KR101774671B1 - Mram에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 방법은 MRAM(Magnetic Random Access Memory)에 포함되는 금속 산화물층을 미리 설정된 온도에 노출시키는 단계; 상기 금속 산화물층 중 타겟 필드에 대해 미리 설정된 시간 동안 전기장(electric field)을 인가하는 단계; 상기 전기장이 인가된 상기 타겟 필드의 저항 변화를 감지하는 단계; 및 상기 감지된 저항 변화에 기초하여 상기 타겟 필드에 불량 셀이 포함되는지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.

Description

MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 방법 및 시스템{TEST METHOD AND SYSTEM TO SCREEN THE CELL WITH A DEFECT IN MAGNETIC RANDOM ACCESS MEMORY}
아래의 실시예들은 MRAM(Magnetic Random Access Memory)에 포함되는 MTJ 셀(Magnetic Tunnel Junction cell)의 금속 산화물층에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템 및 그 방법에 대한 것으로, 보다 구체적으로, 금속 산화물층에서 발생되는 브레이크다운(breakdown) 현상에 기초하여 금속 산화물층에 불량 셀이 포함되는지 여부를 판단하는 기술에 관한 것이다.
MRAM에 포함되는 MTJ 셀은 전자 주입에 의한 스핀 전달 토크(Spin-Transfer Torque; STT) 현상을 이용하여 MTJ 셀의 자화 상태를 변화시킴으로써, 변화된 자화 상태에 대응하는 서로 다른 저항 값을 기준으로 온(on)/오프(off)를 판별하는 소자이다.
예를 들어, MRAM에 포함되는 MTJ 셀을 나타낸 도 1을 살펴보면, MRAM은 자유층(110), 고정층(120) 및 터널 배리어층(130)을 포함하는 MTJ 셀에서, 인가되는 전압에 기초하여 자유층(110)의 자화 방향을 변화시킴으로써, 변화된 자화 상태에 대응하는 서로 다른 저항 값을 기준으로 데이터를 기록할 수 있다.
이 때, 터널 배리어층(130)은 자유층(110)과 고정층(120)을 격리시키도록 금속 산화물층으로 형성됨으로써, 자유층(110)과 고정층(120) 사이의 이온의 이동을 차단하여 TDDB(Time Dependent Dielectric Breakdown)를 방지할 수 있다.
그러나, 터널 배리어층(130)에 불량 셀이 포함되는 경우, 터널 배리어층(130)의 불량 셀을 통하여 자유층(110)과 고정층(120) 각각의 이온이 서로 유입되기 때문에, TDDB가 발생되는 문제점이 있다.
이에, 아래의 실시예들은 터널 배리어층(130)에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 기술을 제안한다.
일실시예들은 금속 산화물층에서 발생되는 브레이크다운 현상에 기초하여 금속 산화물층에 불량 셀이 포함되는지 여부를 판단함으로써, MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 방법 및 시스템을 제공한다.
일실시예에 따르면, MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 방법은 MRAM(Magnetic Random Access Memory)에 포함되는 금속 산화물층을 미리 설정된 온도에 노출시키는 단계; 상기 금속 산화물층 중 타겟 필드에 대해 미리 설정된 시간 동안 전기장(electric field)을 인가하는 단계; 상기 전기장이 인가된 상기 타겟 필드의 저항 변화를 감지하는 단계; 및 상기 감지된 저항 변화에 기초하여 상기 타겟 필드에 불량 셀이 포함되는지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
상기 금속 산화물층 중 타겟 필드에 대해 미리 설정된 시간 동안 전기장(electric field)을 인가하는 단계는 상기 타겟 필드에 대해 CVS(Constant Voltage Stresses), CCS(Constant Current Stresses) 또는 RVS(Ramped Voltage Stresses) 중 어느 하나의 방식을 이용하여 상기 전기장을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 감지된 저항 변화에 기초하여 상기 타겟 필드에 불량 셀이 포함되는지 부를 판단하는 단계는 상기 감지된 저항 변화를 미리 설정된 기준값과 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과, 상기 감지된 저항 변화가 상기 미리 설정된 기준값을 초과하는 경우, 상기 타겟 필드에 상기 불량 셀이 포함됨을 인식하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 타겟 필드에 상기 불량 셀이 포함됨을 인식하는 단계는 상기 비교 결과, 상기 감지된 저항 변화가 상기 미리 설정된 기준값 이하인 경우, 상기 타겟 필드에 불량 셀이 포함되지 않음을 인식하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 타겟 필드에 상기 불량 셀이 포함됨을 인식하는 단계는 상기 타겟 필드에 상기 불량 셀이 포함되는 경우, 상기 불량 셀을 보수하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 감지된 저항 변화가 비교되는 상기 미리 설정된 기준값은 상기 타겟 필드에서 발생되는 브레이크다운(breakdown) 현상에 기초하여 조절될 수 있다.
