DESCRIPTION

Système et procédé de test d'une mémoire à résistance variable

La présente demande est basée sur, et revendique la priorité de , la demande de brevet français 2113058 déposée le 7 décembre 2021 ayant pour titre " Système de test électrique sous champ magnétique" et la demande de brevet français 2202666 déposée le 25 mars 2022 , ayant pour titre "Système et procédé de test d' une mémoire à résistance variable" , qui sont considérées comme faisant partie intégrante de la présente description dans les limites prévues par la loi .

Domaine technique

[ 0001 ] 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 .

Technique antérieure

[ 0002 ] 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 .

Résumé de l ' invention

[ 0003 ] Comme la plupart des dispositi fs 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 .

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] 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.

[0007] 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. [0008] 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.

[0009] 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.

[0010] 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.

[0011] Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des systèmes de test connus.

[0012] 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 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. [0013] De préférence, le système de test est adapté à mettre en œuvre une phase de test parmi chacun des régimes 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.

[0014] 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 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.

[0015] De préférence, le procédé de test met en œuvre une phase de test parmi chacun des régimes 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.

[0016] 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.

[0017] 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 , j usqu' à au moins un instrument de mesure électrique .

[ 0018 ] Selon un mode de réalisation, une première matrice de commutation reçoit des signaux électriques générés de di f férentes 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 .

[ 0019 ] 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

[ 0020 ] Selon un mode de réalisation, un module de commande commande les première et deuxième matrices de commutation en fonction de la phase de test .

[ 0021 ] 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 .

[ 0022 ] Selon un mode de réalisation, plusieurs instruments de mesure électrique sont adaptés à mesurer les signaux électriques générés et aiguillés , lesdits instruments de mesure électrique ayant des niveaux d' adaptation d' impédance di f férents .

[ 0023 ] 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 .

[ 0024 ] Selon un mode de réalisation, un module de synchronisation synchronise au moins un instrument de mesure électrique en fonction des signaux électriques générés .

[ 0025 ] Selon un mode de réalisation, un circuit de mise en forme de signaux aiguille et/ou met en forme les signaux électriques générés et aiguillés , en fonction de la phase de test .

[ 0026 ] Selon un mode de réalisation, une sonde de test relie , par exemple connecte , une cellule de la mémoire à tester au système de test .

[ 0027 ] 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 .

[ 0028 ] 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.

[0029] 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 très 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.

[0030] Par très forte impédance, on entend une impédance typiquement supérieure ou égale à 1 GO. Une forte impédance est typiquement supérieure ou égale à 1MQ, et inférieure à 1GQ.

[0031] 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, par exemple un oscilloscope, en passant par la cellule via une sonde de test reliée, par exemple connectée, à ladite cellule.

[0032] Par faible impédance, on entend une impédance typiquement égale à quelques dizaines d'Ohms, par exemple 50 Q.

[0033] 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. [0034] 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.

Brève description des dessins

[0035] 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 :

[0036] la figure IA, la figure IB et la figure IC illustrent, de façon très schématique, des particularités d'une mémoire magnétique à jonction tunnel ;

[0037] la figure 2 représente, de façon très schématique, un mode de réalisation d'un système de test ;

[0038] la figure 3 illustre, de façon très schématique, un premier mode de test utilisant le système de test de la figure 2 en régime quasi-statique ;

[0039] la figure 4 illustre des exemples de courbes caractéristiques pouvant être obtenues par le premier mode de test ;

[0040] la figure 5A représente, de façon très schématique, un deuxième mode de test utilisant le système de test de la figure 2 en régime impulsionnel pour déterminer un taux d'erreur binaire (BER) ;

[0041] la figure 5B représente une partie du système de test dans une phase du deuxième mode de test. [0042] la figure 6 illustre un exemple de chronogramme d'un cycle de test de BER ;

[0043] la figure 7A et la figure 7B représentent des exemples de valeurs de résistance pouvant être déterminées par le deuxième mode de test ;

[0044] la figure 8 représente, de façon très schématique, un troisième mode de test utilisant le système de test de la figure 2 en régime impulsionnel pour mesurer des commutations en temps réel ;

[0045] la figure 9 représente des exemples de courbes caractéristiques pouvant être obtenues par le troisième mode de test ;

[0046] la figure 10A représente, de façon très schématique, un quatrième mode de test utilisant le système de test de la figure 2 ;

[0047] la figure 10B représente une partie du système de test dans une phase du quatrième mode de test ;

[0048] la figure 11 représente des exemples de courbes caractéristiques pouvant être obtenues par le quatrième mode ; et

[0049] la figure 12 représente d'autres exemples de courbes caractéristiques pouvant être obtenues par le quatrième mode.

Description des modes de réalisation

[0050] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.

[0051] Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, la génération ou la mesure des signaux électriques n'a pas été détaillée, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les techniques usuelles de génération ou de mesure de tels signaux.

[0052] Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.

[0053] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures.

[0054] Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.

[0055] Lorsqu'il est fait référence à un "signal électrique arbitraire", ou "signal arbitraire", il est fait référence à un signal à forme d'ondes arbitraires, par exemple du type radiofréquence (RF) ou hyperfréquence. Un exemple de signal électrique arbitraire est un signal électrique impulsionnel. Un générateur de signaux électriques arbitraires est, par exemple, désigné sous le terme anglais "Arbitrary Waveform Generator" (AWG) . [0056] La présente description propose, outre des techniques de test de mémoires à résistance variable, telles que les mémoires magnétiques (MRAM) , un système répondant à d'autres objectifs et résolvant d'autres problèmes rencontrés avec les tests de telles mémoires.

[0057] Parmi ces objectifs figurent :

- le besoin de déterminer la quantité d'énergie requise pour faire commuter une cellule mémoire (par exemple basculer le spin d'une jonction tunnel magnétique) ;

- le besoin de déterminer un taux d'erreur binaire (BER) sur une cellule mémoire ; le besoin de déterminer le temps de commutation d'une cellule mémoire, c'est-à-dire la durée nécessaire des impulsions de programmation d'une cellule mémoire ; et/ou

- le besoin de disposer d'un système permettant de faire un diagnostic automatisé des non-linéarités et des dispersions des signaux électriques générés pour le test de la mémoire et de s ' autocalibrer .

[0058] Par exemple, les solutions proposées par la présente description visent des tests en régime quasi-statique ou en régime impulsionnel de jonctions tunnel magnétiques (MT J, Magnetic Tunnel Junction) de type STT (Spin Transfer Torque) , SOT (Spin Orbit Torque) ou autres.

