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KR102033503B1 - Method and system for dielectric thin film evaluation of magnetic tunnel junction - Google Patents

Method and system for dielectric thin film evaluation of magnetic tunnel junction Download PDF

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KR102033503B1
KR102033503B1 KR1020180039035A KR20180039035A KR102033503B1 KR 102033503 B1 KR102033503 B1 KR 102033503B1 KR 1020180039035 A KR1020180039035 A KR 1020180039035A KR 20180039035 A KR20180039035 A KR 20180039035A KR 102033503 B1 KR102033503 B1 KR 102033503B1
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송윤흡
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 STT­MRAM(Spin­Transfer Torque Magnetic Random Access Memory, 스핀전달토크 기반 메모리)의 MTJ 소자(Magnetic Tunnel Junction, 자기 터널 접합)에 대한 막질 검증을 위한 스트레스(Stress) 평가 방식을 제공하는 막질 검증 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 유니폴라 정공(+극성) 및 유니폴라 전자(­극성)을 포함하는 유니폴라 신호와 바이폴라 신호를 동일한 MTJ 소자로 동시에 인가한 후, 사이클링 갭(Cycling Gap)을 비교한 결과에 따라 1nm 수준의 박막에 대한 품질을 검증할 수 있다. The present invention provides a film quality verification method for providing a stress evaluation method for film quality verification of MTJ elements (magnetic tunnel junction) of a STTMRAM (Spin Transfer Torque Magnetic Random Access Memory). A system, comprising: applying a unipolar signal and a bipolar signal including unipolar holes (+ polarity) and unipolar electrons (polarity) simultaneously to the same MTJ element, and then comparing the cycling gaps Quality can be verified for thin film at 1nm level.

Description

MTJ 소자의 유전체 막질 검증 방법 및 그 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR DIELECTRIC THIN FILM EVALUATION OF MAGNETIC TUNNEL JUNCTION}Method for verifying dielectric film quality of MTJ device and its system {METHOD AND SYSTEM FOR DIELECTRIC THIN FILM EVALUATION OF MAGNETIC TUNNEL JUNCTION}

본 발명은 MTJ 소자의 유전체 막질 검증 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 STT­MRAM(Spin­Transfer Torque Magnetic Random Access Memory, 스핀전달토크 기반 메모리)의 MTJ 소자(Magnetic Tunnel Junction, 자기 터널 접합)에 대한 막질 검증을 위한 스트레스(Stress) 평가 방식을 제공한다. The present invention relates to a method and a system for verifying dielectric film quality of an MTJ device, and more particularly, to an MTJ device (Magnetic Tunnel Junction, Magnetic Tunnel Junction) of STTMRAM (Spin Transfer Torque Magnetic Random Access Memory). Stress evaluation method for film quality verification is provided.

최근 들어 STT­MRAM(Spin­Transfer Torque Magnetic Random Access Memory, 스핀전달토크 기반 메모리)은 DRAM(Dynamic Random­Access Memory) 및 SRAM(Static Random­Access Memory)를 대체하는 차세대 메모리로 각광받고 있다. 이에, 반도체 업체들은 잇따라 STT­MRAM에 대한 연구 및 개발을 진행하고 있으며, 임베디드 메모리 솔루션으로 STT­MRAM 개발을 진행 중에 있다.Recently, spin-transfer magnetic random access memory (STT MagneticMRAM) has been spotlighted as a next-generation memory replacing dynamic random access memory (DRAM) and static random access memory (SRAM). Accordingly, semiconductor companies are continuously researching and developing STT­MRAM, and are developing STT­MRAM as an embedded memory solution.

STT­MRAM이 제품화로 성공하기 위해서는 결함 있는 MTJ 소자의 스크린(screen) 특성이 매우 중요하다. 결함 MTJ 소자의 불량 원인 중 하나는 취약한 유전체 박막의 막질 특성에 따른 결함일 수 있다.In order for STT MTMRAM to be successful in production, the screen characteristics of defective MTJ devices are very important. Defects One of the causes of failure of the MTJ device may be a defect due to the film quality of the weak dielectric thin film.

그러나, 기존의 공정 개발 단계 또는 제품화 단계에서는 MTJ소자의 막질 특성을 검증하지 못하며, 최종 셀을 제작한 후, 셀 특성에 따라 박막의 양호 또는 불량을 판단하였다. 나아가, 신뢰성 평가 단계에서도 MTJ 소자의 막질 특성을 검증할 수 있는데, 신뢰성 평가 단계에서는 양방향 구동 특성을 갖는 MTJ 소자의 바이폴라(Bipolar) 구동 사이클링(Cycling)으로 지속력(Endurance) 특성을 예측하여 검증하였다. However, in the existing process development stage or commercialization stage, the film quality characteristics of the MTJ device could not be verified, and after fabricating the final cell, it was determined whether the thin film was good or bad according to the cell characteristics. Furthermore, in the reliability evaluation step, the film quality characteristics of the MTJ device can be verified. In the reliability evaluation step, the bipolar driving cycling of the MTJ device having bidirectional driving characteristics is predicted and verified.

다만, 전술한 각 단계를 이용한 기존의 검증 방법은 유전체 박막의 막질 측면에서 개발의 성공여부 및 잠재적인 결함여부를 판단하기에 한계가 존재하며, 보다 효율적인 방법으로 1nm 수준의 박막에 대한 품질을 검증할 수 있는 기술이 요구되었다.However, the existing verification method using each of the above steps has limitations in determining the success of development and potential defects in terms of the film quality of the dielectric thin film, and verifying the quality of the 1 nm thin film in a more efficient manner. The skill to do it was required.

본 발명의 목적은 사이클링 시, 구동 방식의 비교 평가로 1nm 수준의 박막에 대한 품질을 검증할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a technique that can verify the quality of the thin film of 1nm level by the comparative evaluation of the driving method during cycling.

또한, 본 발명의 목적은 유니폴라 정공(+극성) 및 유니폴라 전자(­극성)을 포함하는 유니폴라 신호와 상기 바이폴라 신호를 동시에 동일한 MTJ 소자에 인가하여 사이클링 갭(Cycling Gap) 분석에 따른 양호 박막 또는 불량 박막을 검증할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.Also, an object of the present invention is to apply a unipolar signal including unipolar holes (+ polarity) and unipolar electrons (polarity) and the bipolar signal simultaneously to the same MTJ device, and thus a good thin film according to cycling gap analysis. Or to provide a technology that can verify the defective thin film.

