CN103531250A - 一种对rram器件的脉冲参数进行测试的电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对RRAM器件的脉冲参数进行测试的电路，包括半导体参数分析仪、脉冲源、探针平台和双通道示波器，半导体参数分析仪作为控制平台，同时连接于探针台和脉冲源，并通过配置脉冲源参数控制脉冲源的波形；示波器是当脉冲源向待测RRAM器件发出脉冲时，捕获脉冲图形；示波器具有第一通道和第二通道，第一通道具有第一内阻R1，第二通道具有第二内阻R2，待测RRAM器件与示波器第二通道的第二内阻R2串联，脉冲源与待测RRAM器件连接，示波器的第一通道并联连接于待测RRAM器件与第二内阻R2的串联支路。利用本发明，解决了RRAM器件在脉冲测试过程中不能限流的问题，使RRAM器件在脉冲测试时得到稳定的脉冲测试电压，而不会因编程或擦除后影响整个电路的稳定。
Description
技术领域
本发明涉及半导体存储器的测试领域，尤其涉及一种对阻变存储器(Resistive Random Access Memory，RRAM)的脉冲参数进行测试的电路。
背景技术
传统的浮栅Flash在工艺尺寸缩小的过程中隧穿层变得越来越薄，因此隧穿层发生漏电的几率也越来越大。作为下一代存储器的候选者必须具有以下特征：可缩小性好、存储密度高、功耗低、读写速度快、反复操作耐受力强、数据保持时间长、与CMOS工艺兼容等。在这些新型存储器中，RRAM以其优越的性能而受到越来越大的关注，然而，其在实际应用中所面临的最重要的挑战之一就是其转变参数的统计涨落。很好地控制这些参数的变化能够降低阻变器件的波动行和可靠性。其中针对RRAM器件脉冲参数测试，存储器件的存取过程，都是以脉冲的形式进行读写，脉冲测试更接近实际应用。
这里介绍常见的一种RRAM器件，其结构如图1所示，从下至上依次由下电极、阻变功能层和上电极构成。图2是示波器的功能结构简图，示波器原理与电压表类似，示波器本身也有内阻，如图2中其内阻R一般有50Ω、75Ω、1MΩ可供选择。示波器是通过加在其内阻上的电位变化，进而显示波形。
图3是传统的对RRAM器件的脉冲参数进行测试的电路的示意图。如图3所示，该电路是由半导体参数分析仪、脉冲源、探针台和示波器组成；该电路各组成部分之间是通过开关矩阵实现物理连接；其中半导体参数分析仪同时与探针台和脉冲源连接，RRAM器件与定值电阻Rload串联，脉冲源与RRAM器件连接，示波器的第一通道与RRAM器件连接，第二通道与Rload连接。半导体参数分析仪作为控制平台，通过配置脉冲源参数，控制脉冲源的波形；示波器是当脉冲源向RRAM器件发出脉冲时，捕获脉冲图形；定值电阻Rload起到一定的分压限流作用。由于传统测试方法的限制，脉冲测试无法限流，容易造成器件破坏。同时，在测试过程RRAM器件上的电压波动较大，测试的参数不准。因此，现有的脉冲测试电路有待改进。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为解决上述问题，本发明提供了一种对RRAM器件的脉冲参数进行测试的电路，以解决测试过程RRAM器件上的电压波动较大，测试的参数不准的问题，通过改进电路使加载到RRAM器件电压稳定，同时减小寄生电容的目的。
(二)技术方案
为达到上述目的。本发明提供了一种对RRAM器件的脉冲参数进行测试的电路，该电路包括半导体参数分析仪、脉冲源、探针平台和双通道示波器，其中：
半导体参数分析仪作为控制平台，同时连接于探针台和脉冲源，并通过配置脉冲源参数控制脉冲源的波形；
示波器是当脉冲源向待测RRAM器件发出脉冲时，捕获脉冲图形；示波器具有第一通道和第二通道，第一通道具有第一内阻R1，第二通道具有第二内阻R2，待测RRAM器件与示波器第二通道的第二内阻R2串联，脉冲源与待测RRAM器件连接，示波器的第一通道并联连接于待测RRAM器件与第二内阻R2的串联支路。
