相變存儲器單元熱擴(kuò)散特性及其測試系統(tǒng)研究.pdf

1、相變存儲器被認(rèn)為是最具有競爭力的新型半導(dǎo)體存儲器之一，隨著存儲器密度和操作速度的提升，擦寫過程累積的熱量會導(dǎo)致器件內(nèi)部溫度的變化，進(jìn)而影響器件的性能。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，連續(xù)脈沖作用下熱累積效應(yīng)是存在的。利用熱累積效應(yīng)，雙脈沖調(diào)制實(shí)現(xiàn)了相變存儲單元的多值存儲。而脈沖間隔器件內(nèi)部熱量的擴(kuò)散直接影響了器件內(nèi)部熱量的累積和溫度的變化。所以對相變單元熱擴(kuò)散熱性的研究不僅對相變單元的正常工作有促進(jìn)作用，同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)相變存儲器單元速率的提升和更廣泛的

2、引用。本文的內(nèi)容就是通過實(shí)驗(yàn)和仿真的方法研究熱擴(kuò)散過程，主要是研究熱擴(kuò)散相關(guān)參數(shù)的計(jì)算方法，并設(shè)計(jì)一種相變存儲器單元的測量裝置。
　　本文首先提出一種相變存儲器單元的簡化模型，用于描述脈沖序列作用下相變層由晶態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷Щ^程。然后，使用4200-SCS半導(dǎo)體特性測試儀對相變存儲器單元施加 RESET脈沖序列，隨著脈沖個(gè)數(shù)的增加，單元電阻逐漸增大。依據(jù)單元的簡化模型和溫度計(jì)算公式推導(dǎo)出熱容和熱阻的求取公式。接著，利用HSPIC

3、E模型，在考慮熱累積效應(yīng)的影響的條件下，仿真單元電阻-脈沖個(gè)數(shù)曲線，并分別研究熱容和累積溫度的變化對單元電阻的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果很接近，表明脈沖序列作用下，單元電阻逐漸增加時(shí)，相變存儲器單元內(nèi)部累積溫度會呈現(xiàn)先快速升高后緩慢升高的變化趨勢，近似符合對數(shù)函數(shù)曲線，并且隨著脈沖序列中的脈沖數(shù)目增加，相變存儲單元熱阻緩慢增加，熱容逐漸減小。
　　本文還基于DSP芯片設(shè)計(jì)開發(fā)了一套相變單元的脈沖I-V測試系統(tǒng)，使用該系統(tǒng)測量得到的G