由中國材料與試驗標準化委員會基礎與共性技術標準化領域委員會歸口承擔的《相變存儲器電性能測試方法》(標準立項編號cstm lx 0000 01003—2022)團體標準已完成征求意見稿。按照《中國材料與試驗團體標準制修訂管理細則》的有關要求，現(xiàn)公開征求意見。

相變存儲器因具備超高速、高集成度、低功耗等特點而受到國內(nèi)外研究者的廣泛關注，被認為最有潛力成為下一代主流非易失性存儲器，正在以前所未有的速度向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。

關于相變存儲器的有效精準測試是指導性能優(yōu)化的基礎，但目前國際國內(nèi)均無統(tǒng)一的相變存儲器測試標準。隨著近年來相變存儲器產(chǎn)業(yè)化進程加劇，亟待建立一套明確的相變存儲器電性能測試標準，以指導器件優(yōu)化設計、上下游測試設備等產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

本文件參照 gb/t 1.1—2020 《標準化工作導則 第 1 部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》給出的規(guī)則起草。參考gb/t 17574-1998 半導體器件 集成電路 第2部分：數(shù)字集成電路;gb/t 33657-2017 納米技術 晶圓級納米尺度相變存儲單元電學操作參數(shù)測試規(guī)范規(guī)程編制。

本文件規(guī)定了相變存儲單元器件的電性能測試方法，分為器件性能測試和器件可靠性測試，器件性能測試包括電流-電壓特性、存儲窗口、置位時間、置位電壓、復位時間、復位電壓、功耗;器件可靠性測試包括疲勞壽命和數(shù)據(jù)保持時間。本文件適用于相變存儲單元器件以及內(nèi)嵌上述存儲器的集成電路。

源測量單元：

源測量單元是本測試系統(tǒng)的核心部分，其主要用途是對存儲單元進行直流掃描、電阻讀出及其他操作。它能夠為相變存儲單元提供i-v及脈沖相關的電特性測試。用戶可通過操作界面對測試項目進行全面的控制和參數(shù)設定，具有很高的靈活性和實用性。

測試相變存儲器所使用的源測量單元，其電壓源輸出范圍應不小于±10 v，電壓測量分辨率0.5 μv;電流源輸出范圍不小于±100 ma，測量分辨率1 na，具備客制化編程功能。

信號發(fā)生器：

脈沖發(fā)生器須v具備脈沖信號輸出能力，其主要用途是對相變存儲單元施加讀、寫、擦操作脈沖。輸出電壓范圍在開路負載時不小于±10 v，輸出脈沖最小寬度10 ns，上升/下降沿不大于10 ns，支持自定義波形輸出功能。

也可通過綜合性的半導體特性測試儀等設備提供上述信號發(fā)生器與源測量單元的測試功能。

探針臺：

探針臺主要由樣品臺，探針，光學顯微鏡，真空泵等部分組成，主要功能是提供放置測試用樣品(相變存儲器單元)的平臺并引入操作脈沖信號和測量信號施加到測試樣品上。探針臺需具備以下特點：

1. 具備氣墊防震系統(tǒng)，以降低外界因素對測量干擾，提高測試結果的準確性和可信度。

2. 具備射頻探針和直流探針，射頻電纜(40g)和sma型高頻電纜(2g)，可以根據(jù)不同的測試需要隨時更換配置，非常適合相變存儲器快速測試的需要。

示波器：

數(shù)字示波器及探頭技術參數(shù)需符合測試平臺的要求，對相變存儲器單元的動態(tài)過程進行監(jiān)測。

測試步驟：

1. 在存儲器陣列中選擇器件單元作為測試對象。

2. 將待測對象接入測試系統(tǒng)中。

3. 使用源測量單元對相變存儲單元的電阻值進行測量，測量過程中使用直流電壓輸出，測量回路電流的方法，過程中應確保輸出電壓≤0.1 v，以防止相變單元電阻發(fā)生改變，記錄此時相變單元電阻值。

4. 施加復位脈沖對選擇的器件單元進行reset操作，使其處于高阻狀態(tài)，復位脈沖電壓應不超過10 v，脈沖上升/下降沿不大于10 ns。

5. 直流電流掃描過程，其中初始電流和終止電流可根據(jù)待測樣品適當調(diào)節(jié)，通常設置為0~500 μa，步長為1 μa。

6. 最后由源測量單元進行數(shù)據(jù)分析取得初始態(tài)為非晶態(tài)的i-v曲線a。

7. 重復步驟5和6，得到晶態(tài)的i-v曲線b。

結果記錄：

測試結束后，直流電流-電壓特性曲線，并記錄閾值電流ith、閾值電壓vth及相變單元低阻態(tài)電阻值。