[发明专利]一种多次可程序化互连矩阵及其规划方法

说明书

技术领域

本发明是有关于在集成电路(integrated circuit，IC)中用以电路布线(circuit routing)的互连矩阵(interconnection matrix)，特别地，应用一个半导体非易失性存储器(non-volatile memory，NVM)元件(device)阵列(array)来形成一互连矩阵。当被施加的控制栅(control gate)电压偏压(bias)低于高阈值电压但高于低阈值电压时，具高阈值电压的已程序化(programmed)NVM元件为“切断(off)”状态，以断接(disconnect)其对应的两个输入端(terminal)及输出端，至于，具低阈值电压的未程序化(un-programmed)NVM元件为“导通(on)”状态，以连接其对应的两个输入端及输出端。

背景技术

在集成电路的领域里，主动元件(active element)如晶体管(transistor)以及被动(passive)元件如电阻(resistor)与电容(capacitor)之间，是以金属线(metal wire)和夹层间(inter-layered)的金属贯孔(via)/接触窗(contact)来相连接。上述金属连接通常是在半导体制造的最后金属化(metallization)工艺中来完成。一旦完成最后硬布线(hard wiring)工艺，在新硅晶(silicon)没有经过重新遮罩(re-masking)和重新工艺(re-processing)的程序，新硅晶上的电路是无法改变的。在制造后，因为缺乏改变布线规划(wiring configuration)的弹性，此硬布线方法通常导致光罩改版(mask revision)和硅晶重制造(re-fabrication)的开发成本增加，且更延长开发时程。

在大部分IC芯片(chip)，于工艺后，为了修正(trimming)被动元件的电性参数、为改善良率的存储器冗余(memory redundancy)及芯片识别(chip identification)，局部的布线变更是必需的。对于这类应用，电性熔丝(electrical fuse)和反熔丝(anti-fuse)通常被用在这些用途。一旦被程序化，这些电性熔丝(反熔丝)不能返回其原来状态(original state)，亦即这些电性熔丝(反熔丝)的程序化状态是不可逆的。因此，这些电性熔丝(反熔丝)为一次性可程序化(One-Time-Programmable，OTP)非易失性存储器元件。

另一方面，对于需要大规模可规划布线容量(configurable wiring capacity)的应用，例如，现场可程序化阵列(Field Programmable Array)和多次可规划(Multiple Configurable)输出/输入(I/Os)(或输出/输入焊垫(pad))，OTP型的电性熔丝(反熔丝)无法提供可行的解决方案。利用大量OTP型的电性熔丝(反熔丝)作为IC芯片中的多次可规划布线容量，将变成不切实际的昂贵。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种多次可程序化互连矩阵及其规划方法，以解决利用一次性可程序化非易失性存储器元件进行多次可规划布线的成本较高、及现有硬布线方法缺乏布线规划弹性的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种多次可程序化互连矩阵，该多次可程序化互连矩阵包含：多个非易失性存储器单元，被配置为具有行与列的电路组态，各所述非易失性存储器单元具有一源极、一漏极、一浮动栅、一控制栅和一通道区，位于同一行的非易失性存储器单元的控制栅形成一相对应控制栅线，位于同一列的非易失性存储器单元的漏极形成一相对应位线，位于同一行的所述多个非易失性存储器单元被分为多个单元配对以致于各所述单元配对分享一共源极并连接至两条相邻位线，位于同一行中的所述多个非易失性存储器单元的所述共源极形成一相对应源极线，在每一程序化周期后，所述多个非易失性存储器单元被规划成多个抹除单元和多个被程序化单元；多个第一切换器和多个第二切换器分别设在多条所述位线的第一端和第二端；以及多个第三切换器和多个第四切换器分别设在多条所述源极线的第一端和第二端；其中当将多条所述控制栅线被偏压时，所述多个抹除单元和所述多个被程序化单元的电传导状态取决于所述多个非易失性存储器单元的电传导型。