KR20180043281A - Mram 웨이퍼 테스팅을 위한 자기장 강화 백킹 플레이트 - Google Patents

Abstract

자기 메모리 디바이스를 테스팅하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 방법은, 자기장 강화 백킹 플레이트가 테스트 장비(fixture)에 설치될 때 시작된다. 자기장 강화 백킹 플레이트는 웨이퍼 테스팅 프로브 스테이션의 웨이퍼 척에 설치될 수 있다. 자기 메모리 디바이스는 테스트 장비에 설치되고 자기장은 자기 메모리 디바이스에 적용된다. 자기장은 자기 메모리 디바이스에 수평으로 또는 수직으로 적용될 수 있다. 자기 메모리 디바이스의 성능은 디바이스에 적용된 자기장에 기반하여 결정될 수 있다. 장치는 테스트 장비, 아마도 웨이퍼 척에 맞도록 적응된 자기장 강화 백킹 플레이트를 포함한다. 자기장 강화 백킹 플레이트는 테스팅에 사용되는 자기장에 기반한 두께로, 고 투자율 자기 재료들, 이를테면 저 탄소강으로 제조된다.

Description

MRAM 웨이퍼 테스팅을 위한 자기장 강화 백킹 플레이트

[0001] 본 출원은 2015년 8월 26일에 미국 특허청에 출원된 정식 출원 번호 제 14/836,860호에 대해 우선권 및 이익을 주장하고, 그 전체 내용은 인용에 의해 본원에 통합된다.

[0002] 본 개시내용은 일반적으로 전자 디바이스들을 테스팅하는 것, 및 더 구체적으로 MRAM(magnetoresistive random access memory: 자기저항 랜덤 액세스 메모리) 디바이스들을 테스팅하기 위한 자기장 강화 백킹 플레이트(backing plate)에 관한 것이다.

[0001] 모든 타입들의 전자 디바이스들은 일상 생활에서 중요한 부분이 되었다. 점점 더, 사용자들은 통신, 일, 및 엔터테인먼트를 위해 모바일 폰들, 컴퓨터들, 태블릿들 및 유사한 디바이스들에 의존한다. 전자 디바이스들의 사용 및 성능이 증가함에 따라, 이들 디바이스들에 사용되는 메모리들은 저장을 증가시키고 성능을 개선하도록 발전해왔다. 시간이 지남에 따라, 메모리들은, 최종 사용 디바이스에 설치되었다면, 원하는 대로 수행되도록 보장하기 위해 상당한 테스팅을 요구하는 매우 복잡한 디바이스들로 진화해왔다.

[0002] 대부분의 디바이스들은 다양한 명령들을 저장하고 값들을 유지하며 다수의 기능들을 수행하는데 사용되는 문자열들을 추천하는 기본 메모리를 포함한다. 복잡한 값들 및 명령들을 저장하기 위한 이런 증가된 요구는 MRAM들의 진화로 이어졌다. MRAM 디바이스들은, 이들이 제공하는 많은 이익들, 이를테면 비-휘발성, 고속, 및 저전력 소비로 인해 많은 디바이스들에 대해 메인 또는 캐시 메모리로서 사용될 수 있다. MRAM은 MTJ(magnetic tunnel junction: 자기 터널 접합)들의 사용을 통해 저장을 제공한다. 수직 자기 터널 접합들은 고성능 스핀 전달 토크(spin transfer torque) MRAM 디바이스들에서 기본 메모리 엘리먼트로서 사용된다.

[0003] 이들 메모리 디바이스들을 테스팅하는 것은 다수의 상당한 난제들을 제기한다. 테스팅 난제들 중 하나는, MRAM 디바이스들이 전자석으로 테스팅되어야 한다는 것이다. 통상적으로, 각각의 디바이스들이 분리되고 칩들이 패키징되기 전에, 테스팅은 웨이퍼들 상에서 수행된다. 300 mm 프로브 스테이션(probe station)은 웨이퍼들을 테스팅하기 위해 사용된다. 다이폴(dipole) 자석은, 다이폴 자석의 하나의 극만이 사용될 수 있기 때문에, 300 mm 프로브 스테이션에서 웨이퍼 척과 함께 사용될 수 없는데, 이는 실질적으로 더 낮고 덜 균일한 자기장을 제공한다. 통합된 자석들을 가진 맞춤형 프로브 카드들이 또한 사용될 수 있지만, 비용이 증가되고, 그리고 테스팅될 디바이스에 대한 임의의 변화가 프로브 카드의 재설계를 필요하게 한다.

