CSTM标准《相变存储器电性能测试方法》征求意见-QINSUN

CSTM标准《相变存储器电性能测试方法》征求意见

　　上海千实精密机电科技有限公司资讯：由中国材料与试验标准化委员会基础与共性技术标准化领域委员会归口承担的《相变存储器电性能测试方法》(标准立项编号CSTM LX 0000 01003—2022)团体标准已完成征求意见稿。按照《中国材料与试验团体标准制修订管理细则》的有关要求，现公开征求意见。

　　相变存储器因具备超高速、高集成度、低功耗等特点而受到国内外研究者的广泛关注，被认为有潜力成为下一代主流非易失性存储器，正在以前所未有的速度向产业化方向发展。

　　关于相变存储器的有效精准测试是指导性能优化的基础，但目前国际国内均无统一的相变存储器测试标准。随着近年来相变存储器产业化进程加剧，亟待建立一套明确的相变存储器电性能测试标准，以指导器件优化设计、上下游测试设备等产业发展。

　　本文件参照 GB/T 1.1—2020 《标准化工作导则第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》给出的规则起草。参考GB/T 17574-1998 半导体器件集成电路第2部分：数字集成电路；GB/T 33657-2017 纳米技术晶圆级纳米尺度相变存储单元电学操作参数测试规范规程编制。

　　本文件规定了相变存储单元器件的电性能测试方法，分为器件性能测试和器件可靠性测试，器件性能测试包括电流-电压特性、存储窗口、置位时间、置位电压、复位时间、复位电压、功耗；器件可靠性测试包括疲劳寿命和数据保持时间。本文件适用于相变存储单元器件以及内嵌上述存储器的集成电路。

　　源测量单元：

　　源测量单元是本测试系统的核心部分，其主要用途是对存储单元进行直流扫描、电阻读出及其他操作。它能够为相变存储单元提供I-V及脉冲相关的电特性测试。用户可通过操作界面对测试项目进行全面的控制和参数设定，具有很高的灵活性和实用性。

　　测试相变存储器所使用的源测量单元，其电压源输出范围应不小于±10 V，电压测量分辨率0.5 μV；电流源输出范围不小于±100 mA，测量分辨率1 nA，具备客制化编程功能。

　　信号发生器：

　　脉冲发生器须V具备脉冲信号输出能力，其主要用途是对相变存储单元施加读、写、擦操作脉冲。输出电压范围在开路负载时不小于±10 V，输出脉冲小宽度10 ns，上升/下降沿不大于10 ns，支持自定义波形输出功能。

　　也可通过综合性的半导体特性测试仪等设备提供上述信号发生器与源测量单元的测试功能。

　　探针台：

　　探针台主要由样品台，探针，光学显微镜，真空泵等部分组成，主要功能是提供放置测试用样品(相变存储器单元)的平台并引入操作脉冲信号和测量信号施加到测试样品上。探针台需具备以下特点：

　　1. 具备气垫防震系统，以降低外界因素对测量干扰，提高测试结果的准确性和可信度。

　　2. 具备射频探针和直流探针，射频电缆(40G)和SMA型高频电缆(2G)，可以根据不同的测试需要随时更换配置，非常适合相变存储器快速测试的需要。

　　示波器：

　　数字示波器及探头技术参数需符合测试平台的要求，对相变存储器单元的动态过程进行监测。

　　测试步骤：

　　1. 在存储器阵列中选择器件单元作为测试对象。

　　2. 将待测对象接入图1所示的测试系统中。

　　3. 使用源测量单元对相变存储单元的电阻值进行测量，测量过程中使用直流电压输出，测量回路电流的方法，过程中应确保输出电压≤0.1 V，以防止相变单元电阻发生改变，记录此时相变单元电阻值。

　　4. 施加复位脉冲对选择的器件单元进行RESET操作，使其处于高阻状态，复位脉冲电压应不超过10 V，脉冲上升/下降沿不大于10 ns。

　　5. 直流电流扫描过程如图2所示，其中初始电流和终止电流可根据待测样品适当调节，通常设置为0~500 μA，步长为1 μA。

　　6. 后由源测量单元进行数据分析取得初始态为非晶态的I-V曲线A。

　　7. 重复步骤5和6，得到晶态的I-V曲线B。

　　结果记录：

　　测试结束后，得到如图3所示的直流电流-电压特性曲线，并记录阈值电流Ith、阈值电压Vth及相变单元低阻态电阻值。

　　更多详情请见附件。