测结构包括多个串联的相同结构的MTJ；
第二电阻测量装置，用于将所述待测结构的全部MTJ初始化为第一状态，并测量所述待测结构在第一起始时间点的电阻值和经过不同时间间隔之后的多个测试时间点的电阻值，以得到所述待测结构初始化为第一状态后电阻随时间变化的第一R-t曲线，以及，将所述待测结构的全部MTJ初始化为第二状态，并测量所述待测结构在第二起始时间点的电阻值和经过不同时间间隔之后的多个测试时间点的电阻值，以得到所述待测结构初始化为第二状态后电阻随时间变化的第二R-t曲线；
第二数据处理装置，用于根据所述第一R-t曲线上各时间点的电阻值和所述第二R-t曲线上各时间点的电阻值，计算得到所述待测结构在所述测试温度下处于各时间点时由第一状态翻转到第二状态的第一翻转概率以及由第二状态翻转到第一状态的第二翻转概率，以得到所述第一翻转概率随时间变化的第一P-t曲线以及所述第二翻转概率随时间变化的第二P-t曲线；
所述第二数据处理装置，还用于根据所述第一P-t曲线和所述第二P-t曲线，计算得到所述待测结构在所述测试温度下第一状态的热稳定因子以及第二状态的热稳定因子。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括：
第二磁场控制装置，用于在测量所述待测结构的电阻之前，对所述待测结构提供一外磁场，以辅助所述待测结构中的MTJ翻转。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101217057A (zh) * 2007-01-07 2008-07-09 国际商业机器公司 存储器控制器、存储器芯片和用于操作存储单元集合的方法
US20100061141A1 (en) * 2008-09-05 2010-03-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Non-volatile memory device and storage system including the same
CN108109668A (zh) * 2017-11-28 2018-06-01 中电海康集团有限公司 一种磁存储器的测试方法、装置、存储介质及电子装置
CN110021335A (zh) * 2018-01-09 2019-07-16 中电海康集团有限公司 磁性隧道结的数据保存时间的获取方法和装置
US20190219633A1 (en) * 2016-03-24 2019-07-18 Tohoku University Method and system for measuring thermal stability factor of magnetic tunnel junction device, semiconductor integrated circuit, and production management method for semiconductor integrated circuit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101217057A (zh) * 2007-01-07 2008-07-09 国际商业机器公司 存储器控制器、存储器芯片和用于操作存储单元集合的方法
US20100061141A1 (en) * 2008-09-05 2010-03-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Non-volatile memory device and storage system including the same
US20190219633A1 (en) * 2016-03-24 2019-07-18 Tohoku University Method and system for measuring thermal stability factor of magnetic tunnel junction device, semiconductor integrated circuit, and production management method for semiconductor integrated circuit
CN108109668A (zh) * 2017-11-28 2018-06-01 中电海康集团有限公司 一种磁存储器的测试方法、装置、存储介质及电子装置
CN110021335A (zh) * 2018-01-09 2019-07-16 中电海康集团有限公司 磁性隧道结的数据保存时间的获取方法和装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LUC THOMAS等: "Quantifying data retention of vertical spin-transfer-torque magnetic random access memory chips using an effective thermal stability factor method", 《APPLIED PHYSICS LETTERS》 *

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