一種對(duì)rram存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種對(duì)RRAM存儲(chǔ)器的保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法，包括：判斷RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處的狀態(tài)，根據(jù)RRAM存儲(chǔ)器所處狀態(tài)，給RRAM存儲(chǔ)器加載用戶設(shè)定編程電壓或擦除電壓；加載編程電壓時(shí)，通過不斷地讀取通過RRAM存儲(chǔ)器的電流，判斷RRAM狀態(tài)，直至RRAM存儲(chǔ)器所處狀態(tài)發(fā)生改變后，加載擦除電壓，并記錄RRAM存儲(chǔ)器從加載編程電壓到狀態(tài)改變所需時(shí)間，即RRAM存儲(chǔ)器編程保持時(shí)間；加載擦除電壓時(shí)，通過不斷地讀取通過RRAM存儲(chǔ)器的電流，判斷RRAM狀態(tài)，直至RRAM存儲(chǔ)器所處狀態(tài)發(fā)生改變后，加載編程電壓，并記錄RRAM存儲(chǔ)器從加載擦除電壓到狀態(tài)改變所需時(shí)間，即RRAM存儲(chǔ)器擦除保持時(shí)間。
【專利說明】—種對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]作為下一代存儲(chǔ)器的候選者必須具有以下特征:可縮小性好、存儲(chǔ)密度高、功耗低、讀寫速度快、反復(fù)操作耐受力強(qiáng)、數(shù)據(jù)保持時(shí)間長(zhǎng)、與CMOS工藝兼容等。阻變存儲(chǔ)器，即在兩個(gè)電阻態(tài)之間可以相互轉(zhuǎn)換的存儲(chǔ)器，是下一代非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中具有潛在應(yīng)用前景的存儲(chǔ)器。然而，在實(shí)際應(yīng)用中所面臨的最重要的挑戰(zhàn)之一就是其轉(zhuǎn)變參數(shù)的漲落。很好地控制這些參數(shù)的變化能夠降低阻變器件的波動(dòng)性，提高器件可靠性。存儲(chǔ)器脈沖參數(shù)主要包括存儲(chǔ)器狀態(tài)(高阻態(tài)或低阻態(tài))、保持時(shí)間和耐久性等。
[0003]這里介紹常見的一種RRAM存儲(chǔ)器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，從上至下依次由上電極、阻變功能層和下電極構(gòu)成。圖2是常用的對(duì)RRAM存儲(chǔ)器的保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的測(cè)試平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。由于圖2中的半導(dǎo)體參數(shù)分析儀對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，不能自動(dòng)判斷RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處狀態(tài)，需要操作者觀察手動(dòng)操作，統(tǒng)計(jì)測(cè)試需要大量的數(shù)據(jù)，因而測(cè)試統(tǒng)計(jì)過程浪費(fèi)大量的時(shí)間和人力?；谏鲜霈F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)的測(cè)試方法，可以看出傳統(tǒng)的測(cè)試方法急需改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法，以方便快速自動(dòng)的獲取存儲(chǔ)器件恒定電壓幅度的保持時(shí)間，以及得到保持時(shí)間參數(shù)隨電壓幅度變化規(guī)律。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法，該方法包括:
[0008]步驟1:判斷RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處的狀態(tài)，如果RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處的狀態(tài)是高阻態(tài)，則向RRAM存儲(chǔ)器加載編程電壓，執(zhí)行步驟2 ;如果RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處的狀態(tài)是低阻態(tài)，則向RRAM存儲(chǔ)器加載擦除電壓，執(zhí)行步驟3 ;
