[發明專利]一種半導體存儲器件電學參數測試系統

在審

• 申請號: 201410827335.0
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104681093A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 陳志輝;江安全;盧紅亮;張衛
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G11C29/08
• 分類號: G11C29/08
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于微電子存儲器件測試技術領域，具體涉及一種半導體存儲器件電學參數測試系統。

背景技術

半導體存儲是一種能存儲大量二值數據信息的半導體器件。在計算機以及其它一些數學系統的工作過程中，大量的數據信息必需存儲保留，因而存儲器是這些系統硬件中一個不可缺少的重要部分。隨著計算機的誕生和發展，出現了各式各樣的存儲器，而半導體存儲器就是其中之一。

目前半導體存儲器根據外加電源支持可分為兩大類：一類是易失性存儲器，即信息存儲只有在外加電源支持下才能保持數據，主要包括動態隨機存儲器(DRAM)和靜態隨機存儲器(SRAM)；另一類是非易失性存儲器，即信息存儲并不會因為失去外加電源而失去存儲數據。針對非易失性存儲器，它的主要特點是存儲的信息在電源去掉后仍不會丟失，故稱其為非易失性。它的發展經歷了5代產品，從最初的光罩式只讀存儲器、只可編程一次的只讀存儲器、可擦除可編程只讀存儲器、電可擦寫只讀存儲器、以及閃存存儲器。目前,快閃存儲器器件主要分為兩大類:NOR和NAND來存儲數據。

隨著存儲器件集成密度的提高，器件單元尺寸大幅縮小，接近了原子或分子水平，預計未來存儲密度可達～Tb/in²量級,接近了垂直技術制造的磁記錄硬盤水平。從系統角度來看，處理器的運行速度受到了存儲器的讀寫和功耗的限制。最近在SRAM和嵌入式DRAM可縮微性技術上的努力和發展都證明了存儲器技術的重要性。閃存存儲器的快速發展及廣泛應用，尤其是閃存技術在閃存盤及固態硬盤(SSD)方面的杰出應用，突出了存儲器架構中高密度嵌入式存儲技術應用的巨大潛力。此外，隨著低功耗、高速度、高密度的要求越來越高，一些新型非易失性存儲器研究應用已經成為高校、研究所，及大型存儲器企業研發部門的熱點，主要包括：阻變存儲器,相變存儲器,鐵電存儲器等幾大類。但是針對新型存儲器研究的可靠性測試，基本上還是采用傳統的非專用可靠性測試設備，模仿存儲器讀寫方脈沖，在納秒量級時間范圍內進行存儲器的存儲能力、擦寫時間、擦寫次數、數據保持時間等可靠性測試。同時，現有半導體存儲器可靠性測試設備一般采用最快至毫秒量級的三角脈沖，而不是存儲器直接讀寫的納秒量級的方脈沖，只能測量秒至毫秒量級的電流－電壓曲線，通過以上毫秒量級的測量結果預言納秒量級中存儲器所讀出邏輯信息，導致讀出信息的嚴重失真。這些測量設備一般為半導體參數測試儀，例如Keithley公司的4200系列，Agilent公司的B1500系列等，而且價格昂貴，單價一般為50－60萬元/臺。另外，對于鐵電存儲器研究，目前商業主流鐵電測試儀（如美國Radiant公司Premier系列和德國aixACCT公司的TF?2000系列）的測試原理都是基于Sawyer-Tower或Virtual?Ground電路，其測試電壓也為三角波，測量頻率低于100kHz，單價一般30萬元/臺。以上種種困境迫切要求市場上有一種新型的半導體存儲器件電學參數測試系統以滿足當前前沿科技研究，同時可根據需要模塊化增減測試單元，節約經濟資源。

發明內容

本發明的目的在于針對目前新一代半導體存儲器件研發中缺乏相應存儲器件電學參數測試設備，已有的相關電學測試設備測試功能單一，難以滿足新型多樣存儲器件研發需求的局限性，提出一種能夠適應各種情況，而且測量范圍大、精度高、結構簡單、方便實用，可快速擴展多種測試功能的電學參數測試系統。

本發明提出的半導體存儲器件電學參數測試系統，包括測試機臺、計算機、控制軟件以及通訊電纜。其中：

所述測試機臺包括信號發生模塊、數據采集模塊、多檔電阻切換電路模塊、集成控制模塊；其中，信號發生模塊用于生成各種波形電壓激勵信號；數據采集模塊用于采集被測模塊模擬信號并轉化為數字信號；多檔電阻切換電路模塊用于調節整個測試電路系統的總串聯電阻及選擇信號輸出或信號回傳功能；集成控制模塊用于計算機集成控制信號發生模塊、數據采集模塊、多檔電阻切換電路模塊；

所述計算機用于安裝控制軟件以及存儲數據；

所述控制軟件用于用戶執行已編輯或用戶自定義編輯的測試程序模塊，以及監控和處理數據；

所述通訊電纜用于計算機與測試機臺互相通信。