JP2003115754A - 不揮発性セレクタ及び集積回路装置 - Google Patents
不揮発性セレクタ及び集積回路装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 不揮発性記憶機能を有するセレクタ及びそれ
を配置した半導体集積回路装置を提供する。 【解決手段】 マルチプレクサは、前段ゲートに第1〜
第4切り換え部10A〜10Dを備え、各切り換え部1
0は、直列キャパシタ3とFET4とによって構成され
ている。直列キャパシタ3は、強誘電体キャパシタ1と
常誘電体キャパシタ2とを有し、その中間ノードがFE
T4のゲート電極8に接続されている。切り換え部10
A,10Bからなる単位セレクタUse11において、選択
信号D1の論理値1,0に応じて、切り換え部10A,
10Bの各FET4がON・OFFに交替的に切り換わ
るように、2つのキャパシタの容量差に応じて中間ノー
ド9に電圧が分配され、強誘電体キャパシタ1に動作状
態が不揮発で記憶される。
を配置した半導体集積回路装置を提供する。 【解決手段】 マルチプレクサは、前段ゲートに第1〜
第4切り換え部10A〜10Dを備え、各切り換え部1
0は、直列キャパシタ3とFET4とによって構成され
ている。直列キャパシタ3は、強誘電体キャパシタ1と
常誘電体キャパシタ2とを有し、その中間ノードがFE
T4のゲート電極8に接続されている。切り換え部10
A,10Bからなる単位セレクタUse11において、選択
信号D1の論理値1,0に応じて、切り換え部10A,
10Bの各FET4がON・OFFに交替的に切り換わ
るように、2つのキャパシタの容量差に応じて中間ノー
ド9に電圧が分配され、強誘電体キャパシタ1に動作状
態が不揮発で記憶される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種論理回路に用
いられるセレクタ及びこれを備えた集積回路装置に係
り、特に、不揮発性の記憶機能を有するものに関する。
いられるセレクタ及びこれを備えた集積回路装置に係
り、特に、不揮発性の記憶機能を有するものに関する。
【0002】
【従来の技術】近年汎用されているMISFETの基本
論理回路のひとつにマルチプレクサ・デマルチプレクサ
がある。マルチプレクサは選択回路とも言われ、デマル
チプレクサは分配回路とも言われ、両者は、選択信号に
応じて入力データを選択又は分配する回路である。
論理回路のひとつにマルチプレクサ・デマルチプレクサ
がある。マルチプレクサは選択回路とも言われ、デマル
チプレクサは分配回路とも言われ、両者は、選択信号に
応じて入力データを選択又は分配する回路である。
【0003】図14(a),(b)は、従来の4入力の
マルチプレクサの電気回路図及び選択信号に応じた入出
力関係を表に示す図である。図14(a)に示すよう
に、従来のマルチプレクサは、4つの入力信号In1,I
n2,In3,In4をそれぞれ受ける4つの前段側NMIS
FET1001〜1004と、2つの前段側NMISF
ET1001,1002の出力を受ける後段側NMIS
FET1005と、2つの前段側NMISFET100
3,1004の出力を受ける後段側NMISFET10
06と、2つの後段側NMISFET1005,100
6の出力を受ける出力端子1007と、2つの前段側N
MISFET1001,1003には選択信号D1を、
2つの前段側NMISFET1002,1004には反
転選択信号/D1をそれぞれ供給する前段側SRAM1
011と、後段側NMISFET1005には選択信号
D2を、後段側NMISFET1006には反転選択信
号/D2をそれぞれ供給するSRAM1012とを備え
ている。
マルチプレクサの電気回路図及び選択信号に応じた入出
力関係を表に示す図である。図14(a)に示すよう
に、従来のマルチプレクサは、4つの入力信号In1,I
n2,In3,In4をそれぞれ受ける4つの前段側NMIS
FET1001〜1004と、2つの前段側NMISF
ET1001,1002の出力を受ける後段側NMIS
FET1005と、2つの前段側NMISFET100
3,1004の出力を受ける後段側NMISFET10
06と、2つの後段側NMISFET1005,100
6の出力を受ける出力端子1007と、2つの前段側N
MISFET1001,1003には選択信号D1を、
2つの前段側NMISFET1002,1004には反
転選択信号/D1をそれぞれ供給する前段側SRAM1
011と、後段側NMISFET1005には選択信号
D2を、後段側NMISFET1006には反転選択信
号/D2をそれぞれ供給するSRAM1012とを備え
ている。
【0004】図14(b)に示すように、選択信号D
1,D2の各論理値の4種類の組み合わせに応じて、出
力信号Outは、入力信号In1〜In4のいずれかに一義的
に定まる。つまり、選択信号D1,D2の組み合わせに
1対1に対応して、出力信号Outが切り替えられる。
1,D2の各論理値の4種類の組み合わせに応じて、出
力信号Outは、入力信号In1〜In4のいずれかに一義的
に定まる。つまり、選択信号D1,D2の組み合わせに
1対1に対応して、出力信号Outが切り替えられる。
【0005】一方、デマルチプレクサは、マルチプレク
サと入出力関係が反対の動作をするものであり、出力端
子1007から入力信号In1〜In4が入力されたとする
と、選択信号D1,D2の4種類のデータに応じて、図
14(a)に示す入力信号In1〜In4に対応する入力端
子から入力信号In1〜In4のいずれかが一義的に出力さ
れる。
サと入出力関係が反対の動作をするものであり、出力端
子1007から入力信号In1〜In4が入力されたとする
と、選択信号D1,D2の4種類のデータに応じて、図
14(a)に示す入力信号In1〜In4に対応する入力端
子から入力信号In1〜In4のいずれかが一義的に出力さ
れる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
マルチプレクサにおいては、SRAM(FF)に制御デ
ータを予め保存しておき、その内容によってマルチプレ
クサ動作を行なわせている。したがって、SRAMのデ
ータが保持されている場合、すなわち、回路の電源が入
っている状態では、マルチプレクサの動作はSRAMの
記憶内容にしたがうが、電源が切断された後は、マルチ
プレクサの動作を行うためにはSRAMにデータを保持
させておく手段が必要となる。
マルチプレクサにおいては、SRAM(FF)に制御デ
ータを予め保存しておき、その内容によってマルチプレ
クサ動作を行なわせている。したがって、SRAMのデ
ータが保持されている場合、すなわち、回路の電源が入
っている状態では、マルチプレクサの動作はSRAMの
記憶内容にしたがうが、電源が切断された後は、マルチ
プレクサの動作を行うためにはSRAMにデータを保持
させておく手段が必要となる。
【0007】また、このSRAMに格納されたデータ
を、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリに格納して
おき、動作時に、不揮発性メモリのデータをマルチプレ
クサのSRAMにダウンロードすることも考えられる
が、不揮発性メモリと、ダウンロードという動作とが別
途必要となってしまう。
を、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリに格納して
おき、動作時に、不揮発性メモリのデータをマルチプレ
クサのSRAMにダウンロードすることも考えられる
が、不揮発性メモリと、ダウンロードという動作とが別
途必要となってしまう。
【0008】近年多く用いられる携帯機器などでは、電
池などの電源供給や消費電力の観点から、不揮発性で動
作を記憶しておく機能が要求されており、揮発性でしか
記憶する機能がない場合には、電源投入時のデータの再
ダウンロードが必要になってしまうという問題がある。
池などの電源供給や消費電力の観点から、不揮発性で動
作を記憶しておく機能が要求されており、揮発性でしか
記憶する機能がない場合には、電源投入時のデータの再
ダウンロードが必要になってしまうという問題がある。
【0009】また、マルチプレクサ等の回路を、前回の
処理データを用いて、演算や、学習を行なっていくよう
なニューロデバイスに応用する場合にも、記憶内容が揮
発性であることは問題となる。
処理データを用いて、演算や、学習を行なっていくよう
なニューロデバイスに応用する場合にも、記憶内容が揮
発性であることは問題となる。
【0010】そこで、本発明者たちは、不揮発性記憶機
能を有するデバイスを利用してマルチプレクサ等の回路
を構成することを試みた。
能を有するデバイスを利用してマルチプレクサ等の回路
を構成することを試みた。
【0011】不揮発性記憶機能を有するデバイスの代表
的なものとして、フラッシュメモリや、強誘電体メモリ
(FRAM(登録商標))が既に市場に登場している。
特に、MISFET(Metal Insulator Semiconductor
Field Effect Transistor )のゲート絶縁膜を強誘電体
膜によって構成したMFSFET(Metal Ferroelectri
cs Semiconductor FET),MFMSFET(Metal F
erroelectrics Metal Semiconductor FET),MFM
ISFET(Metal Ferroelectrics Metal Insulator S
emiconductor FET)(以下、これらをMFS型FE
Tと総称する)が提案されている。このMFS型FET
は、小型で高速の不揮発性メモリとして機能することが
期待されている。
的なものとして、フラッシュメモリや、強誘電体メモリ
(FRAM(登録商標))が既に市場に登場している。
特に、MISFET(Metal Insulator Semiconductor
Field Effect Transistor )のゲート絶縁膜を強誘電体
膜によって構成したMFSFET(Metal Ferroelectri
cs Semiconductor FET),MFMSFET(Metal F
erroelectrics Metal Semiconductor FET),MFM
ISFET(Metal Ferroelectrics Metal Insulator S
emiconductor FET)(以下、これらをMFS型FE
Tと総称する)が提案されている。このMFS型FET
は、小型で高速の不揮発性メモリとして機能することが
期待されている。
【0012】MFS型FETは、半導体基板とゲート電
極との間に強誘電体の抗電界以上の電圧が印加される
と、強誘電体膜の分極が変化して、電圧の印加が停止し
た後も、強誘電体膜に残留分極が生じることを利用した
ものである。すなわち、残留分極の向きに応じて、MF
S型FETがノーマリーオンあるいはノーマリーオフと
なるので、このFETのオン又はオフの相違が情報とし
て記憶される。
極との間に強誘電体の抗電界以上の電圧が印加される
と、強誘電体膜の分極が変化して、電圧の印加が停止し
た後も、強誘電体膜に残留分極が生じることを利用した
ものである。すなわち、残留分極の向きに応じて、MF
S型FETがノーマリーオンあるいはノーマリーオフと
なるので、このFETのオン又はオフの相違が情報とし
て記憶される。
【0013】しかしながら、強誘電体膜の分極反転をさ
せるためには、ゲート−半導体基板間に電圧を印加する
必要があり、通常の論理素子で使われる2値の論理値L
(0V)とH(電源電圧VDD)とを用いる場合、強誘
電体膜の残留分極を反転させるためには、基板−ゲート
電極間に逆電界をかける必要があり、素子構造が複雑に
なるという問題がある。
せるためには、ゲート−半導体基板間に電圧を印加する
必要があり、通常の論理素子で使われる2値の論理値L
(0V)とH(電源電圧VDD)とを用いる場合、強誘
電体膜の残留分極を反転させるためには、基板−ゲート
電極間に逆電界をかける必要があり、素子構造が複雑に
なるという問題がある。
【0014】本発明の目的は、強誘電体膜を有しなが
ら、従来のMFS型FETとは異なる簡素な構造のFE
Tを利用して、不揮発性の信号選択動作を行なう不揮発
性セレクタ及びこれを用いた集積回路装置を提供するこ
とにある。
ら、従来のMFS型FETとは異なる簡素な構造のFE
Tを利用して、不揮発性の信号選択動作を行なう不揮発
性セレクタ及びこれを用いた集積回路装置を提供するこ
とにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の不揮発性セレク
タは、少なくとも1つの単位セレクタを備え、選択信号
及び反転選択信号に応じ、複数の入力信号のうちの少な
くとも1つの入力信号の通過を遮断して他の入力信号を
通過させるセレクタであって、上記単位セレクタは、中
間ノードを挟んで互いに直列に接続され、少なくとも一
方が強誘電体キャパシタである第1キャパシタ及び第2
キャパシタを有し、両端に上記選択信及び反転選択信号
を受ける少なくとも1つの直列キャパシタと、上記直列
キャパシタの中間ノードに接続されるゲート電極と、上
記入力部,出力部として機能する第1,第2の不純物拡
散層とを有する第1FETと、上記直列キャパシタの中
間ノードに接続されるゲート電極と、上記入力部,出力
部として機能する第1,第2の不純物拡散層とを有する
第2FETとを備え、上記直列キャパシタの両側に選択
信号及び反転選択信号を受けたとき、上記反転信号の論
理値に応じて、上記中間ノードの電位が上記第1,第2
FETのうち一方がONに他方がOFFに交替的に切り
換わるものである。
タは、少なくとも1つの単位セレクタを備え、選択信号
及び反転選択信号に応じ、複数の入力信号のうちの少な
くとも1つの入力信号の通過を遮断して他の入力信号を
通過させるセレクタであって、上記単位セレクタは、中
間ノードを挟んで互いに直列に接続され、少なくとも一
方が強誘電体キャパシタである第1キャパシタ及び第2
キャパシタを有し、両端に上記選択信及び反転選択信号
を受ける少なくとも1つの直列キャパシタと、上記直列
キャパシタの中間ノードに接続されるゲート電極と、上
記入力部,出力部として機能する第1,第2の不純物拡
散層とを有する第1FETと、上記直列キャパシタの中
