Brevet FR3133942A1 — publié le 20230929

Système et procédé de test d’une mémoire à résistance variable La présente description concerne un système de test (200) d'une mémoire à résistance variable, adapté à mettre en œuvre au moins une phase de test parmi les régimes de test suivants : - régime de test quasi-statique ; - régime de test impulsionnel, incluant un régime impulsionnel de test de taux d’erreur et un régime impulsionnel de mesure de commutation en temps réel ; - régime d’autocalibration. La présente description concerne également un procédé de test d'une mémoire à résistance variable. Figure pour l'abrégé : Fig. 2 Système et procédé de test d’une mémoire à résistance variable La présente description concerne de façon générale les techniques de test de composants électroniques qui utilisent des états de résistance distincts pour stocker des données, typiquement des mémoires à résistance variable, telles qu'une mémoire magnétique à accès aléatoire (MRAM, Magnetic Random-Access Memory), une mémoire RAM à changement de phase (PCRAM, Phase Change Random-Access Memory), une mémoire RAM résistive (RRAM, Resistive Random-Access Memory) ou un tout autre composant mettant en œuvre la spintronique. Les tests des mémoires magnétiques consistent généralement à soumettre une cellule de mémoire à un champ magnétique et/ou à des impulsions électriques, et à mesurer, typiquement par un système de carte à pointes, la réponse électrique de la cellule mémoire. Comme la plupart des dispositifs et/ou composants électroniques, les mémoires magnétiques ont besoin d'être testées, entre autres, afin : - d'optimiser leur fabrication ; - de détecter des produits non-opérationnels ; - de corriger des défauts, voire de les anticiper, par exemple en utilisant des éléments redondants ; - etc. Parmi les tests réalisés sur les mémoires magnétiques, les tests en régime impulsionnel à haute fréquence peuvent permettre, par exemple, la mesure en temps réel de commutations de mémoires, ou la détermination d’un taux d'erreur binaire (BER) sur ces mémoires. Le BER d’une mémoire peut être défini comme étant le nombre d'échecs d’opérations d’écriture/lecture divisé par le nombre total de tentatives d’opérations d’écriture/lecture, dans la même condition d'écriture, sur une cellule donnée d’une mémoire. Il existe un besoin d'amélioration des techniques de test de composants électroniques qui utilisent des états de résistance distincts pour stocker des données, en particulier de mémoires magnétiques. Plus particulièrement, selon un aspect, la présente description prévoit de déterminer des paramètres physiques intrinsèques à une mémoire magnétique, par exemple : le champ magnétique, la tension et/ou le courant (typiquement amplitude et largeur d’impulsion) de commutation d’une cellule de mémoire magnétique, les résistances correspondants aux deux états de la cellule de mémoire, la stabilité thermique d’un état de la cellule de mémoire …. La présente description peut prévoir de déterminer des paramètres de fabrication de ladite mémoire. Selon un autre aspect, la présente description prévoit d'évaluer un comportement stochastique d’une cellule de mémoire magnétique afin de tenir compte que le nombre élevé d'écritures/lectures autrement requis est préjudiciable à une production en masse. Selon un autre aspect, la présente description prévoit de pallier les multiples effets de réflexion, dus au fonctionnement sur une ligne de test avec des instruments au contact d’une plaquette (wafer) portant la mémoire magnétique à tester, qui rendent difficile la connaissance de l’énergie effective et du temps de commutation qui permettent de faire commuter la cellule de mémoire. Selon encore un autre aspect, la présente description prévoit de pallier les effets de composants à comportement non-linéaire sur la ligne de test qui opère sur une large bande de fréquences pour couvrir la gamme de largeur d’impulsions requise pour le test de cellules de mémoires magnétiques. Cela engendre un besoin de régulièrement recalibrer les non-linéarités sur des lignes du système de test afin de les compenser et de maîtriser le signal appliqué aux cellules. La cellule de mémoire peut comprendre une jonction tunnel magnétique, et la commutation correspond alors à la commutation de la jonction tunnel, la stabilité correspond à la stabilité de l’état de la jonction tunnel, et le comportement stochastique correspond au comportement stochastique de la jonction tunnel. Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des systèmes de test connus. Un mode de réalisation prévoit un système de test d'une mémoire à résistance variable, adapté à mettre en œuvre au moins une phase de test parmi les régimes de test suivants : - régime de test quasi-statique ; - régime de test impulsionnel, incluant un régime impulsionnel de test de taux d’erreur et un régime impulsionnel de mesure de commutation en temps réel ; - régime d’autocalibration. Un mode de réalisation prévoit un procédé de test d'une mémoire à résistance variable, utilisant un système de test et dans lequel au moins une phase de test parmi les phases suivantes est mise en œuvre : - régime de test quasi-statique ; - régime de test impulsionnel, incluant un régime impulsionnel de test de taux d’erreur et un régime impulsionnel de mesure de commutation en temps réel ; - régime d’autocalibration. Les modes de réalisation suivants peuvent s’appliquer au procédé de test ou au système de test, les éléments décrits (instrument(s) de mesure, matrice(s) de commutation, générateur(s) de signaux, module de commande, module de synchronisation, circuit de mise en forme de signaux, sonde de test…) dans les différents modes de réalisation sont alors à considérer comme faisant partie du système de test. Selon un mode de réalisation, des signaux électriques générés sont aiguillés dans différents circuits et/ou lignes du système de test selon la phase de test, jusqu’à au moins un instrument de mesure électrique. Selon un mode de réalisation, une première matrice de commutation reçoit des signaux électriques générés de différentes natures, par exemple en termes de durée et/ou d'amplitude de tension et/ou d'amplitude de courant, et les aiguille vers un ou plusieurs circuits et/ou lignes du système de test en fonction de la phase de test. Selon un mode de réalisation, une deuxième matrice de commutation reçoit des signaux électriques provenant directement ou indirectement de la première matrice de commutation pour les aiguiller vers la mémoire à tester et/ou vers au moins un instrument de mesure électrique, et/ou reçoit des signaux électriques provenant de la mémoire à tester pour les aiguiller vers au moins un instrument de mesure électrique. Selon un mode de réalisation, un module de commande commande les première et deuxième matrices de commutation en fonction de la phase de test. Selon un mode de réalisation, selon la phase de test, un premier générateur de signaux génère des signaux électriques continus et/ou un deuxième générateur de signaux génère des signaux électriques arbitraires, par exemple des impulsions électriques. Selon un mode de réalisation, plusieurs instruments de mesure électrique sont adaptés à mesurer les signaux électriques générés et aiguillés, lesdits instruments de mesure ayant des niveaux d’adaptation d’impédance différents. Selon un mode de réalisation, au moins un premier instrument de mesure électrique est adapté à réaliser des mesures électriques en continu, par exemple un multimètre numérique et/ou une unité sourcemètre, et au moins un deuxième et/ou troisième instrument de mesure électrique est adapté à réaliser des mesures électriques en dynamique, par exemple un convertisseur analogique numérique et/ou un oscilloscope. Selon un mode de réalisation, un module de synchronisation synchronise au moins un instrument de mesure en fonction des signaux électriques générés. Selon un mode de réalisation, un circuit de mise en forme de signaux aiguille et/ou met en forme des signaux électriques générés et aiguillés, en fonction de la phase de test. Selon un mode de réalisation, une sonde de test relie, par exemple connecte, une cellule de la mémoire à tester au système de test. Selon un mode de réalisation, en régime de test quasi-statique : - dans une phase d’excitation, un premier générateur de signaux génère un signal électrique continu qui est aiguillé vers une cellule de la mémoire à tester via une sonde de test reliée, par exemple connectée, à ladite cellule, ou un deuxième générateur de signaux génère un signal électrique arbitraire, par exemple une impulsion électrique, qui est aiguillé vers la cellule de la mémoire à tester via la sonde de test ; et - dans une phase d’acquisition, le premier générateur de signaux génère un signal électrique continu qui est aiguillé vers un premier instrument de mesure électrique, adapté à des mesures en continu, par exemple un multimètre numérique, en passant par la cellule via la sonde de test. Selon un mode de réalisation, en régime de test impulsionnel, dans une phase d’acquisition, un deuxième générateur de signaux génère un signal électrique arbitraire, par exemple une impulsion électrique, qui est aiguillé vers un deuxième ou troisième instrument de mesure électrique adapté à des mesures en dynamique, en passant par une cellule de la mémoire à tester via une sonde de test reliée, par exemple connectée, à ladite cellule. Selon un mode de réalisation particulier, en régime impulsionnel de test de taux d’erreur : - dans la phase d’acquisition, le deuxième instrument de mesure est à forte impédance d’entrée, par exemple un convertisseur analogique numérique ; - dans une phase d’excitation, le deuxième générateur de