[0059] Typiquement, le comportement stochastique des jonctions tunnel magnétiques pour les applications MRAM nécessite d'exécuter un très grand nombre de cycles d' écriture/lecture, à partir d'impulsions électriques, lors du test pour extraire l'ensemble des paramètres de ces j onctions .

[0060] La présente description propose la réalisation d'un système automatisé et optimisé en temps d'exécution qui permet d'effectuer l'ensemble des protocoles de test nécessaires à la caractérisation des propriétés de commutation de mémoires à résistance variable .

[ 0061 ] Dans la description et les revendications , et sauf précision contraire , les terminologies suivantes sont utilisées pour se référer aux notions exposées ci-après :

- régime de test quasi-statique : régime de test dans lequel la lecture ( la mesure ) de la mémoire est réalisée par un système de mesure qui applique à la mémoire une polarisation continue , par exemple par une unité sourcemètre ( SMU, Source Measure Unit ) ou un multimètre numérique ( DMM, Digital MultiMeter ) , par exemple pendant une durée typiquement supérieure à environ 10 microsecondes , par exemple comprise entre environ 10 microsecondes et 5 millisecondes , et des temps d' attente entre deux mesures pouvant être d' au moins 50 microsecondes ;

- régime de test impulsionnel : régime de test dans lequel la lecture ( la mesure ) de la mémoire est réalisée par un système de mesure qui applique à la mémoire une polarisation variable en fonction du temps ( dynamique ) , par exemple une polarisation sinusoïdale ou impulsionnelle , par exemple par un convertisseur analogique-numérique (ADC, Analog to Digital Converter ) ou un oscilloscope ( scope ) , par exemple pendant une durée typiquement inférieure ou égale à 1 microseconde , par exemple comprise entre environ 10 nanosecondes et 1 microseconde , et des temps d' attentes entre deux mesures pouvant être supérieurs à 50 nanosecondes ; régime de test de taux d ' erreur : régime de test impulsionnel particulier dans lequel on cherche à déterminer un taux d ' erreur binaire d' une mémoire , les temps d' attente entre deux mesures pouvant être compris entre environ 50 nanosecondes et 1 microseconde ;

- régime de mesure de commutation temps réel : régime de test impulsionnel particulier dans lequel on cherche à déterminer la commutation en temps réel de la mémoire , les temps d'attente entre deux mesures pouvant être compris entre 50 microsecondes et 10 millisecondes ;

- régime d'autocalibration : régime d'autotest du système de test, par exemple dans lequel des motifs (pattern) prédéterminés de données sont stockés dans une mémoire du système de test.

[0062] Un exemple de mémoire utilisant des états de résistance distincts pour stocker des données est une mémoire magnétique à accès aléatoire (MRAM) , par exemple de type couple de transfert de spin (Spin-Transfer Torque MRAM, STT- MRAM) . Selon un exemple de mise en œuvre, une telle mémoire MRAM comprend un réseau de cellules, chaque cellule 100 comprenant une jonction tunnel magnétique 110 (MTJ, Magnetic Tunnel Junction) formée d'une paire de couches ferromagnétiques 112, 114 séparées par une mince couche isolante 116, comme illustré en figure IA.

[0063] Une première couche ferromagnétique 114, dite "couche fixe" ou "couche de référence" (RL) , est caractérisée par une aimantation avec une direction fixe, et une deuxième couche ferromagnétique 112, dite "couche de stockage" ou "couche libre" (FL) , est caractérisée par une aimantation avec une direction qui varie lors de l'écriture de la cellule, par exemple en appliquant un champ magnétique à ladite cellule, ou une impulsion électrique (tension ou courant) . Une cellule MRAM comprend en outre généralement un premier contact métallique (ou contact métallique supérieur) et un deuxième contact métallique (ou contact métallique inférieur) , les couches ferromagnétiques et isolante étant entre le premier contact et le deuxième contact.

[0064] Une cellule de mémoire magnétique 100 comporte typiquement un transistor (à effet de champ) 120 de commande, électriquement en série avec la jonction tunnel magnétique 110, par exemple, la région de drain 122 du transistor 120 est en série avec la jonction tunnel 110, comme représenté. Le transistor 120 comprend en outre, classiquement, une région de source 126 et une grille 124 entre le drain et la source.

[0065] Comme illustré en figure IB, lorsque les aimantations respectives de la couche de référence RL et de la couche de stockage FL sont antiparallèles (AP-State) , la jonction tunnel magnétique présente une valeur de résistance élevée, correspondant par exemple à un état logique haut "1". Par contre, lorsque les aimantations respectives sont parallèles (P-State) , la jonction tunnel magnétique présente une valeur de résistance faible, correspondant selon l'exemple à un état logique bas "0". La valeur de résistance élevée est définie relativement à la valeur de résistance faible, et inversement. Selon un autre exemple (non illustré) , une valeur de résistance élevée correspond à un état logique bas "0" et une valeur de résistance basse correspond à un état logique haut

[0066] Selon un exemple, le ratio des valeurs de résistance entre les deux états (valeur de résistance en configuration antiparallèle sur valeur de résistance en configuration parallèle) est de l'ordre de 1,5 à 2.

[0067] Afin de tester une cellule MTJ en régime impulsionnel à haute fréquence, en particulier pour déterminer un taux d'erreur binaire (BER) de ladite cellule, celle-ci peut être lue en déterminant sa valeur de résistance, et dans certains cas, en comparant la valeur de résistance déterminée à une valeur de résistance de référence qui peut être une valeur de résistance intermédiaire entre celle de l'état logique haut "1" et l'état logique bas "0".

[0068] Par exemple, le terme de haute fréquence dans le cas d'une mémoire MRAM s'explique par le fait qu'un changement d'état d'une cellule de la mémoire (opération d'écriture) peut s'effectuer par application, sur la résistance de la cellule, d' impulsions électriques de l'ordre d'une centaine de picosecondes à quelques centaines de nanosecondes, avec des temps de montée (transitions) des impulsions de l'ordre de quelques dizaines de picosecondes à quelques dizaines de nanosecondes. Dans cet exemple, le dispositif de génération des impulsions doit présenter une fréquence de coupure haute supérieure à 10 GHz . La fréquence de coupure basse peut être définie par l'opération de lecture, pour lequel un mode quasi- statique, ou, dit autrement, une fréquence beaucoup plus basse, est communément utilisé. Ainsi, en lecture, une impulsion de tension (ou de courant) de polarisation est appliquée sur la cellule pendant une durée comprise entre environ 1 microseconde et 10 millisecondes, la fréquence basse de fonctionnement du circuit étant alors de quelques dizaines de Hz à quelques centaines de kHz.