상기 금속 산화물층 중 타겟 필드에 대해 미리 설정된 시간 동안 전기장(electric field)을 인가하는 단계는 상기 금속 산화물층이 상기 미리 설정된 온도에 노출되는 상태를 유지한 채, 상기 타겟 필드에 대해 상기 미리 설정된 시간 동안 상기 전기장을 인가하는 단계일 수 있다.
상기 금속 산화물층이 노출되는 상기 미리 설정된 온도, 상기 타겟 필드에 인가되는 상기 전기장의 세기 및 상기 전기장이 인가되는 상기 미리 설정된 시간은 상기 타겟 필드에서 브레이크다운 현상이 발생되도록 조절될 수 있다.
상기 금속 산화물층이 노출되는 상기 미리 설정된 온도, 상기 타겟 필드에 인가되는 상기 전기장의 세기 및 상기 전기장이 인가되는 상기 미리 설정된 시간은 상기 금속 산화물층의 두께 및 상기 금속 산화물층을 구성하는 물질에 기초하여 조절될 수 있다.
상기 금속 산화물층은 FeO, AlO 또는 MgO 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템은 MRAM(Magnetic Random Access Memory)에 포함되는 금속 산화물층을 미리 설정된 온도에 노출시키고, 상기 금속 산화물층 중 타겟 필드에 대해 미리 설정된 시간 동안 전기장(electric field)을 인가하는 브레이크다운(breakdown) 발생부; 상기 전기장이 인가된 상기 타겟 필드의 저항 변화를 감지하는 감지부; 및 상기 감지된 저항 변화에 기초하여 상기 타겟 필드에 불량 셀이 포함되는지 여부를 판단하는 판단부를 포함한다.
상기 브레이크다운 발생부는 상기 타겟 필드에 대해 CVS(Constant Voltage Stresses), CCS(Constant Current Stresses) 또는 RVS(Ramped Voltage Stresses) 중 어느 하나의 방식을 이용하여 상기 전기장을 인가할 수 있다.
상기 판단부는 상기 감지된 저항 변화를 미리 설정된 기준값과 비교하고, 상기 비교 결과, 상기 감지된 저항 변화가 상기 미리 설정된 기준값을 초과하는 경우, 상기 타겟 필드에 상기 불량 셀이 포함됨을 인식할 수 있다.
상기 감지된 저항 변화가 비교되는 상기 미리 설정된 기준값은 상기 타겟 필드에서 발생되는 브레이크다운 현상에 기초하여 조절될 수 있다.
상기 금속 산화물층이 노출되는 상기 미리 설정된 온도, 상기 타겟 필드에 인가되는 상기 전기장의 세기 및 상기 전기장이 인가되는 상기 미리 설정된 시간은 상기 타겟 필드에서 브레이크다운 현상이 발생되도록 조절될 수 있다.
일실시예들은 금속 산화물층에서 발생되는 브레이크다운 현상에 기초하여 금속 산화물층에 불량 셀이 포함되는지 여부를 판단함으로써, MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.
