1T2R结构的原位器件、测试方法、电子设备及介质技术

本申请涉及一种1T2R结构的原位器件、测试方法、电子设备及介质，其中，包括：晶体管的源极、栅极和漏极分别与源极连接电极、栅极连接电极和第一漏极连接电极相连，第一阻变存储元件通过第一漏极连接电极与漏极电连接，第二阻变存储元件与第一阻变存储元件相连，设置在第一阻变存储元件第二电极与第二阻变存储元件的第一电极之间的导电金属层与第二漏极连接电极相连，用于隔离第一阻变存储元件和第二阻变存储元件的电信号加载，以对第一阻变存储元件或第二阻变存储元件进行原位测试。通过采用1T2R的原位器件，增加了晶体管的限流功能以实现对阻变器件的多次循环操作，同时，可以对2个阻变器件进行原位观测，有效提高了制样与表征效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
1T2R结构的原位器件、测试方法、电子设备及介质


[0001]本申请涉及原位透射电镜表征测试
，特别涉及一种1T2R结构的原位器件、测试方法、电子设备及介质。

技术介绍

[0002]采用原位器件进行透射电镜表征测试，能够获得常规透射电镜表征无法实现的观测信息。将测试材料或者芯片放置在原位测试芯片上，可以对器件进行加热、加载电信号的操作；另外，采用环境球差校正电镜，可以对器件所处的气氛进行调控，包括氧化气氛，还原气氛，还有水蒸气的气氛。在这样的实验条件下，可以研究外部条件对器件内部微观组织的影响，并且测试器件的导电行为的响应，进而获得微观结构与器件性能之间的关系，以及外部条件对器件性能的影响关系。
[0003]将原位表征技术应用于阻变器件的机理研究具有非常深远的学术意义和商业价值。随着研究工作的日益深入，阻变器件的应用范围在迅速扩展，从最初的非易失性存储器、易失性存储器，到加密应用、图像识别与分类应用，再到类脑计算、存算一体芯片，阻变器件被认为是突破摩尔定律限制的最有前景的解决方案之一。然而，阻变器件的工作机理、器件指标的稳定性、弛豫效应对网络计算准确率的负面影响等问题制约着阻变器件的性能提升与商业应用。研究阻变器件内部微观结构与器件性能之间的关系，成为解决上述问题的关键。
[0004]相关技术中，制作透射电镜表征用原位器件的方法包括两种：第一，针尖式原位加载器件结构；第二，芯片式原位加载器件结构。其中，芯片式原位加载器件的电场结构更加接近于实际器件的工作状态。这种原位加载器件已有的设计包括1R，多个R结构，1T1R结构。其中，1R结构是指一个原位器件包含1个阻变器件，多个R结构是指一个原位器件包含3个或3个以上的阻变器件，1T1R结构是指一个原位器件包含一个限制电流的晶体管结构和1个阻变器件。
[0005]然而，两种芯片式原位加载器件结构设计都存在各自的局限性。比如，1R结构和多R结构的原位器件，其缺点在于缺少有效的限流机制，因此，对这样的器件进行有限次数的阻变操作之后，阻变层会在低阻态的高电流热效应的影响下，逐渐失效，不能满足多次阻变操作的原位表征需求；1T1R结构的原位器件，其缺点在于制作时间周期长，一次原位表征只能观测一个RRAM器件的动态阻变过程，相比于多R结构的器件，1T1R器件的制样与表征的效率很低，无法达到提高性能器件的目的。