間ノードに接続されるゲート電極と、上記入力部,出力
部として機能する第1,第2の不純物拡散層とを有する
第2FETとを備え、上記直列キャパシタの両側に選択
信号及び反転選択信号を受けたとき、上記反転信号の論
理値に応じて、上記中間ノードの電位が上記第1,第2
FETのうち一方がONに他方がOFFに交替的に切り
換わるものである。
【0016】これにより、単位セレクタにおいて、選択
信号の論理値がたとえば1であるときに、中間ノードの
電位に応じて第1FETがONに、第2FETがOFF
になるとすると、選択信号の論理値が0であるときに
は、中間ノードの電位に応じて第1FETがOFFに、
第2FETがONになるので、セレクタ機能が確保され
る。そして、強誘電体キャパシタの残留分極によって、
その中間ノードの電位が保持されるため、不揮発性記憶
機能を有しつつ、素子構造の簡素なセレクタが実現す
る。
信号の論理値がたとえば1であるときに、中間ノードの
電位に応じて第1FETがONに、第2FETがOFF
になるとすると、選択信号の論理値が0であるときに
は、中間ノードの電位に応じて第1FETがOFFに、
第2FETがONになるので、セレクタ機能が確保され
る。そして、強誘電体キャパシタの残留分極によって、
その中間ノードの電位が保持されるため、不揮発性記憶
機能を有しつつ、素子構造の簡素なセレクタが実現す
る。
【0017】上記少なくとも1つの直列キャパシタは、
第1,第2の直列キャパシタを含み、上記第1直列キャ
パシタの中間ノードが上記第1FETのゲート電極に接
続され、上記第2直列キャパシタの中間ノードが上記第
2FETのゲート電極に接続され、上記第1,第2FE
Tの導電型は互いに等しく、上記第1直列キャパシタの
第1キャパシタと、上記第2直列キャパシタの第2キャ
パシタとは、共通の第1配線により接続され、上記第1
直列キャパシタの第2キャパシタと、上記第2直列キャ
パシタの第1キャパシタとは、共通の第2配線により接
続され、上記第1配線から上記反転信号又は反転選択信
号が供給され、上記第2配線から上記反転反転信号又は
反転信号が供給されることにより、たとえばnチャネル
型FETのみを用いて高速動作を行なわせることなどが
可能になる。
第1,第2の直列キャパシタを含み、上記第1直列キャ
パシタの中間ノードが上記第1FETのゲート電極に接
続され、上記第2直列キャパシタの中間ノードが上記第
2FETのゲート電極に接続され、上記第1,第2FE
Tの導電型は互いに等しく、上記第1直列キャパシタの
第1キャパシタと、上記第2直列キャパシタの第2キャ
パシタとは、共通の第1配線により接続され、上記第1
直列キャパシタの第2キャパシタと、上記第2直列キャ
パシタの第1キャパシタとは、共通の第2配線により接
続され、上記第1配線から上記反転信号又は反転選択信
号が供給され、上記第2配線から上記反転反転信号又は
反転信号が供給されることにより、たとえばnチャネル
型FETのみを用いて高速動作を行なわせることなどが
可能になる。
【0018】その場合、上記第1,第2直列キャパシタ
における各第1キャパシタ及び各第2キャパシタは、印
加電圧に対する分極のヒステリシス特性が互いに異なる
強誘電体膜をそれぞれ有する各1対の強誘電体キャパシ
タであることにより、不揮発性記憶機能がより確実に得
られる。
における各第1キャパシタ及び各第2キャパシタは、印
加電圧に対する分極のヒステリシス特性が互いに異なる
強誘電体膜をそれぞれ有する各1対の強誘電体キャパシ
タであることにより、不揮発性記憶機能がより確実に得
られる。
【0019】上記第1,第2直列キャパシタにおける各
1対の強誘電体キャパシタ同士の容量値は、上記各強誘
電体膜の材料が共通で厚みの相違に応じて相異なってい
ることにより、占有面積の増大を抑制しつつ、工程の簡
素化を図ることができる。
1対の強誘電体キャパシタ同士の容量値は、上記各強誘
電体膜の材料が共通で厚みの相違に応じて相異なってい
ることにより、占有面積の増大を抑制しつつ、工程の簡
素化を図ることができる。
【0020】上記第1,第2直列キャパシタにおける各
1対の強誘電体キャパシタ同士の容量値は、上記各強誘
電体膜の面積の相違に応じて相異なっていることによ
り、設計の容易化と工程数の低減とを図ることができ
る。
1対の強誘電体キャパシタ同士の容量値は、上記各強誘
電体膜の面積の相違に応じて相異なっていることによ
り、設計の容易化と工程数の低減とを図ることができ
る。
【0021】上記第1,第2直列キャパシタにおける各
第1キャパシタ及び各第2キャパシタは、一方が強誘電
体キャパシタで、他方が常誘電体キャパシタであっても
よい。
第1キャパシタ及び各第2キャパシタは、一方が強誘電
体キャパシタで、他方が常誘電体キャパシタであっても
よい。
【0022】上記第1直列キャパシタの中間ノードに接
続されるゲート電極と、上記入力部,出力部として機能
する第1,第2の不純物拡散層とを有するもう1つの第
1FETと、上記第2直列キャパシタの中間ノードに接
続されるゲート電極と、上記入力部,出力部として機能
する第1,第2の不純物拡散層とを有するもう1つの第
2FETとを有するもう1つの単位セレクタをさらに備
えていることにより、不揮発性セレクタ中の直列キャパ
シタの数を低減することにより、占有面積の小さい不揮
発性セレクタが得られる。
続されるゲート電極と、上記入力部,出力部として機能
する第1,第2の不純物拡散層とを有するもう1つの第
1FETと、上記第2直列キャパシタの中間ノードに接
続されるゲート電極と、上記入力部,出力部として機能
する第1,第2の不純物拡散層とを有するもう1つの第
2FETとを有するもう1つの単位セレクタをさらに備
えていることにより、不揮発性セレクタ中の直列キャパ
シタの数を低減することにより、占有面積の小さい不揮
発性セレクタが得られる。
【0023】上記少なくとも1つのキャパシタは、1つ
の直列キャパシタであり、上記第1,第2FETのうち
の一方がnチャネル型FETで他方がpチャネル型FE
Tであることにより、単位セレクタごとに直列キャパシ
タの数を低減することができるので、さらに占有面積の
小さい不揮発性セレクタが得られる。
の直列キャパシタであり、上記第1,第2FETのうち
の一方がnチャネル型FETで他方がpチャネル型FE
Tであることにより、単位セレクタごとに直列キャパシ
タの数を低減することができるので、さらに占有面積の
小さい不揮発性セレクタが得られる。
【0024】上記直列キャパシタにおける第1キャパシ
タ及び第2キャパシタは、印加電圧に対する分極のヒス
テリシス特性が互いに異なる強誘電体膜をそれぞれ有す
る各1対の強誘電体キャパシタであることにより、不揮
発性記憶機能がより確実に得られる。
タ及び第2キャパシタは、印加電圧に対する分極のヒス
テリシス特性が互いに異なる強誘電体膜をそれぞれ有す
る各1対の強誘電体キャパシタであることにより、不揮
発性記憶機能がより確実に得られる。
【0025】上記直列キャパシタにおける第1キャパシ
タ及び第2キャパシタは、一方が強誘電体キャパシタ
で、他方が常誘電体キャパシタであってもよい。
タ及び第2キャパシタは、一方が強誘電体キャパシタ
で、他方が常誘電体キャパシタであってもよい。
【0026】2n (nは2以上の自然数)個の入力信号
を受ける2n-1 対の上記第1,第2FETを有し、共通
の選択信号及び反転選択信号を上記直列キャパシタの両
側に受ける2n-1 個の単位セレクタを配置したゲート部
を備えていることにより、1つのゲート部の動作状態を
不揮発で記憶することができる。
を受ける2n-1 対の上記第1,第2FETを有し、共通
の選択信号及び反転選択信号を上記直列キャパシタの両
側に受ける2n-1 個の単位セレクタを配置したゲート部
を備えていることにより、1つのゲート部の動作状態を
不揮発で記憶することができる。
【0027】上記ゲート部の複数個を、上記単位セレク
タの数が後段側に向かうほど半分に低減されるように配
置することにより、マルチプレクサ機能を確保すること
ができる。
タの数が後段側に向かうほど半分に低減されるように配
置することにより、マルチプレクサ機能を確保すること
ができる。
【0028】上記複数のゲート部のうち最後段のゲート
部の出力側に配置され、中間ノードを挟んで互いに直列
に接続され、少なくとも一方が強誘電体キャパシタであ
る第1キャパシタ及び第2キャパシタを有し、両端に上
記出力信号及び反転出力信号を受ける直列キャパシタを
さらに備えていることにより、電源の遮断後の再起動時
にも、遮断時の状態から動作することができる。
部の出力側に配置され、中間ノードを挟んで互いに直列
に接続され、少なくとも一方が強誘電体キャパシタであ
る第1キャパシタ及び第2キャパシタを有し、両端に上
記出力信号及び反転出力信号を受ける直列キャパシタを
さらに備えていることにより、電源の遮断後の再起動時
にも、遮断時の状態から動作することができる。
【0029】本発明の半導体集積回路装置は、少なくと
も1つの単位セレクタを備え、選択信号及び反転選択信
号に応じ、複数の入力信号のうちの少なくとも1つの入
力信号の通過を遮断して他の入力信号を通過させるセレ
クタを備えた半導体集積回路装置であって、上記単位セ
レクタは、中間ノードを挟んで互いに直列に接続され、
少なくとも一方が強誘電体キャパシタである第1キャパ
シタ及び第2キャパシタを有し、両端に上記選択信号及
び反転選択信号を受ける少なくとも1つの直列キャパシ
タと、上記直列キャパシタの中間ノードに接続されるゲ
ート電極と、上記入力部,出力部として機能する第1,
第2の不純物拡散層とを有する第1FETと、上記直列
キャパシタの中間ノードに接続されるゲート電極と、上
記入力部,出力部として機能する第1,第2の不純物拡
散層とを有する第2FETとを備え、上記直列キャパシ
タの両側に選択信号及び反転選択信号を受けたとき、上
記反転信号の論理値に応じて、上記中間ノードの電位が
上記第1,第2FETのうち一方がONに他方がOFF
に交替的に切り換わるものであり、FPGA(Field Pr
ogrammable Gate-array ),認識システム中に配置され
る暗号チップ回路中に配置される半導体集積回路装置で
ある。
も1つの単位セレクタを備え、選択信号及び反転選択信
号に応じ、複数の入力信号のうちの少なくとも1つの入
力信号の通過を遮断して他の入力信号を通過させるセレ
クタを備えた半導体集積回路装置であって、上記単位セ
レクタは、中間ノードを挟んで互いに直列に接続され、
少なくとも一方が強誘電体キャパシタである第1キャパ
シタ及び第2キャパシタを有し、両端に上記選択信号及
び反転選択信号を受ける少なくとも1つの直列キャパシ
タと、上記直列キャパシタの中間ノードに接続されるゲ
ート電極と、上記入力部,出力部として機能する第1,
第2の不純物拡散層とを有する第1FETと、上記直列
キャパシタの中間ノードに接続されるゲート電極と、上
記入力部,出力部として機能する第1,第2の不純物拡
散層とを有する第2FETとを備え、上記直列キャパシ
タの両側に選択信号及び反転選択信号を受けたとき、上
記反転信号の論理値に応じて、上記中間ノードの電位が
上記第1,第2FETのうち一方がONに他方がOFF
に交替的に切り換わるものであり、FPGA(Field Pr
ogrammable Gate-array ),認識システム中に配置され
る暗号チップ回路中に配置される半導体集積回路装置で
ある。
【0030】これにより、種々のデータを保持するため
のSRAM等のメモリを別途配置して、そのデータをラ
ッチするような動作が不要になり、構成及び制御の簡素
化を図ることができる。
のSRAM等のメモリを別途配置して、そのデータをラ
ッチするような動作が不要になり、構成及び制御の簡素
化を図ることができる。
【0031】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態における
不揮発性マルチプレクサの動作について図面を参照しな
がら説明する。
不揮発性マルチプレクサの動作について図面を参照しな
がら説明する。
【0032】(第1の実施形態)図1は、第1の実施形
態における不揮発性セレクタである不揮発性マルチプレ
クサの回路図である。
態における不揮発性セレクタである不揮発性マルチプレ
クサの回路図である。
【0033】図1に示すように、本実施形態のマルチプ
レクサは、4つの入力端子Ti1〜Ti4からそれぞれ4つ
の入力信号In1〜In4を受け、2つの制御端子Td1,T
d2から受けた選択信号D1,D2に応じて4つの入力信
号In1〜In4から選択された1つの入力信号を、出力端
子Tout から出力信号Tout として出力するように構成
されている。そして、4つの入力信号から2つの入力信
号を選ぶ前段ゲートには、入力信号の通過・遮断を切り
換えるための第1〜第4切り換え部10A〜10Dを備
えている。各切り換え部10は、直列キャパシタ3と、
nチャネル型のFET4とによって構成されている。直
列キャパシタ3は、中間ノード9を介して直列に接続さ
れた第1キャパシタ(高容量側キャパシタ)である強誘
電体キャパシタ1と、第2キャパシタ(低容量側キャパ
シタ)である常誘電体キャパシタ2とを有している。ま
た、FET4のゲート電極8は、中間ノード9に接続さ
れている。
レクサは、4つの入力端子Ti1〜Ti4からそれぞれ4つ
の入力信号In1〜In4を受け、2つの制御端子Td1,T
d2から受けた選択信号D1,D2に応じて4つの入力信
号In1〜In4から選択された1つの入力信号を、出力端
子Tout から出力信号Tout として出力するように構成
されている。そして、4つの入力信号から2つの入力信
号を選ぶ前段ゲートには、入力信号の通過・遮断を切り
換えるための第1〜第4切り換え部10A〜10Dを備
えている。各切り換え部10は、直列キャパシタ3と、
nチャネル型のFET4とによって構成されている。直
列キャパシタ3は、中間ノード9を介して直列に接続さ
れた第1キャパシタ(高容量側キャパシタ)である強誘
電体キャパシタ1と、第2キャパシタ(低容量側キャパ
シタ)である常誘電体キャパシタ2とを有している。ま
た、FET4のゲート電極8は、中間ノード9に接続さ
れている。
【0034】前段ゲートには、選択信号D1を受けて反
転選択信号/D1を生成する第1インバータ11と、第
1インバータ11から反転選択信号/D1を受けて、選
