標準的R負載測量技術

在標準R負載測量技術中（如圖5所示），一個電阻與DUT串聯，通過測量負載電阻上的電壓就可以測出流過DUT的電流。采用有源、高阻抗探針和示波器[1]記錄負載電阻上的電壓。流過DUT的電流等于施加的電壓（VAPPLIED）減去器件上的電壓（VDEV），再除以負載電阻。負載電阻的大小范圍通常從1千歐到3千歐。這種技術采用了一種折衷：如果負載電阻太高，RC效應以及電壓在R負載和DUT上的分配將會限制這種技術的性能；但是，如果電阻值太小，它會影響電流的分辨率。



圖5.標準R負載技術

最近，我們研究出了一種新的不需要負載電阻的限流技術。通過緊密控制電流源的大小，可以對于RI曲線中的低電流進行更精確的特征分析。這種新技術（如圖6所示）能夠通過一次脈沖掃描同時獲得I-V和RI曲線，其中采用了高速脈沖源和測量儀器，即雙通道的4225-PMU[2]超快I-V模塊。這種新模塊能夠提供電壓源，同時以較高的精度測量電壓和電流響應，上升和下降時間短至20ns。

去掉負載電阻也就消除了回折的副作用。4225-PMU模塊[3]以及用于擴展其靈敏度的4225-RPM[4]遠程放大器/開關（如圖7所示）可用于4200-SCS型[5]半導體特征分析系統(tǒng)，其不僅具有對PCM器件進行特征分析所必需的測量功能，而且能夠自動實現整個測試過程。




圖6.采用4225-PMU的限流技術



圖7.4225-PMU超快I-V模塊和兩個4225-RPM遠程放大器/開關，
適用于吉時利4200-SCS型特征分析系統(tǒng)
參考文獻
[1] T. Nirschl, J. B. Phipp, et al. (2007, Dec. 10-12). Write strategies for 2- and 4-bit multi-level phase-change memory.Presented at IEDM 2007. IEEE International.[Online].Available:http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=4418973
[2] D.-S. Suh, K. H. P.Kim, et al (2006, Dec. 11-13).Critical quenching speed determining phase of Ge2Sb2Te5in phase-change memory. Presented at IEDM 06. IEEE International. [Online]. Available:http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=4154328
[3]A. Pirovano, A. L. Lacaita, et al, “Low-field amorphous state resistance and threshold voltage drift in chalcogenide materials,” IEEE Trans. Electron Devices, vol. 51, no. 5, May 2004.

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[1]示波器：http://www.keithley.com.cn/products/localizedproducts/semiconductor/4200scp2

[2]4225-PUM：http://www.keithley.com.cn/products/semiconductor/parametricanalyzer/4200scs/?path=4225-PMU/Documents

[3]4255-PUM模塊：http://www.keithley.com.cn/products/semiconductor/parametricanalyzer

[4]4255-RPM:http://www.keithley.com.cn/products/semiconductor/parametricanalyzer/4200scs/?mn=4225-RPM

[5]4200SCS:http://www.keithley.com.cn/products/localizedproducts/semiconductor/4200scs