[0004] 개선된 MRAM 디바이스들은 테스팅을 위해 더 높은 자기장들을 요구하고, 그리고 디바이스를 스위칭하는데 필요한 자기장들은 매우 높다. 종래의 전자석들은, MRAM 디바이스의 보자력(coercive field)이 자기장을 능가할 것이기 때문에, 충분하지 않을 것이다. 투영 필드 자석들은 MRAM의 웨이퍼-레벨 자기 특성화를 위한 옵션들 중 하나이다. 현대 수직 자기 터널 접합 디바이스들은 개선된 자기 보자력을 가지며, 특성화하는데 3 kOe보다 더 큰 정도의 큰 자기장들을 요구한다. 종래의 메모리들(이를테면 SRAM, DRAM, 플래시)을 테스팅하는데 사용되는 대부분의 300 mm 프로브 스테이션들은 어떠한 자기장 능력도 가지지 않는다. 자석을 종래의 300 mm 프로브 스테이션에 개장하는 것(retrofitting)은, 이용가능한 대부분의 자석들이 충분히 크거나 균일한 자기장들을 생성할 수 없기 때문에, 효과적이지 않다. 큰 자기장을 가진 이용가능한 스테이션들을 사용하는 것은, 큰 자기장들을 가진 스테이션들이 빈약한 필드 균일성을 가지며 통상적으로 더 작은 웨이퍼들 또는 쿠폰(coupon) 웨이퍼들만을 지원할 수 있기 때문에, 여전히 문제점을 해결할 수 없고, 이는 더 큰 웨이퍼들 및 로트(lot)들에 대해 테스팅 시간이 많이 소요되게 한다.

[0005] 수평(in-plane) 및 수직 MRAM 테스팅 둘 모두에 대해 기존 전자기 테스팅 장치를 사용하여 테스팅을 허용하게 하도록 당업계에서 MRAM 웨이퍼 테스팅을 위한 자기장 강화 백킹 플레이트가 필요하다.

[0006] 본원에 설명된 실시예들은 메모리 디바이스를 테스팅하기 위한 방법을 제공한다. 메모리 디바이스는 MRAM 디바이스, 또는 자기 저장을 통합한 다른 디바이스일 수 있다. 방법은, 자기장 강화 백킹 플레이트가 테스트 장비(fixture)에 설치될 때 시작된다. 자기장 강화 백킹 플레이트는 웨이퍼 테스팅 프로브 스테이션의 웨이퍼 척에 설치될 수 있다. 그 다음으로, 자기 메모리 디바이스는 테스트 장비에 설치되고 자기장은 자기 메모리 디바이스에 적용된다. 자기장은 자기 메모리 디바이스의 수평으로 또는 수직으로 적용될 수 있다. 자기 메모리 디바이스의 성능은 디바이스에 적용된 자기장에 기반하여 결정될 수 있다.

[0007] 추가 실시예는 메모리 디바이스를 테스팅하기 위한 장치를 제공한다. 장치는 테스트 장비에 맞도록 적응된 자기장 강화 백킹 플레이트를 포함한다. 통상적으로, 자기장 강화 백킹 플레이트는 웨이퍼 테스팅 또는 프로브 스테이션의 웨이퍼 척에 맞도록 적응된다. 자기장 강화 백킹 플레이트는 더 높은 투자율 자기 재료들, 이를테면 저 탄소강으로 제조된다. 자기장 강화 백킹 플레이트의 두께는 테스트되는 MRAM 또는 자기 디바이스 및 완전한 테스팅을 위해 필요한 자기장의 레벨에 따라 적응될 수 있다.

[0008] 또 다른 실시예는 메모리 디바이스를 테스팅하기 위한 장치를 제공한다. 장치는: 테스트 장비에 자기장 강화 백킹 플레이트를 설치하기 위한 수단; 테스트 장비에 자기 메모리 디바이스를 설치하기 위한 수단; 자기 메모리 디바이스에 자기장을 적용하기 위한 수단; 및 적용된 자기장에 기반하여 자기 메모리 디바이스의 성능을 결정하기 위한 수단을 포함한다.