signaux génère un signal électrique arbitraire, par exemple une impulsion électrique, qui est aiguillé vers la cellule via la sonde de test. Selon un mode de réalisation, en régime impulsionnel de mesure de commutation en temps réel, un deuxième générateur de signaux génère un signal électrique arbitraire, par exemple une impulsion électrique, qui est aiguillé vers un troisième instrument de mesure à faible impédance d’entrée, en passant par la cellule via une sonde de test reliée, par exemple connectée, à ladite cellule. Selon un mode de réalisation particulier, en régime de test impulsionnel, le signal électrique généré et aiguillé transite par un circuit de mise en forme de signaux avant le deuxième ou troisième instrument de mesure électrique et/ou la cellule de la mémoire à tester via la sonde de test. Selon un mode de réalisation, en régime d’autocalibration, un deuxième générateur de signaux génère un signal électrique arbitraire, par exemple une impulsion électrique, qui est aiguillé vers un troisième instrument de mesure adapté à des mesures en dynamique et à faible impédance d’entrée, en passant par une sonde de test reliée ou non à une cellule de la mémoire à tester, en fonction de la phase de test. Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la , la et la illustrent, de façon très schématique, des particularités d'une mémoire magnétique à jonction tunnel ; la représente, de façon très schématique, un mode de réalisation d’un système de test ; la illustre, de façon très schématique, un premier mode de test utilisant le système de test de la en régime quasi-statique ; la illustre des exemples de courbes caractéristiques pouvant être obtenues par le premier mode de test ; la représente, de façon très schématique, un deuxième mode de test utilisant le système de test de la en régime impulsionnel pour déterminer un taux d’erreur binaire (BER) ; la représente une partie du système de test dans une phase du deuxième mode de test. la illustre un exemple de chronogramme d’un cycle de test de BER ; la et la représentent des exemples de valeurs de résistance pouvant être déterminées par le deuxième mode de test ; la représente, de façon très schématique, un troisième mode de test utilisant le système de test de la en régime impulsionnel pour mesurer des commutations en temps réel ; la représente des exemples de courbes caractéristiques pouvant être obtenues par le troisième mode de test ; la représente, de façon très schématique, un quatrième mode de test utilisant le système de test de la ; la représente une partie du système de test dans une phase du quatrième mode de test ; la représente des exemples de courbes caractéristiques pouvant être obtenues par le quatrième mode ; et la représente d’autres exemples de courbes caractéristiques pouvant être obtenues par le quatrième mode. Système de test (200) d'une mémoire à résistance variable, adapté à mettre en œuvre au moins une phase de test parmi les régimes de test suivants : - régime de test quasi-statique ; - régime de test impulsionnel, incluant un régime impulsionnel de test de taux d’erreur et un régime impulsionnel de mesure de commutation en temps réel ; - régime d’autocalibration. Procédé de test d'une mémoire à résistance variable, utilisant un système de test (200) et dans lequel au moins une phase de test parmi les régimes suivants est mise en œuvre : - régime de test quasi-statique ; - régime de test impulsionnel, incluant un régime impulsionnel de test de taux d’erreur et un régime impulsionnel de mesure de commutation en temps réel ; - régime d’autocalibration. Système selon la revendication 1, dans lequel des signaux électriques générés sont aiguillés dans différents circuits et/ou lignes du système de test (200) selon la phase de test, jusqu’à au moins un instrument de mesure électrique (221, 222, 223). Système selon la revendication 3, dans lequel une première matrice de commutation (237A) reçoit des signaux électriques générés de différentes natures, par exemple en termes de durée et/ou d'amplitude de tension et/ou d'amplitude de courant, et les aiguille vers un ou plusieurs circuits et/ou lignes du système de test (200) en fonction de la phase de test. Système selon la revendication 3 ou 4, dans lequel une deuxième matrice de commutation (237B) reçoit des signaux électriques provenant directement ou indirectement de la première matrice de commutation (237A) pour les aiguiller vers la mémoire à tester et/ou vers au moins un instrument de mesure électrique (221, 222, 223), et/ou reçoit des signaux électriques provenant de la mémoire à tester pour les aiguiller vers au moins un instrument de mesure électrique. Système selon la revendication 5 en combinaison avec la revendication 4, dans lequel un module de commande (239) commande les première et deuxième matrices de commutation en fonction de la