본 발명의 실시예에 따른 MTJ 소자의 유전체 막질에 대한 신뢰성을 검증하는 막질 검증 시스템의 동작 방법에 있어서, STT­MRAM(Spin­Transfer Torque Magnetic Random Access Memory, 스핀전달토크 기반 메모리)의 MTJ 소자(Magnetic Tunnel Junction, 자기 터널 접합)로 유니폴라 신호(Unipolar) 및 바이폴라 신호(Bipolar)를 인가하는 단계, 상기 MTJ 소자로부터 발생되는 유니폴라 신호의 특성 및 바이폴라 신호의 특성 간의 사이클링 갭(Cycling Gap)을 비교하는 단계 및 비교 결과를 기반으로, 상기 MTJ 소자의 유전체(Dielectric) 박막을 검증하는 단계를 포함한다.In the operation method of the film quality verification system for verifying the reliability of the dielectric film quality of the MTJ device according to an embodiment of the present invention, the MTJ device (Magnetic Tunnel Junction,) of the STTMRAM (Spin Transfer Torque Magnetic Random Access Memory) Applying a unipolar signal (Bipolar) and bipolar signal (Bipolar) to the magnetic tunnel junction, comparing the cycling gap between the characteristics of the unipolar signal and the characteristics of the bipolar signal generated from the MTJ element and Based on the comparison result, verifying a dielectric thin film of the MTJ device.

상기 유니폴라 신호 및 바이폴라 신호를 인가하는 단계는 자성 물질을 가지는 복수의 MTJ 소자들을 포함하는 상기 STT­MRAM 중 동일한 상기 MTJ 소자에 유니폴라 정공(+극성) 및 유니폴라 전자(­극성)을 포함하는 상기 유니폴라 신호와 상기 바이폴라 신호를 동시에 인가할 수 있다.The applying of the unipolar signal and the bipolar signal may include unipolar holes (+ polarity) and unipolar electrons (polarity) in the same MTJ element of the STTMRAM including a plurality of MTJ elements having a magnetic material. The polar signal and the bipolar signal may be simultaneously applied.

상기 유니폴라 신호 및 상기 바이폴라 신호는 서로 다른 신호 사이의 시간을 나타내는 간격시간정보 및 신호의 시간을 나타내는 신호시간정보를 포함할 수 있다.The unipolar signal and the bipolar signal may include interval time information indicating a time between different signals and signal time information indicating a time of the signal.

상기 유니폴라 신호의 특성 및 바이폴라 신호의 특성 간의 사이클링 갭을 비교하는 단계는 상기 유니폴라 신호 및 상기 바이폴라 신호가 인가된 상기 MTJ 소자로부터 발생되는 상기 간격시간정보에 대한 사이클링 횟수에서, 상기 유니폴라 신호의 특성 및 상기 바이폴라 신호의 특성을 획득하고, 획득된 상기 유니폴라 신호의 특성 및 상기 바이폴라 신호의 특성 간의 상기 사이클링 갭을 비교할 수 있다.Comparing the cycling gap between the characteristics of the unipolar signal and the characteristics of the bipolar signal, the unipolar signal in the number of cycles for the interval time information generated from the MTJ element to which the unipolar signal and the bipolar signal is applied And a characteristic of the bipolar signal, and compare the cycling gap between the obtained characteristic of the unipolar signal and the characteristic of the bipolar signal.

상기 MTJ 소자의 유전체(Dielectric) 박막을 검증하는 단계는 상기 간격시간정보와 상기 신호시간정보가 동일한 지점에서, 상기 유니폴라 신호의 특성 및 상기 바이폴라 신호의 특성 간의 상기 사이클링 갭을 비교한 결과에 따라 양호 박막 또는 불량 박막을 검증할 수 있다.Validating the dielectric thin film of the MTJ element may be performed according to a result of comparing the cycling gap between the characteristics of the unipolar signal and the characteristics of the bipolar signal at the same point as the interval time information and the signal time information. Good thin film or bad thin film can be verified.

상기 MTJ 소자의 유전체(Dielectric) 박막을 검증하는 단계는 상기 사이클링 갭이 기 설정된 지정값 이상인 경우, 상기 MTJ 소자의 박막을 양호 박막으로 검증하고, 상기 기 설정된 지정값 이하인 경우, 상기 MTJ 소자의 박막을 불량 박막으로 검증할 수 있다.Validating the dielectric thin film of the MTJ element may include verifying the thin film of the MTJ element as a good thin film when the cycling gap is greater than or equal to a predetermined value, and when the cycling gap is equal to or less than the predetermined value, Can be verified as a defective thin film.

본 발명의 실시예에 따른 MTJ 소자의 유전체 막질에 대한 신뢰성을 검증하는 막질 검증 시스템에 있어서,In the film quality verification system for verifying the reliability of the dielectric film quality of the MTJ device according to an embodiment of the present invention,

STT­MRAM(Spin­Transfer Torque Magnetic Random Access Memory, 스핀전달토크 기반 메모리)의 MTJ 소자(Magnetic Tunnel Junction, 자기 터널 접합)로 유니폴라 신호(Unipolar) 및 바이폴라 신호(Bipolar)를 인가하는 신호 인가부, 상기 MTJ 소자로부터 발생되는 유니폴라 신호의 특성 및 바이폴라 신호의 특성 간의 사이클링 갭(Cycling Gap)을 비교하는 비교부 및 비교 결과를 기반으로, 상기 MTJ 소자의 유전체(Dielectric) 박막을 검증하는 검증부를 포함한다.Signal applying unit for applying a unipolar signal (Bipolar) and a bipolar signal (Bipolar) to the MTJ device (Magnetic Tunnel Junction) of the STTMRAM (SpinTransfer Torque Magnetic Random Access Memory), the MTJ device And a comparing unit for comparing a cycling gap between the characteristics of the unipolar signal and the characteristics of the bipolar signal, and a verification unit for verifying the dielectric thin film of the MTJ device.

상기 신호 인가부는 자성 물질을 가지는 복수의 MTJ 소자들을 포함하는 상기 STT­MRAM 중 동일한 상기 MTJ 소자에 유니폴라 정공(+극성) 및 유니폴라 전자(­극성)을 포함하는 상기 유니폴라 신호와 상기 바이폴라 신호를 동시에 인가할 수 있다.The signal applying unit simultaneously combines the unipolar signal and the bipolar signal including unipolar holes (+ polarity) and unipolar electrons (polarity) in the same MTJ element of the STTMRAM including a plurality of MTJ elements having a magnetic material. Can be authorized.

