JP4504518B2

JP4504518B2 - フイールドプログラム可能ゲートアレイの不揮発性メモリセルを消去する方法

Info

Publication number: JP4504518B2
Application number: JP2000182240A
Authority: JP
Inventors: ヘクトフォルカー
Original assignee: ゲートフィールドコーポレイション
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 2000-05-15
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2020-05-15
Also published as: DE10023154A1; JP2001067885A; DE10023154B4; US6125059A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フイールドプログラム可能ゲートアレイ集積回路（ＦＰＧＡ）、より詳細には、プログラム可能な相互接続のプログラム部分として不揮発性のメモリセルを有するＦＰＧＡに関する。
本発明は、フイールドプログラマブル集積回路、特にフイールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、より詳細には、ＦＰＧＡ内にスイッチ素子として使用される浮遊ゲートＭＯＳトランジスタに関する。典型的に、ＦＰＧＡは論理要素の配列と何千ものプログラム可能相互接続を持った配線相互接続を有し、ＦＰＧＡはユーザにより定義された機能を有する集積回路に構成できる。各プログラム可能接続またはスイッチは集積回路中の２つの回路ノードを接続することができ、論理要素の機能を設定するために配線接続を形成（または切断）することができる。
【０００２】
ＦＰＧＡは、メモリセルまたはアンチフューズのいずれかをプログラム可能接続のために使用する。メモリセルは再プログラム可能である、そして、アンチフューズは一回のみプログラム可能である。プログラム可能相互接続のメモリセルの１つのタイプが、１９９８年６月９日にロバート・ジェー・リップ等に付与され本譲受人に譲渡された米国特許第５，７６４，０９６号の「汎用目的、不揮発性プログラム可能スイッチ」に開示されている。特許に記載されたＦＰＧＡにおいて、不揮発性再プログラム可能トランジスタメモリ（ＮＶＭ）は、無差別的にＦＰＧＡ配線及び回路要素を相互接続するためにスイッチ機能を提供する。基本的に、ＮＶＭセルは、ＮＶＭ技術の不揮発性プログラム可能特徴を提供するために、充電および／または放電できる浮遊ゲートを持ったＭＯＳトランジスタを有する。
【０００３】
さらに、このプログラム可能相互接続の改良および変形が、１９９８年１１月１７日に、アール・エム・サルター・ＩＩＩ等に付与されてそして本譲受人に譲渡された米国特許第５，８３８，０４０号の「センスにおいてＦＮトンネリングを持った不揮発性プログラム可能相互接続セル」および１９９８年１２月４日に、ジャック・ゼゼホン・ペン等に出願されてそして本譲受人に譲渡された米国特許出願第０９／２０５，８７６号の「プログラム可能埋め込みビット線を持った改良された不揮発性プログラム可能相互接続セル」（アトーニー・ドケット番号１６３３３−１６）に開示されている。さらに、他の改良が１９９８年１２月４日に、ジャック・ゼゼホン・ペン等に出願されてそして本譲受人に譲渡された米国特許出願第０９／２０５，６７８号の「センストランジスタ内にプログラム可能埋め込みソース／ドレインを持った不揮発性再プログラム可能相互接続セル」（アトーニー・ドケット番号１６３３３−１７）に開示されている。これらの特許や出願は参照のためにこれにより組込む。
【０００４】
