[發明專利]包括不對稱鐵電器件對的計算單元及其形成方法

在審

• 申請號: 202210126579.0
• 申請日: 2022-02-10
• 公開（公告）號: CN114758694A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 姜慧如;林仲德
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: G11C11/22
• 分類號: G11C11/22
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 陳蒙

本公開涉及包括不對稱鐵電器件對的計算單元及其形成方法。一種鐵電計算單元，包括：第一鐵電開關器件，包括第一鐵電材料部分并生成數字輸出信號；以及第二鐵電開關器件，包括第二鐵電材料部分并生成模擬輸出信號。第一鐵電開關器件和第二鐵電開關器件中的一者的輸出節點電連接到第一鐵電開關器件和第二鐵電開關器件中的另一者的柵極電極，以提供隨機數字開關和模擬開關的混合響應特性。

技術領域

本公開涉及包括不對稱鐵電器件對的計算單元及其形成方法。

背景技術

以器件為中心的神經形態計算難以實現，因為需要在物理實現的計算器件中同時提供存儲功能和閾值響應功能。

發明內容

根據本公開的一方面，提供了一種鐵電器件，包括鐵電計算單元，所述鐵電計算單元包括：第一鐵電開關器件，所述第一鐵電開關器件包括第一鐵電材料部分并且生成數字輸出信號，所述第一鐵電材料部分具有第一面積尺寸且設置在第一柵極電極和第一電流溝道之間，并且所述第一鐵電材料部分根據所述第一柵極電極處的第一偏置電壓來調節所述第一電流溝道的電導率；以及第二鐵電開關器件，所述第二鐵電開關器件包括第二鐵電材料部分并且生成模擬輸出信號，所述第二鐵電材料部分具有大于所述第一面積尺寸的第二面積尺寸且設置在第二柵極電極和第二電流溝道之間，并且所述第二鐵電材料部分根據所述第二柵極電極處的第二偏置電壓來調節所述第二電流溝道的電導率，其中，所述第一鐵電開關器件和所述第二鐵電開關器件中的一者的輸出節點電連接到所述第一鐵電開關器件和所述第二鐵電開關器件中的另一者的柵極電極。

根據本公開的一方面，提供了一種包括計算單元的器件，所述計算單元包括：數字輸出開關器件，生成數字輸出信號并且包括第一電流溝道，所述第一電流溝道根據位于所述第一電流溝道附近的第一柵極電極處的第一偏置電壓來提供經調節的電導率；以及模擬輸出開關器件，生成模擬輸出信號并且包括第二電流溝道，所述第二電流溝道根據位于所述第二電流溝道附近的第二柵極電極處的第二偏置電壓來提供經調節的電導率，其中，所述第一鐵電開關器件和所述第二鐵電開關器件中的一者的輸出節點電連接到所述第一鐵電開關器件和所述第二鐵電開關器件中的另一者的柵極電極。

根據本公開的一方面，提供了一種制造包括鐵電計算單元的鐵電器件的方法，包括：在襯底之上形成包括響應于外部電場而移動的電荷載流子的電流溝道材料層；在所述電流溝道材料層之上形成鐵電材料層和柵極電極層；將所述柵極電極層和所述鐵電材料層圖案化為第一柵極電極和第一鐵電材料部分的第一柵極堆疊以及第二柵極電極和第二鐵電材料部分的第二柵極堆疊，其中，所述電流溝道材料層的位于所述第一鐵電材料部分之下的部分包括第一電流溝道，并且所述電流溝道材料層的位于所述第二鐵電材料部分之下的部分包括第二電流溝道；以及通過將所述第一電流溝道、所述第二電流溝道、所述第一柵極電極和所述第二柵極電極進行電連接，來形成包括第一鐵電開關器件和第二鐵電開關器件的鐵電計算單元，其中：所述第一鐵電開關器件生成數字輸出信號；所述第二鐵電開關器件生成模擬輸出信號；并且所述第一鐵電開關器件和所述第二鐵電開關器件中的一者的輸出節點電連接到所述第一鐵電開關器件和所述第二鐵電開關器件中的另一者的柵極電極。

附圖說明

當結合附圖閱讀以下詳細描述時，從以下詳細描述可以最好地理解本公開的各方面。值得注意的是，根據行業的標準實踐，各種特征沒有按比例繪制。事實上，為了討論的清楚起見，各種特征的尺寸可能被任意地增大或減小了。

圖1是根據本公開實施例的計算單元的示意圖。

圖2A是可以應用于本公開的計算單元的示例性輸入脈沖模式。

圖2B是可以用作本公開的計算單元的組件的鐵電場效應晶體管的示意垂直截面圖。

圖3A是根據本公開的實施例的作為輸入脈沖總數的函數的第一鐵電開關器件的響應曲線。

圖3B是根據本公開的實施例的作為輸入脈沖總數的函數的第二鐵電開關器件的響應曲線。