択信号D1を生成する第2インバータ12とを備えてい
る。第1インバータ11から出力される反転選択信号/
D1は、信号線14を介してすべての切り換え部10A
〜10Dの各直列キャパシタ3に送られ、第2インバー
タ12から出力される選択信号D1は、信号線13を介
してすべての切り換え部10A〜10Dの各直列キャパ
シタ3に送られる。つまり、各直列キャパシタ3の両端
には、選択信号D1と反転選択信号/D1とが印加され
る。
転選択信号/D1を生成する第1インバータ11と、第
1インバータ11から反転選択信号/D1を受けて、選
択信号D1を生成する第2インバータ12とを備えてい
る。第1インバータ11から出力される反転選択信号/
D1は、信号線14を介してすべての切り換え部10A
〜10Dの各直列キャパシタ3に送られ、第2インバー
タ12から出力される選択信号D1は、信号線13を介
してすべての切り換え部10A〜10Dの各直列キャパ
シタ3に送られる。つまり、各直列キャパシタ3の両端
には、選択信号D1と反転選択信号/D1とが印加され
る。
【0035】ここで、前段ゲートにおいて、第1,第2
切り換え部10A,10Bにより、1つの単位セレクタ
Use11が構成され、第3,第4切り換え部10C,10
Dにより、1つの単位セレクタUse12が構成されてい
る。単位セレクタUse11の一方の切り換え部10Aにお
いては、強誘電体キャパシタ1に選択信号D1が印加さ
れ、常誘電体キャパシタ2に反転選択信号/D1が印加
される。一方、単位セレクタUse11の他方の切り換え部
10Bにおいては、常誘電体キャパシタ2に選択信号D
1が印加され、強誘電体キャパシタ1に反転選択信号/
D1が印加される。同様に、単位セレクタUse12の一方
の切り換え部10Cにおいては、強誘電体キャパシタ1
に選択信号D1が印加され、常誘電体キャパシタ2に反
転選択信号/D1が印加される。一方、単位セレクタU
se12の他方の切り換え部10Dにおいては、常誘電体キ
ャパシタ2に選択信号D1が印加され、強誘電体キャパ
シタ1に反転選択信号/D1が印加される。言い換える
と、いずれの単位セレクタUse11,Use12においても、
一方の切り換え部の強誘電体キャパシタに印加される電
圧と、他方の切り換え部の強誘電体キャパシタに印加さ
れる電圧とは正負が逆になっている。
切り換え部10A,10Bにより、1つの単位セレクタ
Use11が構成され、第3,第4切り換え部10C,10
Dにより、1つの単位セレクタUse12が構成されてい
る。単位セレクタUse11の一方の切り換え部10Aにお
いては、強誘電体キャパシタ1に選択信号D1が印加さ
れ、常誘電体キャパシタ2に反転選択信号/D1が印加
される。一方、単位セレクタUse11の他方の切り換え部
10Bにおいては、常誘電体キャパシタ2に選択信号D
1が印加され、強誘電体キャパシタ1に反転選択信号/
D1が印加される。同様に、単位セレクタUse12の一方
の切り換え部10Cにおいては、強誘電体キャパシタ1
に選択信号D1が印加され、常誘電体キャパシタ2に反
転選択信号/D1が印加される。一方、単位セレクタU
se12の他方の切り換え部10Dにおいては、常誘電体キ
ャパシタ2に選択信号D1が印加され、強誘電体キャパ
シタ1に反転選択信号/D1が印加される。言い換える
と、いずれの単位セレクタUse11,Use12においても、
一方の切り換え部の強誘電体キャパシタに印加される電
圧と、他方の切り換え部の強誘電体キャパシタに印加さ
れる電圧とは正負が逆になっている。
【0036】また、後段ゲートには、選択信号D2を受
けて反転選択信号/D2を生成する第1インバータ21
と、第1インバータ21から反転選択信号/D2を受け
て、選択信号D2を生成する第2インバータ22とを備
えている。第1インバータ21から出力される反転選択
信号/D2は、信号線23からすべての切り換え部20
A,20Bの各直列キャパシタ3に送られ、第2インバ
ータ22から出力される選択信号D2は、信号線24を
介してすべての切り換え部20A,20Bの各直列キャ
パシタ3に送られる。つまり、各直列キャパシタ3の両
端には、選択信号D2と反転選択信号/D2とが印加さ
れる。後段ゲートにおいて、2つの切り換え部20A,
20Bにより、単位セレクタUse21が構成されている。
単位セレクタUse21の一方の切り換え部20Aにおいて
は、強誘電体キャパシタ1に選択信号D2が印加され、
常誘電体キャパシタ2に反転選択信号/D2が印加され
る。一方、単位セレクタUse21の他方の切り換え部20
Bにおいては、常誘電体キャパシタ2に選択信号D2が
印加され、強誘電体キャパシタ1に反転選択信号/D2
が印加される。言い換えると、後段ゲートの単位セレク
タにおいても、一方の切り換え部の強誘電体キャパシタ
に印加される電圧と、他方の切り換え部の強誘電体キャ
パシタに印加される電圧とは正負が逆になっている。
けて反転選択信号/D2を生成する第1インバータ21
と、第1インバータ21から反転選択信号/D2を受け
て、選択信号D2を生成する第2インバータ22とを備
えている。第1インバータ21から出力される反転選択
信号/D2は、信号線23からすべての切り換え部20
A,20Bの各直列キャパシタ3に送られ、第2インバ
ータ22から出力される選択信号D2は、信号線24を
介してすべての切り換え部20A,20Bの各直列キャ
パシタ3に送られる。つまり、各直列キャパシタ3の両
端には、選択信号D2と反転選択信号/D2とが印加さ
れる。後段ゲートにおいて、2つの切り換え部20A,
20Bにより、単位セレクタUse21が構成されている。
単位セレクタUse21の一方の切り換え部20Aにおいて
は、強誘電体キャパシタ1に選択信号D2が印加され、
常誘電体キャパシタ2に反転選択信号/D2が印加され
る。一方、単位セレクタUse21の他方の切り換え部20
Bにおいては、常誘電体キャパシタ2に選択信号D2が
印加され、強誘電体キャパシタ1に反転選択信号/D2
が印加される。言い換えると、後段ゲートの単位セレク
タにおいても、一方の切り換え部の強誘電体キャパシタ
に印加される電圧と、他方の切り換え部の強誘電体キャ
パシタに印加される電圧とは正負が逆になっている。
【0037】以上のように、本実施形態の不揮発性マル
チプレクサは、前段ゲートに単位セレクタUse11,Use
12を、後段ゲートに単位セレクタUse21を配置した構成
となっている。ここでいう単位セレクタとは、2つの入
力信号から1つの入力信号を選択する機能を有するもの
である。
チプレクサは、前段ゲートに単位セレクタUse11,Use
12を、後段ゲートに単位セレクタUse21を配置した構成
となっている。ここでいう単位セレクタとは、2つの入
力信号から1つの入力信号を選択する機能を有するもの
である。
【0038】以下、本実施形態における単位セレクタの
機能について説明する。
機能について説明する。
【0039】図2は、強誘電体キャパシタの両端に印加
される電圧に対する強誘電体膜の分極の変化を示す特性
図である。図3は、常誘電体キャパシタの両端に印加さ
れる電圧に対する常誘電体膜の分極の変化を示す特性図
である。
される電圧に対する強誘電体膜の分極の変化を示す特性
図である。図3は、常誘電体キャパシタの両端に印加さ
れる電圧に対する常誘電体膜の分極の変化を示す特性図
である。
【0040】図2に示すように、強誘電体キャパシタ1
中の強誘電体膜は、その両端に印加される電界の増大に
応じた分極量を示し、電圧の印加を停止した後も残留分
極が残るヒステリシス特性を有している。なお、同じ強
誘電体材料であっても、面積が大きい場合には、全体と
しての分極量も大きくなるので、図2に示すヒステリシ
ス特性線の残留分極が見かけ上大きくなるが、電界を横
軸にとると、その場合でも、ヒステリシス特性は図2に
示すとおりになる。また、強誘電体膜中の残留分極は、
抗電界といわれる電界を越えると正負が反転する特性を
有しているが、抗電界以下の電界においても、マイナー
ループとよばれる、ヒステリシス曲線を描く。一方、図
3に示すように、常誘電体キャパシタ2中の常誘電体膜
は、印加電圧に対してリニアに変化し、電圧の印加を停
止した後には分極は0となり、ヒステリシス特性は有し
ていない。
中の強誘電体膜は、その両端に印加される電界の増大に
応じた分極量を示し、電圧の印加を停止した後も残留分
極が残るヒステリシス特性を有している。なお、同じ強
誘電体材料であっても、面積が大きい場合には、全体と
しての分極量も大きくなるので、図2に示すヒステリシ
ス特性線の残留分極が見かけ上大きくなるが、電界を横
軸にとると、その場合でも、ヒステリシス特性は図2に
示すとおりになる。また、強誘電体膜中の残留分極は、
抗電界といわれる電界を越えると正負が反転する特性を
有しているが、抗電界以下の電界においても、マイナー
ループとよばれる、ヒステリシス曲線を描く。一方、図
3に示すように、常誘電体キャパシタ2中の常誘電体膜
は、印加電圧に対してリニアに変化し、電圧の印加を停
止した後には分極は0となり、ヒステリシス特性は有し
ていない。
【0041】ここで、高容量側キャパシタである強誘電
体キャパシタ1と、低容量側キャパシタである常誘電体
キャパシタ2とを直列に接続した状態で、両端に電圧を
印加すると、その電圧が、強誘電体キャパシタ1および
常誘電体キャパシタ2の実効的な容量と、FET4のゲ
ート酸化膜の実効的な容量とに応じて分配される。すな
わち、強誘電体キャパシタ1と常誘電体キャパシタ2に
蓄えられる電荷量が等しくなるように電圧は分配される
ので、実効的に容量の小さい方のキャパシタには、多く
の電圧が分配されることとなる。
体キャパシタ1と、低容量側キャパシタである常誘電体
キャパシタ2とを直列に接続した状態で、両端に電圧を
印加すると、その電圧が、強誘電体キャパシタ1および
常誘電体キャパシタ2の実効的な容量と、FET4のゲ
ート酸化膜の実効的な容量とに応じて分配される。すな
わち、強誘電体キャパシタ1と常誘電体キャパシタ2に
蓄えられる電荷量が等しくなるように電圧は分配される
ので、実効的に容量の小さい方のキャパシタには、多く
の電圧が分配されることとなる。
【0042】その結果、中間ノード9に現れる電位,つ
まり、FET4のゲートバイアスは、直列キャパシタ3
の両端に印加される信号D1,/D1間の電位差(又は
信号D2,/D2間の電位差)と、強誘電体キャパシタ
1,常誘電体キャパシタ2及びゲート酸化膜に分配され
る電圧比によってきまることとなる。
まり、FET4のゲートバイアスは、直列キャパシタ3
の両端に印加される信号D1,/D1間の電位差(又は
信号D2,/D2間の電位差)と、強誘電体キャパシタ
1,常誘電体キャパシタ2及びゲート酸化膜に分配され
る電圧比によってきまることとなる。
【0043】本実施形態における回路構成の場合、直列
キャパシタ3の両端に印加される電圧は、一般的に、論
理値“0”,“1”に対応した電圧0Vと電源電圧VD
Dである。すなわち、直列キャパシタ3の両端には、つ
ねに、電源電圧に相当する電圧が順方向もしくは逆方向
に印加されていることとなる。また、強誘電体の分極
は、印加電圧を除いても残留している。したがって、1
つの単位セレクタにおける2つの切り換え部のうち中間
ノード9の電圧は、強誘電体キャパシタ1と常誘電体キ
ャパシタ2の印加電圧に対する実効的な容量によって、
分配された電圧を維持することとなる。
キャパシタ3の両端に印加される電圧は、一般的に、論
理値“0”,“1”に対応した電圧0Vと電源電圧VD
Dである。すなわち、直列キャパシタ3の両端には、つ
ねに、電源電圧に相当する電圧が順方向もしくは逆方向
に印加されていることとなる。また、強誘電体の分極
は、印加電圧を除いても残留している。したがって、1
つの単位セレクタにおける2つの切り換え部のうち中間
ノード9の電圧は、強誘電体キャパシタ1と常誘電体キ
ャパシタ2の印加電圧に対する実効的な容量によって、
分配された電圧を維持することとなる。
【0044】例えば、強誘電体キャパシタ1の容量が常
誘電体キャパシタ2の容量よりも大きい場合、選択信号
D1の論理値が1のときには、単位セレクタUse11の切
り換え部10Aの直列キャパシタ3においては、常誘電
体キャパシタ2に大きい電圧が分配されるので、中間ノ
ード9の電位は、VDD/2よりも高い第1電位Vhと
なる。一方、単位セレクタUse11の切り換え部10Bの
直列キャパシタ3においては、常誘電体キャパシタ2に
大きい電圧が分配されるので、中間ノード9の電位は、
VDD/2よりも低い第2電位Vlとなる。一方、選択
信号D1の論理値が0のときには、切り換え部10Aの
中間ノード9の電位はVDD/2よりも低い第2電位V
lとなり、切り換え部10Bの中間ノード9の電位はV
DD/2よりも高い第1電位Vhとなる。
誘電体キャパシタ2の容量よりも大きい場合、選択信号
D1の論理値が1のときには、単位セレクタUse11の切
り換え部10Aの直列キャパシタ3においては、常誘電
体キャパシタ2に大きい電圧が分配されるので、中間ノ
ード9の電位は、VDD/2よりも高い第1電位Vhと
なる。一方、単位セレクタUse11の切り換え部10Bの
直列キャパシタ3においては、常誘電体キャパシタ2に
大きい電圧が分配されるので、中間ノード9の電位は、
VDD/2よりも低い第2電位Vlとなる。一方、選択
信号D1の論理値が0のときには、切り換え部10Aの
中間ノード9の電位はVDD/2よりも低い第2電位V
lとなり、切り換え部10Bの中間ノード9の電位はV
DD/2よりも高い第1電位Vhとなる。
【0045】そこで、本実施形態においては、第1電位
VhをFET4のしきい値電圧よりも高く、第2電位V
lをFET4のしきい値電圧よりも低くなるように設計
しておく。すると、選択信号D1の論理値が1の場合に
は、切り換え部10AのFET4がONに、切り換え部
10BのFET4がOFFになるので、2つの入力信号
In1,In2のうち一方の入力信号In1が選択される。一
方、選択信号D1の論理値が0の場合には、切り換え部
10AのFET4がOFFに、切り換え部10BのFE
T4がONになるので、2つの入力信号In1,In2のう
ち他方の入力信号In2が選択される。
VhをFET4のしきい値電圧よりも高く、第2電位V
lをFET4のしきい値電圧よりも低くなるように設計
しておく。すると、選択信号D1の論理値が1の場合に