[0069] L'écriture d'une cellule nécessite l'application d'une tension (ou d'un courant) d'amplitude suffisamment élevée entre le premier contact métallique et le deuxième contact métallique de ladite cellule, pour atteindre l'énergie barrière (Eb) qui permet de faire commuter l'aimantation de la couche libre dans la direction souhaitée par rapport à la couche de référence, en particulier pour passer d'un état à l'autre, comme illustré en figure IC. Dans le cas des mémoires MRAM de type STT et/ou SOT, l'angle entre les aimantations des couches libres et de référence est généralement optimisé pour n'autoriser que deux angles, 0° et 180°, correspondant respectivement aux états de basse et haute résistance .

[0070] La lecture de la cellule pour tester celle-ci peut s'effectuer par une mesure de sa résistance électrique en appliquant une tension (ou un courant) entre le premier contact métallique et le deuxième contact métallique de ladite cellule, d'amplitude inférieure à l'amplitude de la tension (ou du courant) appliquée en écriture, afin que l'opération de lecture ne modifie pas l'état de la cellule pendant le test .

[0071] Outre l'application d'une tension ou d'un courant, le passage d'un état à un autre de la jonction tunnel peut être affecté par un champ magnétique et/ou par la température, par exemple selon la relation suivante :

[0072] [Math 1]

Où I est l'intensité du courant qui traverse la jonction, Hoffset est le champ magnétique auquel est soumise la jonction, T est la température dans l'environnement de la jonction, H _k est le champ anisotropique de la jonction tunnel qui correspond au champ magnétique nécessaire à appliquer pour modifier, à 0°K, la direction de l'angle d'aimantation dans la direction à plus haute énergie (dans le cas présent correspondant à 90° par rapport aux directions des couches libres et de référence) , I _c0 est le courant critique, défini comme le courant minimum requis pour faire commuter la couche libre, E _b est la barrière d'énergie équivalente pour changer l'état de la jonction tunnel, k _b est la constante de Boltzmann égale à l, 38.10 ^-23 m ² . kg . s ^-2 . K ^-1 .

[0073] Ainsi, pour avoir une compréhension complète du fonctionnement d'une cellule de mémoire magnétique, il est idéalement intéressant de connaître le plus précisément possible ses propriétés électriques et/ou magnétiques, ainsi que l'impact de la température sur le fonctionnement de ladite cellule, et en particulier de la jonction tunnel. Par exemple, selon qu'on réalise un test d'acceptation de plaquette (Wafer Acceptance Test, WAT) , un test de tri de plaquette (Wafer Sort, WS) , ou encore un test final (Final Test, FT) , on peut souhaiter déterminer des propriétés électriques et/ou magnétiques d'une cellule de mémoire magnétique, ainsi que l'influence de la température sur le fonctionnement de ladite cellule, par exemple avec un seul système de test, et de préférence avec un temps de test le plus court possible, selon le type de test réalisé.

[0074] Un exemple de propriété magnétique est la valeur de champ magnétique permettant de faire commuter la jonction tunnel (champ de commutation) .

[0075] Des exemples de propriétés électriques sont : le courant de commutation (switching current) , la tension de commutation (switching voltage) , la probabilité de commutation (probability of switching) , la tension de claquage (breakdown voltage) , les valeurs de résistance pour chacun des deux états, ou encore le temps de commutation (switching time) .

[0076] Des exemples de propriétés électrique et/ou magnétique sont la magnétorésistance à effet tunnel, connue sous l'acronyme TMR, de l'anglais Tunnel Magneto Resistance, et définie comme étant la différence entre la résistance antiparallèle (R _A p) et la résistance parallèle (R _P ) , le tout divisé par la résistance parallèle, ou le facteur de stabilité thermique (thermal stability factor) , défini comme étant la capacité de la cellule mémoire à conserver l'information mémorisée, en particulier, la capacité de la jonction tunnel à conserver un état donné au cours du temps, dont l'équation générale est définie par la formule [Math 1] .

[0077] La présente description s'intéresse plus particulièrement aux propriétés électriques, voire magnétiques, d'une cellule de mémoire magnétique.

[0078] La figure 2 représente, de façon très schématique, un mode de réalisation d'un système de test 200 d'une cellule 100 à tester (DUT) . [0079] La cellule à tester (DUT) peut par exemple être une cellule de mémoire MRAM à jonction tunnel magnétique (cellule MTJ) telle que celle décrite ci-dessus, avec deux contacts métalliques. Cela correspond généralement à l'exemple de cellule de mémoire à tester considéré dans la suite de la présente description, mais d'autres types de cellules de mémoire à résistance variable peuvent être testées par le système de test.

[0080] Le système de test 200 est adapté à tester une mémoire magnétique à résistance variable, et à mettre en œuvre au moins une phase de test dans un ou plusieurs des régimes suivants :

- régime de test quasi-statique (mesure haute précision) ;

- régime de test impulsionnel (mesure haute vitesse) , incluant un régime de test impulsionnel particulier de taux d'erreur et/ou un régime de test impulsionnel particulier de commutation en temps réel ;

- régime d'autocalibration (autotest) .

[0081] Pour pouvoir réaliser des tests ou autotests selon ces différents régimes, et selon les différents modes et phases décrits plus après, le système de test 200 comprend :

- un bloc génération 210 de signaux d'excitation comprenant :

- un premier générateur de signaux (DC) 211 adapté à générer des signaux électriques continus ;

- un deuxième générateur de signaux (PG) 212 adapté à générer des signaux électriques arbitraires, par exemple des impulsions électriques ;

- une sonde de test 240 adaptée à relier, de préférence connecter, la cellule 100 à tester (DUT) au système de test ;

- un bloc acquisition 220 comprenant des instruments de mesure électrique à des niveaux d'adaptation d'impédance différents, dont au moins un instrument de mesure en continu et un instrument de mesure en dynamique, par exemple : - un multimètre numérique ( DMM, Digital MultiMeter ) 221 (premier instrument de mesure ) présentant une forte impédance d' entrée , de l ' ordre du MQ ;

- un convertisseur analogique-numérique (ADC, Analog-to- Digital Converter ) 222 ( deuxième instrument de mesure ) présentant une très forte impédance d' entrée , de l ' ordre du GQ ;

- un oscilloscope ( Scope ) 223 ( troisième instrument de mesure ) présentant une faible impédance d' entrée , de l ' ordre de 50Q ;

