相变存储器--非易失性计算机存储器技术

·电阻-电流(RI)曲线——RI曲线(如图2所示)是PCM特征分析过程中最常用的参数之一。对DUT发送一个脉冲序列(如图3所示)。首先是一个RESET脉冲，将DUT的电阻设置为较高的值。然后是一个直流读(即MEASURE)脉冲，脉冲幅值通常为0.5V或者更低，以避免影响DUT的状态。接下来是一个SET脉冲和另外一个MEASURE脉冲。整个脉冲序列重复多次，其中SET脉冲的幅值逐渐增加到RESET脉冲的值。在图2中的RI曲线中，注意观察SET或RESET脉冲之后测量到的电阻值。这些值对应着SET脉冲的电流标出。RESET值略高于1MΩ;根据SET电流大小的改变，SET电阻值的范围从1兆欧到几千欧不等。

图2. 红色的为RI曲线

图3. 产生RI曲线的脉冲序列。

较高的红色脉冲是RESET脉冲。较矮的红色脉冲是SET脉冲。较矮的长方形脉冲是电阻(R)测量。

图4. I-V电流电压扫描的例子

·I-V(电流-电压)曲线——这里，对之前处于RESET状态到其高电阻状态的DUT施加的电压从低到高进行扫描(如图4所示)。在存在负载电阻的情况下，从高电阻态到低电阻态进行的这种动态转换将产生一条RI特征曲线，其中带有回折(snapback)，即负电阻区域。回折本身并不是PCM或者PCM测试的特征，而是R负载技术的副作用，人们很久以前就采用这种技术来获取RI和I-V曲线。

在标准R负载测量技术中(如图5所示)，一个电阻与DUT串联，通过测量负载电阻上的电压就可以测出流过DUT的电流。采用有源、高阻抗探针和示波器记录负载电阻上的电压。流过DUT的电流等于施加的电压(VAPPLIED)减去器件上的电压(VDEV)，再除以负载电阻。负载电阻的大小范围通常从1千欧到3千欧。这种技术采用了一种折衷：如果负载电阻太高，RC效应以及电压在R负载和DUT上的分配将会限制这种技术的性能;但是，如果电阻值太小，它会影响电流的分辨率。

图5. 标准R负载技术

最近，我们研究出了一种新的不需要负载电阻的限流技术。通过紧密控制电流源的大小，可以对于RI曲线中的低电流进行更精确的特征分析。这种新技术(如图6所示)能够通过一次脉冲扫描同时获得I-V和RI曲线，其中采用了高速脉冲源和测量仪器，即双通道的4225-PMU超快I-V模块。这种新模块能够提供电压源，同时以较高的精度测量电压和电流响应，上升和下降时间短至20ns。　　去掉负载电阻也就消除了回折的副作用。4225-PMU模块以及用于扩展其灵敏度的4225-RPM远程放大器/开关(如图7所示)可用于4200-SCS型半导体特征分析系统，其不仅具有对PCM器件进行特征分析所必需的测量功能，而且能够自动实现整个测试过程。

图6. 采用4225-PMU的限流技术

图7. 4225-PMU超快I-V模块和两个4225-RPM远程放大器/开关，适用于吉时利4200-SCS型特征分析系统。

　　结语：

在业界寻求更可靠存储器件时，在开发过程中能够对这些新器件进行快速而精确的特征分析变得越来越重要。目前正在研发的新工具和技术对于实现这一目标非常关键。