は、切り換え部10AのFET4がONに、切り換え部
10BのFET4がOFFになるので、2つの入力信号
In1,In2のうち一方の入力信号In1が選択される。一
方、選択信号D1の論理値が0の場合には、切り換え部
10AのFET4がOFFに、切り換え部10BのFE
T4がONになるので、2つの入力信号In1,In2のう
ち他方の入力信号In2が選択される。
【0046】同様に、単位セレクタUse12において、選
択信号D1の論理値が1の場合には、切り換え部10C
のFET4がONに、切り換え部10DのFET4がO
FFになるので、2つの入力信号In3,In4のうち一方
の入力信号In3が選択される。一方、選択信号D1の論
理値が0の場合には、切り換え部10CのFET4がO
FFに、切り換え部10DのFET4がONになるの
で、2つの入力信号In3,In4のうち他方の入力信号I
n4が選択される。
択信号D1の論理値が1の場合には、切り換え部10C
のFET4がONに、切り換え部10DのFET4がO
FFになるので、2つの入力信号In3,In4のうち一方
の入力信号In3が選択される。一方、選択信号D1の論
理値が0の場合には、切り換え部10CのFET4がO
FFに、切り換え部10DのFET4がONになるの
で、2つの入力信号In3,In4のうち他方の入力信号I
n4が選択される。
【0047】同様に、後段側の単位セレクタUse21にお
いて、選択信号D2の論理値が1の場合には、切り換え
部20AのFET4がONに、切り換え部20BのFE
T4がOFFになるので、単位セレクタUse11の出力信
号が選択される。一方、選択信号D2の論理値が0の場
合には、切り換え部20AのFET4がOFFに、切り
換え部20BのFET4がONになるので、単位セレク
タUse12の出力信号が選択される。
いて、選択信号D2の論理値が1の場合には、切り換え
部20AのFET4がONに、切り換え部20BのFE
T4がOFFになるので、単位セレクタUse11の出力信
号が選択される。一方、選択信号D2の論理値が0の場
合には、切り換え部20AのFET4がOFFに、切り
換え部20BのFET4がONになるので、単位セレク
タUse12の出力信号が選択される。
【0048】図4は、選択信号D1,D2の論地値の組
み合わせに対する入出力関係を表にして示す図である。
同図に示すように、選択信号D1,D2の論理値の組み
合わせに応じて出力信号が、4つの入力信号In1〜1n4
のうちのいずれか1つを一義的に選択するようになって
いる。つまり、マルチプレクサ動作が達成される。そし
て、直列キャパシタ3の両端部の電位は、フローティン
グ状態に近いため、電源を切断した後も、中間ノード9
の電位は保たれることとなる。つまり、各切り換え部1
0A〜10D,20A,20Bの強誘電体キャパシタ1
に生じた残留分極により、マルチプレクサ動作が不揮発
で記憶されることになる。
み合わせに対する入出力関係を表にして示す図である。
同図に示すように、選択信号D1,D2の論理値の組み
合わせに応じて出力信号が、4つの入力信号In1〜1n4
のうちのいずれか1つを一義的に選択するようになって
いる。つまり、マルチプレクサ動作が達成される。そし
て、直列キャパシタ3の両端部の電位は、フローティン
グ状態に近いため、電源を切断した後も、中間ノード9
の電位は保たれることとなる。つまり、各切り換え部1
0A〜10D,20A,20Bの強誘電体キャパシタ1
に生じた残留分極により、マルチプレクサ動作が不揮発
で記憶されることになる。
【0049】図5(a),(b)は、単位セレクタの構
造例を示す平面図及びVa−Va線における断面図である。
図5(a),(b)に示すように、半導体基板30の表
面部の素子分離31に囲まれる1つの活性領域には、n
型不純物を含む3つのソース・ドレイン領域34a,3
4b,34cが設けられている。半導体基板30の各ソ
ース・ドレイン領域34a,34c間、及び34b,3
4c間に位置する領域の上には、ゲート酸化膜を挟んで
各FET4のゲート電極8が設けられている。また、基
板上には、各FETを覆う第1層間絶縁膜40が形成さ
れており、第1層間絶縁膜40の上に強誘電体キャパシ
タ1及び常誘電体キャパシタ2からなる直列キャパシタ
3が形成されている。一方の切り換え部10Aにおい
て、強誘電体キャパシタ1は、Ptからなる下部電極1
a及び上部電極1bと、下部電極1a−上部電極1b間
に介設されたPZTからなる強誘電体膜1cとを備えて
いる。常誘電体キャパシタ2は、ポリシリコンからなる
下部電極2a及び上部電極2bと、下部電極2a−上部
電極2b間に介設された酸化シリコンからなる常誘電体
膜2cとを備えている。強誘電体キャパシタ1の下部電
極1a及び常誘電体キャパシタ1の下部電極2aは、第
1層間絶縁膜110を貫通するWプラグ41によってゲ
ート電極8に接続されている。他方の切り換え部10B
も、上記一方の切り換え部10Aと同じ構造を有してい
る。なお、図5においては、便宜上、強誘電体キャパシ
タ1と常誘電体キャパシタ2とを同じ断面内に現れてい
るように記載しているが、各常誘電体キャパシタ2はゲ
ート電極8の幅方向に沿って強誘電体キャパシタ1と並
ぶように配置されており、各常誘電体キャパシタ2の下
部電極2aは、図5には示されているWプラグを介して
各ゲート電極8にそれぞれ接続されている。
造例を示す平面図及びVa−Va線における断面図である。
図5(a),(b)に示すように、半導体基板30の表
面部の素子分離31に囲まれる1つの活性領域には、n
型不純物を含む3つのソース・ドレイン領域34a,3
4b,34cが設けられている。半導体基板30の各ソ
ース・ドレイン領域34a,34c間、及び34b,3
4c間に位置する領域の上には、ゲート酸化膜を挟んで
各FET4のゲート電極8が設けられている。また、基
板上には、各FETを覆う第1層間絶縁膜40が形成さ
れており、第1層間絶縁膜40の上に強誘電体キャパシ
タ1及び常誘電体キャパシタ2からなる直列キャパシタ
3が形成されている。一方の切り換え部10Aにおい
て、強誘電体キャパシタ1は、Ptからなる下部電極1
a及び上部電極1bと、下部電極1a−上部電極1b間
に介設されたPZTからなる強誘電体膜1cとを備えて
いる。常誘電体キャパシタ2は、ポリシリコンからなる
下部電極2a及び上部電極2bと、下部電極2a−上部
電極2b間に介設された酸化シリコンからなる常誘電体
膜2cとを備えている。強誘電体キャパシタ1の下部電
極1a及び常誘電体キャパシタ1の下部電極2aは、第
1層間絶縁膜110を貫通するWプラグ41によってゲ
ート電極8に接続されている。他方の切り換え部10B
も、上記一方の切り換え部10Aと同じ構造を有してい
る。なお、図5においては、便宜上、強誘電体キャパシ
タ1と常誘電体キャパシタ2とを同じ断面内に現れてい
るように記載しているが、各常誘電体キャパシタ2はゲ
ート電極8の幅方向に沿って強誘電体キャパシタ1と並
ぶように配置されており、各常誘電体キャパシタ2の下
部電極2aは、図5には示されているWプラグを介して
各ゲート電極8にそれぞれ接続されている。
【0050】さらに、第1層間絶縁膜40の上には、各
キャパシタ1,2を覆う第2層間絶縁膜50が設けられ
ており、第2層間絶縁膜50の上に信号線13,14が
設けられている。信号線13は、第2層間絶縁膜50を
貫通するWプラグ51により、第1切り換え部10Aの
強誘電体キャパシタ1の上部電極1bと、第2切り換え
部10Bの常誘電体キャパシタ2の上部電極2bとにそ
れぞれ接続されている。信号線14は、第2層間絶縁膜
50を貫通するWプラグ51により、第1切り換え部1
0Aの常誘電体キャパシタ2の上部電極2bと、第2切
り換え部10Bの強誘電体キャパシタ1の上部電極1b
とにそれぞれ接続されている。そして、各FET4の両
端のソース・ドレイン領域34a,34bに入力信号を
受けて、各FET4間のソース・ドレイン領域34cか
ら出力信号を出力する。
キャパシタ1,2を覆う第2層間絶縁膜50が設けられ
ており、第2層間絶縁膜50の上に信号線13,14が
設けられている。信号線13は、第2層間絶縁膜50を
貫通するWプラグ51により、第1切り換え部10Aの
強誘電体キャパシタ1の上部電極1bと、第2切り換え
部10Bの常誘電体キャパシタ2の上部電極2bとにそ
れぞれ接続されている。信号線14は、第2層間絶縁膜
50を貫通するWプラグ51により、第1切り換え部1
0Aの常誘電体キャパシタ2の上部電極2bと、第2切
り換え部10Bの強誘電体キャパシタ1の上部電極1b
とにそれぞれ接続されている。そして、各FET4の両
端のソース・ドレイン領域34a,34bに入力信号を
受けて、各FET4間のソース・ドレイン領域34cか
ら出力信号を出力する。
【0051】以上、単位セレクタUse11の構造を例にと
って説明したが、単位セレクタUse12,Use21の構造も
図5に示す構造と基本的に同じである。
って説明したが、単位セレクタUse12,Use21の構造も
図5に示す構造と基本的に同じである。
【0052】なお、強誘電体キャパシタ1の強誘電体膜
1cとしては、強誘電体メモリなどで一般的に用いられ
る,Y1やPZTといわれる強誘電体材料を用いること
ができる。また、常誘電体キャパシタ2の常誘電体膜2
cとしては、シリコン酸化膜を用いるのが製造技術上簡
便であるが、特に材料が限定されるものでない。
1cとしては、強誘電体メモリなどで一般的に用いられ
る,Y1やPZTといわれる強誘電体材料を用いること
ができる。また、常誘電体キャパシタ2の常誘電体膜2
cとしては、シリコン酸化膜を用いるのが製造技術上簡
便であるが、特に材料が限定されるものでない。
【0053】また、本実施形態においては、強誘電体キ
ャパシタ1の容量が常誘電体キャパシタ2の容量よりも
大きいとしているが、この大小関係が逆であってもよ
い。
ャパシタ1の容量が常誘電体キャパシタ2の容量よりも
大きいとしているが、この大小関係が逆であってもよ
い。
【0054】(第2の実施形態)図6は、第2の実施形
態に係るマルチプレクサの回路図である。本実施形態に
おいては、第1の実施形態の常誘電体キャパシタ2に代
えて、低容量側強誘電体キャパシタ5を備えている。つ
まり、直列キャパシタ3が、強誘電体キャパシタ1と低
容量側強誘電体キャパシタ5とを有している。
態に係るマルチプレクサの回路図である。本実施形態に
おいては、第1の実施形態の常誘電体キャパシタ2に代
えて、低容量側強誘電体キャパシタ5を備えている。つ
まり、直列キャパシタ3が、強誘電体キャパシタ1と低
容量側強誘電体キャパシタ5とを有している。
【0055】本実施形態では、高容量側キャパシタ,低
容量側キャパシタ共に強誘電体膜を有する強誘電体キャ
パシタによって構成している点が特徴である。そして、
本実施形態においては、低容量側強誘電体キャパシタ5
のヒステリシス曲線の形状が強誘電体キャパシタ1とは
異なっていて、強誘電体キャパシタ1よりも小さい残留
分極を示すものとする。
容量側キャパシタ共に強誘電体膜を有する強誘電体キャ
パシタによって構成している点が特徴である。そして、
本実施形態においては、低容量側強誘電体キャパシタ5
のヒステリシス曲線の形状が強誘電体キャパシタ1とは
異なっていて、強誘電体キャパシタ1よりも小さい残留
分極を示すものとする。
【0056】本実施形態においては、1つの単位セレク
タの構造は、図5に示す第1の実施形態において、常誘
電体キャパシタ2に代えて、低容量側強誘電体キャパシ
タ5を設けるだけであるので、その図示を省略する。た
だし、低容量側強誘電体キャパシタ5の下部電極,強誘
電体膜及び上部電極の材質は、強誘電体キャパシタ1の
下部電極1a,強誘電体膜1c及び上部電極1bとそれ
ぞれ同じであるとし、低容量側強誘電体キャパシタ5の
面積が強誘電体キャパシタ1よりも小さいものとする。
タの構造は、図5に示す第1の実施形態において、常誘
電体キャパシタ2に代えて、低容量側強誘電体キャパシ
タ5を設けるだけであるので、その図示を省略する。た
だし、低容量側強誘電体キャパシタ5の下部電極,強誘
電体膜及び上部電極の材質は、強誘電体キャパシタ1の
下部電極1a,強誘電体膜1c及び上部電極1bとそれ
ぞれ同じであるとし、低容量側強誘電体キャパシタ5の
面積が強誘電体キャパシタ1よりも小さいものとする。
【0057】そして、本実施形態においても、1つの単
位セレクタにおいて、選択信号D1の論理値に応じて、
中間ノード9の電位の電位は、第1の実施形態と基本的
に同じように定まる。つまり、高容量側キャパシタであ
る強誘電体キャパシタ1と、低容量側強誘電体キャパシ
タ5とを直列に接続した状態で、両端に電圧を印加する
と、その電圧が、強誘電体キャパシタ1および低容量側
強誘電体キャパシタ5の実効的な容量と、FET4のゲ
ート酸化膜の実効的な容量とに応じて分配される。すな
わち、強誘電体キャパシタ1と低容量側強誘電体キャパ
シタ5に蓄えられる電荷量が等しくなるように電圧は分
配されるので、実効的に容量の小さい方のキャパシタに
は、多くの電圧が分配される。そして、これを利用し
て、第1の実施形態と同様のマルチプレクサ動作を行な
わせることができる。
位セレクタにおいて、選択信号D1の論理値に応じて、
中間ノード9の電位の電位は、第1の実施形態と基本的
に同じように定まる。つまり、高容量側キャパシタであ
る強誘電体キャパシタ1と、低容量側強誘電体キャパシ
タ5とを直列に接続した状態で、両端に電圧を印加する
と、その電圧が、強誘電体キャパシタ1および低容量側
強誘電体キャパシタ5の実効的な容量と、FET4のゲ
ート酸化膜の実効的な容量とに応じて分配される。すな
わち、強誘電体キャパシタ1と低容量側強誘電体キャパ
シタ5に蓄えられる電荷量が等しくなるように電圧は分
配されるので、実効的に容量の小さい方のキャパシタに
は、多くの電圧が分配される。そして、これを利用し
て、第1の実施形態と同様のマルチプレクサ動作を行な
わせることができる。
【0058】本実施形態においても、図4に示すよう
な、選択信号D1,D2の論地値の組み合わせに対する
入出力関係が得られる。
な、選択信号D1,D2の論地値の組み合わせに対する
入出力関係が得られる。
【0059】特に、本実施形態によると、第1の実施形
態に比べて、1つの切り換え部において2つ強誘電体キ