[0009]步驟2:在向RRAM存儲(chǔ)器加載編程電壓時(shí)，持續(xù)讀取通過RRAM存儲(chǔ)器的電流，判斷RRAM存儲(chǔ)器的狀態(tài)，直至RRAM存儲(chǔ)器所處狀態(tài)發(fā)生改變，停止向RRAM存儲(chǔ)器加載編程電壓，并記錄RRAM存儲(chǔ)器從加載編程電壓到狀態(tài)改變所需的時(shí)間，該時(shí)間即RRAM存儲(chǔ)器編程保持時(shí)間，結(jié)束；
[0010]步驟3:在向RRAM存儲(chǔ)器加載擦除電壓時(shí)，持續(xù)讀取通過RRAM存儲(chǔ)器的電流，判斷RRAM存儲(chǔ)器的狀態(tài)，直至RRAM存儲(chǔ)器所處狀態(tài)發(fā)生改變后，停止向RRAM存儲(chǔ)器加載擦除電壓，井記錄RRAM存儲(chǔ)器從加載擦除電壓到狀態(tài)改變所需的時(shí)間，該時(shí)間即RRAM存儲(chǔ)器擦除保持時(shí)間。
[0011]上述方案中，步驟I中所述判斷RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處的狀態(tài)，是通過向RRAM存儲(chǔ)器加載一個(gè)小電壓實(shí)現(xiàn)的，具體包括:向RRAM存儲(chǔ)器加載一個(gè)小電壓，讀出通過RRAM存儲(chǔ)器的電流，根據(jù)讀出的電流即可判斷RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處的狀態(tài)是高阻態(tài)還是低阻態(tài)。所述小電壓的范圍在0.1V至0.3V之間。
[0012]上述方案中，所述編程電壓或該擦除電壓均是一個(gè)恒定的小電壓，范圍在0.1V至
0.3V之間。
[0013]上述方案中，步驟2中所述停止向RRAM存儲(chǔ)器加載編程電壓后，進(jìn)一步包括:改為向RRAM存儲(chǔ)器加載擦除電壓。
[0014]上述方案中，步驟3中所述停止向RRAM存儲(chǔ)器加載擦除電壓后，進(jìn)一步包括:改為向RRAM存儲(chǔ)器加載編程電壓。
[0015]上述方案中，該方法還包括:重復(fù)執(zhí)行步驟I至步驟3，通過加載不同幅度的編程電壓或擦除電壓，并記錄下不同幅度的編程電壓或擦除電壓下保持時(shí)間的多個(gè)值，進(jìn)而得到保持時(shí)間的變化規(guī)律。
[0016](三)有益效果
[0017]本發(fā)明提供的對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法，用戶只需輸入設(shè)定RRAM存儲(chǔ)器高低組態(tài)的分界阻值Rd及RRAM存儲(chǔ)器硬擊穿電阻Rf，程序可以自動(dòng)地判斷RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處的狀態(tài)，然后針對(duì)RRAM存儲(chǔ)器所處狀態(tài)加載編程電壓或者擦除電壓，通過不斷地讀取通過RRAM存儲(chǔ)器的電流，判斷RRAM狀態(tài)，直至RRAM存儲(chǔ)器所處狀態(tài)發(fā)生改變后，加載相反的電壓。由于保持時(shí)間的測(cè)試，通常是在電壓很低的情況下進(jìn)行的，RRAM存儲(chǔ)器的編程和擦除時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)，并且隨機(jī)性很大。這種方法可以明顯提高測(cè)試效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是RRAM器結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0019]圖2是RRAM存儲(chǔ)器的保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試平臺(tái)的示意圖；
[0020]圖3是本發(fā)明提供的對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法流程圖；
[0021]圖4是依照本發(fā)明實(shí)施例的對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的示意圖；
[0022]圖5是依照?qǐng)D4對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0024]本發(fā)明提供了一種對(duì)RRAM存儲(chǔ)器的保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法，包括:判斷RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處的狀態(tài)，根據(jù)RRAM存儲(chǔ)器所處狀態(tài)，給RRAM存儲(chǔ)器加載用戶設(shè)定編程電壓或擦除電壓；加載編程電壓時(shí)，通過不斷地讀取通過RRAM存儲(chǔ)器的電流，判斷RRAM狀態(tài)，直至RRAM存儲(chǔ)器所處狀態(tài)發(fā)生改變后，加載擦除電壓，并記錄RRAM存儲(chǔ)器從加載編程電壓到狀態(tài)改變所需時(shí)間，即RRAM存儲(chǔ)器編程保持時(shí)間；加載擦除電壓時(shí)，通過不斷地讀取通過RRAM存儲(chǔ)器的電流，判斷RRAM狀態(tài)，直至RRAM存儲(chǔ)器所處狀態(tài)發(fā)生改變后，加載編程電壓，并記錄RRAM存儲(chǔ)器從加載擦除電壓到狀態(tài)改變所需時(shí)間，即RRAM存儲(chǔ)器擦除保持時(shí)間。
