[发明专利]信息处理结构体

说明书

技术领域

本发明涉及例如利用10nm至0.3nm左右的纳米级电子结构体进行信息处理的信息处理结构体，特别是涉及利用单电子动作检测图形的相似性的信息处理结构体。

背景技术

近年来，在半导体装置的制造中，伴随着半导体的微细加工技术的进步，已经能够制造例如10nm以下的所谓纳米级的结构体。如果利用这样的微细加工技术制做静电电容极小的结构体，则能够观测到该结构体内的一个电子的静电能量增长，其它的电子不能够进入该结构体内这样的所谓库仑阻断现象，同时，通过电子相互的库仑排斥力，能够控制各个电子的动作。

从而，通过把电子能够直接穿过的能量势垒(以下称为隧道结)与电子不能够直接穿过的势垒的结(以下称为电容结)组合起来，制做由电子能够存在的微小导电体或者微小半导体构成的微小区域(以下称为量子点)，进而通过把这样的量子点组合起来，能够构成电子结构体。上述量子点众所周知，例如能够通过基于甲硅烷的减压CVD的硅量子点的自组织化形成方法而形成(参照Mat.Res.Soc.Symp.Proc.452(1997)243，“通过低压化学气相淀积自组装生成硅量子点(Self-Assembling Formation of Silicon Quantum Dots by LowPressure Chemical Vapor Deposition)”)。

由这样的电子结构体得到的电子器件通过一个电子的移动能够进行器件动作。这样的电子结构体被称为所谓的单电子器件，现在已经提出了利用单电子器件的各种单电子电路。例如，作为单电子器件，能够构成与CMOSFET类似的互补型晶体管，还已经提出了使用这种互补型晶体管的单电子逻辑电路(参照1992年，J.R.Tucker“基于库仑阻断现象的互补数字逻辑(Complementary Digital LogicBased on the Coulomb Blockade)”，J.Appl.Phys.，vol.72，No.9，pp.4399-4413)。

但是，这样的单电子逻辑电路以往只是提出了把隧道结与电容器组合起来的电路图水平的电路结构，还几乎没有进行作为实际电路的实现形态，即作为结构体的方案。

另外，关于存储器，提出了把以往浮置栅极结构微细化的「量子点浮置栅极存储器结构」，进而进行了尝试，但是，还没有进行用于实现逻辑的信息处理的电路实现形态，即作为结构体的方案。

作为重要的信息处理之一，有检测2个图形的相似性的处理。这是可以在联想存储器或矢量量化、运动预测等图形识别或者数据压缩等大范围的信息处理中利用的基本处理。

在这样的处理中，有作为表示数字图形相似性的指标的「汉明距离」。这是用数字图形相互之间不同的比特数定义的，比特数越小，则汉明距离越小，2个图形的相似性越高，可以说2个图形相似了。这里，该汉明距离例如可以通过对于数字图形的各个比特计算“异”(XOR)、把成为1的加以综合来进行计算。

如图14(A)所示，把由2个隧道结1以及2构成的单电子晶体管(以下称为SET)与电容器Co(例如500aF)组合的电路示出基于上述库仑阻断现象的非单调特性(参照应用物理第66卷第2号(1997)P.100)，由此，在2个隧道结1以及2的中点，即，SET的孤立节点3上分别经过电容器输入了电压Va、Vb时，根据Va、Vb的H电平或者L电平的组合，示出图14(B)所示的输出电压Vco的时间特性。利用这样的特性，提出了通过1个SET与电容器Co的组合，实现XNOR(异非)门的单电子逻辑电路(1998年T.YAMANAKA等“利用单电子器件的随机相关存储器及其在数字模式关联上的应用(A Stochastic Associative Memory Using Single-ElectronDevices and Its Application to Digit Pattern Association )”，in Ext.Abs.of Int.Conf.on Solid State Devices andMaterials，pp.190-191，Hiroshima，Sept.1998)。