TW548803B - Non-volatile selector and integrated circuit - Google Patents

Description

548803 A7 __B7 五、發明説明（1 ) 【本發明所屬技術範疇】 本發明係有關於一種供用於各種邏輯電路之選擇器，以 及具有該選擇器之積體電路裝置，尤其是具有一非揮發性 記憶機能者。 【習知技術】 近年來廣泛使用之MISFET基本邏輯電路之一為多工器/ 解多工器。多工器亦稱之為選擇電路，解多工器被稱之為 分配電路，兩者都是一因應選擇信號，而選擇或分配輸入 資料的電路。 圖14(a)，（b)分別為一將習知具有四輸入之多工器的 電路圖，以及將因應選擇信號之輸出入關係顯示於表中而 成之圖示。如圖14(a)所示，習知之多工器具有：四個分 別接受四個輸入信號Ini，In2，In3，In4之前段NMISFET 1001〜1004;接受二個前段NMISFET1001，1002 之輸出的 後段 NMISFET 1005 ;接受二個前段 NMISFET 1003，1004 之輸出的後段NMISFET 1006 ;接收二個後段NMISFET 1005，1006之輸出的輸出端子1007 ; —前段SRAM 1011， 用以分別將選擇信號D 1與反相選擇信號/ D 1，供應給二 個前段 NMISFET 1001，1003，以及二個前段 NMISFET 10 02，1004 ;以及一 SRAM 1012，用以將選擇信號D 2， 與反向選擇信號/D2，分別供應給後段NMISFET 1005， 與後段NMISFET 1006。 如圖14 (b)所示，因應於選擇信號Dl、D2之各邏輯值 的四種組合，輸出信號0 u t同義地定為輸入信號In 1〜In4 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 五、發明説明（2 ) 對一地對應於選擇信 其中之一。亦即，輸出信號〇ut__ 號D1、D2之組合，而更替。 剛1乐興多工器4 者’一旦有輸入信號Ini〜In4被從於山 " ， 輪出鲕子！〇〇7輸入時， 即因應於選擇信號D1、D2之四種資料 拘入時， (a )所示輸入信號ini〜In4的輸入端而從對應於圖1 4 入信號Inl〜In4其中之一。 ’同義地輸出該等輪 【發明所要解決之問題】 如上所述’在習知多工器中’係預先將控制資料保存於 SRAM(FF)中，再依其内容，進行多工器動作: SRAM之資料被保持期間，亦即於電路之電源有進入之狀 態下’多工器之動作將依SRAM之記憶内容而行，作在兩 源被切斷之後，若要進行多工器之動作，則必須要有 資料保持在SRAM中之裝置。 ^ 另外，雖有考慮將說歲所儲存之資料，先儲存在快 閃記憶體等非揮發性記憶體’再於動作時，將非揮發性記 憶體中之資料’下載至多工器之SRAMf 1而如此一來 將需要額外之非揮發性記憶體，以及下載等動作。 、於進年來常使用之攜帶式機器中，基於電池等電源供應 或消耗電力等觀點，大多要求一以非揮發性來記憶動作之 機能，且在只以揮發性作記憶時，則有必須在電源投入 時，進行資料之再下載的問題。 另外备將多工器等電路，應用於一利用上一次之處理 資料來進行運算、學習等之智慧型裝置時，若記憶内容係 -5- 548803 A7 B7 五、發明説明（3~ 揮發性地時，亦會有問題。 因此，本發明者等人即試著利用一具有非揮發性記憶機 能之裝置，來構成多工器等電路。 具有非揮發性記憶機能之裝置的一代表性裳置中，目前 在市場上已登場者有快閃記憶體、或強介電質記憶體 (FRAM)等。尤其是例如以強介電質層來構成MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)中之 閘極絕緣層而成的 MFSFET (Metal Ferroelectrics Semiconductor FET) > MFMSFET (Metal Ferroelectrics Metal Semiconductor FET)、以及 MFMISFET (Metal Ferroelectrics Metal Insulator Semiconductor FET)(以下統稱為 MFS 型 FET)。該MFS型FET被期望能作為一小型且高速之非揮 發性記憶體。 MFS型FET為一種當於半導體基板與閘極電極間，施 加一大於強介電質之抗電場以上之電壓時，強介電質層之 極化（polarization)會變化，致即使電壓之施加停止以後， 在強介電質層上仍產生一殘留極化而利用此性質者。亦 即，因應於殘留極化之方向，MFS型FET將成為常開 (nomal ON )或常閉（nornial OFF )，進而 FET 之 ON 或OFF 的不同即被記憶而作為資訊。 然而，為了使強介電質之極化方向反轉，必須在閘極與 半導體基板間，施加一電壓，當使用一般邏輯元件所使用 之二進位邏輯值L (0V)和Η (電源電壓V D D )時，為了使強 介電質層之殘留極化反轉，必須在基板與閘極電極間施加 -6- 本紙張尺度適用中國國家襟準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 548803 A7 -----——_ B7 五、發明説明（4 ) -反電場，&件之構造也就因而變得相當複雜。 本發明心目的在於提供一種非揮發性選擇器以及使用該 選擇為之積骨豆％路裝置，且其中該非揮發性選擇器除了具 有強介電質層外，並利用一與習知MFS型FE 丁不同之簡 單構造的F E T，來進行非揮發性的信號選擇動作。 【用以解決課題之手段] 本發明之非揮發性選擇器係一具有至少一個單位選擇 益，且因應選擇信號與反相選擇信號，來遮斷複數個輸入 仏5虎中之至少一個輸入信號之通過，但使其它輸入信號通 過者，其中該單位選擇器具有：至少一_列電容器，其具 有第一電容器輿第二電容器，兩者夾著一中間節點而相互 串接且至少有一方為強介電質電容器，其兩端並接收該選 擇信號與該反湘選擇信號；第一FET，具有連接至該串列 電容器之中間節點的閘極電極，以及作為該輸入部與輸出 部的第一、第二雜質擴散層；以及第二FET，具有連接至 該串列電容器之中間節點的閘極電極，以及作為該輸入部 與輸出部之第一、第二雜質擴散層；且在該串列電容器兩 側接收到選擇信號與反相選擇信號時，該中間節點之電位 會因應於該反相信號之邏輯值，而交替地切換成該第—與 第二FET其中之一會ON而另一者會〇ff。

藉此，在單拉選擇器中，當選擇信號之邏輯值例如為1 時’因應於中間節點之電位，第一 F E T將成為0 N，而第 二F E T成為〇F F ;而在選擇信號之邏輯值為〇時，則因應 於中間節點之電位，第一 FET會成為OFF，而第二FET 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱) 548803 A7 B7 五、 發明説明 ( 5 ) 成為ON ， 由於如 此 ，選擇器機能將被確保。而且 藉 由 強介電質 電 容器之 殘 留極化，該中間節點之電位將 被保 存 ，而具有 非 揮發性 記 憶機能，且實現一元件構成簡 單 的 選 擇器。 上述至少 一 串列電 容 器含有第一、第二串列電容器 y 該 第 一串列電 容 -器之中間節點連接至該第一 F E T之閘 極 電 極 ，該弟二 串 列電容 器 之中間節點連接至該第二F E T 之 閘 極 電極；該 第 一、第 二 F E T之導電型態相同；該第一 串 列 電 容器之第 一 '電容器， 與該第二串列電容器之第二 電 容 器 ，係由共 通 之第一 接線而連接；該第一串列電容器 之 第 二 電容器， 與 該第二 串 列電容器之第一電容器，係由 共通 之 第二接線 而 連接； 藉 由將該反相信號或反相選擇信 號 由 該 第-接線供應，將 該 反相選擇信號或反相信號由該 第 二 接 線供應， 只 要使用 一 例如η通道型F E T，即可行高 速動 作 〇 在該場合 j 該第一 第二串列電容器中之各第一電 容 器 與 各第二電 容 器筌為 一 對強介電質電容器，且此對強 介 電 質 電容器分 別 具有一 極 化之磁滯特性相對於施加電壓 而 現 相互不同 特 十生的強 介 電質層，藉此，將可更確實得 到 非 揮 發性記憶 機 能。 該第一、 第 二串列 電 容器中之各一對強介電質電容 器 間 之 電容值， 因 應於上 述各強介電質層之材料相同但厚 度 不 同 ，而有所 不 同；藉 此 不僅可以抑制佔有面積之增大 y 並 能 獲得製程 之 簡單化 〇 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐) 548803 A7 B7 五、 發明説明（6 ) 該 第 一、第二串列電容器中之各一對強介電質 電容器 之 電 容 值 ，因應於上述各強介電質層之面積不同 而有 所 不 同 > 藉 此，可以求得設計之容易化與製程數之減 少、〇 該 第 一、第二串列電容器中之各第一電容器與各第 二 電 容 器 亦 可為其中之一為強介電質電容器，而另一 者為 中 介 電 質 電 容器。 藉 由 包含另一單位選擇器，且此選擇器具有： 另一 第 一 FET 具有連接至該串列電容器之中間節點的閘 極電 極 y 以 及作為該輸入部與輸出部的第一、第二雜質擴 散層 以 及 另 一 第二FET，具有連接至該串列電容器之中 間節 點 的 閘 極 電 極，以及作為該輸入部與輸出部之第一、 第二 雜 質 擴 散 層 :將可以減少非揮發性選擇器中之串列 電容 器 數 量 進 而可得到一佔有面積相當小的非揮發性選 擇器 〇 該 至 少一電容器係一串列電容器；且該第 — ^ 第 二 FET 之 其中之一係η通道型F E T，而另一者係 ρ通 道 型 FET ； 藉此，將可以減少每個單位選擇器之串列 電容 器 數 量 y 因 而可獲得佔有面積進一步縮小的非揮發性 選擇 器 〇 該 串 列電容器中之第一電容器與第二電容器為 分別 具有 強 介 電 質層的各一對強介電質電容器，且該各一 對之 強 介 電 質 層 之極化磁滯特性相對於施加電壓而相互 不同 藉 此 可 更確實地得到一非揮發性記憶機能。 該 率 列電容器中之第一電容器與第二電容器亦 可其 中 之 - 係 強 介電質電容器，而另一者係中介電質電容 器。 藉 由 具有一閘通部，其配置有2η_1個單位選擇 器， 其 具 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 五 發明説明（7 有供接收2n (ri為2>7 l、a —、 足自然數）個輸入信號之211.1對該第 號與IS選二;在=列電容器兩侧接收共通之選擇信 動作狀態。 …將可以非揮發性地記憶-個閘通部之 藉由將上述閘通部之複數個單位選擇器之數 愈^段側，愈對半減少，將可以確保多工器機能。 中^具有—串列電容器’其配置於上述複數個閘通部 -段閉通部之輸幻則，且具有兩透過中間節點而 〜要釔卫至少其中之一為強介電質電容器的第—電 :器與第二電容器，其兩端並接收該輸出信號與反相輸出 -谠’即使在電源停止後再起動時，亦可由停止時之狀態 開始作動。 ^ ^發明之半導體積體電路係一種具有一選擇器，且此選 擇咨具有至少-單位選擇器，並因應於選擇信號與反相選 擇信號，而遮斷複數個輸入信號中之至少一輸入信號的通 過，但使其它輸入信號通過的半導體積體電路，該單位選 擇器具有：至少一串列電容器，其具有第一電容器與第二 私谷器，兩者央著一中間節點而相互串接且至少有一方為 強介電質電容器，其兩端並接收該選擇信號與該反相選擇 信號；第一 F E T，具有連接至該串列電容器之中間節點的 閘極電極，以及作為該輸入部與輸出部的第一、第二雜質 擴教層；以及第二F E T，具有連接至該串列電容器之中間 節點的閘極電極，以及作為該輸入部與輸出部之第一、第 二雜質擴散層；且在該串列電容器兩侧接收到選擇信號與 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 548803 A7 -----____B7 五、發明說明（8 )

反相選擇信號時，該中間節點之電位會因應於該反相信號 之邏輯值，而父替地切換成該第一與第二其中之一會 ON 而另一者會0FF;且其作為 FPGA ( Field Pr〇grammabL

Gate’y)用’被配置於辨識ι统中，或被配置於密碼晶 片電路中。 藉由上述，依用途配置用以保存各種資料之SRAM等記 憶體’將不需要-例如鎖住該資料之動作，而能求得構造 與控制之簡單化。 【發明之實施例】 以下，就本發明之各實施例中之非揮發性多工器之動 作’參照圖式加以說明。 (第1實施例） Η 1為第1 μ知例中身為非揮發性選擇器之非揮發性多 工器的電路圖。 如圖1所示本貝施例之多工器構設成由四個輸入端子 Til〜Τι4，分別接收四個輸入信號〜ΐη4，再因應二個 控制端子Tdi、Td2所接收之選擇信號Di、D2，而將一 選自四個輸入信號Inl〜In4其中之一的輸入信號，由輸出 端子Tout輸出作為輸出信號T〇ut。而且，從四個輸入信號 中選擇二個輸入信號之前段閘通部，具有一用以切換輸入 信號之通過/遮斷的第一〜第四切換部1〇A〜1〇D。各切換 部10由_列電容器3、與11通道型FET4所構成。申列電容 器3包含有一透過中間節點9而串接在一起之身為第一電 容器（尚電谷側電容器）的強介電質電容器i，與身為第二 -11 - ¥紙張尺度適用中S @家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐j----- 548803 五、發明説明（9 電容器（低電容侧電容器）的中介電質電容器2。又，fet 4之閘極電極8被連接至中間節點9。 前段閘通部具有：一接收選擇信號〇1而產生一反 擇信號/D1的第一反相器11，以及—接收該第-反相器 u之反=選擇信號/D1而產生選擇信號〇1的第二反相器 12。由第一反相器U所輸出之反相選擇信號，會透 過信號線1 4而被傳送至所有的切換部i 〇a〜工〇d中之各串 列電容器3。且由第二反相器12所輸出之選擇信號〇ι， 會透過信號線13而被傳送至所有的切換部i〇a〜1〇〇之各 夸列電容器3。亦即’在各串列電容器3之兩端，將受選 擇信號D1與反相選擇信號/D1之施加。 其中，在前段閘通部中，藉由第―、第二切換部i〇a、 10B ’構成—個單位選擇器〜川，*帛三、第四切換 則構成一個單位選擇器Usel2e在單位選擇器 Usell之其中之-切換部心中，選擇信號D1被施加至強 =電質電容器1，*中介電質電容器2則受施加反相選擇 信號/D1。另一方面’在單位選擇器UseU之另一切換部 10B中’選擇信號D1係被加至中介電質電容器2上，而反 相選擇信號/D1則被加至強介電質電容器。同樣地， 在單位選擇器Usel2之其中_切換部1QC中，選擇信號W 係被施加至強介電質電容器！，而反相選擇信號/〇ι則被 施加至中介電質電容器2。另一方面，在單位選擇器 Usel2(另一切換部i〇D中，選擇信號〇1則被施加至中介 電質電容器2 ’ @反相選擇信號/D i則被施加至強介電質 -12 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A*規格(21〇χ297公釐） 548803

五、發明説明（1〇 二谷菇1 ]換言之，在每一個單位選擇器Usell， 中被她加至其中-切換部之強介電質電容器的電 整，與被施加至另一切施却一 人^ 換邵<強介電質電容器之電壓係正 負相反的。 此外，在後段間通部中，則具有：一第一反相器21， 用，接收選擇信號D2而產生反相選擇信號/〇2 ;以及— 反相器22 ’用以接收—來自p反相器則反相選 號/D2，而產生—選擇信號D2。由第-反相器21所 輸出之反相選擇信號/D2，經由信號線23，被送至所有切 換郅20A、20B之各串列電容器3。_第二反相器22所輸 出之選擇信號D2，則經由信號線24，被送至所有切換部 2〇A'20B之各串列電容器3。亦即，在各串列電容器3 之兩端，分別受施加選擇信號〇2與反相選擇信號/D2。 在後段閘通部中，單位選擇器Use21即藉由二個切換部 20A、20B來構成。在單位選擇器Use21i其中一切換部 20A中，選擇信號D2被施加至強介電質電容器i，反相選 擇信號/D2則被施加至中介電質電容器2。另一方面，在 單位選擇器Use21之另一切換部2〇B中，選擇信號D 2被施 加至中介電質電容器2，而反相選擇信號/ D 2則被施加至 強介電質電容器1。換言之，即使在後段閘通部之單位選 擇器中’被施加至其中一切換部之強介電質電容器的電 壓，與被施加至另一切換部之強介電質電容器上之電壓， 兩者正負相反。 如上所述’本實施例之非揮發性多工器係成一在前段閘 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 548803 A7 B7 五、發明説明（11 ) 通部配置單位選擇器Usell、Usel2，在後段閘通部配置 單位選擇器Us e2 1之構造。在此所謂單位選擇器係一具有 從二個輸入信號中，選擇其中一輸入信號之機能者。 以下，即就本實施例中之單位選擇器之機能作說明。 圖2為一顯示強介電質層之極化，相對於施加至強介電 質電容器兩端之電壓下的變化特性圖。圖3顯示的是中介 電質層在相對於施加至中介電質電容器兩端之電壓下之極 化變化特性圖。 女I圖2所示，強介電質電容器1中之強介電質層顯示出 一隨施加至其兩端之電場增大而因應的極化量，且具有一 即使在停止電壓之施加後，殘留極化所留之磁滯特性。另 夕卜，即使係相同之強介電質材料，在面積相當大時，由於 整體的極化量亦變大，因而圖2所示之磁滯特性線之殘留 極化在外觀上即變大，然而若以電場為橫軸，在該場合 下，磁滯特性將如圖2所示。另外，強介電質層中之殘留 極化具有一若超過稱之為抗電場之電場的話，正負將反相 之特性，但即使在抗電場以下之電場中，亦呈現出一被叫 作負迴路的磁滯曲線。另一方面，如圖3所示，中介電質 電容器2中之中介電質層會對應於施加電壓，而線性變 化，在停止電壓之施加後，極化將成為0，而無磁滯特 性。 其中，於一將作為高電容侧之電容器的強介電質電容器 1 ，與作為低電容側電容器之中介電質電容器2，相串接 之狀態下，若於兩端施加電壓的話，該電壓將因應於強介 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 548803 A7 B7 五、 發明説明 ( 12 ) 電 質 電容 器 1與中介電質電容器2之有效電容，以及FET 4 之 閘 極氧 化 層 之有效電容，而被分配。亦即，由於電 壓係 被 分 配成 在 強 介電質電容器1與中介電質電容器2中 所儲 存 之 電何· 量 相 等，因而在有效電容較小這一方的電 容器 上 ? 將被 分 配較多之電壓。 結 果， 呈 現 在中間節點9之電位，亦即FET 4之閘 極偏 壓 即由 施 加 至串列電容器3之兩端的信號D 1、/D 1 間之 電 位 差（或信號D2、/D2間之電位差），以及分配至 強介 電 質 電容 器 1 、中介電質電容器2、與閘極氧化層 之電 壓 y 來決 定 〇 在 本實 施 例 之電路構成下，施加至串列電容器3之 兩端 的 電 壓， 一 般 而言為對應於邏輯值” 0 π、” 1 ”之電壓C > V和 電 源 電壓 VDD >。亦即，在串列電容器3之兩端，一直 都被 順 向 或逆 向 施 力口一相當於電源電壓的電壓。而且，強 介電 質 之 極化 在 施 力口電壓除去之後仍殘留著。因此，在每 一個 單 位 選擇 器 之 二個切換部間的中間節點9電壓，將因 為強 介 電 質電 容 器 1與中介電質電容器2之相對於施加電 壓的 有 效 電容 量 J 而維持於所分配得之電壓。 例 如， 當 強 介電質電容器1之電容量，比中介電質2之 電 容 量還 大 時 ，在選擇信號D 1之邏輯值為1時，單位 選擇 器 Use 11之切換部10A之串列電容器3中，由於中介 電質 電 容器2 被 分 配到比較大之電壓，因而中間節點9 之電 位 y 將成 為 一 比VDD/2還高之第一電位Vh。另一方 面， 在 單 位選 擇 器 Use 11之切換部10B之串列電容器3中 ，由 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐) 548803 A7

、中a包資兒各器2被分配到較大之電壓，因而中間節點 9之電位，將成為一比VDD/2還低之第二電位…。另_方 面，當選擇信號D1之邏輯值為〇時，切換部1〇A之中間節 ”占9之私位，將成為一比VDD/2還低之第二電位vi，而切 換部1 0 B《中間節點9之電位則為_比vdd/2還高之第一 電位Vh。 、因此，在本實施例中，即將第_電位…設計成比fet4 =閾值私壓遂鬲，且將第二電位…設計成比4之閾值 電壓還低。、如此一來，當選擇信號D1之邏輯值為！時，切 換部10 A之FET 4將變ON，而切換部1〇]5之FET 4將變 OFF，於是二輸入信號^^、In2其中之一輸入信號即被選擇。另一方面，當選擇信號D1之邏輯值為〇時，切換 部10A之FET 4變成0FF，切換部1〇B之FET4^〇n， 於是二個輸入信號Inl、In2之另一輸入信號Μ即擇。 、 同樣地，在單位選擇器Usel2*，在選擇信號di之邏輯 值為1時，由於切換部loc之FET 4變成〇N，切換部 = FET4變成〇FF，二個輸入信號比〕、In4之其中一輸入 仏號In3將被選擇，另一方面，當選擇信號D i之邏輯值為 〇時，則切換部1 〇 C之FET 4將變成〇 F F，切換部1 〇 D之 FET 4變成〇 N，因而二個輸入信號In3、In4之另一 號In4即被選擇。 4 口 同樣地，在後段侧之單位選擇器Use2丨中，在選擇俨號 D 2之邏輯值為1時，由於切換部2 〇 a之FET 4變成〇 n， -16-

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t換部20B之FET 4變成0FF，單位選擇器useu之輸出 信號將被選擇，另一方面，當選擇信號D2之邏輯值為〇 時’則切換部20A之FET 4變成〇FF，切換部2〇b之FET 4變成ON，因而單位選擇器Usel2i輸出信號即被選擇。 圖4為一表示選擇信號D1、D2之邏輯值組合，與輸出 入關係間之圖。如同該圖所示，輸出信號將會對應於選擇 信號Di、D2之邏輯值組合，而同義地選擇四個輸入信號 Ini〜In4其中任一個。如此，多工器之動作即被達成。接 著，串列電表器3之兩端部的電位，由於接近浮動狀態， 因而在切斷電源後，中間節點9之電位仍會被保持。亦 即’藉由各切換部10A〜10D、20A、20B之強介電質電 谷器1中所生之殘留極化，多工器之動作將呈非揮發性而 作記憶。 圖5 (a)、（b)分別表示單位選擇器之構造例的平面圖， 以及沿Va-Va線之截面圖。如圖5 (a)、（b)所示，在一為 半導體基板3 0之表面部的元件分隔件3 1所環繞的一個活 性區域中，設有三個包含n型雜質的源極/汲極區域3 4 a， 34b’ 34c。在位於半導體基板3〇之各源極/沒極區域 3 4 a，3 4 c間，以及3 4 b，3 4 c間之區域上，夾著閘極氧 化層’设有各FET 4之閘極電極8。另外，在基板上，形 成有一覆盖各FET之第一層間絕緣層4〇，且在第一層間 絕緣層40上’形成有一由強介電質電容器1與中介電質電 容器2所組成之串列電容器3。在其中一切換部i〇A中， 強介電質電容器1具有一由p t所組成之下侧電極1 a及上侧 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公董) 548803 A7 B7 五、發明説明（π 電極lb，且在下側電極丨a與上侧電極丨b間插入有一由 PZT所組成之強介電質層lc。中介電質電容器2具有一由 砍所組成之下侧電極2a與上側電極2b，以及插入於下侧 電極2 a與上侧電極2 b之間由氧化矽所組成之中介電質層 。強介電質電容器上之下側電極la與中介電質電容器1 之下侧電極2a，係透過一貫通第_層間絕緣層11〇之鎢插 塞41，而被連接至閘極電極8。另一切換部1〇B亦具有一 和上述其中一切換部10A相同之構造。另外，在圖5中， 權宜上，雖然所記載的是強介電質電容器1與中介電質電 容器2呈現在同一截面内，但各中介電質電容器2係沿著 閑極電極8之橫寬方向，與強介電質電容器1並列配置。 各中介電質電容器2之下侧電極2a，則透過圖5所示的鎢 插塞而分別被連接至各閘極電極8。 進一步’在第一層間絕緣層4 0上，設有一覆蓋各電容 器1 ’ 2的第二層間絕緣層5 0，且在第二層間絕緣層5 〇 上，設有信號線1 3，1 4。信號線丨3係經由一貫通第二層 間絕緣層5 0的鎢插塞5 1 ’而分別與第一切換部丨〇 a之強 介電質電容器1之上侧電極lb，和第二切換部1QB之中介 堯貝電表器2之上侧電極2 b相連接。信號線1 4則經由一貫 通第二層間絕緣層5 0之鎢插塞5 1，分別與第一切換部 10A之中介電質電容器2之上側電極2b，和第二切換部 1 Ο B之強介電質電容器1之上側電極1 b相連接。而且，各 FET 4之兩端之源極/沒極區域34a，34b接收輸入信號， 再由各FET 4間之源極/汲極區域3 4 c，輸出輸出信號。 •18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 548803 A7 B7 五、 發明説明 ( 16 ) 以上 雖 以 單位選擇器Usell之構造為例作說明， 炊 而 單 位選 擇 器 Us el2，Use21之構造亦基本上同於圖5所 示 之 構 造。 另外 y 強 介 電質電容器1之強介電質層1 c，可以使 用 一 般 在強 介 電 質 記憶體等中所用之叫做Y 1或P Z T的強 介 電 質 材料 〇 又 中介電質電容器2之中介電質層2c，使 用 矽 氧 化層雖在 製 造技術上較為簡便，但材料不特別限定 〇 又， 在 本 實 施例中，雖然強介電質電容器1之電容 量 y 比 中介 電 質 電 容器2之電容量還大，但其大小關係亦 可 為 相 反。 (第2 實 施 例 ) 圖6. % 第 2實施例所揭多工器的電路圖。在本實 施 例 中 ，使 用 一 低 電容側強介電質電容器5，來取代第1 實 施 例 之中 介 電 質 電容器2。亦即，串列電容器3具有一 強 介 電 質電 容 器 1， 與低電容側強介電質電容器5。 在本 實 施 例 中，具特徵在於以具有強介電質層之強 介 電 質 電容 器 y 來構成高電容側電容器與低電容侧電容器 〇 而 且 ，在 本 實 施 例中，低電容側強介電質電容器5之磁 滯 曲 線 的形 狀 y 與 強介電質電容器1不同，有一比強介電 質 電 容 器1還 1、之殘留極化。 在本 實 施 例 中，一個單位選擇器之構造由於僅係將圖5 所 示之 第 1」 貧施例中的中介電質電容器2，以低電容 侧 強 介 電質 電 容 器 5來取代，因而省略其圖示。惟，低電 容側 強 介電 質 電 容 器5之下侧電極、強介電質層、及上侧 電 極 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐) 548803 A7 B7 五、發明説明（17 ) 之材質，都與強介電質電容器1之下侧電極1 a、強介電質 層1 c和上側電極1 b相同，且低電容側強介電質電容器5之 面積，比強介電質電容器1還小。 另外，在本實施例中，在一個單位選擇器中，因應於選 擇信號D 1之邏輯值，中間節點9之電位基本上定成與第1 實施例相同。亦即，在高電容侧電容器之強介電質電容器 1，與低電容侧強介電質電容器5相串接之狀態下，若於 兩端施加電壓的話，該電壓將因應於強介電質電容器1與 低電容側強介電質電容器5之實質有效電容，以及FET 4 之閘極氧化層之實質有效電容，而被分配。亦即，由於電 壓係被分配成強介電質電容器1與低電容侧強介電質電容 器5中所’儲存之電荷量相等，因而實質有效電容較小的這 方電容器，將被分配較多之電壓。然後，再利用這點，即 可使其進行一與第1實施例相同之多工器動作。 在本實施例中，亦可得到一如圖4所示般，對應於選擇 信號D 1、D 2之邏輯值組合的輸出入關係。 尤其是，藉由本實施例，與第1實施例相比，具有優點 在於由於在一個切換部中，利用二個強介電質電容器之非 探發性記憶機能，非揮發性記憶機能將更被強化。此夕卜， 由於各電容器1、5之下側電極、強介電質層與上侧電 極，可以由一共通製程來形成，將可以取得製程之簡單 化。 要使二個強介電質電容器1、5之實質有效電容值相異 之手段，比較有力的有以下三種手段，亦即：使用比介電 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 548803

率不同之二個雨 使其面積不同，或或使用相同強介電質材料合 質電容器i、5之 目同之強介電質材料但使強介屬 實施例所示，：用相门電質層之厚度不同。然而，如4 $用相同強介電質材料但使^ :用相同強介電質材料但使 器、：：或 強介電質層之厘庳丁 π 包貝％谷态1、5之名 如h 在製程上較為簡便。 K施例所示，當藉由使兩者之面積大 使實質有效雷宏變仆试 ，、大】不冋’而來 由於在Gi l化時，除了上述製程數減少之效果外， 變更可變更，因而具有-設計階段可以作特姓 電在使強介電質層之厚度變化之場合下，由於強包貝材料係利用相同者 相⑽目而比起使用比介電率相異之 1材料而言，將具有一材料數可以減少之優點。在薄化厚度下，亦可以抑制專有面積之增大。 (第3實施例） 印 圖7為第3實施例中之作為非揮發性選擇器之非揮發, 多工器的電路圖。 固7所示，本只施例之多工器係由四個輸入端子 Til〜Ή4，來分別接收四個輸入信號如〜Ιη4，並因應於 一個控制端子Tdl，Td2所接收之選擇信號D }、D 2，來 使選自四個輸入信號Inl〜In4之其中一輸入信號，由輸出 端子Tout被輸出作為輸出信號Tout。此外，在一從四個輸 入信號中選擇二個輸入信號之前段閘通部中，還具有一用 以切換輸入信號之通過或遮斷之第一〜第四切換部 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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1 1 Ο A〜1 1.0D 〇 i ^ i、、

104^fM^ 奐邵U〇係由串列電容器103與FET 104所構成。_歹，丨兩六纪 电祕产一 4. 1 '谷态103具有兩透過中間節點丨〇9而 1〇1 .以及=作為高電容側€容器的強介電質電容器 ’n為低電容倒電容器的中介電質電容器土 〇2。 又 在本爲施例Φ .裳 , · 1干罘一、罘二切換部110A、110C之 各問極電極1 0 8，伸漆讲立一 士叫— 兑 係透過共通心中間節點109，而連接至 共通之串列電容器1〇3·筮一 ^ m ,

^ $ 一、弟四切換部110B、110D 工各閘極電極1G8 ’係透過共通之中間節點109，而被連 接至共通之串列電容器1〇3。換·言之，第―、第三切換部 第四切換部 IIOA、 110C共有_列電容器j 〇3，而第二 IIOB、 110D則共有串列電容器1 〇3。 % 前段閘通部具有：.一用以接收選擇信號D1而產生一反 相，擇信號7D1之第一反相器ln、以及一用以從第一反 相器111中接收反相選擇信號/D1而產生選擇·信號D1之第 二反相器112。由第一反相器ιη所輸出之反相選擇信號 /D1，係透過信號線113，而被送至第二切換部ii〇a : UOB之各串列電容器103 ;由第二反相器112所輸出之選 擇信號D 1，係透過信號線i ! 4，而被送至第一、第二切 換部110A〜110D之各串列電容器103。亦即，各串列電容 器103之兩端受到選擇信號D1與反相選擇信號/ 〇1之施 加0 另外’在前段閘通部中，藉由第一、第二切換部 110A、110B來構成一個單位選擇器uselll，並藉由第 三、第四切換部110C、110D，來構成一個單位選擇器 -22- 本紙張尺度適用中國國家標举(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 548803 A7 ________B7 五、發明說明（20 )

Usell2。於單位選擇器Uselll之其中一切換部u〇A中， 選擇信號ϋ 1被施加至強介電質電容器1 〇 1，反相選擇信 號/ D1被施加至中介電質電容器1〇2。另一方面，在單位 選擇器Uselll之另一切換部11〇3中，選擇信號D1被施加 至中介電質電容器102，反相選擇信號/D1被施加至強介 電質電容器ιοί。同樣地，在單位選擇器Usell2之另一切 換部110C中，選擇信號D1被施加至強介電質電容器 101，而反相選擇彳3號/ D1則被施加至中介電質電容器 102。另一方面，在單位選擇器UseU2之另一切換部 110D中，選擇“號D1被施加至中介電質電容器1〇2，而 反相選擇h號/ D1被施加至強介電質電容器。換士 之，在任一單位選擇器Uselll，Usel 12中，被施加至任 其中-切換部之強介電質電容器之電壓，係與被施加至另 一切換部之強介電質電容器之電壓，互為正負相反。 又，後段閘通部中具有：一用以接收選擇信號D 2而產 生一反相選擇信號/ D2之第一反相器12ι、以及一用以從 第一反相器121中接收反相選擇信號/ 〇2而產生選擇信號 D2之第二反相器122。由第一反相器121所輸出之反相選 擇“號/ D 2 ’係透過信號線1 2 3，被送至所有切換部 120A、120B之各串列電容器1〇3 ;由第二反相器122所輸 出之選擇信號D2，則透過信號線124，被送至所有切換 部120A、120B之各串列電容器103。亦即，各串列電容 器103之兩端受到選擇信號D2與反相選擇信號/ 〇2之施 加。在後段閘通部中，藉由二個切換部u〇A、12〇B來構 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 548803 五、發明説明（21 個單位選擇器Usel21。於單位選擇器Usei2i之其中 一切換部120A中，選擇信號D2被施加至強介電質電容器 ，反相選擇信號/D2被施加至中介電質電容器1〇2。 另—=面，在單位選擇器USel2i之另一切換部12〇B中， 選擇信號D2被施加至中介電質電容器1〇2，反相選擇信 说/D2被施加至強介電質電容器1〇1。換言之，在後段閘 通部之單位選擇器中，被施加至任其中一切換部之強介電 質電容器之電壓，係與被施加至另一切換部之強介電質電 容器之電壓，互為正負相反。 包 、如以上戶斤述，本實施例之非揮發性多工器係㈣成將單 位選擇器Uselll，Usell2配置在前段閘通部中，將單位 選擇器Usel21配置在後段閘通部中。亦即，實質上，係與 第1實施例相同之構成。 本實施例之特徵在於：在前段閘通部中，二個切換部 110A與110C共有一個串列電容器1〇3，且二個切換部 110B與110D共有一個串列電容器J 〇 3。 圖8為前段閘通部之構成例之平面圖。如同圖所示，在 一為半導體基板之表面部元件分隔件所圍繞之二個活性區 域中，分別設有三個包含η型雜質之源極/汲極區域13扣， 134b，134c。在位於半導體基板3〇之各源極/汲極區域 134a，134c間，以及134b，134c間之區域上，夾著閘接氧 化層，設有各FET 104之閘極電極〗〇 8。另外，在基板 上，形成有一覆蓋各FET之第一層間絕緣層，且在第一屑 間絕緣層上，形成有一由強介電質電容器1〇1與中介電^ -24 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐） 548803 A7 B7 五、發明説明（22 電容器102所組成之二個串列電容器ι〇3。豆 ::容器…之下侧電極1〇la’系透過一鹤插塞"心 ^ 、第三切換部U〇A、U〇C之各閘極電極 i插C電!電容器1(31之下侧電極iQia’則透過 鶴插塞⑷而被連接至第二、第四切換部議、聊 :各閑極電極108。強介電質電容器1〇1與中介電質電容 詻1〇2(截面積如第1實施例中之圖5所示。 進一步，在第-層間絕緣層上，設有一覆蓋各電容器 10 1 ’ 102的第二層間絕緣層，且在第二層間絕緣層上， 設有信號線113，114。信號線113係經由一貫通第二層 間絕緣層的鎢插塞151，而分別與夢列電容器103之強二 電質電容器101之上侧電極職，和另一串列電容器103 之中介電質電容器102之上側電極102b相連接。信號線 1 1 4則經由一貫通第二層間絕緣層之鎢插塞i 5丨，分別與 另一串列電容器103之中介電質電容器1〇2之上侧電極 102b，和其中一串列電容器1〇3之強介電質電容器之 上侧電極ioib相連接。而且，各FET 104之兩端之源極/汲 極區域134a，134b接收輸入信號，並由各FET 1〇4間之源 極/汲極區域134c，輸出輸出信號。 在本實施例中’與第1實施例相比，由於前段閘通部中 之串列電容器的數量使用一半即夠了，因而具有一優點在 於可以求得該構成多工器之積體電路裝置面積的減少。 (第4實施例） 圖9為第4實施例所揭多工器之電路圖。本實施例之多 __- 25-

本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 548803 A7 ______B7 五、發明説明（23 ) 工器除了第1實施例之多工器以外，還包含一用以以非揮 發性來記憶輸出端子Tout之輸出狀態的輸出信號保持部 6 0。輸出信號保持部6 0具有一透過中間節點6 9連接強介 電質電容器61與中介電質電容器62而成之串列電容器 63。而且，還設有一反相器71，用以產生一藉由將多工 器之後段閘通部所輸出之信號Pr〇ut予以反相而得之反相 信號/Prcmt ;以及一反相器72，插置於中間節點69與輸 出端子Tout之間。 藉由該構成，在串列電容器63之兩端，將受到一由多 工器所輸出之信號Prout，以及其反相信號/pr〇ut之施加。 因此，藉由一與各切換部1 〇中之中間節點9之電位一樣的 作用，輸出^號保持部60之中間節點69之電位，將因應 於強介電質電容器61與中介電質電容器62之電容值的不 同，而在信號Prout之邏輯值為丨時，被保持於低電位，但 在信號Prout之邏輯值為〇時，被保持於高電位。而且，藉 由反相器72使中間節點69之電位被反相，該反相信號將 可由輸出端子Tout被輸出，而作為輸出信號〇ut。 因此，藉由本實施例之多工器，除了可以進行一和第1 κ施例 < 多工器一樣的動作外，由於可以以非揮發性來保 持輸出信號之邏輯值，因而可以在例如切斷電源後，在電 源投入之時點，即由切斷前之狀態來開始動作。 又，也可以在輸入端子Til〜Ti4之後段側，設一具有一 和輸出信號保持部相同構造之輸入信號保持部。在此情形 下，即可以非揮發性來保存各輸入信號Inl〜In4之邏輯 26- 548803 A7 B7 五、發明説明（24 ) 值。且在此場合下，如後所述，當將本實施例之多工器作 為解多工器時，由於能以非揮發性來記憶其輸出狀賤;*因 而在電源切斷後，再投入時將可以從切斷時之狀態‘了來開 始解多工，而具優點。 〜 (第5實施例） 圖1 0為第5實施例中作為非揮發性選擇器之非揮發性多 工器之電路圖。 如圖10所示，本實施例之多工器之構成為將第i實施例 中之前段閘通部的第二、第四切換部10A、10D中的_列 兒容器除去，並配置p通道型FE丁 4,來取代n通道型FET 4。而且，第二、第四切換部1〇A、1〇Dip通道型fet 4, 之閘極電極8，係被連接至第一、第三切換部i〇a、iQc <中間節點9。而且，構設成將第i實施例中之前段閘通 部的後段閘通部之第二切換部20B中之串列電容器除去， 且配置一 p通道型FET 4’來取代n通道型FET 4。且第二切 換部20A之p通道型FET 4,之閘極電極8，被連接至第一切 換部20A之中間節點9。其它構成要素與圖i所示相同。 藉由本實施例之多工器，在前段閘通部中，於單位選擇 器Usell之第一、第二切換部1〇A、1〇B之雙方中，選擇 信號D 1被施加至強介電質電容器i，而反相選擇信號/ D工 則被施加至中介電質電容器2。同樣地，在單位選擇器 1^€12之第三、第四切換部1〇(：;、1〇1：)雙方中，選擇信號 D 1被施加至強介電質電容器i，而反相選擇信號/D i則被 施加至中介電質電容器2。換言之，在任一單位選擇器 '27- 本紙張尺度適用中國國家樣Acns) 548803 A7 B7 ____ 五、發明説明（25 )

Usell，Usel2中，被施加至任一切換部之強介電質電容 器之電壓，係與被施加至另一切換部之強介電質電容器之 電壓的正負性相同。 又，在後段閘通部中，於第一、第二切換部20A、20B 雙方中，選擇信號D 2係被施加至強介電質電容器1，而反 相選擇信號/ D 2係被施加至中介電質電容器2。換言之’ 在後段閘通部之單位選擇器中，被施加至任一切換部之強 介電質電容器之電壓，亦與被施加至另一切換部之強介電 質電容器之電壓的正負性相同。 因此，在強介電質電容器1之電容，比中介電質電容器 2之電容還大時，若選擇信號Dl、D2之邏輯值為1時，則 各中間節點9之電位將成為一比VDD/2還高的第一電位 Vh。另一方面，當選擇信號Dl、D2之邏輯值為0時，各 中間節點9之電位將成為一比VDD/2還低的第二電位V 1。 是以，在本實施例中，係先設計成使第一電位V h，比η 通道型FET 4之閾值電壓還高，且不比ρ通道型FET 4之閾 值電壓還高。如此一來，在選擇信號D1之邏輯值為1時， 當切換部1 Ο Α之FET 4為ON時，切換部10Β之FET 4將成 為OFF，進而二個輸入信號Ini，In2之其中一輸入信號 Ini將被選擇。另一方面，當選擇信號D1之邏輯值為〇 時，若切換部1 0 A之FET 4成為OFF，切換部10B之FET 4將變成ON，因而二個輸入信號Ini，In2之其中另一輸入 信號In2將被選擇。其它單位選擇器Usel2，Use21中之情 形亦一樣。 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 548803 A7 —------------- —_ B7 五、發明説明（26 ) 藉由本實施例，由於可以實現一和第1實施例一樣的多 工器動作，JL與第1實施例相t匕，在前段問通部與後段問 通部雙方中，由於_列電容器之數目一半即夠了，因而可 以獲得該構成多，器之積體電路裝置面積減少之優點。 又，在第2第4貝施例中，於各切換部 20B中，配置p通道, ^ 來取代ii通道型FET 4，並除 去串列電容器3亦可。 (第6實施例） 圖 11 係第 6 實施例所揭 FPGA (Fleld Pr〇grammaMe Gate· array)之電路圖。在本實施例中，配置有上述第1至第5實 施例之其中任一構成之多工器Mui〜MulO及Mu21，且配 置有 LUT (Look Up Table)、暫存器（Reg)、SR 邏輯 (Set/Reset Logic)等。 根據本實施例，在一可程式寫入之FPGA中，藉由配置 一具有本發明之非揮發性選擇器（單位選擇器）之多工器， 由於可以即使沒有SRAM，亦可用非揮發性來記憶一些因 應於所寫入程式之多工器動作，因而可以取得電路佔有面 積之減少或控制之簡單化。 (第7實施例） 圖1 2為第7實施例相關之辨識系統之部分構成電路圖。 如同該圖所示’在辨識系統中，包含有：用以記憶標準圖 樣之標準圖樣"I己憶部2 5 1、利用習知動態計劃法來計算二 個圖樣之距離的比對部2 5 2、類似部分檢出部2 〇 〇、標準 圖樣平均化處理部2 5 3、以及距離一類似部分比例記憶部 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 548803 五、發明説明（27 2 5 4。 —類似部分檢出部2〇〇中，配置有··判定部2〇1 ,用以判 :D P距離值κ否為一小於第κ個以内之值；以及一多工 詻^〇2用以因應判定部2 0 1之指令，而將比對部2 5 2之 計算結果的某一生宙π 失真函數、I相之DP對應向量距離、該標 準圖樣之類別名、以及DP距離等，分別送至記憶： 記憶部2〇4、記憶部2〇5、記憶部2〇6，且將其^ 別名 < 圖樣框教，從標準圖樣記憶部2 5 i，送至記情 部2 0 7。 1 匕‘ 另外，在類似部分檢出部200中，雖然 DP:應…離計算部2 0 8、用以記憶—每次偏移二 二：框而求得之一平滑化Dp對應向量距離 ㈣、-平均化框數計算部210、一比較部2 ^ 訂 這f元件之動作並非與本發明有直接關係者，因而省略其 說明。 本辨識系統為—由類似之標準圖樣中，正確地檢測出盘 孩類似（標準圖樣組相類似的部分，再僅就該部分予” 均4匕，而得到一高辨識率者。 另外，藉由設計一具有第1至第5實施例中之任一者 構成的非揮發性多工器，來作為類似部分檢出部200内之 多工器2 02，將不需要對判定部2〇1之資料加以問銷 即’由於可以將前次判定結果，非探發性地 多 =中，因而可以取得電路佔有面積之減少，或控制之簡 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格 30- 548803 A7 B7

五、發明説明（28 圖1 2所示之辨識系統只是一種可以應用本發明之其中 一辨識系統，配置有本發明之非揮發性選擇器的多工器 亦可以配置於圖1 2所示以外之其它辨識系統中。 (第8實施例） 圖1 3為一概略顯示第8實施例所揭密碼晶片電路構成之 方塊圖。 本實施例之密碼晶片具有一矩陣狀記憶胞陣列，且具 有：一用以記憶資料群的資料記憶體3 〇 1、一用以選擇各 配置於資料記憶體3 0 1之行方向資料群的多工器3 〇 2、一 用以選擇各配置於記憶體3 0 1之列方向資料群的多工器 3 〇 3、一用以記憶密碼值之r 〇 μ等控制資料記憶體 304、以及比對電路305、306等。 在本實施例之密碼晶片電路中，將會對應於控制資料記 憶體3 04中所儲存之密碼值所組成之控制資料，而將資料 群由資料記憶體3 0 1中取出，再每行每列地由多工器 3 0 2、3 0 3，將資料群送給比對電路3〇5、3〇6，而能判 定該預先保存之密碼與所送出之密碼間之一致/不一致。 在此場合，由於多工器3 〇 2、3 0 3之動作係被非揮發性地 1己憶著，因而可以迅速地進行一大致重複一定動作之密碼 確認作業。 (其它實施例） 在上述各實施例中，雖係就一從四個輸入信號中選擇一 個之多工器作說明，但當輸入數比四個還多時，仍可以應 用本發明。例如，要構設一從八個輸入選擇其中之一的多 _—__-31 - 本紙張尺度適用中國國家樣準(CNS) Μ規格(2ι〇χ挪公董) 548803 A7 B7 五、發明説明（29 ) 工器時，只要在圖1、圖6、圖7、圖8、圖9與圖10所示 之前段閘通部之更前段侧，設四個單位選擇器，再因應於 三個選擇信號之邏輯值1、〇之組合，來使各單位選擇器 動作即可。另外，當要由二個輸入選擇其中之一時，只要 配置-個因應於一個選擇信號之邏輯值1、0而動作之單 位選擇器即可。總之，對於2n個（n-2)之選擇器電路而 言，都可以應用上述各實施例。 然而，當輸入信號並非2n個時亦可。在此場合下，2 n 個FET中，具有不需要之輸入部者雖仍在，但藉由例如將 該FET之輸出部與予接地，即可確保多工器動作。 進一步，當想要使輸入端子Til〜Ti4，與輸出端子Tout之 資料間的輸出入關係相反時，亦即想要因應於由輸出端子 Tout輸入之資料，以及選擇信號D 1、D 2之邏輯值組合， 而使圖4所示之輸入信號In 1〜In4，由四個輸入端子 Til〜Ti4輸出時，只要使輸入方向相反即可。藉此，各實 施例之多工器即可作為一非揮發性解多工器。 在上述實施例中，當具有強介電質電容器與中介電質電 容器時，雖係以強介電質電容器作為高電容側電容器，並 以中介電質電容器作為低電容侧電容器，但使強介電質電 容器作為低電容侧電容器，並使中介電質電容器作為高電 容侧電容器亦可。 另外，沒有必要使所有的切換部都具有非揮發性記憶機 能，只要使一些接收共同之選擇信號、反相選擇信號之切 換部具有非揮發性記憶機能即可。例如，亦可以採用一配 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 548803 A7

置AND電路、〇R電路、nAnd雷玖笃、湿結·：…a 路寺邏輯運算電路，來 取代圖1等所不後段閘通部，以推 π 以連仃則段閘通邵所輸出之 二個信號之邏輯運算的構成。 【發明效果】 根據本發明’將可以提供一種能非揮發性地記憶動作狀 態之選擇器，或配置有該選擇器之半導體積體電路。 【圖式簡單說明】 圖1為第1實施例所揭作為非揮發性選擇器之非揮發性 多工器的電路圖。 圖2為一顯示出強介電質層之極化相對於施加至強介電 質電容器兩端之電壓的變化之特性圖。 圖3為一顯示出中介電質層之極化相對於施加至中介電 貝電谷器兩端之電壓的變化之特性圖。 圖4為一以表格顯示出相對於選擇信號D1、D2之邏輯 值組合的輸出入關係圖。 圖5(a) ’（b)分別為一顯示第1實施例中之單位選擇器 之構造例的平面圖與沿V a - V a之截面圖。 圖6為第2實施例所揭多工器之電路圖。 圖7為第3實施例所揭作為非揮發性選擇器之非揮發性 多工器的電路圖。 圖8為一顯示第3實施例之前段閘通部構造例的平面 圖。 圖9為第4實施例所揭多工器之電路圖。 圖1 0為第5實施例所揭作為非揮發性選擇器之非揮發性 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

裝 訂

線 548803 A7 B7 五、發明説明（31 ) 多工器的電路圖。 圖1 1為第6實施例所揭FPGA之電路圖。 圖1 2為一顯示第7實施例所揭辨識系統之部分構成的電 路圖。 圖1 3為一概略顯示第8實施例所揭密碼晶片電路之構成 的方塊電路圖。 圖14(a)，（b)分別為習知四輸入多工器之電路圖，以 及其將對應於選擇信號之輸出入關係以表顯示之圖示。 【符號說明】 1 強介電質電容器 2 中介電質電容器 3 串列電容器 4 FET 8 鬧極電極 9 中間節點 10 切換部 11 反相器 12 反相器 13 信號線 14 信號線 2 1 反相器 2 2 In AB 2 3 信號線 2 4 信號線 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 548803 A7 B7 五、發明説明（32 ) T i 輸入端子 Tout 輸出端子 T d 控制端子 Use 單位選擇器 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 548803

   種非揮發性選擇器，具有至少一單位選擇器，並因應 於選澤信號與反相選擇信號，來遮斷複數個輸入信號中 之至少一輸入信號的通過，而使其它輸入信號通過，其 特徵在於： 該單位選擇器包含有： 至少一串列電容器，其具有第一電容器與第二電容 备，兩者夹著一中間節點而相互串接且至少有一方為強 介電質電容器，其兩端並接收該選擇信號與該反相選擇 信號； 第一 F E T ,具有連接至該串列電容器之中間節點的閘 極電極，以及作為該輸入部與輸出部的第一、第二雜質 擴散層；以及 第二F E T，具有連接至該串列電容器之中間節點的閘 極電極，以及作為該輸入部與輸出部之第一、第二雜質 擴散層； 且在該串列電容器兩侧接收到選擇信號與反相選擇信 號時，該中間節點之電位會因應於該反相信號之邏輯 值，而交替地切換該第一與第二FET其中之一為ON而 另一者為〇F F。 2.如申請專利範圍第1項所述之非揮發性選擇器，其中： 該至少一串列電容器含有第一、第二串列電容器； 該第一串列電容器之中間節點連接至該第一 F E T之閘 極電極； 該第二串列電容器之中間節點連接至該第二F E T之閘 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 x 297公董) 々、申請專利範圍 極電極， 該第一、第二FET之導電型態相同； 該第一串列電容器之第一電容器，與該第二串列電容 器之第二電容器，係由共通之第一接線而連接； 該第一串列電容器之第二電容器，與該第二串列電容 器之第一電容器，係由共通之第二接線而連接；且 該反相信號或反相選擇信號係由該第一接線所供應， 而該反相選擇信號或反相信號由該第二接線所供應。 3. 如申請專利範圍第2項所述之非揮發性選擇器，其中： 該第一、第二串列電容器中之各第一電容器與各第二 電容器各為一對強介電質電容器，且此對強介電質電容 器分別具有一極化磁滯特性相對於施加電壓而呈現相互 不同特性的強介電質層。 4. 如申請專利範圍第3項所述之非揮發性選擇器，其中： 該第一、第二事列電容器中之各一對強介電質電容器 間之電容值，因應於上述各強介電質層之材料相同但厚 度不同，而有所不同。 5. 如申請專利範圍第3項所述之非揮發性選擇器，其中： 該第一、第二串列電容器中之各一對強介電質電容器 之電容值，因應於上述各強介電質層之材料相同但面積 不同，而有所不同。 6. 如申請專利範圍第2項所述之非揮發性選擇器，其中： 該第一、第二串列電容器中之各第一電容器與各第二 電容器其中之一為強介電質電容器，而另一者為中介電 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 548803 A8 B8 C8 ____ D8 六、申請專利範園 質電容器。 7·如申請專利範圍第2項所述之非探發性選擇器，其中還 包含有另一單位選擇器，且此選擇器具有： 另一第一 FET，具有連接至該第一串列電容器之中間 節點的閘極電極，以及作為該輸入部與輸出部的第一、 第二雜質擴散層；以及 另一第二FET，具有連接至該第二串列電容器之中間 郎點的問極電極’以及作為该輸入部與輸出部之第—、 第二雜質擴散層。 8·如申請專利範圍第1項所述之非探發性選擇器，其中： 該至少一電容器係一串列電容器；且 該第一、第二FET之其中之一係n通道型feT，而另 一者係p通道型F E T。 9. 如申請專利範圍第8項所述之非探發性選擇器，其中： 該_列電容器中之第一電容器與第二電容器為分別具 有強介電質層的各一對強介電質電容器，且該各一對之 強介電質層之相對於施加電壓之極化磁滯特性相互不 同。 10. 如申請專利範圍第9項所述之非揮發性選擇器，其中： 該串列電容器中之第一電容器與第二電容器之其中之 一係強介電質電容器，而另一者係中等介電質電容器。 11·如申請專利範圍第1至1 〇項中任一項所述之非揮發性選 擇器，其中 具有一閘通部，其配置有2n·1個單位選擇器，其具有 -38-

   548803 A8 B8 C8 申請專利範圍 供接收2 ( η為2以上之自然數）個輸入信號之2η·ι對該第 —、第二F Ε Τ，且在該串列電容器兩侧接收共通之選擇 信號與反相選擇信號。 12.如申請專利範圍第u項所述之非揮發性選擇器，其 中： 將上述閘通部之複數個單位選擇器之數量，配置成愈 向後段側，愈對半減少。 13·如申請專利範圍第1 2項所述之非揮發性選擇器，其 中： 還具有一串列電容器，其配置於上述複數個閘通部中 之最後一段閘通部之輸出侧，且具有兩透過中間節點而 串接在一起，且至少其中之一為強介電質電容器的第一 私谷器與第二電容器，其兩端並接收該輸出信號與反相 輸出信號。 14· 一種半導體積體電路，其具有一選擇器，且此選擇器具 有至少一單位選擇器，並因應於選擇信號與反相選擇信 號，而遮斷複數個輸入信號中之至少一輸入信號的通 過，但使其它輸入信號通過，其中該單位選擇器具有： 至少一串列電容器，其具有第一電容器與第二電容 器，兩者夾著一中間節點而相互串接且至少有一方為強 介電質電容器，其兩端並接收該選擇信號與該反相選擇 信號； 第一 FET，具有連接至該串列電容器之中間節點的閘 極電極，以及作為該輸入部與輸出部的第一、二

   裝

   -39-

   548803 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 擴散層；以及 第二F E T ，具有連接至該串列電容器之中間節點的閘 極電極，以及作為該輸入部與輸出部之第一、第二雜質 擴散層； 且在該串列電容器兩侧接收到選擇信號與反相選擇信 號時，該中間節點之電位會因應於該反相信號之邏輯 值，而交替地切換該第一與第二FET其中之一 g〇N而 另一者為OF F ; 其並作為 FPGA (Field Pr0grammable Gate.array)用。 15. —種半導體積體電路，具有一選擇器，且此選擇器具有 至少一單位選擇器，並因應於選擇信號與反相選擇信 號，而遮斷複數個輸入信號中之至少一輸入信號的通 過，但使其它輸入信號通過，其中該單位選擇器具有： 至少一串列電容器，其具有第一電容器與第二電容 器，兩者夾著一中間節點而相互串接且至少有一方為強 介電質電容器，其兩端並接收該選擇信號與該反相選 信號； ' 第-FET，具有連接至該串列電容器之中間節點的閘 極電極，以及作為該輸入部與輸出部的第一、第二 擴散層；以及 ” 第二FET，具有連接至該串列電容器之中間節點的閘 極電極’以及作為該輸入部與輸出部之第一、 擴散層； 弟一雜質 且在該串列電容器兩侧接收到選擇信號與反相選擇信 -40-

   548803 申請專利範圍 A8 B8 C8 D8

   號時，該中間節點之電位會因應於該反相信號之邏輯 值，而交替地切換該第一與第二FET其中之一為〇N而 另一者為OF F ; 其並被配置於一辨識系統中。 16. 一種半導體和體電路’具有一選擇器，且此選擇器具有 至少一單位選擇器，並因應於選擇信號與反相選擇信 號’而遮斷複數個輸入“號中之至少一輸入信號的通 過，但使其它輸入信號通過，其中該單位選擇器具有： 至少一串列電容器，其具有第一電容器與第二電容 器，兩者夾著一中間節點而相互串接且至少有一方為強 介電質電容器’其雨端並接收該選擇信號與該反相選擇 信號； 第一 FET，具有連接至該串列電容器之中間節點的閘 極電極，以及作為該輸入部與輸出部的第一、第二雜質 擴散層；以及 ^ 第二F E T，具有連接至該串列電容器之中間節點的閘 極電極，以及作為該輸入部與輸出部之第一、第二雜質 擴散層； 且在該串列電容器兩側接收到選擇信號與反相選擇信 號時’該中間節點之電位會因應於該反相信號之邏輯 值，而交替地切換該第一與第二FET其中之一為〇N而 另一者為OFF ; 其並被配置於一密碼晶片電路中。 -41 - ______ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 X 297公釐)