JP5157452B2 - プログラム回路、半導体集積回路、電圧印加方法、電流印加方法および比較方法 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチ素子をプログラムするプログラム回路、半導体集積回路、電圧印加方法、電流印加方法および比較方法に関する。

半導体集積回路では、論理回路および演算回路などを構成する素子（例えば、トランジスタ）と、該素子を接続するための配線とが半導体基板上に形成される。

また、ＦＰＧＡ（Ｆｉｌｅｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのプログラム可能な半導体集積回路では、半導体集積回路の組立終了後に、配線または論理を変更することが可能である。プログラム可能な半導体集積回路では、論理回路および演算回路の動作情報および接続情報がメモリ素子に記憶され、記憶された動作情報および接続情報に基づいて、配線または論理が変更される。このようなメモリ素子として、例えばＳＲＡＭセルおよびフローティングゲートＭＯＳトランジスタなどが知られている。

また、配線の接続を変更するスイッチ素子として、ヒューズあるいはアンチヒューズなどが知られている。しかしながら、ヒューズあるいはアンチヒューズでは、配線の変更を複数回行なうことは、不可能である。

特許文献１（特開２００５−１０１５３５号公報）には、電解質の酸化還元反応を用いて、配線を複数回変更することが可能な電解質スイッチ素子を有する半導体集積回路が記載されている。この電解質スイッチ素子では、第一電極が白金などのイオン化されにくい金属で形成され、第二電極が銅などのイオン化されやすい金属で形成される。また、電極間には、酸化銅などの固体の電解質が介在されている。

第一電極に第二電極より小さい電圧が印加されると、第二電極から電子が電解質に供給され、第一電極に金属デンドライト（金属析出物）が析出される。

その後、電圧が印加され続けると、第一電極に析出された金属デンドライトは、徐々に大きくなり、第二電極と接触する。換言すれば、第一電極および第二電極は、金属デンドライトを介して接続される。これにより、第一電極および第二電極は、導通される。

また、第一電極および第二電極が接続された状態で、第一電極に第二電極より大きい電圧が印加されると、第一電極と第二電極とを接続していた金属デンドライトから電子が放出され、金属デンドライトが小さくなる。その後、電圧が印加され続けると、第一電極および第二電極は、切断される。これにより、第一電極およびと第二電極は、絶縁される。

この電解質スイッチ素子では、電極間に印加する電圧の向きを変更することで、導通状態と絶縁状態とを複数回変更することが可能である。
特開２００５−１０１５３５号公報

特許文献１に記載の半導体集積回路が有する電解質スイッチ素子は、電極間に電圧が印加されると、徐々に疲弊する。疲弊した電解質スイッチ素子をプログラム（接続または切断）するためには、電極間に印加する電圧を大きくする、または、電極間に印加する電圧の印加時間を長くする必要がある。

しかしながら、電極間に印加される電圧が大きくなる、または、電極間に電圧が印加される印加時間が長くなると、電解質スイッチ素子は、早く疲弊する。電解質スイッチ素子が疲弊すると、電解質スイッチ素子をプログラムすることが可能なプログラム可能回数が低下する。

また、電解質スイッチ素子に印加する電圧が大きくなりすぎると、電解質スイッチ素子は、すぐに破壊されてしまう。

本発明の目的は、電解質の酸化還元反応を用いたスイッチ素子の疲弊を軽減することが可能なプログラム回路、半導体集積回路、電圧印加方法、電流印加方法および比較方法を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明のプログラム回路は、互いにイオン化傾向の異なる金属で形成された第一電極および第二電極と、前記第一電極および第二電極間に介在された電解質と、で形成されるスイッチ素子に、電圧を印加して、該スイッチ素子の抵抗値を制御するプログラム回路であって、前記第一電極および第二電極間に電圧を印加する電源部と、前記スイッチ素子の抵抗値に応じて変化するパラメータを測定する測定部と、前記測定部が測定したパラメータが所定値になるまで、前記電源部が前記第一電極および第二電極間に印加する電圧を大きしていき、該パラメータが該所定値になると、前記電源部による電圧の印加を停止させる制御部と、を含む。

また、本発明の電圧印加方法は、互いにイオン化傾向の異なる金属で形成された第一電極および第二電極と、前記第一電極および前記第二電極間に介在された電解質と、で形成されるスイッチ素子に、電圧を印加して、該スイッチ素子の抵抗値を制御するプログラム回路が行なう電圧印加方法であって、前記第一電極および第二電極間に電圧を印加する印加ステップと、前記スイッチ素子の抵抗値に応じて変化するパラメータを測定する増加測定ステップと、前記測定されたパラメータが所定値になるまで、前記第一電極および第二電極間に印加する電圧を大きくしていく増加ステップと、該パラメータが該所定値になると、電圧の印加を停止する増加停止ステップとを含む。

上記の発明によれば、スイッチ素子の第一電極および第二電極間に、電圧が、大きくされながら印加される。また、パラメータが所定値になると、電圧の印加が停止される。

このため、疲弊していないスイッチ素子には、該スイッチ素子の抵抗値を小さい電圧で制御することが可能になる。また、疲弊したスイッチ素子には、該スイッチ素子の抵抗値を大きい電圧で制御することが可能になる。

よって、スイッチ素子の抵抗値を制御するために必要な電圧より大きい電圧が、スイッチ素子に印加されるのを軽減することが可能になる。したがって、スイッチ素子の疲弊を軽減することが可能になる。

また、本発明のプログラム回路は、互いにイオン化傾向の異なる金属で形成された第一電極および第二電極と、前記第一電極および第二電極間に介在された電解質と、で形成されるスイッチ素子に、電圧を印加して、該スイッチ素子の抵抗値を制御するプログラム回路であって、前記第一電極および第二電極間に電圧を印加する電源部と、前記スイッチ素子の抵抗値に応じて変化するパラメータを測定する測定部と、前記測定部が測定したパラメータが所定値になるまで、前記電源部に前記第一電極および第二電極間に電圧を断続的に印加させ、該パラメータが該所定値になると、前記電源部による電圧の印加を停止させる制御部、を含む。

また、本発明の電圧印加方法は、互いにイオン化傾向の異なる金属で形成された第一電極および第二電極と、前記第一電極および前記第二電極間に介在された電解質と、で形成されるスイッチ素子に、電圧を印加して、該スイッチ素子の抵抗値を制御するプログラム回路が行なう電圧印加方法であって、前記第一電極および第二電極間に電圧を印加する電圧印加ステップと、前記スイッチ素子の抵抗値に応じて変化するパラメータを測定する断続測定ステップと、前記測定されたパラメータが所定値になるまで、前記第一電極および第二電極間に電圧を断続的に印加する断続ステップと、該パラメータが該所定値になると、電圧の印加を停止する断続停止ステップと、を含む。

スイッチ素子に電圧が印加されると、ジュール熱によりスイッチ素子が発熱する。スイッチ素子が発熱すると、スイッチ素子は疲弊する。

上記の発明によれば、スイッチ素子の第一電極および第二電極間に電圧が断続的に印加される。このため、ジュール熱によるスイッチ素子の発熱を軽減することが可能になる。したがって、スイッチ素子の疲弊を軽減することが可能になる。

また、前記第一電極および第二電極間に電圧が大きくされながら断続的に印加されることが望ましい。

上記の発明によれば、スイッチ素子の抵抗値を制御するために必要な電圧より大きい電圧がスイッチ素子に印加されるのを軽減することが可能になり、かつ、ジュール熱によるスイッチ素子の発熱を軽減することが可能になる。よって、スイッチ素子の疲弊を軽減することが可能になる。

また、前記第一電極を形成する金属は、前記第二電極を形成する金属よりイオン化傾向が低く、前記所定値は、前記スイッチ素子が所定の導通状態になったことを示す値であり、前記第一電極の電位が前記第二電極の電位より低くなる電圧が前記第一電極および第二電極間に印加されることが望ましい。

上記の発明によれば、スイッチ素子を所定の導通状態にすることが可能になる。

また、基準時間が記憶され、前記所定値は、前記スイッチ素子が絶縁状態になったことを示す値であり、前記第一電極の電位が前記第二電極の電位より高くなる電圧が前記第一電極および第二電極間に印加され、前記パラメータが前記所定値になってから前記基準時間記憶部に記憶された基準時間が経過すると、電圧の印加が停止されることが望ましい。

絶縁された直後のスイッチ素子は、電極間に析出された金属デンドライトが少しでも還元されると、導通状態になる可能性がある。

上記の発明によれば、スイッチ素子が絶縁されてから基準時間が経過すると、電圧の印加が停止される。このため、第一電極および第二電極間に析出された金属デンドライトが少し還元されてもスイッチ素子が導通状態にならないほど、金属デンドライトを小さくすることが可能になる。

また、前記スイッチ素子は、前記第一電極を形成する金属よりイオン化傾向が高い金属で形成される第三電極をさらに含み、前記第一電極を形成する金属は、前記第二電極を形成する金属よりイオン化傾向が低く、前記所定値として、前記スイッチ素子が第一導通状態になったことを示す第一所定値と、前記スイッチ素子が前記第一導通状態より抵抗値が小さい第二導通状態になったことを示す第二所定値と、があり、前記第一電極の電位が前記第二電極の電位より低くなる電圧が前記第一電極および第二電極間に印加され、前記パラメータが前記第一所定値になると、前記第一電極および第二電極間に印加された電圧が低下され、かつ、前記第三電極と前記第一電極または第二電極との間に、前記第三電極の電位が前記第一電極および前記第二電極の電位より高くなる電圧が印加され、その後、前記パラメータが前記第二所定値になると、前記電圧の印加が停止されることが望ましい。

第一電極と第二電極が導通された後に、第一電極および第二電極間に電圧が印加されると、スイッチ素子に大きな電流が流れる。スイッチ素子に大きな電流が流れると、スイッチ素子は疲弊する。

スイッチ素子に大きな電流が流れることを防ぐためには、第一電極および第二電極間に印加する電圧を低下させる必要がある。しかしながら、第一電極および第二電極間に印加する電圧が低下されると、第一電極および第二電極を接続する金属デンドライトが大きくならない可能性がある。

上記の発明によれば、スイッチ素子が第一導通状態になると、第一電極および第二電極間に印加された電圧が低下され、第三電極と第一電極または第二電極との間に、第三電極の電位が第一電極および第二電極の電位より高い電圧が印加される。

このため、第一電極および第二電極間に流れる電流を軽減し、かつ、第一電極および第二電極間を接続する金属デンドライトを大きくすることが可能になる。よって、スイッチ素子の疲弊を軽減しながら、該スイッチ素子を所定の導通状態にすることが可能になる。

また、前記スイッチ素子は、前記第一電極を形成する金属よりイオン化傾向が高い金属で形成される第三電極をさらに含み、前記第一電極を形成する金属は、前記第二電極を形成する金属より、イオン化傾向が低く、前記所定値は、前記スイッチ素子が絶縁状態になったことを示す値であり、前記第三電極の電位が前記第一電極および第二電極の電位より低くなる電圧が、前記第三電極と前記第一電極または第二電極と間に印加され、その後、前記パラメータが前記所定値になってから前記基準時間記憶部に記憶された基準時間が経過すると電圧の印加が停止されることが望ましい。

上記の発明によれば、第三電極と第一電極または第二電極と間に電圧が印加されて、スイッチ素子が絶縁される。このため、スイッチ素子に流れる電流を軽減することが可能になる。よって、スイッチ素子の疲弊を軽減することが可能になる。

また、前記スイッチ素子に流れる電流の電流値が所定の電流値以下に制限されることが望ましい。

上記の発明によれば、スイッチ素子に大きな電流が流れることを軽減することが可能になる。このため、スイッチ素子の疲弊を軽減することが可能になる。

また、電圧の印加が開始されてから前記終了記憶部に記憶された終了時間が経過すると、電圧の印加が停止されることが望ましい。

スイッチ素子に電圧の印加が開始されてから長い時間が経過してもスイッチ素子が所定の状態にならない場合、スイッチ素子が破損している可能性がある。

上記の発明によれば、終了時間が経過してもスイッチ素子の抵抗値が所定値にならないと、電圧の印加が停止される。このため、スイッチ素子が破損しているか否かを確認する手間を軽減することが可能になる。

また、本発明のプログラム回路は、互いにイオン化傾向の異なる金属で形成された第一電極および第二電極と、前記第一電極および前記第二電極間に介在された電解質と、で形成されるスイッチ素子に、電流を流して、該スイッチ素子の抵抗値を制御するプログラム回路であって、前記第一電極および第二電極間に電流を流す電源部と、前記スイッチ素子の抵抗値に応じて変化するパラメータを測定する測定部と、前記測定部が測定したパラメータが所定値になるまで、前記電源部が前記第一電極および第二電極間に流す電流を大きくしていき、該パラメータが該所定値になると、前記電源部による電流を停止する制御部と、を含む。

また、本発明の電流印加方法は、互いにイオン化傾向の異なる金属で形成された第一電極および第二電極と、前記第一電極および第二電極間に介在された電解質と、で形成されるスイッチ素子に、電流を印加して、該スイッチ素子の抵抗値を制御するプログラム回路が行なう電流印加方法であって、前記第一電極および第二電極間に電流を印加する電流印加ステップと、前記スイッチ素子の抵抗値に応じて変化するパラメータを測定するパラメータ測定ステップと、前記測定されたパラメータが所定値になるまで、前記第一電極および第二電極間に印加する電流を大きくしていく電流増加ステップと、該パラメータが該所定値になると、電流の印加を停止する電流停止ステップと、を含む。

スイッチ素子の抵抗値が電圧の印加で制御される場合、非常に大きな電流（例えば、スイッチ素子が破損するほど大きな電流）が流れる可能性がある。

上記の発明によれば、電流が大きくされながらスイッチ素子の第一電極および第二電極間に印加される。また、パラメータが所定値になると、電流の印加が停止される。

このため、スイッチ素子に非常に大きな電流が流れる可能性を軽減することが可能になる。また、疲弊していないスイッチ素子には、該スイッチ素子の抵抗値を小さい電流で制御することが可能になり、疲弊したスイッチ素子には、該スイッチ素子の抵抗値を大きい電流で制御することが可能になる。したがって、スイッチ素子の疲弊を軽減することが可能になる。

また、本発明のプログラム回路は、互いにイオン化傾向の異なる金属で形成された第一電極および第二電極と、前記第一電極および第二電極間に介在された電解質と、で形成されるスイッチ素子に、電流を印加して、該スイッチ素子の抵抗値を制御するプログラム回路であって、前記第一電極および第二電極間に電流を印加する電源部と、前記スイッチ素子の抵抗値に応じて変化するパラメータを測定する測定部と、前記測定部が測定したパラメータが所定値になるまで、前記電源部に前記第一電極および第二電極間に電流を断続的に印加させ、該パラメータが該所定値になると、前記電源部による電流を停止する制御部と、を含む。

また、本発明の電流印加方法は、互いにイオン化傾向の異なる金属で形成された第一電極および第二電極と、前記第一電極および第二電極間に介在された電解質と、で形成されるスイッチ素子に、電流を印加して、該スイッチ素子の抵抗値を制御するプログラム回路が行なう電流印加方法であって、前記第一電極および第二電極間に電流を印加する電流供給ステップと、前記スイッチ素子の抵抗値に応じて変化するパラメータを測定する断続パラメータ測定ステップと、前記測定部が測定したパラメータが所定値になるまで、前記第一電極および第二電極間に電流を断続的に印加する電流断続ステップと、該パラメータが該所定値になると、電流の印加を停止する断続電流停止ステップと、を含む。

上記の発明によれば、スイッチ素子の第一電極および第二電極間に電流が断続的に印加される。このため、スイッチ素子に非常に大きな電流が流れる可能性を軽減することが可能になり、かつ、ジュール熱によるスイッチ素子の発熱を軽減することが可能になる。したがって、スイッチ素子の疲弊を軽減することが可能になる。

また、本発明の半導体集積回路は、複数の第一配線と、各第一配線と交差する複数の第二配線と、各第一配線および各第二配線の交差部にそれぞれ配置され、前記第一配線に接続された第一電極と前記第二配線に接続され前記第一配線を形成する金属とイオン化傾向の異なる金属で形成された第二電極と該第一電極および該第二電極間に介在された電解質とで形成されるスイッチ素子と、前記スイッチ素子の抵抗値を制御するプログラム回路と、を含む半導体集積回路において、前記プログラム回路は、各第一配線および各第二配線に電圧を印加する電源部と、前記スイッチ素子に印加された電圧と前記スイッチ素子が所定の状態になったときに該スイッチ素子に印加されるべき基準電圧とを比較して、該電圧が該基準電圧以上か否かを示す判断信号を出力する測定部と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の比較方法は、複数の第一配線と、各第一配線と交差する複数の第二配線と、各第一配線および各第二配線の交差部にそれぞれ配置され、前記第一配線に接続された第一電極と前記第二配線に接続され前記第一配線を形成する金属とイオン化傾向の異なる金属で形成された第二電極と該第一電極および該第二電極間に介在された電解質とで形成されるスイッチ素子と、前記スイッチ素子の抵抗値を制御するプログラム回路と、を含む半導体集積回路が行なう比較方法であって、各第一配線および各第二配線に電圧を印加する電圧印加ステップと、前記スイッチ素子に印加された電圧と前記スイッチ素子が所定の状態になったときに該スイッチ素子に印加されるべき基準電圧とを比較する比較ステップと、該電圧が該基準電圧以上か否かを示す判断信号を出力する出力ステップと、を含む。

従来、互いに交差する複数の第一配線および第二配線の交差部にスイッチ素子が配置される半導体集積回路において、該スイッチ素子の抵抗値に応じて変化するパラメータを測定する方法は知られていない。

このため、例えば、スイッチ素子の抵抗値が所定の値になった後も、電圧がスイッチ素子に印加されるなど、スイッチ素子の抵抗値を制御するのに必要な時間より長い時間、スイッチ素子に電圧が印加される可能性がある。長い時間、電圧がスイッチ素子に印加されると、スイッチ素子は疲弊する。

上記の発明によれば、互いに交差する複数の第一配線および第二配線の交差部にスイッチ素子が配置される。また、スイッチ素子に印加された電圧と基準電圧とが比較され、スイッチ素子に印加された電圧が基準電圧より大きいか否かを示す判断信号が出力される。

このため、判断信号に基づいて、交差部に配置されたスイッチ素子が所定の状態か否かを判断することが可能になる。よって、スイッチ素子の抵抗値を制御するのに必要な時間より長い時間、スイッチ素子に電圧を印加することを軽減することが可能になる。したがって、スイッチ素子の疲弊を軽減することが可能になる。

また、抵抗値を制御すべきスイッチ素子に接続された第一配線および第二配線に、前記出力された判断信号が前記スイッチ素子が所定の状態になったことを示すまで、電圧が大きくされながら印加され、前記スイッチ素子が所定の状態になると、電圧の印加が停止されることが望ましい。

上記の発明によれば、抵抗値を制御すべきスイッチ素子に接続された第一配線および第二配線に、電圧が大きくされながら印加される。また、該スイッチ素子が所定の状態になると、電圧の印加が停止される。このため、抵抗値を制御すべきスイッチ素子の疲弊を軽減することが可能になる。

また、抵抗値を制御すべきスイッチ素子に接続された第一配線および第二配線に、前記判断信号が前記スイッチ素子が所定の状態になったことを示すまで、電圧が断続的に印加され、前記スイッチ素子が所定の状態になると、電圧の印加が停止されることが望ましい。

上記の発明によれば、抵抗値を制御すべきスイッチ素子に接続された第一配線および第二配線に、電圧が断続的に印加される。このため、抵抗値を制御すべきスイッチ素子のジュール熱による疲弊を軽減することが可能になる。

また、各第一配線は、前記プログラム回路と接続された第一電極配線および第二電極配線を含み、各第二配線は、前記プログラム回路と接続された第三電極配線および第四電極配線を含み、前記第一電極配線に接続された第三電極と、前記第二電極配線に接続され、該第三電極を形成する金属とイオン化傾向の異なる金属で形成された第四電極と、該第三電極および該第四電極間に介在された電解質と、で形成される配線分離スイッチ素子と、前記第三電極配線に接続された第五電極と、前記第四電極配線に接続され、該第五電極を形成する金属とイオン化傾向の異なる金属で形成された第六電極と、該第五電極および該第六電極間に介在された電解質と、で形成される配線分離スイッチ素子と、が含まれ、前記配線分離スイッチ素子に電圧が断続に印加され、前記配線分離スイッチ素子に印加された電圧と、所定の状態の配線分離スイッチ素子に印加されるべき基準電圧とが比較され、該電圧が該基準電圧以上か否かを示す判断信号が出力されることが望ましい。