ャパシタの不揮発性記憶機能を利用しているので、不揮
発性記憶機能がより強化されるという利点がある。ま
た、各キャパシタ1,5の下部電極,強誘電体膜及び上
部電極を共通の工程で形成することができるので、製造
工程の簡素化を図ることができる。
態に比べて、1つの切り換え部において2つ強誘電体キ
ャパシタの不揮発性記憶機能を利用しているので、不揮
発性記憶機能がより強化されるという利点がある。ま
た、各キャパシタ1,5の下部電極,強誘電体膜及び上
部電極を共通の工程で形成することができるので、製造
工程の簡素化を図ることができる。
【0060】2つの強誘電体キャパシタ1,5の実効的
な容量値を相異ならせる手段としては、互いに比誘電率
が異なる2つの強誘電体材料を用いる、同じ強誘電体材
料を用いてその面積を相異ならせる、同じ強誘電体材料
を用いて強誘電体キャパシタ1,5の各強誘電体膜の膜
厚を相異ならせるという3つの手段が有力である。しか
し、本実施形態のように、同じ強誘電体材料を用いてそ
の面積を相異ならせるか、同じ強誘電体材料を用いて強
誘電体キャパシタ1,5の各強誘電体膜の膜厚を相異な
らせるかが、製造上簡便である。
な容量値を相異ならせる手段としては、互いに比誘電率
が異なる2つの強誘電体材料を用いる、同じ強誘電体材
料を用いてその面積を相異ならせる、同じ強誘電体材料
を用いて強誘電体キャパシタ1,5の各強誘電体膜の膜
厚を相異ならせるという3つの手段が有力である。しか
し、本実施形態のように、同じ強誘電体材料を用いてそ
の面積を相異ならせるか、同じ強誘電体材料を用いて強
誘電体キャパシタ1,5の各強誘電体膜の膜厚を相異な
らせるかが、製造上簡便である。
【0061】本実施形態のように、両者の面積の大小の
相違によって実効的な容量を変化させる場合には、上述
した工程数の低減効果の他に、設計による変更が可能で
あるため、設計段階での特性変更が可能であるという利
点もある。
相違によって実効的な容量を変化させる場合には、上述
した工程数の低減効果の他に、設計による変更が可能で
あるため、設計段階での特性変更が可能であるという利
点もある。
【0062】また、強誘電体膜の膜厚を変化させる場合
であっても、強誘電体材料は同一のものを利用できるた
め、比誘電率が相異なる強誘電体材料を使用することに
比べると、材料数を低減できるというメリットを有す
る。また、膜厚を薄くした場合には、専有面積の増大を
抑制することもできる。
であっても、強誘電体材料は同一のものを利用できるた
め、比誘電率が相異なる強誘電体材料を使用することに
比べると、材料数を低減できるというメリットを有す
る。また、膜厚を薄くした場合には、専有面積の増大を
抑制することもできる。
【0063】(第3の実施形態)図7は、第3の実施形
態における不揮発性セレクタである不揮発性マルチプレ
クサの回路図である。
態における不揮発性セレクタである不揮発性マルチプレ
クサの回路図である。
【0064】図7に示すように、本実施形態のマルチプ
レクサは、4つの入力端子Ti1〜Ti4からそれぞれ4つ
の入力信号In1〜In4を受け、2つの制御端子Td1,T
d2から受けた選択信号D1,D2に応じて4つの入力信
号In1〜In4から選択された1つの入力信号を、出力端
子Tout から出力信号Tout として出力するように構成
されている。そして、4つの入力信号から2つの入力信
号を選ぶ前段ゲートには、入力信号の通過・遮断を切り
換えるための第1〜第4切り換え部110A〜110D
を備えている。各切り換え部110は、直列キャパシタ
103と、FET104とによって構成されている。直
列キャパシタ103は、中間ノード109を介して直列
に接続された高容量側キャパシタである強誘電体キャパ
シタ101と、低容量側キャパシタである常誘電体キャ
パシタ102とを有している。
レクサは、4つの入力端子Ti1〜Ti4からそれぞれ4つ
の入力信号In1〜In4を受け、2つの制御端子Td1,T
d2から受けた選択信号D1,D2に応じて4つの入力信
号In1〜In4から選択された1つの入力信号を、出力端
子Tout から出力信号Tout として出力するように構成
されている。そして、4つの入力信号から2つの入力信
号を選ぶ前段ゲートには、入力信号の通過・遮断を切り
換えるための第1〜第4切り換え部110A〜110D
を備えている。各切り換え部110は、直列キャパシタ
103と、FET104とによって構成されている。直
列キャパシタ103は、中間ノード109を介して直列
に接続された高容量側キャパシタである強誘電体キャパ
シタ101と、低容量側キャパシタである常誘電体キャ
パシタ102とを有している。
【0065】また、本実施形態においては、第1,第3
切り換え部110A,110Cの各ゲート電極108
は、共通の中間ノード109を介して共通の直列キャパ
シタ103に接続され、第2,第4第4切り換え部11
0B,110Dの各ゲート電極108は、共通の中間ノ
ード109を介して共通の直列キャパシタ103に接続
されている。つまり、第1,第3切り換え部110A,
110Cは直列キャパシタ103を共有し、第2,第4
切り換え部110B,110Dは直列キャパシタ103
を共有している。
切り換え部110A,110Cの各ゲート電極108
は、共通の中間ノード109を介して共通の直列キャパ
シタ103に接続され、第2,第4第4切り換え部11
0B,110Dの各ゲート電極108は、共通の中間ノ
ード109を介して共通の直列キャパシタ103に接続
されている。つまり、第1,第3切り換え部110A,
110Cは直列キャパシタ103を共有し、第2,第4
切り換え部110B,110Dは直列キャパシタ103
を共有している。
【0066】前段ゲートには、選択信号D1を受けて反
転選択信号/D1を生成する第1インバータ111と、
第1インバータ111から反転選択信号/D1を受け
て、選択信号D1を生成する第2インバータ112とを
備えている。第1インバータ111から出力される反転
選択信号/D1は、信号線113を介して第1,第2切
り換え部110A,110Bの各直列キャパシタ103
に送られ、第2インバータ112から出力される選択信
号D1は、信号線114を介して第1,第2切り換え部
110A〜110Dの各直列キャパシタ103に送られ
る。つまり、各直列キャパシタ103の両端には、選択
信号D1と反転選択信号/D1とが印加される。
転選択信号/D1を生成する第1インバータ111と、
第1インバータ111から反転選択信号/D1を受け
て、選択信号D1を生成する第2インバータ112とを
備えている。第1インバータ111から出力される反転
選択信号/D1は、信号線113を介して第1,第2切
り換え部110A,110Bの各直列キャパシタ103
に送られ、第2インバータ112から出力される選択信
号D1は、信号線114を介して第1,第2切り換え部
110A〜110Dの各直列キャパシタ103に送られ
る。つまり、各直列キャパシタ103の両端には、選択
信号D1と反転選択信号/D1とが印加される。
【0067】そして、前段ゲートにおいて、第1,第2
切り換え部110A,110Bにより、1つの単位セレ
クタUse111 が構成され、第3,第4切り換え部110
C,110Dにより、1つの単位セレクタUse112 が構
成されている。単位セレクタUse111 の一方の切り換え
部110Aにおいては、強誘電体キャパシタ101に選
択信号D1が印加され、常誘電体キャパシタ102に反
転選択信号/D1が印加される。一方、単位セレクタU
se111 の他方の切り換え部110Bにおいては、常誘電
体キャパシタ102に選択信号D1が印加され、強誘電
体キャパシタ101に反転選択信号/D1が印加され
る。同様に、単位セレクタUse112 の一方の切り換え部
110Cにおいては、強誘電体キャパシタ101に選択
信号D1が印加され、常誘電体キャパシタ102に反転
選択信号/D1が印加される。一方、単位セレクタUse
112 の他方の切り換え部110Dにおいては、常誘電体
キャパシタ102に選択信号D1が印加され、強誘電体
キャパシタ101に反転選択信号/D1が印加される。
言い換えると、いずれの単位セレクタUse111 ,Use11
2 においても、一方の切り換え部の強誘電体キャパシタ
に印加される電圧と、他方の切り換え部の強誘電体キャ
パシタに印加される電圧とは正負が逆になっている。
切り換え部110A,110Bにより、1つの単位セレ
クタUse111 が構成され、第3,第4切り換え部110
C,110Dにより、1つの単位セレクタUse112 が構
成されている。単位セレクタUse111 の一方の切り換え
部110Aにおいては、強誘電体キャパシタ101に選
択信号D1が印加され、常誘電体キャパシタ102に反
転選択信号/D1が印加される。一方、単位セレクタU
se111 の他方の切り換え部110Bにおいては、常誘電
体キャパシタ102に選択信号D1が印加され、強誘電
体キャパシタ101に反転選択信号/D1が印加され
る。同様に、単位セレクタUse112 の一方の切り換え部
110Cにおいては、強誘電体キャパシタ101に選択
信号D1が印加され、常誘電体キャパシタ102に反転
選択信号/D1が印加される。一方、単位セレクタUse
112 の他方の切り換え部110Dにおいては、常誘電体
キャパシタ102に選択信号D1が印加され、強誘電体
キャパシタ101に反転選択信号/D1が印加される。
言い換えると、いずれの単位セレクタUse111 ,Use11
2 においても、一方の切り換え部の強誘電体キャパシタ
に印加される電圧と、他方の切り換え部の強誘電体キャ
パシタに印加される電圧とは正負が逆になっている。
【0068】また、後段ゲートには、選択信号D2を受
けて反転選択信号/D2を生成する第1インバータ12
1と、第1インバータ121から反転選択信号/D2を
受けて、選択信号D2を生成する第2インバータ122
とを備えている。第1インバータ121から出力される
反転選択信号/D2は、信号線123からすべての切り
換え部120A,120Bの各直列キャパシタ103に
送られ、第2インバータ122から出力される選択信号
D2は、信号線124を介してすべての切り換え部12
0A,120Bの各直列キャパシタ103に送られる。
つまり、各直列キャパシタ103の両端には、選択信号
D2と反転選択信号/D2とが印加される。後段ゲート
において、2つの切り換え部120A,120Bによ
り、単位セレクタUse121 が構成されている。単位セレ
クタUse121 の一方の切り換え部120Aにおいては、
強誘電体キャパシタ101に選択信号D2が印加され、
常誘電体キャパシタ102に反転選択信号/D2が印加
される。一方、単位セレクタUse121 の他方の切り換え
部120Bにおいては、常誘電体キャパシタ102に選
択信号D2が印加され、強誘電体キャパシタ101に反
転選択信号/D2が印加される。言い換えると、後段ゲ
ートの単位セレクタにおいても、一方の切り換え部の強
誘電体キャパシタに印加される電圧と、他方の切り換え
部の強誘電体キャパシタに印加される電圧とは正負が逆
になっている。
けて反転選択信号/D2を生成する第1インバータ12
1と、第1インバータ121から反転選択信号/D2を
受けて、選択信号D2を生成する第2インバータ122
とを備えている。第1インバータ121から出力される
反転選択信号/D2は、信号線123からすべての切り
換え部120A,120Bの各直列キャパシタ103に
送られ、第2インバータ122から出力される選択信号
D2は、信号線124を介してすべての切り換え部12
0A,120Bの各直列キャパシタ103に送られる。
つまり、各直列キャパシタ103の両端には、選択信号
D2と反転選択信号/D2とが印加される。後段ゲート
において、2つの切り換え部120A,120Bによ
り、単位セレクタUse121 が構成されている。単位セレ
クタUse121 の一方の切り換え部120Aにおいては、
強誘電体キャパシタ101に選択信号D2が印加され、
常誘電体キャパシタ102に反転選択信号/D2が印加
される。一方、単位セレクタUse121 の他方の切り換え
部120Bにおいては、常誘電体キャパシタ102に選
択信号D2が印加され、強誘電体キャパシタ101に反
転選択信号/D2が印加される。言い換えると、後段ゲ
ートの単位セレクタにおいても、一方の切り換え部の強
誘電体キャパシタに印加される電圧と、他方の切り換え
部の強誘電体キャパシタに印加される電圧とは正負が逆
になっている。
【0069】以上のように、本実施形態の不揮発性マル
チプレクサは、前段ゲートに単位セレクタUse111 ,U
se112 を、後段ゲートに単位セレクタUse121 を配置し
た構成となっている。つまり、実質的には、第1の実施
形態と同じ構成となっている。
チプレクサは、前段ゲートに単位セレクタUse111 ,U
se112 を、後段ゲートに単位セレクタUse121 を配置し
た構成となっている。つまり、実質的には、第1の実施
形態と同じ構成となっている。
【0070】本実施形態の特徴は、前段ゲートにおい
て、2つの切り換え部110A及び110Cとが1つの
直列キャパシタ103を共有し、2つの切り換え部11
0Bと110Dとが1つの直列キャパシタ103を共有
している点である。
て、2つの切り換え部110A及び110Cとが1つの
直列キャパシタ103を共有し、2つの切り換え部11
0Bと110Dとが1つの直列キャパシタ103を共有
している点である。
【0071】図8は、前段ゲートの構造例を示す平面図
である。同図に示すように、半導体基板の表面部の素子
分離に囲まれる2つの活性領域には、n型不純物を含む
3つのソース・ドレイン領域134a,134b,13
4cがそれぞれ設けられている。半導体基板の各ソース
・ドレイン領域134a,134c間、及び134b,
134c間に位置する領域の上には、ゲート酸化膜を挟
んで各FET104のゲート電極108が設けられてい
る。また、基板上には、各FETを覆う第1層間絶縁膜
が形成されており、第1層間絶縁膜の上に強誘電体キャ
パシタ101及び常誘電体キャパシタ102からなる2
つの直列キャパシタ103が形成されている。一方の強
誘電体キャパシタ101の下部電極101aは、Wプラ
グ141を介して第1,第3切り換え部110A,11
0Cの各ゲート電極108にそれぞれ接続されている。
