对rram存储器耐久性参数进行测试的方法
【专利摘要】本发明公开了一种对RRAM存储器耐久性参数进行测试的方法，该方法包括：判断RRAM存储器当前所处的状态，以确定起始向RRAM存储器加载的脉冲是编程脉冲还是擦除脉冲；连续交替的向RRAM存储器加载编程脉冲和擦除脉冲，并在向RRAM存储器加载了10^Ln次编程脉冲和擦除脉冲后测试RRAM存储器的状态是否失效，在RRAM存储器失效时记录最后使RRAM器件失效的加载编程脉冲和擦除脉冲次数10^Ln，即得到耐久性参数为10^Ln-1次，其中Ln＝n-1，n为自然数。利用本发明，极大加快了待测器件耐久性参数的获取。
【专利说明】对RRAM存储器耐久性参数进行测试的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体存储器测试【技术领域】，尤其涉及一种对RRAM存储器耐久性参数进行测试的方法。
【背景技术】
[0002]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。阻变存储器，即在两个电阻态之间可以相互转换的存储器，是下一代非挥发性存储器中具有潜在应用前景的存储器。然而，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性，提高器件可靠性。存储器脉冲参数主要包括存储器状态(高阻态或低阻态)、保持时间和耐久性等。
[0003]这里介绍常见的一种RRAM器件，其结构如图1所示，从上至下依次由上电极、阻变功能层、下电极构成。图2是常用的对RRAM存储器的耐久性参数进行测试的测试平台的结构示意图。由于图2的半导体参数分析仪对RRAM存储器耐久性参数进行测试时，不能自动判断RRAM器件当前所处状态，需要操作者观察手动操作，统计测试需要大量的数据，因而测试统计过程浪费大量的时间和人力。基于上述现有技术中对RRAM存储器耐久性参数的测试方法，可以看出传统的测试方法急需改进。
【发明内容】
[0004](一 )要解决的技术问题
[0005]为解决上述问题，本发明提供了一种对RRAM存储器耐久性参数进行测试的方法，以方便快速自动的获取存储器件恒定电压幅度的耐久性参数，以及得到耐久性参数随循环次数的变化规律。
[0006]( 二 )技术方案
[0007]为达到上述目的，本发明提供了一种对RRAM存储器耐久性参数进行测试的方法，该方法包括:
[0008]步骤1:判断RRAM存储器当前所处的状态，以确定起始向RRAM存储器加载的脉冲是编程脉冲还是擦除脉冲；
[0009]步骤2:连续交替的向RRAM存储器加载编程脉冲和擦除脉冲，并在向RRAM存储器加载了 10~Ln次编程脉冲和擦除脉冲后测试RRAM存储器的状态是否失效，在RRAM存储器失效时记录最后使RRAM器件失效的加载编程脉冲和擦除脉冲次数10~Ln，即得到耐久性参数为KTLlri次，其中Ln = η-1, η为自然数。
[0010]上述方案中，步骤I中所述判断RRAM存储器当前所处的状态，是通过向RRAM存储器加载一个小电压来实现的，具体包括:向RRAM存储器加载一个小电压，读出通过RRAM存储器的电流，根据读出的电流即可判断RRAM存储器当前所处的状态是高阻态还是低阻态。所述小电压的范围在0.1V至0.3V之间。
[0011]上述方案中，步骤I中所述判断RRAM存储器当前所处的状态，以确定起始向RRAM存储器加载的脉冲是编程脉冲还是擦除脉冲，如果RRAM存储器当前所处的状态是高阻态，则起始向RRAM存储器加载的脉冲是编程脉冲；如果RRAM存储器当前所处的状态是低阻态，则起始向RRAM存储器加载的脉冲是擦除脉冲。
[0012]上述方案中，所述步骤2包括:在向RRAM存储器加载了 KTL1次编程脉冲和擦除脉冲后即第I个测试周期，测试RRAM存储器所处的状态是否失效；在向RRAM存储器加载了10~L2次编程脉冲和擦除脉冲后即第2个测试周期，测试RRAM存储器所处的状态是否失效；以此类推，在向RRAM存储器加载了 10\次编程脉冲和擦除脉冲后即第η个测试周期，测试RRAM存储器所处的状态是否失效；如果在第η个测试周期，即向RRAM存储器加载了 10~Ln次编程脉冲和擦除脉冲后测试RRAM存储器所处的状态，发现RRAM存储器失效，则记录最后使RRAM器件失效的次数10~Ln，即得到耐久性参数为KTLlri次。
