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기판; 상기 기판 위에 서로 전기적으로 절연되어 배치되되, 도전성 물질로 형성된 제1 및 제2 하부 전극들;상기 제1 및 제2 하부 전극들의 사이에 배치되어 상기 제1 및 제2 하부 전극들을 전기적으로 분리시키는 분리 절연막;제1 하부 전극의 상부에 배치되고, 분리 절연막 상부의 적어도 일부 영역에 배치되고, 제2 하부 전극의 상부에는 배치되지 않거나 일부 영역에만 배치되는 것을 특징으로 하는 제1 절연막; 적어도 일부 영역은 상기 제1 절연막의 상부 및 제2 하부 전극의 상부에 배치된 반도체 활성층;상기 제1 하부 전극의 상부에 배치되되, 반도체 활성층과 일 측면 이상을 접하는 도전성 물질로 형성된 상부 전극;을 구비하여, 반도체 활성층의 일부 영역과 상부 전극은 제1 접합을 형성하고 반도체 활성층의 일부 영역과 제2 하부 전극은 제2 접합을 형성하고, 제1 접합과 제2 접합이 반도체 활성층을 통해 연결된 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자
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제1항에 있어서, 상기 상부 전극은,반도체 활성층과 쇼트키 접합을 형성하는 금속 물질로 형성되어 상부 전극과 반도체 활성층 사이에 쇼트키 접합을 형성하거나,고농도 도핑된 반도체 물질 또는 반도체 활성층과 오믹 접합을 형성하는 금속 물질로 형성되어 상부 전극과 반도체 활성층의 사이에 PN 다이오드 또는 오믹 접합을 형성하며,상기 제2 하부 전극은,반도체 활성층과 쇼트키 접합을 형성하는 금속 물질로 형성되어 제2 하부 전극과 반도체 활성층의 사이에 쇼트키 접합을 형성하거나,고농도 도핑된 반도체 물질 또는 반도체 활성층과 오믹 접합을 형성하는 금속 물질로 형성되어 제2 상부 전극과 반도체 활성층의 사이에 PN 다이오드 또는 오믹 접합을 형성하는 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자
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제1항에 있어서, 상기 기판은, 절연 기판으로 이루어지거나, 기판 본체 및 기판 본체의 상부에 형성된 제2 절연막으로 이루어지거나, 기판 본체 및 기판 본체의 상부에 형성된 웰(well)로 이루어지고, 상기 웰은 불순물이 도핑되어 제1 및 제2 하부 전극들과 기판 본체가 서로 전기적으로 절연되도록 하는 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자
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제3항에 있어서, 상기 기판이 기판 본체 및 기판 본체의 상부에 형성된 제2 절연막으로 이루어진 경우,제2 절연막이 제1 및 제2 하부 전극, 분리 절연막 측면의 적어도 일부분과 접촉하는 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자
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제1항에 있어서, 상기 제1 절연막은,단일 절연막으로 구성되거나, 적어도 전하저장층과 절연막을 포함한 다수 개의 층이 적층된 스택 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자
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제5항에 있어서, 상기 제1 절연막이 전하저장층과 절연막을 포함하는 경우, 상기 제1 절연막의 전하저장층은 제1 하부 전극 상부 및 분리 절연막 상부 중 적어도 일부 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자
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7
제5항에 있어서, 상기 제1 절연막이 전하저장층과 절연막을 포함하는 경우, 프로그램이나 이레이즈 동작을 수행해 전하를 전하저장층에 저장함에 있어 제1 및 제2 하부 전극 중 적어도 어느 한 전극으로부터 캐리어(전자 또는 정공)가 프로그램 또는 이레이즈 되거나, 상기 반도체 활성층, 상부 전극 중 어느 한 영역으로부터 캐리어가 프로그램 또는 이레이즈되는 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자
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8
제1항에 있어서, 상기 반도체 활성층은,불순물 도핑이 되어 있지 않거나, 제1 하부 전극 상부 또는 분리 절연막 상부 또는 제2 하부 전극 상부에 배치된 영역 중 적어도 일부는 불순물 도핑 되거나, 전체적으로 같은 유형의 불순물이 도핑 되거나, 적어도 일부 영역에 불순물이 도핑되되, 제1 하부 전극 상부에 배치된 영역 중 일부와 제2 하부 전극 상부에 배치된 영역 중 일부는 불순물 유형이 다르게 도핑 된 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자
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제5항에 있어서, 상기 반도체 활성층은,불순물 도핑이 되어 있지 않거나, 제1 하부 전극 상부 또는 분리 절연막 상부 또는 제2 하부 전극 상부에 배치된 영역 중 적어도 일부는 불순물 도핑 되거나, 전체적으로 같은 유형의 불순물이 도핑 되거나, 적어도 일부 영역에 불순물이 도핑 되되, 제1 하부 전극 상부에 배치된 영역 중 일부와 제2 하부 전극 상부에 배치된 영역 중 일부는 불순물 유형이 다르게 도핑 된 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자
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제9항에 있어서,적어도 제2 하부 전극 상부에 배치된 상기 반도체 활성층은 고농도 불순물이 도핑 되어, 제2 하부 전극과 반도체 활성층의 접합이 오믹 접합 또는 준 오믹 접합(Ohmic-like junction)을 형성하는 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자
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제8항에 있어서,상부 전극이 상기 반도체 활성층과 쇼트키 다이오드를 형성하는 금속 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자
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제9항에 있어서,상부 전극이 상기 반도체 활성층과 쇼트키 다이오드를 형성하는 금속 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자
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13
제8항에 있어서,상부 전극과 제2 하부 전극이 서로 같은 유형의 불순물이 고농도로 도핑된 반도체 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자
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14
제9항에 있어서,상부 전극과 제2 하부 전극이 서로 같은 유형의 불순물이 고농도로 도핑된 반도체 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자
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15
제8항에 있어서,상부 전극과 제2 하부 전극이 서로 반대 유형의 불순물이 고농도로 도핑된 반도체 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자
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제9항에 있어서,상부 전극과 제2 하부 전극이 서로 반대 유형의 불순물이 고농도로 도핑된 반도체 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자
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제5항에 있어서,상기 제1 하부 전극에 인가되는 전압을 조절하거나, 상기 제1 절연막이 절연막과 전하저장층을 포함하는 경우 상기 제1 절연막의 전하저장층에 저장되는 양 또는 음의 전하의 양을 조절하여, 제1 하부 전극의 상부에 배치된 반도체 활성층을 전기적으로 도핑시킴으로써, 상부 전극과 반도체 활성층의 접합 및 제2 상부 전극과 반도체 활성층의 접합이 오믹 접합 또는 준 오믹 접합을 형성하는 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자
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18
제5항에 있어서,상기 제1 하부 전극에 인가되는 전압을 조절하여, 반도체 활성층을 통해 상부 전극과 제2 하부 전극의 사이에 흐르는 전류를 조절하는 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자
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제5항에 있어서,상기 제1 절연막이 전하저장층을 포함하는 경우 전하저장층에 저장되는 캐리어(전자 또는 정공)의 양을 조절하여, 반도체 활성층을 통해 상부 전극과 제2 하부 전극의 사이에 흐르는 전류를 조절하는 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자
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제1항에 따른 신경 모방 소자들을 이용하여 신경 모방 소자 어레이를 구성하고,상기 신경 모방 소자 어레이는 2개의 신경 모방 소자들이, 상부 전극과 제1 하부 전극을 공유하거나, 제2 하부 전극을 공유하는 것을 특징으로 하는 신경 모방 소자 어레이
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