상기 비교부는 상기 유니폴라 신호 및 상기 바이폴라 신호가 인가된 상기 MTJ 소자로부터 발생되는 간격시간정보에 대한 사이클링 횟수에서, 상기 유니폴라 신호의 특성 및 상기 바이폴라 신호의 특성을 획득하고, 획득된 상기 유니폴라 신호의 특성 및 상기 바이폴라 신호의 특성 간의 상기 사이클링 갭을 비교할 수 있다.The comparator acquires the characteristics of the unipolar signal and the characteristics of the bipolar signal in the number of cycles for the interval time information generated from the MTJ element to which the unipolar signal and the bipolar signal are applied, and obtain the characteristics of the unipolar signal. The cycling gap between the characteristics of the signal and the characteristics of the bipolar signal can be compared.

상기 검증부는 상기 간격시간정보와 신호시간정보가 동일한 지점에서, 상기 유니폴라 신호의 특성 및 상기 바이폴라 신호의 특성 간의 상기 사이클링 갭을 비교한 결과에 따라 양호 박막 또는 불량 박막을 검증할 수 있다.The verification unit may verify the good thin film or the bad thin film according to a result of comparing the cycling gap between the characteristics of the unipolar signal and the characteristics of the bipolar signal at the point where the interval time information and the signal time information are the same.

상기 검증부는 상기 사이클링 갭이 기 설정된 지정값 이상인 경우, 상기 MTJ 소자의 박막을 양호 박막으로 검증하고, 상기 기 설정된 지정값 이하인 경우, 상기 MTJ 소자의 박막을 불량 박막으로 검증할 수 있다. The verification unit may verify the thin film of the MTJ element as a good thin film when the cycling gap is greater than or equal to a preset predetermined value, and verify the thin film of the MTJ element as a defective thin film when the cycling gap is less than or equal to the preset predetermined value.

본 발명의 실시예에 따르면, 사이클링 시, 구동 방식의 비교 평가로 1nm 수준의 박막에 대한 품질을 검증할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the quality of the thin film of 1 nm level may be verified by comparative evaluation of the driving method during cycling.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 유니폴라 정공(+극성) 및 유니폴라 전자(­극성)을 포함하는 유니폴라 신호와 상기 바이폴라 신호를 동시에 동일한 MTJ 소자에 인가하여 사이클링 갭(Cycling Gap) 분석에 따른 양호 박막 또는 불량 박막을 검증할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a unipolar signal including unipolar holes (+ polarity) and unipolar electrons (polarity) and the bipolar signal are simultaneously applied to the same MTJ device for cycling gap analysis. Good thin film or bad thin film can be verified.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 개발 단계, 제품화 단계 또는 평가 단계 등에서 MTJ 소자의 막질에 대한 성공여부 및 잠재적인 결함여부를 판단할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to determine the success and potential defects of the film quality of the MTJ element in the development stage, commercialization stage or evaluation stage.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 막질 검증 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 막질 검증 시스템의 세부 구성을 블록도로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 MTJ 소자 및 스트레스 조건의 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 막질 검증 방법 및 시스템의 플로우(Flow) 차트 예를 도시한 것이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 양호 박막 또는 불량 박막을 갖는 MTJ 소자의 지속력(Endurance) 특성에 대한 그래프 결과를 도시한 것이다. 1 is a flowchart illustrating a film quality verification method according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing the detailed configuration of the film quality verification system according to an embodiment of the present invention.
3 illustrates an example of an MTJ device and a stress condition according to an embodiment of the present invention.
4 illustrates an example of a flow chart of a film quality verification method and system according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 and 6 illustrate graph results of endurance characteristics of an MTJ device having a good thin film or a bad thin film according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. Also, like reference numerals in the drawings denote like elements.

본 발명의 실시예들은, 사이클링(Cycling) 시, 구동 방식의 비교 평가로 1nm 수준의 박막이 양호한 막질 특성을 갖는지 여부를 검증하는 것을 그 요지로 한다. Embodiments of the present invention have the subject matter of verifying whether a thin film at a level of 1 nm has good film quality characteristics by comparative evaluation of a driving method during cycling.

이를 위해, 본 발명의 실시예들은, 유니폴라 신호(Unipolar+, Unipolar­) 및 바이폴라 신호(Bipolar)를 이용한 스트레스(Stress) 평가 방식을 통해 MTJ 소자의 막질 검증을 수행함으로써, 검증 시기에 무관하게 박막의 손상을 최소화한 막질 검증을 제공할 수 있다. To this end, embodiments of the present invention, by performing the film quality verification of the MTJ device using a stress evaluation method using a unipolar signal (Unipolar +, Unipolar) and bipolar signal (Bipolar), irrespective of the verification time Membrane verification with minimal damage can be provided.

이하에서는, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 6.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 막질 검증 방법의 흐름도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 막질 검증 시스템의 세부 구성을 블록도로 도시한 것이다.1 is a flowchart illustrating a film quality verification method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a film quality verification system according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 막질 검증 방법 및 시스템은 STT­MRAM(Spin­Transfer Torque Magnetic Random Access Memory, 스핀전달토크 기반 메모리)의 MTJ 소자(Magnetic Tunnel Junction, 자기 터널 접합)에 대한 막질 검증을 위한 스트레스(Stress) 평가 방식을 제공한다.1 and 2, a method and system for verifying a film quality according to an embodiment of the present invention may be applied to an MTJ element (Magnetic Tunnel Junction) of a STTMRAM (Spin Transfer Torque Magnetic Random Access Memory). It provides stress evaluation method for verification of membrane quality.

이를 위해, 도 2에서 본 발명의 실시예에 따른 막질 검증 시스템(200)은 신호 인가부(210), 비교부(220) 및 검증부(230)를 포함한다. 또한, 도 1의 각 단계들(단계 110 내지 단계 130)은 도 2의 본 발명의 실시예에 따른 막질 검증 시스템(200)의 구성요소들 즉, 신호 인가부(210), 비교부(220) 및 검증부(230)에 의해 수행될 수 있다.To this end, in FIG. 2, the film quality verification system 200 according to the embodiment of the present invention includes a signal applier 210, a comparator 220, and a verifier 230. In addition, each step (steps 110 to 130) of FIG. 1 is a component of the film quality verification system 200 according to the embodiment of the present invention of FIG. 2, that is, the signal applying unit 210 and the comparator 220. And by the verification unit 230.