따라서, 일실시예들은 간단한 테스트 방법을 통하여 금속 산화물층에 불량 셀이 포함되는지 여부를 판단하고 보수할 수 있기 때문에, 기존의 불량 셀 스크린을 위한 복잡한 테스트 공정에 비해, 테스트 비용 및 복잡도를 현저하게 낮출 수 있다.
도 1은 MRAM에 포함되는 MTJ 셀을 나타낸 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 금속 산화물층에서 발생되는 브레이크다운 현상에 의한 저항 변화를 나타낸 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 브레이크다운 현상과 금속 산화물층의 두께의 관계를 나타낸 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 브레이크다운 현상과 금속 산화물층이 노출되는 온도의 관계를 나타낸 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 브레이크다운 현상과 금속 산화물층에 인가되는 전기장의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 7은 일실시예에 따른 MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템을 나타낸 블록도이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 일실시예에 따른 금속 산화물층에서 발생되는 브레이크다운 현상에 의한 저항 변화를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 일실시예에 따른 MRAM의 MTJ 셀에 포함되는 터널 배리어층에 브레이크다운 전압(VBR)(210)이 인가되어 브레이크다운 현상이 발생되면, 도면과 같이 터널 배리어층에서의 저항이 브레이크다운 현상이 발생되기 이전의 저항을 기준으로 1/10로 줄어들 수 있다. 이하, 터널 배리어층은 FeO, AlO 또는 MgO와 같은 금속 산화물로 구성되기 때문에, 금속 산화물층으로 기재한다.
따라서, 이와 같이 브레이크다운 현상으로 인한 저항의 변화를 이용하면, 금속 산화물층에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트가 수행될 수 있다. 즉, 금속 산화물층의 필드 별로 브레이크다운 현상을 발생시킨 뒤(금속 산화물층의 필드들을 순차적으로 타겟 필드로 지정함으로써, 타겟 필드에 대해 브레이크다운 현상을 발생시킴), 저항 변화를 감지함으로써, 저항 변화가 미리 설정된 기준값(브레이크다운 현상에 의해 설정됨) 이하인 경우, 타겟 필드에 포함되는 셀들이 정상적인 셀들임을 인식할 수 있고, 저항 변화가 미리 설정된 기준값을 초과하는 경우, 타겟 필드에 불량 셀이 포함됨이 인식될 수 있다.
여기서, 미리 설정된 기준값은 금속 산화물층의 타겟 필드에서 발생되는 브레이크다운 현상에 기초하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 기준값은 불량 셀을 포함하지 않는 금속 산화물층에서 브레이크다운 현상이 발생되었을 때, 감소되는 저항값에 기초하여 조절될 수 있다. 더 구체적인 예를 들면, 미리 설정된 기준값은 불량 셀을 포함하지 않는 금속 산화물층에서 브레이크다운 현상이 발생되었을 때, 감소되는 저항값의 평균에 오차 범위값이 가감되어 조절될 수 있다.
특히, 미리 설정된 기준값은 불량 셀을 포함하지 않는 금속 산화물층에서 브레이크다운 현상이 발생되었을 때, 감소되는 저항값에 기초하여 조절되기 때문에, 금속 산화물층의 두께, 금속 산화물층을 구성하는 물질, 금속 산화물층의 타겟 필드에서 브레이크다운 현상이 발생되도록 금속 산화물층이 노출되는 온도, 금속 산화물층의 타겟 필드에 인가되는 전기장의 세기 및 전기장이 인가되는 시간에 기초하여 조절될 수 있다.
또한, 금속 산화물층의 타겟 필드에서 브레이크다운 현상이 발생되도록 금속 산화물층이 노출되는 온도, 금속 산화물층의 타겟 필드에 인가되는 전기장의 세기 및 전기장이 인가되는 시간은 금속 산화물층의 타겟 필드에서 발생시키고자 하는 브레이크다운 현상에 기초하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 금속 산화물층의 타겟 필드에서 브레이크다운 현상이 발생되도록 금속 산화물층이 노출되는 온도, 금속 산화물층의 타겟 필드에 인가되는 전기장의 세기 및 전기장이 인가되는 시간은 금속 산화물층의 타겟 필드에서 브레이크다운 현상이 발생되는 소요 시간에 기초하여 조절될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 아래에서 기재하기로 한다.
