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Process Variation Based Electrical Model of STT-Assisted VCMA-MTJ and Its Application in NV-FA STT 지원 VCMA-MTJ의 공정 변화 기반 전기 모델 및 NV-FA에서의 응용

Dongyue JIN, Luming CAO, You WANG, Xiaoxue JIA, Yongan PAN, Yuxin ZHOU, Xin LEI, Yuanyuan LIU, Yingqi YANG, Wanrong ZHANG

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요약 :

빠른 스위칭 속도, 낮은 전력 소비 및 우수한 안정성은 비휘발성 전가산기(NV-FA)를 만드는 스핀 전달 토크 지원 전압 제어 자기 이방성 자기 터널 접합(STT 지원 VCMA-MTJ)의 중요한 특성 중 일부입니다. 이를 기반으로 사물 인터넷에 매력적입니다. 그러나 STT 지원 VCMA-MTJ 및 NV-FA의 성능에 대한 프로세스 변화의 영향은 STT 지원 VCMA-MTJ의 축소 및 칩 통합 개선으로 인해 점점 더 분명해질 것입니다. 본 논문에서는 자화 역학과 막 성장 공정 및 에칭 공정의 공정 변화를 기반으로 STT 지원 VCMA-MTJ의 보다 정확한 전기 모델을 구축했습니다. 특히 막 두께가 0.7nm로 감소함에 따라 쓰기 전압은 0.9V로 감소한다. 자유층 두께 변화의 영향(γtf) 및 산화물층 두께 변화(γTOX) 상태 스위칭에 대한 터널 자기저항비 변화(β)가 감지 마진에 미치는 영향(SM)에 대해 자세히 연구했습니다. 위의 프로세스 변화가 가우스 분포를 따른다는 점을 고려하면 몬테카를로 시뮬레이션은 NV-FA의 쓰기 및 출력 동작에 대한 프로세스 변화의 영향을 연구하는 데 사용됩니다. 결과는 STT 지원 VCMA-MTJ의 상태가 -0.3%≤γ에서 전환될 수 있음을 보여줍니다.tf≤6% 또는 -23%≤γTOX≤0.2 %. SM β가 16.0에서 0%로 증가하면 30% 감소합니다. NV-FA에 '0'을 쓰는 오류율을 증가시켜 줄일 수 있습니다. Vb1 또는 긍정적인 증가 Vb2. '1'을 쓰는 오류율은 다음을 증가시켜 줄일 수 있습니다. Vb1 또는 부정적인 감소 Vb2. 출력 오류율의 감소는 구동 전압(Vdd).

발행
IEICE TRANSACTIONS on Electronics Vol.E105-C No.11 pp.704-711
발행일
2022/11/01
공개일
2022/04/18
온라인 ISSN
1745-1353
DOI
10.1587/transele.2021ECP5061
원고의 종류
PAPER
범주
반도체 재료 및 장치

작성자

Dongyue JIN
  Beijing University of Technology
Luming CAO
  Beijing University of Technology
You WANG
  Faulty of Hefei Innovation Research Institute, Beihang University
Xiaoxue JIA
  Beijing University of Technology
Yongan PAN
  Beijing University of Technology
Yuxin ZHOU
  Beijing University of Technology
Xin LEI
  Beijing University of Technology
Yuanyuan LIU
  Beijing University of Technology
Yingqi YANG
  Beijing University of Technology
Wanrong ZHANG
  Beijing University of Technology

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