도 1을 참조하면, 단계 110에서, 신호 인가부(210)는 STT­MRAM(Spin­Transfer Torque Magnetic Random Access Memory, 스핀전달토크 기반 메모리)의 MTJ 소자(Magnetic Tunnel Junction, 자기 터널 접합)로 유니폴라 신호(Unipolar) 및 바이폴라 신호(Bipolar)를 인가한다.Referring to FIG. 1, in step 110, the signal applying unit 210 is a unipolar signal (Unipolar) as an MTJ element (Magnetic Tunnel Junction) of a STTMRAM (Spin Transfer Torque Magnetic Random Access Memory). ) And a bipolar signal (Bipolar).

각각의 STT­MRAM은 자성 물질을 가지는 복수의 MTJ 소자들을 포함한다. 이 때, STT­MRAM 및 MTJ 소자의 구조, 물질, 형태 등은 한정하지 않는다. Each STT_MRAM includes a plurality of MTJ elements having a magnetic material. At this time, the structures, materials, and the like of the STT_MRAM and MTJ elements are not limited.

신호 인가부(210)는 STT­MRAM 중에서, 동일한 MTJ 소자로 유니폴라 정공(+극성) 및 유니폴라 전자(­극성)을 포함하는 유니폴라 신호와 바이폴라 신호를 동시에 인가할 수 있다. 보다 구체적으로, 신호 인가부(210)는 유니폴라 정공(Unipolar+), 유니폴라 전자(Unipolar­) 및 바이폴라(Bipolar) 신호의 크기, 주기, 시간 등을 동일하게 설정하여 동일한 MTJ 소자에 동시에 인가할 수 있으며, 실시예에 따라서는 유니폴라 정공(Unipolar+), 유니폴라 전자(Unipolar­) 및 바이폴라(Bipolar) 신호의 크기, 주기, 시간 중 적어도 어느 하나 이상을 아이디얼(ideal)하게 설정하여 동일한 MTJ 소자에 동시에 인가할 수도 있다. 즉, 신호 인가부(210)는 유니폴라 신호 및 바이폴라 신호를 동시에 동일한 MTJ 소자에 인가하는 것을 특징으로 한다. The signal applying unit 210 may simultaneously apply a unipolar signal and a bipolar signal including unipolar holes (+ polarity) and unipolar electrons (polarity) to the same MTJ element in the STT_MRAM. More specifically, the signal applying unit 210 may set the same size, period, and time of unipolar holes, unipolar electrons, and bipolar signals, and apply them to the same MTJ element at the same time. In some embodiments, at least one of the magnitude, period, and time of a unipolar hole, a unipolar electron, and a bipolar signal may be ideally set to the same MTJ device at the same time. May be authorized. That is, the signal applying unit 210 may apply a unipolar signal and a bipolar signal to the same MTJ element at the same time.

이 때, 동일한 MTJ 소자는 사용자에 의해 지정된 것일 수 있으며, 기 설정된 시간 간격에 의해 임의로 지정된 것일 수도 있으므로, 한정하지 않는다.In this case, the same MTJ element may be specified by the user, and may be arbitrarily designated by a predetermined time interval, and thus is not limited.

또한, MTJ 소자로 인가되는 유니폴라 신호 및 바이폴라 신호는 서로 다른 신호 사이의 시간을 나타내는 간격시간정보(Δt) 및 신호의 시간을 나타내는 신호시간정보(δ)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유니폴라(Unipolar) 및 바이폴라(Bipolar)는 펄스의 유무 또는 극성으로 내용을 표현하는 디지털 신호이다. 유니폴라 정공(Unipolar+)은 펄스의 유(마크)를 전압 +V[V], 펄스의 무(스페이스)를 전압 0[V]에 대응시켜, 마크 +V[V]의 전압치가 되는 펄스 구성을 나타내며, 유니폴라 전자(Unipolar­)는 유(마크)를 전압 ­V[V], 펄스의 무(스페이스)를 전압 0[V]에 대응시켜, 마크 ­V[V]의 전압치가 되는 펄스 구성을 나타내고, 바이폴라(Bipolar)는 유(마크)를 전압 +V[V]와 ­V[V], 펄스의 무(스페이스)를 전압 0[V]에 대응시켜, 마크가 생길 때마다 전압 +V, ­V를 교대로 변환하는 펄스 구성을 나타낸다. In addition, the unipolar signal and the bipolar signal applied to the MTJ element may include interval time information Δt representing the time between different signals and signal time information δ indicating the time of the signal. For example, unipolar and bipolar are digital signals that express content in the presence or absence of a pulse. Unipolar + is a pulse configuration in which the voltage (mark) of the pulse corresponds to voltage + V [V] and the pulse (space) corresponds to voltage 0 [V], resulting in a voltage value of mark + V [V]. The unipolar electron represents a pulse configuration in which the voltage (mark) corresponds to the voltage V [V] and the pulse (space) corresponds to the voltage 0 [V] to become the voltage value of the mark V [V]. Bipolar maps the voltage (V) to voltages + V [V] and V [V] and the pulse (space) to voltage 0 [V], alternating voltages + V and V whenever a mark is generated. The pulse configuration to convert to

단계 120에서, 비교부(220)는 MTJ 소자로부터 발생되는 유니폴라 신호의 특성 및 바이폴라 신호의 특성 간의 사이클링 갭(Cycling Gap)을 비교한다. In operation 120, the comparator 220 compares a cycling gap between the characteristics of the unipolar signal and the characteristics of the bipolar signal generated from the MTJ element.

비교부(220)는 유니폴라 신호 및 바이폴라 신호가 인가된 MTJ 소자로부터 발생되는 간격시간정보에 대한 사이클링 횟수에서, 유니폴라 신호의 특성 및 바이폴라 신호의 특성을 획득하고, 획득된 유니폴라 신호의 특성 및 바이폴라 신호의 특성 간의 사이클링 갭을 비교할 수 있다. The comparator 220 acquires the characteristics of the unipolar signal and the characteristics of the bipolar signal in the number of cycles for the interval time information generated from the MTJ element to which the unipolar signal and the bipolar signal are applied, and the characteristics of the obtained unipolar signal. And a cycling gap between the characteristics of the bipolar signal.

예를 들면, 비교부(220)는 간격시간정보(Δt)에 대한 사이클링 횟수(Ncycles)를 나타내는 유니폴라 신호의 특성 및 바이폴라 신호의 특성 각각을 획득하고, 획득된 유니폴라 신호의 특성과 바이폴라 신호의 특성 사이의 사이클링 갭(Cycling Gap)을 비교할 수 있다. For example, the comparator 220 acquires characteristics of the unipolar signal and characteristics of the bipolar signal representing the number of cyclings N cycles with respect to the interval time information Δt, respectively, and obtains the characteristics of the obtained unipolar signal and the bipolar signal. Cycling gaps between the characteristics of the signal can be compared.

