一种辐照环境下的阻变存储器伏安特性测试系统

1.本发明属于电子器件测试设备技术领域，具体涉及一种辐照环境下的阻变存储器伏安特性测试系统。


背景技术：

2.随着半导体技术的不断发展，存储器在网络安全、航空航天、国防军事、新能源等各个领域的重要性逐渐凸显，并且在大数据、物联网、云计算、人工智能等方面具有极为重要的作用，非易失性存储器因为在掉电以后仍能长期保持其内部存储的状态，因此在半导体技术领域占有关键的地位，其中浮栅结构的闪存(flash)存储器凭借较高的存储密度和较低的制造成本，占据着非易失存储的主要市场，但是随着全世界存储器市场对非易失性存储器的要求不断提高，更大的容量、更高的速度、更低的功耗成为存储器发展的重要目标。阻变存储器(rram)是可以解决传统闪存存储器局限的重要突破之一，阻变存储器与传统闪存相比,具有速度快、尺寸小、耐久性强、低功耗并且易于集成等优点，被广泛认为是最具发展潜力的新型非易失存储技术之一。
3.航空航天存储器是航天器电子系统的重要组成部分，阻变存储器以其优异的性能成为航空航天存储的可靠备选技术之一。在航天器运行的空间环境中，大量的高能粒子和宇宙射线将会与存储器件相互作用而引起存储器功能异常，导致信号失真等问题，从而影响各类航天器的运行安全，因此，深入分析和研究宇宙辐射环境下阻变存储器的基本工作过程和伏安特性对于阻变存储器在航空航领域内的广泛使用具有重要意义，同时对于降低航天器的事故率，提高航天器的运行可靠性和安全性、延长航天器的使用寿命具有非常重要的作用。
4.宇宙空间环境下阻变存储器伏安特性曲线的准确获取对于阻变存储器的设计使用、安全分析等方面具有重要的指导意义。目前，主要使用微探针测试平台进行rram的伏安特性测量，但是由于测量时微探针暴露于电子辐射环境中，因此导致测量回路的电流发生变化而导致伏安特性测量失真，对于测试结果具有严重的影响，成为rram基础测试和研究的一个瓶颈问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种辐照环境下的阻变存储器伏安特性测试系统，能够克服辐射环境中高能电子对于阻变存储器伏安特性测试时造成外界干扰的技术问题，进而提高存储器伏安特性曲线的测量精度。
6.本发明所采用的技术方案是，一种辐照环境下的阻变存储器伏安特性测试系统，包括能够供电的程控电源，程控电源连接微探针测试系统、半导体参数分析仪，微探针测试系统和半导体参数分析仪均连接测试金属探针导体，测试金属探针导体外部分套接多层绝缘结构，两个测试金属探针导体末端均连接在待测阻变存储器上。
7.多层绝缘结构包括套接在测试金属探针导体外的内环氧树脂绝缘层，内环氧树脂
绝缘层外依次套接内金属铜屏蔽层、外环氧树脂绝缘层和外金属铜屏蔽层，内金属铜屏蔽层外壁接地。
8.测试金属探针导体的材质为金属铜，金属铜外表面镀金膜。
9.内环氧树脂绝缘层、外环氧树脂绝缘层由环氧树脂绝缘经真空浸渍制备。
10.内金属铜屏蔽层、外金属铜屏蔽层是由金属铜经过磁控溅射制备。
11.微探针测试系统包括支撑底座，支撑底座上通过支撑杆连接支撑平板，支撑平板上开设u型槽，支撑底座上位于u型槽正下方固定连接升降台，升降台上固定连接测量卡盘，支撑平板上位于u型槽两侧分别连接一个能够导电的探针固定装置，其中一个探针固定装置一端通过导线连接程控电源，另一端连接测试金属探针导体，另一个探针固定装置一端通过导线连接半导体参数分析仪，另一端连接另一个测试金属探针导体。
12.支撑平板上还连接高倍显微镜，高倍显微镜镜头正对测量卡盘。
13.本发明的有益效果是：
14.本发明一种辐照环境下的阻变存储器伏安特性测试系统，测量探针采用多层绝缘结构套接在测试金属探针导体形成，使测量探针在进行阻变存储器的伏安特性的测量时，在射线和粒子作用的工作环境下，通过内外两层环氧树脂绝缘层将空间辐射的大量电子阻挡在测量探针之外，两层铜屏蔽层在端部接地，将少部分进入测量探针内部的电子有效导入大地，屏蔽层将全部导线中可能的误差信号消除，使得工作电路中的电压电流信号不发生畸变，最终得出准确的伏安特性曲线，从而正确评估阻变存储器的基本特性，对于阻变存储器在航空航天中的应用和推广具有重要的实际意义，为各航天器存储元件的研究提供良好的实验基础。
附图说明
15.图1是本发明一种辐照环境下的阻变存储器伏安特性测试系统结构示意图；
16.图2是本发明一种辐照环境下的阻变存储器伏安特性测试系统局部结构示意图；
17.图3是本发明中多层绝缘结构结构示意图。
18.图中，1.程控电源，2.微探针测试系统，201.支撑底座，202.支撑平板，203.u型槽，204.升降台，205.测量卡盘，206.探针固定装置，207.高倍显微镜，3.半导体参数分析仪，4.测试金属探针导体，5.多层绝缘结构，501.内环氧树脂绝缘层，502.内金属铜屏蔽层，503.外环氧树脂绝缘层，504.外金属铜屏蔽层，6.阻变存储器。
