【技术实现步骤摘要】
高光电转换效率的光电计算单元
[0001]本专利技术涉及到器件结构以及半导体工艺,具体地说,涉及一种能以较高光电转换效率实现光输入的光电计算单元,以及相应的结构和制备方法。
技术介绍
[0002]现有的电子计算机在原理上,根据半导体材料可以对特定的电信号进行传递、加减和倒相等特性,经过统和与集成,可以完成极其复杂的运算。这一计算,事实上已构成现代文明的一个重要基础。
[0003]传统的计算机大多采取冯诺依曼架构,然而,冯诺依曼架构存储单元和运算单元分立,在处理以神经网络算法为代表的一类算法时,因为网络的权值需要被反复调用,存储单元和运算单元的分立就导致了在数据传输上产生了极大的能量消耗,并且影响运算速度。同时,以神经网络算法、CT算法为代表的一系列算法中,需要大量运算矩阵向量乘法,而传统乘法器的规模动辄上万晶体管,这也极大的影响了传统计算在处理此类算法时的能效比和集成度。
[0004]为了克服这种限制,人们提出了存
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算一体器件。典型的存算一体器件主要为RRAM(忆阻器)和FLASH(闪存)两类,RRAM可以在断电后较长时间内保存受其电输入端输入量影响的电阻值,然而RRAM并不支持标准CMOS工艺生产,其器件的良率和均匀性都得不到保证,这在必须大量使用存
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算一体器件组成网络才能加速的神经网络算法中,是不可接受的。而如果要使用FLASH作为存
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算一体器件,就意味着单个浮栅管必须存储超过一位的数据,即多值存储,这对于只能使用擦除和编程两种方式改变阈 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光电计算单元,包括在衬底收集区上依次形成的、包括底层介质层,电荷耦合层、顶层介质层和控制栅极的栅极区域,以及在同样衬底收集区上形成、且位于所述栅极区域相对两侧的源端和漏端,其特征在于,所述源端和漏端在水平方向上分别远离所述栅极区域预定阈值的距离,以至于经过退火工艺导致的源端和漏端的水平方向扩散不会使得源端和漏端与栅极区域竖直交叠。2.如权利要求1所述的光电计算单元,其中,所述源端和漏端在水平方向上分别远离所述栅极区域十分之一倍栅极长度或20nm。3.如权利要求1所述的光电计算单元,其中,所述源端与衬底收集区形成的结处以及所述漏端与衬底收集区形成的结处分别具有缓变的浓度梯度,使在P型衬底收集区上制备的、N型源端和N型漏端到所述P型衬底收集区的竖直剖面的掺杂浓度分别具有n+/n/n
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/p
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/p的浓度梯度分布;或者,使在N型衬底收集区上制备的、P型源端和P型漏端到N型衬底收集区的竖直剖面的掺杂浓度分别具有p+/p/p
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/n
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/n的浓度梯度分布。4.如权利要求1所述的光电计算单元,其特征在于,所述栅极区域两侧的用于源端和漏端注入的绝缘的侧墙厚度至少为五分之一器件栅极长度与0.1um中的最小值,所述侧墙用于所述光电计算单元的源漏注入工艺,并使得经过退火工艺产生的源端和漏端的水平方向扩散不会使得所述源端和漏端与所述栅极区域竖直交叠。5.如权利要求1所述的光电计算单元,其特征在于,所述光电计算单元在制备过程中使用掩模版和光刻胶来定义所述源端和漏端的离子注入的位置,其中,覆盖在所述源端和/或漏端的光刻胶宽度至少为五分之一器件栅极长度与0.1um中的最小值,使得经过退火工艺产生的源端和漏端的水平方向扩散不会使得所述源端和漏端区域与栅极区域竖直交叠。6.如权利要求3所述的光电计算单元,其特征在于,在源漏离子注入时使用两种不同的离子,使所述源端与衬底收集区形成的结处以及所述漏端与衬底收集区形成的结处具有缓变的浓度梯度。7.如权利要求3所述的光电计算单元,其特征在于,所述光电计算单元在制备过程中,在刻蚀控制栅极之后、淀积侧墙之前,注入一道与衬底收集区极性相反的掺杂层,导致所述源端与衬底收集区形成的结处以及所述漏端与衬底收集区形成的结处的掺杂浓度被稀释,形成相对于P型衬底收集区的n
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/p
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的浓度梯度,或相对于N型衬底收集区的p
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/n
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的浓度梯度,使所述光电计算单元在所述源端与衬底收集区形成的结处以及所述漏端与衬底收集区形成的结处分别具有缓变的...
【专利技术属性】
技术研发人员:宋年华,潘红兵,李张南,王宇宣,卜晓峰,马浩文,赵文翔,何展,梁佳宝,
申请(专利权)人:南京大学,
类型:发明
国别省市:
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