단계 130에서, 검증부(230)는 비교 결과를 기반으로, MTJ 소자의 유전체(Dielectric) 박막을 검증한다. In operation 130, the verification unit 230 verifies the dielectric thin film of the MTJ device based on the comparison result.

검증부(230)는 간격시간정보(Δt)에 대한 사이클링 횟수(Ncycles)를 나타내는 유니폴라 신호의 특성 및 바이폴라 신호의 특성을 기반으로, 간격시간정보(Δt) 및 신호시간정보(δ)가 동일한 지점에서, 유니폴라 신호의 특성과 바이폴라 신호의 특성 사이의 사이클링 갭(Cycling Gap)을 비교한 결과에 따라 양호 박막(Good Dielectric 막질) 또는 불량 박막(Bad Dielectric 막질)을 검증할 수 있다. The verification unit 230 may generate the interval time information Δt and the signal time information δ based on the characteristics of the unipolar signal and the characteristics of the bipolar signal indicating the number of cycles N cycles with respect to the interval time information Δt. At the same point, a good thin film or a bad thin film may be verified according to a result of comparing a cycling gap between the characteristics of the unipolar signal and the characteristics of the bipolar signal.

예를 들면, 검증부(230)는 간격시간정보(Δt) 및 신호시간정보(δ)가 동일한 지점에서, 유니폴라 신호의 특성과 바이폴라 신호의 특성 사이의 사이클링 갭이 기 설정된 지정값 이상인 경우, MTJ 소자의 박막을 양호 박막으로 판단하고, 기 설정된 지정값 이하인 경우, MTJ 소자의 박막을 불량 박막으로 판단할 수 있다. 실시예에 따라서, 검증부(230)는 사이클링 갭이 기 설정된 지정값 이상(또는 초과)인 경우, MTJ 소자의 박막을 양호 박막으로 판단하고, 기 설정된 지정값 미만(또는 이하)인 경우, MTJ 소자의 박막을 불량 박막으로 판단할 수도 있다. For example, when the interval time information Δt and the signal time information δ are the same and the cycling gap between the characteristics of the unipolar signal and the characteristics of the bipolar signal is greater than or equal to a predetermined value, The thin film of the MTJ element may be determined to be a good thin film, and when it is less than or equal to a predetermined value, the thin film of the MTJ element may be determined to be a defective thin film. According to an embodiment, the verifying unit 230 determines that the thin film of the MTJ element is a good thin film when the cycling gap is more than (or exceeds) the predetermined value, and when the cycling gap is less than (or less) the predetermined value, the MTJ. The thin film of the device may be determined as a defective thin film.

여기서, MTJ 소자의 박막을 양호 박막 또는 불량 박막으로 판단하는 기준 및 범위는 사용자의 설정 기준 또는 적용 분야에 따라 상이할 수 있다. 나아가, 상기 기 설정된 지정값은 사용자에 의해 설정된 값일 수 있으며, STT­MRAM 및 MTJ 소자의 구조, 물질, 형태, 적용 분야에 따라 변동 가능하므로, 한정되지 않는다.Here, the reference and range for determining the thin film of the MTJ element as a good thin film or a bad thin film may be different according to a user's setting standard or application field. In addition, the preset value may be a value set by a user, and may vary depending on the structure, materials, shapes, and applications of STT_MRAM and MTJ elements, and is not limited thereto.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 MTJ 소자 및 스트레스 조건의 예를 도시한 것이다. 3 illustrates an example of an MTJ device and a stress condition according to an embodiment of the present invention.

MTJ 소자(310)로 인가하는 다양한 펄스(pulse) 방식이 존재한다. 일반적으로, STT­MRAM은 바이폴라(Bipolar) 방식으로 스트레스(Stress)를 인가한다.There are various pulse schemes applied to the MTJ element 310. In general, STT_MRAM applies stress in a bipolar manner.

다만, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 막질 검증 시스템은 STT­MRAM의 MTJ 소자(310)로 유니폴라 신호(321, 322) 및 바이폴라 신호(323)를 인가한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 막질 검증 시스템은 동일한 MTJ 소자(310)에 유니폴라 신호(321, 322) 및 바이폴라 신호(323)의 스트레스(Stress)를 동시에 인가하는 것을 특징으로 한다. 3, the film quality verification system according to the embodiment of the present invention applies the unipolar signals 321 and 322 and the bipolar signal 323 to the MTJ element 310 of the STT_MRAM. That is, the film quality verification system according to the embodiment of the present invention is characterized in that the stress of the unipolar signals 321 and 322 and the bipolar signal 323 are simultaneously applied to the same MTJ element 310.

이 때, 유니폴라 신호는 유니폴라 정공(Unipolar+, 321) 및 유니폴라 전자(Unipolar­, 322)로 분류되며, 유니폴라 신호(321, 322) 및 바이폴라 신호(323)는 서로 다른 신호 사이의 시간을 나타내는 간격시간정보(Δt) 및 신호의 시간을 나타내는 신호시간정보(δ)를 포함할 수 있다.At this time, the unipolar signal is classified into unipolar holes (Unipolar +, 321) and unipolar electrons (Unipolar, 322), and the unipolar signals 321 and 322 and the bipolar signal 323 are used to determine the time between different signals. The interval time information Δt and the signal time information δ indicating the time of the signal may be included.

도 3을 참조하면, MTJ 소자(310)는 적층된 형태를 나타내나, MTJ 소자(310)의 구조, 물질, 형태는 이에 한정되지 않는다.Referring to FIG. 3, the MTJ element 310 may be stacked, but the structure, material, and shape of the MTJ element 310 are not limited thereto.