具体实施方式
19.下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。
20.本发明提出一种航天辐照环境下的阻变存储器伏安特性测试系统。该系统能够克服宇宙辐射环境中高能电子对于阻变存储器伏安特性测试时造成外界干扰误差的技术问题，可以在宇宙空间辐射环境下准确的测试阻变存储器的伏安特性曲线，拥有结构简单、效率高、操作方便等一系列优点。
21.本发明一种辐照环境下的阻变存储器伏安特性测试系统，如图1及图2所示，包括能够供电的程控电源1，程控电源1连接微探针测试系统2、半导体参数分析仪3，微探针测试系统2和半导体参数分析仪3均连接测试金属探针导体4，测试金属探针导体4外部分套接多
层绝缘结构5，两个测试金属探针导体4末端均连接在待测阻变存储器上，程控电源1、微探针测试系统2、半导体参数分析仪3、两个测试金属探针导体4、阻变存储器6连接后形成闭合回路，通过两个测试金属探针导体4直接连接在阻变存储器6两侧，能够测量阻变存储器6两端的电压数据和电流数据，最后在半导体参数分析仪3呈现伏安特性曲线，多层绝缘结构5能够屏蔽外部的高能电子对于阻变存储器伏安特性测试时造成外界干扰，能够提高阻变存储器伏安特性测试的准确度。
22.如图3所示，多层绝缘结构5包括套接在测试金属探针导体4外的内环氧树脂绝缘层501，内环氧树脂绝缘层501外依次套接内金属铜屏蔽层502、外环氧树脂绝缘层503和外金属铜屏蔽层504，通过内外两层环氧树脂绝缘层将空间辐射的大量电子阻挡在测量探针之外，内金属铜屏蔽层502在端部接地，将少部分进入测量探针内部的电子有效导入大地，内金属铜屏蔽层502将全部导线中可能的误差信号消除，使得工作电路中的电压电流信号不发生畸变，本技术中多层绝缘结构5使用能够最大程度的避免宇宙空间环境造成的测量误差，有效的提升了阻变存储器测试系统的抗辐射能力。
23.测试金属探针导体4的材质为金属铜，金属铜外表面镀金膜，能够提高测试金属探针导体4的导电性及经济效益。
24.内环氧树脂绝缘层501、外环氧树脂绝缘层503由环氧树脂绝缘经真空浸渍制备，能够有效的阻隔大量外界辐射电子进入金属导体内部。
25.内金属铜屏蔽层502、外金属铜屏蔽层504是由金属铜经过磁控溅射制备，并且有效接地，在系统测量时内外金属铜屏蔽层电势为零，可以将空间中因各类射线和粒子作用而产生的误差电流信号屏蔽，从而避免因空间环境中的粒子和射线作用而产生的测量误差。
26.微探针测试系统2包括支撑底座201，支撑底座201上通过支撑杆连接支撑平板202，支撑平板202上开设u型槽203，支撑底座201上位于u型槽203正下方固定连接升降台204，升降台204上固定连接测量卡盘205，测量卡盘205是一种阻变存储器6固定结构，可以选用普通的夹持固定卡盘，支撑平板202上位于u型槽203两侧分别连接一个能够导电的探针固定装置206，该探针固定装置包括固定连接在支撑平板202上的导轨，导轨上配合连接角度可调的旋转结构，该旋转结构上固定连接导线，导线一端连接程控电源1或半导体参数分析仪3，另一端连接测试金属探针导体4。
27.支撑平板202上还连接高倍显微镜207，高倍显微镜207镜头正对测量卡盘205，通过高倍显微镜207调节阻变存储器6的位置。
28.本发明一种辐照环境下的阻变存储器伏安特性测试系统使用方法为：
29.使用时，将待测阻变存储器6固定连接测量卡盘205上，高倍显微镜207下，调节升降台204、探针固定装置206，使待测阻变存储器6与测试金属探针导体4连接至设定位置，通过程控电源1给待测阻变存储器6施加预设电压，程控电源1、探针固定装置206、两个测试金属探针导体4、待测阻变存储器6、半导体参数分析仪3形成的闭合回路导通，其中一个测试金属探针导体4将回路中的电压数据和电流数据传输至半导体参数分析仪3，在半导体参数分析仪3上呈现待测阻变存储器6的伏安特性曲线，在电压数据和电流数据过程中，多层绝缘结构5能够最大程度的避免宇宙空间环境造成的测量误差，有效的提升了阻变存储器测试系统的抗辐射能力。
30.通过上述方式，本发明一种辐照环境下的阻变存储器伏安特性测试系统，测量探针采用多层绝缘结构套接在测试金属探针导体形成，使测量探针在进行阻变存储器的伏安特性的测量时，在射线和粒子作用的工作环境下，通过内外两层环氧树脂绝缘层将空间辐射的大量电子阻挡在测量探针之外，两层铜屏蔽层在端部接地，将少部分进入测量探针内部的电子有效导入大地，屏蔽层将全部导线中可能的误差信号消除，使得工作电路中的电压电流信号不发生畸变，最终得出准确的伏安特性曲线，从而正确评估阻变存储器的基本特性，对于阻变存储器在航空航天中的应用和推广具有重要的实际意义，为各航天器存储元件的研究提供良好的实验基础。