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體存儲器。PCRAM單元的電學性能一直是半導體信息存儲領(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性能。采用以上裝置分別