上記の発明によれば、各第一配線および各第二配線は、配線分離スイッチ素子にて接続または切断される。また、配線分離スイッチ素子に印加された電圧が基準電圧より大きいか否かを示す判断信号が出力される。

このため、判断信号に応じて、配線分離スイッチ素子に印加する電圧を制御すれば、第一配線または第二配線を接続または切断するスイッチ素子の疲弊を軽減することが可能になる。

また、抵抗値を制御すべき配線分離スイッチ素子に、前記出力された判断信号が該配線分離スイッチ素子が所定の状態になったことを示すまで、電圧を大きくしながら印加し、該配線分離スイッチ素子が所定の状態になると、電圧の印加が停止されることが望ましい。

上記の発明によれば、抵抗値を制御すべき配線分離スイッチ素子の疲弊を軽減することが可能になる。

また、抵抗値を制御すべき配線分離スイッチ素子に、前記出力された判断信号が該配線分離スイッチ素子が所定の状態になったことを示すまで、電圧を断続的に印加し、該配線分離スイッチ素子が前記所定の状態になると、電圧の印加が停止されることが望ましい。

上記の発明によれば、抵抗値を制御すべき配線分離スイッチ素子のジュール熱による疲弊を軽減することが可能になる。

本発明によれば、電解質の酸化還元反応を用いたスイッチ素子の疲弊を軽減することが可能になる。

絶縁状態の２端子スイッチ素子を示した断面図である。 不安定導通状態の２端子スイッチ素子を示した断面図である。 安定導通状態の２端子スイッチ素子を示した断面図である。 本発明の一実施例のプログラム回路を示した回路図である。 記憶回路の一例を示した図である。 駆動回路の一例を示した回路図である。 駆動回路の一例を示した回路図である。 プログラム回路の動作例を説明するためのタイムチャートである。 プログラム回路の他の動作例を説明するためのタイムチャートである。 プログラム回路の他の動作例を説明するためのタイムチャートである。 プログラム回路の他の動作例を説明するためのタイムチャートである。 安定導通状態の２端子スイッチ素子を示した断面図である。 不安定絶縁状態の２端子スイッチ素子を示した断面図である。 安定絶縁状態の２端子スイッチ素子を示した断面図である。 スイッチ素子を切断するプログラム回路の動作例を説明するためのタイムチャートである。 スイッチ素子を切断するプログラム回路の他の動作例を説明するためのタイムチャートである。 スイッチ素子を切断するプログラム回路の他の動作例を説明するためのタイムチャートである。 スイッチ素子を切断するプログラム回路の他の動作例を説明するためのタイムチャートである。 絶縁状態の３端子スイッチ素子を示した断面図である。 不安定導通状態の３端子スイッチ素子を示した断面図である。 安定導通状態の３端子スイッチ素子を示した断面図である。 ３端子スイッチ素子をプログラムするプログラム回路の一例を示したタイムチャートである。 ３端子スイッチ素子を接続するプログラム回路の動作例を説明するためのタイムチャートである。 ３端子スイッチ素子を接続するプログラム回路の他の動作例を説明するためのタイムチャートである。 ３端子スイッチ素子を接続するプログラム回路の他の動作例を説明するためのタイムチャートである。 ３端子スイッチ素子を接続するプログラム回路の他の動作例を説明するためのタイムチャートである。 安定導通状態の３端子スイッチ素子を示した断面図である。 不安定絶縁状態の３端子スイッチ素子を示した断面図である。 安定絶縁状態の３端子スイッチ素子を示した断面図である。 ３端子スイッチ素子を切断するプログラム回路の動作例を説明するための図タイムチャートである。 ３端子スイッチ素子を切断するプログラム回路の他の動作例を説明するためのタイムチャートである。 ３端子スイッチ素子を切断するプログラム回路の他の動作例を説明するためのタイムチャートである。 ３端子スイッチ素子を切断するプログラム回路の他の動作例を説明するためのタイムチャートである。 スイッチ素子を用いたプログラム可能な論理回路の一例を示した回路図である。 配線の交差部に配置された２端子スイッチ素子を示した回路図である。 配線の交差部に配置された３端子スイッチ素子を示した回路図である。 プログラム可能な論理回路の動作例を説明するための回路図である。 プログラム可能な論理回路の他の動作例を説明するための回路図である。 プログラム可能な論理回路の他の例を示した回路図である。 駆動回路の一例を示した回路図である。 駆動回路の一例を示した回路図である。 駆動回路の一例を示した回路図である。 複数のスイッチ素子を制御する駆動回路を説明するための回路図である。 複数のスイッチ素子を制御する駆動回路を説明するための回路図である。 クロスバススイッチを形成するスイッチ素子が破損した場合の対処法を説明するための図である。

符号の説明

１ 電極
２ 電極
３ 電解質材料
４ 金属デンドライト
５ 金属デンドライト
１００ スイッチ素子
１０１ プログラム回路
１０２ 駆動回路
１０３ 内部抵抗
１０４ 制御回路
１０５ 記憶回路
１０６ 電圧源
１０７ 測定回路
１０８ 電流制限回路
１１０ 電圧測定回路
１１１ 電流測定回路
２０３ 比較器
２０４ 抵抗素子
２１１ カレントミラー回路
２１４ 電流源
２１５ トランジスタ
１００１ 電極
１００２ 電極
１００３ ゲート電極
１００４ 電解質材料
１１００ ３端子スイッチ素子
１１０１ 第一電圧源
１１０２ 第二電圧源
１９００ 制御回路
１９０１ 配線群
１９０２ 配線群
１９０３ 駆動回路
１９０４ 駆動回路
１９０５ クロスバススイッチ
１９０６ セグメント分離スイッチ
１９５１ ＣＬＢ
２２０１ 配線群
２２０２ 配線群
２２０３ 駆動回路
２２０４ 駆動回路
２２０５ クロスバススイッチ
２２０６ セグメント分離スイッチ
２３０１ 駆動回路
２３０２ スイッチ素子
２４０１ 駆動回路
２４０２ 駆動回路
２４０３ スイッチ素子
２４０４ 電源端子
２５０１ 駆動回路
２５０２ 駆動回路
２５０３ スイッチ素子
２５０４ 電源端子
２６０１ 配線
２６０２ 配線
２６０３ クロスバススイッチ
２６０４ スイッチ素子
２６０５ スイッチ素子
２６０６ 駆動回路
２６０７ 駆動回路

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

先ず、電解質の酸化還元反応を用いたスイッチ素子について説明する。なお、スイッチ素子には、電極を２つ有する２端子スイッチ素子と、電極を３つ有する３端子スイッチ素子とがある。以下では、先ず２端子スイッチ素子について説明し、次に３端子スイッチ素子について説明する。

図１Ａないし図１ｃは２端子スイッチ素子を示した断面図である。なお、図１Ａないし図１ｃにおいて、同一のものには、同一の符号が付してある。

図１Ａは、電極間が電気的に絶縁されている状態（以下では、絶縁状態と呼ぶ）の２端子スイッチ素子を示した断面図である。図１Ａにおいて、２端子スイッチ素子は、電極１および２と、電解質材料３とを含む。

電極１および２は、互いにイオン化傾向が異なる金属で形成される。以下では、電極１を形成する金属は、電極２を形成する金属より、イオン化傾向が低いとする。

例えば、電極１は、チタンあるいは白金など、酸化されにくい金属で形成され、電極２は、銅、銀あるいはタンタルなど、酸化されやすい金属で形成される。

電解質材料３は、例えば、硫化銅、硫化銀あるいは酸化タンタルなど、固体の電解質で形成される。

電極１および２は電気的に絶縁されている。例えば、電解質材料３の厚さが数十ｎｍであると、電極１および２間の抵抗値は、１ＭΩ以上である。

接続電圧が２端子スイッチ素子に印加されると、２端子スイッチ素子は、接続される。接続電圧は、電極１の電位が電極２の電位より低くなる電圧であり、接続電圧の値は、閾値電圧値以上である。なお、閾値電圧値は、スイッチ素子をプログラムすることが可能な最小の電圧値である。また、接続電圧の値は、数十ｍＶないし１０Ｖ程度であることが望ましい。

以下では、電極１がチタン、電極２が銅、電解質材料３が硫化銅であるとして、具体的に２端子スイッチ素子の接続について説明する。

接続電圧が２端子スイッチ素子に印加されると、電極２は、電極２に電位を印加する電圧源（図示せず）に電子を放出する。電極２が電子を放出すると、電極２を形成する銅は、酸化されて、銅イオンとして電解質材料３に放出される。

また、電解質材料３には、電極１に電位を印加する電圧源（図示せず）から、電極１を介して、電子が供給される。電解質材料３に電子が供給されると、電解質材料３に含まれる銅イオンが還元され、還元された銅イオンは、電極１付近に金属デンドライト（銅デンドライト）として析出される。

その後、２端子スイッチ素子に接続電圧が印加され続けると、電極１付近に析出された金属デンドライトが大きくなり、電極１および２は、金属デンドライトを介して接続される。

図１Ｂは、電極間が金属デンドライトを介して接続された直後の状態（以下では、不安定導通状態と呼ぶ）の２端子スイッチ素子を示した断面図である。図１Ｂにおいて、２端子スイッチ素子は、電極１および２と、電解質材料３と、金属デンドライト４とを含む。

電極１および２が金属デンドライト４を介して接続された直後では、電極１および２間の抵抗値は大きい。例えば、電極１および２間の抵抗値は、１０ｋΩ程度である。

また、金属デンドライト４が少しでも酸化されると、電極１および２は、電気的に絶縁される。さらに、金属デンドライト４の断面積が小さいため、金属デンドライト４に含まれる金属原子にエレクトロマイグレーションが発生して、２端子スイッチ素子が破壊される可能性がある。

電極１および２が導通された後で、接続電圧が２端子スイッチ素子に印加され続けると、電極１および２を接続する金属デンドライト４が大きくなる（または、複数の金属デンドライトが析出され、その複数の金属デンドライトが電極１および２と接続される）。

金属デンドライトが大きくなると、電極１および２の接続は安定する。具体的に言えば、金属デンドライトが大きくなると、金属デンドライト４が少し酸化されても、電極１および２は、電気的に絶縁されない。

図１ｃは、電極間の接続が安定している状態（以下では、安定導通状態と呼ぶ）の２端子スイッチ素子を示した断面図である。図１ｃにおいて、２端子スイッチ素子は、電極１および２と、電解質材料３と、金属デンドライト５とを含む。

金属デンドライト５は、図１Ｂで示した金属デンドライト４より大きい。このため、金属デンドライト５が少し酸化されても、電極１および２は電気的に絶縁されない。

また、金属デンドライト５の断面積が大きいため、金属デンドライト５を形成する金属原子にエレクトロマイグレーションが発生しにくい。さらに、電極１および２間の抵抗値は小さい。

なお、電極１が銅、電極２がチタン、および、電解質材料３が硫化銅とすると、２端子スイッチ素子の抵抗値は、不安定導通状態では、数百Ωないし数十ｋΩであり、安定導通状態では、数十Ωないし数ｋΩである。

安定導通状態の２端子スイッチ素子に接続電圧が印加され続けると、金属デンドライト５がさらに大きくなり、電極１および２間の抵抗値は、さらに小さくなる。

しかしながら、２端子スイッチ素子に接続電圧が印加され、金属デンドライトが析出される過程では、２端子スイッチ素子は疲弊する。よって、２端子スイッチ素子の抵抗値が所定の値になると、２端子スイッチ素子に印加する電圧を停止することが望ましい。

図２Ａは、２端子スイッチ素子を接続可能なプログラム回路の一例を示した回路図である。図２Ａにおいて、半導体集積回路は、スイッチ素子１００と、プログラム回路１０１とを含む。

スイッチ素子１００は、図１Ａないし図１ｃで示した２端子スイッチ素子と同等な機能を有する。

プログラム回路１０１は、スイッチ素子１００と接続され、スイッチ素子１００の抵抗値を制御する。なお、図２Ａでは、プログラム回路１０１は、一つのスイッチ素子と接続されているが、実際には複数のスイッチ素子と接続されてもよい。

プログラム回路１０１は、駆動回路１０２と、内部抵抗１０３と、制御回路１０４と、記憶回路１０５とを含む。駆動回路１０２は、電圧源１０６と、測定回路１０７と、電流制限回路１０８とを含む。

電圧源１０６は、制御回路１０４にて制御され、スイッチ素子１００の電極１および２に電圧を印加する。具体的には、電圧源１０６は、スイッチ素子１００、電流制限回路１０８、測定回路１０７、および内部抵抗１０３で形成されたスイッチ調整用回路に電圧を印加する。

測定回路１０７は、スイッチ素子１００の抵抗値に応じて変化するパラメータを測定する。

電流制限回路１０８は、スイッチ素子１００に流れる電流の最大値を、数十μＡないし数十ｍＡで程度に制限する。

内部抵抗１０３は、プログラム回路１０１の抵抗である。

制御回路１０４は、電圧源１０６に、スイッチ素子１００に電圧を印加させる。

記憶回路１０５は、スイッチ素子１００の抵抗値を制御するための情報を記憶する。

図２Ｂは、記憶回路１０５の一例を示した図である。図２Ｂにおいて、記憶回路１０５は、終了時間記憶部１２０と、抵抗記憶部１２１と、基準記憶部１２２と、判断記憶部１２３と、基準時間記憶部１２４と、接続記憶部１２５とを含む。

終了時間記憶部１２０は、終了時間を記憶する。抵抗記憶部１２１は、内部抵抗１０３の内部抵抗値を記憶する。基準記憶部１２２は、スイッチ素子が安定導通状態か否かを判断するための、基準電圧値、基準電流値、および、基準抵抗値を記憶する。なお、基準電圧値は、数ｍＶないし数Ｖ程度であり、基準電流値は、数μＡないし数十ｍＡ程度であり、基準抵抗値は、数十Ωないし１００ｋΩ程度である。

以下では、電圧が印加される前のスイッチ素子１００は、絶縁状態とする。

制御回路１０４は、電圧源１０６に、スイッチ素子１００に接続電圧が印加されるようにスイッチ調整用回路に電圧を印加させる。なお、電圧源１０６が、スイッチ調整用回路に印加する電圧は、数ｍＶないし１０Ｖ程度であることが望ましい。

また、制御回路１０４が、電圧源１０６に、電圧を印加させてスイッチ素子１００を接続する接続方法には、第一電圧値の電圧を印加させる方法、電圧を大きくしながら印加させる方法、第二電圧値の電圧を断続的に印加させる方法、および、電圧を大きくしながら断続的に印加させる方法がある。

制御回路１０４は、電圧源１０６に電圧の印加を開始させると、終了時間記憶部１２０に記憶された終了時間を確認する。

測定回路１０７は、自己に電圧が印加されると、スイッチ素子１００の抵抗値に応じて変化するパラメータを測定し、そのパラメータを制御回路１０４に出力する。なお、パラメータは、スイッチ素子１００に印加される電圧の値（以下では、スイッチ電圧値と呼ぶ）、および、スイッチ素子１００に流れる電流の値（以下では、スイッチ電流値と呼ぶ）の少なくともどちらか一方である。

測定回路１０７は、電圧測定回路１１０と、電流測定回路１１１とを含む。

電圧測定回路１１０は、スイッチ電圧値を測定し、そのスイッチ電圧値を制御回路１０４に出力する。

電流測定回路１１１は、スイッチ電流値を測定し、そのスイッチ電流値を制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、測定回路１０７からパラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、スイッチ素子１００が安定導通状態か否かを判断する。

スイッチ素子１００が安定導通状態になると、制御回路１０４は、電圧源１０６に、電圧の印加を停止させる。

また、制御回路１０４は、電圧源１０６に電圧の印加を開始させてから、終了時間が経過してもスイッチ素子１００が安定導通状態にならないと、スイッチ素子１００が破損していると判断する。スイッチ素子１００が破損していると、制御回路１０４は、電圧源１０６に電圧の印加を停止させる。

以下では、スイッチ素子１００が安定導通状態になったか否かを判断する判断方法について具体的に説明する。

第一の判断方法では、制御回路１０４は、電流測定回路１１１からスイッチ電流値を受け付けると、基準記憶部１２２に記憶された基準電流値を確認し、スイッチ電流値が基準電流値か否かを判断する。

具体的には、スイッチ電流値が基準電流値であると、制御回路１０４は、スイッチ素子１００が安定導通状態であると判断する。一方、スイッチ電流値が基準電流値でないと、制御回路１０４は、スイッチ素子１００が安定導通状態でないと判断する。

第二の判断方法では、制御回路１０４は、電圧測定回路１１０からスイッチ電圧値を受け付けると、基準記憶部１２２に記憶された基準電圧値を確認し、スイッチ電圧値が基準電圧値か否かを判断する。

具体的には、スイッチ電圧値が基準電圧値であると、制御回路１０４は、スイッチ素子１００が安定導通状態であると判断する。一方、スイッチ電圧値が基準電圧値でないと、制御回路１０４は、スイッチ素子１００が安定導通状態でないと判断する。

第三の判断方法では、制御回路１０４は、電圧測定回路１１０からスイッチ電圧値を受け付けると、抵抗記憶部１２１に記憶された内部抵抗値を確認する。

制御回路１０４は、内部抵抗値を確認すると、電圧源１０６にスイッチ調整用回路へ印加させた電圧の値（以下では、電源電圧値と呼ぶ）と、スイッチ電圧値と、内部抵抗値と、に基づいてスイッチ素子１００の抵抗値を算出する。

制御回路１０４は、スイッチ素子１００の抵抗値を算出すると、基準記憶部１２２に記憶された基準抵抗値を確認し、算出した抵抗値が基準抵抗値か否かを判断する。

その抵抗値が基準抵抗値であると、制御回路１０４は、スイッチ素子１００が安定導通状態であると判断する。一方、その抵抗値が基準抵抗値でないと、制御回路１０４は、スイッチ素子１００が安定導通状態でないと判断する。

また、測定回路１０７は、スイッチ電圧値と基準電圧値とを比較して、スイッチ電圧値が基準電圧値より大きいか否かを示す判断信号を、スイッチ素子１００のパラメータとして制御回路１０４に出力してもよい。

図３Ａは、判断信号を出力する測定回路の一例を示した回路図である。なお、図３Ａにおいて、図２Ａと同一のものには、同一の符号が付してある。

図３Ａにおいて、半導体集積回路は、スイッチ素子１００と、駆動回路１０２と、制御回路１０４とを含む。駆動回路１０２は、出力端子２０１および２０２と、比較器（コンパレータ）２０３と、抵抗素子２０４と、トランジスタ２０５および２０６と、電源端子２０７とを含む。

トランジスタ２０５および２０６の抵抗値は、制御回路１０４にて制御される。具体的には、制御回路１０４は、トランジスタ２０５および２０６のゲート電極に制御電圧を印加して、トランジスタ２０５および２０６の抵抗値を制御する。

電源端子２０７は、定電圧を発生する電源（図示せず）に接続されている。なお、トランジスタ２０５および電源端子２０７は、電圧源１０６を構成する。例えば、制御回路１０４は、トランジスタ２０５のゲート電極に断続的に制御電圧を印加して、電圧源１０６に、スイッチ素子１００に電圧を断続的に印加することが可能である。

出力端子２０１の電圧（以下では、比較電圧と呼ぶ）は、トランジスタ２０５の抵抗値と、スイッチ素子１００の抵抗値とで規定されている。また、出力端子２０２の電圧（以下では、基準電圧と呼ぶ）は、トランジスタ２０６の抵抗値と、抵抗素子２０４の抵抗値とで規定されている。

抵抗素子２０４は、例えば、トランジスタなどの可変抵抗である。なお、抵抗素子２０４の抵抗値は、制御回路１０４にて制御される。

トランジスタ２０５および２０６は、制御回路１０４にて抵抗値が制御される。

比較器２０３は、プラス入力端子、マイナス入力端子および制御出力端子を有する。プラス入力端子は、出力端子２０１と接続され、マイナス入力端子は、出力端子２０２と接続される。また、制御出力端子は、制御回路１０４と接続される。

比較器２０３は、比較電圧および基準電圧を比較して、比較電圧が基準電圧より大きいか否かを示す判断信号を、制御出力端子を介して制御回路１０４に出力する。

具体的には、比較電圧が基準電圧より大きいと、換言すれば、スイッチ素子１００の抵抗値が抵抗素子２０４の抵抗値より大きいと、比較器２０３は、Ｈレベル信号を制御回路１０４に出力する。一方、比較電圧が基準電圧より小さいと、換言すれば、スイッチ素子１００の抵抗値が抵抗素子２０４の抵抗値より小さいと、比較器２０３は、Ｌレベル信号を制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、スイッチ素子１００が安定導通状態か否かを判断する場合、抵抗素子２０４の抵抗値を基準抵抗値にする。

