CN104681093A - 一种半导体存储器件电学参数测试系统 - Google Patents

一种半导体存储器件电学参数测试系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于微电子存储器件测试技术领域，具体为一种半导体存储器件电学参数测试系统。本发明系统包括测试机台、计算机、控制软件以及通讯电缆。其中：测试机台包括信号发生模块、数据采集模块、多档电阻切换电路模块、集成控制模块；计算机用于安装控制软件以及存储数据；控制软件用于用户执行已编辑或用户自定义编辑的测试程序模块，以及监控和处理数据；通讯电缆用于计算机与测试机台互相通信。本发明解决了目前新一代半导体存储器件研发中缺乏相应存储器件电学参数测试设备，已有的相关电学测试设备测试功能单一，难以满足新型多样存储器件研发需求，同时本发明结构简单，方便实用，可快速扩展多种测试功能。

Description

一种半导体存储器件电学参数测试系统
技术领域
本发明属于微电子存储器件测试技术领域，具体涉及一种半导体存储器件电学参数测试系统。
背景技术
半导体存储是一种能存储大量二值数据信息的半导体器件。在计算机以及其它一些数学系统的工作过程中，大量的数据信息必需存储保留，因而存储器是这些系统硬件中一个不可缺少的重要部分。随着计算机的诞生和发展，出现了各式各样的存储器，而半导体存储器就是其中之一。
目前半导体存储器根据外加电源支持可分为两大类：一类是易失性存储器，即信息存储只有在外加电源支持下才能保持数据，主要包括动态随机存储器(DRAM)和静态随机存储器(SRAM)；另一类是非易失性存储器，即信息存储并不会因为失去外加电源而失去存储数据。针对非易失性存储器，它的主要特点是存储的信息在电源去掉后仍不会丢失，故称其为非易失性。它的发展经历了5代产品，从最初的光罩式只读存储器、只可编程一次的只读存储器、可擦除可编程只读存储器、电可擦写只读存储器、以及闪存存储器。目前,快闪存储器器件主要分为两大类:NOR和NAND来存储数据。
随着存储器件集成密度的提高，器件单元尺寸大幅缩小，接近了原子或分子水平，预计未来存储密度可达～Tb/in2量级,接近了垂直技术制造的磁记录硬盘水平。从系统角度来看，处理器的运行速度受到了存储器的读写和功耗的限制。最近在SRAM和嵌入式DRAM可缩微性技术上的努力和发展都证明了存储器技术的重要性。闪存存储器的快速发展及广泛应用，尤其是闪存技术在闪存盘及固态硬盘(SSD)方面的杰出应用，突出了存储器架构中高密度嵌入式存储技术应用的巨大潜力。此外，随着低功耗、高速度、高密度的要求越来越高，一些新型非易失性存储器研究应用已经成为高校、研究所，及大型存储器企业研发部门的热点，主要包括：阻变存储器,相变存储器,铁电存储器等几大类。但是针对新型存储器研究的可靠性测试，基本上还是采用传统的非专用可靠性测试设备，模仿存储器读写方脉冲，在纳秒量级时间范围内进行存储器的存储能力、擦写时间、擦写次数、数据保持时间等可靠性测试。同时，现有半导体存储器可靠性测试设备一般采用最快至毫秒量级的三角脉冲，而不是存储器直接读写的纳秒量级的方脉冲，只能测量秒至毫秒量级的电流－电压曲线，通过以上毫秒量级的测量结果预言纳秒量级中存储器所读出逻辑信息，导致读出信息的严重失真。这些测量设备一般为半导体参数测试仪，例如Keithley公司的4200系列，Agilent公司的B1500系列等，而且价格昂贵，单价一般为50－60万元/台。另外，对于铁电存储器研究，目前商业主流铁电测试仪（如美国Radiant公司Premier系列和德国aixACCT公司的TF 2000系列）的测试原理都是基于Sawyer-Tower或Virtual Ground电路，其测试电压也为三角波，测量频率低于100kHz，单价一般30万元/台。以上种种困境迫切要求市场上有一种新型的半导体存储器件电学参数测试系统以满足当前前沿科技研究，同时可根据需要模块化增减测试单元，节约经济资源。
发明内容
本发明的目的在于针对目前新一代半导体存储器件研发中缺乏相应存储器件电学参数测试设备，已有的相关电学测试设备测试功能单一，难以满足新型多样存储器件研发需求的局限性，提出一种能够适应各种情况，而且测量范围大、精度高、结构简单、方便实用，可快速扩展多种测试功能的电学参数测试系统。
本发明提出的半导体存储器件电学参数测试系统，包括测试机台、计算机、控制软件以及通讯电缆。其中：