上述方案中，所述示波器的第一通道，选择该通道内阻为50Ω，由于待测RRAM器件电阻远远大于50Ω，所以串联后的电阻只考虑待测RRAM器件的电阻。
上述方案中，所述示波器的第二通道，选择该通道内阻为50Ω，由于待测RRAM器件电阻远远大于50Ω，所以并联后的电阻为50Ω。
上述方案中，由于脉冲源内阻R为50Ω，用户需要为脉冲源匹配一个阻值，该匹配阻值为定值；匹配阻值设定好之后，脉冲源内阻R需要分得一部分电压；脉冲源经过内部计算，得出脉冲源实际发出的脉冲幅度。
上述方案中，待测RRAM器件并联示波器的内阻50Ω后，能够将脉冲源外的阻值设置为50Ω，这样能够使待测RRAM器件在脉冲测试时，得到稳定的脉冲测试电压，不会因编程或擦除后，RRAM阻态改变而影响整个电路的稳定。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的对RRAM器件的脉冲参数进行测试的电路，由于采用了如图4所示电路图，用户只需简单连接，即可对RRAM器件脉冲测试有很大改善作用。在连接电路时充分利用示波器内阻，简化脉冲源以外的外围电路，减少寄生电容。同时在一定程度上解决了RRAM器件在脉冲测试过程中，不能限流的问题。
2、本发明提供的对RRAM器件的脉冲参数进行测试的电路，使RRAM器件在脉冲测试时，得到稳定的脉冲测试电压，不会因编程或擦除后，RRAM阻态改变，影响整个电路的稳定，同时RRAM与通道电阻并联，可以对RRAM器件起到限流作用。图5是针对RRAM器件脉冲测试中示波器捕获脉冲的示意图。图5所示脉冲的外轮廓为示波器第一个通道按图4电路连接，捕获A点的脉冲图像，内轮廓为示波器另一个通道捕获B点的脉冲图像。
3、本发明提供的对RRAM器件的脉冲参数进行测试的电路，具有更优越的操作性能及稳定性。本发明在一定程度上解决了RRAM器件在脉冲测试过程中，不能限流的问题。同时，通过简化脉冲源以外的电路，减少寄生电容，使RRAM器件在脉冲测试时，得到稳定的脉冲测试电压，不会因编程或擦除后，RRAM阻态改变而影响整个电路的稳定。
附图说明
图1是RRAM器件结构的示意图；
图2是示波器的功能结构简图；
图3是传统的对RRAM器件的脉冲参数进行测试的电路的示意图；
图4是本发明提供的对RRAM器件的脉冲参数进行测试的电路的示意图；
图5是针对RRAM器件脉冲测试中示波器捕获脉冲的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供的是对RRAM器件的脉冲参数进行测试的电路，由于现有的脉冲测试时，缺少对RRAM器件的保护装备，在测试过程中，引入较多的外围电路，这样在一定程度上增加寄生电容。本发明在一定程度上解决了RRAM器件在脉冲测试过程中，不能限流的问题。同时，通过简化脉冲源以外的电路，减少寄生电容，使RRAM器件在脉冲测试时，得到稳定的脉冲测试电压，不会因编程或擦除后，RRAM阻态改变，影响整个电路的稳定。
如图4所示，图4是本发明提供的对RRAM器件的脉冲参数进行测试的电路的示意图，该电路包括半导体参数分析仪、脉冲源、探针平台和双通道示波器，其中：半导体参数分析仪作为控制平台，同时连接于探针台和脉冲源，并通过配置脉冲源参数控制脉冲源的波形；示波器是当脉冲源向待测RRAM器件发出脉冲时，捕获脉冲图形；示波器具有第一通道和第二通道，第一通道具有第一内阻R1，第二通道具有第二内阻R2，待测RRAM器件与示波器第二通道的内阻R2串联，脉冲源与待测RRAM器件连接，示波器的第一通道并联连接于待测RRAM器件与第二内阻R2的串联支路。
示波器的第一通道，选择该通道内阻为50Ω，由于待测RRAM器件电阻远远大于50Ω，所以串联后的电阻只考虑待测RRAM器件的电阻。示波器的第二通道，选择该通道内阻为50Ω，由于待测RRAM器件电阻远远大于50Ω，所以并联后的电阻为50Ω。