- un bloc circuits 230 adapté à configurer plusieurs circuits et comportant des éléments adaptés à contrôler des signaux électriques entre le bloc génération 210 , la cellule 100 via la sonde de test 240 et le bloc acquisition 220 , le bloc circuit comprenant en particulier : une première matrice de commutation (MX1 ) 237A, ou multiplexeur d' aiguillage , adaptée à recevoir des signaux électriques issus du premier générateur 211 et/ou du deuxième générateur 212 et à les aiguiller vers un ou plusieurs éléments du bloc circuits 230 ; une deuxième matrice de commutation (MX2 ) 237B, ou multiplexeur d' aiguillage , adaptée à recevoir des signaux électriques issus d' éléments du bloc circuit 230 ( c' est-à- dire issus directement ou indirectement de la première matrice 237A) et à les aiguiller vers un instrument ée mesure du bloc acquisition 220 ou vers la cellule 100 et/ou des signaux électriques issus de la cellule 100 vers un instrument de mesure du bloc acquisition 220 ;

- éventuellement un filtre passe-bas 231A entre le premier générateur 211 et la première matrice 237A et/ou un filtre passe-haut 231B entre le deuxième générateur 212 et la première matrice 237A ;

- un réseau de filtres ( FILTER BANK) 235 relié à la première et à la deuxième matrice ; - un circuit de mise en forme des signaux (SIGNAL SHAPER) 236 relié à la deuxième matrice 237B, soit directement, soit via un deuxième amplificateur (AMP2) 232B ;

- un commutateur multipoles (SPnT) 234 relié d'une part à la première matrice 237A, par exemple via un premier amplificateur (AMP1) 232A, et d'autre part au réseau de filtres 235 et au circuit de mise en forme des signaux 236 ;

- une unité d'alimentation (LDO) 233, par exemple à faible bruit, adaptée à alimenter au moins les différents éléments du bloc circuit 230 ;

- un module de commande (LOGIC) 239 des matrices relié à la première et à la deuxième matrice ; un module de synchronisation (SYNC) 238 adapté à synchroniser les signaux électriques entre la génération (excitation) et l'acquisition, et relié au bloc génération 210 et au bloc acquisition 220.

[0082] On a représenté généralement une liaison entre les différents éléments, mais il peut y avoir plusieurs liaisons entre des éléments du système de test, par exemple afin de tester plusieurs types de jonctions tunnel magnétiques, typiquement une jonction de type STT et une jonction de type SOT (multi-canaux) . Par exemple, des circuits/lignes en multi-canaux peuvent être nécessaires pour réaliser un test de synchronisation, comme décrit plus après.

[0083] Le générateur de signaux arbitraires 212 peut être par exemple un générateur d'impulsions (PG, Pulse Generator en anglais) . Avantageusement, le générateur de signaux arbitraires a une fréquence d'échantillonnage allant jusqu'à quelques gigas échantillons par seconde (G.éch/s) , voire jusqu'à quelques dizaines de gigas échantillons par seconde (G . éch/s ) . [0084] Alternativement au, ou en complément du, multimètre numérique 221 pour réaliser des mesures électriques en continu, une unité sourcemètre (SMU) peut être prévue.

[0085] Alternativement au, ou en complément du, convertisseur numérique 222 et/ou de l'oscilloscope 223, pour réaliser des mesures électriques en dynamique, d'autres instruments de mesure électrique, tel qu'un amplificateur à verrouillage (lock-in amplifier) , ou un analyseur de spectre scalaire (spectrum analyzer) , ou encore un analyseur vectoriel (network analyzer) peuvent être prévus.

[0086] L'oscilloscope 223 est par exemple à large bande passante, de préférence à faible bruit.

[0087] La deuxième matrice de commutation (MX2) 237B est de préférence bidirectionnelle. La première matrice de commutation (MX1) 237A peut n' être qu'unidirectionnelle.

[0088] Le circuit de mise en forme des signaux 236 peut comprendre un coupleur directionnel, un té de polarisation (bias tee, en anglais) , un té de prélèvement (pick-off tee, en anglais) , un combineur de puissance (power combiner, en anglais) , un diviseur de puissance (power splitter, en anglais) , et/ou un coupleur symétriseur (balun, en anglais) .

[0089] Le deuxième amplificateur 232B peut comprendre, ou consister en, un amplificateur différentiel ou un amplificateur à détection de courant. Le deuxième amplificateur 232B peut être associé avec une résistance de détection R _s , comme décrit plus après.

[0090] Le commutateur multipoles 234 peut être un commutateur à une entrée reliée à la première matrice 237A et à plusieurs sorties (SPnT, single pole n throws en anglais) , dont au moins une sortie reliée au réseau de filtres 235 et une autre sortie reliée au circuit de mise en forme des signaux 236. [0091] L'unité d'alimentation 233 peut être du type régulateur à faible chute de tension (LDO, Low Drop-Out) .

[0092] La sonde de test 240 peut comprendre des pointes de test, par exemple une carte à pointes, une pointe étant adaptée à venir en contact avec un contact métallique de la cellule de mémoire 100.

[0093] Le module de commande 239 peut être une machine d'états, ou un organe numérique, par exemple un microcontrôleur .

[0094] De manière optionnelle, le système de test 200 peut également comprendre un bloc magnétique 250 (encadré en pointillés) comprenant :

- un circuit magnétique 253 comportant au moins un barreau ferromagnétique et au moins une bobine pour générer un champ magnétique ;

- un générateur de commande (DC/AC) 251 du circuit magnétique, adapté à contrôler l'amplitude d'une ou plusieurs composantes du champ magnétique généré par le circuit magnétique 253 ; un troisième amplificateur (AMP3) 252, par exemple un convertisseur tension-courant, disposé entre le générateur de commande 251 et le circuit magnétique 253.

[0095] Le bloc magnétique 250 est adapté à générer un champ magnétique 254 (Magnetic Field) et l'appliquer à la cellule 100 à tester. Il peut être intégré au système de test 200, être relié audit système de test, voire être indépendant de celui-ci .

[0096] Selon un exemple, le bloc magnétique 250 peut être adapté à générer, par exemple, un champ magnétique supérieur à 5 kOe (Oersted) dans la direction de la cellule à tester (composante Hz) et supérieur à 300 Oe dans le plan perpendiculaire à la composante Hz (composante Hxy) . [0097] Le bloc magnétique peut comprendre un capteur de champ magnétique, par exemple une sonde à effet Hall, adapté à déterminer le champ vu par la cellule à tester.