[0013]上述方案中，步骤2中所述在向RRAM存储器加载了 10~1^次编程脉冲和擦除脉冲后测试RRAM存储器的状态是否失效，是通过向RRAM存储器加载一个小电压来实现的，具体包括:向RRAM存储器加载一个小电压，读出通过RRAM存储器的电流，根据读出的电流即可判断RRAM存储器当前所处的状态是高阻态还是低阻态。所述小电压的范围在0.1V至0.3V之间。
[0014]上述方案中，步骤2中所述连续交替的向RRAM存储器加载编程脉冲和擦除脉冲，其中一个编程脉冲和一个擦除脉冲为一个脉冲周期，且编程脉冲和擦除脉冲二者的脉冲高度和脉冲宽度保持不变。
[0015](三)有益效果
[0016]本发明提供的对RRAM存储器耐久性参数进行测试的方法，用户只需输入待测器件存储器耐久性参数测试所需的具体电压、脉冲宽度、判断RRAM器件状态的循环间隔次数10~Ln等条件，就能够自动地计算出每次加载到RRAM器件上编程和擦除脉冲的数目，当前操作达到预定的间隔次数时，可以自动地切换开关矩阵，转入直流模式，加载小电流，判断RRAM器件当前所处的状态并记录下来，一旦判断出RRAM器件失效，则测试结束，记录间隔次数10~Ln，否则继续循环测试。由于传统耐久性参数测试需要大量的时间，人为操控困难，所以本发明极大加快了待测器件耐久性参数的获取。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是RRAM器结构的示意图；
[0018]图2是常用的对RRAM器件的耐久性参数进行测试平台的示意图；
[0019]图3是本发明提供的对RRAM存储器耐久性参数进行测试的方法流程图；
[0020]图4是依照本发明实施例的对RRAM器件器耐久性参数进行测试的方法流程图；
[0021]图5是向RRAM器件加载的编程脉冲和擦除脉冲的示意图。
【具体实施方式】
[0022]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。
[0023]如图3所示，图3是本发明提供的对RRAM存储器耐久性参数进行测试的方法流程图，该方法包括以下步骤:
[0024]步骤1:判断RRAM存储器当前所处的状态，以确定起始向RRAM存储器加载的脉冲是编程脉冲还是擦除脉冲，如果RRAM存储器当前所处的状态是高阻态，则起始向RRAM存储器加载的脉冲是编程脉冲；如果RRAM存储器当前所处的状态是低阻态，则起始向RRAM存储器加载的脉冲是擦除脉冲；其中，判断RRAM存储器当前所处的状态，是通过向RRAM存储器加载一个小电压来实现的，具体包括:向RRAM存储器加载一个小电压，读出通过RRAM存储器的电流，根据读出的电流即可判断RRAM存储器当前所处的状态是高阻态还是低阻态；该小电压的范围在0.1V至0.3V之间。
[0025]步骤2:连续交替的向RRAM存储器加载编程脉冲和擦除脉冲，并在向RRAM存储器加载了 10~Ln次编程脉冲和擦除脉冲后测试RRAM存储器的状态是否失效，在RRAM存储器失效时记录最后使RRAM器件失效的加载编程脉冲和擦除脉冲次数10~Ln，即得到耐久性参数为KTLlri次，其中Ln = η-1, η为自然数。另外，加载脉冲次数10~Ln是作为耐久性统计常用的间隔，也可根据用户实际需要自行设置。
[0026]具体而言，在向RRAM存储器加载了 KTL1次编程脉冲和擦除脉冲后即第I个测试周期，测试RRAM存储器所处的状态是否失效；在向RRAM存储器加载了 10~L2次编程脉冲和擦除脉冲后即第2个测试周期，测试RRAM存储器所处的状态是否失效；以此类推，在向RRAM存储器加载了 10~Ln次编程脉冲和擦除脉冲后即第η个测试周期，测试RRAM存储器所处的状态是否失效；如果在第η个测试周期，即向RRAM存储器加载了 10~Ln次编程脉冲和擦除脉冲后测试RRAM存储器所处的状态，发现RRAM存储器失效，则记录最后使RRAM器件失效的次数10~Ln，即得到耐久性参数为KTLlri次。
[0027]其中，步骤2中所述在向RRAM存储器加载了 10~1^次编程脉冲和擦除脉冲后测试RRAM存储器的状态是否失效，是通过向RRAM存储器加载一个小电压来实现的，具体包括:向RRAM存储器加载一个小电压，读出通过RRAM存储器的电流，根据读出的电流即可判断RRAM存储器当前所处的状态是高阻态还是低阻态；该小电压的范围在0.1V至0.3V之间。
[0028]基于图3所示的对RRAM存储器耐久性参数进行测试的方法流程图，图4示出了依照本发明实施例的对RRAM存储器耐久性参数进行测试的流程图，该实施例中的参数名称所对应的含义如下表I所示，该实施例包括如下步骤:
