半导体装置、储层计算系统以及半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供半导体装置，具有：多个隧道二极管，分别具备第一导电型的第一半导体区域和设置在上述第一半导体区域上且具有纳米线的形状的第二导电型的第二半导体区域；绝缘膜，覆盖上述第二半导体区域的侧面；多个第一电极，分别与上述第一半导体区域连接；以及多个第二电极，分别与上述第二半导体区域连接，上述第二电极具有第一面，上述第一面隔着上述绝缘膜与上述第二半导体区域的侧面对置，在上述多个隧道二极管之间，上述第二半导体区域的直径不同。径不同。径不同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置、储层计算系统以及半导体装置的制造方法


[0001]本公开涉及半导体装置、储层计算系统以及半导体装置的制造方法。

技术介绍

[0002]为了提供一种利用人工智能(artificial intelligence)的先进的信息处理服务，正在开发一种面向AI的计算系统。正在开发通过采用受生物体的神经模型启发的神经模态计算来实现这样的系统的动作。其中，由于储层计算能够进行时间序列信息处理，所以作为提高动画识别、预测等AI的技术被期待。在储层计算系统中，使用被称为储层电路的包含非线性特性不同的多个非线性元件的网络型的电路。
[0003]专利文献1:日本特开平8－213561号公报
[0004]专利文献2:日本特开2011－238909号公报
[0005]专利文献3:日本特表2015－529006号公报
[0006]非专利文献1:Extended Abstracts of the 2019International Conference on Solid State Devices and Materials,Nagoya,2019,pp195
‑
196
[0007]难以以较高的集成度配置非线性特性不同的多个非线性元件。