유니폴라 정공(Unipolar+, 321)은 펄스의 유(마크)를 전압 +V[V], 펄스의 무(스페이스)를 전압 0[V]에 대응시켜, 마크 +V[V]의 전압치가 되는 펄스 구성을 나타내며, 유니폴라 전자(Unipolar­, 322)는 유(마크)를 전압 ­V[V], 펄스의 무(스페이스)를 전압 0[V]에 대응시켜, 마크 ­V[V]의 전압치가 되는 펄스 구성을 나타낸다. 또한, 바이폴라 신호(Bipolar, 323)는 유(마크)를 전압 +V[V]와 ­V[V], 펄스의 무(스페이스)를 전압 0[V]에 대응시켜, 마크가 생길 때마다 전압 +V, ­V를 교대로 변환하는 펄스 구성을 나타낸다. The unipolar hole (Unipolar +, 321) corresponds to the voltage (V) of voltage + V [V] and the pulse (space) of voltage 0 [V] to become the voltage value of mark + V [V]. The unipolar electron 322 is a pulse which becomes the voltage value of the mark V [V] by matching the mark (V) to the voltage V [V] and the pulse (space) to the voltage 0 [V]. The configuration is shown. In addition, the bipolar signal (Bipolar, 323) corresponds to the voltage (+) [V] and V [V] and the pulse (space) of the voltage (voltage) 0 [V]. The pulse structure which converts V and V alternately is shown.

본 발명의 실시예에 따른 막질 검증 시스템은 도 3에 도시된 바와 같은, 유니폴라 정공(Unipolar+, 321), 유니폴라 전자(Unipolar­, 322) 및 바이폴라 신호(Bipolar, 323)를 동시에 동일한 MTJ 소자(310)에 인가하는 것을 특징으로 한다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the film quality verification system simultaneously uses the same MTJ device (Unipolar +, 321), unipolar electrons (322), and bipolar signals (Bipolar, 323) as shown in FIG. And to 310).

실시예에 따라서, 인가되는 신호의 전력, 크기, 주기, 시간 등은 한정되지 않으며, 사용자에 의해 설정되거나, 기 설정된 기준 또는 적용되는 실시예에 따라 아이디얼(Ideal)하게 적용 가능하다. According to an embodiment, the power, magnitude, period, time, etc. of the signal to be applied are not limited, and may be applied by the user, or may be ideally applied according to preset criteria or applied embodiments.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 막질 검증 방법 및 시스템의 플로우(Flow) 차트 예를 도시한 것이다.4 illustrates an example of a flow chart of a film quality verification method and system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 MTJ 소자의 유전체 막질 검증 방법 및 그 시스템은 STT­MRAM(Spin­Transfer Torque Magnetic Random Access Memory, 스핀전달토크 기반 메모리)의 동일한 MTJ 소자(Magnetic Tunnel Junction, 자기 터널 접합)로 유니폴라 정공(Unipolar+, 321), 유니폴라 전자(Unipolar­, 322) 및 바이폴라 신호(Bipolar, 323)를 동시에 인가하고, 사이클링 테스트(Cycling Test, 410)를 통해 MTJ 소자의 유전체(Dielectric) 박막을 검증(421, 422)한다.Referring to FIG. 4, a method and a system for verifying dielectric film quality of an MTJ device according to an exemplary embodiment of the present invention may include a magnetic tunnel tunnel junction (MTJ) device, such as a magnetic tunnel tunnel junction (STMRAM) magnetic tunnel device. Unipolar holes (Unipolar +, 321), unipolar electrons (Unipolar, 322), and bipolar signals (Bipolar, 323) at the same time, and through the cycling test (Cycling Test, 410) The thin film is verified (421, 422).

인가하는 펄스(pulse) 조건 중 간격시간정보(Δt)와 신호시간정보(δ)의 동일한 지점에서, 사이클링 테스트(410)는 간격시간정보(Δt)에서의 사이클링 횟수(Ncycles)를 나타내는 신호 특성 간의 사이클링 갭(Cycling)을 비교한다. At the same point of the interval time information Δt and the signal time information δ among the pulse conditions to be applied, the cycling test 410 is a signal characteristic indicating the number of cycles N cycles in the interval time information Δt. Compare cycling gaps between the cycles.

이후, 본 발명의 실시예에 따른 MTJ 소자의 유전체 막질 검증 방법 및 그 시스템은 유니폴라 신호의 특성(421)과 바이폴라 신호의 특성(422) 간의 사이클링 갭이 기 설정된 지정값(103) 이상인 경우, MTJ 소자의 박막을 양호 박막으로 판단하고, 상기 사이클링 갭이 기 설정된 지정값(103) 이하인 경우, MTJ 소자의 박막을 불량 박막으로 판단할 수 있다.Subsequently, the method and system for verifying dielectric film quality of an MTJ device according to an exemplary embodiment of the present invention include a case in which a cycling gap between a characteristic 421 of a unipolar signal and a characteristic 422 of a bipolar signal is greater than or equal to a predetermined value 10 3 . The thin film of the MTJ device may be determined as a good thin film, and when the cycling gap is less than or equal to a predetermined predetermined value 10 3 , the thin film of the MTJ device may be determined to be a bad thin film.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 양호 박막 또는 불량 박막을 갖는 MTJ 소자의 지속력(Endurance) 특성에 대한 그래프 결과를 도시한 것이다. 5 and 6 illustrate graph results of endurance characteristics of an MTJ device having a good thin film or a bad thin film according to an embodiment of the present invention.

보다 상세하게는, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 양호 박막을 갖는 MTJ 소자의 지속력 특성에 대한 그래프 결과의 예를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 불량 박막을 갖는 MTJ 소자의 지속력 특성에 대한 그래프 결과의 예를 도시한 것이다.More specifically, Figure 5 shows an example of the graph results for the sustainability characteristics of the MTJ device having a good thin film according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is an MTJ with a bad thin film according to an embodiment of the present invention An example of the graph results for the persistence characteristics of the device is shown.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 MTJ 소자의 유전체 막질 검증 방법 및 그 시스템이 MTJ 소자에 유니폴라 정공(Unipolar+), 유니폴라 전자(Unipolar­) 및 바이폴라 신호(Bipolar)의 스트레스(Stress) 인가 후, 발생하는 지속력(Endurance) 특성에 대한 그래프 결과를 나타낸다.5 and 6 illustrate a method and a system for verifying dielectric film quality of an MTJ device according to an exemplary embodiment of the present invention, in which stresses of unipolar holes, unipolar electrons, and bipolar signals are stressed in the MTJ device. ) The graph shows the endurance characteristic that occurs after application.

도 5를 참조하면, 양호 박막을 갖는 MTJ 소자의 경우, 간격시간정보(Δt) 및 신호시간정보(δ)가 동일한 지점에서, 유니폴라 신호의 특성과 바이폴라 신호의 특성 간의 사이클링 갭이 기 설정된 지정값인 103이상을 나타낸다. Referring to FIG. 5, in the case of the MTJ element having a good thin film, a cycling gap between the characteristics of the unipolar signal and the characteristics of the bipolar signal is preset when the interval time information Δt and the signal time information δ are the same. The value is 10 3 or more.