抵抗素子２０４の抵抗値が基準抵抗値の場合、スイッチ素子１００の抵抗値が基準抵抗値より大きいと、比較電圧は基準電圧より大きくなるため、比較器２０３は、制御出力端子を介してＨレベル信号を制御回路１０４に出力する。一方、スイッチ素１００の抵抗値が基準抵抗値より小さいと、比較電圧は基準電圧より小さくなるため、比較器２０３は、制御出力端子を介してＬレベル信号を制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、Ｌレベル信号を受け付けると、スイッチ素子１００が安定導通状態になったと判断し、一方、制御回路１０４は、Ｈレベル信号を受け付けると、スイッチ素子１００が安定導通状態になっていないと判断する。

図３Ｂは、判断信号を出力する測定回路の他の例を示した回路図である。なお、図３Ｂにおいて、図２Ａまたは図３Ａと同一のものには、同一の符号が付してある。

図３Ｂにおいて、半導体集積回路は、スイッチ素子１００と、駆動回路１０２と、制御回路１０４とを含む。駆動回路１０２は、比較器２０３と、カレントミラー回路２１１と、出力端子２１２および２１３と、電流源２１４と、トランジスタ２１５と、電源端子２１６とを含む。

トランジスタ２１５の抵抗値は、制御回路１０４にて制御される。電源端子２１６は、定電圧を発生する電源（図示せず）に接続されている。なお、トランジスタ２１５および電源端子２１６は、電圧源１０６を構成する。

電流源２１４は、定電流を流す。

比較器２０３のプラス入力端子は、出力端子２１２と接続され、マイナス入力端子は、出力端子２１３と接続される。また、比較器２０３の制御出力端子は、制御回路１０４と接続される。なお、出力端子２１２の電圧を比較電圧とし、出力端子２１３の電圧を基準電圧とする。

スイッチ素子１００に流れる電流が電流源２１４に流れる電流より小さいと、比較電圧は基準電圧より大きくなるため、比較器２０３は、Ｈレベル信号を制御出力端子を介して制御部１０４に出力する。一方、スイッチ素子１００に流れる電流が電流源２１４に流れる電流より大きいと、比較電圧は基準電圧より小さくなるため、比較器２０３は、Ｌレベル信号を、制御出力端子を介して制御部１０４に出力する。

これにより、スイッチ素子１００に流れる電流が所定の値より大きいか否かを測定することが可能になる。

制御回路１０４は、スイッチ素子１００が安定導通状態か否かを判断する場合、電流源２１４に流れる電流の値を基準電流値にする。この場合、制御回路１０４は、Ｌレベル信号を受け付けると、スイッチ素子１００が安定導通状態になったと判断し、一方、制御回路１０４は、Ｈレベル信号を受け付けると、スイッチ素子１００が安定導通状態になっていないと判断する。

なお、電流源２１４を図３Ａで示した抵抗素子２０４に置き換えると、スイッチ素子１００の抵抗値が抵抗素子２０４の抵抗値より大きいか否かを測定することが可能になる。

次に、２端子スイッチ素子を接続するプログラム回路の動作を接続方法ごとに説明する。

図４ないし図７は、２端子スイッチ素子を接続可能なプログラム回路の動作を説明するためのタイムチャートである。図４ないし図７において、電圧が印加される前のスイッチ素子１００は、絶縁状態である。また、スイッチ素子１００に印加される電圧は、接続電圧である。

図４は、制御回路１０４が電圧源１０６に第一電圧値の電圧を発生させた場合における、電源電圧値、スイッチ電流値およびスイッチ電圧値の時間変化を示したタイムチャートである。

開始時刻３０１は、制御回路１０４が電圧源１０６に電圧の印加を開始させた時刻である。接続時刻３０２は、スイッチ素子１００が不安定導通状態になった時刻である。安定時刻３０３は、スイッチ素子１００が安定導通状態になった時刻である。

電源電圧３０４は、電源電圧値の時間変化を示す。スイッチ電流３０５は、スイッチ電流値の時間変化を示す。スイッチ電圧３０６は、スイッチ電圧値の時間変化を示す。電圧値３０７は、開始時刻３０１における電源電圧値であり、第一電圧値を示す。

開始時刻３０１で、制御回路１０４は、電圧源１０６に電圧値３０７の電圧を印加させる。その後、制御回路１０４は、電圧源１０６に電圧値３０７の電圧を印加させ続ける。

電圧が印加されると、測定回路１０７は、パラメータを測定し、そのパラメータを制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、パラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、スイッチ素子１００が安定導通状態か否かを判断する。

安定時刻３０３で、制御回路１０４は、スイッチ素子１００が安定導通状態になったと判断する。スイッチ素子１００が安定導通状態になると、制御回路１０４は、電圧源１０６に電圧の印加を停止させる。

図５は、制御回路１０４が電圧源１０６に電圧を大きくさせながら発生させた場合における、電源電圧値、スイッチ電流値およびスイッチ電圧値の時間変化を示したタイムチャートである。

開始時刻４０１は、制御回路１０４が電圧源１０６に電圧の印加を開始させた時刻である。接続時刻４０２は、スイッチ素子１００が不安定導通状態になった時刻である。安定時刻４０３は、スイッチ素子１００が安定導通状態になった時刻である。

電源電圧４０４は、電源電圧値の時間変化を示す。なお、電源電圧値は時間と共に増加する。スイッチ電流４０５は、スイッチ電流値の時間変化を示す。スイッチ電圧４０６は、スイッチ電圧値の時間変化を示す。

電圧値４０７は、開始時刻４０１における、電源電圧値である。なお、電圧値４０７は、数十ｍＶないし１０Ｖ程度である。

開始時刻４０１で、制御回路１０４は、電圧源１０６に、電圧値４０７の電圧を印加させる。その後、制御回路１０４は、電圧源１０６に、電圧を大きくさせていく。

電圧が印加されると、測定回路１０７は、パラメータを測定し、そのパラメータを制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、パラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、スイッチ素子１００が安定導通状態か否かを判断する。

安定時刻４０３で、制御回路１０４は、スイッチ素子１００が安定導通状態であると判断する。スイッチ素子１００が安定導通状態になると、制御回路１０４は、電圧源１０６に電圧の印加を停止させる。

図６は、制御回路１０４が電圧源に第二電圧値の電圧を断続的に発生させた場合における、電源電圧値、スイッチ電流値およびスイッチ電圧値の時間変化を示したタイムチャートである。

開始時刻５０１は、制御回路１０４が電圧源１０６に電圧の印加を開始させた時刻である。接続時刻５０２は、スイッチ素子１００が不安定導通状態になった時刻である。安定時刻５０３は、スイッチ素子１００が安定導通状態になった時刻である。

電源電圧５０４は、電源電圧値の時間変化を示す。スイッチ電流５０５は、スイッチ電流値の時間変化を示す。スイッチ電圧５０６は、スイッチ電圧値の時間変化を示す。電圧値５０７は、開始時刻５０１における、電源電圧値であり、第二電圧値を示す。なお、電圧値５０７は、数十ｍＶないし１０Ｖ程度である。

開始時刻５０１で、制御回路１０４は、電圧源１０６に、電圧値５０７の電圧を印加させる。その後、制御回路１０４は、電圧源１０６に、電圧値５０７の電圧を断続的に印加させる。なお、制御回路１０４が電圧を印加する時間間隔は、数ｎｓから数十ｍｓ程度であることが望ましい。

電圧が印加されると、測定回路１０７は、パラメータを測定し、そのパラメータを制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、パラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、スイッチ素子１００が安定導通状態か否かを判断する。

安定時刻５０３で、制御回路１０４は、スイッチ素子１００が安定導通状態になったと判断する。スイッチ素子１００が安定導通状態になると、制御回路１０４は、電圧源１０６に、プログラム回路１０１への電圧の印加を停止させる。

図７は、制御回路１０４が、電圧源１０６に、電圧を大きくさせながら断続的に発生させる場合における、電源電圧値、スイッチ電流値および、スイッチ電圧値の時間変化を示したタイムチャートである。

開始時刻６０１は、制御回路１０４が電圧源１０６に電圧の印加を開始させた時刻である。接続時刻６０２は、スイッチ素子１００が不安定導通状態になった時刻である。安定時刻６０３は、スイッチ素子１００が安定導通状態になった時刻である。電源電圧６０４は、電源電圧値の時間変化を示す。

スイッチ電流６０５は、スイッチ電流値の時間変化を示す。スイッチ電圧６０６は、スイッチ電圧値の時間変化を示す。電圧値６０７は、開始時刻６０１における、電源電圧値である。なお、電圧値６０７は、数十ｍＶないし１０Ｖ程度である。

開始時刻６０１で、制御回路１０４は、電圧源１０６に、電圧値６０７の電圧を印加させる。その後、制御回路１０４は、電圧源１０６に、電圧を大きくさせながら断続的に印加させる。

電圧が印加されると、測定回路１０７は、パラメータを測定し、そのパラメータを制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、パラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、スイッチ素子１００が安定導通状態か否かを判断する。

安定時刻６０３で、制御回路１０４は、スイッチ素子１００が安定導通状態であると判断する。スイッチ素子１００が安定導通状態になると、制御回路１０４は、電圧源１０６に電圧の印加を停止させる。

次に、２端子スイッチ素子の切断について説明する。

図８Ａないし図８Ｃは、２端子スイッチ素子を示した断面図である。なお、図８Ａないし図８Ｃにおいて、図１Ａないし図１ｃと同一のものには、同一の符号が付してある。

図８Ａは、安定導通状態の２端子スイッチ素子を示した断面図である。

図８Ａにおいて、２端子スイッチ素子は、電極１および２と、電解質材料３と、金属デンドライト７０１とを含む。

図８Ａで示した２端子スイッチ素子は、図１ｃで示した２端子スイッチ素子と同様に、電極１および２は、金属デンドライト７０１にて安定して接続されている。換言すれば、金属デンドライト７０１が少し酸化されても、電極１および２は電気的に絶縁されない。

２端子スイッチ素子を切断させるための切断電圧が２端子スイッチ素子に印加されると、２端子スイッチ素子は、切断される。切断電圧は、電極１の電位が電極２の電位より高くなる電圧であり、切断電圧の値は、閾値電圧値以上である。

以下では、２端子スイッチ素子の切断について具体的に説明する。

切断電圧が電極１および２間に印加されると、電極１から、電極１に電位を印加する電圧源（図示せず）に電子が放出される。

電極１から電圧源に電子が放出されると、電極１および２を接続する金属デンドライト７０１から電子が放出される。金属デンドライト４０１から電子が放出されると、金属デンドライト７０１は、金属イオンとなり、電解質材料３中に溶解する。

電極１および２間に切断電圧が印加され続けると、金属デンドライト７０１が徐々に溶解され、電極１および２が電気的に絶縁される。

図８Ｂは、電極間が電気的に絶縁された直後の状態（以下では、不安定絶縁状態と呼ぶ）の２端子スイッチ素子を示した断面図である。

図８Ｂにおいて、２端子スイッチ素子は、電極１および２と、電解質材料３と、金属デンドライト７０２とを含む。

金属デンドライト７０２は、電極１と接続されているが、電極２とは接続されていない。換言すれば、電極１および２は、電気的に絶縁されている。

しかし、電極１および２が絶縁された直後の状態では、金属デンドライト７０２が少しでも還元されると、金属デンドライト７０２は電極２と接続される。

２端子スイッチ素子が不安定絶縁状態になった後で、切断電圧が２端子スイッチ素子に印加され続けると、金属デンドライト７０２が小さくなり、電極１および２は、安定した絶縁状態になる。具体的に言えば、金属デンドライト７０２が少し還元されても、電極１および２は、導通されない。

図８Ｃは、電極１および２が安定した絶縁状態（以下では、安定絶縁状態と呼ぶ）の２端子スイッチ素子を示した断面図である。図８Ｃにおいて、２端子スイッチ素子は、電極１および２と、電解質材料３と、金属デンドライト７０３とを含む。

金属デンドライト７０３は、小さい。そのため、金属デンドライト７０３が少し還元されても、電極１および２は、導通されない。

次に、２端子スイッチ素子を切断可能なプログラム回路について説明する。なお、２端子スイッチ素子を切断可能なプログラム回路は、図２Ａで示したプログラム回路１０１と同一である。以下では、主に、２端子スイッチ素子を接続する際に説明したプログラム回路１０１の動作と異なる動作について説明する。

図２Ａにおいて、スイッチ素子１００を切断する場合、制御回路１０４は、電圧源１０６に、スイッチ素子１００に切断電圧が印加されるように電圧を印加させる。なお、電圧が印加される前のスイッチ素子１００は、安定導通状態であるとする。

また、制御回路１０４が、電圧源１０６に電圧を印加させてスイッチ素子１００を切断させる切断方法には、第三電圧値の電圧を印加させる方法、電圧を大きくさせながら印加させる方法、第四電圧値の電圧を断続的に印加させる方法、および、電圧を大きくさせながら断続的に印加させる方法がある。

判断記憶部１２３は、スイッチ素子が不安定絶縁状態か否かを判断するための、判断抵抗値を記憶する。なお、判断抵抗値は、１０ｋΩ程度である。

基準時間記憶部１２４は、基準時間を記憶する。

制御回路１０４は、測定回路１０７からパラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、スイッチ素子１００が不安定絶縁状態であるか否かを判断する。

例えば、制御回路１０４は、電圧測定回路１１０からスイッチ電圧値を受け付けると、記憶部１０９に記憶された内部抵抗値を確認する。

次に、制御回路１０４は、内部抵抗値を確認すると、内部抵抗値と、電源電圧値と、スイッチ電圧値と、に基づいてスイッチ素子１００の抵抗値を算出する。

また、制御回路１０４は、スイッチ素子１００の抵抗値を算出すると、抵抗記憶部１２１に記憶された判断抵抗値を確認する。

また、制御回路１０４は、判断抵抗値を確認すると、算出したスイッチ素子１００の抵抗値が、判断抵抗値か否かを判断する。

その抵抗値が判断抵抗値であると、制御回路１０４は、スイッチ素子１００が不安定絶縁状態であると判断する。一方、その抵抗値が判断抵抗値でないと、制御回路１０４は、スイッチ素子１００が不安定絶縁状態でないと判断する。

また、測定回路１０７は、スイッチ素子１００に印加される電圧と、不安定絶縁状態のスイッチ素子１００に印加されるべき電圧とを比較してもよい。

例えば、図３Ａにおいて、制御回路１０４は、抵抗素子２０４を制御して、抵抗素子２０４の抵抗値を判断抵抗値にする。あるいは、図３Ｂにおいて、制御回路１０４は、電流源２１４を制御して、電流源２１４に流れる電流を不安定絶縁状態のスイッチ素子１００に流れる電流にする。

これらの場合、制御回路１０４は、比較器２０３からＨレベル信号を受け付けると、スイッチ素子１００が不安定絶縁状態であると判断する。一方、制御回路１０４は、比較器２０３からＬレベル信号を受け付けると、スイッチ素子１００が不安定絶縁状態でないと判断する。

スイッチ素子１００が不安定絶縁状態であると、制御回路１０４は、基準時間記憶部１２４に記憶された基準時間を確認する。

制御回路１０４は、基準時間を確認すると、電圧源１０６に、基準時間が経過するまで電圧を印加させ続ける。

その後、基準時間が経過すると、制御回路１０４は、電圧源１０６に、電圧の印加を停止させる。

一方、スイッチ素子１００が不安定絶縁状態でないと、制御回路１０４は、電圧源１０６に電圧を印加させ続ける。

次に、２端子スイッチ素子を切断するプログラム回路の動作を切断方法ごとに説明する。

図９Ａないし図１０Ｂは、２端子スイッチ素子を切断可能なプログラム回路の動作を説明するためのタイムチャートである。図９Ａないし図１０Ｂにおいて、電圧が印加される前のスイッチ素子１００は、安定導通状態である。また、スイッチ素子１００に印加される電圧は、切断電圧である。

図９Ａは、制御回路１０４が電圧源１０６に第三電圧値の電圧を発生させてスイッチ素子１００を切断する場合における、電源電圧値、スイッチ電流値およびスイッチ電圧値の時間変化を示したタイムチャートである。

開始時刻８０１は、制御回路１０４が電圧源１０６に電圧の印加を開始させた時刻である。切断時刻８０２は、スイッチ素子１００が不安定絶縁状態になった時刻である。安定時刻８０３は、スイッチ素子１００が安定絶縁状態になった時刻である。

電源電圧８０４は、電源電圧値の時間変化を示す。スイッチ電流８０５は、スイッチ電流値の時間変化を示す。スイッチ電圧８０６は、スイッチ電圧値の時間変化を示す。電圧値８０７は、開始時刻８０１における電源電圧値であり、第三電圧値を示す。

制御回路１０４は、開始時刻８０１で、電圧源１０６に、第三電圧値の電圧を印加させる。その後、制御回路１０４は、電圧源１０６に電圧値８０７の電圧を印加させ続ける。

電圧が印加されると、測定回路１０７は、スイッチ素子１００のパラメータを測定し、そのパラメータを制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、パラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、スイッチ素子１００が不安定絶縁状態になったか否かを判断する。

切断時刻８０２で、制御回路１０４は、スイッチ素子１００が不安定絶縁状態になったと判断する。

スイッチ素子１００が不安定絶縁状態になると、制御回路１０４は、基準時間記憶部１２４に記憶された基準時間を確認する。制御回路１０４は、基準時間を確認すると、基準時間が経過するまで、電圧源１０６に電圧値８０７の電圧を印加させ続ける。

その後、基準時間が経過すると、換言すれば、安定時刻８０３になると、制御回路１０４は、電圧源１０６に電圧の印加を停止させる。

図９Ｂは、制御回路１０４が電圧源１０６に電圧を大きくさせながら印加させてスイッチ素子１００を切断する場合における、電源電圧値、スイッチ電流値およびスイッチ電圧値の時間変化を示したタイムチャートである。

開始時刻８１１は、制御回路１０４が電圧源１０６に電圧の印加を開始させた時刻である。切断時刻８１２は、スイッチ素子１００が不安定絶縁状態になった時刻である。安定時刻８１３は、スイッチ素子１００が安定絶縁状態になった時刻である。

電源電圧８１４は、電源電圧値の時間変化を示す。なお、電源電圧は、時間と共に増加する。スイッチ電流８１５は、スイッチ電流値の時間変化を示す。スイッチ電圧８１６は、スイッチ電圧値の時間変化を示す。電圧値８１７は、開始時刻８１１における電源電圧値である。

制御回路１０４は、開始時刻８１１で、電圧源１０６に、電圧値８１７の電圧を印加させる。その後、制御回路１０４は、電圧源に、電圧を大きくさせながら電圧を印加させ続ける。

電圧が印加されると、測定回路１０７は、パラメータを測定し、そのパラメータを制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、パラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、スイッチ素子１００が不安定絶縁状態になったか否かを判断する。

切断時刻８０２で、制御回路１０４は、スイッチ素子１００が不安定絶縁状態になったと判断する。

スイッチ素子１００が不安定絶縁状態になると、制御回路１０４は、基準時間記憶部１２４に記憶された基準時間を確認する。制御回路１０４は、基準時間を確認すると、基準時間が経過するまで電圧源１０６に電圧を大きくさせながら印加させる。

その後、基準時間が経過すると、換言すれば、安定時刻８０３になると、制御回路１０４は、電圧源１０６に電圧の印加を停止させる。

図１０Ａは、制御回路１０４が電圧源１０６に第四電圧値の電圧を断続的に発生させてスイッチ素子１００を切断する場合における、電源電圧値、スイッチ電流値およびスイッチ電圧値の時間変化を示したタイムチャートである。

開始時刻９０１は、制御回路１０４が電圧源１０６に電圧の印加を開始させた時刻である。切断時刻９０２は、スイッチ素子１００が不安定絶縁状態になった時刻である。安定時刻９０３は、スイッチ素子１００が安定絶縁状態になった時刻である。

電源電圧９０４は、電源電圧値の時間変化を示す。スイッチ電流９０５は、スイッチ電流値の時間変化を示す。スイッチ電圧９０６は、スイッチ電圧値の時間変化を示す。電圧値９０７は、開始時刻９０１における電源電圧値であり、第四電圧値を示す。

開始時刻９０１で、制御回路１０４は、電圧源１０６に、電圧値９０７の電圧を印加させる。その後、制御回路１０４は、電圧源１０６に、電圧値９０７の電圧を断続的に印加させる。

プログラム回路１０１に電圧が印加されると、測定回路１０７は、パラメータを測定し、そのパラメータを制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、パラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、スイッチ素子１００が不安定絶縁状態になったか否かを判断する。