도 3은 일실시예에 따른 브레이크다운 현상과 금속 산화물층의 두께의 관계를 나타낸 도면이고, 도 4는 일실시예에 따른 브레이크다운 현상과 금속 산화물층이 노출되는 온도의 관계를 나타낸 도면이며, 도 5는 일실시예에 따른 브레이크다운 현상과 금속 산화물층에 인가되는 전기장의 관계를 나타낸 도면이다.
이하, 도 3, 4 및 5에 도시된 도면은, 금속 산화물층의 타겟 필드에 CVS(Constant Voltage Stresses) 방식으로 전기장이 인가되어 브레이크다운 현상이 발생되는 경우로 설명한다. 그러나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 일실시예에 따른 금속 산화물층의 타겟 필드에는 CCS(Constant Current Stresses) 또는 RVS(Ramped Voltage Stresses)와 같은 방식으로 전기장이 인가되어 브레이크다운 현상이 발생될 수 있다.
도 3을 참조하면, 일실시예에 따른 MRAM의 MTJ 셀이 positive 반평형 상태, positive 평형 상태, negative 반평형 상태 및 negative 평형 상태 각각인 경우에 금속 산화물층의 타겟 필드에서 브레이크다운 현상이 발생되는 소요 시간(이하, 브레이크다운 시간으로 기재함)과 금속 산화물층의 두께는 선형으로 비례하는 관계(310)를 갖는다. 또한, 금속 산화물층의 브레이크다운 시간은 금속 산화물층이 노출되는 온도가 높아질수록 낮아지는 경향을 보인다.
예를 들어, 금속 산화물층의 두께가 1.4nm인 경우의 금속 산화물층의 브레이크다운 시간은 금속 산화물층의 두께가 1.0nm인 경우보다 더 소요되는 특징을 보인다.
따라서, 금속 산화물층의 타겟 필드에서 브레이크다운 현상이 발생되도록 금속 산화물층이 노출되는 온도, 금속 산화물층의 타겟 필드에 인가되는 전기장의 세기 및 전기장이 인가되는 시간은 금속 산화물층의 두께 및 금속 산화물층을 구성하는 물질에 기초하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 금속 산화물층이 1.4nm 두께인 경우에 금속 산화물층이 노출되는 온도, 금속 산화물층의 타겟 필드에 인가되는 전기장의 세기 및 전기장이 인가되는 시간은 금속 산화물층이 1.0nm 두께인 경우에 금속 산화물층이 노출되는 온도, 금속 산화물층의 타겟 필드에 인가되는 전기장의 세기 및 전기장이 인가되는 시간보다 높은 값들로 설정될 수 있다.
도 4를 참조하면, 일실시예에 따른 MRAM의 MTJ 셀이 positive 반평형 상태, positive 평형 상태, negative 반평형 상태 및 negative 평형 상태 각각인 경우의 금속 산화물층의 브레이크다운 시간과 금속 산화물층에 가해지는 온도는 선형으로 반비례하는 관계(410)를 갖는다. 예를 들어, 금속 산화물층이 노출되는 온도가 섭씨 25도인 경우의 금속 산화물층의 브레이크다운 시간은 금속 산화물층이 노출되는 온도가 섭씨 80도인 경우보다 더 소요되는 특징을 보인다.
또한, 금속 산화물층의 브레이크다운 시간은 금속 산화물층의 두께가 얇을수록 낮아지는 경향을 보인다.