[0098] Le système de test 200 décrit est adapté à configurer différentes lignes et/ou différents circuits, afin de réaliser différents modes et différentes phases de test, comme décrit plus après

[0099] La figure 3 illustre, de façon très schématique, un premier mode de test du système de test 200 de la figure 2 en régime quasi-statique, dans lequel, en acquisition, le générateur de signaux continus 211 est relié à un instrument de mesure en continu, le multimètre numérique 221 dans l'exemple illustré. La figure 4 illustre des exemples de courbes caractéristiques pouvant être obtenues par le premier mode de test.

[0100] Le premier mode de test peut comprendre, par exemple, les trois phases de tests illustrées par les figures 3 et 4 :

- une première phase qui permet par exemple de mesurer la résistance de la cellule en fonction du champ magnétique auquel est soumise ladite cellule (R(H) ) , en régime quasi- statique ;

- une deuxième phase qui permet par exemple de mesurer la résistance de la cellule en fonction de la tension appliquée à ladite cellule (R(V) ) , en régime quasi-statique ;

- une troisième phase qui permet par exemple de déterminer la tension de claquage de la cellule (breakdown) .

[0101] Pour la première phase, on peut configurer un premier circuit 311 du système de test 200 qui comprend :

- une première ligne 301 d'excitation reliant le générateur de commande 251, le troisième amplificateur 252 et le circuit magnétique 253, pour appliquer à la cellule 100 un champ magnétique 254 d'amplitude variable ;

- une deuxième ligne 302 d'acquisition reliant le premier générateur 211 (signaux continus) , le réseau de filtres 235 (aiguillage par la première matrice de commutation 237A) et la cellule 100, puis la cellule 100 au multimètre numérique 221 (aiguillage par la deuxième matrice de commutation 237B) .

[0102] La première phase peut permettre de donner des informations par exemple sur : le champ magnétique de commutation, la résistance antiparallèle R _A p, la résistance parallèle R _P , la TMR, la stabilité de la couche de référence, et/ou le facteur de stabilité thermique (en faisant par exemple le test à plusieurs températures) de la cellule.

[0103] On peut par exemple tracer une courbe donnant la résistance de la cellule en fonction du champ magnétique appliqué à ladite cellule, comme illustré par la courbe 401 en figure 4. Une telle courbe peut être tracée en réalisant une séquence de test à plusieurs cycles d' excitation/acquisition, par exemple environ 30 cycles. Selon un exemple, la durée d'un cycle est d'environ 100 millisecondes .

[0104] Pour la deuxième phase, on peut configurer un deuxième circuit 312 du système de test 200 qui comprend :

- une troisième ligne 303 d'excitation reliant le deuxième générateur 212 (signaux arbitraires) , le premier amplificateur 232A (aiguillage par la première matrice de commutation 237A) , le réseau de filtres 235 via le commutateur multipoles 234 et la cellule 100 (aiguillage par la deuxième matrice de commutation 237B) ;

- la deuxième ligne 302 d'acquisition.

[0105] La deuxième phase peut permettre de donner des informations par exemple sur : la résistance antiparallèle RAP, la résistance parallèle R _P , la TMR, la tension de commutation, la probabilité de commutation, le facteur de stabilité thermique (en faisant par exemple le test à plusieurs températures) , et/ou une commutation parasite (back-hopping) par une excitation en courant de la cellule.

[0106] On peut par exemple tracer une courbe donnant la résistance de la cellule en fonction d' impulsions de tension appliquées à ladite cellule, comme illustré par la courbe 402 en figure 4. Une telle courbe peut être tracée en réalisant une séquence de test à plusieurs cycles d' excitation/acquisition, par exemple environ 30 cycles. Selon un exemple, la durée d'un cycle peut être d'environ 50 millisecondes .

[0107] Pour la troisième phase, on peut utiliser le deuxième circuit 312, ou uniquement la deuxième ligne 302 d'acquisition qui fait alors aussi fonction de ligne d'excitation, en permettant d'appliquer à la cellule un signal électrique continu, par exemple une tension continue.

[0108] On peut par exemple tracer une courbe donnant la résistance de la cellule en fonction de la tension appliquée à ladite cellule et déterminer à quelle tension la résistance chute, cette tension déterminant la tension de claquage, comme illustré par la courbe 403 en figure 4.

[0109] Outre la tension de claquage, la troisième phase peut permettre de donner des informations par exemple sur : la résistance antiparallèle R _AP , la résistance parallèle R _P , le TMR, la tension de commutation, la probabilité de commutation, le facteur de stabilité thermique (en faisant par exemple le test à plusieurs températures) , et/ou une commutation parasite .

[0110] La figure 5A représente, de façon très schématique, un deuxième mode de test utilisant le système de test 200 de la figure 2 en régime impulsionnel pour déterminer un taux d'erreur binaire (BER) , par mesure analogique de la résistance R _D UT de la cellule 100. Dans le deuxième mode de test, en acquisition (lecture) , le générateur de signaux arbitraires 212 est relié à un instrument de mesure en dynamique, le convertisseur analogique numérique 222 dans l'exemple illustré .

[0111] Le deuxième mode de test peut comprendre, par exemple, les deux phases de tests illustrées par la figure 5A :

- une quatrième phase qui permet, par exemple, de mesurer la résistance de la cellule en fonction du champ magnétique auquel est soumise ladite cellule, en régime impulsionnel ;

- une cinquième phase qui permet, par exemple de mesurer la résistance de la cellule en fonction de la tension appliquée à ladite cellule, en régime impulsionnel.

[0112] Ces quatrième et cinquième phases sont adaptées à tester le comportement stochastique des cellules, et en particulier des jonctions tunnel magnétiques pour les applications MRAM, qui nécessitent d'exécuter un très grand nombre de cycles d' écriture/lecture, à partir d'impulsions électriques, par exemple de l'ordre du million de cycles pour le test d'une seule condition de test en écriture/lecture pour une seule cellule de mémoire.

[0113] Selon un exemple, on peut déterminer en régime quasi- statique, selon une des première, deuxième et/ou troisième phases du premier mode, des paramètres de fonctionnement de la cellule de manière précise, par exemple une tension de commutation (par exemple amplitude et durée d' impulsion) et/ou une valeur de résistance pour chacun des deux états, puis réaliser des tests en régime impulsionnel avec un nombre très élevé de cycles de test afin de tester le comportement stochastique de la cellule à laquelle les paramètres déterminés sont appliqués.