技术实现思路

[0008]本公开的目的在于提供一种能够以较高的集成度配置非线性特性不同的多个非线性元件的半导体装置、储层计算系统以及半导体装置的制造方法。
[0009]根据本公开的一个方式，提供一种半导体装置，具有：多个隧道二极管，分别具备第一导电型的第一半导体区域和设置在上述第一半导体区域上且具有纳米线的形状的第二导电型的第二半导体区域；绝缘膜，覆盖上述第二半导体区域的侧面；多个第一电极，分别与上述第一半导体区域连接；以及多个第二电极，分别与上述第二半导体区域连接，上述第二电极具有第一面，上述第一面隔着上述绝缘膜与上述第二半导体区域的侧面对置，在上述多个隧道二极管之间，上述第二半导体区域的直径不同。
[0010]根据本公开，能够以较高的集成度配置非线性特性不同的多个非线性元件。
附图说明
[0011]图1是表示第一实施方式的半导体装置的剖视图。
[0012]图2是表示动作时的第一实施方式的半导体装置的剖视图。
[0013]图3是表示纳米线的电压－电流特性的图。
[0014]图4是表示第一实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图(其1)。
[0015]图5是表示第一实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图(其2)。
[0016]图6是表示第一实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图(其3)。
[0017]图7是表示第一实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图(其4)。
[0018]图8是表示第一实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图(其5)。
[0019]图9是表示第一实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图(其6)。
[0020]图10是表示第一实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图(其7)。
[0021]图11是表示第一实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图(其8)。
[0022]图12是表示第一实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图(其9)。
[0023]图13是表示具备直径不同的各种第二半导体区域的纳米线的电压－电流特性的图。
[0024]图14是表示具备掺杂浓度不同的各种第二半导体区域的纳米线的电压－电流特性的图。
[0025]图15是表示第二实施方式的储层电路的电路图。
[0026]图16是表示第二实施方式的储层电路的剖视图。
[0027]图17是表示第二实施方式的变形例的储层电路的电路图。
[0028]图18是表示第三实施方式的储层电路的电路图。
[0029]图19是表示第三实施方式的储层电路的剖视图。
[0030]图20是表示第四实施方式的储层计算系统的框图。
具体实施方式
[0031]以下，参照附图对本公开的实施方式进行具体说明。此外，在本说明书以及附图中，具有通过对于具有实质相同的功能结构的构成要素，标注相同的附图标记，省略重复的说明的情况。
[0032](第一实施方式)
[0033]对第一实施方式进行说明。第一实施方式涉及具备具有纳米线的形状的半导体区域的半导体装置。图1是表示第一实施方式的半导体装置的剖视图。
[0034]如图1所示，在第一实施方式的半导体装置100中，在基板101上形成有n型半导体层102，在n型半导体层102上形成有绝缘膜103。在绝缘膜103上，形成有到达n型半导体层102的开口部21和开口部22。例如，基板101是半绝缘性(semi
‑
insulating：SI)－GaAs(111)B基板，n型半导体层102是厚度为100nm～300nm的n型GaAs层。例如，绝缘膜103是厚度为40nm～60nm的氮化硅膜，开口部21和开口部22的直径为40nm～200nm。开口部21的直径大于开口部22的直径。
[0035]半导体装置100具有通过开口部21向基板101的上方生长的第一纳米线11和通过开口部22向基板101的上方生长的第二纳米线12。例如，第一纳米线11以及第二纳米线12的直径为40nm～200nm。第一纳米线11比第二纳米线12粗。n型半导体层102通过元件分离槽109被分离为与第一纳米线11连接的区域和与第二纳米线12连接的区域。
[0036]第一纳米线11具有n型的第一半导体区域111和p型的第二半导体区域112。第一半导体区域111设置在n型半导体层102上，向上方延伸。第二半导体区域112设置在第一半导体区域111上，向上方延伸。在第二半导体区域112上形成有金属膜31。金属膜31例如是直径为40nm～200nm的金(Au)膜。
[0037]第二纳米线12具有n型的第一半导体区域121和p型的第二半导体区域122。第一半导体区域121设置在n型半导体层102上，向上方延伸。第二半导体区域122设置在第一半导体区域121上，向上方延伸。在第二半导体区域122上形成有金属膜32。金属膜32例如是直径
为40nm～200nm的金(Au)膜。
[0038]第二半导体区域112和第二半导体区域122具有纳米线的形状。第一半导体区域111和第一半导体区域121也可以具有纳米线的形状。例如，第一半导体区域111和第一半导体区域121是n型InAs的纳米线，第二半导体区域112和第二半导体区域122是p型GaAs
1－x
Sb
x
的纳米线。GaAs
1－x
Sb
x
的Sb组成比x优选为0.8以上，Sb组成比x也可以为1.0。n型的第一半导体区域111和p型的第二半导体区域112相互隧道接合，n型的第一半导体区域121和p型的第二半导体区域122相互隧道接合。第一纳米线11以及第二纳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，其特征在于，具有：多个隧道二极管，分别具备第一导电型的第一半导体区域和设置在上述第一半导体区域上且具有纳米线的形状的第二导电型的第二半导体区域；绝缘膜，覆盖上述第二半导体区域的侧面；多个第一电极，分别与上述第一半导体区域连接；以及多个第二电极，分别与上述第二半导体区域连接，上述第二电极具有第一面，上述第一面隔着上述绝缘膜与上述第二半导体区域的侧面对置，在上述多个隧道二极管之间，上述第二半导体区域的直径不同。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，在将上述第二半导体区域的上表面中的直径为d(cm)、将包含于上述第二半导体区域的第二导电型的杂质的浓度为ρ(cm
－3
)时，式(1)的关系成立，1.8
×
107≤d2×
ρ≤2
×
108···
式(1)。3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，上述绝缘膜的厚度为10nm以上且30nm以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，上述多个第一电极的一部分与其他第一电极或者上述多个第二电极中的任意一个连接。5.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体装置，其特征在于，上述多个第二电极的一部分与其他第二电极或者上述多个第一电极中的任意一个连接。6.根据权利要求1～5中任一项所述的半导体装置，其特征在于，上述第二电极的下表面位于比上述第一半导体区域与上述第二半导体区域的界面靠上方。7.根据权利要求1～6中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：河口研一，高桥刚，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：