따라서, 금속 산화물층의 타겟 필드에서 브레이크다운 현상이 발생되도록 금속 산화물층이 노출되는 온도는 금속 산화물층의 두께를 고려하여 금속 산화물층의 타겟 필드에서 발생시키고자 하는 브레이크다운 시간을 기초로 조절될 수 있다. 예를 들어, 금속 산화물층이 1.2nm 두께를 갖고, 금속 산화물층의 타겟 필드에서 발생시키고자 하는 브레이크다운 시간이 인 경우, 금속 산화물층이 노출되는 온도는 섭씨 65도로 설정될 수 있다.
도 5를 참조하면, 일실시예에 따른 MRAM의 MTJ 셀에 포함되는 금속 산화물층의 브레이크다운 시간과 금속 산화물층에 인가되는 전기장은 선형으로 반비례하는 관계(510)를 갖는다. 예를 들어, 금속 산화물층에 인가되는 전기장의 세기가 인 경우의 금속 산화물층의 브레이크다운 시간은 금속 산화물층에 인가되는 전기장의 세기가 인 경우보다 더 소요되는 특징을 보인다.
또한, 금속 산화물층의 브레이크다운 시간은 금속 산화물층의 두께가 얇을수록 낮아지는 경향을 보인다.
따라서, 금속 산화물층의 타겟 필드에서 브레이크다운 현상이 발생되도록 금속 산화물층에 인가되는 전기장의 세기는 금속 산화물층의 두께를 고려하여 금속 산화물층의 타겟 필드에서 발생시키고자 하는 브레이크다운 시간을 기초로 조절될 수 있다. 예를 들어, 금속 산화물층이 0.9nm 두께를 갖고 섭씨 120도의 온도에 노출되며, 금속 산화물층의 타겟 필드에서 발생시키고자 하는 브레이크다운 시간이 인 경우, 금속 산화물층에 인가되는 전기장의 세기는 로 설정될 수 있다.
별도의 도면으로 도시되지는 않았지만, 금속 산화물층에 전기장이 인가되는 시간 역시 금속 산화물층의 브레이크다운 시간과 선형으로 반비례하는 관계를 가질 수 있다. 따라서, 금속 산화물층에 전기장이 인가되는 시간은 금속 산화물층에 인가되는 전기장의 세기 및 금속 산화물층의 두께를 고려하여 금속 산화물층의 타겟 필드에서 발생시키고자 하는 브레이크다운 시간을 기초로 조절될 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 6을 참조하면, 일실시예에 따른 MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 방법은 도 2를 참조하여 기재된 원리를 기반으로 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템에 의해 수행된다.
우선, 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템은 MRAM(Magnetic Random Access Memory)에 포함되는 금속 산화물층을 미리 설정된 온도에 노출시킨다(610). 예를 들어, 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템은 금속 산화물층을 섭씨 100도 이상의 온도에 노출시킬 수 있다.
여기서, 금속 산화물층은 FeO, AlO 또는 MgO 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이어서, 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템은 금속 산화물층 중 타겟 필드에 대해 미리 설정된 시간 동안 전기장(electric field)을 인가한다(620). 예를 들어, 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템은 금속 산화물층이 미리 설정된 온도에 노출되는 상태를 유지한 채, 타겟 필드에 대해 미리 설정된 시간 동안 전기장을 인가할 수 있다.
620 단계에서, 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템은 타겟 필드에 대해 CVS(Constant Voltage Stresses), CCS(Constant Current Stresses) 또는 RVS(Ramped Voltage Stresses) 중 어느 하나의 방식을 이용하여 전기장을 인가할 수 있다. 예를 들어, 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템은 타겟 필드에 대해 CVS 방식을 이용하여 10분 내지 20분의 시간 동안 전기장을 인가할 수 있다.
이 때, 금속 산화물층이 노출되는 미리 설정된 온도, 타겟 필드에 인가되는 전기장의 세기 및 전기장이 인가되는 미리 설정된 시간은 타겟 필드에서 브레이크다운 현상이 발생되도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 금속 산화물층이 노출되는 미리 설정된 온도, 타겟 필드에 인가되는 전기장의 세기 및 전기장이 인가되는 미리 설정된 시간은 타겟 필드에서 브레이크다운 현상이 발생되는 소요 시간에 기초하여 조절될 수 있다.
따라서, 금속 산화물층이 노출되는 미리 설정된 온도, 타겟 필드에 인가되는 전기장의 세기 및 전기장이 인가되는 미리 설정된 시간은 금속 산화물층의 두께 및 금속 산화물층을 구성하는 물질에 기초하여 조절될 수 있다.
그 다음, 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템은 전기장이 인가된 타겟 필드의 저항 변화를 감지한다(630).
그 다음, 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템은 감지된 저항 변화에 기초하여 타겟 필드에 불량 셀이 포함되는지 여부를 판단한다.
구체적으로, 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템은 감지된 저항 변화를 미리 설정된 기준값과 비교한 후(640), 비교 결과, 감지된 저항 변화가 미리 설정된 기준값을 초과하는 경우, 타겟 필드에 불량 셀이 포함됨을 인식할 수 있다(650).
이 때, 감지된 저항 변화가 비교되는 미리 설정된 기준값은 타겟 필드에서 발생되는 브레이크다운(breakdown) 현상에 기초하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 기준값은 금속 산화물층의 두께, 금속 산화물층을 구성하는 물질, 금속 산화물층의 타겟 필드에서 브레이크다운 현상이 발생되도록 금속 산화물층이 노출되는 온도, 금속 산화물층의 타겟 필드에 인가되는 전기장의 세기 및 전기장이 인가되는 시간에 기초하여 조절될 수 있다.
그 후, 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템은 타겟 필드에 불량 셀이 포함되는 경우, 불량 셀을 보수할 수 있다(660).
반면에, 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템은 비교 결과, 감지된 저항 변화가 미리 설정된 기준값 이하인 경우, 타겟 필드에 불량 셀이 포함되지 않음을 인식할 수 있다(670).
불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템은 금속 산화물층에 포함되는 복수의 필드들 각각을 순차적으로 타겟 필드로 설정하여 610 단계 내지 670 단계까지의 테스트 공정을 타겟 필드에 대해 수행함으로써, 금속 산화물층 전체에 걸친 불량 셀 스크린을 위한 테스트를 수행할 수 있다.
그러나 이에 제한되거나 한정되지 않고, 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템은 타겟 필드를 금속 산화물층 전체로 설정함으로써, 610 단계 내지 670 단계까지의 테스트 공정을 한번만 수행하여 금속 산화물층 전체에 걸친 불량 셀 스크린을 위한 테스트를 수행할 수도 있다.
도 7은 일실시예에 따른 MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 7을 참조하면, 일실시예에 따른 MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템은 브레이크다운 발생부(710), 감지부(720) 및 판단부(730)를 포함한다.
브레이크다운 발생부(710)는 MRAM(Magnetic Random Access Memory)에 포함되는 금속 산화물층을 미리 설정된 온도에 노출시키고, 금속 산화물층 중 타겟 필드에 대해 미리 설정된 시간 동안 전기장(electric field)을 인가한다. 예를 들어, 브레이크다운 발생부(710)는 금속 산화물층을 섭씨 100도 이상의 온도에 노출시킬 수 있다.
여기서, 금속 산화물층은 FeO, AlO 또는 MgO 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이 때, 브레이크다운 발생부(710)는 금속 산화물층이 미리 설정된 온도에 노출되는 상태를 유지한 채, 타겟 필드에 대해 미리 설정된 시간 동안 전기장을 인가할 수 있다.
또한, 브레이크다운 발생부(710)는 타겟 필드에 대해 CVS(Constant Voltage Stresses), CCS(Constant Current Stresses) 또는 RVS(Ramped Voltage Stresses) 중 어느 하나의 방식을 이용하여 전기장을 인가할 수 있다. 예를 들어, 브레이크다운 발생부(710)는 타겟 필드에 대해 CVS 방식을 이용하여 10분 내지 20분의 시간 동안 전기장을 인가할 수 있다.
이 때, 금속 산화물층이 노출되는 미리 설정된 온도, 타겟 필드에 인가되는 전기장의 세기 및 전기장이 인가되는 미리 설정된 시간은 타겟 필드에서 브레이크다운 현상이 발생되도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 금속 산화물층이 노출되는 미리 설정된 온도, 타겟 필드에 인가되는 전기장의 세기 및 전기장이 인가되는 미리 설정된 시간은 타겟 필드에서 브레이크다운 현상이 발생되는 소요 시간에 기초하여 조절될 수 있다.
따라서, 금속 산화물층이 노출되는 미리 설정된 온도, 타겟 필드에 인가되는 전기장의 세기 및 전기장이 인가되는 미리 설정된 시간은 금속 산화물층의 두께 및 금속 산화물층을 구성하는 물질에 기초하여 조절될 수 있다.
감지부(720)는 전기장이 인가된 타겟 필드의 저항 변화를 감지한다.
판단부(730)는 감지된 저항 변화에 기초하여 타겟 필드에 불량 셀이 포함되는지 여부를 판단한다.
구체적으로, 판단부(730)는 감지된 저항 변화를 미리 설정된 기준값과 비교한 후, 비교 결과, 감지된 저항 변화가 미리 설정된 기준값을 초과하는 경우, 타겟 필드에 불량 셀이 포함됨을 인식할 수 있다.
이 때, 감지된 저항 변화가 비교되는 미리 설정된 기준값은 타겟 필드에서 발생되는 브레이크다운(breakdown) 현상에 기초하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 기준값은 금속 산화물층의 두께, 금속 산화물층을 구성하는 물질, 금속 산화물층의 타겟 필드에서 브레이크다운 현상이 발생되도록 금속 산화물층이 노출되는 온도, 금속 산화물층의 타겟 필드에 인가되는 전기장의 세기 및 전기장이 인가되는 시간에 기초하여 조절될 수 있다.
또한, 판단부(730)는 타겟 필드에 불량 셀이 포함되는 경우, 불량 셀을 보수할 수도 있다.
반면에, 판단부(730)는 비교 결과, 감지된 저항 변화가 미리 설정된 기준값 이하인 경우, 타겟 필드에 불량 셀이 포함되지 않음을 인식할 수 있다.
불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템은 금속 산화물층에 포함되는 복수의 필드들 각각을 순차적으로 타겟 필드로 설정하여 위에서 상술한 각 구성부의 테스트 공정을 타겟 필드에 대해 수행함으로써, 금속 산화물층 전체에 걸친 불량 셀 스크린을 위한 테스트를 수행할 수 있다.
그러나 이에 제한되거나 한정되지 않고, 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템은 타겟 필드를 금속 산화물층 전체로 설정함으로써, 위에서 상술한 각 구성부의 테스트 공정을 한번만 수행하여 금속 산화물층 전체에 걸친 불량 셀 스크린을 위한 테스트를 수행할 수도 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. MRAM(Magnetic Random Access Memory)에 포함되는 금속 산화물층을 미리 설정된 온도에 노출시키는 단계;
    상기 금속 산화물층 중 타겟 필드에 대해 미리 설정된 시간 동안 전기장(electric field)을 인가하는 단계;
    상기 전기장이 인가된 상기 타겟 필드의 저항 변화를 감지하는 단계; 및
    상기 감지된 저항 변화에 기초하여 상기 타겟 필드에 불량 셀이 포함되는지 여부를 판단하는 단계
    를 포함하고,
    상기 금속 산화물층이 노출되는 상기 미리 설정된 온도, 상기 타겟 필드에 인가되는 상기 전기장의 세기 및 상기 전기장이 인가되는 상기 미리 설정된 시간은,
    상기 금속 산화물층의 두께 및 상기 금속 산화물층을 구성하는 물질에 따라 상기 타겟 필드에서 브레이크다운 현상이 발생되는 소요 시간을 기초로 조절되는 MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 산화물층 중 타겟 필드에 대해 미리 설정된 시간 동안 전기장(electric field)을 인가하는 단계는
    상기 타겟 필드에 대해 CVS(Constant Voltage Stresses), CCS(Constant Current Stresses) 또는 RVS(Ramped Voltage Stresses) 중 어느 하나의 방식을 이용하여 상기 전기장을 인가하는 단계
    를 포함하는 MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 감지된 저항 변화에 기초하여 상기 타겟 필드에 불량 셀이 포함되는지 여부를 판단하는 단계는
    상기 감지된 저항 변화를 미리 설정된 기준값과 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과, 상기 감지된 저항 변화가 상기 미리 설정된 기준값을 초과하는 경우, 상기 타겟 필드에 상기 불량 셀이 포함됨을 인식하는 단계
    를 포함하는 MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 타겟 필드에 상기 불량 셀이 포함됨을 인식하는 단계는
    상기 비교 결과, 상기 감지된 저항 변화가 상기 미리 설정된 기준값 이하인 경우, 상기 타겟 필드에 불량 셀이 포함되지 않음을 인식하는 단계
    를 더 포함하는 MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 타겟 필드에 상기 불량 셀이 포함되는 경우, 상기 불량 셀을 보수하는 단계
    를 더 포함하는 MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 감지된 저항 변화가 비교되는 상기 미리 설정된 기준값은
    상기 타겟 필드에서 발생되는 브레이크다운(breakdown) 현상에 기초하여 조절되는, MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속 산화물층 중 타겟 필드에 대해 미리 설정된 시간 동안 전기장(electric field)을 인가하는 단계는
    상기 금속 산화물층이 상기 미리 설정된 온도에 노출되는 상태를 유지한 채, 상기 타겟 필드에 대해 상기 미리 설정된 시간 동안 상기 전기장을 인가하는 단계인, MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 금속 산화물층은
    FeO, AlO 또는 MgO 중 적어도 어느 하나를 포함하는, MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 방법.
  11. MRAM(Magnetic Random Access Memory)에 포함되는 금속 산화물층을 미리 설정된 온도에 노출시키고, 상기 금속 산화물층 중 타겟 필드에 대해 미리 설정된 시간 동안 전기장(electric field)을 인가하는 브레이크다운(breakdown) 발생부;
    상기 전기장이 인가된 상기 타겟 필드의 저항 변화를 감지하는 감지부; 및
    상기 감지된 저항 변화에 기초하여 상기 타겟 필드에 불량 셀이 포함되는지 여부를 판단하는 판단부
    를 포함하고,
    상기 금속 산화물층이 노출되는 상기 미리 설정된 온도, 상기 타겟 필드에 인가되는 상기 전기장의 세기 및 상기 전기장이 인가되는 상기 미리 설정된 시간은,
    상기 금속 산화물층의 두께 및 상기 금속 산화물층을 구성하는 물질에 따라 상기 타겟 필드에서 브레이크다운 현상이 발생되는 소요 시간을 기초로 조절되는 MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 브레이크다운 발생부는
    상기 타겟 필드에 대해 CVS(Constant Voltage Stresses), CCS(Constant Current Stresses) 또는 RVS(Ramped Voltage Stresses) 중 어느 하나의 방식을 이용하여 상기 전기장을 인가하는, MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 판단부는
    상기 감지된 저항 변화를 미리 설정된 기준값과 비교하고, 상기 비교 결과, 상기 감지된 저항 변화가 상기 미리 설정된 기준값을 초과하는 경우, 상기 타겟 필드에 상기 불량 셀이 포함됨을 인식하는, MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 감지된 저항 변화가 비교되는 상기 미리 설정된 기준값은
    상기 타겟 필드에서 발생되는 브레이크다운 현상에 기초하여 조절되는, MRAM에서 불량 셀 스크린을 위한 테스트 시스템.
  15. 삭제
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