他方の強誘電体キャパシタ101の下部電極101a
は、Wプラグ141を介して第2,第4切り換え部11
0B,110Dの各ゲート電極108にそれぞれ接続さ
れている。強誘電体キャパシタ101及び常誘電体キャ
パシタ102の断面構造は、第1の実施形態における図
5に示すとおりである。
である。同図に示すように、半導体基板の表面部の素子
分離に囲まれる2つの活性領域には、n型不純物を含む
3つのソース・ドレイン領域134a,134b,13
4cがそれぞれ設けられている。半導体基板の各ソース
・ドレイン領域134a,134c間、及び134b,
134c間に位置する領域の上には、ゲート酸化膜を挟
んで各FET104のゲート電極108が設けられてい
る。また、基板上には、各FETを覆う第1層間絶縁膜
が形成されており、第1層間絶縁膜の上に強誘電体キャ
パシタ101及び常誘電体キャパシタ102からなる2
つの直列キャパシタ103が形成されている。一方の強
誘電体キャパシタ101の下部電極101aは、Wプラ
グ141を介して第1,第3切り換え部110A,11
0Cの各ゲート電極108にそれぞれ接続されている。
他方の強誘電体キャパシタ101の下部電極101a
は、Wプラグ141を介して第2,第4切り換え部11
0B,110Dの各ゲート電極108にそれぞれ接続さ
れている。強誘電体キャパシタ101及び常誘電体キャ
パシタ102の断面構造は、第1の実施形態における図
5に示すとおりである。
【0072】さらに、第1層間絶縁膜の上には、各キャ
パシタ101,102を覆う第2層間絶縁膜が設けられ
ており、第2層間絶縁膜の上に信号線113,114が
設けられている。信号線113は、第2層間絶縁膜を貫
通するWプラグ151を介して、一方の直列キャパシタ
103の強誘電体キャパシタ101の上部電極101b
と、他方の直列キャパシタ103の常誘電体キャパシタ
102の上部電極102bとにそれぞれ接続されてい
る。信号線114は、第2層間絶縁膜を貫通するWプラ
グ151を介して、他方の直列キャパシタ103の常誘
電体キャパシタ102の上部電極102bと、一方の直
列キャパシタ103の強誘電体キャパシタ101の上部
電極101bとにそれぞれ接続されている。そして、各
FET104の両端のソース・ドレイン領域134a,
134bに入力信号を受けて、各FET104間のソー
ス・ドレイン領域134cから出力信号を出力する。
パシタ101,102を覆う第2層間絶縁膜が設けられ
ており、第2層間絶縁膜の上に信号線113,114が
設けられている。信号線113は、第2層間絶縁膜を貫
通するWプラグ151を介して、一方の直列キャパシタ
103の強誘電体キャパシタ101の上部電極101b
と、他方の直列キャパシタ103の常誘電体キャパシタ
102の上部電極102bとにそれぞれ接続されてい
る。信号線114は、第2層間絶縁膜を貫通するWプラ
グ151を介して、他方の直列キャパシタ103の常誘
電体キャパシタ102の上部電極102bと、一方の直
列キャパシタ103の強誘電体キャパシタ101の上部
電極101bとにそれぞれ接続されている。そして、各
FET104の両端のソース・ドレイン領域134a,
134bに入力信号を受けて、各FET104間のソー
ス・ドレイン領域134cから出力信号を出力する。
【0073】本実施形態においては、第1の実施形態に
比べ、前段ゲートにおける直列キャパシタの数が半分で
済むので、マルチプレクサを構成する集積回路装置の面
積の低減を図ることができる利点がある。
比べ、前段ゲートにおける直列キャパシタの数が半分で
済むので、マルチプレクサを構成する集積回路装置の面
積の低減を図ることができる利点がある。
【0074】(第4の実施形態)図9は、第4の実施形
態に係るマルチプレクサの回路図である。本実施形態の
マルチプレクサは、第1の実施形態のマルチプレクサに
加えて、出力端子Toutの出力状態を不揮発で記憶する
ための出力信号保持部60を備えている。出力信号保持
部60は、強誘電体キャパシタ61及び常誘電体キャパ
シタ62を中間ノード69によって接続してなる直列キ
ャパシタ63を備えている。また、マルチプレクサの後
段ゲートから出力される信号Proutを反転してなる反転
信号/Proutを生成するインバータ71と、中間ノード
69と出力端子Tout との間に介設されたインバータ7
2とが設けられている。
態に係るマルチプレクサの回路図である。本実施形態の
マルチプレクサは、第1の実施形態のマルチプレクサに
加えて、出力端子Toutの出力状態を不揮発で記憶する
ための出力信号保持部60を備えている。出力信号保持
部60は、強誘電体キャパシタ61及び常誘電体キャパ
シタ62を中間ノード69によって接続してなる直列キ
ャパシタ63を備えている。また、マルチプレクサの後
段ゲートから出力される信号Proutを反転してなる反転
信号/Proutを生成するインバータ71と、中間ノード
69と出力端子Tout との間に介設されたインバータ7
2とが設けられている。
【0075】この構成により、直列キャパシタ63の両
端には、マルチプレクサから出力される信号Proutとそ
の反転信号/Proutとが印加される。したがって、各切
り換え部10における中間ノード9の電位と同様の作用
により、出力信号保持部60の中間ノード69の電位
は、強誘電体キャパシタ61と常誘電体キャパシタ62
との容量値の相違に応じて、信号Proutの論理値が1で
あれば低電位に、信号Proutの論理値が0であれば高電
位に保持される。そして、インバータ72で中間ノード
69の電位が反転され、この反転信号が出力信号Outと
して出力端子Tout から出力される。
端には、マルチプレクサから出力される信号Proutとそ
の反転信号/Proutとが印加される。したがって、各切
り換え部10における中間ノード9の電位と同様の作用
により、出力信号保持部60の中間ノード69の電位
は、強誘電体キャパシタ61と常誘電体キャパシタ62
との容量値の相違に応じて、信号Proutの論理値が1で
あれば低電位に、信号Proutの論理値が0であれば高電
位に保持される。そして、インバータ72で中間ノード
69の電位が反転され、この反転信号が出力信号Outと
して出力端子Tout から出力される。
【0076】したがって、本実施形態のマルチプレクサ
によると、第1の実施形態のマルチプレクサと同様の動
作を行なうことができると共に、出力信号の論理値を不
揮発性で保持することができるために、たとえば電源の
切断後に、電源が投入された時点ですぐに切断前の状態
から作動することができる。
によると、第1の実施形態のマルチプレクサと同様の動
作を行なうことができると共に、出力信号の論理値を不
揮発性で保持することができるために、たとえば電源の
切断後に、電源が投入された時点ですぐに切断前の状態
から作動することができる。
【0077】なお、入力端子Ti1〜Ti4の後段側に、出
力信号保持部と同じ構成を有する入力信号保持部を設け
てもよい。その場合には、各入力信号In1〜In4の論理
値を不揮発性で保持することが可能になる。その場合に
は、後述するごとく本実施形態のマルチプレクサをデマ
ルチプレクサとして動作させた場合に、その出力状態不
揮発で記憶することができるので、電源の切断後、再投
入時に切断時の状態からデマルチ動作が可能になるなど
の利点が得られる。
力信号保持部と同じ構成を有する入力信号保持部を設け
てもよい。その場合には、各入力信号In1〜In4の論理
値を不揮発性で保持することが可能になる。その場合に
は、後述するごとく本実施形態のマルチプレクサをデマ
ルチプレクサとして動作させた場合に、その出力状態不
揮発で記憶することができるので、電源の切断後、再投
入時に切断時の状態からデマルチ動作が可能になるなど
の利点が得られる。
【0078】(第5の実施形態)図10は、第5の実施
形態における不揮発性セレクタである不揮発性マルチプ
レクサの回路図である。
形態における不揮発性セレクタである不揮発性マルチプ
レクサの回路図である。
【0079】図10に示すように、本実施形態のマルチ
プレクサは、第1の実施形態における前段ゲートの第
2,第4の切り換え部10A,10Dにおいて、直列キ
ャパシタを除去し、かつ、nチャネル型FET4に代え
てpチャネル型FET4’を配置した構成を有してい
る。そして、第2,第4の切り換え部10A,10Dの
pチャネル型FET4’のゲート電極8は、第1,第3
切り換え部10A,10Cの中間ノード9に接続されて
いる。また、第1の実施形態における前段ゲートの後段
ゲートの第2切り換え部20Bにおいて、直列キャパシ
タを除去し、かつ、nチャネル型FET4に代えてpチ
ャネル型FET4’を配置した構成を有している。そし
て、第2の切り換え部20Aのpチャネル型FET4’
のゲート電極8は、第1切り換え部20Aの中間ノード
9に接続されている。他の要素の構造は、図1に示すと
おりである。
プレクサは、第1の実施形態における前段ゲートの第
2,第4の切り換え部10A,10Dにおいて、直列キ
ャパシタを除去し、かつ、nチャネル型FET4に代え
てpチャネル型FET4’を配置した構成を有してい
る。そして、第2,第4の切り換え部10A,10Dの
pチャネル型FET4’のゲート電極8は、第1,第3
切り換え部10A,10Cの中間ノード9に接続されて
いる。また、第1の実施形態における前段ゲートの後段
ゲートの第2切り換え部20Bにおいて、直列キャパシ
タを除去し、かつ、nチャネル型FET4に代えてpチ
ャネル型FET4’を配置した構成を有している。そし
て、第2の切り換え部20Aのpチャネル型FET4’
のゲート電極8は、第1切り換え部20Aの中間ノード
9に接続されている。他の要素の構造は、図1に示すと
おりである。
【0080】本実施形態のマルチプレクサによると、前
段ゲートにおいて、単位セレクタUse11の第1,第2切
り換え部10A,10Bの双方において、強誘電体キャ
パシタ1に選択信号D1が印加され、常誘電体キャパシ
タ2に反転選択信号/D1が印加される。同様に、単位
セレクタUse12の第3,第4切り換え部10C,10D
の双方において、強誘電体キャパシタ1に選択信号D1
が印加され、常誘電体キャパシタ2に反転選択信号/D
1が印加される。言い換えると、いずれの単位セレクタ
Use11,Use12においても、一方の切り換え部の強誘電
体キャパシタに印加される電圧と、他方の切り換え部の
強誘電体キャパシタに印加される電圧とは正負が同じに
なっている。
段ゲートにおいて、単位セレクタUse11の第1,第2切
り換え部10A,10Bの双方において、強誘電体キャ
パシタ1に選択信号D1が印加され、常誘電体キャパシ
タ2に反転選択信号/D1が印加される。同様に、単位
セレクタUse12の第3,第4切り換え部10C,10D
の双方において、強誘電体キャパシタ1に選択信号D1
が印加され、常誘電体キャパシタ2に反転選択信号/D
1が印加される。言い換えると、いずれの単位セレクタ
Use11,Use12においても、一方の切り換え部の強誘電
体キャパシタに印加される電圧と、他方の切り換え部の
強誘電体キャパシタに印加される電圧とは正負が同じに
なっている。
【0081】また、後段ゲートにおいても、第1,第2
切り換え部20A,20Bの双方において、強誘電体キ
ャパシタ1に選択信号D2が印加され、常誘電体キャパ
シタ2に反転選択信号/D2が印加される。言い換える
と、後段ゲートの単位セレクタにおいても、一方の切り
換え部の強誘電体キャパシタに印加される電圧と、他方
の切り換え部の強誘電体キャパシタに印加される電圧と
は正負が同じになっている。
切り換え部20A,20Bの双方において、強誘電体キ
ャパシタ1に選択信号D2が印加され、常誘電体キャパ
シタ2に反転選択信号/D2が印加される。言い換える
と、後段ゲートの単位セレクタにおいても、一方の切り
換え部の強誘電体キャパシタに印加される電圧と、他方
の切り換え部の強誘電体キャパシタに印加される電圧と
は正負が同じになっている。
【0082】したがって、強誘電体キャパシタ1の容量
が常誘電体キャパシタ2の容量よりも大きい場合、選択
信号D1,D2の論理値が1のときには、各中間ノード
9の電位は、VDD/2よりも高い第1電位Vhとな
る。一方、選択信号D1,D2の論理値が0のときに
は、各中間ノード9の電位はVDD/2よりも低い第2
電位Vlとなる。
が常誘電体キャパシタ2の容量よりも大きい場合、選択
信号D1,D2の論理値が1のときには、各中間ノード
9の電位は、VDD/2よりも高い第1電位Vhとな
る。一方、選択信号D1,D2の論理値が0のときに
は、各中間ノード9の電位はVDD/2よりも低い第2
電位Vlとなる。
【0083】そこで、本実施形態においては、第1電位
Vhをnチャネル型FET4のしきい値電圧よりも高
く、かつ、pチャネル型FET4のしきい値電圧よりも
高くなるように設計しておく。すると、選択信号D1の
論理値が1の場合には、切り換え部10AのFET4が
ONに、切り換え部10BのFET4がOFFになるの
で、2つの入力信号In1,In2のうち一方の入力信号I
n1が選択される。一方、選択信号D1の論理値が0の場
合には、切り換え部10AのFET4がOFFに、切り
換え部10BのFET4がONになるので、2つの入力
信号In1,In2のうち他方の入力信号In2が選択され
る。他の単位セレクタUse12,Use21においても同様で
ある。
Vhをnチャネル型FET4のしきい値電圧よりも高
く、かつ、pチャネル型FET4のしきい値電圧よりも
高くなるように設計しておく。すると、選択信号D1の
論理値が1の場合には、切り換え部10AのFET4が
ONに、切り換え部10BのFET4がOFFになるの
で、2つの入力信号In1,In2のうち一方の入力信号I
n1が選択される。一方、選択信号D1の論理値が0の場
合には、切り換え部10AのFET4がOFFに、切り
換え部10BのFET4がONになるので、2つの入力
信号In1,In2のうち他方の入力信号In2が選択され
る。他の単位セレクタUse12,Use21においても同様で
ある。
【0084】本実施形態によると、第1の実施形態と同
様のマルチプレクサ動作を実現することができ、かつ、
第1の実施形態に比べて、前段ゲート及び後段ゲートの
双方において、直列キャパシタの数が半分で済むので、