しかし、これらプログラム可能相互接続の消去及びプログラミング操作は、ＦＰＧＡの通常の動作におけるＦＰＧＡのスイッチング動作に比較して相対的に長い時間にわたり高い電圧（おおよそ２０ボルト）をいまだ必要とする。高い電圧はプログラムを行なう回路にとり過酷な要求を課しそして高い電圧は低い電圧が必要とするよりも集積回路基板上のより多くの貴重な面積を必要とする。消去時間は、ＦＰＧＡの検査コストに直接に関係する。本発明は、選択された相互接続のプログラミングが実行される前に典型的に全てのプログラム可能相互接続について実行される消去操作における電圧および／または時間を低下することに関する。
【０００５】
【発明の要約】
本発明は、集積回路において回路ノードを選択的に相互接続するプログラム可能相互接続セルを消去する方法を提供する。各プログラム可能相互接続セルは、回路ノードにそれぞれ接続された第１及び第２ソース／ドレイン領域と、制御ゲートと、浮遊ゲートとを持った第１トランジスタを有する。プログラム可能相互接続セルはまた、第１及び第２ソース／ドレイン領域と、第１トランジスタの制御ゲートに接続された制御ゲートと、第１トランジスタの浮遊ゲートに接続された浮遊ゲートを持った第２トランジスタを有する。プログラム可能相互接続を消去する方法は、第１及び第２トランジスタの制御ゲートに第１極性の第１電圧を印加し、第１トランジスタの第１及び第２ソース／ドレイン領域上に接地電圧を印加し、そして第２トランジスタの第１及び第２ソース／ドレイン領域に第１電圧と接地の中間の第２電圧を印加することを含む。
【０００６】
プログラム可能な相互接続セルは、第１及び第２トランジスタの浮遊ゲートに接続された浮遊ゲートと、第１及び第２トランジスタの制御ゲートに接続された制御ゲートと、そして浮遊及び制御ゲート下の導電領域と、を持ったさらなるトンネリング装置を有することができる。これらプログラム可能相互接続セルを消去する方法はさらにトンネリング装置の導電領域に第１電圧と接地電圧との中間の第３電圧を印加することを含む。
【０００７】
【発明の実施例】
本発明は、上記の米国特許第５，８３８，０４０号及び米国特許出願第０９／２０５，６７８号に記載される第１タイプの例と米国特許出願０９／２０５，８７６号に記載される第２タイプの例の２つの一般的なタイプのプログラム可能相互接続に適用できる。全てのプログラム可能相互接続は、ＦＰＧＡのユーザ構成可能回路の第１及び第２回路ノードのそれぞれに接続する２つのソース／ドレインを持ったスイッチＭＯＳトランジスタを有する。スイッチトランジスタはまた、浮遊ゲートを有しこの浮遊ゲート上の電荷量に応じてトランジスタをオフ及びオンする。スイッチトランジスタの浮遊ゲートを消去及びプログラムするため、接続されたセンスＭＯＳトランジスタまたは追加の消去／プログラミング装置が使用される。いずれの場合も、センストランジスタはその浮遊ゲートをスイッチトランジスタの浮遊ゲート及び浮遊ゲートに容量的に結合した制御ゲートに緊密に結合させている。センストランジスタはまた、プログラミング後に制御ゲートと共にスイッチトランジスタの浮遊ゲートの状態をセンスするために使用される制御線に接続されたソース／ドレイン領域を有する。
【０００８】
プログラム可能相互接続の第１タイプにおいて、センストランジスタはまたその浮遊ゲートおよび接続されたスイッチトランジスタの浮遊ゲートを消去およびプログラミングするためのトンネル領域を有する。上述した米国特許第５，８３８，０４０号はこのタイプのプログラム可能相互接続の例を開示している。図１はこのプログラム可能内部接続セルの概略を示す。ＦＰＧＡはスイッチトランジスタ１０およぴファウラ・ノルドハイム・トンネル装置及びセンストランジスタ１２を含む。スイッチトランジスタ１０はトランジスタのドレイン及びソース領域にそれぞれ接続されたコンタクト１４および１６を有する。そして、センストランジスタ１２はトランジスタのドレイン及びソース領域にそれぞれ接続されたコンタクト１８および２０を有する。センストランジスタ１２のドレインはまたドレイン列（金属）線２２に接続されていて、そしてソースはソース列（金属）線２４に接続されている。列線２２、２４は一列内のセンストランジスタ１２の全てのソース及びドレイン領域に接続されている。スイッチトランジスタ１０及びセンストランジスタ１２は、共通の浮遊ゲート２６を共有する。共通の浮遊ゲートはスイッチトランジスタ１０の制御ゲート２８及びセンストランジスタ１２の制御ゲート３０の間に置かれている。制御ゲートは行（ポリ２）線３２に接続されている。
