半导体器件 柔性可拉伸半导体器件 第9部分：一晶体管一电阻式（1T1R）电阻存储单元性能测试方法 征求意见稿.docx

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半导体器件柔性可拉伸半导体器件第9部分:一晶体管一电阻式（1T1R）电阻存储单元性能测试方法

1范围

本文件描述了单极型一晶体管一电阻式（1T1R）电阻存储单元的性能测试方法，包括读、电预处理、置位、复位、耐久性和保持性。适用于消费级、工业级、军用级以及其他电子应用领域的柔性和刚性电阻存储器，不受器件的工艺和尺寸限制。

2规范性引用文件

本文件没有规范性引用文件。

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。3.1

编程晶体管programmingtransistor

用于放大、限制或改变电信号和电功率的半导体器件。3.2

源极电压sourcevoltageVS

施加在编程晶体管源极的偏压。3.3

栅极电压gatevoltageVG

施加在编程晶体管栅极的偏压。3.4

漏极电压drainvoltageVD

施加在编程晶体管漏极的偏压。3.5

电阻存储器resistivememory

基于有源层内导电细丝的可逆形成与可逆断裂，分别定义其低阻态与高阻态的双端器件。3.6

电预处理电压formingvoltage

VForm

用于在有源层内部形成初始导电细丝或导电通路的、施加在有源层两端的高电压。

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3.7

低阻态电阻resistanceoflowresistancestateRLRS

存储器件在置位状态时的电阻值。3.8

高阻态电阻resistanceofhighresistancestate

RHRS

存储器件在复位状态时的电阻值。3.9

跳变点电阻trippointresistanceRTRP

位于高阻态电阻和低阻态电阻之间的参考电阻值。

RHRSRTRPRLRS

3.10

阶跃电压stepvoltageVStep

施加在电阻存储器两端的电压逐渐变化时的电压间隔。3.11

读电压readvoltageVRead

测量电阻存储器电阻值（RR）的特定电压。3.12

读电流readcurrentIRead

用于测量电阻存储器阻值（RR）的，施加读电压（VRead）时的特定电流。3.13

电阻存储器的电阻resistanceofresistivememoryRR

施加读电压VRead得到的电阻值，使用以下公式对其进行定义：

RR=

3.14

置位电压SETvoltageVSET

在电预处理过程后，将电阻存储器转换为低阻态（RLRS）所需的电压。3.15

复位电压RESETvoltageVRESET

将电阻存储器转换为高阻态（RHRS）所需的电压。

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3.16

置位时间SETtimetSET

将电阻存储器转换为低阻态（RLRS）所需的时间。3.17

复位时间RESETtimetRESET

将电阻存储器转换为高阻态（RHRS）所需的时间。3.18

编程晶体管开启电压programmingtransistoronvoltageVON

使编程晶体管开启所需要的电压。3.19

延迟时间delaytimetDelay

为稳定工作，施加VR和VG之间所需的时间间隔。3.20

脉冲宽度pulsewidthtR

单个脉冲从上升沿到下降沿的持续时间。

4被测器件（DUT）

4.1概述

图1a）为1T1R电阻存储单元的等效电路图。电阻存储器的顶部电极、源级、栅极和漏极上的电压分别用VR、VS、VG、VD表示。图1b）为1T1R电阻存储单元的原理图。电阻存储单元被集成在晶体管的漏端，分别给端口施加不同的偏压，来实现电预处理、置位和复位操作。

a）等效电路图b）原理图

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图11T1R电阻存储单元

电阻存储单元由两个金属电极和夹在它们之间的绝缘氧化物材料组成。存储单元的底部电极（BE）连接到晶体管的漏极。VS接地时，VR被施加到1T1R电阻存储单元的顶部电极。使用晶体管的栅极电压来控制电预处理电流和置位电流。

5测试方法

5.1总则

1T1R电阻存储单元的测试流程如图2所示。首先，将1T1R电阻存储单元（被测器件）安装到测试夹具上，并通过改变电压、电流和温度来测量其电性能参数。为了能精确测量器件的电性能参数，必须使用超高精度传感器。

5.2测试设