[0114] Pour la quatrième phase, on peut configurer un troisième circuit 313 du système de test 200 qui comprend :

- la première ligne 301 d'excitation (écriture) pour appliquer à la cellule 100 un champ magnétique 254 d'amplitude variable ;

- une quatrième ligne 304 d'acquisition (lecture) reliant le deuxième générateur 212 (signaux arbitraires) et la cellule 100 via le premier amplificateur 232A (aiguillage par la première matrice de commutation 237A) , le commutateur multipoles 234 et le circuit de mise en forme 236 (aiguillage par la deuxième matrice de commutation 237B) , puis la cellule 100 au convertisseur analogique numérique 222 via le circuit de mise en forme 236 et le deuxième amplificateur 232B (aiguillage par la deuxième matrice de commutation 237B) .

[0115] Pour la cinquième phase, on peut configurer un quatrième circuit 314 du système de test 200 qui comprend :

- une cinquième ligne 305 d'excitation (écriture) reliant le deuxième générateur 212 (signaux arbitraires) à la cellule 100 via le premier amplificateur 232A (aiguillage par la première matrice de commutation 237A) , le commutateur multipoles 234, et le circuit de mise en forme 236 (aiguillage par la deuxième matrice de commutation 237B) ; et

- la quatrième ligne 304 d'acquisition (lecture) .

[0116] Dans la cinquième phase, le deuxième générateur de signaux 212 est adapté à générer des signaux arbitraires, par exemple des signaux impulsionnels, à la fois pour l'écriture et pour la lecture de la cellule, ce qui permet de diminuer la durée d'un cycle de test.

[0117] Par exemple, le deuxième générateur 212 génère une première impulsion d'écriture pour amener la cellule 100 à commuter vers un premier état logique via la cinquième ligne 305, puis le deuxième générateur 212 génère une première impulsion de lecture d'amplitude inférieure à celle de la première impulsion d'écriture, et le convertisseur analogique numérique 222, via la quatrième ligne 304, contrôle si la cellule a bien commuté vers le premier état logique en déterminant une valeur de résistance de ladite cellule. Ensuite, le deuxième générateur 212 génère une deuxième impulsion d'écriture pour amener la cellule à commuter vers le deuxième état logique, puis le deuxième générateur 212 génère une deuxième impulsion de lecture d'amplitude inférieure à celle de la deuxième impulsion d'écriture, et le convertisseur analogique numérique 222, via la quatrième ligne 304, contrôle si la cellule a bien commuté vers le deuxième état logique en déterminant une autre valeur de résistance de la cellule.

[0118] Dans la cinquième phase, la cinquième ligne 305 (ligne d'écriture) est adaptée à relier électriquement le deuxième générateur 212 et la cellule 100 de manière à transmettre un premier signal pour l'écriture de la cellule 100, et la quatrième ligne de 304 (ligne de lecture) est adaptée à relier électriquement le deuxième générateur 212 et la cellule 100 de manière à transmettre un deuxième signal pour la lecture de la cellule, et la cellule 100 au convertisseur analogique numérique 222 de manière à déterminer la résistance R _DUT de la cellule en lecture.

[0119] Les quatrième et cinquième lignes peuvent avoir des portions communes, par exemple la cinquième ligne peut correspondre à une portion de la quatrième ligne. Alternativement, les cinquième et quatrième lignes peuvent être distinctes.

[0120] Le système de test 200, par exemple le circuit de mise en forme 236, peut comprendre un module de commutation adapté à relier, en écriture, le deuxième générateur 212 et la cellule 100 via la cinquième ligne de transmission 305 et, en lecture, le deuxième générateur 212 et la cellule 100, ainsi que la cellule 100 au convertisseur analogique numérique 222, via la quatrième ligne de transmission 304. L'utilisation d'un module de commutation permet, par exemple, de découpler la ligne d'écriture de la ligne de lecture, alors qu'un seul générateur de signaux est utilisé.

[0121] La quatrième ligne 304 permet donc, en lecture, de relier la cellule 100 au convertisseur analogique numérique 222 via le circuit de mise en forme 236 et le deuxième amplificateur 232B.

[0122] Selon un exemple illustré en figure 5B représentant un exemple de quatrième circuit 314, une résistance de détection R _s peut être disposée en entrée du deuxième amplificateur 232B. La résistance de détection R _s peut être disposée au niveau du circuit de mise en forme 236. Comme elle est positionnée sur la ligne de lecture (quatrième ligne 304) , la résistance de détection R _s est, en lecture, placée sur le trajet du courant circulant dans la cellule mémoire à tester .

[0123] Le deuxième amplificateur 232B peut comprendre, ou consister en, un amplificateur différentiel ou un amplificateur à détection de courant, dont les entrées sont reliées par la résistance de détection R _s .

[0124] Ainsi, comme représenté en figure 5B, le deuxième générateur 212 génère, en écriture, un signal impulsionnel d'écriture transmis à la cellule 100, et, en lecture, un signal impulsionnel de lecture transmis à la cellule 100 puis envoyé sur le convertisseur analogique numérique 222 via le circuit de mise en forme 236 et la résistance de détection R _s en entrée du deuxième amplificateur 232B.

[0125] Le deuxième amplificateur 232B est configuré pour amplifier la différence de potentiel aux bornes de la résistance de détection Rs afin d'obtenir un signal de tension en sortie mesurable par le convertisseur analogique numérique 222. [0126] Avantageusement, la valeur R _s de la résistance de détection est calibrée précisément et/ou est adaptée à l'impédance du circuit en amont de ladite résistance, c'est- à-dire au moins à l'impédance du deuxième générateur 212 et à l'impédance de la ligne comprise entre ledit générateur et ladite résistance. Selon un exemple, la résistance de détection a une valeur ohmique d'environ 50 ohms, pour une impédance standard de 50 ohms du circuit amont.

[0127] La valeur R _DUT de la résistance de la cellule conditionne le courant dans la ligne de mesure, donc dans la résistance de détection Rs, et peut être déterminée, connaissant la valeur de ladite résistance de détection, à partir de la tension en entrée et de la tension en sortie du deuxième amplificateur.

[0128] Des détails relatifs au système de test et/ou au procédé de test pour réaliser des tests de taux d'erreur binaire peuvent par exemple être similaires à ceux décrits dans la demande de brevet FR2113056 « dispositif et procédé de test de mémoire » déposée le 7 décembre 2021.