所述测试机台包括信号发生模块、数据采集模块、多档电阻切换电路模块、集成控制模块；其中，信号发生模块用于生成各种波形电压激励信号；数据采集模块用于采集被测模块模拟信号并转化为数字信号；多档电阻切换电路模块用于调节整个测试电路系统的总串联电阻及选择信号输出或信号回传功能；集成控制模块用于计算机集成控制信号发生模块、数据采集模块、多档电阻切换电路模块；
所述计算机用于安装控制软件以及存储数据；
所述控制软件用于用户执行已编辑或用户自定义编辑的测试程序模块，以及监控和处理数据；
所述通讯电缆用于计算机与测试机台互相通信。
本发明系统的工作流程如下：首先，利用计算机通过通讯电缆及集成控制模块控制信号发生模块，生成用户在控制软件上编辑好的波形电压激励信号；同时，利用计算机通过集成控制模块控制多档电阻切换电路模块分别选择合适的电阻档位以及信号输出或信号回传功能：当选择信号输出功能时，信号输出端对应输出波形电压激励信号到被测存储器件单元；信号输入接收被测存储器件单元的响应模拟信号，之后数据采集模块接收模拟信号并转化成数字信号；当选择信号回传功能时，波形电压激励信号直接由数据采集模块接收模拟信号并转化成数字信号；然后，计算机通过通讯电缆及集成控制模块把数据采集模块的数字信号输入到控制软件显示，并进行运算处理，最后保存原始及处理后数据。
本发明进一步包括：
所述的信号发生模块的脉冲电压的脉冲宽度在5ns-1000s范围间。
所述的信号发生模块的脉冲电压大小在0.01V-100V范围间。
所述的信号发生模块数量为1-10个。
所述的数据采集模块数量为1-10个。
所述的多档电阻切换电路模块数量为1-10个。
所述的多档电阻切换电路模块调节整个测试电路系统的总串联电阻在10Ω－100MΩ范围间。
所述的多档电阻切换电路模块的选择信号输出或信号回传功能由控制软件控制。
所述的集成控制模块采用集线器分别与信号发生模块、数据采集模块、多档电阻切换电路模块连接。
本发明提出的半导体存储器件电学参数测试系统的优点是：克服目前新一代半导体存储器件研发中缺乏相应存储器件电学参数测试设备，已有的相关电学测试设备测试功能单一，难以满足新型多样存储器件研发需求的不足，提出一种能够适应各种情况，而且测量范围大、精度高、结构简单、方便实用，可快速扩展多种测试功能的电学参数测试系统。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作具体介绍，显而易见，附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得其他的附图。
图1 本发明的新型半导体存储器件电学参数测试系统的总体结构框图。
图2本发明实施例的新型半导体存储器件电学参数测试系统的总体结构框图。
图3 本发明实施例的多档电阻切换电路模块的工作结构框图。
图4 本发明实施例的两端输入一端输出的三端存储器件测试系统工作过程框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，更具体地描述本发明，但不应该被认为仅限于在此阐述的实施例。
图1为本发明半导体存储器件电学参数测试系统的总体结构框图。具体如图2所示，包括：测试机台000，集成控制模块001，信号发生模块002，数据采集模块003，多档电阻切换电路模块004，信号输出005，信号输入006，计算机100，通讯电缆200。
图3为本发明实施例的多档电阻切换电路模块的工作结构框图，其中包括：多档电阻选一选择器0041，信号输出或信号回传选择器0042。
实施例：结合图1-4，该实施例提示了两端输入一端输出的三端存储器件测试系统工作过程框图。
首先，利用计算机100通过通讯电缆200及集成控制模块001控制信号发生模块1 002及信号发生模块2 0021相应生成用户在控制软件上编辑好的波形电压激励信号；同时，利用计算机100通过集成控制模块001控制多档电阻切换电路模块1 004及多档电阻切换电路模块2 0041分别选择合适的电阻档位；然后对应在信号输出005及信号输出0051输出波形激励信号到被测存储器件单元。信号输入006接收被测存储器件单元的响应模拟信号，之后数据采集模块003接收模块信号并转化成数字信号；计算机100通过通讯电缆200及集成控制模块001把数据采集模块003的数字信号输入到控制软件显示，并进行运算处理，最后保存原始及处理后数据。