도 6을 참조하면, 불량 박막을 갖는 MTJ 소자의 경우, 간격시간정보(Δt) 및 신호시간정보(δ)가 동일한 지점에서, 유니폴라 신호의 특성과 바이폴라 신호의 특성 간의 사이클링 갭이 기 설정된 지정값인 103이하를 나타낸다. Referring to FIG. 6, in the case of an MTJ device having a defective thin film, a cycling gap between characteristics of a unipolar signal and a characteristic of a bipolar signal is preset when the interval time information Δt and the signal time information δ are the same. 10 shows a value of 3 or less.

이에 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 MTJ 소자의 유전체 막질 검증 방법 및 그 시스템은 유니폴라 신호의 특성과 바이폴라 신호의 특성 간의 사이클링 갭이 기 설정된 지정값인 103 이상인 경우, MTJ 소자의 박막을 양호 박막으로 판단하고, 기 설정된 지정값인 103 이하인 경우, MTJ 소자의 박막을 불량 박막으로 판단한다.Accordingly, the method and system for verifying dielectric film quality of an MTJ device according to an exemplary embodiment of the present invention provide a thin film of an MTJ device when the cycling gap between the characteristics of a unipolar signal and the characteristics of a bipolar signal is 10 3 or more, which is a predetermined value. If it is determined that the thin film is good, and the predetermined value is 10 3 or less, the thin film of the MTJ element is determined to be a defective thin film.

이 때, 유니폴라 신호의 특성 및 바이폴라 신호의 특성은 MTJ 소자에 인가된 유니폴라 신호 및 바이폴라 신호에 의해 발생되는 간격시간정보(Δt)에서의 사이클링 횟수(Ncycles)를 나타낸다. At this time, the characteristics of the unipolar signal and the characteristics of the bipolar signal represent the number of cycles N cycles in the interval time information Δt generated by the unipolar signal and the bipolar signal applied to the MTJ element.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 MTJ 소자의 유전체 막질 검증 방법 및 그 시스템은 유니폴라 신호의 특성 및 바이폴라 신호의 특성 사이의 사이클링 갭(Cycling Gap)을 비교한 결과에 따라 MTJ 소자의 양호 박막 또는 불량 박막의 구분이 가능하다. That is, the dielectric film quality verification method and system of the MTJ device according to an embodiment of the present invention is a good thin film of the MTJ device according to the result of comparing the cycling gap between the characteristics of the unipolar signal and the characteristics of the bipolar signal or Defective thin film can be distinguished.

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.Although the embodiments have been described by the limited embodiments and the drawings as described above, various modifications and variations are possible to those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and / or components of the described systems, structures, devices, circuits, etc. may be combined or combined in a different form than the described method, or other components. Or even if replaced or substituted by equivalents, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are within the scope of the claims that follow.

200: 막질 검증 시스템
310: MTJ 소자
321: 유니폴라 정공(Unipolar+)
322: 유니폴라 전자(Unipolar­)
323: 바이폴라 신호
410: 사이클링 테스트(Cycling Test)
421: 유니폴라 신호의 특성
422: 바이폴라 신호의 특성200: film quality verification system
310: MTJ element
321: Unipolar +
322: Unipolar electron
323: bipolar signal
410: Cycling Test
421: Characteristics of Unipolar Signals
422: Characteristics of the bipolar signal

Claims (12)