マルチプレクサを構成する集積回路装置の面積の低減を
図ることができる利点がある。
様のマルチプレクサ動作を実現することができ、かつ、
第1の実施形態に比べて、前段ゲート及び後段ゲートの
双方において、直列キャパシタの数が半分で済むので、
マルチプレクサを構成する集積回路装置の面積の低減を
図ることができる利点がある。
【0085】なお、第2,第4の実施形態においても、
各切り換え部10B,10D,20Bにおいて、nチャ
ネル型のFET4に代えてpチャネル型FETを配置
し、直列キャパシタ3を除去することができる。
各切り換え部10B,10D,20Bにおいて、nチャ
ネル型のFET4に代えてpチャネル型FETを配置
し、直列キャパシタ3を除去することができる。
【0086】(第6の実施形態)図11は、第6の実施
形態に係るFPGA(Field Programmable Gate-arra
y)の回路図である。本実施形態においては、上記第1
〜第5の実施形態のうちいずれか1つの構成を有するマ
ルチプレクサMu1〜Mu10 ,Mu21 を配置し、LUT
(Look Up Table)、レジスタ(Reg)、SRロジック
(Set/Reset Logic)などを配置している。
形態に係るFPGA(Field Programmable Gate-arra
y)の回路図である。本実施形態においては、上記第1
〜第5の実施形態のうちいずれか1つの構成を有するマ
ルチプレクサMu1〜Mu10 ,Mu21 を配置し、LUT
(Look Up Table)、レジスタ(Reg)、SRロジック
(Set/Reset Logic)などを配置している。
【0087】本実施形態によると、プログラムの書き込
みが可能なFPGAにおいて、本発明の不揮発性セレク
タ(単位セレクタ)を有するマルチプレクサを配置する
ことにより、SRAMがなくても不揮発で書き込まれた
プログラムに応じたマルチプレクサ動作を記憶すること
ができるので、回路の占有面積の低減や制御の簡素化な
どを図ることができる。
みが可能なFPGAにおいて、本発明の不揮発性セレク
タ(単位セレクタ)を有するマルチプレクサを配置する
ことにより、SRAMがなくても不揮発で書き込まれた
プログラムに応じたマルチプレクサ動作を記憶すること
ができるので、回路の占有面積の低減や制御の簡素化な
どを図ることができる。
【0088】(第7の実施形態)図12は、第7の実施
形態に係る認識システムの一部の構成を示す回路図であ
る。同図に示すように、認識システムには、標準パター
ンを記憶する標準パターン記憶部251と、周知の動的
計画法を利用して2つのパターンの距離を計算するマッ
チング部252と、類似部分検出部200と、標準パタ
ーン平均化処理部253と、距離−類似部割合記憶部2
54とを備えている。
形態に係る認識システムの一部の構成を示す回路図であ
る。同図に示すように、認識システムには、標準パター
ンを記憶する標準パターン記憶部251と、周知の動的
計画法を利用して2つのパターンの距離を計算するマッ
チング部252と、類似部分検出部200と、標準パタ
ーン平均化処理部253と、距離−類似部割合記憶部2
54とを備えている。
【0089】類似部分検出部200には、DP距離の値
が第K番目以内に小さい値かどうかを判定する判定部2
01と、判定部201の指令に応じて、マッチング部2
52の計算結果である歪み関数と、Iフレーム分のDP
対応ベクトル距離と、その標準パターンのカテゴリ名
と、DP距離とを、それぞれ、記憶部203,記憶部2
04,記憶部205,記憶部205に送るとともに、標
準パターン記憶部251よりそのカテゴリ名のパターン
のフレーム数を受け取り記憶部207に送るマルチプレ
クサ202とが配置されている。
が第K番目以内に小さい値かどうかを判定する判定部2
01と、判定部201の指令に応じて、マッチング部2
52の計算結果である歪み関数と、Iフレーム分のDP
対応ベクトル距離と、その標準パターンのカテゴリ名
と、DP距離とを、それぞれ、記憶部203,記憶部2
04,記憶部205,記憶部205に送るとともに、標
準パターン記憶部251よりそのカテゴリ名のパターン
のフレーム数を受け取り記憶部207に送るマルチプレ
クサ202とが配置されている。
【0090】なお、類似部分検出部200には、平滑化
DP対応ベクトル距離計算部208、平滑化DP対応ベ
クトル距離を1フレームづつシフトして1個求めたもの
を記憶する記憶部209、平均化フレーム数計算部21
0、比較部211などがさらに配置されているが、これ
らの要素の動作は、本発明には直接関係がないので説明
を省略する。
DP対応ベクトル距離計算部208、平滑化DP対応ベ
クトル距離を1フレームづつシフトして1個求めたもの
を記憶する記憶部209、平均化フレーム数計算部21
0、比較部211などがさらに配置されているが、これ
らの要素の動作は、本発明には直接関係がないので説明
を省略する。
【0091】この認識システムは、類似した標準パター
ンの中から、類似した標準パターンの組とその類似した
部分を正確に検出し、その部分のみを平均化すること
で、高い認識率を得ようとするものである。
ンの中から、類似した標準パターンの組とその類似した
部分を正確に検出し、その部分のみを平均化すること
で、高い認識率を得ようとするものである。
【0092】そして、類似部分検出部200内のマルチ
プレクサ202として、第1〜第5の実施形態のうちの
いずれか1つの構成を有する不揮発性マルチプレクサを
設けることにより、判定部201のデータをラッチする
必要がなくなる。つまり、前回の判定結果を、不揮発で
マルチプレクサ202に保持することができるので、回
路の占有面積の低減や制御の簡素化などを図ることがで
きる。
プレクサ202として、第1〜第5の実施形態のうちの
いずれか1つの構成を有する不揮発性マルチプレクサを
設けることにより、判定部201のデータをラッチする
必要がなくなる。つまり、前回の判定結果を、不揮発で
マルチプレクサ202に保持することができるので、回
路の占有面積の低減や制御の簡素化などを図ることがで
きる。
【0093】図12に示す認識システムは、本発明を適
用することができる認識システムの一例にすぎず、本発
明の不揮発性セレクタを配置したマルチプレクサは、図
12に示す以外の他の認識システムに配置することもで
きる。
用することができる認識システムの一例にすぎず、本発
明の不揮発性セレクタを配置したマルチプレクサは、図
12に示す以外の他の認識システムに配置することもで
きる。
【0094】(第8の実施形態)図13は、第8の実施
形態に係る暗号チップ回路の構成を概略的に示すブロッ
ク回路図である。
形態に係る暗号チップ回路の構成を概略的に示すブロッ
ク回路図である。
【0095】本実施形態の暗号チップは、マトリクス状
のメモリセルアレイを備え、データ群を記憶するデータ
メモリ301と、データメモリ301の列方向に配置さ
れたデータ群を選択するためのマルチプレクサ302
と、データメモリ301の行方向に配置されたデータ群
を選択するためのマルチプレクサ303と、暗号キーを
記憶するROM等の制御データメモリ304と、マッチ
ング回路305,306とを備えている。
のメモリセルアレイを備え、データ群を記憶するデータ
メモリ301と、データメモリ301の列方向に配置さ
れたデータ群を選択するためのマルチプレクサ302
と、データメモリ301の行方向に配置されたデータ群
を選択するためのマルチプレクサ303と、暗号キーを
記憶するROM等の制御データメモリ304と、マッチ
ング回路305,306とを備えている。
【0096】本実施形態の暗号チップ回路においては、
制御データメモリ304に格納されている暗号キーとな
る制御データに応じて、データメモリ301からデータ
群を取り出して、行及び列毎にマルチプレクサ302,
303からマッチング回路305,305にデータ群を
送って、予め保有されている暗号と送られてきた暗号と
の暗号の一致・不一致を判定することができる。その場
合、マルチプレクサ302,303の動作が不揮発で記
憶されているので、おおむね一定の動作を繰り返すこと
になる暗号の確認作業を迅速に行なうことができる。
制御データメモリ304に格納されている暗号キーとな
る制御データに応じて、データメモリ301からデータ
群を取り出して、行及び列毎にマルチプレクサ302,
303からマッチング回路305,305にデータ群を
送って、予め保有されている暗号と送られてきた暗号と
の暗号の一致・不一致を判定することができる。その場
合、マルチプレクサ302,303の動作が不揮発で記
憶されているので、おおむね一定の動作を繰り返すこと
になる暗号の確認作業を迅速に行なうことができる。
【0097】(その他の実施形態)上記各実施形態で
は、4つの入力信号から1つを選択するマルチプレクサ
について説明したが、入力数が4つよりも多い場合であ
っても本発明を適用することができる。たとえば、8つ
の入力から1つを選ぶマルチプレクサを構成する場合に
は、図1,図6,図7,図8,図9及び図10に示す前
段ゲートのさらに前段側に4つの単位セレクタを配置し
て、3つの選択信号の論理値1,0の組み合わせに応じ
て、各単位セレクタが動作するように構成すればよい。
また、2つの入力から1つを選択する場合には、1つの
1つの選択信号の論理値1,0に応じて動作する1つの
単位セレクタだけを配置すればよい。つまり、2n 個
(n≧2)のセレクタ回路については、上記各実施形態
を適用することができる。
は、4つの入力信号から1つを選択するマルチプレクサ
について説明したが、入力数が4つよりも多い場合であ
っても本発明を適用することができる。たとえば、8つ
の入力から1つを選ぶマルチプレクサを構成する場合に
は、図1,図6,図7,図8,図9及び図10に示す前
段ゲートのさらに前段側に4つの単位セレクタを配置し
て、3つの選択信号の論理値1,0の組み合わせに応じ
て、各単位セレクタが動作するように構成すればよい。
また、2つの入力から1つを選択する場合には、1つの
1つの選択信号の論理値1,0に応じて動作する1つの
単位セレクタだけを配置すればよい。つまり、2n 個
(n≧2)のセレクタ回路については、上記各実施形態
を適用することができる。
【0098】ただし、入力信号が2n 個でなくてもよ
い。その場合、2n 個のFETのうち不要な入力部を有
するものが現れるが、当該FETの出力部を例えば接地
しておくことにより、マルチプレクサ動作を確保するこ
とができる。
い。その場合、2n 個のFETのうち不要な入力部を有
するものが現れるが、当該FETの出力部を例えば接地
しておくことにより、マルチプレクサ動作を確保するこ
とができる。
【0099】さらに、入力端子Ti1〜Ti4と、出力端子
Tout へのデータの入出力関係を逆にしたい場合、つま
り、出力端子Tout から入力されたデータと選択信号D
1,D2の論理値の組み合わせに応じて、4つの入力端
子Ti1〜Ti4から図4に示す入力信号In1〜In4を出力
させたい場合には、入力方向を逆にすればよい。これn
により、各実施形態のマルチプレクサは、不揮発性のデ
マルチプレクサとして動作することになる。
Tout へのデータの入出力関係を逆にしたい場合、つま
り、出力端子Tout から入力されたデータと選択信号D
1,D2の論理値の組み合わせに応じて、4つの入力端
子Ti1〜Ti4から図4に示す入力信号In1〜In4を出力
させたい場合には、入力方向を逆にすればよい。これn
により、各実施形態のマルチプレクサは、不揮発性のデ
マルチプレクサとして動作することになる。
【0100】上記実施形態において、強誘電体キャパシ
タと常誘電体キャパシタとを備えた場合には、強誘電体
キャパシタを高容量側キャパシタとし常誘電体キャパシ
タを低容量側キャパシタとしてが、強誘電体キャパシタ
が低容量側キャパシタで、常誘電体キャパシタが高容量
側キャパシタでもよい。
タと常誘電体キャパシタとを備えた場合には、強誘電体
キャパシタを高容量側キャパシタとし常誘電体キャパシ
タを低容量側キャパシタとしてが、強誘電体キャパシタ
が低容量側キャパシタで、常誘電体キャパシタが高容量
側キャパシタでもよい。
【0101】なお、すべての切り換え部に不揮発性記憶
機能をもたせる必要はなく、共通の選択信号,反転選択
信号を受ける切り換え部だけに不揮発性記憶機能をもた
せてもよい。例えば、図1等に示す後段ゲートに代え
て、AND回路,OR回路,NAND回路等の論理演算
回路を配置して、前段ゲートから出力される2つの信号
の論理演算を行なうような構成を採ることもできる。
機能をもたせる必要はなく、共通の選択信号,反転選択
信号を受ける切り換え部だけに不揮発性記憶機能をもた
せてもよい。例えば、図1等に示す後段ゲートに代え
て、AND回路,OR回路,NAND回路等の論理演算
回路を配置して、前段ゲートから出力される2つの信号
の論理演算を行なうような構成を採ることもできる。
【0102】
【発明の効果】本発明によれば、不揮発背動作状態を記
憶することができるセレクタや、セレクタを配置した半
導体集積回路の提供を図ることができる。
憶することができるセレクタや、セレクタを配置した半
導体集積回路の提供を図ることができる。
【図1】第1の実施形態における不揮発性セレクタであ
る不揮発性マルチプレクサの回路図である。
る不揮発性マルチプレクサの回路図である。
【図2】強誘電体キャパシタの両端に印加される電圧に
対する強誘電体膜の分極の変化を示す特性図である。
対する強誘電体膜の分極の変化を示す特性図である。
【図3】常誘電体キャパシタの両端に印加される電圧に
対する常誘電体膜の分極の変化を示す特性図である。
対する常誘電体膜の分極の変化を示す特性図である。
【図4】選択信号D1,D2の論地値の組み合わせに対
する入出力関係を表にして示す図である。
する入出力関係を表にして示す図である。
【図5】(a),(b)は、第1の実施形態の単位セレ
クタの構造例を示す平面図及びVa−Va線における断面図
である。
クタの構造例を示す平面図及びVa−Va線における断面図
である。
【図6】第2の実施形態に係るマルチプレクサの回路図
である。
である。
【図7】第3の実施形態における不揮発性セレクタであ
る不揮発性マルチプレクサの回路図である。
る不揮発性マルチプレクサの回路図である。
【図8】第3の実施形態の前段ゲートの構造例を示す平
面図である。