phase de test. Système selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel, selon la phase de test, un premier générateur de signaux (211) génère des signaux électriques continus et/ou un deuxième générateur de signaux (212) génère des signaux électriques arbitraires, par exemple des impulsions électriques. Système selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, dans lequel plusieurs instruments de mesure électrique sont adaptés à mesurer les signaux électriques générés et aiguillés, lesdits instruments de mesure ayant des niveaux d’adaptation d’impédance différents. Système selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, dans lequel au moins un premier instrument de mesure électrique (221) est adapté à réaliser des mesures électriques en continu, par exemple un multimètre numérique et/ou une unité sourcemètre, et au moins un deuxième et/ou troisième instrument de mesure électrique (222, 223) est adapté à réaliser des mesures électriques en dynamique, par exemple un convertisseur analogique numérique et/ou un oscilloscope. Système selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, dans lequel un module de synchronisation (238) synchronise au moins un instrument de mesure en fonction des signaux électriques générés. Système selon l'une quelconque des revendications 3 à 10, dans lequel un circuit de mise en forme de signaux (236) aiguille et/ou met en forme des signaux électriques générés et aiguillés, en fonction de la phase de test. Système selon l'une quelconque des revendications 3 à 11, dans lequel une sonde de test (240) relie, par exemple connecte, une cellule (100) de la mémoire à tester au système de test. Système selon l'une quelconque des revendications 1, 3 à 12, dans lequel, en régime de test quasi-statique : - dans une phase d’excitation, un premier générateur de signaux (211) génère un signal électrique continu qui est aiguillé vers une cellule (100) de la mémoire à tester via une sonde de test (240) reliée, par exemple connectée, à ladite cellule, ou un deuxième générateur de signaux (212) génère un signal électrique arbitraire, par exemple une impulsion électrique, qui est aiguillé vers la cellule (100) de la mémoire à tester via la sonde de test (240) ; et - dans une phase d’acquisition, le premier générateur de signaux (211) génère un signal électrique continu qui est aiguillé vers un premier instrument de mesure électrique (221), adapté à des mesures en continu, par exemple un multimètre numérique, en passant par la cellule (100) via la sonde de test (240). Système selon l'une quelconque des revendications 1, 3 à 13, dans lequel, en régime de test impulsionnel, dans une phase d’acquisition, un deuxième générateur de signaux (212) génère un signal électrique arbitraire, par exemple une impulsion électrique, qui est aiguillé vers un deuxième ou troisième instrument de mesure électrique (222, 223) adapté à des mesures en dynamique, en passant par une cellule (100) de la mémoire à tester via une sonde de test (240) reliée, par exemple connectée, à ladite cellule. Système selon la revendication 14, dans lequel, en régime impulsionnel de test de taux d’erreur : - dans la phase d’acquisition, le deuxième instrument de mesure (222) est à forte impédance d’entrée, par exemple un convertisseur analogique numérique ; - dans une phase d’excitation, le deuxième générateur de signaux (212) génère un signal électrique arbitraire, par exemple une impulsion électrique, qui est aiguillé vers la cellule (100) via la sonde de test (240). Système selon l'une quelconque des revendications 1, 3 à 13, dans lequel, en régime impulsionnel de mesure de commutation en temps réel, un deuxième générateur de signaux (212) génère un signal électrique arbitraire, par exemple une impulsion électrique, qui est aiguillé vers un troisième instrument de mesure (223) à faible impédance d’entrée, en passant par la cellule (100) via une sonde de test (240) reliée, par exemple connectée, à ladite cellule. Système selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, dans lequel, en régime de test impulsionnel de test de taux d’erreur ou de mesure de commutation en temps réel, le signal électrique généré et aiguillé transite par un circuit de mise en forme de signaux (236) avant le deuxième ou troisième instrument de mesure électrique et/ou la cellule de la mémoire à tester via la sonde de test. Système selon l'une quelconque des revendications 1, 3 à 17, dans lequel, en régime d’autocalibration, un deuxième générateur de signaux (212) génère un signal électrique arbitraire, par exemple une impulsion électrique, qui est aiguillé vers un troisième instrument de mesure (223) adapté à des mesures en dynamique et à faible impédance d’entrée, en passant par une sonde de test (240) reliée ou non à une cellule (100) de la mémoire à tester, en fonction de la phase de test.