【０００９】
図２はセンストランジスタ１２の断面図を示す。これに明らかに示されるように、センストランジスタ内の浮遊ゲート２６は、矢印３８により示されるような浮遊ゲート及びドレイン領域間に電子のトンネルを容易にするために浮遊ゲート２６及びＮ＋ドレイン３４を分離する８０Åないし１２０Åの程度の厚さを持ったトンネリング酸化３６でもって、センストランジスタのＮ＋ドープされたドレイン３４および／またはソース３５に少し重なり合うように位置している。従って、ＦＰＧＡプログラム可能相互接続セルの消去は、ドレインソースおよびチャンネル領域から浮遊ゲートへの電子のトンネリングにより生ずる。ＦＰＧＡセルの書き込みは浮遊ゲートからセンストランジスタのドレインおよび／またはソースへのみの電子のトンネリングにより生ずる。
【００１０】
図３は図１のＦＰＧＡプログラム可能相互接続セルの配置の平面図である。スイッチトランジスタ１０及びセンストランジスタ１２は半導体ウエハ内に水平方向に離間して整列しており、トランジスタ１０のソース及びドレイン間およびセンストランジスタ１２のソースおよびドレイン間のチャンネル領域を覆う第１ポリシリコン線（ポリ１）を有する浮遊ゲート２６を持つ。ポリ１線はセルのいずれかの側で終わり、近くのセルに続かない。２つのトランジスタの制御ゲート２８、３０は、ポリ１線上を延びそれに自己整列する第２ポリシリコン層（ポリ２）３２により提供される。ポリ２線は行に整列しているセル内の全てのトランジスタに続いている。ドレイン列線２２は、ドレインへのコンタクト１８に接続していて、そして列内の全ての感知トランジスタのドレイン端子に接続するために垂直に続いている。同様に、ソース列金属線２４はソースコンタクト２０と係合し、そして列内のセンストランジスタの全てのソース領域に接続するために垂直に延びている。従って、ＦＰＧＡセルの列において、全てのセンストランジスタのソースはソース列と呼ばれる１つの列線に接続していて、全てのドレインはドレイン列と呼ばれる第２列線に接続している。図３に示されているセルは、プログラム及び消去機能を実行する隣接のセンス装置のために共有ソースコンタクトの半分及び共有ドレインコンタクトの半分を含む。上述したように、センス装置はスイッチトランジスタがＦＰＧＡ内に配線されていてアクセスできないから、各ＦＰＧＡのプログラム状態または消去状態を試験するのに必要とされる。
【００１１】
ＦＰＧＡタイルは、コアタイルについて例えば３２行５列のＦＰＧＡセルの配列を含む。図４Ａ及び図４Ｂはこの様な配列の２列と４行の平面図と概略回路図を示す。図１ないし図３の参照番号は図４Ａ及び図４Ｂ内に使用されている。全てのポリ１浮遊ゲートに２６が付され、ポリ２行線に３２が付され、ドレイン列線に２２が付され、ソース金属列線に２４が付されている。４行に行_iないし行_i+3が付されている。ドレイン列にＤＣＯＬ_jないしＤＣＯＬ_j+1が付されている。ソース列にＳＣＯＬ_jないしＳＣＯＬ_j+1が付されている。センストランジスタの配列内の各ビットに対するプログラムされた及び消去されたセンストランジスタのしきい値の測定は、ＮＯＲＲＯＭがアクセスされるのと同じ方法で実行される。列のセンストランジスタの選択されないビットのそれぞれのバイアスを「オフ」し、そして選択されたビットのマージンを取ることによる。この測定の「マージンを取る」ことは、ドレイン電流がある参照レベルより下または上かを検出する時に、選択されたセルの制御ゲート（行）電圧を変化することにより行なわれる。行バイアスは幾つかの操作モードを持つ行ドライバにより駆動される。これらは同時的に全てのプログラム可能相互接続セルについてブロック操作が実行される「消去」の間、配列に関して高い正電圧を供給しなければならない。これらは「プログラム」及び「読み出し」の間に、正及び負の電圧を行に供給しなければならない。そして、これらは「操作」モードの間、一定の正バイアスを供給しなければならない。列バイアスは列ドライバにより印加される。プログラムするため、列は対として正電圧に駆動されなければならない。この対の１つは「読出し」の際に電流を検出する時に低い正電圧レベルに強制され、他は接地に維持される。他の全ての時間は、これらは両方とも接地されるかまたは開回路になる。