面図である。
【図9】第4の実施形態に係るマルチプレクサの回路図
である。
である。
【図10】第5の実施形態における不揮発性セレクタで
ある不揮発性マルチプレクサの回路図である。
ある不揮発性マルチプレクサの回路図である。
【図11】第6の実施形態に係るFPGAの回路図であ
る。
る。
【図12】第7の実施形態に係る認識システムの一部の
構成を示す回路図である。
構成を示す回路図である。
【図13】第8の実施形態に係る暗号チップ回路の構成
を概略的に示すブロック回路図である。
を概略的に示すブロック回路図である。
【図14】(a),(b)は、従来の4入力のマルチプ
レクサの電気回路図及び選択信号に応じた入出力関係を
表に示す図である。
レクサの電気回路図及び選択信号に応じた入出力関係を
表に示す図である。
1 強誘電体キャパシタ
2 常誘電体キャパシタ
3 直列キャパシタ
4 FET
8 ゲート電極
9 中間ノード
10 切り換え部
11 インバータ
12 インバータ
13 信号線
14 信号線
21 インバータ
22 InAB
23 信号線
24 信号線
Ti 入力端子
Tout 出力端子
Td 制御端子
Use 単位セレクタ
フロントページの続き
Fターム(参考) 5F048 AB01 AB03 AC03 AC10 BA01
5F083 FR00 JA15 JA32 JA38 JA39
MA06 MA18 ZA12
5J042 BA01 CA00 CA02 CA07 CA27
DA00
5J055 AX00 BX03 CX00 DX12 DX61
DX73 EX02 EX07 EY00 EY10
EY21 EZ07 FX00 FX20 FX37
GX01 GX02 GX06 GX07 GX08
Claims (16)
- 【請求項1】 少なくとも1つの単位セレクタを備え、
選択信号及び反転選択信号に応じ、複数の入力信号のう
ちの少なくとも1つの入力信号の通過を遮断して他の入
力信号を通過させるセレクタであって、 上記単位セレクタは、 中間ノードを挟んで互いに直列に接続され、少なくとも
一方が強誘電体キャパシタである第1キャパシタ及び第
2キャパシタを有し、両端に上記選択信号及び反転選択
信号を受ける少なくとも1つの直列キャパシタと、 上記直列キャパシタの中間ノードに接続されるゲート電
極と、上記入力部,出力部として機能する第1,第2の
不純物拡散層とを有する第1FETと、 上記直列キャパシタの中間ノードに接続されるゲート電
極と、上記入力部,出力部として機能する第1,第2の
不純物拡散層とを有する第2FETとを備え、 上記直列キャパシタの両側に選択信号及び反転選択信号
を受けたとき、上記反転信号の論理値に応じて、上記中
間ノードの電位が上記第1,第2FETのうち一方がO
Nに他方がOFFに交替的に切り換わることを特徴とす
る不揮発性セレクタ。 - 【請求項2】 請求項1記載の不揮発性セレクタにおい
て、 上記少なくとも1つの直列キャパシタは、第1,第2の
直列キャパシタを含み、 上記第1直列キャパシタの中間ノードが上記第1FET
のゲート電極に接続され、 上記第2直列キャパシタの中間ノードが上記第2FET
のゲート電極に接続され、 上記第1,第2FETの導電型は互いに等しく、 上記第1直列キャパシタの第1キャパシタと、上記第2
直列キャパシタの第2キャパシタとは、共通の第1配線
により接続され、 上記第1直列キャパシタの第2キャパシタと、上記第2
直列キャパシタの第1キャパシタとは、共通の第2配線
により接続され、 上記第1配線から上記反転信号又は反転選択信号が供給
され、上記第2配線から上記反転反転信号又は反転信号
が供給されることを特徴とする不揮発性セレクタ。 - 【請求項3】 請求項2記載の不揮発性セレクタにおい
て、 上記第1,第2直列キャパシタにおける各第1キャパシ
タ及び各第2キャパシタは、印加電圧に対する分極のヒ
ステリシス特性が互いに異なる強誘電体膜をそれぞれ有
する各1対の強誘電体キャパシタであることを特徴とす
る不揮発性セレクタ。 - 【請求項4】 請求項3記載の不揮発性セレクタにおい
て、 上記第1,第2直列キャパシタにおける各1対の強誘電
体キャパシタ同士の容量値は、上記各強誘電体膜の材料
が共通で厚みの相違に応じて相異なっている特徴とする
不揮発性セレクタ。 - 【請求項5】 請求項3記載の不揮発性セレクタにおい
て、 上記第1,第2直列キャパシタにおける各1対の強誘電
体キャパシタ同士の容量値は、上記各強誘電体膜の材料
が共通で面積の相違に応じて相異なっている特徴とする
不揮発性セレクタ。 - 【請求項6】 請求項2記載の不揮発性セレクタにおい
て、 上記第1,第2直列キャパシタにおける各第1キャパシ
タ及び各第2キャパシタは、一方が強誘電体キャパシタ
で、他方が常誘電体キャパシタであることを特徴とする
不揮発性セレクタ。 - 【請求項7】 請求項2〜6のうちいずれか1つに記載
の不揮発性セレクタにおいて、 上記第1直列キャパシタの中間ノードに接続されるゲー
ト電極と、上記入力部,出力部として機能する第1,第
2の不純物拡散層とを有するもう1つの第1FETと、 上記第2直列キャパシタの中間ノードに接続されるゲー
ト電極と、上記入力部,出力部として機能する第1,第
2の不純物拡散層とを有するもう1つの第2FETとを
有するもう1つの単位セレクタをさらに備えていること
を特徴とする不揮発性セレクタ。 - 【請求項8】 請求項1記載の不揮発性セレクタにおい
て、 上記少なくとも1つのキャパシタは、1つの直列キャパ
シタであり、 上記第1,第2FETのうちの一方がnチャネル型FE
Tで他方がpチャネル型FETであることを特徴とする
不揮発性セレクタ。 - 【請求項9】 請求項8記載の不揮発性セレクタにおい
て、 上記直列キャパシタにおける第1キャパシタ及び第2キ
ャパシタは、印加電圧に対する分極のヒステリシス特性
が互いに異なる強誘電体膜をそれぞれ有する各1対の強
誘電体キャパシタであることを特徴とする不揮発性セレ
クタ。 - 【請求項10】 請求項9記載の不揮発性セレクタにお
いて、 上記直列キャパシタにおける第1キャパシタ及び第2キ
ャパシタは、一方が強誘電体キャパシタで、他方が常誘
電体キャパシタであることを特徴とする不揮発性セレク
タ。 - 【請求項11】 請求項1〜10のうちいずれか1つに
記載の不揮発性セレクタにおいて、 2n (nは2以上の自然数)個の入力信号を受ける2
n-1 対の上記第1,第2FETを有し、共通の選択信号
及び反転選択信号を上記直列キャパシタの両側に受ける
2n-1 個の単位セレクタを配置したゲート部を備えてい
ることを特徴とする不揮発性セレクタ。 - 【請求項12】 請求項11記載の不揮発性セレクタに
おいて、 上記ゲート部の複数個を、上記単位セレクタの数が後段
側に向かうほど半分に低減されるように配置したことを
特徴とする不揮発性セレクタ。 - 【請求項13】 請求項12記載の不揮発性セレクタに
おいて、 上記複数のゲート部のうち最後段のゲート部の出力側に
配置され、中間ノードを挟んで互いに直列に接続され、
少なくとも一方が強誘電体キャパシタである第1キャパ
シタ及び第2キャパシタを有し、両端に上記出力信号及
び反転出力信号を受ける直列キャパシタをさらに備えて
いることを特徴とする不揮発性セレクタ。 - 【請求項14】 少なくとも1つの単位セレクタを備
え、選択信号及び反転選択信号に応じ、複数の入力信号
のうちの少なくとも1つの入力信号の通過を遮断して他
の入力信号を通過させるセレクタを備えた半導体集積回
路装置であって、 上記単位セレクタは、 中間ノードを挟んで互いに直列に接続され、少なくとも
一方が強誘電体キャパシタである第1キャパシタ及び第
2キャパシタを有し、両端に上記選択信号及び反転選択
信号を受ける少なくとも1つの直列キャパシタと、 上記直列キャパシタの中間ノードに接続されるゲート電
極と、上記入力部,出力部として機能する第1,第2の
不純物拡散層とを有する第1FETと、 上記直列キャパシタの中間ノードに接続されるゲート電
極と、上記入力部,出力部として機能する第1,第2の
不純物拡散層とを有する第2FETとを備え、 上記直列キャパシタの両側に選択信号及び反転選択信号
を受けたとき、上記反転信号の論理値に応じて、上記中
間ノードの電位が上記第1,第2FETのうち一方がO
Nに他方がOFFに交替的に切り換わるものであり、 FPGA(Field Programmable Gate-array )として機
能することを特徴とする半導体集積回路装置。 - 【請求項15】 少なくとも1つの単位セレクタを備
え、選択信号及び反転選択信号に応じ、複数の入力信号
のうちの少なくとも1つの入力信号の通過を遮断して他
の入力信号を通過させるセレクタを備えた半導体集積回
路装置であって、 上記単位セレクタは、 中間ノードを挟んで互いに直列に接続され、少なくとも
一方が強誘電体キャパシタである第1キャパシタ及び第
2キャパシタを有し、両端に上記選択信号及び反転選択
信号を受ける少なくとも1つの直列キャパシタと、 上記直列キャパシタの中間ノードに接続されるゲート電
極と、上記入力部,出力部として機能する第1,第2の
不純物拡散層とを有する第1FETと、 上記直列キャパシタの中間ノードに接続されるゲート電
極と、上記入力部,出力部として機能する第1,第2の
不純物拡散層とを有する第2FETとを備え、 上記直列キャパシタの両側に選択信号及び反転選択信号
を受けたとき、上記反転信号の論理値に応じて、上記中
間ノードの電位が上記第1,第2FETのうち一方がO
Nに他方がOFFに交替的に切り換わるものであり、 認識システム中に配置されることを特徴とする半導体集
積回路装置。 - 【請求項16】 少なくとも1つの単位セレクタを備
え、選択信号及び反転選択信号に応じ、複数の入力信号
のうちの少なくとも1つの入力信号の通過を遮断して他
の入力信号を通過させるセレクタを備えた半導体集積回
路装置であって、 上記単位セレクタは、 中間ノードを挟んで互いに直列に接続され、少なくとも
一方が強誘電体キャパシタである第1キャパシタ及び第
2キャパシタを有し、両端に上記選択信号及び反転選択
信号を受ける少なくとも1つの直列キャパシタと、 上記直列キャパシタの中間ノードに接続されるゲート電
極と、上記入力部,出力部として機能する第1,第2の
不純物拡散層とを有する第1FETと、 上記直列キャパシタの中間ノードに接続されるゲート電
極と、上記入力部,出力部として機能する第1,第2の
不純物拡散層とを有する第2FETとを備え、 上記直列キャパシタの両側に選択信号及び反転選択信号
を受けたとき、上記反転信号の論理値に応じて、上記中
間ノードの電位が上記第1,第2FETのうち一方がO
Nに他方がOFFに交替的に切り換わるものであり、 暗号チップ回路に配置されることを特徴とする半導体集
積回路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002162673A JP2003115754A (ja) | 2001-06-06 | 2002-06-04 | 不揮発性セレクタ及び集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001170582 | 2001-06-06 | ||
| JP2001-170582 | 2001-06-06 | ||
| JP2002162673A JP2003115754A (ja) | 2001-06-06 | 2002-06-04 | 不揮発性セレクタ及び集積回路装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003115754A true JP2003115754A (ja) | 2003-04-18 |
Family
ID=26616417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002162673A Pending JP2003115754A (ja) | 2001-06-06 | 2002-06-04 | 不揮発性セレクタ及び集積回路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003115754A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2014125979A1 (en) * | 2013-02-13 | 2014-08-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Programmable logic device and semiconductor device |
| JP2016154365A (ja) * | 2011-05-19 | 2016-08-25 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
-
2002
- 2002-06-04 JP JP2002162673A patent/JP2003115754A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR20150119862A (ko) * | 2013-02-13 | 2015-10-26 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 프로그래머블 로직 디바이스 및 반도체 장치 |
| US9379711B2 (en) | 2013-02-13 | 2016-06-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Programmable logic device and semiconductor device |
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| US10230368B2 (en) | 2013-02-13 | 2019-03-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Programmable logic device and semiconductor device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040224 |