一種氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測裝置及其檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于微電子材料的電學性能測試技術領域，具體涉及一種氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測裝置；本發(fā)明還涉及利用該裝置進行氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測的方法。
【背景技術】
[0002]目前，用來解釋電阻轉變特性的機理和理論有各種各樣，但能夠適用于各種阻變存儲器材料的理論還不夠完善和清晰，為了能夠揭示電阻轉變特性的機理，使用一些現(xiàn)代的分析測試方法和技術是非常必要的。在研究電阻轉變特性的機理的工作中，現(xiàn)代的分析測試方法和技術起到了非常重要的作用；原位(in situ)檢測主要指的是在科學中實時的測試分析，將待測的目標置于原來的體系中進行檢測。
[0003]現(xiàn)有用于氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測方法是在模擬條件體系將某一目標分離出來使用單變量方式進行測定，測試結果誤差較大，不能對施加電流、電壓后的氧化鋯薄膜表面形貌進行即時觀察。本發(fā)明的檢測裝置在滿足氧化鋯薄膜進行微細加工的同時，在測試電阻反轉特性的過程可以同時通過原子力顯微鏡觀察到施加電流、電壓后的表面形貌，實現(xiàn)了實時的電學性能測試，即原位電學性能測試，在測試過程中同時做到了即時的微觀形貌觀察。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測裝置，解決了現(xiàn)有技術測試結果誤差大，不能對施加電流、電壓后的氧化鋯薄膜表面形貌進行即時觀察的問題。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供利用上述裝置進行氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測的方法。
[0006]本發(fā)明所采用的技術方案是，一種氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測裝置，包括數(shù)字源表，數(shù)字源表的負極與原子力顯微鏡的載物臺連接，原子力顯微的導電探針與數(shù)字源表的正極連接。
[0007]本發(fā)明的特征還在于，
[0008]數(shù)字源表為Keiythley2400型數(shù)字源表。
[0009]導電探針為ppp-cont型導電探針。
[0010]本發(fā)明所采用的另一種技術方案是，一種氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測的方法，采用一種氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測裝置，其結構為:包括數(shù)字源表，數(shù)字源表的負極與原子力顯微鏡的載物臺連接，原子力顯微的導電探針與數(shù)字源表的正極連接:具體按以下步驟進行:
[0011]步驟1:在待測氧化鋯薄膜的表面鍍Pt金屬層；
[0012]步驟2:打開原子力顯微鏡開關，將步驟I所得氧化鋯薄膜置于載物臺上，用銀膠將氧化鋯薄膜與導電探針導通，隨后打開數(shù)字源表的電源開關；
[0013]步驟3:調節(jié)數(shù)字源表輸出的電壓和電流，對待測樣品氧化鋯薄膜進行電阻轉變特性的檢測。
[0014]本發(fā)明的特征還在于，
[0015]數(shù)字源表為Keiythley2400型數(shù)字源表。
[0016]導電探針為ppp-cont型導電探針。
[0017]本發(fā)明的有益效果是，利用本發(fā)明裝置可以同步觀察氧化鋯薄膜的1-V曲線，不斷施加電壓的過程可以同時通過原子力顯微鏡觀察到加壓后的表面形貌，直到出現(xiàn)電學性能較好的雙極性ι-ν曲線，實現(xiàn)了實時的電學性能測試，能夠即時的微觀形貌觀察。通過在ZrO2格點表面鍍Pt金屬層，有效地降低了導電探針與ZrO 2格點接觸時形成的接觸電阻。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測裝置的結構示意圖；
[0019]圖2是利用本發(fā)明方法測得的ZrO2格點原子力顯微鏡(AFM)形貌圖；
[0020]圖3是利用本發(fā)明方法測得的ZrO2格點原子力顯微鏡(AFM)三維形貌圖；
[0021]圖4是利用本發(fā)明方法測得的ZrO2格點微區(qū)負向電流-電壓(1-V)曲線圖。
[0022]圖中，1.數(shù)字源表，2.原子力顯微鏡，3.載物臺，4.導電探針。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0024]本發(fā)明一種氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測裝置結構示意圖如圖1所示，包括數(shù)字源表1，數(shù)字源表I的負極與原子力顯微鏡2的載物臺3連接，原子力顯微2的導電探針4與數(shù)字源表I的正極連接。
[0025]其中，數(shù)字源表I為Keiythley2400型數(shù)字源表；導電探針4為ppp-cont型導電探針。
