[发明专利]测试结构和测试方法

说明书

本申请提供了一种测试结构和测试方法，用于测试包括多个阻变器件的存储阵列。该测试结构包括：存储阵列，包括多个阻变器件，各阻变器件包括至少一个磁性层；第一导电层，与至少部分阻变器件接触设置，第一导电层的长度延伸方向为第一方向，第一方向与阻变器件的厚度方向垂直；第二导电层，与第一导电层电连接，第二导电层的延伸方向为第二方向，第二方向与第一方向之间垂直，且第二方向与阻变器件的厚度方向垂直。该测试结构对包括多个阻变器件的存储阵列进行测试，避免对多个阻变器件逐个进行测试，大大缩短了测试时间，从而解决了现有技术中的获取翻转磁场、翻转电流或者翻转电压的分布曲线所需要的时间较长的问题。

技术领域

本申请涉及存储器领域，具体而言，涉及一种测试结构和测试方法。

背景技术

近年来发展迅速的磁性随机存储器MRAM具有优异的特性，比如，克服了SRAM面积大，尺寸微缩后漏电大的缺点；克服了DRAM需要一直进行数据刷新，功耗大的缺点；相对Flash memory，读写时间和可读写次数优越几个数量级。

虽然具有多项显著优点，但当前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，其具有至少3个磁性层，分别为磁存储层、磁参考层以及磁钉扎层。

这些磁性层的功能各不相同，为满足MRAM各项性能指标，各功能层关键参数如矫顽力场(Hc)，耦合场(Hex)等需要满足一定的条件。作为一种磁性存储器件，MTJ各层磁翻转场体现了其层间耦合强度，稳定性等多种性能，在器件失效分析中也有重要作用，因此，翻转磁场的测试显得尤为重要。

在研发阶段为了得到MTJ器件的磁翻转场分布，分析MTJ的性能及失效机理，会测试大量MTJ样品，一般会逐个对样本进行测试，然后对测试数据进行处理分析。

具体地，现有技术中测量大量MTJ器件的电阻随磁场变化关系(R_H)曲线：

步骤S1，对每个MTJ施加外磁场，从H_start扫描到H_end，再从H_end扫描到H_start得到一条R_H曲线，获取MTJ状态变化对应的磁场值H_i(下标i代表第i次测试)；

步骤S2，重复步骤S1，测试N个MTJ的电阻随磁场变化关系(R_H)曲线，如图1所示；

步骤S3，处理数据得到大量MTJ Hc概率分布曲线，如图2所示。

上述的测试方法需要对多个MTJ逐个进行测试，需要进行若干次的R-H曲线扫描才能统计得出磁翻转场的分布曲线，测试花费时间非常长。另外，进行该项测试必须保证做好MTJ 上下电极，需要的工艺步骤多，反馈时间长，不利于材料和器件研发的快速迭代。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种测试结构和测试方法，以解决现有技术中获取翻转磁场、翻转电流或者翻转电压的分布曲线所需要的时间较长的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种测试结构，用于测试包括多个阻变器件的存储阵列，包括：存储阵列，包括多个阻变器件，各所述阻变器件包括至少一个磁性层；第一导电层，与至少部分所述阻变器件接触设置，所述第一导电层的长度延伸方向为第一方向，所述第一方向与所述阻变器件的厚度方向垂直；第二导电层，与所述第一导电层电连接，所述第二导电层的延伸方向为第二方向，所述第二方向与所述第一方向之间垂直，且所述第二方向与所述阻变器件的厚度方向垂直。

进一步地，所述测试结构还包括：第一电极对，包括两个第一电极，各所述第一电极分别与所述第一导电层电连接；第二电极对，包括两个第二电极，各所述第二电极分别与所述第二导电层电连接。