切断時刻８０２で、制御回路１０４は、スイッチ素子１００が不安定絶縁状態になったと判断する。

スイッチ素子１００が不安定絶縁状態になると、制御回路１０４は、基準時間記憶部１２４に記憶された基準時間を確認する。制御回路１０４は、基準時間を確認すると、基準時間が経過するまで電圧源１０６に、電圧値９０７の電圧を断続的に印加させ続ける。

その後、基準時間が経過すると、換言すれば、安定時刻８０３になると、制御回路１０４は、電圧源１０６に、電圧の印加を停止させる。

図１０Ｂは、制御回路１０１が電圧源１０６にプログラム回路１０１へ電圧を大きくさせながら断続的に発生させてスイッチ素子を切断する場合における、電源電圧、スイッチ電流およびスイッチ電圧の時間変化を示したタイムチャートである。

開始時刻９１１は、制御回路１０４が電圧源１０６に電圧の印加を開始させた時刻である。切断時刻９１２は、スイッチ素子１００が不安定絶縁状態になった時刻である。安定時刻９１３は、スイッチ素子１００が安定絶縁状態になった時刻である。

電源電圧９１４は、電源電圧値の時間変化を示す。スイッチ電流９１５は、スイッチ電流値の時間変化を示す。スイッチ電圧９１６は、スイッチ電圧値の時間変化を示す。電圧値９１７は、開始時刻９１１における電源電圧値である。

制御回路１０４は、開始時刻９１１で、電圧源１０６に、電圧値９１７の電圧を印加させる。その後、制御回路１０４は、電圧源１０６に、電圧を大きくさせながら断続的に印加させる。

電圧が印加されると、測定回路１０７は、スイッチ素子１００のパラメータを測定し、そのパラメータを制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、パラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、スイッチ素子１００が不安定絶縁状態になったか否かを判断する。

切断時刻９０２で、制御回路１０４は、スイッチ素子１００が不安定絶縁状態になったと判断する。

スイッチ素子１００が不安定絶縁状態になると、制御回路１０４は、基準時間記憶部１２４に記憶された基準時間を確認する。制御回路１０４は、基準時間を確認すると、基準時間が経過するまで電圧源１０６に、電圧を大きくさせながら断続的に印加させる。

その後、基準時間が経過すると、換言すれば、安定時刻８０３になると、制御回路１０４は、電圧源１０６に、電圧の印加を停止させる。

本実施例によれば、電圧源１０６は、スイッチ素子１００の電極１および２に電圧を印加する。測定回路１０７は、スイッチ素子１００のパラメータを測定する。制御回路１０４は、測定回路１０７が測定したパラメータが所定値になるまで、電圧源１０６にスイッチ素子１００の電極１および２間に印加する電圧を大きくしていく。また、測定回路１０７が測定したパラメータが所定値になると、制御回路１０４は、電圧源１０６に電圧の印加を停止させる。

この場合、スイッチ素子１００の電極１および２間に、電圧が大きくされながら印加される。また、パラメータが所定値になると、電圧の印加が停止される。

このため、スイッチ素子１００が疲弊していないと、スイッチ素子１００の抵抗値を小さい電圧で制御することが可能になる。また、スイッチ素子１００が疲弊していると、スイッチ素子１００の抵抗値を大きい電圧で制御することが可能になる。

よって、スイッチ素子１００の抵抗値を制御するために必要な電圧値より大きい電圧が、スイッチ素子１００に印加されるのを軽減することが可能になる。したがって、スイッチ素子１００の疲弊を軽減することが可能になる。

また、本実施例では、電圧源１０６は、スイッチ素子１００の電極１および２に電圧を印加する。測定回路１０７は、スイッチ素子１００のパラメータを測定する。制御回路１０４は、測定回路１０７が測定したパラメータが所定値になるまで、電圧源１０６にスイッチ素子１００の電極１および２間に電圧を断続的に印加させる。また、測定回路１０７が測定したパラメータが所定値になると、制御回路１０４は、電圧源１０６に電圧の印加を停止させる。

この場合、スイッチ素子１００の電極１および２間に電圧が断続的に印加される。このため、ジュール熱によるスイッチ素子の発熱を軽減することが可能になる。したがって、スイッチ素子の疲弊を軽減することが可能になる。

また、本実施例では、制御部１０４は、電圧源１０６に、スイッチ素子１００の電極１および２間に電圧を大きくさせながら断続的に印加させる。

この場合、スイッチ素子１００の抵抗値を制御するために必要な電圧より大きい電圧が、スイッチ素子１００に印加されるのを軽減することが可能になり、かつ、ジュール熱によるスイッチ素子１００の発熱を軽減することが可能になる。よって、スイッチ素子１００の疲弊を軽減することが可能になる。

また、本実施例では、電極１を形成する金属は、電極２を形成する金属よりイオン化傾向が低い。制御回路１０４は、電圧源１０６に、スイッチ素子１００の電極１の電位がスイッチ素子１００の電極２の電位より低くなる電圧を安定導通状態になるまで該電極１および２間に印加させる。

この場合、スイッチ素子１００を安定導通状態にすることが可能になる。

また、本実施例では、制御回路１０４は、電圧源１０６に、スイッチ素子１００の電極１の電位がスイッチ素子１００の電極２の電位より高くなる電圧をスイッチ素子印加させる。その後、スイッチ素子１００が絶縁されてから基準時間が経過すると、制御回路１０４は、電圧源１０６に電圧の印加を停止させる。

この場合、スイッチ素子１００が絶縁されてから基準時間が経過すると、電圧の印加が停止される。このため、スイッチ素子１００の電極１および２間に析出された金属デンドライトが少し還元されてもスイッチ素子１００が導通状態にならないほど、金属デンドライトを小さくすることが可能になる。

また、本実施例では、電流制限回路１０８は、スイッチ素子１００に流れる電流の電流値が所定の電流値以下に制限する。この場合、スイッチ素子１００に大きな電流が流れることを軽減することが可能になる。このため、スイッチ素子１００の疲弊を軽減することが可能になる。

また、本実施例では、制御部１０４は、電圧の印加が開始されてから終了時間が経過してもスイッチ素子１００が所定の抵抗値にならないと、電圧源１０６に、電圧の印加を停止させる。

この場合、終了時間が経過してもスイッチ素子が所望の状態にならないと、電圧の印加が停止される。このため、スイッチ素子が破損しているか否かを、確認する手間を軽減することが可能になる。

次に、３端子スイッチ素子について説明する。以下では、主に、２端子スイッチ素子と異なる構成および動作について説明する。

図１１Ａないし図１１Ｃは、３端子スイッチ素子を示した断面図である。

図１１Ａは、絶縁状態の３端子スイッチ素子を示した断面図である。図１１Ａにおいて、３端子スイッチ素子は、電極１００１および１００２と、ゲート電極１００３と、電解質材料１００４とを含む。

電極１００１および１００２は、互いにイオン化傾向の異なる金属で形成される。以下では、電極１００１を形成する金属は、電極１００２およびゲート電極１００３を形成する金属よりイオン化傾向が低いとする。

ゲート電極１００３を形成する金属は、電極１００２を形成する金属と同一の金属であることが望ましい。

例えば、電極１００１は、チタンあるいは白金など、酸化されにくい金属で形成され、電極１００２およびゲート電極１００３は、銅、銀あるいはタンタルなど、イオン化しやすい金属で形成される。

電解質材料１００４は、例えば、硫化銅、硫化銀あるいは酸化タンタルなど、固体の電解質で形成される。

電極１００１および１００２は電気的に絶縁されている。

３端子スイッチ素子を接続させるための第一接続電圧が、電極１００１および１００２間に印加されると、３端子スイッチ素子は、接続される。第一接続電圧は、電極１００１の電位が電極１００２の電位より低くなる電圧であり、第一接続電圧の値は、閾値電圧値以上である。

以下では、３端子スイッチ素子の接続について具体的に説明する。

第一接続電圧が電極１００１および１００２間に印加されると、電極１００２は、電極１００２に電位を印加する電圧源（図示せず）に電子を放出する。

電極１００２が電子を放出すると、電極１００２を形成する金属は、酸化され、金属イオンとして電解質材料１００４に放出される。

また、電解質材料１００４には、電極１００１に電位を印加する電圧源（図示せず）から、電極１００１を介して、電子が供給される。

電解質材料１００４に電子が供給されると、電解質材料１００４中に含まれる金属イオンが還元され、還元された金属イオンは、電極１００１付近に金属デンドライトとして析出される。

その後、電極１００１および１００２間に第一接続電圧が印加され続けると、電極１００１付近に析出された金属デンドライトが大きくなり、電極１００１および１００２は、金属デンドライトを介して接続される。

図１１Ｂは、不安定導通状態の３端子スイッチ素子を示した断面図である。図１１Ｂにおいて、３端子スイッチ素子は、電極１００１および１００２と、ゲート電極１００３と、電解質材料１００４と、金属デンドライト１００５とを含む。

電極１００１および１００２が金属デンドライト１００５を介して接続されると、電極１００１および１００２が導通される。

しかしながら、電極１００１および１００２が金属デンドライト１００５を介して接続された直後では、電極１００１および１００２間の抵抗値は大きい。

また、金属デンドライト１００５がすこしだけ酸化されても、電極１００１および１００２は、電気的に絶縁される。さらに、金属デンドライト１００５の断面積が小さいため、金属デンドライト１００５に含まれる金属原子にエレクトロマイグレーションが発生して、３端子スイッチ素子が破壊される可能性がある。

電極１００１および１００２が導通された後で、電圧が電極１００１および１００２間に印加されると、電極１００１および１００２間に大きな電流が流れる。電極１００１および１００２間に大きな電流が流れると、電極１００１および１００２が疲弊する。

このため、電極１００１および１００２が導通されると、電極１００１および１００２に印加される電圧を低下させ、かつ、電極１００２およびゲート電極１００３間に第二接続電圧を印加することが望ましい。

第二接続電圧は、ゲート電極１００３の電位が電極１００１および１００２の電位より高くなる電圧であり、第二接続電圧の値は、閾値電圧値以上である。また、第二接続電圧の値は、電圧が低下された後に電極１００１および１００２に印加される電圧の値より高い。

なお、電圧が低下された後の、電極１００１および１００２に印加される電圧の値は、閾値電値圧未満であることが望ましい。また、電極１００１および１００２が導通されると、電極１００１および１００２に印加される電圧を停止させてもよい。

第二接続電圧が電極１００２およびゲート電極１００３に印加されると、電極１００２は、電極１００２に電位を印加する電圧源（図示せず）に電子を放出する。

電極１００２が電子を放出すると、電極１００２を形成する金属は、酸化され、金属イオンとして電解質材料１００４に放出される。

また、電解質材料１００４には、ゲート電極１００３に電位を印加する電圧源（図示せず）から、ゲート電極１００３を介して、電子が供給される。

電解質材料１００４に電子が供給されると、電解質材料１００４中に含まれる金属イオンが還元され、その金属イオンは、電極１００１付近に金属デンドライトとして析出される。

その後、電極１００２およびゲート電極１００３に第二接続電圧が印加され続けると、金属デンドライト１００５が大きくなり、３端子スイッチ素子は、安定導通状態になる。

図１１Ｃは、安定導通状態の３端子スイッチ素子を示した断面図である。図１１Ｃにおいて、３端子スイッチ素子は、電極１００１および１００２と、ゲート電極１００３と、電解質材料１００４と、金属デンドライト１００６とを含む。

金属デンドライト１００６は、図１１Ｂで示した金属デンドライト１００５より大きい。このため、金属デンドライト１００６が少し酸化されても、電極１および２は電気的に絶縁されない。

また、金属デンドライト１００６の断面積が大きいため、金属デンドライト１００６を形成する金属原子にエレクトロマイグレーションが発生しにくい。さらに、電極１００１および１００２間の抵抗値は小さい。

図１２は、３端子スイッチ素子を接続可能なプロラム回路の一例を示した回路図である。なお、図１２において、図２Ａと同一のものには同一の符号が付してある。以下では、主に、２端子スイッチ素子を接続可能なプロラム回路と異なる構成または動作について説明する。

図１２において、半導体集積回路は、３端子スイッチ素子１１００と、プログラム回路１０１とを含む。

３端子スイッチ素子１１００は、図１１Ａないし図１１Ｃで示した３端子スイッチ素子と同等な機能を有する。

電圧源１０６は、第一電圧源１１０１と、第二電圧源１１０２とを含む。

第一電圧源１１０１は、３端子スイッチ素子１１００の電極１００１および１００２間に電圧を印加する。

第二電圧源１１０２は、３端子スイッチ素子１１００の電極１００２およびゲート電極１００３間に電圧を印加する。なお、第二電圧源１１０２は、３端子スイッチ素子１１００の電極１００１およびゲート電極１００３間に電圧を印加してもよい。

制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、３端子スイッチ素子１１００に第一接続電圧が印加されるように、第一電源電圧を印加させる。

以下では、電圧が印加される前の３端子スイッチ素子１１００は、絶縁状態であるとする。

また、制御回路１０４が、電圧源１０６に電圧を印加させて３端子スイッチ素子１１００を接続する３端子接続方法には、第五電圧値の電圧を印加させる方法、電圧を大きくさせながら印加させる方法、第六電圧値の電圧を断続的に印加させる方法、および、電圧を大きくさせながら断続的に印加させる方法がある。

接続記憶部１２５は、スイッチ素子が不安定導通状態か否かを判断するための、接続電流値、接続電圧値、および、接続抵抗値をさらに記憶する。なお、接続抵抗値は、数十Ωないし数１００ｋΩ程度であることが望ましい。

制御回路１０４は、測定回路１０７からパラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態か否かを判断する。

以下では、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態になったか否かを判断する接続判断方法について具体的に説明する。

第一の接続判断方法では、制御回路１０４は、電流測定回路１１１からスイッチ電流値を受け付けると、接続記憶部１２５に記憶された接続電流値を確認し、スイッチ電流値が接続電流値か否かを判断する。

スイッチ電流値が接続電流値であると、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態であると判断する。一方、スイッチ電流値が接続電流値でないと、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態でないと判断する。

第二の接続判断方法では、制御回路１０４は、電圧測定回路１１０からスイッチ電圧値を受け付けると、接続記憶部１２５に記憶された接続電圧値を確認し、スイッチ電圧値が接続電圧値か否かを判断する。

スイッチ電圧値が接続電圧値であると、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態であると判断する。一方、スイッチ電圧値が接続電圧値でないと、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態でないと判断する。

第三の接続判断方法では、制御回路１０４は、電圧測定回路１１０からスイッチ電圧値を受け付けると、抵抗記憶部１２１に記憶された内部抵抗値を確認する。

制御回路１０４は、内部抵抗値を確認すると、第一電圧源１１０１に印加させた第一電源電圧の値（以下では、第一電源電圧値と呼ぶ）と、スイッチ電圧値と、内部抵抗値と、に基づいて３端子スイッチ素子１１００の抵抗値を算出する。

制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００の抵抗値を算出すると、接続記憶部１２５に記憶された接続抵抗値を確認し、その算出した抵抗値が接続抵抗値か否かを判断する。

その抵抗値が接続抵抗値であると、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態であると判断する。一方、その抵抗値が接続抵抗値でないと、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態でないと判断する。

また、測定回路１０７は、スイッチ電圧値と接続電圧値を比較して、スイッチ電圧値が接続電圧値より大きいか否かを示す判断信号を、３端子スイッチ素子１１００のパラメータとして制御回路１０４に出力してもよい。

例えば、図３Ａにおいて、制御回路１０４は、抵抗素子２０４を制御して、抵抗素子の抵抗値を接続抵抗値にする。あるいは、図３Ｂにおいて、制御回路１０４は、電流源２１４に流れる電流の電流値を接続電流値にする。

これらの場合、制御回路１０４は、測定回路１０７からＬレベル信号受け付けると、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態であると判断する。一方、制御回路１０４は、測定回路１０７からＨレベル信号を受け付けると、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態でないと判断する。

３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態でないと、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、３端子スイッチ素子１１００の電極１００１および１００２に電圧を印加させ続ける。

一方、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態であると、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、３端子スイッチ素子１１００の電極１００１および１００２に印加している電圧を低下させる。なお、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、３端子スイッチ素子１１００の電極１００１および１００２への電圧の印加を停止させてもよい。

制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に電圧を低下させると、第二電圧源１１０２に、３端子スイッチ素子１１００に第二接続電圧が印加されるように、電極１００２およびゲート電極１００３間に、電圧を印加させる。

制御回路１０４は、第二電圧源１１０２に電圧を印加させた後で、測定回路１０７からパラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、３端子スイッチ素子１１００が安定導通状態か否かを判断する。

３端子スイッチ素子１１００が安定導通状態になると、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１および１１０２に、電圧の印加を停止させる。

一方、３端子スイッチ素子１１００が安定導通状態でないと、制御回路１０４は第一電圧源１１０１および１１０２に、電圧を印加させ続ける。

次に、３端子スイッチ素子を接続可能なプログラム回路の動作を３端子接続方法ごとに説明する。

図１３ないし図１６は、３端子スイッチ素子を接続させるプログラム回路の動作を説明するためのタイムチャートである。図１３ないし図１６において、電圧が印加される前の３端子スイッチ素子１１００は、絶縁状態であるとする。また、３端子スイッチ素子１１００に印加される電圧は、第一接続電圧または第二接続電圧である。

図１３は、制御回路１０４が電圧源１０６に第五電圧値の電圧を印加させて、３端子スイッチ素子１１００を接続する場合における、第一電源電圧値、第二電源電圧値、スイッチ電流値およびスイッチ電圧値の時間変化を示したタイムチャートである。なお、第二電源電圧値は、第二電圧源１１０２が発生した電圧の値である。

開始時刻１２０１は、制御回路１０４が電圧源１０６に電圧の印加を開始させた時刻である。接続時刻１２０２は、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態になった時刻である。安定時刻１２０３は、３端子スイッチ素子１１００が安定導通状態になった時刻である。

電源電圧１２０４は、第一電源電圧値の時間変化を示す。電源電圧１２０５は、第二電源電圧値の時間変化を示す。スイッチ電流１２０６は、スイッチ電流値の時間変化を示す。スイッチ電圧１２０７は、スイッチ電圧値の時間変化を示す。電圧値１２０８は、開始時刻における第一電源電圧値であり、第五電圧値を示す。

開始時刻１２０１で、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、電圧値１２０８の第一電源電圧を印加させる。

電圧が印加されると、測定回路１０７は、パラメータを測定し、そのパラメータを制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、パラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態か否かを判断する。

接続時刻１２０２で、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態になったと判断する。

３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態になると、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、第一電源電圧値を低下させる。

制御回路１０４は、第一電源電圧値を低下させると、第二電圧源１１０２に、第二電源電圧を印加させる。なお、第二電源電圧値は、電圧値１２０９である。

その後、制御回路１０４は、測定回路１０７からパラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、３端子スイッチ素子１１００が安定導通状態か否かを判断する。

安定時刻１２０３で、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００が安定導通状態になったと判断する。３端子スイッチ素子１１００が安定導通状態になると、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１および１１０２に、電圧の印加を停止させる。

図１４は、制御回路１０４が電圧源１０６に電圧を大きくさせながら発生させて、３端子スイッチ素子１１００を接続する場合における、第一電源電圧値、第二電源電圧値、スイッチ電流値およびスイッチ電圧値の時間変化を示したタイムチャートである。

開始時刻１３０１は、制御回路１０４が電圧源１０６に電圧の印加を開始させた時刻である。接続時刻１３０２は、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態になった時刻である。安定時刻１３０３は、３端子スイッチ素子１１００が安定導通状態になった時刻である。

電源電圧１３０４は、第一電源電圧値の時間変化を示す。電源電圧１３０５は、第二電源電圧値の時間変化を示す。スイッチ電流１３０６は、スイッチ電流値の時間変化を示す。スイッチ電圧１３０７は、スイッチ電圧値の時間変化を示す。電圧値１３０８は、開始時刻１３０１における、第一電源電圧値である。電圧値１３０９は、接続時刻１３０２における、第二電源電圧値である。

開始時刻１３０１で、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、電圧値１３０８の第一電源電圧を印加させる。その後、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、第一電源電圧を大きくさせながら印加させる。

第一電源電圧が印加されると、測定回路１０７は、パラメータを測定し、そのパラメータを制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、パラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態か否かを判断する。

接続時刻１３０２で、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態になったと判断する。

３端子スイッチ素子１１００の電極１００１および１００２が不安定導通状態になると、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、第一電源電圧を低下させる。なお、制御回路１０４は、第一電源電圧を低下させた後では、第一電源電圧を時間変化に対して一定にする。

