一种相变存储器的编程测试方法技术

本发明专利技术提供了一种相变存储器的编程测试方法，所述相变存储器包括晶体管和相变存储电阻单元，所述晶体管的漏极与所述相变存储电阻单元电连接，所述方法包括：步骤S1：在所述晶体管的栅极上施加直流电压，以导通所述晶体管，在所述晶体管的漏极上施加脉冲电压以对所述相变存储器进行操作步骤；步骤S2：在所述晶体管的所述栅极施加直流电压VG，以导通所述晶体管，同时在所述漏极上施加直流电压VD，以进行读取操作，并测量所述相变存储电阻单元的电阻。所述方法使压降落在晶体管的漏极，从而使晶体管具有较大的负载电阻，从而实现电流从晶体管流向相变材料层，实现了相变存储电阻单元的电阻的测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，具体地，本专利技术涉及一种相变存储器的编程测试方法。
技术介绍
随着信息技术的发展，特别是手机和其他便携式电子设备的普及，非易失性存储芯片应用已经渗透到现代人类生活的方方面面。闪存(FlashMemory)作为一种典型的非易失性存储器在过去的十数年间得到了长足的发展，但在半导体技术进入22nm节点后，基于浮栅存储电荷的闪存技术在尺寸缩小方面遇到了困难。此时，相变随机存储器(PCRAM：PhaseChangeRandomAccessMemory)技术由于其在单元面积、读写速度、读写次数和数据保持时间等诸多方面相对于闪存技术具有较大的优越性，目前得到广泛的应用。其中，所述PCRAM的一个关键的作用就是抑制操作功率。其中非晶态操作电流是表征PCRAM能量消耗的一个重要参数，在测试结构中监测相变存储器操作和非晶态操作功率对于字符处理能力是非常重要的。非晶态操作的电流和相变材料的电阻对于设计器件的功率提供是主要的电参数。因此获得这些数据对于芯片的设计至关重要。目前，所述测试结构包括一个晶体管和与晶体管的漏极相连的相变材料，对于PCRAM存储芯片，在漏极施加电压脉冲，由于相变存储电阻单元的阻值过大，导致压降落在了相变存储电阻单元，而晶体管并未实现打开的想法。对于所述测试结构，由于设备没有产生脉冲电流，因此脉冲电压施加到1T1R设备上。但是1T1R测试良率分布图显示几乎所有的数据操作均失败，甚至1T的输出电流大于3mA。因此，需要对目前PCRAM的测试方法进行改进，以便消除存在的上述各种问题。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。本专利技术为了克服目前存在问题，提供了一种相变存储器的编程测试方法，所述相变存储器包括晶体管和相变存储电阻单元，所述晶体管的漏极与所述相变存储电阻单元电连接，所述方法包括：一种相变存储器的编程测试方法，所述相变存储器包括晶体管和相变存储电阻单元，所述晶体管的漏极与所述相变存储电阻单元电连接，所述方法包括：步骤S1：在所述晶体管的栅极上施加直流电压，以导通所述晶体管，在所述晶体管的漏极上施加脉冲电压以对所述相变存储器进行操作步骤；步骤S2：在所述晶体管的所述栅极施加直流电压VG，以导通所述晶体管，同时在所述漏极上施加直流电压VD，以进行读取操作，并测量所述相变存储电阻单元的电阻。可选地，在所述步骤S1中所述晶体管的衬底和所述晶体管的源极接地。可选地，所述步骤S2包括：步骤S21：测量所述漏极上的电流，并根据所述漏极上施加的所述直流电压VD计算相变存储器的总电阻；步骤S22：测量所述晶体管单独的电阻；步骤S23：将所述相变存储器的总电阻减去所述晶体管单独的电阻，得到所述相变存储电阻单元的电阻。可选地，所述步骤S22中通过测量与所述相变存储器中的所述晶体管完全相同的参照晶体管的电阻，得到所述晶体管单独的电阻。可选地，循环执行所述步骤S1和所述步骤S2，并在每一次循环过程中不断增加所述栅极上的所述直流电压VG，并根据所述步骤S2中得到的所述相变存储电阻单元的电阻判断所述相变存储电阻单元的状态。可选地，在所述步骤S2中还进一步包括测量所述相变存储器的非晶态操作电流的步骤。可选地，测量所述相变存储器的非晶态操作电流的步骤包括：测量与所述相变存储器中的所述晶体管完全相同的参照晶体管的ID-VG曲线图；根据所述步骤S2中所述VD和所述VG在所述ID-VD曲线图上找到与所述VD和所述VG相对应的电流ID，由于进入熔融态的相变材料阻值非常低，因此此ID可以近似为非晶态操作电流。可选地，所述相变存储电阻单元至少包括上电极和下电极以及位于所述上电极和所述下电极之间的相变材料层。本专利技术为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种相变存储器的编程测试方法，在所述方法中在所述晶体管的栅极上的施加电压，以导通所述晶体管，在所述漏极上施加直流电压，所述晶体管的衬底接地；通过测量所述漏极上的电流，并根据所述漏极上施加的所述直流电压计算相变存储器的总电阻；测量所述晶体管独自的电阻；最后将所述相变存储器的总电阻减去所述晶体管独自的电阻，得到所述相变存储电阻单元的电阻。所述方法避免了由于相变存储电阻单元的阻值过大，导致压降落在了相变存储电阻单元，而晶体管并未实现打开的问题，通过所述方法使压降落在晶体管的漏极，从而使晶体管具有较大的负载电阻，从而实现电流从晶体管流向相变材料层，实现了相变存储电阻单元的电阻的测量。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的装置及原理。在附图中，图1为本专利技术一具体地实施例中所述相变存储器的编程测试方法的结构示意图；图2为本专利技术一具体地实施例中所述相变存储器的编程测试方法中电压的示意图；图3为相变存储器的编程测试方法的良率分布图，其中A为本专利技术中相变存储器的编程测试方法的良率分布图，B为现有技术中相变存储器的编程测试方法的良率分布图；图4为本专利技术一具体地实施例中所述相变存储器的编程测试方法的流程示意图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变存储器的编程测试方法，所述相变存储器包括晶体管和相变存储电阻单元，所述晶体管的漏极与所述相变存储电阻单元电连接，所述方法包括：步骤S1：在所述晶体管的栅极上施加直流电压，以导通所述晶体管，在所述晶体管的漏极上施加脉冲电压以对所述相变存储器进行操作步骤；步骤S2：在所述晶体管的所述栅极施加直流电压VG，以导通所述晶体管，同时在所述漏极上施加直流电压VD，以进行读取操作，并测量所述相变存储电阻单元的电阻。

【技术特征摘要】
1.一种相变存储器的编程测试方法，所述相变存储器包括晶体管和相变存储电阻单元，所述晶体管的漏极与所述相变存储电阻单元电连接，所述方法包括：步骤S1：在所述晶体管的栅极上施加直流电压，以导通所述晶体管，在所述晶体管的漏极上施加脉冲电压以对所述相变存储器进行操作步骤；步骤S2：在所述晶体管的所述栅极施加直流电压VG，以导通所述晶体管，同时在所述漏极上施加直流电压VD，以进行读取操作，并测量所述相变存储电阻单元的电阻。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中所述晶体管的衬底和所述晶体管的源极接地。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：步骤S21：测量所述漏极上的电流，并根据所述漏极上施加的所述直流电压VD计算相变存储器的总电阻；步骤S22：测量所述晶体管单独的电阻；步骤S23：将所述相变存储器的总电阻减去所述晶体管单独的电阻，得到所述相变存储电阻单元的电阻。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：李莹，詹奕鹏，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31