一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件電學(xué)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微電子存儲(chǔ)器件測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件電學(xué)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體存儲(chǔ)是一種能存儲(chǔ)大量二值數(shù)據(jù)信息的半導(dǎo)體器件。在計(jì)算機(jī)以及其它一些數(shù)學(xué)系統(tǒng)的工作過(guò)程中，大量的數(shù)據(jù)信息必需存儲(chǔ)保留，因而存儲(chǔ)器是這些系統(tǒng)硬件中一個(gè)不可缺少的重要部分。隨著計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展，出現(xiàn)了各式各樣的存儲(chǔ)器，而半導(dǎo)體存儲(chǔ)器就是其中之一。
[0003]目前半導(dǎo)體存儲(chǔ)器根據(jù)外加電源支持可分為兩大類:一類是易失性存儲(chǔ)器，即信息存儲(chǔ)只有在外加電源支持下才能保持?jǐn)?shù)據(jù)，主要包括動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)和靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM);另一類是非易失性存儲(chǔ)器，即信息存儲(chǔ)并不會(huì)因?yàn)槭ネ饧与娫炊ゴ鎯?chǔ)數(shù)據(jù)。針對(duì)非易失性存儲(chǔ)器，它的主要特點(diǎn)是存儲(chǔ)的信息在電源去掉后仍不會(huì)丟失，故稱其為非易失性。它的發(fā)展經(jīng)歷了 5代產(chǎn)品，從最初的光罩式只讀存儲(chǔ)器、只可編程一次的只讀存儲(chǔ)器、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器、電可擦寫(xiě)只讀存儲(chǔ)器、以及閃存存儲(chǔ)器。目前，快閃存儲(chǔ)器器件主要分為兩大類:NOR和NAND來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0004]隨著存儲(chǔ)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(yù)計(jì)未來(lái)存儲(chǔ)密度可達(dá)?Tb/in2量級(jí)，接近了垂直技術(shù)制造的磁記錄硬盤(pán)水平。從系統(tǒng)角度來(lái)看，處理器的運(yùn)行速度受到了存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)和功耗的限制。最近在SRAM和嵌入式DRAM可縮微性技術(shù)上的努力和發(fā)展都證明了存儲(chǔ)器技術(shù)的重要性。閃存存儲(chǔ)器的快速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，尤其是閃存技術(shù)在閃存盤(pán)及固態(tài)硬盤(pán)(SSD)方面的杰出應(yīng)用，突出了存儲(chǔ)器架構(gòu)中高密度嵌入式存儲(chǔ)技術(shù)應(yīng)用的巨大潛力。此外，隨著低功耗、高速度、高密度的要求越來(lái)越高，一些新型非易失性存儲(chǔ)器研宄應(yīng)用已經(jīng)成為高校、研宄所，及大型存儲(chǔ)器企業(yè)研發(fā)部門(mén)的熱點(diǎn)，主要包括:阻變存儲(chǔ)器，相變存儲(chǔ)器，鐵電存儲(chǔ)器等幾大類。但是針對(duì)新型存儲(chǔ)器研宄的可靠性測(cè)試，基本上還是采用傳統(tǒng)的非專用可靠性測(cè)試設(shè)備，模仿存儲(chǔ)器讀寫(xiě)方脈沖，在納秒量級(jí)時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)能力、擦寫(xiě)時(shí)間、擦寫(xiě)次數(shù)、數(shù)據(jù)保持時(shí)間等可靠性測(cè)試。同時(shí)，現(xiàn)有半導(dǎo)體存儲(chǔ)器可靠性測(cè)試設(shè)備一般采用最快至毫秒量級(jí)的三角脈沖，而不是存儲(chǔ)器直接讀寫(xiě)的納秒量級(jí)的方脈沖，只能測(cè)量秒至毫秒量級(jí)的電流一電壓曲線，通過(guò)以上毫秒量級(jí)的測(cè)量結(jié)果預(yù)言納秒量級(jí)中存儲(chǔ)器所讀出邏輯信息，導(dǎo)致讀出信息的嚴(yán)重失真。這些測(cè)量設(shè)備一般為半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀，例如Keithley公司的4200系列，Agilent公司的B1500系列等，而且價(jià)格昂貴，單價(jià)一般為50 — 60萬(wàn)元/臺(tái)。另外，對(duì)于鐵電存儲(chǔ)器研宄，目前商業(yè)主流鐵電測(cè)試儀(如美國(guó)Radiant公司Premier系列和德國(guó)aixACCT公司的TF 2000系列)的測(cè)試原理都是基于Sawyer-Tower或Virtual Ground電路，其測(cè)試電壓也為三角波，測(cè)量頻率低于10kHz，單價(jià)一般30萬(wàn)元/臺(tái)。以上種種困境迫切要求市場(chǎng)上有一種新型的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件電學(xué)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)以滿足當(dāng)前前沿科技研宄，同時(shí)可根據(jù)需要模塊化增減測(cè)試單元，節(jié)約經(jīng)濟(jì)資源。