[發(fā)明專利]相變存儲器的測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410415020.5
• 申請日: 2014-08-21
• 公開（公告）號: CN105448347B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: G11C29/12
• 分類號: G11C29/12;G11C11/56
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

本申請公開了一種相變存儲器的測試方法，該測試方法包括以下步驟：讀取相變存儲器中的相變材料的相狀態(tài)，并記為第一相態(tài)；向相變存儲器施加第一組脈沖信號，設(shè)定第一組脈沖信號的信號幅度的參考上限值為K_a，設(shè)定第1次脈沖信號的信號幅度為K_b，并讀取每次施加第一組脈沖信號之后的相變材料的相狀態(tài)；向相變存儲器施加信號幅度K_n＝K_b+c(n?1)K_b的第n次脈沖信號，且如果K_n＜K_a且相變材料的相狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙鄳B(tài)，說明相變材料由第一相態(tài)轉(zhuǎn)向第二相態(tài)的工作正常，如果K_n＞K_a且相變材料的相狀態(tài)未轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙鄳B(tài)，說明相變材料由第一相態(tài)轉(zhuǎn)向第二相態(tài)的工作不正常。該方法能夠檢測出相變存儲器中的相轉(zhuǎn)變工作是否正常。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及半導(dǎo)體集成電路的技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種相變存儲器的測試方法。

背景技術(shù)

相變存儲器(Phase Change Memory，PCM)是一種非易失性存儲器件，它是利用相變材料在晶態(tài)和非晶態(tài)時的導(dǎo)電性差異來存儲數(shù)據(jù)。相變存儲器具有讀取速度高、可擦寫次數(shù)高、元器件尺寸小、抗強震動和抗輻射等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機、音樂播放器和電話機等領(lǐng)域，成為取代閃速存儲器的最主流產(chǎn)品。

在非晶態(tài)下，相變材料具有短距離的原子能級和較低的自由電子密度，使其具有較高的電阻(可超過1兆歐)。由于這種狀態(tài)通常出現(xiàn)在RESET(擦操作)之后，因此一般將非晶態(tài)稱其為RESET態(tài)。在晶態(tài)下，相變材料具有長距離的原子能級和較高的自由電阻密度，從而具有較低的電阻(通常為1～10千歐)。由于這種狀態(tài)通常出現(xiàn)在SET(寫操作)之后，因此一般將晶態(tài)稱為SET態(tài)。

相變存儲器的工作原理是利用脈沖信號作用于器件單元上，使相變材料在非晶態(tài)和晶態(tài)之間發(fā)生可逆相變，通過分辨非晶態(tài)時的高阻和晶態(tài)時的低阻實現(xiàn)信息的寫入、擦除和讀出操作。其中，擦操作(RESET)的具體過程為：當施加一個短且強的脈沖信號使器件單元中的相變材料溫度升高至熔化溫度以上，再經(jīng)過快速冷卻，從而實現(xiàn)相變材料由晶態(tài)轉(zhuǎn)為非晶態(tài)。寫操作(SET)的具體過程為：當施加一個長且中等強度的脈沖信號使相變材料溫度升至熔化溫度之下，結(jié)晶溫度之上以后，保持一段時間促使晶核生長，從而實現(xiàn)相變材料由非晶態(tài)到晶態(tài)的轉(zhuǎn)換。讀操作的具體過程為：當施加一個對相變材料的狀態(tài)不會產(chǎn)生影響的很弱的脈沖信號后，通過測量器件單元的電阻值來讀取它的狀態(tài)。

目前，相變存儲器的發(fā)展方向是降低功耗，而相變存儲器的功耗與相變材料的相轉(zhuǎn)變(相轉(zhuǎn)變所需的能耗，例如RESET電流等)密切相關(guān)。因此，獲取相變材料的電阻能夠為設(shè)計人員降低相變存儲器的功耗提供理論支持。在相變存儲器的工作過程中，相變材料的相轉(zhuǎn)變(RESET態(tài)和SET態(tài)之間的轉(zhuǎn)變)有時會發(fā)生失效，即相變材料由RESET態(tài)轉(zhuǎn)向SET態(tài)的工作不正常，或相變材料由SET態(tài)轉(zhuǎn)向RESET態(tài)的工作不正常，從而使得相變存儲器無法正常工作。針對上述問題，目前還沒有有效的解決方法。

發(fā)明內(nèi)容

本申請旨在提供一種相變存儲器的測試方法，以檢測出相變存儲器中的相轉(zhuǎn)變工作是否正常。