[发明专利]一种浮栅型FLASH突触器件结构

说明书

本发明公开一种浮栅型FLASH突触器件结构，属于微电子集成电路技术领域，包括3个FLASH器件：两个pFLASH管和一个nFLASH管；其中一个pFLASH管T1为控制管，起编程、擦除和校验作用；另一个pFLASH管T2和nFLASH管T3为信号存储管；通过共栅方式pFLASH管T1控制pFLASH管T2和nFLASH管T3的多种存储信息状态，以建立pFLASH管T2和nFLASH管T3的STDP学习函数，实现该FLASH突触器件的LTD与LTP基本功能。本发明的FLASH仿生突触器件采用共浮栅技术和电荷共享基本原理，实现正/反STDP学习函数两种特性，器件结构简单，易适用于大规模集成；与传统的忆阻器相比，无需选通管。本发明突触器件具有良好的编程效率、可靠性等优点。

技术领域

本发明涉及微电子集成电路技术领域，特别涉及一种浮栅型FLASH突触器件结构。

背景技术

神经元是大脑信息处理的基本单元，突触则是神经元之间在功能上发生联系的部位，是指一个神经元的冲动传到另一个神经元或传到另一细胞间的相互接触的结构，是信息传递和处理的关键部位，其人工构造的突触被广泛认为是硬件构建类脑计算机和人工智能系统的核心器件。目前，人工突触器件类型主要包括双端突触器件和多端突触器件，前者包括阻器突触器件(阻变存储器和相变存储器)，后者包括浮栅突触器件、铁电门突触器件、电解质门突触器件和光电突触器件等，浮栅突触器件主流的有FLASH型(电荷存储型和电荷陷阱型)、Au浮栅的CNT型、C60浮栅型、Au纳米颗粒型等，目前成熟度较高的是FLASH型浮栅突触器件。

而传统FLASH浮栅突触器件，如发明专利US5136175公开的FLASH型突触器件是由2T-FLASH器件和一个电容构成，而且要实现长程增强(Long-term Potentiation-LTP)和长时程抑制(Long-term Depression-LTD)功能(即，脉冲时间依赖的可塑性-STDP)，需要两对突触器件才可以实现，存在使用有源和无源器件种类多、结构复杂、集成度低、功耗大、响应时间慢等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浮栅型FLASH突触器件结构，以解决现有的FLASH突触器件使用有源和无源器件种类多、结构复杂、集成度低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种浮栅型FLASH突触器件结构，包括3个FLASH器件：两个pFLASH管和一个nFLASH管；其中一个pFLASH管T1为控制管，起编程、擦除和校验作用；另一个pFLASH管T2和nFLASH管T3为信号存储管；

通过共栅方式pFLASH管T1控制pFLASH管T2和nFLASH管T3的多种存储信息状态，以建立pFLASH管T2和nFLASH管T3的STDP学习函数，实现该FLASH突触器件的LTD与LTP基本功能。

可选的，所述共栅方式指3个FLASH器件共用控制栅和浮栅，并基于共浮栅的电荷共享基本原理，通过对pFLASH管T1进行编程与擦除，改变共浮栅的电荷数量，实现pFLASH管T2和nFLASH管T3的多种存储信息状态。

可选的，所述pFLASH管T1的编程与擦除方法为BBHE或FN隧穿机理，其中BBHE的编程为微秒量级。

可选的，控制多种存储信息状态是指通过编程或者擦除应力随时间变化的关系，建立共浮栅上的电荷量变化量与时间的关系式，进而实现pFLASH管T2和nFLASH管T3的沟道导通能力控制，实现多区域的沟道电阻分配。

可选的，建立pFLASH管T2和nFLASH管T3的STDP学习函数，实现该FLASH突触器件的LTD与LTP基本功能，通过编程与擦除实现两种正反STDP学习函数模型，包括：

(1)根据电荷共享基本原理，pFLASH管T2和nFLASH管T3的阈值变化量均由pFLASH管T1通过编程与擦除方式实现充入和移除的电荷量决定，且pFLASH管T1、pFLASH管T2和nFLASH管T3的阈值变化量表现为等值变化；