【００１２】
表１は、全ての操作モードについてのおおよその行及び列及びピーク電圧レベルを与える。プログラム妨害は、行選択／不選択窓電圧を列選択／不選択窓電圧とＶ_UUDだけ重なり合うようにすることにより許容レベルまで減少される。この電圧は行及び列の両方が不選択のプログラムされたビットを強調するが、行又は列のみが不選択で両方が不選択ではない所の消去ビット上のプログラミングストレスを減少する。これらの式は理想的な例である。電圧レベルは周囲の回路の降伏電圧および行対列プログラム時間要素を考慮して調節できる。
【００１３】
【表１】

【００１４】
図１１は従前のプログラム可能相互接続セルの改良を示す。改良されたセルは、図１のスイッチトランジスタと類似のスイッチコンタクト８２を持ったソース及びドレイン領域を有するスイッチトランジスタ８０を含む。センストランジスタ８４は、それぞれソース４６及びドレイン８８のための点線８６’及び８８’により示されたＰドープ基板に対する埋め込まれたＮ＋インプラント（１５Ｋｅｖの燐２ｅ１５）のためのドーパントインプラントマスクを用いて形成されるソース領域８６及びドレイン領域８８を有する。埋め込まれたＮ＋ソース及びドレインは、スイッチトランジスタ８０のソース及びドレインとセンストランジスタ８４のソース及びドレインとの間を走るポリシリコン浮遊ゲート９０およびポリシリコン２制御ゲート９２の形成前に形成される。引き続くポリシリコン処理は９８に示すように、ソース及びドレイン間のチャンネル領域９６内にドレイン８６及びソース８８の横方向ドーパント拡散を生ずる。
【００１５】
本発明は、従前及び改良されたプログラム可能相互接続の両方に適用可能である。本発明は、現代のＭＯＳプロセス技術においてＭＯＳトランジスタのゲート酸化の厚さは非常に薄いことを認識している。特に、ゲート酸化の厚さはもし十分な電圧が酸化物を横断して印加されると電子トンネリングの十分な範囲内である。従って、消去操作において本発明によれば、制御ゲート電圧はＶＥＲＡＳＥおおよそ＋１８Ｖに上昇され、スイッチトランジスタのソース及びドレイン領域は０Ｖに維持される。全てのスイッチのひとかたまりの消去操作は同時的に行なわれる。高電圧消去パルスの間、全ての浮遊ゲートが充電されこの結果、全てのスイッチが導通する。ＦＰＧＡセルへの電力供給は遮断される。配線アーキテクチャにおいて全てのスイッチが導通しているから、スイッチトランジスタの全てのソース／ドレインコンタクトは接地される。一方、センストランジスタ１２のソース及びドレイン領域が０及び＋１８ボルトの間の中間電圧に維持される。トンネリングがスイッチトランジスタ１０のゲート酸化を介して発生する。図５Ａにさまざまな消去操作電圧と共に回路概略図が示されている。この消去操作の結果により浮遊ゲートにより負の電荷が置かれる。すなわち、浮遊ゲート電圧は通常の消去操作が実行されるよりもより負となる。
【００１６】
この結果は、図５Ｂに概略示されるように、制御ゲートと浮遊ゲートとの間、浮遊ゲートとスイッチトランジスタのソース、ドレイン及びチャンネル領域との間、そして浮遊ゲートとセンストランジスタのソース、ドレイン及びチャンネル領域との間の容量結合を考えれば理解できる。典型的なプログラム可能相互接続セルについて、制御ゲートと浮遊ゲート間は約５０％の結合比が、浮遊ゲートとスイッチトランジスタ１０のソース、ドレイン及びチャンネル領域の間は約４０％、そして浮遊ゲートとセンストランジスタ１２のソース、ドレイン及びチャンネル領域の間は約１０％が存在する。制御と浮遊ゲートの間の酸化はトンネル酸化、すなわち、浮遊ゲートとスイッチ及びセンストランジスタのチャンネル領域の間の酸化に較べて典型的に２倍の厚さである。トンネル酸化の厚さの比により制限されて、制御ゲート上の高電圧のみで、浮遊ゲート電圧は制御ゲート電圧の１／３まで消去できる。制御ゲート上の＋１８Ｖに対して、浮遊ゲートは＋６Ｖまで引き上げられる。消去操作後に制御ゲートが接地電位に低下すると、浮遊ゲートへの制御ゲートの５０％結合に起因して、浮遊ゲートは制御ゲート上の前の消去電圧の−１／６、すなわち、−３ボルトとなる。
【００１７】
消去操作の際、センス装置に中間電圧が印加される時、本発明によれば、センストランジスタのチャンネル領域の電圧は浮遊ゲート電圧からセンス装置のしきい値を引いた値に制限される。これは制御ゲート電圧の１／３の浮遊ゲート電圧に近い。もし中間電圧が浮遊ゲート電圧−Ｖ_Tまたは＋１８Ｖ制御ゲート電圧のに対して＋６Ｖよりも上ならば、チャンネル電圧は大きさが制限されそしてソース／ドレイン重なり合い容量のみが有効である（１０％の代わりに約３％）。浮遊ゲート電圧は酸化厚の比により制限されて制御ゲート電圧の１／３まで消去される。本発明の長所は、センス装置のソース及びドレイン上の電圧と同様に制御ゲート電圧を接地方向に落とすことにより発生する。同じ浮遊ゲート電圧から出発して、例えば、追加の列、すなわち、ソース／ドレイン、の６Ｖの電圧のスイッチングダウンは浮遊ゲートへの１０％の結合で持って負の浮遊ゲート電圧へ追加の−０．６Ｖを生ずる。例えば、例示の＋１８ボルトの消去電圧でもって、通常の消去操作下の−３ボルトではなくて、浮遊ゲート電極は−３．６ボルトである。本発明は、通常の消去操作でもって制御ゲート消去電圧を＋２１．６ボルトまで上昇させたことに等しい。
【００１８】
ここで述べられた電圧は工程に依存し、半導体技術さらなる発展が半導体装置の大きさの一層の縮小をすると、電圧の絶対値は縮小する。しかし、一般的な関係は消去操作において制御ゲート電圧は、おおよそＦＮトンネルしきい値電圧の和と浮遊ゲート及び制御ゲート間の酸化及びトンネル酸化の重要な領域でのＦＮ電圧の和の間にある。そして、センス装置のソース／ドレイン上の中間電圧は接地とトンネル酸化の重要な領域におけるＦＮ電圧の２倍の間にある。
【００１９】
従って、本発明は制御ゲート上の消去電圧を低下することができる。これはプログラミング回路への要求を低下させ、また消去操作の時間を短縮する。消去パルスの時間は典型的に秒の程度であり、テストコストの重要な要素である。本発明は必要とされる消去時間を顕著に減少させてそしてテストコストを減少する。いずれの場合も、消去操作により生ずるストレスは減少される。これに代えて、本発明は、制御ゲート及びセンス装置をより高い電圧にバイアスすることによりプログラムされたセルのために操作窓をより高い電圧方向に移動するために消去されたセルの浮遊ゲート電圧上の負電圧を増加するのに用いることができる。
【００２０】
本発明は、第２タイプのプログラム可能相互接続上で、たとえより良くなくとも同等に動作する。これらのプログラム可能相互接続は、スイッチ及びセンストランジスタに加えて、消去及びプログラム操作のためにファウラ・ノルドハイム装置を有する。上記のＵＳ特許出願第０９／２０５，８７６号は、例えば図６に示すようなこのようなプログラム可能相互相互接続の例を開示している。プログラム可能相互接続のセルの断面図が示されているがこの断面は、Ｐドープされたウェル内に形成されたＮチャンネルトランジスタを有する。もちろん、セル構造はＮドープされたウェル内に形成されたＰチャンネルトランジスタであってもよいことは理解できる。プログラム可能相互接続セルは、Ｐウェル４４内に製造されたスイッチトランジスタ４０及びセンストランジスタ４２を含む。スイッチトランジスタ４０のソース／ドレイン４１はフイールド酸化４８及び酸化隔離６２に当接して形成されており、センストランジスタ４２のソース／ドレイン領域４３はフイールド酸化５０及び第２酸化隔離６２に当接して形成されている。スイッチトランジスタ４０及びセンストランジスタ４２は共通の浮遊ゲート５２及び制御ゲート５４を共有する。埋め込まれたＮ＋ビット線６０は、Ｐドープされたウェル４４内に形成されていて、スイッチトランジスタ４０及びセンストランジスタ４２と並置され、ポリシリコン浮遊ゲート４２及びポリシリコン浮遊ゲート４４が埋め込まれたＮ＋ビット線６０上に延びている。ビット線６０は、スイッチトランジスタ４０及びセンストランジスタ４２から埋め込まれたビット線を電気的に隔離するために２つの酸化隔離領域６２間に形成されている。浮遊ゲートのプログラミングは埋め込まれたＮ＋ビット線の導電領域から生ずる。そして、センストランジスタ４２はセルのプログラミングを決定するためにのみ機能する。従って、トランジスタ４０及び４２は同一のドーパント濃度及びセル構造で持って同じ製造工程で形成できる。
【００２１】
図７は、図６のセルの平面図であり、埋め込まれたＮ＋ビット線６０、スイッチトランジスタ４０及びセンストランジスタ４２の配置をさらに示す。ポリシリコン１浮遊ゲート５２はセルの長さ伸びるがそこに制限されるが、自己整列ポリシリコン２制御ゲート５４は隣接セル構造まで延びる。ＦＰＧＡのユーザ構成可能な回路の回路ノードを形成するコンタクト４１’は、回路ノードに接続するためにスイッチ４０のソース／ドレイン領域４１に提供されている。コンタクト４３’、４３”はスイッチトランジスタ４２のソース及びドレイン領域４３に設けられる。そして、コンタクト６０’は埋め込まれたＮ＋ビット線６０に設けられる。
【００２２】
図８は、図７に示されるセル構造の配列の平面図である。そして、再度類似の要素には同じ参照符号を付している。セルはポリシリコン制御ゲート５４を全てのセルを横切って横方向に延ばして、横方向に配置されている。ビット線６０は列内の各セルのスイッチトランジスタ４０及びセンストランジスタ４２の間に垂直に走っている。接地線７０は、隣接の積み重ねられたセンストランジスタ内のセンストランジスタのソース領域へ垂直に走り、コンタクト４３’に係合している。センス線７２は接地線７０と平行に走り、そして近接の積み重ねられたセルのセンストランジスタのドレイン領域と係合している。接地及びセンス線はセル構造上に隔離されて重ねられた金属線である。この実施例において、近接した列内のソースは共有さた接地ソース線を有する。
【００２３】
図９は図７の配列の概略的な電気回路図であり、選択行（ｓＲ）及び不選択行（ｕＲ）について消去／プログラム／読出し（Ｅｒ／Ｐｒｇ／Ｒｄ）のための制御ゲート電圧をそれぞれ示している。電圧は、０．２５ミクロンゲート幅、２．５ボルトのＶｃｃ及びｖ_tp＝［−２ボルト、＋２ボルト］を有するセル構造のための電圧である。
【００２４】
ブロックのプログラム可能相互接続セルを通常方法により消去するために、制御ゲートは＋１８ボルトに上昇されて、一方、ブロックのビット線（ｓＢ）および列（ｓＣ）は接地される。選択されたセルの浮遊ゲートから電子を除去するプログラミング操作に対して、選択された行（ｓＲ）の制御ゲートに−１１ボルトが印加される。一方、全て他の制御ゲート（ｕＲ）はビット線妨害を防ぐために接地されるかまたは正電圧（例えば、０から＋５ボルト）に上昇される。プログラムされるべき列のビット線（ｓＢ）は＋５ボルトに上昇され、一方、選択された列（ｓＢ）は接地される。これにより浮遊ゲートからビット線に電子が流れる。全ての他のビット線（ｕＢ）、列線（ｕＣ）及び行（ｕＲ）は接地される。
【００２５】
読出し操作の際、センスされるべき行（ｓＲ）に対する制御ゲートは＋２ボルトにバイアスされ、一方、他の全ての制御ゲート（ｕＲ）は−５ボルトにバイアスされる。全てのビット線が接地され、そして不選択列のセルのためのデータ線は接地される。一方、選択された列のためのドレインは＋１ボルトにバイアスされる。従って、センストランジスタのソース及びドレインを横切って１ボルトの電圧バイアス及び＋２ボルトの制御ゲート電圧でもって、プログラムされたセルを通って電流が流れ、一方、消去されたセルを通って電流は流れない。
【００２６】
本発明によれば、消去されるべきブロックの制御ゲートは消去操作のために＋１８ボルトに上昇される。スイッチトランジスタ４０のソース／ドレイン領域の電圧は接地される、すなわち、０ボルトである。そしてセンストランジスタ４２のソース／ドレイン領域上およびビット線６０上の電圧は＋１８から０ボルトの中間の電圧にバイアスされる。図１０Ａに消去操作電圧と共にプログラム可能相互接続セルの概略回路図が示されている。中間電圧は必ずしも同じである必要はない。説明されたプログラム可能相互接続セルは典型的に、制御ゲートと浮遊ゲート間に５０％結合比を、浮遊ゲートとスイッチトランジスタ４０のソース、ドレイン及びチャンネル領域間に２５％、浮遊ゲートと埋め込まれたＮ＋ビット線６０領域との間に１５％、そして、浮遊ゲートとセンストランジスタ４２のソース、ドレイン及びチャンネル領域との間に１０％を有する。図１０Ａは、プログラム可能相互接続セルのこれらの関係を接召している。センスチャンネル電圧は浮遊ゲート電圧に制限される。しかし、埋め込まれたＮ＋電圧は、それ以上に上昇される。理論的には消去電圧の２／３までである。しかし、実際は接合降伏により制限される消去電圧の１／２までである。本発明の技術と共には、７ないし９ボルトの範囲の中間電圧が良く動作する。消去操作及び全てのターミナルが接地電位になった後に、消去されたセルの浮遊ゲート電圧は−４．９５ボルトになる。これは従来行なわれる消去操作では２９．７ボルトの消去電圧に対応する。一方、このタイプのプログラムされた相互接続セルは本発明による消去操作から効果を得ている。
【００２７】
上述した記述は本発明の好ましい実施例の完全な開示であるが、さまざまな修正、代替構成、および均等物が当業者にとり明らかである。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲から決定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるＦＰＧＡプログラム可能相互接続セルの１タイプの概略図
【図２】図１のセンストランジスタの断面図
【図３】図１のＦＰＧＡセルの配置を示す平面図
【図４Ａ】２つの列と４つの行を含むＦＰＧＡタイルの一部の概略図
【図４Ｂ】図４ＡのＦＰＧＡプログラム可能相互接続セルの平面図
【図５Ａ】消去操作電圧を持った図１のプログラム可能相互接続セルの回路の概略図
【図５Ｂ】図１のセル内の典型的な容量結合を説明する回路の概略図
【図６】本発明が適用されるプログラム可能相互接続セルの別のタイプの断面図
【図７】図６のセル構造の平面図
【図８】図７に示されたセルの平面図
【図９】図８内のセルの配列の電気的な概略図
【図１０Ａ】消去操作電圧と共に図６及び図７のプログラム可能相互接続セルの回路概略図
【図１０Ｂ】図６及び図７のセル内の典型的な容量結合を示す概略的な回路図
【図１１】図１のタイプのプログラム可能相互接続の改良であるプログラム可能相互接続の平面図

Claims

複数のプログラム可能な相互接続セルを有する集積回路であって、各セルが第１及び第２回路ノードを選択的に相互接続し、各セルが浮遊ゲートと、制御ゲートと、前記第１及び第２回路ノードにそれぞれ接続した第１及び第２ソース／ドレイン領域とを有する第１トランジスタと前記第１トランジスタの前記浮遊ゲートに接続した浮遊ゲートと、前記第１トランジスタの前記制御ゲートに接続した制御ゲートと、プログラミング及び消去の制御線に接続された第１及び第２ソース／ドレイン領域とを有する第２トランジスタとを有するものにおいて、前記プログラム可能な相互接続セルを消去する方法が、
前記第１及び第２トランジスタの前記制御ゲート上に第１極性の第１電圧を印加し、
前記第１トランジスタの前記第１及び第２ソース／ドレイン領域上に接地電圧を印加し、
前記第２トランジスタの前記第１及び第２ソース／ドレイン領域上に前記第１電圧と前記接地電圧の中間の第２電圧を印加する
ことを含む前記消去する方法。
前記プログラム可能な相互接続セルが、前記第１及び前記第２トランジスタの前記浮遊ゲートに接続した浮遊ゲートと、前記第１及び前記第２トランジスタの前記制御ゲートに接続した制御ゲートと、前記制御及び浮遊ゲート下の導電領域とを有するトンネリング装置をさらに有し、前記方法がさらに、
前記トンネリング装置の前記導電領域上に前記接地電圧と前記第１電圧の中間の第３電圧を印加することを含む請求項１記載の方法。
前記第３電圧が前記第２電圧に等しい請求項２記載の方法。
前記第１電圧がおおよそ＋１８ボルトであり、そして前記第２電圧が０ないし＋１２ボルトの範囲の中間電圧にある請求項１記載の方法。
前記第１電圧がおおよそ＋１８ボルトであり、そして前記第２及び第３電圧が０ないし＋１２ボルトの範囲の中間電圧にある請求項２記載の方法。