相變存儲器單元熱擴散特性及其測試系統(tǒng)研究.pdf

1、相變存儲器被認為是最具有競爭力的新型半導體存儲器之一，隨著存儲器密度和操作速度的提升，擦寫過程累積的熱量會導致器件內部溫度的變化，進而影響器件的性能。實驗已經(jīng)證明，連續(xù)脈沖作用下熱累積效應是存在的。利用熱累積效應，雙脈沖調制實現(xiàn)了相變存儲單元的多值存儲。而脈沖間隔器件內部熱量的擴散直接影響了器件內部熱量的累積和溫度的變化。所以對相變單元熱擴散熱性的研究不僅對相變單元的正常工作有促進作用，同時也有利于實現(xiàn)相變存儲器單元速率的提升和更廣泛的

2、引用。本文的內容就是通過實驗和仿真的方法研究熱擴散過程，主要是研究熱擴散相關參數(shù)的計算方法，并設計一種相變存儲器單元的測量裝置。
　　本文首先提出一種相變存儲器單元的簡化模型，用于描述脈沖序列作用下相變層由晶態(tài)逐漸轉變?yōu)榉蔷Щ^程。然后，使用4200-SCS半導體特性測試儀對相變存儲器單元施加 RESET脈沖序列，隨著脈沖個數(shù)的增加，單元電阻逐漸增大。依據(jù)單元的簡化模型和溫度計算公式推導出熱容和熱阻的求取公式。接著，利用HSPIC

3、E模型，在考慮熱累積效應的影響的條件下，仿真單元電阻-脈沖個數(shù)曲線，并分別研究熱容和累積溫度的變化對單元電阻的影響。實驗結果和仿真結果很接近，表明脈沖序列作用下，單元電阻逐漸增加時，相變存儲器單元內部累積溫度會呈現(xiàn)先快速升高后緩慢升高的變化趨勢，近似符合對數(shù)函數(shù)曲線，并且隨著脈沖序列中的脈沖數(shù)目增加，相變存儲單元熱阻緩慢增加，熱容逐漸減小。
　　本文還基于DSP芯片設計開發(fā)了一套相變單元的脈沖I-V測試系統(tǒng)，使用該系統(tǒng)測量得到的G