制御回路１０４は、第一電源電圧を低下させると、第二電圧源１１０２に、電圧値１２０９の第二電源電圧を印加させる。

その後、制御回路１０４は、第二電圧源１１０２に、電源電圧１３０５で示したように、電圧を大きくさせながら印加させる。

接続時刻１３０２の後で、制御回路１０４は、測定回路１０７からパラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、３端子スイッチ素子１１００が安定導通状態か否かを判断する。

安定時刻１３０３で、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００が安定導通状態になったと判断する。３端子スイッチ素子１１００が安定導通状態になると、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１および第二電圧源１１０２に、電圧の印加を停止させる。

図１５は、制御回路１０４が、電圧源１０６に、プログラム回路１０１へ第六電圧値の電圧を断続的に発生させて、３端子スイッチ素子１１００を接続する場合における、第一電源電圧値、第二電源電圧値、スイッチ電流値およびスイッチ電圧値の時間変化を示したタイムチャートである。

開始時刻１４０１は、制御回路１０４が電圧源１０６に電圧の印加を開始させた時刻である。接続時刻１４０２は、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態になった時刻である。安定時刻１４０３は、３端子スイッチ素子１１００が安定導通状態になった時刻である。

電源電圧１４０４は、第一電源電圧値の時間変化を示す。電源電圧１４０５は、第二電源電圧値の時間変化を示す。スイッチ電流１４０６は、スイッチ電流値の時間変化を示す。スイッチ電圧１４０７は、スイッチ電圧値の時間変化を示す。電圧値１４０８は、開始時刻１４０１における、第一電源電圧値であり、第六電圧値を示す。電圧値１４０９は、接続時刻１４０２における、第二電源電圧値である。

開始時刻１４０１で、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、電圧値１４０８の電圧を印加させる。その後、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、電源電圧１４０４で示したように、電圧値１４０８の電圧を断続的に印加させる。

電圧が印加されると、測定回路１０７は、パラメータを測定し、そのパラメータを制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、パラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態か否かを判断する。

接続時刻１４０２で、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態になったと判断する。

３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態になると、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、第一電源電圧を低下させる。なお、制御回路１０４は、第一電源電圧を低下させた後では、第一電源電圧を時間変化に対して一定にする。

制御回路１０４は、第一電源電圧値を低下させると、第二電圧源１１０２に、電圧値１４０９の電圧を印加させる。

その後、制御回路１０４は、第二電圧源１１０２に、電源電圧１４０５で示したように、電圧値１４０９の電圧をプログラム回路１０１へ断続的に印加させ続ける。

接続時刻１４０２の後で、制御回路１０４は、測定回路１０７からパラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、３端子スイッチ素子１１００が安定導通状態であるか否かを判断する。

安定時刻１４０３で、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００が安定導通状態になったと判断する。３端子スイッチ素子１１００が安定導通状態になると、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１および第二電圧源１１０２に、電圧の印加を停止させる。

図１６は、制御回路１０４が、電圧源１０６に電圧を大きくさせながら断続的に発生させて、３端子スイッチ素子１１００を接続する場合における、第一電源電圧値、第二電源電圧値、スイッチ電流値およびスイッチ電圧値の時間変化を示したタイムチャートである。

開始時刻１５０１は、制御回路１０４が電圧源１０６に電圧の印加を開始させた時刻である。接続時刻１５０２は、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態になった時刻である。安定時刻１５０３は、３端子スイッチ素子１１００が安定導通状態になった時刻である。

電源電圧１５０４は、第一電源電圧値の時間変化を示す。電源電圧１５０５は、第二電源電圧値の時間変化を示す。スイッチ電流１５０６は、スイッチ電流値の時間変化を示す。スイッチ電圧１５０７は、スイッチ電圧値の時間変化を示す。電圧値１５０８は、開始時刻１５０１における、第一電源電圧値である。電圧値１５０９は、接続時刻１５０２における、第二電源電圧値である。

開始時刻１５０１で、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、電圧値１５０８の電圧を印加させる。その後、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、電源電圧１５０４で示したように、電圧を大きくさせながら断続的に印加させる。

電圧が印加されると、測定回路１０７は、パラメータを測定し、そのパラメータを制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、パラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態か否かを判断する。

接続時刻１５０２で、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態になったと判断する。

３端子スイッチ素子１１００が不安定導通状態になると、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、第一電源電圧値を低下させる。なお、制御回路１０４は、第一電源電圧値を低下させた後では、第一電源電圧値を時間変化に対して一定にする。

制御回路１０４は、第一電源電圧値を低下させると、第二電圧源１１０２に、電圧値１５０９の電圧を印加させる。

その後、制御回路１０４は、第二電圧源１１０２に、電源電圧１５０５で示したように、電圧を大きくさせながら断続的に印加させる。

接続時刻１５０２の後で、制御回路１０４は、測定回路１０７からパラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、３端子スイッチ素子１１００の電極１００１および１００２が安定導通状態か否かを判断する。

安定時刻１５０３で、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００が安定導通状態になったと判断する。３端子スイッチ素子１１００が安定導通状態になると、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１および第二電圧源１１０２に電圧の印加を停止させる。

本実施例では、３端子スイッチ素子１１００は、電極１００１と、電極１００１よりイオン化傾向の低い金属で形成された電極１００２およびゲート電極１００３を含む。制御回路１０４は、電圧源１０６に、電極１００１の電位が電極１００２の電位より低くなる電圧を印加させ、３端子スイッチ素子１１００が導通されると、制御回路１０４は、電圧源１０６に、電極１００１および１００２間に印加された電圧を低下させ、かつ、ゲート電極１００３と電極１００１または１００２との間に、ゲート電極１００３の電位が電極１００１および１００２の電位より高くなる電圧を印加させる。その後、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子が安定導通状態になると、電圧源１００１に電圧の印加を停止させる。

電極１００１および１００２が導通された後に、電極１００１および１００２間に電圧が印加されると、３端子スイッチ素子１１００に大きな電流が流れる。３端子スイッチ素子１１００に大きな電流が流れると、３端子スイッチ素子１１００は疲弊する。

スイッチ素子１１００に大きな電流が流れることを防ぐためには、電極１００１および１００２間に印加する電圧を低下させる必要がある。しかしながら、電極１００１および極１００２間に印加する電圧が低下されると、電極１００１および電極１００２間を接続する金属デンドライトが大きくならない可能性がある。

本実施例の場合、３端子スイッチ素子１１００が導通状態になると、電極１００１および１００２に印加された電圧が低下され、ゲート電極１００３と電極１００１または電極１００２との間に、ゲート電極の電位が電極１００１および電極１００２の電位より高い電圧が印加される。
このため、電極１００１および１００２間に流れる電流を軽減し、かつ、電極１００１および電極１００２を接続する金属デンドライトを大きくすることが可能になる。このため、３端子スイッチ素子１１００に流れる電流を軽減し、かつ、３端子スイッチ素子１１００を安定導通状態にすることが可能になる。よって、３端子スイッチ素子１１００の疲弊を軽減することが可能になる。

次に、３端子スイッチ素子の切断について説明する。

図１７Ａないし図１７Ｃは、３端子スイッチ素子を示した断面図である。なお、図１７Ａないし図１７Ｃにおいて、図１１Ａないし図１１Ｃと同一のものには、同一の符号が付してある。

図１７Ａは、安定導通状態の３端子スイッチ素子を示した断面図である。図１７Ａにおいて、３端子スイッチ素子は、電極１００１および１００２と、ゲート電極１００３と、電解質材料１００４と、金属デンドライト１６０１とを含む。

図１７Ａで示した３端子スイッチ素子は、図１３ｃで示した３端子スイッチ素子と同様に、電極１００１および１００２は、金属デンドライト１６０１にて安定して接続されている。換言すれば、金属デンドライト１６０１が少し酸化されても、電極１００１および１００２は電気的に絶縁されない。

３端子スイッチ素子を切断させるための第一切断電圧がゲート電極１００３と電極１００１または１００２と間に印加されると、３端子スイッチ素子は切断される。第一切断電圧は、電極１００１および１００２の電位よりゲート電極１００３の電位が低くなる電圧であり、第一切断電圧の値は、閾値電圧値以上である。

以下では、３端子スイッチ素子の切断について具体的に説明する。以下では、第一切断電圧は、電極１００２およびゲート電極１００３に印加されるとする。

第一切断電圧が電極１００２およびゲート電極１００３間に印加されると、電極１００１および１００２から、電極１００１に電位を印加する電圧源（図示せず）および電極１００２に電位を印加する電圧源（図示せず）にそれぞれ電子が放出される。

電極１００１および１００２から電子が放出されると、電極１００１および１００２を接続する金属デンドライト１６０１から電子が放出される。

金属デンドライト１６０１から電子が放出されると、金属デンドライト１６０１は、金属イオンとなり、電解質材料１００４に溶解する。

電極１００２およびゲート電極１００３間に切断電圧が印加され続けると、金属デンドライト７０１が徐々に溶解され、電極１００１および１００２が電気的に絶縁される。

図１７Ｂは、不安定絶縁状態の３端子スイッチ素子を示した断面図である。図１７Ｂにおいて、３端子スイッチ素子は、電極１００１および１００２と、ゲート電極１００３と、電解質材料１００４と、金属デンドライト１６０２とを含む。

金属デンドライト１６０２は、電極１００２と接続されていない。換言すれば、電極１００１および１００２は、電気的に絶縁されている。

しかし、電極１００１および１００２が絶縁された直後の状態では、金属デンドライト１６０２が少しでも還元されると、３端子スイッチ素子は導通される。

３端子スイッチ素子が不安定絶縁状態になった後で、電極１００２およびゲート電極１００３間に第一切断電圧が印加されると、金属デンドライト１６０２が小さくなり、電極１００１および１００２は、安定した絶縁状態になる。

また、３端子スイッチ素子が不安定絶縁状態になった後では、電極１００１および１００２が電気的に絶縁されているため、電極１００１および１００２に電圧が印加されても、３端子スイッチ素子に大きな電流が流れない。このため、３端子スイッチ素子が不安定絶縁状態になった後では、電極１００１および１００２間に第一切断電圧が印加されてもよい。

３端子スイッチ素子が不安定絶縁状態になった後で、電極１００１および１００２間に印加されると、金属デンドライト１６０２が小さくなり、電極１００１および１００２は、安定した絶縁状態になる。

図１７Ｃは、安定絶縁状態の３端子スイッチ素子を示した断面図である。図１７Ｃにおいて、３端子スイッチ素子は、電極１００１および１００２と、ゲート電極１００３と、電解質材料１００４と、金属デンドライト１６０３とを含む。

金属デンドライト１６０３が小さいため、金属デンドライト１６０３が少し還元されても、電極１００１および１００２は、導通されない。

以下では、３端子素子を切断可能なプログラム回路について説明する。なお、３端子スイッチ素子を切断可能なプログラム回路は、図１２で示したプログラム回路１０１と同一である。以下では、主に、３端子スイッチ素子を接続する際に説明したプログラム回路１０１の動作と異なる動作について説明する。

図１２において、３端子スイッチ素子１１００を切断する場合、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、パラメータを測定するための測定電圧を３端子スイッチ素子１１００へ印加させる。なお、測定電圧の値は、閾値電圧値より低いことが望ましい。

また、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００の電極１００２およびゲート電極１００３間に第一切断電圧が印加されるように、電圧源１２０２に、第二電源電圧を印加させる。

また、制御回路１０４が、電圧源１０６に電圧を印加させて３端子スイッチ素子１１００を切断する３端子切断方法には、第七電圧値の電圧を印加させる方法、電圧を大きくさせながら印加させる方法、第八電圧値の電圧を断続的に印加させる方法、および、電圧を大きくさせながら断続的に印加させる方法がある。

制御回路１０４は、測定回路１０７からパラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態になったか否かを判断する。

３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態であると、制御回路１０４は、基準時間記憶部１２２に記憶された基準時間を確認する。

一方、３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態でないと、制御回路１０４は、第二電圧源１１０２に、プログラム回路１０１へ電圧を印加させ続ける。

制御回路１０４は、基準時間を確認すると、第二電圧源１１０２に、プログラム回路１０１への電圧の印加を停止させるとともに、第一電圧源１１０１に、３端子スイッチ素子１１００の電極１００１および１００２間に第一切断電圧が印加されるように、プログラム回路１０１へ第一電源電圧を印加させる。

制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に第一電源電圧を印加させると、基準時間が経過するまで、第一電圧源１１０１に第一電源電圧を印加させ続ける。

制御回路１０４は、基準時間が経過すると、第一電圧源１１０１に、プログラム回路１０１への電圧の印加を停止させる。

次に、３端子スイッチ素子を切断するプログラム回路の動作を３端子切断方法ごとに説明する。

図１８Ａないし図１９Ｂは、３端子スイッチ素子を切断するプログラム回路の動作を説明するためのタイムチャートである。図１８Ａないし図１９Ｂにおいて、電圧が印加される前の３端子スイッチ素子１１００は安定導通状態である。また、３端子スイッチ素子１１００に印加される電圧は、第一切断電圧である。

図１８Ａは、制御回路１０４が、電圧源１０６に、第七電圧値の電圧を発生させて３端子スイッチ素子１１００を切断する場合における、第一電源電圧値、第二電源電圧値、スイッチ電流値およびスイッチ電圧値の時間変化を示したタイムチャートである。

開始時刻１７０１は、制御回路１０４が電圧源に電圧の印加を開始させた時刻である。切断時刻１７０２は、３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態になった時刻である。安定時刻１７０３は、３端子スイッチ素子１１００が安定絶縁状態になった時刻である。

電源電圧１７０４は、第一電源電圧値の時間変化を示す。電源電圧１７０５は、第二電源電圧値の時間変化を示す。スイッチ電流１７０６は、スイッチ電流値の時間変化を示す。スイッチ電圧１７０７は、スイッチ電圧値の時間変化を示す。電圧値１７０８は、開始時刻１７０１における第二電源電圧値であり、第七電圧値を示す。

開始時刻１７０１で、制御回路１０４は、第二電圧源１１０２に、電圧値１７０８の電圧を印加させる。また、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、測定電圧を印加させる。

電圧が印加されると、測定回路１０７は、パラメータを測定し、そのパラメータを制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、パラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態になったか否かを判断する。

切断時刻１７０２で、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態であると判断する。３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態になると、制御回路１０４は、基準時間記憶部１２４に記憶された基準時間を確認する。

制御回路１０４は、基準時間を確認すると、第二電圧源１１０２に電圧の印加を停止させるとともに、第一電圧源１１０１に、３端子スイッチ素子１１００の電極１００１および１００２間に第一切断電圧が印加されるように、電圧値１７０８の電圧を印加させる。

制御回路１０４は、基準時間が経過すると、換言すれば、安定時刻１７０３になると、第一電圧源１１０１に、電圧の印加を停止させる。

図１８Ｂは、制御回路１０４が電圧源１０６に電圧を大きくさせながら発生させて３端子スイッチ素子１１００を切断する場合における、第一電源電圧値、第二電源電圧値、スイッチ電流値およびスイッチ電圧値の時間変化を示したタイムチャートである。

開始時刻１７１１は、制御回路１０４が電圧の印加を開始した時刻である。切断時刻１７１２は、３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態になった時刻である。安定時刻１７１３は、３端子スイッチ素子１１００が安定絶縁状態になった時刻である。

電源電圧１７１４は、第一電源電圧値の時間変化を示す。電源電圧１７１５は、第二電源電圧値の時間変化を示す。スイッチ電流１７１６は、スイッチ電流値の時間変化を示す。スイッチ電圧１７１７は、スイッチ電圧値の時間変化を示す。電圧値１７１８は、開始時刻１７１１における第二電源電圧値である。電圧値１７１９は、切断時刻１７１２における第一電源電圧値である。

開始時刻１７１１で、制御回路１０４は、第二電圧源１１０２に、電圧値１７０８の電圧を印加させる。また、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、測定電圧を印加させる。

その後、制御回路１０４は、第二電圧源１１０２に、電圧を大きくさせながらプログラム回路１０１へ印加させる。

電圧が印加されると、測定回路１０７は、パラメータを測定し、そのパラメータを制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、パラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態になったか否かを判断する。

切断時刻１７１２で、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態であると判断する。３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態になると、制御回路１０４は、基準時間記憶部１２４に記憶された基準時間を確認する。

制御回路１０４は、基準時間を確認すると、第二電圧源１１０２に電圧の印加を停止させるとともに、第一電圧源１１０１に、３端子スイッチ素子に第一切断電圧が印加されるように、電圧値１７１８の電圧を印加させる。

その後、基準時間が経過すると、換言すれば、安定時刻１７１３になると、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、電圧の印加を停止させる。

図１９Ａは、制御回路１０４が、電圧源１０６に、第八電圧値の電圧を断続的に印加させて、３端子スイッチ素子１１００を切断する場合における、第一電源電圧値、第二電源電圧値、スイッチ電流値およびスイッチ電圧値の時間変化を示したタイムチャートである。

開始時刻１８０１は、制御回路１０４が電圧源１０６に電圧の印加を開始させた時刻である。切断時刻１８０２は、３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態になった時刻である。安定時刻１８０３は、３端子スイッチ素子１１００が安定絶縁状態になった時刻である。

電源電圧１８０４は、第一電源電圧値の時間変化を示す。電源電圧１８０５は、第二電源電圧値の時間変化を示す。スイッチ電流１８０６は、スイッチ電流値の時間変化を示す。スイッチ電圧１８０７は、スイッチ電圧値の時間変化を示す。電圧値１８０８は、開始時刻１８０１における第二電源電圧値であり、第八電圧値を示す。

開始時刻１８０１で、制御回路１０４は、第二電圧源１１０２に、電圧値１８０８の電圧を印加させる。また、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、測定電圧を印加させる。

その後、制御回路１０４は、第二電圧源１１０２に、電源電圧１８０５で示すように、電圧値１８０８の電圧を断続的に印加させ続ける。

プログラム回路１０１に電圧が印加されると、測定回路１０７は、パラメータを測定し、そのパラメータを制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、パラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態か否かを判断する。

３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態でないと、制御回路１０４は、第二電圧源１１０２に、電圧値１８０８の電圧を断続的に印加させる。

切断時刻１８０２で、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態になったと判断する。３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態になると、制御回路１０４は、基準時間記憶部１２４に記憶された基準時間を確認する。

制御回路１０４は、基準時間を確認すると、第二電圧源１１０２に電圧の印加を停止させるとともに、第一電圧源１１０１に、３端子スイッチ素子１１００の電極１００１および１００２間に第一切断電圧が印加されるように、電圧値１８０８の電圧を印加させる。

その後、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、電圧値１８０８の電圧を断続的にプログラム回路１０１へ印加させ続ける。

制御回路１０４は、基準時間が経過すると、換言すれば、安定時刻１８０３になると、第一電圧源１１０１に、電圧の印加を停止させる。

図１９Ｂは、制御回路１０４が、電圧源１０６に、電圧を大きくさせながら断続的に印加させて、３端子スイッチ素子１１００を切断する場合における、第一電源電圧値、第二電源電圧値、スイッチ電流値およびスイッチ電圧値の時間変化を示したタイムチャートである。

開始時刻１８１１は、制御回路１０４が電圧源１０６に電圧の印加を開始させた時刻である。切断時刻１８１２は、３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態になった時刻である。安定時刻１８１３は、３端子スイッチ素子１１００が安定絶縁状態になった時刻である。

電源電圧１８１４は、第一電源電圧値の時間変化を示す。電源電圧１８１５は、第二電源電圧値の時間変化を示す。スイッチ電流１８１６は、スイッチ電流値の時間変化を示す。スイッチ電圧１８１７は、スイッチ電圧値の時間変化を示す。電圧値１８１８は、開始時刻１８１１における第二電源電圧値である。電圧値１８１９は、切断時刻１８１２における第二電源電圧値である。

開始時刻１８１１で、制御回路１０４は、第二電圧源１１０２に、電圧値１８１８の電圧を印加させる。また、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、測定電圧を印加させる。

その後、制御回路１０４は、第二電圧源１１０２に、電源電圧１８１５で示しように、電圧を大きくさせながら断続的に印加させる。

プログラム回路１０１に電圧が印加されると、測定回路１０７は、パラメータを測定し、そのパラメータを制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、パラメータを受け付けると、そのパラメータに基づいて、３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態か否かを判断する。

３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態でないと、制御回路１０４は、第二電圧源１１０２に、電圧を大きくさせながら断続的に印加させる。

切断時刻１８１２で、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態になったと判断する。３端子スイッチ素子１１００が不安定絶縁状態になると、制御回路１０４は、基準時間記憶部１２４に記憶された基準時間を確認する。

制御回路１０４は、基準時間を確認すると、第二電圧源１１０２に電圧の印加を停止させるとともに、第一電圧源１１０１に、３端子スイッチ素子１１００の電極１００１および１００２間に第一切断電圧が印加されるように、電圧値１８１８の電圧を印加させる。