[0026]本發(fā)明一種氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測的方法，采用一種氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測裝置，其結構為:包括數(shù)字源表1，數(shù)字源表I的負極與原子力顯微鏡2的載物臺3連接，原子力顯微2的導電探針4與數(shù)字源表I的正極連接；其中，數(shù)字源表I為Keiythley2400型數(shù)字源表；導電探針4為ppp-cont型導電探針；具體按以下步驟進行:
[0027]步驟1:在待測氧化鋯薄膜的表面鍍Pt金屬層；
[0028]步驟2:打開原子力顯微鏡開關，將步驟I所得氧化鋯薄膜置于載物臺上，用銀膠將氧化鋯薄膜與導電探針導通，隨后打開數(shù)字源表的電源開關；
[0029]步驟3:調節(jié)數(shù)字源表輸出的電壓和電流，對待測樣品氧化鋯薄膜進行電阻轉變特性的檢測。
[0030]利用本發(fā)明方法對氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測結果為:圖2為所測ZrO2格點微區(qū)測試的原子力顯微鏡(AFM)形貌圖；圖3為所測2抑2格點微區(qū)測試的原子力顯微鏡(AFM)三維形貌圖。通過在氧化鋯薄膜表面鍍Pt層可以有效地降低探針與圖形接觸時形成的接觸電阻，成功的測得了 zro2格點微細圖形的電阻反轉特征曲線。
[0031]為了防止器件的永久擊穿，首先在Keithley2400系統(tǒng)中設置一個限制電流之后施加正電壓開始掃描，當正電壓達到一定值時，器件的電流急劇上升，器件由初始的高阻態(tài)(HRS)轉變?yōu)榈妥钁B(tài)(LRS)，將這個過程定義為反轉(Set)過程，將產生電流突然跳變的電壓定義為反轉電壓(Vset)。在掃描負向電壓方向時，當電壓增大到一定值時，器件的電流急劇下降，器件又由LRS轉變?yōu)镠RS，將這個過程定義為復位(Reset)過程，產生電流突然降低的電壓定義為復位電壓(Vreset)。
[0032]本發(fā)明方法測得的ZrO2格點微區(qū)負向電流-電壓(1-V)曲線圖如圖4所示，測試微區(qū)1-V時設置了保護電流Icc為100 μΑ，反轉電壓為0.8V，復位電壓為-2.2V，電流-電壓(1-V)曲線掃描的方式為:0V —+3.0V —O —-3.0V —0V。從圖中可以看出，電流-電壓(1-V)曲線具有明顯的雙極性。當施加電壓達由OV到達+0.8V時，通過薄膜的電流減小，器件轉換到低阻狀態(tài)；其次，當電壓達到-2.2V時，電流突然降落，器件返回到高阻態(tài)。這種在高阻態(tài)和低阻態(tài)之間的轉換可重復實現(xiàn)。
【主權項】
1.一種氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測裝置，其特征在于，包括數(shù)字源表(I)，數(shù)字源表(I)的負極與原子力顯微鏡(2)的載物臺(3)連接，原子力顯微鏡(2)的導電探針(4)與數(shù)字源表(I)的正極連接。2.根據(jù)權利要求1所述的一種氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測裝置，其特征在于，所述數(shù)字源表(I)為Keiythley2400型數(shù)字源表。3.根據(jù)權利要求1所述的一種氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測裝置，其特征在于，所述導電探針(4)為ppp-cont型導電探針。4.一種氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測的方法，其特征在于，采用一種氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測裝置，其結構為:包括數(shù)字源表(I)，數(shù)字源表(I)的負極與原子力顯微鏡(2)的載物臺⑶連接，原子力顯微鏡⑵的導電探針⑷與數(shù)字源表⑴的正極連接；具體按以下步驟進行: 步驟1:在待測氧化鋯薄膜的表面鍍Pt金屬層； 步驟2:打開原子力顯微鏡(2)開關，將步驟I所得氧化鋯薄膜置于載物臺(3)上，用銀膠將氧化鋯薄膜與導電探針(4)導通，隨后打開數(shù)字源表(I)的電源開關； 步驟3:調節(jié)數(shù)字源表(I)輸出的電壓和電流，對待測樣品氧化鋯薄膜進行電阻轉變特性的檢測。5.根據(jù)權利要求4所述的一種氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測的方法，其特征在于，所述數(shù)字源表(I)為Keiythley2400型數(shù)字源表。6.根據(jù)權利要求4所述的一種氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測的方法，其特征在于，所述導電探針(4)為ppp-cont型導電探針。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測裝置，包括數(shù)字源表，數(shù)字源表的負極與原子力顯微鏡的載物臺連接，原子力顯微鏡的導電探針與數(shù)字源表的正極連接。本發(fā)明還公開了利用上述裝置進行氧化鋯薄膜電阻轉變特性檢測的方法。本發(fā)明將原子力顯微鏡與數(shù)字源表結合使用，實現(xiàn)了對施加電流、電壓后的氧化鋯薄膜表面形貌進行即時觀察；在檢測過程中通過在ZrO2薄膜表面鍍Pt金屬層，可以有效地降低導電探針與ZrO2格點接觸時形成的接觸電阻。
【IPC分類】G01Q60/24, G01R31/00
【公開號】CN105137216
【申請?zhí)枴緾N201510401733
【發(fā)明人】李穎, 趙高揚
【申請人】西安理工大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年7月9日