一种半导体器件单元以及图像识别装置制造方法及图纸

技术编号:21144334 阅读:14 留言:0更新日期:2019-05-18 06:06
本发明专利技术提供一种半导体器件单元以及图像识别装置,包括光电二极管和磁阻随机存储器,存储器可以为自旋转移力矩磁阻随机存储器或自旋轨道矩磁阻式随机存储器,光电二极管和磁阻随机存储器的底电极相互电连接,光电二极管和磁阻随机存储器的顶电极相互电连接。磁阻随机存储器有无限次重复写入及永久存储的特性,可以用于人工神经网络的权重计算,光电二极管感光后产生光电流信号,光电流的大小与磁阻随机存储器读取电流的量级相似,光电流流入磁阻随机存储器,从而可以用于人工神经网络图像识别。由于光电二极管为自驱动PN结器件,无需额外电源,能耗低且可以应用于断电的特殊环境中,同时,直接对模拟信号进行识别,实现更为智能的图像识别。

A Semiconductor Device Unit and Image Recognition Device

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件单元以及图像识别装置
本专利技术涉及半导体器件及其制造领域,特别涉及一种半导体器件单元以及图像识别装置。
技术介绍
图像识别是人工智能技术的一个重要领域,目前,在采集到要识别的图像之后,该图像以数字信号的形式传送至处理器中,处理器中预置有识别算法,在处理器中利用识别算法对图像进行对象识别。然而,处理器是需要外接电源才可以工作的,在一些特殊环境,例如野外或太空等,并不能得到应用。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种半导体器件单元以及图像识别装置,利用半导体器件实现图像识别。为实现上述目的,本专利技术有如下技术方案:一种半导体器件单元,包括:衬底;分别位于所述衬底上的光电二极管以及自旋转移力矩磁阻随机存储器,所述光电二极管包括由下至上依次层叠的底电极、第一掺杂类型半导体层、第二掺杂类型半导体层和顶电极,所述自旋转移力矩磁阻随机存储器包括由下至上依次层叠的底电极、磁性隧道结和顶电极;其中,所述光电二极管的底电极通过第一电连线电连接至所述自旋转移力矩磁阻随机存储器的底电极,所述光电二极管的顶电极通过第二电连线电连接所述自旋转移力矩磁阻随机存储器的顶电极,所述第一电连线和/或所述第二电连线中连接有开关器件。可选地,所述磁性隧道结包括由下至上依次层叠的第一磁性层、遂穿层、第二磁性层和保护层。可选地,所述磁性隧道结还包括所述第一磁性层下的第一钉扎层和/或第二磁性层与保护层之间的第二钉扎层。可选地,所述光电二极管为可见光、红外或紫外光电二极管。一种半导体器件单元,包括:衬底;分别位于所述衬底上的光电二极管以及自旋轨道矩磁阻式随机存储器,所述光电二极管包括由下至上依次层叠的底电极、第一掺杂类型半导体层、第二掺杂类型半导体层和顶电极,所述自旋轨道矩磁阻式随机存储器包括由下至上依次层叠的底电极、自旋轨道耦合层、磁阻隧道结和顶电极;其中,所述光电二极管的底电极通过第一电连线电连接至所述自旋轨道矩磁阻式随机存储器的底电极,所述光电二极管的顶电极通过第二电连线电连接所述自旋轨道矩磁阻式随机存储器的顶电极,所述第一电连线和/或所述第二电连线中连接有开关器件。可选地,所述磁阻隧道结包括由下至上依次层叠的第一磁性层、遂穿层、第二磁性层以及保护层。可选地,所述磁阻隧道结还包括所述第二磁性层与所述保护层之间的钉扎层。可选地,所述光电二极管为可见光、红外或紫外光电二极管。一种图像识别装置,包括多个上述任一的半导体器件单元,多个所述半导体器件单元中的自旋转移力矩磁阻随机存储器用于存储人工神经网络的权重,所述光电二极管的光电信号为图像识别模型的输入信号。一种图像识别装置,包括多个上述任一的半导体器件单元,多个所述半导体器件单元中的自旋轨道矩磁阻式随机存储器用于存储人工神经网络的权重,所述光电二极管的光电信号为图像识别模型的输入信号。本专利技术实施例提供的半导体器件单元以及图像识别装置,包括光电二极管和磁阻随机存储器,磁阻随机存储器可以为自旋转移力矩磁阻随机存储器或自旋轨道矩磁阻式随机存储器,光电二极管和磁阻随机存储器的底电极相互电连接,光电二极管和磁阻随机存储器的顶电极相互电连接。由于磁阻随机存储器具有无限次重复写入以及永久存储的特性,可以用于存储人工神经网络的计算权重,光电二极管感光后产生光电流信号,而光电流的大小与磁阻随机存储器读取电流的量级相似,光电流流入磁阻随机存储器,从而可以用于人工神经网络图像识别。由于光电二极管为自驱动的PN结器件,无需额外电源,能耗低且可以应用于断电的特殊环境中,同时,直接对模拟信号进行识别,实现更为智能的图像识别。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了根据本专利技术实施例一的半导体器件单元的立体结构示意图;图2示出了根据本专利技术实施例二的半导体器件单元的立体结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术,但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广,因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次,本专利技术结合示意图进行详细描述,在详述本专利技术实施例时,为便于说明,表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大,而且所述示意图只是示例,其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外,在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。正如