その後、制御回路１０４は、第一電圧源１１０１に、電圧を大きくさせながら断続的に印加させる。

制御回路１０４は、基準時間が経過すると、換言すれば、安定時刻１８１３になると、第一電圧源１１０１に、電圧の印加を停止させる。

本実施例では、制御回路１０４は、３端子スイッチ素子１１００のゲート電極１００３の電位が電極１００１および１００２の電位より低くなる電圧を、ゲート電極１００３と電極１００１または１００２と間に印加させる。その後、３端子スイッチ素子１１００が絶縁されてから基準時間記憶部に記憶された基準時間が経過すると、制御回路１０４は、電圧源１０６に電圧の印加を停止させる。

この場合、ゲート電極１００３と電極１００１または１００２との間に電圧が印加されて、３端子スイッチ素子１１００が絶縁される。このため、３端子スイッチ素子１１００に流れる電流を軽減することが可能になる。よって、３端子スイッチ素子１１００の疲弊を軽減することが可能になる。

次に、スイッチ素子に電流を印加して該スイッチ素子の抵抗値を制御するプログラム回路について説明する。なお、以下では、主に、スイッチ素子に電圧を印加して該スイッチ素子の抵抗値を制御するプログラム回路の異なる構成および動作について説明する。

スイッチ素子に電流を印加して該スイッチ素子の抵抗値を制御するプログラム回路は、図２または図１２で示したプログラム回路１０１の電圧源１０６の代わりに電流源を含んだ回路である。

この場合、制御回路１０４は、電流源に、スイッチ素子（スイッチ素子１００または３端子スイッチ素子１１００）に電流を印加させ、該スイッチ素子の抵抗値を制御する。

制御回路１０４は、測定回路１０７からパラメータを受け付けると、そのパラメータが所定値になったか否かを判断する。

例えば、制御回路１０４は、電圧測定回路１１０からスイッチ電圧値を受け付けると、そのスイッチ電圧値が基準電圧値か否かを判断する。

制御回路１０４は、受け付けたパラメータが所定値になると、電流源に、プログラム回路１０１への電流の印加を停止させる。

なお、制御回路１０４が、電流源に電流を印加させて該スイッチ素子を接続する電流接続方法には、第一電流値の電流を印加させる方法、電流を大きくさせながら印加させる方法、第二電流値の電流を断続的に印加させる方法、および、電流を大きくさせながら断続的に印加させる方法がある。

また、制御回路１０４が、電流源に電流を印加させてスイッチ素子１１００を切断する電流切断方法には、第三電流値の電流を印加させる方法、電流を大きくさせながら印加させる方法、第四電流値の電流を断続的に印加させる方法、および、電流を大きくさせながら断続的に印加させる方法がある。

また、制御回路１０４が、電流源に電流を印加させて３端子スイッチ素子１１００を接続する３端子電流接続方法には、第五電流値の電流を印加させる方法、電流を大きくさせながら印加させる方法、第六電流値の電流を断続的に印加させる方法、および、電流を大きくさせながら断続的に印加させる方法がある。

また、制御回路１０４が、電流源に電流を印加させて３端子スイッチ素子１１００を切断する３端子電流切断方法には、第七電流値の電流を印加させる方法、電流を大きくさせながら印加させる方法、第八電流値の電流を断続的に印加させる方法、および、電流を大きくさせながら断続的に印加させる方法がある。

本実施例によれば、電流源は、スイッチ素子１００の電極１および２に電流を印加する。測定回路１０７は、スイッチ素子１００のパラメータを測定する。制御回路１０４は、測定回路１０７が測定したパラメータが所定値になるまで、電流源にスイッチ素子１００の電極１および２間に印加する電流を大きくしていく。また、制御回路１０４は、測定回路１０７が測定したパラメータが所定値になると、電流源に電流の印加を停止させる。

スイッチ素子の抵抗値が電圧の印加で制御される場合、非常に大きな電流（例えば、スイッチ素子が破損するほど大きな電流）が流れる可能性がある。

上記の発明によれば、電流が大きくされながらスイッチ素子１００の電極１および２間に印加される。また、パラメータが所定値になると、電圧の印加が停止される。

このため、スイッチ素子１００に非常に大きな電流が流れる可能性を軽減することが可能になる。また、スイッチ素子１００が疲弊していないと、スイッチ素子１００の抵抗値を小さい電流で制御することが可能になる。また、スイッチ素子１００が疲弊していると、スイッチ素子１００の抵抗値を大きい電流で制御することが可能になる。したがって、スイッチ素子１００の疲弊を軽減することが可能になる。

また、本実施例では、電流源は、スイッチ素子１００の電極１および２に電流を印加する。測定回路１０７は、スイッチ素子１００のパラメータを測定する。制御回路１０４は、測定回路１０７が測定したパラメータが所定値になるまで、電流源にスイッチ素子１００の電極１および２間に電流を断続的に印加させる。また、制御回路１０４は、測定回路１０７が測定したパラメータが所定値になると、電流源１０６に電流の印加を停止させる。

この場合、スイッチ素子１００の電極１および２電極間に電流が断続的に印加される。このため、スイッチ素子１００に非常に大きな電流が流れる可能性を軽減することが可能になる。また、ジュール熱によるスイッチ素子１００の発熱を軽減することが可能になる。したがって、スイッチ素子１００の疲弊を軽減することが可能になる。

次に、スイッチ素子を用いたプログラム可能な論理回路について説明する。

図２０Ａは、スイッチ素子を用いたプログラム可能な論理回路の一例を示した回路図である。

図２０Ａにおいて、半導体集積回路は、制御回路１９００と、配線群１９０１および配線群１９０２と、駆動回路１９０３および１９０４と、クロスバススイッチ１９０５ａないし１９０５ｅと、セグメント分離スイッチ１９０６ａないし１９０６ｈと、ＣＬＢ１９５１ａないし１９５１ｄとを含む。

制御回路１９００は、図２Ａまたは図１２で示した制御回路１０４と同等な機能を有する。

配線群１９０１および１９０２は、それぞれ複数の配線を含む。

配線群１９０１は、配線１９１１ないし１９２７を含む。

配線群１９０２は、配線１９３１ないし１９４７を含む。

配線１９１１ないし１９２７は、横方向に配置され、配線１９３１ないし１９４７は、縦方向に配置される。

また、配線群１９１１および１９０２の交差部には、スイッチ素子が配置される。

図２０Ｂおよび図２０Ｃは、交差部に配置されたスイッチ素子を示した図である。

図２０Ｂは、交差部に配置された２端子スイッチ素子を示した回路図である。図２０Ｂにおいて、半導体集積回路は、配線１９１７および１９３７と、２端子スイッチ素子１９６０とを含む。

２端子スイッチ素子１９６０が導通されると、配線１９１７および１９３７は接続され、２端子スイッチ素子１９６０が絶縁されると、配線１９１７および１９３７は切断される。

図２０Ｃは、交差部に配置された３子スイッチ素子を示した回路図である。図２０Ｃにおいて、半導体集積回路は、配線１９１１および１９３１と、３スイッチ素子スイッチ素子１９６１とを含む。

配線１９１１は、３端子スイッチ素子１９６１のゲート電極１００３に接続され、配線１９３１は、３端子スイッチ素子１９６１の電極１００１および１００２に接続される。

３端子スイッチ素子１９６１が導通されると、配線１９１１は接続され、３端子スイッチ素子１９６１が絶縁されると、配線１９１１は切断される。

駆動回路１９０３および１９０４は、図２Ａまたは図１２で示したプログラム回路１０１の駆動回路１０２と同等な機能を有する。

駆動回路１９０３および１９０４は、制御回路１９００にて制御され、配線群１９０１および１９０２に含まれる各配線に電圧を印加する。また、駆動回路１９０３および１９０４は、配線の交差部に配置されたスイッチ素子のパラメータを測定する。

クロスバススイッチ１９０５ａないし１９０５ｅは、配線群１９０１および１９０２の交差部に配置されたスイッチ素子で形成される。

具体的には、クロスバススイッチ１９０５ａないし１９０５ｅは、それぞれ、配線１９１２ないし１９１５と配線１９３７ないし１９４１との交差部、配線１９１７ないし１９２１と配線１９３７ないし１９４１との交差部、配線１９２３ないし１９２６と配線１９３７ないし１９４１との交差部、配線１９１７ないし１９２１と配線１９３２ないし１９３５との交差部、および、配線１９１７ないし１９２１と配線１９４３ないし１９４６との交差部、に配置されたスイッチ素子で形成される。

なお、クロスバススイッチ１９０５ａないし１９０５ｅを形成するスイッチ素子は、２端子スイッチ素子および３端子スイッチのどちらでもよい。以下では、クロスバススイッチ１９０５ａないし１９０５ｅを形成するスイッチ素子は、２端子スイッチ素子であるとする。

クロスバススイッチ１９０５ａないし１９０５ｅを形成するスイッチ素子の電極１が配線群１９０１の各配線と接続され、該スイッチ素子の電極２が配線群１９０２の各配線と接続される。なお、クロスバススイッチ１９０５ａないし１９０５ｅを形成するスイッチ素子の電極１が配線群１９０２の各配線と接続され、該スイッチ素子の電極２が配線群１９０１の各配線と接続されてもよい。

セグメント分離スイッチ１９０６ａないし１９０６ｈは、縦横に配置された配線の交差部に配置されたスイッチ素子で形成される。

具体的には、セグメント分離スイッチ１９０６ａないし１９０６ｈは、それぞれ、配線１９１１と配線１９３２ないし１９４６との交差部、配線１９１６と配線１９３２ないし１９４６との交差部、配線１９２２と配線１９３２ないし１９４６との交差部、配線１９２７と配線１９３２ないし１９４６との交差部、配線１９１２ないし１９２６と配線１９３１との交差部、配線１９１２ないし１９２６と配線１９３６との交差部、配線１９１２ないし１９２６と配線１９４２との交差部、および、配線１９１２ないし１９２６と配線１９４７との交差部に配置されたスイッチ素子で形成される。

セグメント分離スイッチ１９０６ａないし１９０６ｈを形成するスイッチ素子は、３端子スイッチ素子であることが望ましい。以下では、セグメント分離スイッチ１９０６ａないし１９０６ｈは、３端子スイッチ素子で形成されるとする。

セグメント分離スイッチ１９０６ａないし１９０６ｈにおいて、ゲート電極１００３に接続されている配線は、それぞれ、配線１９１１、１９１６、１９２２、１９２７、１９３１、１９３６、１９４２および１９４７である。

例えば、セグメント分離スイッチ１９０６ｅにおいて、配線１９１２は、電極１００１および１００２に接続され、配線１９３１は、ゲート電極１００３に接続される。セグメント分離スイッチ１９０６ｅの電極１００１および１００２が接続されると、配線１９１２は接続され、電極１００１および１００２が導通されると、配線１９１２は切断される。

ＣＬＢ１９５１ａないし１９５１ｄは、プログラム可能な論理回路（Ｃｏｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ
Ｂｌｏｃｋ）である。

制御回路１９００が、駆動回路１９０３および１９０４を制御して、クロスバススイッチ１９０５ａないし１９０５ｅおよびセグメント分離スイッチ１９０６ａないし１９０６ｈを形成するスイッチ素子を接続または切断することにより、ＣＬＢ１９５１ａないし１９５１ｄをプログラムする。

次に、制御回路１９００が、駆動回路１９０３および１９０４を制御して、ＣＬＢ１９５１ａないし１９５１ｄをプログラムする動作について説明する。

例えば、先ず、制御回路１９００は、駆動回路１９０３および１９０４にセグメント分離スイッチ１９０６ａないし１９０６へ電圧を印加させて、セグメント分離スイッチ１９０６ａないし１９０６ｈを全て安定導通状態にする。

次に、制御回路１９００は、駆動回路１９０３および１９０４に、クロスバススイッチ１９０５ａないし１９０５ｅへ電圧を印加させて、クロスバススイッチ１９０５ａないし１９０５ｅを全て安定絶縁状態にする。

さらに、制御回路１９００は、駆動回路１９０３および１９０４にクロスバススイッチ１９０５ａないし１９０５ｅへ電圧を印加させて、クロスバススイッチ１９０５ａないし１９０５ｅが含む所定のスイッチ素子を安定導通状態にする。

最後に、制御回路１９００は、駆動回路１９０３および１９０４にセグメント分離スイッチ１９０６ａないし１９０６ｈへ電圧を印加させて、セグメント分離スイッチ１９０６ａないし１９０６ｈが含む特定のスイッチ素子を安定絶縁状態にする。

先ず、制御回路１９００がセグメント分離スイッチ１９０６ａないし１９０６ｈを全て安定導通状態にする動作を説明する。

図２１は、セグメント分離スイッチ１９０６ａないし１９０６ｈのプログラムを説明するための図である。なお、図２１において、図２０と同一の構成については、同一の符号が付してある。

図２１において、半導体集積回路は、配線群１９０１および１９０２と、駆動回路１９０３および１９０４と、セグメント分離スイッチ１９０６ｅないし１９０６ｈとを含む。

セグメント分離スイッチ１９０６ｅないし１９０６ｈを全て安定導通状態にする場合、制御回路１９００は、駆動回路１９０３および１９０４に、配線１９１２ないし１９１５、１９１７ないし１９２１、および、１９２３ないし１９２６を接地させ、配線１９３１に電圧を印加させる。なお、配線１９３１に印加される電位は、接地された配線の電位より高いとする。

配線１９３１に電圧が印加されると、セグメント分離スイッチ１９０６ｅの各３端子スイッチ素子の電極１００１に金属デンドライトが析出され、その後、セグメント分離スイッチ１９０６ｅの各３端子スイッチ素子は安定導通状態になる。

その後、制御回路１９００は、同様な処理を、セグメント分離スイッチ１９０６ｆから１９０６ｈまで順に行ない、セグメント分離スイッチ１９０６ｆないし１９０６ｈの各３端子スイッチ素子を安定導通状態にする。また、制御回路１９００は、セグメント分離スイッチ１９０６ｅないし１９０６ｈを安定導通状態にした処理と同様な処理を行ない、セグメント分離スイッチ１９０６ａないし１９０６ｄを安定導通状態にする。

次に、クロスバススイッチ１９０５ａないし１９０５ｅを全て安定絶縁状態にするプログラム方法について説明する。以下では、クロスバススイッチ１９０５ａないし１９０５ｅを形成するスイッチ素子のイオン化傾向の低い電極１が配線群１９０１に接続され、該スイッチ素子のイオン化傾向の高い電極２が配線群１９０２に接続されているとする。

この場合、制御回路１９００は、駆動回路１９０３および１９０４に、クロスバススイッチ１９０５ａないし１９０５ｅの各スイッチ素子に接続電圧が印加されるように、配線群１９０１および１９０２へ電圧を印加させる。

スイッチ素子に接続電圧が印加されると、その後、クロスバススイッチ１９０５ａないし１９０５ｅのスイッチ素子が全て安定絶縁状態になる。

図２２は、クロスバススイッチ１９０５ａないし１９０５ｅのプログラムを説明するための図である。なお、図２１において、図２０と同一のものには同一の符号が付してある。

図２２において、半導体集積回路は、配線群１９０１および１９０２と、クロスバススイッチ１９０５ａないし１９０５ｆを含む。また、配線群１９０１は、駆動回路１９０３に接続され、配線１９０２は、駆動回路１９０４に接続されているとする。

クロスバススイッチ１９０５ｃは、スイッチ素子１９０５Ａを含む。

スイッチ素子１９０５Ａは、配線１９０１Ｂおよび配線１９０２Ｂと接続される。

以下では、スイッチ素子１９０５Ａを安定導通状態にするプログラム方法について説明する。

この場合、制御回路１９００は、駆動回路１９０３および１９０４に、配線１９０１Ｂに印加される電位より配線１９０２Ｂに印加される電位が高くなる電圧を配線１９０１Ａおよび１９０１Ｂに印加させる。例えば、配線１９０１Ｂを接地し、配線１９０２Ｂに配線１９０１Ｂに印加された電位より高い電位を印加する。

配線１９０２Ｂに電圧が印加されると、スイッチ素子１９０５Ａの電極１に金属デンドライトが析出される。その後、配線１９０２Ｂに電圧が印加され続けると、スイッチ素子１９０５が安定導通状態になる。

スイッチ素子１９０５が安定導通状態になると、制御回路１９００は、駆動回路１９０３および１９０４に、電圧の印加を停止させる。

これにより、配線１９０１Ｂおよび１９０２Ｂが接続される。

しかしながら、配線群１９０１Ａの各配線が配線１９０１Ｂと同様に接地されている場合、配線１９０２Ｂに電圧が印加されると、配線１９０２Ｂと配線１９０１Ａとの交差部に配置されたスイッチ素子まで接続される。

これを防ぐためには、配線群１９０１Ａおよび１９０２Ｂ間に印加する電圧の値が、閾値電圧値より小さい必要がある。

例えば、閾値電圧値が１．５Ｖであり、配線１９０１Ａが接地され、配線１９０２Ｂに２Ｖの電圧が印加された場合、配線１９０２Ｂおよび１９０１Ａとの交差部に配置されたスイッチ素子を接続させないために、制御部１９００は、駆動回路１９０３および１９０４に、０．５Ｖより大きい電圧を配線１９０１Ａに印加する必要がある。

以下では、スイッチ素子をプログラムするためのプログラム電圧（例えば、接続電圧）の値の半分の値が閾値電圧値より小さいとする。

この場合、配線１９０１Ａおよび１９０２Ｂの交差部に配置されたスイッチ素子を接続させないために、制御回路１９００は、駆動回路１９０３および１９０４に、プログラム電圧の値の半分の値の電圧を配線１９０１Ａおよび１９０２Ａへ印加させる。

また、制御回路１９００は、駆動回路１９０３および１９０４に、プログラム電圧の半分程度の電圧を配線１９０１Ａおよび１９０２Ａにプリチャージさせ、その後、電圧源と配線１９０１Ａおよび１９０２Ａとを絶縁させてもよい。この場合、配線１９０１Ａおよび１９０２Ａに流れる電流を軽減することが可能になる。

次に、セグメント分離スイッチ１９０６ａないし１９０６ｈの特定のスイッチ素子を安定絶縁状態にするプログラム方法について、図２１を用いて説明する。

図２１において、セグメント分離スイッチ１９０６ｈは、スイッチ素子１９０６Ａを含む。以下では、スイッチ素子１９０６Ａを安定絶縁状態にするプログラム方法について説明する。

この場合、制御回路１９００は、駆動回路１９０４に、配線１９４７を接地させ、駆動回路１９０３に、配線１９１２ないし１９１５へプログラム電圧を印加させる。

また、制御回路１９００は、駆動回路１９０３に、配線１９１２ないし１９１５、１９１７ないし１９２１、１９２３ないし１９２６とへ、プログラム電圧の半分程度の電圧を印加させ、駆動回路１９０４に、配線１９３１、１９３６および１９４２へプログラム電圧の半分程度の電圧を印加させることが望ましい。

制御回路１９００が電圧を印加させると、スイッチ素子１９０６Ａのゲート電極１００３から配線１９４７に電子が放出され、また、金属デンドライトが固体電解質材料１００４に溶解さる。その後、スイッチ素子１９０６Ａは絶縁状態になる。

スイッチ素子１９０６Ａが絶縁状態になると、制御回路１９００は、基準時間記憶部１２４に記憶された基準時間を確認する。その後、基準時間が経過すると、制御回路１９００は、駆動回路１９０３および１９０４に、電圧の印加を停止させる。

図２０ないし図２２で示した半導体集積回路では、スイッチ素子（クロスバススイッチ１９０５ａないし１９０５ｅあるいはセグメント分離スイッチ１９０６ａないし１９０６ｈ）のパラメータを測定する場合、他のスイッチ素子（セグメント分離スイッチ１９０６ａないし１９０６ｈ）を介して該スイッチ素子のパラメータを測定しなければならない。

例えば、クロスバススイッチ１９０５ｂのスイッチ素子のパラメータを測定する場合、駆動回路１９０３がセグメント分離スイッチ１９０６ｅおよび１９０６ｆを介してクロスバススイッチ１９０５ｂスイッチ素子のパラメータを測定する、または、駆動回路１９０４がセグメント分離スイッチ１９０６ａおよび１９０６ｂを介して該スイッチ素子のパラメータを測定する。

このため、スイッチ素子のパラメータを個別に検出することが困難である。

図２３は、スイッチ素子のパラメータを個別に検出することが可能な半導体集積回路を示した図である。

図２３において、半導体集積回路は、サブネットワーク２２００ａないし２２００ｄと、配線群２２０１および２２０２と、セグメント分離スイッチ２２０６ａないし２２０６ｃおよび２２０７ａないし２２０７ｄとを含む。

配線群２２０１は、縦方向に向いた複数の配線を含む。

配線群２２０２は、横方向に向いた複数の配線を含む。

セグメント分離スイッチ２２０６ａないし２２０６ｃおよび２２０７ａないし２２０７ｄは、スイッチ素子にて形成される。

また、半導体集積回路は、セグメント分離スイッチ２２０６ａないし２２０６ｃおよびセグメント分離スイッチ２２０７ａないし２２０７ｄにて、サブネットワーク２２００ａないし２２００ｄに区分けされている。

サブネットワーク２２００ａは、クロスバススイッチ２２０５ａないし２２０５ｃと、駆動回路２２０３ａおよび２２０４ａないし２２０４ｃを含む。サブネットワーク２２００ｂは、クロスバススイッチ２２０５ｄと、駆動回路２２０３ｂおよび２２０４ｄとを含む。サブネットワーク２２００ｃは、クロスバススイッチ２２０５ｅないし２２０５ｊと、駆動回路２２０３ｃ、２２０３ｄおよび２２０４ｅないし２２０４ｇとを含む。サブネットワーク２２００ｄは、クロスバススイッチ２２０５ｋおよび２２０５ｌと、駆動回路２２０３ｅ、２２０３ｆおよび２２０４ｈとを含む。

クロスバススイッチ２２０５ａないし２２０５ｌのスイッチ素子の電極１は、配線群２２０１に接続され、該スイッチ素子の電極２は、配線群２２０２と接続される。なお、クロスバススイッチ２２０５ａないし２２０５ｌのスイッチ素子の電極２が、配線群２２０１に接続され、該スイッチ素子の電極１が、配線群２２０２に接続されてもよい。

駆動回路２２０３ａないし２２０３ｆおよび２２０４ａないし２２０４ｈは、図２Ａまたは図１２で示した駆動回路１０２と同等な機能を有し、制御回路（図示せず）と接続されている。制御回路は、駆動回路２２０３ａないし２２０３ｆおよび２２０４ａないし２２０４ｈの動作を制御する。

配線群２２０１および２２０２が含む配線は、上層に配置された上層配線と、下層に配置された下層配線とがある。なお、図２３において、太線は、上層配線を示し、細線は、下層配線を示す。

セグメント分離スイッチ２２０６ａないし２２０６ｃおよび２２０７ａないし２２０７ｄを形成するスイッチ素子の第一電極は、上層配線および下層配線の一の配線と接続され、該スイッチ素子の第二電極は、上層配線および下層配線の他の配線と接続される。

また、上層配線および下層配線は、駆動回路２２０３ａないし２２０３ｆおよび２２０４ａないし２２０４ｈのいずれか１つと接続される。

駆動回路２２０３ａないし２２０３ｆおよび２２０４ａないし２２０４ｈは、配線群２２０１あるいは２２０２を介して、クロスバススイッチ２２０５ａないし２２０５ｋを形成するスイッチ素子のパラメータ、および、セグメント分離スイッチ２２０６ａないし２２０６ｃおよび２２０７ａないし２２０７ｄを形成するスイッチ素子のパラメータ、を測定する。

また、クロスバススイッチ２２０５ａないし２２０５ｊおよびセグメント分離スイッチ２２０６ａないし２２０６ｃおよび２２０７ａないし２２０７ｄのスイッチ素子は、他のスイッチ素子を介さずに、駆動回路２２０３ａないし２２０３ｆおよび２２０４ａないし２２０４ｈのいずれか一つと接続される。

以下では、図２３で示した半導体集積回路の動作について説明する。

例えば、セグメント分離スイッチ２２０６ａをプログラムする場合、制御回路は、駆動回路２２０３ａおよび２２０３ｂに、セグメント分離スイッチ２２０６ａへ電圧を印加させる。

なお、制御回路は、駆動回路２２０３ａおよび２２０３ｂに、セグメント分離スイッチ２２０６ａへ、電圧を大きくさせながら印加させる、電圧を断続的に印加させる、または、電圧を大きくさせながら断続的に印加させることが望ましい。

また、制御回路１０４は、駆動回路２２０３ｃないし２２０３ｆおよび２２０４ａないし２２０４ｈに、セグメント分離スイッチ２２０６ａと異なるスイッチ素子へ、閾値電圧値未満の電圧を印加させることが望ましい。例えば、制御回路は、駆動回路２２０４ｂないし２２０４ｄに、セグメント分離スイッチ２２０６ａへ印加させる電圧半分程度の電圧を、クロスバススイッチ２２０５ｂないし２２０５ｄに印加させる。

この場合、駆動回路２２０３ａまたは２２０３ｂは、セグメント分離スイッチ２２０６ａに印加した電圧が、所定の状態のセグメント分離スイッチ２２０６ａに印加されるべき電圧より大きいか否かを示す判断信号を制御回路に出力する。

制御回路は、駆動回路２２０３ａまたは２２０３ｂから判断信号を受け付けると、その判断信号に基づいて、セグメント分離スイッチ２２０６ａが所定の状態か否かを判断する。

セグメント分離スイッチ２２０６ａが所定の状態になると、制御回路は、駆動回路２２０３ａまたは２２０３ｂに電圧の印加を停止させる、
また、制御回路は、セグメント分離スイッチ２２０７ａをプログラムする場合、駆動回路２２０４ａおよび２２０４ｅに、セグメント分離スイッチ２２０７ａへ電圧を印加させる。

なお、制御回路は、駆動回路２２０４ａおよび２２０４ｅに、セグメント分離スイッチ２２０７ａへ、電圧を大きくさせながら印加する、電圧を断続的に印加する、または、電圧を大きくさせながら断続的に印加させることが望ましい。また、制御回路は、駆動回路２２０３ａないし２２０３ｆおよび２２０４ａないし２２０４ｄおよび２２０４ｆないし２２０４ｈに、セグメント分離スイッチ２２０７ａと異なるスイッチ素子へ閾値電圧値未満の電圧を印加させることが望ましい。

また、クロスバススイッチ２２０５ａをプログラムする場合、制御回路は、駆動回路２２０３ａおよび２２０４ａに、クロスバススイッチ２２０５ａへ電圧を印加させる。

なお、制御回路は、動回路２２０３ａおよび２２０４ａに、クロスバススイッチ２２０５ａへ、電圧を大きくさせながら電圧を印加させる、電圧を断続的に印加させる、または、電圧を大きくさせながら断続的に印加させることが望ましい。また、制御回路は、駆動回路２２０３ｂないし２２０４ｆおよび２２０４ｂないし２２０４ｈに、クロスバススイッチ２２０５ａと異なるスイッチ素子へ、閾値電圧値未満の電圧を印加させることが望ましい。

図２４は、図２３で示した半導体集積回路の駆動回路を説明するための図である。

図２４において、半導体集積回路は、駆動回路２３０１ａおよび２３０１ｂと、スイッチ素子２３０２とを含む。なお、駆動回路２３０１ａおよび２３０１ｂは、制御回路と接続されている。

駆動回路２３０１ａは、端子２３０３ａおよび２３０４ａと、トランジスタ２３０５ａとを含む。

駆動回路２３０１ｂは、端子２３０３ｂおよび２３０４ｂと、トランジスタ２３０５ｂとを含む。

スイッチ素子２３０２は、２端子スイッチ素子または３端子スイッチ素子である。以下では、スイッチ素子２３０２を２端子スイッチ素子とする。なお、スイッチ素子２３０２の電極２は、端子２３０４ａに接続され、スイッチ素子２３０２の電極１は、端子２３０４ｂに接続される。また、電圧が印加される前のスイッチ素子２３０２は、絶縁状態であるとする。

端子２３０３ａおよび２３０３ｂは、電源に接続される。

トランジスタ２３０５ａおよび２３０５ｂは、制御回路（図示せず）にて抵抗値が制御される。

例えば、制御回路が、トランジスタ２３０５ａおよび２３０５ｂを制御して、端子２３０４ａから２３０４ｂへの方向に電流が流れる向きに電圧を印加すると、その後、スイッチ素子２３０２が導通状態になる。

スイッチ素子２３０２が導通状態になると、スイッチ素子２３０２の抵抗値が減少するため、端子２３０４ａおよび２３０４ｂ間の電圧は低下する。また、端子２３０４ａおよび２３０４ｂ間に流れる電流は増加する。

端子２３０４ａおよび２３０４ｂ間の電圧が低下すると、端子２３０３ａおよび２３０４ａ間に印加される電圧、および、端子２３０３ｂおよび２３０４ｂ間に印加される電圧は、増加する。

駆動回路２３０１ａは、端子２３０３ａおよび２３０４ａ間に印加される電圧が、端子２３０４ａおよび２３０４ｂ間の電圧より大きい否かを示す判断信号を制御回路に出力する。制御回路は、駆動回路２３０１ａが出力したパラメータに基づいて、スイッチ素子２３０２が安定導通状態か否かを判断する。

図２５は、図２４で示した駆動回路のより詳細な例を示した回路図である。なお、図２５において、図３Ａと同一のものには、同一の符号が付してある。以下では、主に、図３Ａで示したプログラム回路と異なる構成および動作について説明する。

図２５において、半導体集積回路は、制御回路１０４と、駆動回路２４０１および２４０２と、スイッチ素子２４０３とを含む。なお、スイッチ素子２４０３は、２端子スイッチ素子とする。

駆動回路２４０１および２４０２は、同一の構成を有し、それぞれ、出力端子２０１および２０２と、比較器２０３と、抵抗素子２０４と、トランジスタ２０５および２０６と、電源端子２０７と、トランジスタ２４０５および２４０６とを含む。

電源端子２０７は、電源（図示せず）と接続される。

制御回路１０４が駆動回路２４０１から駆動回路２４０２への向きの電流を流す場合、駆動回路２４０１のトランジスタ２０５および駆動回路２４０２のトランジスタ２４０５を導通させ、駆動回路２４０２のトランジスタ２４０５および駆動回路２４０１のトランジスタ２０５を絶縁させる。

また、制御回路１０４が駆動回路２４０２から駆動回路２４０１への向きの電流を流す場合、駆動回路２４０２のトランジスタ２０５および駆動回路２４０２のトランジスタ２４０５を導通させ、駆動回路２４０１のトランジスタ２４０５および駆動回路２４０２のトランジスタ２０５を絶縁させる。

以下では、電流が駆動回路２４０１から駆動回路２４０２に流れる場合について、説明する。なお、制御回路１０４は、トランジスタ２１５の抵抗値を制御して、スイッチ素子２４０３に電圧を大きくさせながら電圧を印加する、スイッチ素子２４０３に電圧を断続的に印加する、スイッチ素子２４０３に電圧を大きくさせながら断続的に印加することが可能である。

抵抗素子２０４とトランジスタ２４０６とは、スイッチ素子２４０３および駆動回路２４０２のレプリカ回路を構成する。具体的には、抵抗素子２０４は、スイッチ素子２４０３のレプリカであり、トランジスタ２４０６は、駆動回路２４０２のトランジスタ２４０５のレプリカである。

出力端子２０１の電圧（比較電圧）は、トランジスタ２０５の抵抗値と、スイッチ素子１００の抵抗値と、トランジスタ２４０５の抵抗値とで規定されている。また、出力端子２０２の電圧（基準電圧）は、トランジスタ２０６および２４０６の抵抗値と、抵抗素子２０４の抵抗値とで規定されている。

比較器２０３は、比較電圧および基準電圧を比較して、比較電圧が基準電圧より大きいか否かを示す判断信号を、制御出力端子を介して制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、抵抗素子２０４の抵抗値を、スイッチ素子の所定の状態（例えば、安定導通状態）の抵抗値（例えば、基準抵抗値）に設定する。

制御回路１０４は、比較器２０３から判断信号を受け付けると、その判断信号に基づいて、スイッチ素子２４０３が所定の状態か否かを判断する。

例えば、スイッチ素子１００が安定導通状態か否かを判断する場合、制御回路１０４は、抵抗素子２０４の抵抗値を基準抵抗値にする。

この場合、制御回路１０４は、比較器２０３からＬレベル信号を受け付けると、スイッチ素子１００が安定導通状態であると判断し、一方、比較器２０３からＨレベル信号を受け付けると、スイッチ素子１００が安定導通状態でないと判断する。

図２６は、駆動回路の他の例を示した図である。なお、図２６において、図３Ｂと同一のものには同一の符号が付してある。以下では、主に、図３Ｂで示したプログラム回路と異なる構成および動作について説明する。

図２６において、半導体集積回路は、制御回路１０４と、駆動回路２５０１および２５０２と、スイッチ素子２５０３とを含む。

駆動回路２５０１および２５０２は、同一の構成を有し、それぞれ、カレントミラー回路２１１と、出力端子２１２および２１３と、比較器２０３と、電流源２１４と、トランジスタ２１５と、電源端子２１６と、トランジスタ２５０５とを含む。

電源端子２１６は、電源（図示せず）と接続される。

制御回路１０４が駆動回路２５０１から駆動回路２５０２への向きに電流を流す場合、駆動回路２５０１のトランジスタ２１５および駆動回路２５０２のトランジスタ２０６を導通させ、駆動回路２５０２のトランジスタ２１５および駆動回路２４０１のトランジスタ２５０５を絶縁させる。

また、制御回路１０４が駆動回路２５０２から駆動回路２５０１への向きに電流を流す場合、駆動回路２５０２のトランジスタ２１５および駆動回路２５０２のトランジスタ２５０５を導通させ、駆動回路２５０１のトランジスタ２１５および駆動回路２５０１のトランジスタ２５０５を絶縁させる。

以下では、電流が駆動回路２５０１から駆動回路２５０２に流れる場合について、説明する。なお、制御回路１０４は、トランジスタ２１５の抵抗値を制御して、スイッチ素子２５０３に電圧を大きくさせながら電圧を印加する、スイッチ素子２５０３に電圧を断続的に印加する、スイッチ素子２５０３に電圧を大きくさせながら断続的に印加することが可能である。

出力端子２１２の電圧（比較電圧）は、トランジスタ２１５および２５０５に流れる電流と、スイッチ素子１００に流れる電流とで規定されている。また、出力端子２１３の電圧（基準電圧）は、トランジスタ２１５および電流源２１４に流れる電流とで規定されている。

比較器２０３は、比較電圧および基準電圧を比較して、比較電圧が基準電圧より大きいか否かを示す判断信号を、制御出力端子を介して制御回路１０４に出力する。

制御回路１０４は、電流源２１４に流れる電流を、所定の状態のスイッチ素子に流れる電流（例えば、基準電圧値）に設定する。

制御回路１０４は、比較器２０３から判断信号を受け付けると、その判断信号に基づいて、スイッチ素子２５０３が所定の状態か否かを判断する。

例えば、スイッチ素子１００が安定導通状態か否かを判断する場合、制御回路１０４は、電流源２１４に流れる電流の値を基準電流値にする。

この場合、比較器２０３からＬレベル信号を受け付けると、スイッチ素子２５０３が安定導通状態であると判断し、一方、比較器２０３からＨレベル信号を受け付けると、スイッチ素子１００が安定導通状態でないと判断する。

図２７は、複数のスイッチ素子を制御する駆動回路を説明するための回路図である。なお、図２７において、図２６と同一のものには、同一の符号が付してある。

図２７において、半導体集積回路は、駆動回路２５０１ａないし２５０１ｄと、スイッチ素子２５０３ａないし２５０３ｄと、配線を含む。

駆動回路２５０１ａないし２５０１ｄは、図２６で示した駆動回路２５０１と同一の構成を有する。また、駆動回路２５０１ａないし駆動回路２５０１ｄは、制御回路（図示せず）と接続され、制御回路にて制御される。

具体的には、制御回路は、駆動回路２５０１ａないし駆動回路２５０１ｄの比較器２０３の出力端子と接続される。また、制御回路は、駆動回路２５０１ａないし駆動回路２５０１ｄのトランジスタ２１５および２５０５を制御して、配線ごとに電圧の印加を制御する。

例えば、スイッチ素子２５０３ｂをプログラムする場合、制御回路は、駆動回路２５０１ａのトランジスタ２１５を導通させる。また、制御回路は、駆動回路２５０１ｄのトランジスタ２５０５を導通させて、配線２２０１ｂを接地する。また、制御回路１０４は、駆動回路２５０１ｂおよび２５０１ｃを制御して、配線２２０１ａおよび２２０２ｂに印加される電圧を、配線２２０２ａに印加する電圧の半分程度にプリチャージする。

この場合、電流は、駆動回路２５０１ａから、配線２２０２ａ、スイッチ素子２５０３ｂおよび配線２２０１ｂを介して、駆動回路２５０１ｄに流れる。

駆動回路２５０１ａから駆動回路２０５１ｄに電流が流れると、駆動回路２５０１ａの比較器２０３は、判断信号を制御回路に出力する。

制御回路は、比較器２０３から判断信号を受け付けると、その判断信号に基づいて、スイッチ素子２５０３ｂの抵抗値を制御する。

図２８は、複数のスイッチ素子を制御する駆動回路を説明するための回路図である。なお、図２８において、図２５と同一のものには同一の符号が付してある。

図２８において、半導体集積回路は、駆動回路２４０１ａおよび２４０１ｂと、スイッチ素子２４０３ａないし２５０３ｉと、配線２２０１ａないし２２０１ｃと、配線２２０２ａないし２２０２ｃとを含む。

駆動回路２４０１ａおよび２４０２ｂは、出力端子２０１および２０２と、比較器２０３と、抵抗素子２０４と、電源端子２０７と、トランジスタ２０５、２０６、２４２０ないし２４２２、および、２４３０ないし２４３２とを含む。

また、駆動回路２４０１ａおよび駆動回路２４０１ｂは、制御回路（図示せず）と接続される。

具体的には、制御回路は、駆動回路２４０１ａおよび駆動回路２４０１ｂの比較器２０３の出力端子と接続される。また、制御回路は、駆動回路２５０１ａないし駆動回路２５０１ｄのトランジスタ２１５および２５０５を制御して、配線２２０１ａないし２２０１ｃおよび配線２２０２ａないし２２０２ｃに電圧を印加する。

例えば、スイッチ素子２４０３ｅをプログラムする場合、制御回路１０４は、駆動回路２４０１ａのトランジスタ２４２１を導通させて、配線２２０２ｂに電流を供給する。また、制御回路は、駆動回路２４０１ｂのトランジスタ２４１０および２４２１を導通させて、配線２２０１ｂを接地する。また、制御回路は、駆動回路２４０１ａおよび２４０１ｂを制御して、配線２２０１ａ、２２０１ｃ、２２０２ａおよび２２０２ｃに、配線２２０２ｂに印加する電圧の半分程度の電圧にプリチャージする。

この場合、駆動回路２４０１ａから配線２２０２ｂ、スイッチ素子２４０３ｅおよび配線２２０１ｂを介して、駆動回路２４０１ｂに電流が流れる。

駆動回路２４０１ａから駆動回路２４０１ｂに電流が流れると、駆動回路２４０１ａの比較器２０３は、判断信号を制御回路に出力する。

制御回路は、比較器２０３から判断信号を受け付けると、その判断信号に基づいて、スイッチ素子２４０３ｅに印加される電圧またはスイッチ素子２４０３ｅに流れる電流を制御して、スイッチ素子２５０３ｂの抵抗値を制御する。

本実施例によれば、配線群２２０１および２２０２は、互いに交差する。クロスバススイッチ２２０５ａないし２２０５ｌを形成するスイッチ素子は、配線群２２０１および２２０２の交差部に配置される。電圧源は、電源端子２０７、トランジスタ２０５および２４０５にて形成され、配線群２２０１および２２０２に電圧を印加する。比較器２０３は、配線群２２０１および２２０２に印加された比較電圧と、所定の状態のスイッチ素子に印加されるべき基準電圧とを比較して、比較電圧が基準電圧より大きいか否かを示す判断信号を出力する。なお、電圧源は、電源端子２１６、トランジスタ２１５および２５０５にて形成されてもよい。

この場合、配線２２０１および２２０２は、互いに交差する。クロスバススイッチ２２０５ａないし２２０５ｌを形成するスイッチ素子は、配線群２２０１および２２０２の交差部に配置される。また、比較器２０３は、スイッチ素子に印加される電圧が基準電圧より大きいか否かを示す判断信号を出力する。

このため、出力された判断信号に基づいて、交差部に配置されたスイッチ素子の抵抗値を制御することが可能になる。よって、スイッチ素子に電圧を必要以上に印加することを軽減するが可能になる。したがって、スイッチ素子の疲弊を軽減することが可能になる。

また、本実施例では、電圧源は、抵抗値を制御すべきスイッチ素子２５０３ｂに接続された配線２２０１ｂおよび２２０２ａへ電圧を印加する。制御回路は、電圧源が印加する電圧を大きくさせていき、その後、スイッチ素子２５０３ｂが所定の状態になると、制御回路は、電圧源に、電圧の印加を停止させる。