由于脉冲源内阻R为50Ω，用户需要为脉冲源匹配一个阻值，该匹配阻值为定值；匹配阻值设定好之后，脉冲源内阻R需要分得一部分电压；脉冲源经过内部计算，得出脉冲源实际发出的脉冲幅度。待测RRAM器件并联示波器的内阻50Ω后，能够将脉冲源外的阻值设置为50Ω，这样能够使待测RRAM器件在脉冲测试时，得到稳定的脉冲测试电压，不会因编程或擦除后，RRAM阻态改变而影响整个电路的稳定。
一般情况下，示波器的内阻分为50Ω和1MΩ两种，示波器第一通道，选择该通道内阻R1为50Ω，示波器第二通道，选择该通道内阻R2为50Ω。示波器第一通道，选择该通道内阻为50Ω示，由于RRAM器件电阻远远大于50Ω，所以串联后的电阻只考虑RRAM器件的电阻。示波器第二通道，选择该通道内阻为50Ω，由于RRAM器件电阻远远大于50Ω，所以并联后的电阻约为50Ω。由于脉冲源内阻R为50Ω，用户需要为脉冲源匹配一个阻值，该匹配阻值为定值。匹配阻值设定好之后，脉冲源内阻R需要分得一部分电压。脉冲源会经过内部计算，得出脉冲源实际发出的脉冲幅度。若所测器件只有欧姆特性，用户可以很容易设定脉冲源外的阻值。但RRAM器件编程和擦除过程中，器件的阻值是变化的，无法设定一个固定值。RRAM器件并联示波器的内阻50Ω后，可以将脉冲源外的阻值设置为50Ω。这样可以使RRAM器件在脉冲测试时，得到稳定的脉冲测试电压，不会因编程或擦除后，RRAM阻态改变而影响整个电路的稳定。利用示波器内阻简化外电路，在一定程度上减少了寄生电容，同时RRAM与通道电阻串联，可以对RRAM器件起到限流作用。
图5是针对RRAM器件脉冲测试中示波器捕获脉冲的示意图。图5所示脉冲的外轮廓为示波器第一通道按图4电路连接，捕获A点的脉冲图像，内轮廓为示波器另一通道(第二通道)捕获B点的脉冲图像。Tset是RRAM器件擦除时间，这也是RRAM器件进行脉冲参数测试需要提取的重要参数。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种对RRAM器件的脉冲参数进行测试的电路，其特征在于，该电路包括半导体参数分析仪、脉冲源、探针平台和双通道示波器，其中：
半导体参数分析仪作为控制平台，同时连接于探针台和脉冲源，并通过配置脉冲源参数控制脉冲源的波形；
示波器是当脉冲源向待测RRAM器件发出脉冲时，捕获脉冲图形；示波器具有第一通道和第二通道，第一通道具有第一内阻R1，第二通道具有第二内阻R2，待测RRAM器件与示波器第二通道的第二内阻R2串联，脉冲源与待测RRAM器件连接，示波器的第一通道并联连接于待测RRAM器件与第二内阻R2的串联支路。
2.根据权利要求1所述的对RRAM器件的脉冲参数进行测试的电路，其特征在于，所述示波器的第一通道，选择该通道内阻为50Ω，由于待测RRAM器件电阻远远大于50Ω，所以串联后的电阻只考虑待测RRAM器件的电阻。
3.根据权利要求1所述的对RRAM器件的脉冲参数进行测试的电路，其特征在于，所述示波器的第二通道，选择该通道内阻为50Ω，由于待测RRAM器件电阻远远大于50Ω，所以并联后的电阻为50Ω。
4.根据权利要求2或3所述的对RRAM器件的脉冲参数进行测试的电路，其特征在于，由于脉冲源内阻R为50Ω，用户需要为脉冲源匹配一个阻值，该匹配阻值为定值；匹配阻值设定好之后，脉冲源内阻R需要分得一部分电压；脉冲源经过内部计算，得出脉冲源实际发出的脉冲幅度。
5.根据权利要求4所述的对RRAM器件的脉冲参数进行测试的电路，其特征在于，待测RRAM器件并联示波器的内阻50Ω后，能够将脉冲源外的阻值设置为50Ω，这样能够使待测RRAM器件在脉冲测试时，得到稳定的脉冲测试电压，不会因编程或擦除后，RRAM阻态改变而影响整个电路的稳定。
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