[0025]如圖3所示，圖3是本發(fā)明提供的對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法流程圖，該方法具體包括以下步驟:
[0026]步驟1:判斷RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處的狀態(tài)，如果RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處的狀態(tài)是高阻態(tài)，則向RRAM存儲(chǔ)器加載編程電壓，執(zhí)行步驟2 ;如果RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處的狀態(tài)是低阻態(tài)，則向RRAM存儲(chǔ)器加載擦除電壓，執(zhí)行步驟3 ;其中，該編程電壓或該擦除電壓均是一個(gè)恒定的小電壓，范圍在0.1V至0.3V之間。
[0027]步驟2:在向RRAM存儲(chǔ)器加載編程電壓時(shí)，持續(xù)讀取通過RRAM存儲(chǔ)器的電流，判斷RRAM存儲(chǔ)器的狀態(tài)，直至RRAM存儲(chǔ)器所處狀態(tài)發(fā)生改變，停止向RRAM存儲(chǔ)器加載編程電壓，改為向RRAM存儲(chǔ)器加載擦除電壓，否則一直加載編程電壓，并記錄RRAM存儲(chǔ)器從加載編程電壓到狀態(tài)改變所需的時(shí)間，該時(shí)間即RRAM存儲(chǔ)器編程保持時(shí)間，結(jié)束；
[0028]步驟3:在向RRAM存儲(chǔ)器加載擦除電壓時(shí)，持續(xù)讀取通過RRAM存儲(chǔ)器的電流，判斷RRAM存儲(chǔ)器的狀態(tài)，直至RRAM存儲(chǔ)器所處狀態(tài)發(fā)生改變后，停止向RRAM存儲(chǔ)器加載擦除電壓，改為向RRAM存儲(chǔ)器加載編程電壓，否則一直加載擦除電壓，并記錄RRAM存儲(chǔ)器從加載擦除電壓到狀態(tài)改變所需的時(shí)間，該時(shí)間即RRAM存儲(chǔ)器擦除保持時(shí)間。
[0029]在步驟I中，判斷RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處的狀態(tài)，是通過向RRAM存儲(chǔ)器加載一個(gè)小電壓來實(shí)現(xiàn)的，具體包括:向RRAM存儲(chǔ)器加載一個(gè)小電壓，讀出通過RRAM存儲(chǔ)器的電流，根據(jù)讀出的電流即可判斷RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處的狀態(tài)是高阻態(tài)還是低阻態(tài)。該小電壓的范圍在0.1V至0.3V之間。
[0030]上述方案中，對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法，還包括:重復(fù)執(zhí)行步驟I至步驟3，通過加載不同幅度的編程電壓或擦除電壓，并記錄下不同幅度的編程電壓或擦除電壓下保持時(shí)間的多個(gè)值，進(jìn)而得到保持時(shí)間的變化規(guī)律。
[0031]基于圖3所示的對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法流程圖，圖4示出了依照本發(fā)明實(shí)施例的對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的示意圖，該實(shí)施例中的參數(shù)名稱所對(duì)應(yīng)的含義如下表I所示，該實(shí)施例包括如下步驟:
[0032]步驟10:判斷RRAM存儲(chǔ)器初始狀態(tài)R，設(shè)置高低組態(tài)的分界阻值R ;設(shè)置RRAM存儲(chǔ)器硬擊穿電阻Rf ;設(shè)置編程成功的電阻最大值SET_Rmax;設(shè)置擦出成功的電阻最小值RESET_Rmin ;設(shè)置探針SMU_Pin與開關(guān)矩陣連接端口 SMU連接關(guān)系；
[0033]步驟20:若R小于RRAM存儲(chǔ)器硬擊穿電阻，則執(zhí)行步驟60 ;否則執(zhí)行下一步；
[0034]步驟30:判斷RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處的狀態(tài)R ;若R大于SET_Rmax則執(zhí)行步驟40，若R小于RESET_Rmax則執(zhí)行步驟50，否則執(zhí)行步驟20 ；