[0129] La figure 6 illustre un exemple de chronogramme 600 d'un cycle de test de BER comprenant une série d'impulsions de tension générées par le deuxième générateur de signaux 212, par exemple un générateur d'impulsions. Une première impulsion 601 positive d'écriture, d'amplitude V _WR-SET , est générée pour exciter la cellule et l'amener dans un premier état de commutation, puis une deuxième impulsion 602 positive de lecture, d'amplitude V _RD-SET inférieure à V _WR-SET , est générée pour lire la résistance de la cellule, en particulier vérifier que la cellule a bien commuté. Ensuite une troisième impulsion 603 négative d'écriture, d'amplitude V _WR-RESET , est générée pour exciter la cellule et l'amener dans un deuxième état de commutation, puis une deuxième impulsion 604 négative de lecture, d'amplitude V _RD-RESET inférieure à V _WR-RESET , est générée pour lire la résistance de la cellule , en particulier véri fier que la cellule a bien commuté . Chaque impulsion d' écriture peut être d' une durée comprise entre environ 100 picosecondes (ps ) et 1 microseconde (ps ) . Chaque impulsion de lecture peut être d' une durée comprise entre environ 100 nanosecondes (ns ) et 1 ps , dans une fenêtre d' environ 1 , 5 ps , pour réaliser la lecture de la résistance . Ainsi , un cycle de test peut être réalisé en environ 5 ps . Ceci peut permettre de réaliser un million de cycles en environ 5 secondes .

[ 0130 ] Les figures 7A et 7B représentent des exemples de valeurs de résistance (Extracted Resistance ) pouvant être déterminées par le deuxième mode de test . En figure 7A (mesure calibrée à 50Q) , on a représenté des résultats de mesure d' une résistance étalon de 50 Ohms remplaçant le DUT , la courbe 701 représentant les résultats moyens et la courbe 702 les résultats avec la dispersion sur plusieurs lectures utilisant le protocole de test illustré par le chronogramme de la figure 6 afin d' évaluer la précision de lecture de résistance pouvant être obtenue par le système . La courbe représentée correspond à la distribution des résistances mesurées sur un million de cycles . En figure 7B (mesure calibrée à 2 , 7 kQ) , on a représenté des résultats de mesure d' une résistance étalon de 2 , 7 kOhms au niveau du DUT , qui peut correspondre à un ordre de grandeur de résistance d' une cellule mémoire , la courbe 703 représentant les résultats moyens et la courbe 704 les résultats avec la dispersion sur plusieurs lectures utilisant le protocole de test illustré par le chronogramme de la figure 6 afin d' évaluer la précision de lecture de résistance pouvant être obtenue par le système . La courbe représentée correspond à la distribution des résistances mesurées sur un million de cycles . On constate qu' on peut mesurer la résistance de la cellule mémoire avec précision, et avec une faible dispersion de mesure . [0131] La figure 8 représente, de façon très schématique, un troisième mode de test utilisant le système de test 200 de la figure 2 en régime impulsionnel particulier de mesure de commutation en temps réel, pendant lequel les commutations de la cellule mémoire sont mesurées en temps réel (time resolved) , par exemple pour déterminer un temps de commutation de jonction tunnel d'une cellule de mémoire magnétique. Dans le troisième mode de test, le générateur de signaux arbitraires 212 est relié à un instrument de mesure en dynamique, l'oscilloscope 223 dans l'exemple illustré, soit selon un mode dit en réflexion, soit selon un mode dit en transmission.

[0132] Le troisième mode de test peut comprendre par exemple les deux phases de tests illustrées par la figure 8 :

- une sixième phase qui permet de réaliser des mesures sur la cellule en temps réel selon un mode en transmission ;

- une septième phase qui permet de réaliser des mesures sur la cellule en temps réel selon un mode en réflexion.

[0133] Un avantage du mode en transmission est de pouvoir obtenir une meilleur sensibilité de mesure de la commutation, du temps d'incubation, c'est-à-dire du temps avant commutation, et du temps de commutation. Un inconvénient est qu' il nécessite généralement des structures de test particulières à quatre accès sur la cellule.

[0134] Un avantage du mode en réflexion est qu'il peut être réalisé à partir de seulement deux accès sur la cellule. Un inconvénient est qu'on obtient généralement une moins bonne sensibilité de mesure.

[0135] Pour la sixième phase, on peut configurer une sixième ligne 306 reliant le deuxième générateur 212 (signaux arbitraires) à la cellule 100 via le premier amplificateur 232A (aiguillage par la première matrice de commutation 237A) , le commutateur multipoles 234, et le circuit de mise en forme 236 (aiguillage par la deuxième matrice de commutation 237B) , puis la cellule 100 à l'oscilloscope numérique 223 (aiguillage par la deuxième matrice de commutation 237B) , selon le mode en transmission.

[0136] Dans le mode en transmission, un signal électrique, par exemple un signal impulsionnel, est transmis à la cellule 100 puis envoyé à l'oscilloscope 223 pour déterminer la portion du signal impulsionnel détectée par l'oscilloscope.

[0137] Pour la septième phase, on peut configurer une septième ligne 307 reliant le deuxième générateur 212 (signaux arbitraires) à la cellule 100 via le premier amplificateur 232A (aiguillage par la première matrice de commutation 237A) , le commutateur multipoles 234, et le circuit de mise en forme 236 (aiguillage par la deuxième matrice de commutation 237B) puis la cellule 100 à l'oscilloscope numérique 223 via le circuit de mise en forme 236 et le deuxième amplificateur 232B (aiguillage par la deuxième matrice de commutation 237B) , selon le mode en réflexion.

[0138] Dans le mode en réflexion, un signal électrique, par exemple un signal impulsionnel, est transmis à la cellule 100 puis envoyé à l'oscilloscope 223 en repassant par le circuit de mise en forme 236 et le deuxième amplificateur 232B, pour déterminer la portion du signal impulsionnel détectée par 1 ' oscilloscope .

[0139] La figure 9 représente des exemples des courbes caractéristiques de temps de commutation obtenues par la mise en œuvre du système de test 200 dans le troisième mode de test, en mode transmission.

[0140] Les résultats 910 représentent la commutation (AP2P switch) de l'état antiparallèle (AP) à l'état parallèle (P) en présence d'un champ magnétique favorable à la commutation AP2P (Hl<0) . Les résultats 920 représentent la commutation (AP2P switch) de l'état antiparallèle (AP) à l'état parallèle (P) en présence d'un champ magnétique défavorable à la commutation AP2P (H4>0) . Les résultats 930 représentent la commutation (P2AP switch) de l'état parallèle (P) à l'état antiparallèle (AP) en présence d'un champ magnétique défavorable à la commutation P2AP (Hl<0) . Les résultats 940 représentent la commutation (P2AP switch) de l'état parallèle (P) à l'état antiparallèle (AP) en présence d'un champ magnétique favorable à la commutation P2AP (H4>0) .