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前新一代半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件研發(fā)中缺乏相應(yīng)存儲(chǔ)器件電學(xué)參數(shù)測(cè)試設(shè)備，已有的相關(guān)電學(xué)測(cè)試設(shè)備測(cè)試功能單一，難以滿足新型多樣存儲(chǔ)器件研發(fā)需求的局限性，提出一種能夠適應(yīng)各種情況，而且測(cè)量范圍大、精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便實(shí)用，可快速擴(kuò)展多種測(cè)試功能的電學(xué)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明提出的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件電學(xué)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)，包括測(cè)試機(jī)臺(tái)、計(jì)算機(jī)、控制軟件以及通訊電纜。其中:
所述測(cè)試機(jī)臺(tái)包括信號(hào)發(fā)生模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、多檔電阻切換電路模塊、集成控制模塊；其中，信號(hào)發(fā)生模塊用于生成各種波形電壓激勵(lì)信號(hào)；數(shù)據(jù)采集模塊用于采集被測(cè)模塊模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；多檔電阻切換電路模塊用于調(diào)節(jié)整個(gè)測(cè)試電路系統(tǒng)的總串聯(lián)電阻及選擇信號(hào)輸出或信號(hào)回傳功能；集成控制模塊用于計(jì)算機(jī)集成控制信號(hào)發(fā)生模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、多檔電阻切換電路模塊；
所述計(jì)算機(jī)用于安裝控制軟件以及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；
所述控制軟件用于用戶執(zhí)行已編輯或用戶自定義編輯的測(cè)試程序模塊，以及監(jiān)控和處理數(shù)據(jù)；
所述通訊電纜用于計(jì)算機(jī)與測(cè)試機(jī)臺(tái)互相通信。
[0007]本發(fā)明系統(tǒng)的工作流程如下:首先，利用計(jì)算機(jī)通過(guò)通訊電纜及集成控制模塊控制信號(hào)發(fā)生模塊，生成用戶在控制軟件上編輯好的波形電壓激勵(lì)信號(hào)；同時(shí)，利用計(jì)算機(jī)通過(guò)集成控制模塊控制多檔電阻切換電路模塊分別選擇合適的電阻檔位以及信號(hào)輸出或信號(hào)回傳功能:當(dāng)選擇信號(hào)輸出功能時(shí)，信號(hào)輸出端對(duì)應(yīng)輸出波形電壓激勵(lì)信號(hào)到被測(cè)存儲(chǔ)器件單元；信號(hào)輸入接收被測(cè)存儲(chǔ)器件單元的響應(yīng)模擬信號(hào)，之后數(shù)據(jù)采集模塊接收模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)；當(dāng)選擇信號(hào)回傳功能時(shí)，波形電壓激勵(lì)信號(hào)直接由數(shù)據(jù)采集模塊接收模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)；然后，計(jì)算機(jī)通過(guò)通訊電纜及集成控制模塊把數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)字信號(hào)輸入到控制軟件顯示，并進(jìn)行運(yùn)算處理，最后保存原始及處理后數(shù)據(jù)。
[0008]本發(fā)明進(jìn)一步包括:
所述的信號(hào)發(fā)生模塊的脈沖電壓的脈沖寬度在5ns-1000s范圍間。
[0009]所述的信號(hào)發(fā)生模塊的脈沖電壓大小在0.01V-100V范圍間。
[0010]所述的信號(hào)發(fā)生模塊數(shù)量為1-10個(gè)。
[0011]所述的數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)量為1-10個(gè)。
[0012]所述的多檔電阻切換電路模塊數(shù)量為1-10個(gè)。
[0013]所述的多檔電阻切換電路模塊調(diào)節(jié)整個(gè)測(cè)試電路系統(tǒng)的總串聯(lián)電阻在10Ω -100M Ω范圍間。
[0014]所述的多檔電阻切換電路模塊的選擇信號(hào)輸出或信號(hào)回傳功能由控制軟件控制。
[0015]所述的集成控制模塊采用集線器分別與信號(hào)發(fā)生模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、多檔電阻切換電路模塊連接。
[0016]本發(fā)明提出的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件電學(xué)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:克服目前新一代半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件研發(fā)中缺乏相應(yīng)存儲(chǔ)器件電學(xué)參數(shù)測(cè)試設(shè)備，已有的相關(guān)電學(xué)測(cè)試設(shè)備測(cè)試功能單一，難以滿足新型多樣存儲(chǔ)器件研發(fā)需求的不足，提出一種能夠