[0035]步驟40:向RRAM存儲(chǔ)器加載設(shè)定編程電壓SET_V，通過讀取通過RRAM存儲(chǔ)器的電流，判斷RRAM狀態(tài)R，執(zhí)行步驟20 ；
[0036]步驟50:向RRAM存儲(chǔ)器加載設(shè)定擦出電壓RESET_V，通過讀取通過RRAM存儲(chǔ)器的電流，判斷RRAM狀態(tài)R，執(zhí)行步驟20 ；
[0037]步驟60:停止操作。
[0038]表I
[0039]

【權(quán)利要求】
1.一種對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法，其特征在于，該方法包括: 步驟1:判斷RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處的狀態(tài)，如果RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處的狀態(tài)是高阻態(tài)，則向RRAM存儲(chǔ)器加載編程電壓，執(zhí)行步驟2 ;如果RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處的狀態(tài)是低阻態(tài)，則向RRAM存儲(chǔ)器加載擦除電壓，執(zhí)行步驟3 ； 步驟2:在向RRAM存儲(chǔ)器加載編程電壓時(shí)，持續(xù)讀取通過RRAM存儲(chǔ)器的電流，判斷RRAM存儲(chǔ)器的狀態(tài)，直至RRAM存儲(chǔ)器所處狀態(tài)發(fā)生改變，停止向RRAM存儲(chǔ)器加載編程電壓，并記錄RRAM存儲(chǔ)器從加載編程電壓到狀態(tài)改變所需的時(shí)間，該時(shí)間即RRAM存儲(chǔ)器編程保持時(shí)間，結(jié)束； 步驟3:在向RRAM存儲(chǔ)器加載擦除電壓時(shí)，持續(xù)讀取通過RRAM存儲(chǔ)器的電流，判斷RRAM存儲(chǔ)器的狀態(tài)，直至RRAM存儲(chǔ)器所處狀態(tài)發(fā)生改變后，停止向RRAM存儲(chǔ)器加載擦除電壓，并記錄RRAM存儲(chǔ)器從加載擦除電壓到狀態(tài)改變所需的時(shí)間，該時(shí)間即RRAM存儲(chǔ)器擦除保持時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法，其特征在于，步驟I中所述判斷RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處的狀態(tài)，是通過向RRAM存儲(chǔ)器加載一個(gè)小電壓實(shí)現(xiàn)的，具體包括: 向RRAM存儲(chǔ)器加載一個(gè)小電壓，讀出通過RRAM存儲(chǔ)器的電流，根據(jù)讀出的電流即可判斷RRAM存儲(chǔ)器當(dāng)前所處的狀態(tài)是高阻態(tài)還是低阻態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法，其特征在于，所述小電壓的范圍在0.1V至0.3V之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法，其特征在于，所述編程電壓或該擦除電壓均是一個(gè)恒定的小電壓，范圍在0.1V至0.3V之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法，其特征在于，步驟2中所述停止向RRAM存儲(chǔ)器加載編程電壓后，進(jìn)一步包括:改為向RRAM存儲(chǔ)器加載擦除電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法，其特征在于，步驟3中所述停止向RRAM存儲(chǔ)器加載擦除電壓后，進(jìn)一步包括:改為向RRAM存儲(chǔ)器加載編程電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)RRAM存儲(chǔ)器保持時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法，其特征在于，該方法還包括: 重復(fù)執(zhí)行步驟I至步驟3，通過加載不同幅度的編程電壓或擦除電壓，并記錄下不同幅度的編程電壓或擦除電壓下保持時(shí)間的多個(gè)值，進(jìn)而得到保持時(shí)間的變化規(guī)律。
【文檔編號(hào)】G11C29/08GK104134463SQ201410377375
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】龍世兵, 王國明, 張美蕓, 李陽, 許曉欣, 劉紅濤, 呂杭炳, 劉琦, 劉明 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院微電子研究所