[0141] Les courbes 911, 921, 931, 941 représentent la tension de référence de l'oscilloscope dans l'état antiparallèle. Les courbes 912, 922, 932, 942 représentent la tension de référence de l'oscilloscope dans l'état parallèle. Les courbes 913, 923, 933, 943 représentent la tension lue par l'oscilloscope au cours de la commutation, permettant de déterminer le temps de commutation (Tsw) (déterminé par la distance entre les droites verticales en pointillés) . Par exemple, on constate que le temps de commutation est plus court en présence d'un champ magnétique négatif pour la commutation antiparallèle à parallèle et en présence d'un champ magnétique positif pour la commutation parallèle à antiparallèle .

[0142] La figure 10A représente, de façon très schématique, un quatrième mode du système de test 200 de la figure 2, correspondant à un mode d'autocalibration.

[0143] Le quatrième mode de test peut comprendre par exemple les deux phases d'autotest illustrées par la figure 10A et permettant de réaliser une autocalibration, par exemple une synchronisation du système de test : une huitième phase pour laquelle on peut utiliser la septième ligne 307 (en mode réflexion) ; et

- une neuvième phase pour laquelle on peut configurer une huitième ligne 308 reliant le deuxième générateur 212 (signaux arbitraires) à l'oscilloscope numérique 223 via le premier amplificateur 232A (aiguillage par la première matrice de commutation 237A) , le commutateur multipoles 234 et le circuit de mise en forme 236 (aiguillage par la deuxième matrice de commutation 237B) : dans cette phase, on peut déterminer par exemple des pertes et des non-linéarités induites dans la ligne .

[0144] Alternativement, la huitième ligne peut également relier le réseau de filtres 235, par exemple afin d'intégrer dans l'autocalibration le plus d'éléments possibles du système de test 200.

[0145] Comme illustré en figure 10B représentant une partie du système de test 200 dans la huitième phase, le deuxième générateur 212 (PG) génère un signal impulsionnel envoyé vers le premier amplificateur 232A (AMP1) , le circuit de mise en forme 236 (SIGNAL SHAPER) puis la sonde de test 240 (PC) , puis renvoyé vers l'oscilloscope 223 (SCOPE) en repassant par le circuit de mise en forme 236. La sonde de test 240 est soit en circuit ouvert (open circuit) , soit reliée à la cellule 100 (DUT) . Le point IN correspond à l'entrée du circuit de mise en forme 236, le point OUT correspond à une première sortie du circuit de mise en forme 236 vers la sonde de test 240 et le point MES correspond à une deuxième sortie du circuit de mise en forme 236, c'est à dire à l'entrée de l'oscilloscope 223 pour la mesure.

[0146] La figure 11 représente des exemples de courbes caractéristiques pouvant être obtenues par le quatrième mode. Plus précisément, les courbes représentées en figure 11 visent à déterminer des délais de propagation de signaux impulsionnels dans le système de test, voire à synchroniser le système de test. Ces courbes sont obtenues en envoyant dans le système deux impulsions V ₂ , V ₂ au même instant dans la septième ligne 307, c'est-à-dire en réflexion jusqu'à l'oscilloscope 223 en passant par la sonde de test 240, et en mesurant chacune des deux impulsions dans l'oscilloscope 223. On peut ainsi mesurer un décalage temporel entre les deux impulsions, par exemple en comparant les délais à 50% d'amplitude dans une rampe de montée de chacune des impulsions

[0147] Pour réaliser ce test, la septième ligne 307 est de préférence en multi-canaux (c'est-à-dire comprend plusieurs liaisons entre les éléments de ladite ligne) , par exemple avec un premier canal adapté à tester une jonction de type STT et un deuxième canal adapté à tester une jonction de type SOT.

[0148] La première impulsion V ₂ est en pointillés, et la deuxième impulsion V ₂ est en trait continu. Dans l'ensemble de courbes 1110, la première impulsion V ₂ est de IV et la deuxième impulsion V ₂ est de 0,5V. Dans l'ensemble de courbes 1120, la première impulsion V ₂ est de IV et la deuxième impulsion V ₂ est de IV. Dans l'ensemble de courbes 1130, la première impulsion V ₂ est de 0,5V et la deuxième impulsion V ₂ est de IV. Les courbes 1111, 1121, 1131 montrent un décalage de - 240 picosecondes de V ₂ par rapport à V ₂ . Les courbes 1112, 1122, 1132 montrent un décalage inférieur à 10 picosecondes de V ₂ par rapport à V ₂ , ce qui peut correspondre sensiblement à une synchronisation. Les courbes 1113, 1123, 1133 montrent un décalage de + 240 picosecondes de V ₂ par rapport à V ₂ .

[0149] La figure 12 représente d'autres exemples de courbes caractéristiques pouvant être obtenues par le quatrième mode. Plus précisément, les courbes représentées en figure 12 visent à déterminer les atténuations de signaux impulsionnels dans le système de test, voire à les autocalibrer . Ces courbes sont obtenues en envoyant dans le système une impulsion de tension dans la septième ligne 307, c'est-à-dire en réflexion jusqu'à l'oscilloscope 223 en passant par la sonde de test 240, et en mesurant cette impulsion en plusieurs points dans ladite ligne : le point IN (courbe 1201) , le point OUT (courbe 1202) et le point MES (courbe 1203 pour le circuit ouvert (OPEN CIRCUIT) et courbe 1204 pour le circuit fermé, relié à la cellule (DUT) ) . On peut ainsi mesurer une atténuation du signal impulsionnel, éventuellement en tenant compte des pertes de chaque appareil.

[0150] Ainsi, pour une impulsion de tension mesurée à 260 mV en entrée (point IN) du circuit de mise en forme 236 (après amplification dans l'amplificateur AMP1 du signal généré par le générateur de signaux arbitraires PG) , on mesure une impulsion de tension de 215 mV entre le circuit de mise en forme 236 et la sonde de test 240 (point OUT) , et de 205 mV avec les pertes dans ledit circuit (ce que peut voir la cellule 100) , puis une impulsion de 35 mV en entrée de l'oscilloscope (point MES) en circuit ouvert, et de 34 mV en circuit fermé.

[0151] Parmi les avantages des modes de réalisation décrits dans la présente description, on notera :

- une durée de test optimisée et réduite par rapport aux solutions existantes ; un système complet pour caractériser l'ensemble des propriétés de commutation de cellules mémoire, par exemple de cellules à jonction tunnel magnétique, à partir de signaux électriques continus ou impulsionnels ( stochasticité, énergie de commutation, temps de commutation) ;

- un système compatible avec les besoins industriels de la production de volume (temps de test et autocalibration) .

[0152] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes apparaîtront à la personne du métier.

[0153] Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus .