铁电电容器的印记效应的测试方法与流程

本技术涉及微电子，具体而言，涉及一种铁电电容器的印记效应的测试方法。

背景技术：

1、铁电存储器(fram)是一种新型存储器，它结合了dram和sram易写入的特性，又有flash和eeprom非易失性的特点，其存储数据不需要刷新电路就能够保存数据。

2、铁电存储器的核心工作部分是铁电电容，铁电电容结构一般是mim型，上下两层金属是电容电极，中间是铁电材料形成的铁电薄膜，具有铁电效应，在介质上下电极的外电场作用下，铁电材料的铁畴随不同方向的电场呈现不同的极化状态，同时介质的电容会随极化态的变化而变化，从而出现电容存储电荷数量随电容的极化方向和大小的变化而变化，同时，由于铁电材料的极化强度在撤掉外加电场的情况下依然可以保持，从而使电容器具备非易失性的电荷存储能力，实现数据存储。

3、在铁电存储器在工作时，铁电电容的铁畴(极化)会不断反转，断电后保持稳定的状态，完成“0”和“1”的读写。当铁电电容在一个状态老化后转向另一个状态时，铁畴无法反转，铁电电容仍留在原来的状态，将导致“0”和“1”态的读写错误或者无法读写而失效，产生imprint(印记)效应。

4、目前，常规的对imprint效应的评估只停留是否imprint引起失效的定性分析层面，随着铁电储存器的发展与需要，如何定量评估fram imprint程度是考核其可靠性不可或缺的项目。

5、在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种铁电电容器的印记效应的测试方法，以解决现有技术中难以定量分析印记效应的问题。

2、为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种铁电电容器的印记效应的测试方法，包括：在第一预定温度下，向待测铁电电容器施加变化的电场，并检测第一时刻的极化强度和第二时刻的极化强度，得到第一极化强度和第二极化强度，所述第一时刻为所述电场从正向最小值增加至正向最大值后再减小至0的时刻，所述第二时刻为所述电场从负向最小值增大至负向最大值后再减小至0的时刻，所述正向最小值大于或者等于0，所述负向最小值大于或者等于0；将所述待测铁电电容器在第二预定温度下烘烤预定时长，得到烘烤后的所述待测铁电电容器，所述第二预定温度大于所述第一预定温度；在所述第一预定温度下，向烘烤后的所述待测铁电电容器施加变化的所述电场，并检测所述第一时刻的极化强度和所述第二时刻的极化强度，得到第三极化强度和第四极化强度；根据所述第一极化强度、所述第二极化强度、所述第三极化强度和所述第四极化强度计算剩余极化强度的变化率，所述剩余极化强度的变化率用于表征烘烤后的所述待测铁电电容器的发生印记效应的程度。

3、可选地，根据所述第一极化强度、所述第二极化强度、所述第三极化强度和所述第四极化强度剩余极化强度的变化率，包括：计算所述第一极化强度和所述第二极化强度的差值，得到第一剩余极化强度；计算所述第三极化强度和所述第四极化强度的差值，得到第二剩余极化强度；计算所述第一剩余极化强度和所述第二剩余极化强度的差值，得到剩余极化强度的变化量；计算所述剩余极化强度的变化量与所述第一剩余极化强度的比值，得到所述剩余极化强度的变化率。

4、可选地，所述方法还包括：在所述第一预定温度下，在向所述待测铁电电容器施加的所述电场从所述正向最小值增加至所述正向最大值的过程中，检测所述待测铁电电容器极化强度为0时的矫顽场，得到第一矫顽场；在所述第一预定温度下，在向烘烤后的所述待测铁电电容器施加的所述电场从所述正向最小值增加至所述正向最大值的过程中，检测所述待测铁电电容器极化强度为0时的矫顽场，得到第二矫顽场；计算所述第二矫顽场与所述第一矫顽场的差值的绝对值，得到第一矫顽场漂移值，所述第一矫顽场漂移值也用于表征烘烤后的所述待测铁电电容器的发生所述印记效应的程度。

5、可选地，所述方法还包括：在所述第一预定温度下，在向所述待测铁电电容器施加的所述电场从所述负向最小值增大至所述负向最大值的过程中，检测所述待测铁电电容器极化强度为0时的矫顽场，得到第三矫顽场；在所述第一预定温度下，在向烘烤后的所述待测铁电电容器施加的所述电场从所述负向最小值增大至所述负向最大值的过程中，检测所述待测铁电电容器极化强度为0时的矫顽场，得到第四矫顽场；计算所述第四矫顽场与所述第三矫顽场的差值的绝对值，得到第二矫顽场漂移值，所述第二矫顽场漂移值也用于表征烘烤后的所述待测铁电电容器的发生所述印记效应的程度。

6、可选地，所述正向最小值与所述负向最小值均等于0。

7、可选地，向待测铁电电容器施加变化的电场，包括：向所述待测铁电电容器施加三角波形的所述电场。

8、可选地，所述第一预定温度在15～30℃之间。

9、可选地，所述第二预定温度在60～150℃之间，所述预定时长在5～200小时。

10、根据本技术的另一方面，提供了一种铁电电容器的印记效应的测试方法，包括：获取第一检测过程中的第一时刻的极化强度和第二时刻的极化强度，得到第一极化强度和第二极化强度，其中，所述第一检测过程为在第一预定温度下，向待测铁电电容器施加变化的电场的检测过程，所述第一时刻为所述电场从正向最小值增加至正向最大值后再减小至0的时刻，所述第二时刻为所述电场从负向最小值增大至负向最大值后再减小至0的时刻，所述正向最小值大于或者等于0，所述负向最小值大于或者等于0；获取第二检测过程中的所述第一时刻的极化强度和所述第二时刻的极化强度，得到第三极化强度和第四极化强度，其中，所述第二检测过程在所述第一预定温度下，向烘烤后的所述待测铁电电容器施加变化的所述电场的检测过程，烘烤后的所述待测铁电电容器为所述待测铁电电容器在第二预定温度下烘烤预定时长后得到的；根据所述第一极化强度、所述第二极化强度、所述第三极化强度和所述第四极化强度计算剩余极化强度的变化率，所述剩余极化强度的变化率用于表征烘烤后的所述待测铁电电容器的发生印记效应的程度。

11、可选地，根据所述第一极化强度、所述第二极化强度、所述第三极化强度和所述第四极化强度剩余极化强度的变化率，包括：计算所述第一极化强度和所述第二极化强度的差值，得到第一剩余极化强度；计算所述第三极化强度和所述第四极化强度的差值，得到第二剩余极化强度；计算所述第一剩余极化强度和所述第二剩余极化强度的差值，得到剩余极化强度的变化量；计算所述剩余极化强度的变化量与所述第一剩余极化强度的比值，得到所述剩余极化强度的变化率。

12、可选地，所述方法还包括：获取在向所述待测铁电电容器施加的所述电场从所述正向最小值增加至所述正向最大值的过程中，所述待测铁电电容器极化强度为0时的矫顽场，得到第一矫顽场；获取在向烘烤后的所述待测铁电电容器施加的所述电场从所述正向最小值增加至所述正向最大值的过程中，所述待测铁电电容器极化强度为0时的矫顽场，得到第二矫顽场；计算所述第二矫顽场与所述第一矫顽场的差值的绝对值，得到第一矫顽场漂移值，所述第一矫顽场漂移值也用于表征烘烤后的所述待测铁电电容器的发生所述印记效应的程度。

13、可选地，所述方法还包括：获取在向所述待测铁电电容器施加的所述电场从所述负向最小值增大至所述负向最大值的过程中，所述待测铁电电容器极化强度为0时的矫顽场，得到第三矫顽场；获取在向烘烤后的所述待测铁电电容器施加的所述电场从所述负向最小值增大至所述负向最大值的过程中，所述待测铁电电容器极化强度为0时的矫顽场，得到第四矫顽场；计算所述第四矫顽场与所述第三矫顽场的差值的绝对值，得到第二矫顽场漂移值，所述第二矫顽场漂移值也用于表征烘烤后的所述待测铁电电容器的发生所述印记效应的程度。

14、应用本技术的技术方案，所述铁电电容器的印记效应的测试方法中，首先，在第一预定温度下，向待测铁电电容器施加变化的电场，检测出第一时刻的极化强度和第二时刻的极化强度，即第一极化强度和第二极化强度，所述第一时刻为所述电场从正向最小值增加至正向最大值后再减小至0的时刻，所述第二时刻为所述电场从负向最小值增大至负向最大值后再减小至0的时刻，所述正向最小值大于或者等于0，所述负向最小值大于或者等于0；之后，将所述待测铁电电容器在大于所述第一预定温度的第二预定温度下烘烤预定时长，得到烘烤后的所述待测铁电电容器；之后，在所述第一预定温度下，向烘烤后的所述待测铁电电容器施加变化的所述电场，并检测所述第一时刻的极化强度和所述第二时刻的极化强度，得到第三极化强度和第四极化强度；根据所述第一极化强度、所述第二极化强度、所述第三极化强度和所述第四极化强度计算剩余极化强度的变化率，所述剩余极化强度的变化率用于表征烘烤后的所述待测铁电电容器的发生所述印记效应的程度。该方法利用高温能够加速铁电电容器老化，而老化的铁电电容器产生印记效应，极化翻转受到阻碍，剩余极化强度随之变小，剩余极化强度的变化率变大，该方法根据正常铁电电容器和经过烘烤处理的铁电电容器在电场从正向最小值增加至正向最大值后再减小至0的时刻的极化强度，以及在电场从负向最小值增大至负向最大值后再减小至0的时刻的极化强度，计算出剩余极化强度的变化率，该剩余极化强度的变化率可以表征老化后的铁电电容器的发生印记效应的程度，从而实现了对印记效应的定量分析，进而解决了现有技术中难以定量分析印记效应的问题。