MTJ 소자의 유전체 막질에 대한 신뢰성을 검증하는 막질 검증 방법에 있어서,
STT­MRAM(Spin­Transfer Torque Magnetic Random Access Memory, 스핀전달토크 기반 메모리)의 MTJ 소자(Magnetic Tunnel Junction, 자기 터널 접합)로 유니폴라 신호(Unipolar) 및 바이폴라 신호(Bipolar)를 인가하는 단계;
상기 MTJ 소자로부터 발생되는 유니폴라 신호의 특성 및 바이폴라 신호의 특성 간의 사이클링 갭(Cycling Gap)을 비교하는 단계; 및
비교 결과를 기반으로, 상기 MTJ 소자의 유전체(Dielectric) 박막을 검증하는 단계
를 포함하는 막질 검증 방법.In the film quality verification method for verifying the reliability of the dielectric film quality of the MTJ device,
Applying a unipolar signal (Bipolar) and a bipolar signal (Bipolar) to the MTJ element (Magnetic Tunnel Junction) of the STTMRAM (SpinTransfer Torque Magnetic Random Access Memory);
Comparing a cycling gap between a characteristic of a unipolar signal and a characteristic of a bipolar signal generated from the MTJ element; And
Verifying the dielectric thin film of the MTJ device based on the comparison result
Film quality verification method comprising a. 제1항에 있어서,
상기 유니폴라 신호 및 바이폴라 신호를 인가하는 단계는
자성 물질을 가지는 복수의 MTJ 소자들을 포함하는 상기 STT­MRAM 중 동일한 상기 MTJ 소자에 유니폴라 정공(+극성) 및 유니폴라 전자(­극성)을 포함하는 상기 유니폴라 신호와 상기 바이폴라 신호를 동시에 인가하는 것을 특징으로 하는 막질 검증 방법.The method of claim 1,
Applying the unipolar signal and the bipolar signal
Simultaneously applying the unipolar signal and the bipolar signal including unipolar holes (+ polarity) and unipolar electrons (polarity) to the same MTJ element of the STTMRAM including a plurality of MTJ elements having a magnetic material. Film quality verification method. 제1항에 있어서,
상기 유니폴라 신호 및 상기 바이폴라 신호는
서로 다른 신호 사이의 시간을 나타내는 간격시간정보 및 신호의 시간을 나타내는 신호시간정보를 포함하는 막질 검증 방법.The method of claim 1,
The unipolar signal and the bipolar signal is
A film quality verification method comprising interval time information indicating a time between different signals and signal time information indicating a time of the signal. 제3항에 있어서,
상기 유니폴라 신호의 특성 및 바이폴라 신호의 특성 간의 사이클링 갭을 비교하는 단계는
상기 유니폴라 신호 및 상기 바이폴라 신호가 인가된 상기 MTJ 소자로부터 발생되는 상기 간격시간정보에 대한 사이클링 횟수에서, 상기 유니폴라 신호의 특성 및 상기 바이폴라 신호의 특성을 획득하고, 획득된 상기 유니폴라 신호의 특성 및 상기 바이폴라 신호의 특성 간의 상기 사이클링 갭을 비교하는 막질 검증 방법.The method of claim 3,
Comparing the cycling gap between the characteristics of the unipolar signal and the characteristics of the bipolar signal
The characteristics of the unipolar signal and the characteristics of the bipolar signal are obtained from the number of cycling of the interval time information generated from the unipolar signal and the MTJ element to which the bipolar signal is applied, and the obtained unipolar signal And comparing said cycling gap between a property and a property of said bipolar signal. 제4항에 있어서,
상기 MTJ 소자의 유전체(Dielectric) 박막을 검증하는 단계는
상기 간격시간정보와 상기 신호시간정보가 동일한 지점에서, 상기 유니폴라 신호의 특성 및 상기 바이폴라 신호의 특성 간의 상기 사이클링 갭을 비교한 결과에 따라 양호 박막 또는 불량 박막을 검증하는 막질 검증 방법.The method of claim 4, wherein
Verifying the dielectric thin film of the MTJ device
And verifying a good thin film or a bad thin film according to a result of comparing the cycling gap between the characteristics of the unipolar signal and the characteristics of the bipolar signal at the point where the interval time information and the signal time information are the same. 제5항에 있어서,
상기 MTJ 소자의 유전체(Dielectric) 박막을 검증하는 단계는
상기 사이클링 갭이 기 설정된 지정값 이상인 경우, 상기 MTJ 소자의 박막을 양호 박막으로 검증하고, 상기 기 설정된 지정값 이하인 경우, 상기 MTJ 소자의 박막을 불량 박막으로 검증하는 막질 검증 방법.The method of claim 5,
Verifying the dielectric thin film of the MTJ device
And if the cycling gap is greater than or equal to a predetermined value, verifying the thin film of the MTJ element as a good thin film, and if the cycling gap is less than or equal to the predetermined predetermined value, verifying the thin film of the MTJ element as a defective thin film. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위하여 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램. A computer program stored in a computer readable recording medium for performing the method of any one of claims 1 to 6. MTJ 소자의 유전체 막질에 대한 신뢰성을 검증하는 막질 검증 시스템에 있어서,
STT­MRAM(Spin­Transfer Torque Magnetic Random Access Memory, 스핀전달토크 기반 메모리)의 MTJ 소자(Magnetic Tunnel Junction, 자기 터널 접합)로 유니폴라 신호(Unipolar) 및 바이폴라 신호(Bipolar)를 인가하는 신호 인가부;
상기 MTJ 소자로부터 발생되는 유니폴라 신호의 특성 및 바이폴라 신호의 특성 간의 사이클링 갭(Cycling Gap)을 비교하는 비교부; 및
비교 결과를 기반으로, 상기 MTJ 소자의 유전체(Dielectric) 박막을 검증하는 검증부
를 포함하는 막질 검증 시스템.In the film quality verification system for verifying the reliability of the dielectric film quality of the MTJ device,
A signal applying unit configured to apply a unipolar signal and a bipolar signal to an MTJ element (magnetic tunnel junction) of an STTMRAM (Spin Transfer Torque Magnetic Random Access Memory);
A comparing unit comparing a cycling gap between a characteristic of a unipolar signal and a characteristic of a bipolar signal generated from the MTJ element; And
Verification unit for verifying the dielectric thin film of the MTJ device based on the comparison result
Membrane quality verification system comprising a. 제8항에 있어서,
상기 신호 인가부는
자성 물질을 가지는 복수의 MTJ 소자들을 포함하는 상기 STT­MRAM 중 동일한 상기 MTJ 소자에 유니폴라 정공(+극성) 및 유니폴라 전자(­극성)을 포함하는 상기 유니폴라 신호와 상기 바이폴라 신호를 동시에 인가하는 것을 특징으로 하는 막질 검증 시스템.The method of claim 8,
The signal applying unit
Simultaneously applying the unipolar signal and the bipolar signal including unipolar holes (+ polarity) and unipolar electrons (polarity) to the same MTJ element of the STTMRAM including a plurality of MTJ elements having a magnetic material. Film quality verification system. 제8항에 있어서,
상기 비교부는
상기 유니폴라 신호 및 상기 바이폴라 신호가 인가된 상기 MTJ 소자로부터 발생되는 간격시간정보에 대한 사이클링 횟수에서, 상기 유니폴라 신호의 특성 및 상기 바이폴라 신호의 특성을 획득하고, 획득된 상기 유니폴라 신호의 특성 및 상기 바이폴라 신호의 특성 간의 상기 사이클링 갭을 비교하는 막질 검증 시스템.The method of claim 8,
The comparison unit
The characteristics of the unipolar signal and the characteristics of the bipolar signal are obtained from the number of cycling of the interval time information generated from the MTJ element to which the unipolar signal and the bipolar signal are applied, and the characteristics of the obtained unipolar signal. And comparing said cycling gap between characteristics of said bipolar signal. 제10항에 있어서,
상기 검증부는
상기 간격시간정보와 신호시간정보가 동일한 지점에서, 상기 유니폴라 신호의 특성 및 상기 바이폴라 신호의 특성 간의 상기 사이클링 갭을 비교한 결과에 따라 양호 박막 또는 불량 박막을 검증하는 막질 검증 시스템.The method of claim 10,
The verification unit
And the thin film quality verification system verifies a good thin film or a bad thin film according to a result of comparing the cycling gap between the characteristics of the unipolar signal and the characteristics of the bipolar signal at the point where the interval time information and the signal time information are the same. 제11항에 있어서,
상기 검증부는
상기 사이클링 갭이 기 설정된 지정값 이상인 경우, 상기 MTJ 소자의 박막을 양호 박막으로 검증하고, 상기 기 설정된 지정값 이하인 경우, 상기 MTJ 소자의 박막을 불량 박막으로 검증하는 막질 검증 시스템. The method of claim 11,
The verification unit
And if the cycling gap is greater than or equal to a predetermined value, verifying the thin film of the MTJ element as a good thin film, and if the cycling gap is less than or equal to the predetermined value, verifying the thin film of the MTJ element as a defective thin film.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004039183A (en) 2002-07-08 2004-02-05 Fujitsu Ltd Method and apparatus for measuring fatigue characteristics of ferroelectrics
US20170358370A1 (en) 2016-06-10 2017-12-14 Micron Technology, Inc. Ferroelectric memory cell recovery

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4277870B2 (en) * 2006-04-17 2009-06-10 ソニー株式会社 Storage element and memory

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004039183A (en) 2002-07-08 2004-02-05 Fujitsu Ltd Method and apparatus for measuring fatigue characteristics of ferroelectrics
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