この場合、抵抗値を制御すべきスイッチ素子２５０３ｂの疲弊を軽減することが可能になる。

また、本実施例では、電圧源は、抵抗値を制御すべきスイッチ素子２５０３ｂに接続された配線２２０１ｂおよび２２０２ａへ、電圧を印加する。制御回路が電圧源に断続的に電圧を印加させ、その後、スイッチ素子２５０３ｂの抵抗値が所定の抵抗値になると、制御回路１０４は、電圧源に、電圧の印加を停止させる。

この場合、抵抗値を制御すべきスイッチ素子２５０３ｂのジュール熱による疲弊を軽減することが可能になる。

また、本実施例では、配線群２２０１および２２０２は、駆動回路２２０３ａないし２２０３ｆおよび２２０４ａないし２２０４ｈのいずれか１つの接続された上層配線および下層配線を含む。また、セグメント分離スイッチ２２０６ａないし２２０６ｃおよび２２０７ａないし２２０７ｄを形成するスイッチ素子の第一電極は、上層配線および下層配線の一の配線と接続され、該スイッチ素子の第二電極は、上層配線および下層配線の他の配線と接続される。電圧源は、セグメント分離スイッチ２２０６ａないし２２０６ｃおよび２２０７ａないし２２０７ｄに電圧を印加する。また、比較器２０３は、セグメント分離スイッチ２２０６ａないし２２０６ｃおよび２２０７ａないし２２０７ｄに印加された電圧が、基準電圧より大きいか否かを示す判断信号を出力する。

この場合、配線群２２０１および２２０２は、セグメント分離スイッチ２２０６ａないし２２０６ｃおよび２２０７ａないし２２０７ｄにて接続または切断される。また、セグメント分離スイッチ２２０６ａないし２２０６ｃおよび２２０７ａないし２２０７ｄに印加された電圧が基準電圧より大きいか否かを示す判断信号が出力される。

このため、配線群２２０１および２２０２の各配線を接続または切断するスイッチ素子の疲弊を軽減することが可能になる。

また、本実施例では、駆動回路２２０３ａおよび２２０３ｂの電圧源は、抵抗値を制御すべきセグメント分離スイッチ２２０６ａに接続された配線へ、電圧を印加する。その後、制御回路は、電圧源が印加する電圧を大きくしていき、セグメント分離スイッチ素子２２０６ａが所定の状態になると、制御回路は、駆動回路２２０３ａおよび２２０３ｂの電圧源に電圧の印加を停止させる。

この場合、抵抗値を制御すべきセグメント分離スイッチ２２０６ａの疲弊を軽減することが可能になる。

また、本実施例では、駆動回路２２０３ａおよび２２０３ｂの電圧源は、抵抗値を制御すべきセグメント分離スイッチ２２０６ａに接続された配線へ、電圧を印加する。制御回路は、駆動回路２２０３ａおよび２２０３ｂの電圧源に断続的に電圧を印加させ、その後、セグメント分離スイッチ素子２２０６ａが所定の状態になると、制御回路は、駆動回路２２０３ａおよび２２０３ｂの電圧源に電圧の印加を停止させる。

この場合、抵抗値を制御すべきスイッチ素子２５０３ｂのジュール熱による疲弊を軽減することが可能になる。

次に、クロスバススイッチを形成するスイッチ素子が破損した場合の対処法について説明する。

図２９は、クロスバススイッチを形成するスイッチ素子が破損した場合の対処法を説明するための図である。

図２９において、半導体集積回路は、配線２６０１ａないし２６０１ｄおよび２６０２ａないし２６０２ｅと、クロスバススイッチ２６０３と、駆動回路２６０６および２６０７とを含む。

配線２６０１ａないし２６０１ｄは、縦方向に配置され、配線２６０２ａないし２６０２ｅは、横方向に配置される。

クロスバススイッチ２６０３は、スイッチ素子２６０４と、スイッチ素子２６０５とを含む。

スイッチ素子２６０４は、配線２６０１ｃと配線２６０２ｃとの交差部に配置される。スイッチ素子２０６５は、配線２０６１ｃと配線２６０２ｅとの交差部に配置される。

駆動回路２６０６および２６０７は、例えば、図２７または図２８で示した駆動回路２４０１または２４０２であり、制御回路１０４と接続される。

制御回路１０４は、電圧の印加を開始してから終了時間が経過してもスイッチ素子が所望の状態になっていないと、スイッチ素子２６０４が破損していると判断する。

スイッチ素子２６０４が破損していると、制御回路１０４は、電圧の印加を停止する。

制御回路１０４は、電圧の印加を停止すると、他のスイッチ素子に電圧を印加して、クロスバススイッチ２６３をプログラムする。

例えば、スイッチ素子２６０４が破損していると、制御回路１０４は、配線２６０１ｃおよび配線２６０２ｅに電圧を印加して、配線２６０１ｃおよび配線２６０２ｅを所望の状態にする。

これにより、スイッチ素子が破損してスイッチ素子をプログラムすることができない場合、破損したスイッチ素子の代わりに他のスイッチ素子をプログラムして、配線の接続または切断をすることが可能になる。

以上説明した実施例において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。

Claims (24)

1. 互いにイオン化傾向の異なる金属で形成された第一電極および第二電極と、前記第一電極および第二電極間に介在された電解質と、で形成されるスイッチ素子に、電圧を印加して、該スイッチ素子の抵抗値を制御するプログラム回路であって、
   前記第一電極および第二電極間に電圧を印加する電源部と、
   前記スイッチ素子の抵抗値に応じて変化するパラメータを測定する測定部と、
   前記測定部が測定したパラメータが所定値になるまで、前記電源部に前記第一電極および第二電極間に電圧を断続的に印加させ、該パラメータが該所定値になると、前記電源部による電圧の印加を停止させる制御部と、を含むプログラム回路。
2. 請求項１に記載のプログラム回路において、
   前記第一電極を形成する金属は、前記第二電極を形成する金属よりイオン化傾向が低く、
   前記所定値は、前記スイッチ素子が所定の導通状態になったことを示す値であり、
   前記制御部は、前記電源部に、前記第一電極の電位が前記第二電極の電位より低くなる電圧を前記第一電極および第二電極間に印加させる、プログラム回路。
3. 請求項１に記載のプログラム回路において、
   基準時間を記憶する基準時間記憶部をさらに含み、
   前記第一電極を形成する金属は、前記第二電極を形成する金属よりイオン化傾向が低く、
   前記所定値は、前記スイッチ素子が絶縁状態になったことを示す値であり、
   前記制御部は、前記電源部に、前記第一電極の電位が前記第二電極の電位より高くなる電圧を前記第一電極および第二電極間に印加させ、前記パラメータが前記所定値になってから前記基準時間記憶部に記憶された基準時間が経過すると、前記電源部による電圧の印加を停止させる、プログラム回路。
4. 請求項１に記載のプログラム回路において、
   前記スイッチ素子は、前記第一電極を形成する金属よりイオン化傾向が高い金属で形成される第三電極をさらに含み、
   前記第一電極を形成する金属は、前記第二電極を形成する金属よりイオン化傾向が低く、
   前記所定値として、
   前記スイッチ素子が第一導通状態になったことを示す第一所定値と、
   前記スイッチ素子が前記第一導通状態より抵抗値が小さい第二導通状態になったことを示す第二所定値と、があり、
   前記制御部は、前記電源部に、前記第一電極の電位が前記第二電極の電位より低くなる電圧を前記第一電極および第二電極間に印加させ、前記パラメータが前記第一所定値になると、前記電源部に、前記第一電極および第二電極間に印加された電圧を低下させ、かつ、前記第三電極と前記第一電極または第二電極との間に、前記第三電極の電位が前記第一電極および前記第二電極の電位より高くなる電圧を印加させ、その後、前記パラメータが前記第二所定値になると、前記電源部による電圧の印加を停止させる、プログラム回路。
5. 請求項１に記載のプログラム回路において、
   基準時間を記憶する基準時間記憶部をさらに含み、
   前記スイッチ素子は、前記第一電極を形成する金属よりイオン化傾向が高い金属で形成される第三電極をさらに含み、
   前記第一電極を形成する金属は、前記第二電極を形成する金属より、イオン化傾向が低く、
   前記所定値は、前記スイッチ素子が絶縁状態になったことを示す値であり、
   前記制御部は、前記電源部に、前記第三電極の電位が前記第一電極および第二電極の電位より低くなる電圧を、前記第三電極と前記第一電極または第二電極と間に印加させ、その後、前記パラメータが前記所定値になってから前記基準時間記憶部に記憶された基準時間が経過すると、前記電源部による電圧の印加を停止させる、プログラム回路。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載のプログラム回路において、
   前記スイッチ素子に流れる電流の電流値を所定の電流値以下に制限する制限部、をさらに含むプログラム回路。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のプログラム回路において、
   終了時間を記憶する終了記憶部をさらに含み、
   前記制御部は、前記電圧源による電圧の印加が開始されてから前記終了記憶部に記憶された終了時間が経過すると、前記電源部による電圧の印加を停止させる、プログラム回路。
8. 互いにイオン化傾向の異なる金属で形成された第一電極および第二電極と、前記第一電極および第二電極間に介在された電解質と、で形成されるスイッチ素子に、電流を印加して、該スイッチ素子の抵抗値を制御するプログラム回路であって、
   前記第一電極および第二電極間に電流を印加する電源部と、
   前記スイッチ素子の抵抗値に応じて変化するパラメータを測定する測定部と、
   前記測定部が測定したパラメータが所定値になるまで、前記電源部に前記第一電極および第二電極間に電流を断続的に印加させ、該パラメータが該所定値になると、前記電源部による電流を停止させる制御部と、を含むプログラム回路。
9. 複数の第一配線と、各第一配線と交差する複数の第二配線と、各第一配線および各第二配線の交差部にそれぞれ配置され、前記第一配線に接続された第一電極と前記第二配線に接続され前記第一配線を形成する金属とイオン化傾向の異なる金属で形成された第二電極と該第一電極および該第二電極間に介在された電解質とで形成されるスイッチ素子と、前記スイッチ素子の抵抗値を制御するプログラム回路と、を含む半導体集積回路において、
   前記プログラム回路は、
   各第一配線および各第二配線に電圧を印加する電源部と、
   前記スイッチ素子に印加された電圧と所定の状態のスイッチ素子に印加されるべき基準電圧とを比較して、該電圧が該基準電圧以上か否かを示す判断信号を出力する測定部と、を含み、
   前記電源部は、抵抗値を制御すべきスイッチ素子に接続された第一配線および第二配線に電圧を印加し、
   前記プログラム回路は、前記測定部にて出力された判断信号が該スイッチ素子が所定の状態になったことを示すまで、前記電源部に電圧を断続的に印加させ、該スイッチ素子が所定の状態になると、前記電源部による電圧の印加を停止させる制御部、をさらに含む半導体集積回路。
10. 請求項９に記載の半導体集積回路において、
    各第一配線は、前記プログラム回路と接続された第一電極配線および第二電極配線を含み、
    各第二配線は、前記プログラム回路と接続された第三電極配線および第四電極配線を含み、
    前記第一電極配線に接続された第三電極と、前記第二電極配線に接続され、該第三電極を形成する金属とイオン化傾向の異なる金属で形成された第四電極と、該第三電極および該第四電極間に介在された電解質と、で形成される配線分離スイッチ素子と、
    前記第三電極配線に接続された第五電極と、前記第四電極配線に接続され、該第五電極を形成する金属とイオン化傾向の異なる金属で形成された第六電極と、該第五電極および該第六電極間に介在された電解質と、で形成される配線分離スイッチ素子と、を含み、
    前記電源部は、前記配線分離スイッチ素子に電圧を印加し、
    前記測定部は、前記配線分離スイッチ素子に印加された電圧と、所定の状態の配線分離スイッチ素子に印加されるべき基準電圧とを比較して、該電圧が該基準電圧以上か否かを示す判断信号を出力する、半導体集積回路。
11. 請求項１０に記載の半導体集積回路において、
    前記電源部は、抵抗値を制御すべき配線分離スイッチ素子に電圧を印加し、
    前記プログラム回路は、前記測定部にて出力された判断信号が該配線分離スイッチ素子が所定の状態になったことを示すまで、前記電源部が印加する電圧を大きくしていき、該配線分離スイッチ素子が前記所定の状態になると、前記電源部による電圧の印加を停止させる制御部、をさらに含む半導体集積回路。
12. 請求項１０に記載の半導体集積回路において、
    前記電源部は、抵抗値を制御すべき配線分離スイッチ素子に電圧を印加させ、
    前記プログラム回路は、前記測定部にて出力された判断信号が該配線分離スイッチ素子が前記所定の状態になったことを示すまで、前記電源部に電圧を断続的に印加させ、該配線分離スイッチ素子が所定の状態になると、前記電源部による電圧の印加を停止させる制御部、をさらに含む半導体集積回路。
13. 互いにイオン化傾向の異なる金属で形成された第一電極および第二電極と、前記第一電極および第二電極間に介在された電解質と、で形成されるスイッチ素子に、電圧を印加して、該スイッチ素子の抵抗値を制御するプログラム回路が行なう電圧印加方法であって、
    前記第一電極および第二電極間に電圧を印加する印加ステップと、
    前記スイッチ素子の抵抗値に応じて変化するパラメータを測定する増加測定ステップと、
    前記測定されたパラメータが所定値になるまで、前記第一電極および第二電極間に電圧を断続的に印加するステップと、
    該パラメータが該所定値になると、電圧の印加を停止する増加停止ステップと、を含む電圧印加方法。
14. 請求項１３に記載の電圧印加方法において、
    前記第一電極を形成する金属は、前記第二電極を形成する金属よりイオン化傾向が低く、
    前記所定値は、前記スイッチ素子が所定の導通状態になったことを示す値であり、
    前記第一電極の電位が前記第二電極の電位より低くなる電圧を前記第一電極および第二電極間に印加する低印加ステップ、をさらに含む電圧印加方法。
15. 請求項１３に記載の電圧印加方法において、
    前記プログラム回路は、基準時間を記憶する基準時間記憶部を含み、
    前記第一電極を形成する金属は、前記第二電極を形成する金属よりイオン化傾向が低く、
    前記所定値は、前記スイッチ素子が絶縁状態になったことを示す値であり、
    前記第一電極の電位が前記第二電極の電位より高くなる電圧を前記第一電極および第二電極間に印加する高印加ステップと、
    前記パラメータが前記所定値になってから前記基準時間記憶部に記憶された基準時間が経過すると、電圧の印加を停止する時間停止ステップと、をさらに含む電圧印加方法。
16. 請求項１３に記載の電圧印加方法において、
    前記スイッチ素子は、前記第一電極を形成する金属よりイオン化傾向が高い金属で形成される第三電極をさらに含み、
    前記第一電極を形成する金属は、前記第二電極を形成する金属よりイオン化傾向が低く、
    前記所定値として、
    前記スイッチ素子が第一導通状態になったことを示す第一所定値と、
    前記スイッチ素子が前記第一導通状態より抵抗値が小さい第二導通状態になったことを示す第二所定値と、があり、
    前記第一電極の電位が前記第二電極の電位より低くなる電圧を前記第一電極および第二電極間に印加する３端子低印加ステップと、
    前記パラメータが前記第一所定値になると、前記第一電極および第二電極間に印加された電圧を低下させ、かつ、前記第三電極と前記第一電極または第二電極との間に、前記第三電極の電位が前記第一電極および前記第二電極の電位より高くなる電圧を印加する低下後高印加ステップと、
    前記パラメータが前記第二所定値になると、電圧の印加を停止する３端子停止ステップと、をさらに含む電圧印加方法。
17. 請求項１３に記載の電圧印加方法において、
    前記プログラム回路は、基準時間を記憶する基準時間記憶部を含み、
    前記スイッチ素子は、前記第一電極を形成する金属よりイオン化傾向が高い金属で形成される第三電極をさらに含み、
    前記所定値は、前記スイッチ素子が絶縁状態になったことを示す値であり、
    前記第三電極の電位が前記第一電極および第二電極の電位より低くなる電圧を、前記第三電極と前記第一電極または第二電極と間に印加する第三高印加ステップと、
    前記パラメータが前記所定値になってから前記基準時間記憶部に記憶された基準時間が経過すると、電圧の印加を停止する３端子時間停止ステップと、をさらに含む電圧印加方法。
18. 請求項１３ないし１７のいずれか１項に記載の電圧印加方法において、
    前記スイッチ素子に流れる電流の電流値を所定の電流値以下に制限する制限ステップ、をさらに含む電圧印加方法。
19. 請求項１３ないし１８のいずれか１項に記載の電圧印加方法において、
    前記プログラム回路は、終了時間を記憶する終了記憶部を含み、
    電圧の印加が開始されてから前記終了記憶部に記憶された終了時間が経過すると、電圧の印加を停止する破損停止ステップと、をさらに含む電圧印加方法。
20. 互いにイオン化傾向の異なる金属で形成された第一電極および第二電極と、前記第一電極および第二電極間に介在された電解質と、で形成されるスイッチ素子に、電流を印加して、該スイッチ素子の抵抗値を制御するプログラム回路が行なう電流印加方法であって、
    前記第一電極および第二電極間に電流を印加する電流印加ステップと、
    前記スイッチ素子の抵抗値に応じて変化するパラメータを測定するパラメータ測定ステップと、
    前記測定されたパラメータが所定値になるまで、前記第一電極および第二電極間に電流を断続的に印加するステップと、
    該パラメータが該所定値になると、電流の印加を停止する電流停止ステップと、を含む電流印加方法。
21. 複数の第一配線と、各第一配線と交差する複数の第二配線と、各第一配線および各第二配線の交差部にそれぞれ配置され、前記第一配線に接続された第一電極と前記第二配線に接続され前記第一配線を形成する金属とイオン化傾向の異なる金属で形成された第二電極と該第一電極および該第二電極間に介在された電解質とで形成されるスイッチ素子と、前記スイッチ素子の抵抗値を制御するプログラム回路と、を含む半導体集積回路が行なう比較方法であって、
    各第一配線および各第二配線に電圧を印加する電圧印加ステップと、
    前記スイッチ素子に印加された電圧と前記スイッチ素子が所定の状態になったときに該スイッチ素子に印加されるべき基準電圧とを比較する比較ステップと、
    該電圧が該基準電圧以上か否かを示す判断信号を出力する出力ステップと、
    前記出力された判断信号が前記スイッチ素子が所定の状態になったことを示すまで、断続的に電圧を印加するステップと、
    前記スイッチ素子が所定の状態になると、電圧の印加を停止する停止ステップと、を含む比較方法。
22. 請求項２１に記載の比較方法において、
    各第一配線は、前記プログラム回路と接続された第一電極配線および第二電極配線を含み、
    各第二配線は、前記プログラム回路と接続された第三電極配線および第四電極配線を含み、
    前記半導体集積回路は、
    前記第一電極配線に接続された第三電極と、前記第二電極配線に接続され、該第三電極を形成する金属とイオン化傾向の異なる金属で形成された第四電極と、該第三電極および該第四電極間に介在された電解質と、で形成される配線分離スイッチ素子と、
    前記第三電極配線に接続された第五電極と、前記第四電極配線に接続され、該第五電極を形成する金属とイオン化傾向の異なる金属で形成された第六電極と、該第五電極および該第六電極間に介在された電解質と、で形成される配線分離スイッチ素子と、をさらに含み、
    前記配線分離スイッチ素子に電圧を印加する分離印加ステップと、
    前記配線分離スイッチに印加された電圧と所定の状態の配線分離スイッチ素子に印加されるべき基準電圧とを比較する分離比較ステップと、
    該電圧が該基準電圧以上か否かを示す判断信号を出力する信号出力ステップと、をさらに含む比較方法。
23. 請求項２２に記載の比較方法において、
    抵抗値を制御すべき配線分離スイッチ素子に電圧を印加する分離印加ステップと、
    前記出力された判断信号が該配線分離スイッチ素子が所定の状態になったことを示すまで、電圧を大きくしていく分離増加ステップと、
    該配線分離スイッチ素子が前記所定の状態になると、電圧の印加を停止する分離停止ステップと、をさらに含む比較方法。
24. 請求項２２に記載の比較方法において、
    抵抗値を制御すべき配線分離スイッチ素子離スイッチ素子に電圧を印加する配線印加ステップと、
    前記出力された判断信号が該配線分離スイッチ素子が所定の状態になったことを示すまで、断続的に電圧を印加する配線断続ステップと、
    該配線分離スイッチ素子が前記所定の状態になると、電圧の印加を停止する配線停止ステップと、をさらに含む比較方法。

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