Claims (9)

1. 一种半导体存储器件电学参数测试系统，其特征在于包括测试机台、计算机、控制软件以及通讯电缆；其中：
所述测试机台包括信号发生模块、数据采集模块、多档电阻切换电路模块、集成控制模块；其中，信号发生模块用于生成各种波形电压激励信号；数据采集模块用于采集被测模块模拟信号并转化为数字信号；多档电阻切换电路模块用于调节整个测试电路系统的总串联电阻及选择信号输出或信号回传功能；集成控制模块用于计算机集成控制信号发生模块、数据采集模块、多档电阻切换电路模块；
所述计算机用于安装控制软件以及存储数据；
所述控制软件用于用户执行已编辑或用户自定义编辑的测试程序模块，以及监控和处理数据；
所述通讯电缆用于计算机与测试机台互相通信；
系统的工作流程如下：首先，利用计算机通过通讯电缆及集成控制模块控制信号发生模块，生成用户在控制软件上编辑好的波形电压激励信号；同时，利用计算机通过集成控制模块控制多档电阻切换电路模块分别选择合适的电阻档位以及信号输出或信号回传功能：当选择信号输出功能时，信号输出端对应输出波形电压激励信号到被测存储器件单元；信号输入接收被测存储器件单元的响应模拟信号，之后数据采集模块接收模拟信号并转化成数字信号；当选择信号回传功能时，波形电压激励信号直接由数据采集模块接收模拟信号并转化成数字信号；然后，计算机通过通讯电缆及集成控制模块把数据采集模块的数字信号输入到控制软件显示，并进行运算处理，最后保存原始及处理后数据。
2. 根据权利要求1所述的半导体存储器件电学参数测试系统，其特征在于信号发生模块的脉冲电压的脉冲宽度在5ns-1000s范围间。
3. 根据权利要求1所述的半导体存储器件电学参数测试系统，其特征在于信号发生模块的脉冲电压大小在0.01V-100V范围间。
4. 根据权利要求1所述的半导体存储器件电学参数测试系统，其特征在于信号发生模块数量为1-10个。
5. 根据权利要求1所述的半导体存储器件电学参数测试系统，其特征在于数据采集模块数量为1-10个。
6. 根据权利要求1所述的半导体存储器件电学参数测试系统，其特征在于多档电阻切换电路模块数量为1-10个。
7. 根据权利要求1所述的半导体存储器件电学参数测试系统，其特征在于多档电阻切换电路模块调节整个测试电路系统的总串联电阻在10Ω－100MΩ范围间。
8. 根据权利要求1所述的半导体存储器件电学参数测试系统，其特征在于多档电阻切换电路模块的选择信号输出或信号回传功能由控制软件控制。
9. 根据权利要求1所述的半导体存储器件电学参数测试系统，其特征在于集成控制模块采用集线器分别与信号发生模块、数据采集模块、多档电阻切换电路模块连接。
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