[0029]首先用户对RRAM参数进行配置，然后对RRAM器件加载一个小电压，读出通过RRAM器件的电流，根据读出的电流计算出电阻R即可判断RRAM器件当前所处的状态是高阻态还是低阻态，针对RRAM器件的当前状态，来确定起始加载的脉冲是编程脉冲还是擦除脉冲。若R小于击穿电阻Rf，则RRAM器件已被击穿，结束操作；否则切换开关矩阵至脉冲模式，不断地向RRAM器件加载编程和擦除脉冲,记录循环次数Cycle,当循环次数大于10~L时,记录脉冲循环间隔标记L = L+1 ;然后在继续判断RRAM器件当前所处的状态，直至在第KTLlri个测试周期RRAM器件失效，即得到耐久性参数为KTLlri次，测试结束。然后根据测试过程中在不同的循环次数后得到的RRAM器件的状态(即耐久性)，可得出该RRAM器件耐久性与循环次数的变化规律，流程图中的参数名称所对应的含义如下表1:
[0030]表I
[0031]
【权利要求】
1.一种对RRAM存储器耐久性参数进行测试的方法，其特征在于，该方法包括: 步骤1:判断RRAM存储器当前所处的状态，以确定起始向RRAM存储器加载的脉冲是编程脉冲还是擦除脉冲； 步骤2:连续交替的向RRAM存储器加载编程脉冲和擦除脉冲，并在向RRAM存储器加载了 10~Ln次编程脉冲和擦除脉冲后测试RRAM存储器的状态是否失效，在RRAM存储器失效时记录最后使RRAM器件失效的加载编程脉冲和擦除脉冲次数10~Ln，即得到耐久性参数为KTLlri次，其中Ln = η-1，η为自然数。
2.根据权利要求1所述的对RRAM存储器耐久性参数进行测试的方法，其特征在于，步骤I中所述判断RRAM存储器当前所处的状态，是通过向RRAM存储器加载一个小电压来实现的，具体包括: 向RRAM存储器加载一个小电压，读出通过RRAM存储器的电流，根据读出的电流即可判断RRAM存储器当前所处的状态是高阻态还是低阻态。
3.根据权利要求2所述的对RRAM存储器耐久性参数进行测试的方法，其特征在于，所述小电压的范围在0.1V至0.3V之间。
4.根据权利要求2所述的对RRAM存储器耐久性参数进行测试的方法，其特征在于，步骤I中所述判断RRAM存储器当前所处的状态，以确定起始向RRAM存储器加载的脉冲是编程脉冲还是擦除脉冲，如果RRAM存储器当前所处的状态是高阻态，则起始向RRAM存储器加载的脉冲是编程脉冲；如果RRAM存储器当前所处的状态是低阻态，则起始向RRAM存储器加载的脉冲是擦除脉冲。
5.根据权利要求1所述的对RRAM存储器耐久性参数进行测试的方法，其特征在于，所述步骤2包括: 在向RRAM存储器加载了 KTL1次编程脉冲和擦除脉冲后即第I个测试周期，测试RRAM存储器所处的状态是否失效；在向RRAM存储器加载了 1012次编程脉冲和擦除脉冲后即第2个测试周期，测试RRAM存储器所处的状态是否失效；以此类推，在向RRAM存储器加载了10~1^次编程脉冲和擦除脉冲后即第η个测试周期，测试RRAM存储器所处的状态是否失效；如果在第η个测试周期，即向RRAM存储器加载了 10~Ln次编程脉冲和擦除脉冲后测试RRAM存储器所处的状态，发现RRAM存储器失效，则记录最后使RRAM器件失效的次数10~Ln，即得到耐久性参数为KTLlri次。
6.根据权利要求1所述的对RRAM存储器耐久性参数进行测试的方法，其特征在于，步骤2中所述在向RRAM存储器加载了 10~Ln次编程脉冲和擦除脉冲后测试RRAM存储器的状态是否失效，是通过向RRAM存储器加载一个小电压来实现的，具体包括: 向RRAM存储器加载一个小电压，读出通过RRAM存储器的电流，根据读出的电流即可判断RRAM存储器当前所处的状态是高阻态还是低阻态。
7.根据权利要求6所述的对RRAM存储器耐久性参数进行测试的方法，其特征在于，所述小电压的范围在0.1V至0.3V之间。
8.根据权利要求1所述的对RRAM存储器耐久性参数进行测试的方法，其特征在于，步骤2中所述连续交替的向RRAM存储器加载编程脉冲和擦除脉冲，其中一个编程脉冲和一个擦除脉冲为一个脉冲周期，且编程脉冲和擦除脉冲二者的脉冲高度和脉冲宽度保持不变。
【文档编号】G11C29/56GK104134468SQ201410377423
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2014年8月1日
【发明者】龙世兵, 王国明, 张美芸, 李阳, 许晓欣, 刘红涛, 吕杭炳, 刘琦, 刘明 申请人:中国科学院微电子研究所