相變存儲器單元脈沖I-V特性測量方法及分析.pdf

1、相變存儲器(PCRAM)具有功耗低、速度快、擦寫次數(shù)高、穩(wěn)定性好、與MOS工藝兼容良好、可多值存儲等優(yōu)點,被視為下一代主流存儲器中最具競爭力的新型非易失性半導(dǎo)體存儲器。PCRAM單元的電學(xué)性能一直是半導(dǎo)體信息存儲領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容,而電流-電壓(I-V)特性是它最重要的電學(xué)特性之一。通常,PCRAM單元的I-V特性曲線是采用直流掃描的方式測量得到的,直流I-V存在自熱和能量累積效應(yīng),因為階梯狀電流或電壓激勵會對PCRAM單元持續(xù)地輸入能

2、量,相變材料具有儲熱能特性,那么前面所有歷史臺階產(chǎn)生的熱量會疊加到下一個臺階產(chǎn)生的熱量上。實際上,這種效應(yīng)不僅存在PCRAM單元的直流I-V測量中,還存在脈沖I-V及電阻-電流和電阻-電壓(R-I/R-V)測量中,其導(dǎo)致的直接后果就是破壞它的內(nèi)部特性。實驗證明,經(jīng)過多次I-V測量后的大部分樣品都無法繼續(xù)正常工作,受到不可逆的損壞。所以開展PCRAM單元的自熱和能量累積效應(yīng)的研究是非常有意義的。本論文采用的方法就是研究PCRAM單元的脈沖

3、I-V特性。
　　由于相變材料以Ge2Sb2Te5(GST)的性能最佳且被最廣泛研究,所以采用存儲介質(zhì)為GST的PCRAM樣品。利用4200-SCS半導(dǎo)體特性分析儀、高精度泰克數(shù)字示波器DPO70064和自主設(shè)計的PCB板搭建一個測量系統(tǒng),開關(guān)速度快的MOS管、BNC頭、開關(guān)、PCRAM芯片等都集成在PCB板上。通過調(diào)節(jié)PCB板上的開關(guān),測量系統(tǒng)不僅可以測量PCRAM單元的脈沖I-V特性,還能測量它的一般電學(xué)性能。采用以上裝置分別