[0009] 도 1은 본 개시내용의 실시예에 따른, 전자석을 가진 통상적인 300 mm 테스팅 장치를 예시한다.
[0010] 도 2는 본 개시내용의 실시예들에 따른 MRAM 디바이스들을 테스팅하는데 사용되는 전자석의 샘플 필드 세기 프로파일을 도시한다.
[0011] 도 3은 본 개시내용의 실시예들에 따른, 2개의 자극편(pole piece)들의 유한 엘리먼트 모델이다.
[0012] 도 4는 본 개시내용의 실시예들에 따른, 자기장의 단면도를 예시한다.
[0013] 도 5는 본 개시내용의 실시예들에 따른, 자기장 강화 백킹 플레이트가 사용될 때 생성된 자기장을 도시한다.
[0014] 도 6은 본 개시내용의 실시예들에 따른, 백킹 없는 것과 비교하여 자기장 강화 백킹 플레이트가 사용될 때 생성된 자기장을 도시한다.
[0015] 도 7은 본 개시내용의 실시예들에 따른, 자기장 강화 백킹 플레이트가 사용될 때의 자기장과 자기장 강화 백킹 플레이트가 사용되지 않을 때의 자기장 대 전자석에 공급되는 전류의 크기의 차이를 예시한다.
[0016] 도 8은 본 개시내용의 실시예들에 따른, 자기장 강화 백킹 플레이트를 사용하여 MRAM 디바이스를 테스팅하는 방법의 흐름도이다.

[0017] 첨부된 도면들과 관련하여 아래에 설명된 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시예들의 설명으로서 의도되고 그리고 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시예들을 나타내는 것으로 의도되지 않는다. 본 상세한 설명 전반에 걸쳐 사용된 "예시적인"이라는 용어는 "예, 경우, 또는 예시로서 역할을 하는 것"을 의미하고, 그리고 반드시 다른 예시적인 실시예들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 이해되지 않아야 한다. 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시예들의 완전한 이해를 제공하는 목적을 위하여 특정 세부사항들을 포함한다. 본 발명의 예시적인 실시예들이 이들 특정 세부사항들 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자들에게 자명할 것이다. 일부 경우들에서, 잘-알려진 구조들 및 디바이스들은 본원에 제시된 예시적인 실시예들의 신규성을 모호하게 하는 것을 방지하기 위하여 블록 다이어그램 형태로 도시된다.

[0018] 본 출원에 사용된 바와 같이, "컴포넌트", "모듈", "시스템" 등의 용어들은 컴퓨터-관련 엔티티, 하드웨어, 펌웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어, 또는 실행 소프트웨어를 지칭하도록 의도된다. 예컨대, 컴포넌트는 프로세서상에서 실행되는 프로세스, 집적 회로, 프로세서, 객체, 실행파일, 실행 스레드(thread), 프로그램, 및/또는 컴퓨터(그러나 이에 제한되지 않음)일 수 있다. 예시에 의해, 컴퓨팅 디바이스 상에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨팅 디바이스 둘 모두가 컴포넌트일 수 있다. 하나 또는 그 초과의 컴포넌트들은 프로세스 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있고 컴포넌트는 하나의 컴퓨터상에 국한될 수 도 있고 그리고/또는 2 또는 그 초과의 컴퓨터들 사이에 분산될 수도 있다. 게다가, 이들 컴포넌트들은 다양한 데이터 구조들이 저장되어 있는 다양한 컴퓨터 판독가능 매체들로부터 실행할 수 있다. 컴포넌트들은 예컨대 하나 또는 그 초과의 데이터 패킷들(예컨대, 로컬 시스템에서, 분산 시스템에서 및/또는 신호에 의한 다른 시스템들과의 네트워크(예컨대, 인터넷)를 통해 다른 컴포넌트와 상호작용하는 하나의 컴포넌트로부터의 데이터)을 갖는 신호에 따라 로컬 및/또는 원격 프로세스들을 통해 통신할 수 있다.

[0019] 게다가, 다양한 양상들은 액세스 단말 및/또는 액세스 포인트와 관련하여 본원에 설명된다. 액세스 단말은 사용자에게 음성 및/또는 데이터 연결성을 제공하는 디바이스를 지칭할 수 있다. 액세스 무선 단말은 컴퓨팅 디바이스, 이를테면 랩톱 컴퓨터 또는 데스크톱 컴퓨터에 연결될 수 있거나, 독립적 디바이스, 이를테면 셀룰러 전화일 수 있다. 액세스 단말은 또한 시스템, 가입자 유닛, 가입자 스테이션, 모바일 스테이션, 모바일, 원격 스테이션, 원격 단말, 무선 액세스 포인트, 무선 단말, 사용자 단말, 사용자 에이전트, 사용자 디바이스 또는 사용자 장비라 칭해질 수 있다. 무선 단말은 가입자 스테이션, 무선 디바이스, 셀룰러 전화, PCS 전화, 코드리스 전화, SIP(Session Initiation Protocol) 폰, WLL(wireless local loop) 스테이션, PDA(personal digital assistant), 무선 연결 능력을 가진 핸드헬드 디바이스, 또는 무선 모뎀에 연결되는 다른 프로세싱 디바이스일 수 있다. 달리 기지국 또는 BSC(base station controller)로서 지칭되는 액세스 포인트는 에어(air)-인터페이스를 통해, 하나 또는 그 초과의 섹터들을 거쳐 무선 단말들과 통신하는 액세스 네트워크 내 디바이스를 지칭할 수 있다. 액세스 포인트는 수신된 에어-인터페이스 프레임들을 IP 패킷들로 변환함으로써, IP(Internet Protocol) 네트워크를 포함할 수 있는, 무선 단말과 액세스 네트워크의 나머지 사이의 라우터로서 작용할 수 있다. 액세스 포인트는 또한 에어 인터페이스에 대한 속성들의 관리를 조정한다.

[0020] 게다가, 본원에 설명된 다양한 양상들 또는 특징들은 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기법들을 사용하여 방법, 장치 또는 제조 물품으로서 구현될 수 있다. 본원에 사용된 "제조 물품"이라는 용어는 임의의 컴퓨터-판독가능 디바이스, 캐리어, 또는 매체들로부터 액세스가능한 컴퓨터 프로그램을 포함하도록 의도된다. 예컨대, 컴퓨터 판독가능 매체들은 자기 저장 디바이스들(예컨대, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립들...), 광학 디스크들(예컨대, CD(compact disk), DVD(digital versatile disk)...), 스마트 카드들, 및 플래시 메모리 디바이스들(예컨대, 카드, 스틱, 키 드라이브...), 및 집적 회로들 이를테면 판독 전용 메모리들, 프로그램가능 판독 전용 메모리들, 및 전기적으로 소거가능한 프로그램가능 판독 전용 메모리들(그러나 이에 제한되지 않음)을 포함할 수 있다.

[0021] 다양한 양상들은 다수의 디바이스들, 컴포넌트들, 모듈들 등을 포함할 수 있는 시스템들의 측면에서 제시될 것이다. 다양한 시스템들이 부가적인 디바이스들, 컴포넌트들, 모듈들 등을 포함할 수 있고, 그리고/또는 도면들과 관련하여 논의된 디바이스들, 컴포넌트들, 모듈들 등의 모두를 포함하지 않을 수 있다는 것이 이해되고 인지될 것이다. 이들 접근법들의 조합이 또한 사용될 수 있다.

[0022] 본 발명의 다른 양상들뿐 아니라 다양한 양상들의 특징들 및 장점들은 확보된 설명, 첨부 도면들 및 첨부된 청구항들의 고려를 통해 당업자들에게 자명하게 될 것이다.

[0023] MRAM 디바이스들은 비-휘발성 랜덤 액세스 메모리 기술이다. 종래의 RAM(random access memory) 칩들과 달리, MRAM 디바이스들 내의 데이터는 전하 또는 전류 흐름들로서가 아니라 자기 저장 엘리먼트들에 저장된다. 엘리먼트들은 2개의 강자성체 층들로 형성된다. 각각의 강자성체 층은 자화를 유지할 수 있고, 얇은 절연 층에 의해 분리된다. 2개의 층들 중 하나는 특정 극성(기준 층)으로 세팅된 영구 자석이다. 다른 층(자유 층)의 자화는 디바이스를 통한 전류의 적용에 의해 또는 외부 자기장에 의해 기준 층에 관해 변화될 수 있다. 이 구성은 자기 터널 접합으로서 알려졌고 MRAM 비트에 대한 기본적인(elementary) 구조이다. 메모리 디바이스는 그런 셀들의 어레이로 구성된다.

[0024] MRAM을 판독하는 것은 셀의 전기 저항을 측정함으로써 행해질 수 있다. 통상적으로, 특정 셀은 전류를 공급 라인으로부터 셀을 통해 접지로 스위칭하는 연관된 트랜지스터에 전력을 공급함으로써 선택된다. TMR(tunneling magnetoresistance) 효과로 인해, 셀의 전기 저항은 RL과 FL 사이의 자화들의 상대적 배향들에 따라 변화한다. 결과적인 전류를 측정함으로써, 임의의 특정 셀 내부의 저항이 결정될 수 있고, 이로부터 자유 층의 자화 극성이 결정될 수 있다. 2개의 층들이 동일한 자기 배향을 가지면, 저항은 낮은 반면, 2개의 층들이 반대 자기 배향들을 가지면, 저항은 더 높다.

[0025] 데이터는 다양한 방법들을 사용하여 셀들에 기록된다. STT-MRAM의 경우에, 디바이스를 통과하는 전류는 스핀-극화되고 자유 층 자기 극성의 재배향을 유발한다. 전류 방향을 반전시킴으로써 배향은 반대로될 수 있다.

[0026] MRAM 디바이스들이 데이터 저장을 위해 자기 터널 접합들에 의존한다. 터널 자기저항은 MTJ(magnetic tunnel junction)에서 발생하는 자기저항 효과이다. 자기 터널 접합은 얇은 절연체에 의해 분리된 2개의 강자성체들로 이루어진다. 절연 층은 충분히 얇으면(몇 나노미터 정도), 전자들은 하나의 강자성체로부터 다른 강자성체로 터널링할 수 있다. 이런 터널링은 양자 역학 현상이다. 자기 터널 접합들은 얇은-필름 기술을 사용하여 제조된다.

[0027] 강자성체 필름들의 2개의 자화들의 방향은 외부 자기장에 의해 또는 디바이스를 통해 전류를 통과시킴으로써 개별적으로 스위칭될 수 있다. 자화들이 평행한 배향이면, 전자들이 절연 필름을 통해 터널링할 가능성이 더 크다. 자화들이 반대 또는 역평행 배향이면, 전자들이 절연 필름을 통해 터널링할 가능성이 더 적다. 결과로서, 그런 접합은 전기 저항의 2개의 상태들 사이에서 스위칭될 수 있고, 하나의 상태는 낮은 저항이고, 하나의 상태는 매우 높은 저항이다.

[0028] 자기 터널 접합들은 스핀 전달 토크에 의존한다. 스핀 전달 토크의 효과는, 하나의 전극에 대해 자유롭게 회전가능한 자화가 존재하는 반면, 다른 전극(고정된 자화를 가짐)이 스핀 분극기로서 작용하도록 2개의 강자성체 전극들의 세트 사이에 샌드위치된 터널링 장벽이 있을 때 나타난다.

[0029] 도 1은 300 mm 프로브 스테이션을 예시한다. 그런 프로브 스테이션들은 자기장 능력을 포함하지 않는다. 위에서 주목된 바와 같이, 자석들을 레트로피팅하는 것은 충분히 큰 자기장을 생성하지 못하는 반면, 자기 능력을 가진 스테이션들은 생산 실행들에 필요한 더 큰 웨이퍼들을 핸들링할 수 없다. MRAM 디바이스들이 개발되고 진보됨에 따라, 테스팅을 위해 필요한 자기장들은 증가하였다. 현재 MRAM 디바이스를 스위칭하기 위해 필요한 자기장들은 매우 높고, 3 kOe 정도일 수 있다. 생성된 자기장들이 충분히 높지 않기 때문에, 종래의 전자석들은 작동하지 못할 것이다. 또한 도 1에는 종래의 300 mm 프로브 스테이션에 맞추어진 전자석이 도시된다. 디바이스 웨이퍼가 또한 전자석에 관련하여 도시된다.

[0030] MRAM 디바이스들은 "수평" 자기 배향으로부터 "수직" 정렬로 변화하였다. 이들 MRAM 디바이스들에서, 자기 배향은 웨이퍼에 대해 수직이다. 이 구성은 개선된 필드 허용오차, 더 높은 유지력, 더 낮은 스위칭 전력, 및 개선된 확장성을 생성한다. MRAM 디바이스들이 계속 개발됨에 따라, 더 큰 자기장들 및 더 나은 필드 균일성으로 테스트하는 것이 필요하게 될 수 있다. 디바이스들이 복잡해짐에 따라 400 mm 사이즈 웨이퍼들이 또한 사용될 수 있다. 이들 미래 디바이스들은 부가적인 자기장들로 테스팅하는 것을 요구할 수 있다.

[0031] 도 2는 기존 전자석의 예시적인 프로파일을 제공한다. 전자석은 또한 도 2에 도시된다. 수평 및 수직 구성들에 대한 자기장들은 그래프에 도시된다. 도 2는 또한 수평으로 최소 기여를 가진 최대 수직 자기장에 대한 DUT(device under test)의 상대적 포지션을 포함한다. 이 시점에서 MRAM의 테스팅이 이루어져야 한다. 더 큰 자석들을 사용하는 것은 더 큰 구동 전류들 및 그런 큰 구동 전류들로부터 생성된 열적 로드를 견디도록 실질적인 자석 재설계를 요구한다.

[0032] 도 3은 MRAM 디바이스를 테스팅하는데 사용된 전자석의 2개의 극편들의 유한 엘리먼트 모델링을 도시한다. 자속을 차단하기에 불충분한 인덕턴스 경로로 인한 자기장 누설이 존재한다. 자속의 대부분은 테스트되는 디바이스 둘레의 대기로 누설되고, 결과로서 낭비된다.

[0033] 도 4는 백킹 플레이트 없는 자기장의 단면도를 제공한다. 이것은 자기장의 손실을 도시하고, 자기장은 MRAM 디바이스 둘레의 대기로 소산한다.

[0034] 실시예는 300 mm 웨이퍼 체크(check)들에 부가되는 자기장 강화 백킹 플레이트를 제공한다. 이 자기장 강화 백킹 플레이트는 프로브 스테이션 상의 척의 표면에 부가될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 자기 재료는 척의 표면에 부가될 수 있다. 자기장 강화 백킹 플레이트는 자기 극들 근처에 배치된 높은 자기 투자율 재료로 형성된다. 이런 높은 자기 투자율 재료는 DUT 근처에 고 인덕턴스 자속 차단 경로를 제공함으로써 자기장의 낭비를 감소시킬 수 있다.

[0035] 도 5는 자기장 강화 백킹 플레이트를 사용하는 MRAM 디바이스 테스팅을 도시한다. 도 5에서, DUT에 의해 경험되는 자기장의 개선은, 1006 저 탄소강의 백킹 플레이트(1 mm 두께)가 사용될 때 45%인 것으로 추정된다. 도 5의 자기장은, 자석의 양쪽 극들이 자기장을 DUT로 지향시킴에 따라 도 3에 도시된 것에 비해 개선된다. 1006 저 탄소강이 도 5에 예시된 자기장을 생성하기 위해 사용되지만, 본원에 설명된 실시예들은 이 재료 선택으로 제한되지 않는다. 자기 강화 재료는, 자기장을 강화시키는 매우 다양한 재료들로부터 선택될 수 있고 본원에 설명된 통상적인 MRAM과 상이한 특성들을 가진 특정 디바이스를 테스팅하기 위해 선택될 수 있다.

[0036] 도 6은, 자기장 강화 백킹 플레이트가 사용될 때 생성된 자기장의 단면에서 개선을 도시한다.

[0037] 도 7은 자기장 강화 백킹 플레이트로 인한 자기장의 개선을 도시한다. 5 mm 두께로 제조된 백킹 플레이트는 300 mm 프로브 스테이션 상에 설치되었다. 자기장 강화 백킹 플레이트는 웨이퍼 척의 표면에 부착되었다. 자기장 강화 백킹 플레이트는 다양한 프로브 스테이션들에 맞도록 적응될 수 있고 다양한 사이즈들의 프로브 스테이션들에 사용될 수 있다. 본원에 설명된 실시예들은 본 출원에서 논의된 예시적인 사이즈들 및 프로브 스테이션들로 제한되지 않는다. 도 7의 그래프는 자기장 강화 백킹 플레이트를 갖거나 가지지 않고 이루어진 자기장의 측정들을 예시한다. 자기장은 자기장 강화 백킹 플레이트의 부가에 의해 동일한 자석 구동 전류에서 2.5배까지 증가되었다. 게다가, 자기장 균일성은, 수평 자기장의 억제로 인해 증가되었다.

[0038] 본원에 설명된 실시예들은 수직 자기 터널 접합 MRAM 디바이스들의 웨이퍼 레벨 테스팅을 위해 요구된 더 높은 자기장들을 제공한다. 자기장 강화 백킹 플레이트는 단지 여기 전류를 증가시키지 않고 더 높은 자기장을 달성하기 위한 메커니즘을 제공한다. 자기장 강화 백킹 플레이트를 사용하는 것은 자속의 낭비를 최소화하기 위해 더 높은 투자율 자기 재료들의 기본 특성들을 활용한다. 이것은, DUT에 대한 거리가 유지될 수 있고, 감소되지 않을 수 있기 때문에, 더 모듈식 방식으로 테스팅이 수행되도록 허용한다. 자기장 강화 백킹 플레이트는 또한 MRAM 최종 테스트 및 필드 세팅을 위해 사용되고, 여기서 자기장 강화 백킹 플레이트는 칩 상의 모든 자기 디바이스들이 적절한 배향으로 정렬되는 것을 보장하기 위해 사용될 수 있다.

[0039] 도 8은 웨이퍼 테스팅 동안 자기장 강화 백킹 플레이트를 사용하여 자기 디바이스, 이를테면 MRAM 디바이스를 테스팅하는 방법의 흐름도이다. 단계(802)에서, 방법은(800)은, 자기장 강화 백킹 플레이트가 테스트 장치에 설치될 때 시작된다. 테스팅 장치는 프로브 테스팅 장치, 이를테면 위에서 설명된 300 mm 프로브 스테이션일 수 있다. 테스팅 장치는 가변 사이즈들의 웨이퍼들을 수용할 수 있고 300 mm 프로브 스테이션들로 제한되지 않는다. 단계(804)에서, 테스트될 디바이스, 통상적으로 MRAM 웨이퍼는 자기장 강화 백킹 플레이트와 함께 설치된다. 단계(806)에서 MRAM 테스팅은 자기장을 사용하여 수행되고 MRAM의 자기 및 전기 전송 테스팅으로 이루어질 수 있다. MRAM에 적용된 자기장은 테스트들의 성질에 따라 변화할 수 있다.

[0040] 당업자들은, 정보 및 신호들이 다양한 상이한 기술들 및 기법들 중 임의의 것을 사용하여 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예컨대, 위의 설명 전체에 걸쳐 참조될 수 있는 데이터, 명령들, 커맨드들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 자기입자들, 광학 필드들 또는 광학입자들, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 나타내질 수 있다.

[0041] 당업자들은, 본원에 개시된 예시적인 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 로지컬 블록들, 모듈들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이 둘의 조합들로서 구현될 수 있다는 것을 추가로 인지할 것이다. 하드웨어와 소프트웨어의 이런 상호교환가능성을 명확하게 예시하기 위해, 다양한 예시적 컴포넌트들 블록들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능성 측면에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그런 기능성이 하드웨어로서 구현되는지 소프트웨어로서 구현되는지는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템상에 부과되는 설계 제약들에 따른다. 당업자들은 각각의 특정 애플리케이션에 대해 다양한 방식들로 설명된 기능성을 구현할 수 있지만, 그런 구현 결정들은 본 발명의 예시적인 실시예들의 범위로부터 벗어나는 것으로서 해석되지 않아야 한다.

[0042] 본원에 개시된 예시적인 실시예들에 관련하여 설명된 다양한 예시적인 로지컬 블록들, 모듈들 및 회로들은 범용 프로세서, DSP(digital signal processor), ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 또는 다른 프로그램가능 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 본원에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합으로 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있지만, 대안적으로, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예컨대 DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 함께 하나 또는 그 초과의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 그런 구성으로서 구현될 수 있다.

[0043] 하나 또는 그 초과의 예시적인 실시예들에서, 설명된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되면, 기능들은 컴퓨터-판독가능 매체상에 하나 또는 그 초과의 명령 또는 코드로서 저장되거나 이를 통해 송신될 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체들은 컴퓨터 저장 매체들 및 하나의 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 전달을 가능하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체들 둘 모두를 포함한다. 저장 매체들은 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체들일 수 있다. 제한이 아닌 예로써, 그런 컴퓨터-판독가능 매체들은 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들 형태로 원하는 프로그램 코드를 운반하거나 저장하기 위하여 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 연결은 적절히 컴퓨터-판독가능 매체라 지칭된다. 예컨대, 소프트웨어가 웹 사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스트 페어(twisted pair), DSL(digital subscriber line), 또는 무선 기술들, 이를테면 적외선, 라디오 및 마이크로파를 사용하여 송신되면, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스트 페어, DSL 또는 무선 기술들, 이를테면 적외선, 라디오, 및 마이크로파는 매체의 정의 내에 포함된다. 본원에 사용된 디스크(disk) 및 디스크(disc)는 CD(compact disc), 레이저 디스크(disc), 광학 디스크(disc), DVD(digital versatile disc), 플로피 디스크(disk) 및 블루레이 디스크(disc)를 포함하고, 디스크(disk)들은 보통 데이터를 자기적으로 재생하는 반면, 디스크(disc)들은 레이저들을 사용하여 광학적으로 데이터를 재생한다. 위의 조합들은 또한 컴퓨터-판독가능 매체들의 범위 내에 포함되어야 한다.

[0044] 개시된 예시적인 실시예들의 이전 설명은 당업자가 본 발명을 실시하거나 사용하게 할 수 있도록 제공된다. 이들 예시적인 실시예들에 대한 다양한 수정들은 당업자들에게 쉽게 자명할 것이고, 그리고 본원에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본원에 도시된 예시적인 실시예들로 제한되는 것으로 의도되는 것이 아니라 본원에 개시된 원리들 및 신규 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위에 부합될 것이다.