技术实现思路

[0006]本申请提供一种1T2R结构的原位器件、测试方法、电子设备及介质，以解决相关技术中的原位器件缺少有效的限流机制、制作时间周期长、效率低等问题。
[0007]本申请第一方面实施例提供一种1T2R结构的原位器件，包括：
[0008]晶体管，所述晶体管的源极、栅极和漏极分别与源极连接电极、栅极连接电极和第
一漏极连接电极相连；
[0009]第一阻变存储元件和第二阻变存储元件，所述第一阻变存储元件通过所述第一漏极连接电极与所述漏极电连接，所述第二阻变存储元件与所述第一阻变存储元件相连；以及
[0010]设置在所述第一阻变存储元件第二电极与所述第二阻变存储元件的第一电极之间的导电金属层，所述导电金属层与第二漏极连接电极相连，用于隔离所述第一阻变存储元件和所述第二阻变存储元件的电信号加载，以对所述第一阻变存储元件或所述第二阻变存储元件进行原位测试。
[0011]根据本申请的一个实施例，所述第一阻变存储元件，还包括：
[0012]第一电极，所述第一电极通过所述漏极连接电极与所述漏极电连接；
[0013]第二电极，所述第二电极与所述导电金属层相连；
[0014]设置在所述第一电极和所述第二电极之间的第一阻变层。
[0015]根据本申请的一个实施例，所述第二阻变存储元件，包括：
[0016]第三电极，所述第一电极与所述导电金属层相连；
[0017]第四电极，所述第四电极与第三漏极连接电极相连
[0018]设置在所述第三电极和所述第四电极之间的第二阻变层。
[0019]根据本申请的一个实施例，所述晶体管还包括：
[0020]接地端和与所述接地端电连接的接地端连接电极。
[0021]根据本申请的一个实施例，所述接地端连接电极、所述源极连接电极、所述栅极连接电极、所述第一漏极连接电极、所述第二漏极连接电极和所述第三漏极连接电极沿第一方向并列排布在同一平面上。
[0022]根据本申请实施例的1T2R结构的原位器件，将晶体管的源极、栅极和漏极分别与源极连接电极、栅极连接电极和第一漏极连接电极相连，第一阻变存储元件通过第一漏极连接电极与漏极电连接，第二阻变存储元件与第一阻变存储元件相连，设置在第一阻变存储元件第二电极与第二阻变存储元件的第一电极之间的导电金属层与第二漏极连接电极相连，用于隔离第一阻变存储元件和第二阻变存储元件的电信号加载，以对第一阻变存储元件或第二阻变存储元件进行原位测试。由此，解决了相关技术中的原位器件缺少有效的限流机制、制作时间周期长、效率低等问题，通过采用1T2R的原位器件，增加了晶体管的限流功能以实现对阻变器件的多次循环操作，同时，可以对2个阻变器件进行原位观测，有效提高了制样与表征效率。
[0023]本申请第二方面实施例提供一种1T2R结构的原位器件的测试方法，采用如上述权利要求任一项所述的1T2R结构的原位器件，包括以下步骤：
[0024]获取当前待测试阻变存储元件；
[0025]根据所述当前待测试阻变存储元件匹配对应的测试连接关系；以及
[0026]按照所述对应的测试连接关系对所述当前待测试阻变存储元件进行原位测试。
[0027]根据本申请的一个实施例，所述根据所述当前待测试阻变存储元件匹配对应的测试连接关系，包括：
[0028]若所述当前待测试阻变存储元件为所述第一阻变存储元件，则所述第一阻变存储元件对应的测试连接关系为将所述第一漏极连接电极与所述第二漏极连接电极短接，通过
所述源极连接电极、所述栅极连接电极、所述第三漏极连接电极和接地端连接电极进行测试连接；
[0029]若所述当前待测试阻变存储元件为所述第二阻变存储元件，则所述第二阻变存储元件对应的测试连接关系为将所述第一漏极连接电极和所述第三漏极连接电极悬空，通过所述源极连接电极、所述栅极连接电极、所述第二漏极连接电极和所述接地端连接电极进行测试连接。
[0030]根据本申请的一个实施例，所述按照所述对应的测试连接关系对所述当前待测试阻变存储元件进行原位测试，包括：
[0031]在所述当前待测试阻变存储元件为所述第一阻变存储元件时，将所述第一漏极连接电极与所述第二漏极连接电极短接，并根据所述源极连接电极、所述栅极连接电极、所述第三漏极连接电极和接地端连接电极对所述第一阻变存储元件进行原位测试；
[0032]在所述当前待测试阻变存储元件为所述第二阻变存储元件时，将所述第一漏极连接电极和所述第三漏极连接电极悬空，并根据所述源极连接电极、所述栅极连接电极、所述第二漏极连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种1T2R结构的原位器件，其特征在于，包括：晶体管，所述晶体管的源极、栅极和漏极分别与源极连接电极、栅极连接电极和第一漏极连接电极相连；第一阻变存储元件和第二阻变存储元件，所述第一阻变存储元件通过所述第一漏极连接电极与所述漏极电连接，所述第二阻变存储元件与所述第一阻变存储元件相连；以及设置在所述第一阻变存储元件第二电极与所述第二阻变存储元件的第一电极之间的导电金属层，所述导电金属层与第二漏极连接电极相连，用于隔离所述第一阻变存储元件和所述第二阻变存储元件的电信号加载，以对所述第一阻变存储元件或所述第二阻变存储元件进行原位测试。2.根据权利要求1所述的1T2R结构的原位器件，其特征在于，所述第一阻变存储元件，还包括：第一电极，所述第一电极通过所述漏极连接电极与所述漏极电连接；第二电极，所述第二电极与所述导电金属层相连；设置在所述第一电极和所述第二电极之间的第一阻变层。3.根据权利要求1所述的1T2R结构的原位器件，其特征在于，所述第二阻变存储元件，包括：第三电极，所述第一电极与所述导电金属层相连；第四电极，所述第四电极与第三漏极连接电极相连设置在所述第三电极和所述第四电极之间的第二阻变层。4.根据权利要求1所述的1T2R结构的原位器件，其特征在于，所述晶体管还包括：接地端和与所述接地端电连接的接地端连接电极。5.根据权利要求4所述的1T2R结构的原位器件，其特征在于，所述接地端连接电极、所述源极连接电极、所述栅极连接电极、所述第一漏极连接电极、所述第二漏极连接电极和所述第三漏极连接电极沿第一方向并列排布在同一平面上。6.一种1T2R结构的原位器件的测试方法，其特征在于，采用如权利要求1
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5任一项所述的1T2R结构的原位器件，所述方法包括以下步骤：获取当前待测试阻变存储元件；根据所述当前待测试阻变存储元件匹配对应的测试连接关系；以及按照所述对应的测试连接关系对...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙雯，高滨，赵美然，唐建石，吴华强，钱鹤，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：