[发明专利]一种分析阻变存储器电流波动性的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体存储器器件技术领域，尤其是一种分析阻变存储器电流波动性的方法。

背景技术

存储器是集成电路中最基本、最重要的部件之一，也是微电子技术水平的重要指标。随着现代信息技术的快速发展，人们在拥有指数级增长的信息处理能力的同时，也不断追求速度更快、容量更高、功耗更低的非挥发性存储芯片来存储海量数据。阻变存储器(RRAM)作为一种新的非挥发性存储器，具有结构简单、工作速度快、功耗低、信息保持稳定等优点，是下一代非挥发性存储器的有力竞争者之一。但是，由于RRAM微观物理机制的不清晰，严重阻碍了其发展。从最基本的微观层面探讨和研究RRAM的微观物理机制，对于控制和提高器件的存储特性具有重要的指导作用。

阻变存储器中电流波动性的大小反应了阻变存储器器件的可靠性，因而具有十分重要的意义。目前人们分析阻变存储器电流波动性主要是通过利用测量出的电流值或电阻值分布的范围来表征电流波动性的大小。但是，要想精确的表征电流波动性的大小，现有方法必须要进行大量的实验测试，然后通过对实验数据进行统计分析才能得到相应的电流波动性的大小。另外，由于测量中存在的误差，通过电流值或电阻值分布的方法来分析阻变存储器电流波动性的精确性较差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种分析阻变存储器电流波动性的方法，以简化分析过程，提高分析的精确性。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种分析阻变存储器电流波动性的方法，该方法包括：

步骤1：制备各种阻变存储器；

步骤2：测量制备的各种阻变存储器的I-V曲线，并采用0.1V的读电压，从测得的I-V曲线中读出该电压下各种阻变存储器的电流值，进而确定各种阻变存储器的高阻态和低阻态；

步骤3：分别计算各种阻变存储器在高低阻态下导电细丝中的电流；

步骤4：分别计算各种阻变存储器中导电细丝的外加电场；

步骤5：分别计算不同阻态下各种阻变存储器载流子跃迁的激活能；

步骤6：分别比较低阻态或高阻态下各种阻变存储器载流子跃迁的激活能，分析各种阻变存储器的电流波动性。

上述方案中，步骤1中所述制备各种阻变存储器，是利用原子层沉积的方法制备出HfO₂、ZrO₂和WO₃阻变存储器器件，器件厚度为5nm-30nm，器件的下电极为Pt(40nm)/Ti(10nm)金属层，上电极为W(30nm)/Ti(5nm)金属层。

上述方案中，步骤2中所述测量制备的各种阻变存储器的I-V曲线，是采用KEITHLEY4200-SCS型半导体特性分析系统测量制备的各种阻变存储器的I-V曲线。

上述方案中，步骤2中所述采用0.1V的读电压，从测得的I-V曲线中读出该电压下各种阻变存储器的电流值，进而确定各种阻变存储器的高阻态和低阻态，是采用0.1V的读电压，从测得的I-V曲线中读出该电压下的电流值，读出的电流值中较大的值定为低阻态的电流值，较小的值定为高阻态的电流值。

上述方案中，步骤3中所述分别计算各种阻变存储器在高低阻态下导电细丝中的电流，包括：

对于阻变存储器中的低阻态，导电细丝中的电流可以通过下式得到：