Claims (14)

1. 메모리 디바이스를 테스팅하는 방법으로서,
   테스트 장비(fixture)에 자기장 강화 백킹 플레이트(magnetic field enhancing backing plate)를 설치하는 단계 ― 상기 자기장 강화 백킹 플레이트는 고 자기 투자율 재료로 형성됨 ―;
   상기 테스트 장비에 자기 메모리 디바이스를 설치하는 단계 ― 상기 자기 메모리 디바이스는 자기 메모리 디바이스들을 포함하는 웨이퍼임 ―;
   전자석을 사용함으로써 자기장을 상기 자기 메모리 디바이스에 적용하는 단계 ― 상기 자기장은 상기 자기 메모리 디바이스의 자기 저장 엘리먼트들의 강자성체 층의 자화를 변화시키도록 적용됨 ―; 및
   적용된 자기장에 기반하여 상기 자기 메모리 디바이스의 성능을 결정하는 단계
   를 포함하는,
   메모리 디바이스를 테스팅하는 방법.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 자기 메모리 디바이스에 적용된 자기장은 상기 자기 메모리 디바이스에 수평(in-plane)으로 적용되는,
   메모리 디바이스를 테스팅하는 방법.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 자기 메모리 디바이스에 적용된 자기장은 상기 자기 메모리 디바이스에 대해 수직으로 적용되는,
   메모리 디바이스를 테스팅하는 방법.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 테스트 장비는 웨이퍼 테스트 장비인,
   메모리 디바이스를 테스팅하는 방법.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 자기장 강화 백킹 플레이트는 상기 테스트 장비의 자석의 극들 근처에 적용되는,
   메모리 디바이스를 테스팅하는 방법.
6. 메모리 디바이스를 테스팅하기 위한 장치로서,
   테스트 장비에 적응된 자기장 강화 백킹 플레이트 ― 상기 자기장 강화 백킹 플레이트는 고 자기 투자율 재료로 형성됨 ―;
   자기 메모리 디바이스를 설치하도록 구성된 웨이퍼 테스트 장비 ― 상기 자기 메모리 디바이스는 자기 메모리 디바이스들을 포함하는 웨이퍼임 ―; 및
   상기 자기 메모리 디바이스에 자기장을 적용하도록 구성된 전자석
   을 포함하고,
   상기 자기장은 상기 자기 메모리 디바이스의 자기 저장 엘리먼트들의 강자성체 층의 자화를 변화시키도록 적용되고, 상기 자기 메모리 디바이스의 성능은 적용된 자기장에 기반하여 결정될 수 있는,
   메모리 디바이스를 테스팅하기 위한 장치.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 자기장 강화 백킹 플레이트는 상기 웨이퍼 테스트 장비의 웨이퍼 척에 적응되는,
   메모리 디바이스를 테스팅하기 위한 장치.
8. 제6 항에 있어서,
   상기 고 자기 투자율 재료는 저 탄소강인,
   메모리 디바이스를 테스팅하기 위한 장치.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 저 탄소강은 1006 저 탄소강인,
   메모리 디바이스를 테스팅하기 위한 장치.
10. 제6 항에 있어서,
    상기 자기장 강화 백킹 플레이트는 1 mm 두께인,
    메모리 디바이스를 테스팅하기 위한 장치.
11. 제6 항에 있어서,
    상기 자기장 강화 백킹 플레이트는 5 mm 두께인,
    메모리 디바이스를 테스팅하기 위한 장치.
12. 메모리 디바이스를 테스팅하기 위한 장치로서,
    테스트 장비에 자기장 강화 백킹 플레이트를 설치하기 위한 수단 ― 상기 자기장 강화 백킹 플레이트는 고 자기 투자율 재료로 형성됨 ―;
    상기 테스트 장비에 자기 메모리 디바이스를 설치하기 위한 수단 ― 상기 테스트 장비에 자기 메모리 디바이스를 설치하기 위한 수단은 테스트될 자기 메모리를 포함하는 웨이퍼를 설치함 ―;
    전자석을 사용함으로써 자기장을 상기 자기 메모리 디바이스에 적용하기 위한 수단 ― 상기 자기장은 상기 자기 메모리 디바이스의 자기 저장 엘리먼트들의 강자성체 층의 자화를 변화시키도록 적용됨 ―; 및
    적용된 자기장에 기반하여 상기 자기 메모리 디바이스의 성능을 결정하기 위한 수단
    을 포함하는,
    메모리 디바이스를 테스팅하기 위한 장치.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 자기장을 상기 자기 메모리 디바이스에 적용하기 위한 수단은 상기 자기 메모리 디바이스에 수평으로 자기장을 적용하는,
    메모리 디바이스를 테스팅하기 위한 장치.
14. 제12 항에 있어서,
    상기 자기장을 상기 메모리 디바이스에 적용하기 위한 수단은 상기 자기 메모리 디바이스에 수직으로 자기장을 적용하는,
    메모리 디바이스를 테스팅하기 위한 장치.

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