技术介绍
中的描述,目前,进行图像识别时,在采集到要识别的图像之后,该图像以数字信号的形式传送至处理器中,处理器中预置有识别算法,在处理器中利用识别算法对图像进行对象识别。然而,处理器是需要外接电源才可以工作的,在一些特殊环境,例如野外或太空等,并不能得到应用。为此,本申请提出了一种半导体器件单元以及图像识别装置,包括光电二极管和磁阻随机存储器,磁阻随机存储器可以为及自旋转移力矩磁阻随机存储器(STTMRAM)或自旋轨道矩磁阻式随机存储器(SOTMRAM),光电二极管和磁阻随机存储器的底电极相互电连接,光电二极管和磁阻随机存储器的顶电极相互电连接。由于磁阻随机存储器具有无限次重复写入以及永久存储的特性,可以用于存储人工神经网络的计算权重,而光电二极管感光后产生光电流信号,而光电流的大小与磁阻随机存储器读取电流的量级相似,光电流流入磁阻随机存储器,从而可以用于人工神经网络图像识别。由于光电二极管为自驱动的PN结器件,无需额外电源,能耗低且可以应用于断电的特殊环境中,同时,直接对模拟信号进行识别,实现更为智能的图像识别。为了更好地理解本申请的技术方案和技术效果,以下将结合具体的实施例进行详细的描述。实施例一参考图1所示,本实施例中,该半导体器件单元10包括:衬底100;分别位于所述衬底100上的光电二极管110以及自旋转移力矩磁阻随机存储器120,所述光电二极管110包括由下至上依次层叠的底电极112、第一掺杂类型半导体层114、第二掺杂类型半导体层116和顶电极118,所述自旋转移力矩磁阻随机存储器120包括由下至上依次层叠的底电极122、磁性隧道结和顶电极134;其中,所述光电二极管110的底电极112通过第一电连线140电连接至所述自旋转移力矩磁阻随机存储器120的底电极122,所述光电二极管110的顶电极118通过第二电连线150电连接所述自旋转移力矩磁阻随机存储器120的顶电极134,所述第一电连线140和/或所述第二电连线150中连接有开关器件160。在本申请实施例中,衬底100主要起到支撑作用,衬底100可以为半导体衬底或其他衬底,半导体衬底例如可以为Si衬底、Ge衬底、SiGe衬底、SOI(绝缘体上硅,SiliconOnInsulator)或GOI(绝缘体上锗,GermaniumOnInsulator)等。本实施例中,衬底100可以为硅衬底。在本申请实施例中,光电二极管110中的第一掺杂类型半导体层114和第二掺杂类型半导体层116具有相反的掺杂类型本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种半导体器件单元,其特征在于,包括:衬底;分别位于所述衬底上的光电二极管以及自旋转移力矩磁阻随机存储器,所述光电二极管包括由下至上依次层叠的底电极、第一掺杂类型半导体层、第二掺杂类型半导体层和顶电极,所述自旋转移力矩磁阻随机存储器包括由下至上依次层叠的底电极、磁性隧道结和顶电极;其中,所述光电二极管的底电极通过第一电连线电连接至所述自旋转移力矩磁阻随机存储器的底电极,所述光电二极管的顶电极通过第二电连线电连接所述自旋转移力矩磁阻随机存储器的顶电极,所述第一电连线和/或所述第二电连线中连接有开关器件。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件单元,其特征在于,包括:衬底;分别位于所述衬底上的光电二极管以及自旋转移力矩磁阻随机存储器,所述光电二极管包括由下至上依次层叠的底电极、第一掺杂类型半导体层、第二掺杂类型半导体层和顶电极,所述自旋转移力矩磁阻随机存储器包括由下至上依次层叠的底电极、磁性隧道结和顶电极;其中,所述光电二极管的底电极通过第一电连线电连接至所述自旋转移力矩磁阻随机存储器的底电极,所述光电二极管的顶电极通过第二电连线电连接所述自旋转移力矩磁阻随机存储器的顶电极,所述第一电连线和/或所述第二电连线中连接有开关器件。2.根据权利要求1所述的半导体器件单元,其特征在于,所述磁性隧道结包括由下至上依次层叠的第一磁性层、遂穿层、第二磁性层和保护层。3.根据权利要求2所述的半导体器件单元,其特征在于,所述磁性隧道结还包括所述第一磁性层下的第一钉扎层和/或第二磁性层与保护层之间的第二钉扎层。4.根据权利要求1所述的半导体器件单元,其特征在于,所述光电二极管为可见光、红外或紫外光电二极管。5.一种半导体器件单元,其特征在于,包括:衬底;分别位于所述衬底上的光电二极管以及自旋轨道矩磁阻式随机存储器,所述光电二极管包括由下至上依次层叠的底电极、第一掺杂类型半导体层、第二掺杂类型半导体层和顶电极,所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨美音罗军许静杨腾智李彦如李俊峰
申请(专利权)人:中国科学院微电子研究所
类型:发明
国别省市:北京,11

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