Brevet FR2599176A1 — publié le 19871127

I MEMOIRE MORTE PROGRAMMABLE ELECTRIQUEMENT. La présente invention concerne les mémoires mortes programmables électriquement telles que les mémoires EPROM ou EEPROM. Elle concerne plus particulièrement les mémoires mortes programmables électriquement destinées à recevoir des informations confidentielles non modifiables par un fraudeur. De telles mémoires sont utilisées, par exemple, dans les cartes à mémoires appelées aussi cartes CCC. En général, dans les mémoires du type ci-dessus, chaque élément de stockage d'information ou cellule mémoire est constitué 10 par un transistor MOS à grille flottante qui peut être principalement de type FAMOS (pour floating gate avalanche injection MOS) ou de type SAMOS (pour stacked gate avalanche injection MOS). Le transistor MOS ci-dessus peut avoir deux états. Pour un transistor MOS à canal N dans un premier état aucune charge n'est piégée sur 15 la grille flottante. Un canal de conduction peut exister entre source et drain. Le transistor conduit alors et se comporte comme un interrupteur fermé. Dans un deuxième état, des électrons ont été piégés sur la grille flottante. Ils empêchent la création d'un canal de conduction dans le substrat entre source et drain. Dans ce cas, le 20 transistor est bloqué et se comporte comme un interrupteur ouvert. Pour programmer un transistor MOS 1 du type de celui représenté sur la figure IB, des tensions plus élevées que la tension de fonctionnement normale sont convenablement appliquées sur la grille de commande 4 et l'électrode 2 de sorte que la grille flottante 25 5 absorbe et garde une charge d'électrons. Cette charge d'électrons sur la grille flottante 5 augmente le seuil de conduction sur la grille de commande 4 du transistor, de la tension de seuil minimale VT0 des transistors non programmés à une tension de seuil supérieure VTI comme représenté sur la figure IA qui donne le diagramme de 30 la caractéristique de fonctionnement d'un transistor à grille flottante de type SAMOS. Pour lire une mémoire ainsi programmée, une tension Vcc 2599 1 76 inférieure à la tension de seuil VTi des transistors programmés, mais supérieure à la tension minimale VTO des transistors non programmés doit être appliquée sur la grille de commande. Cette tension de lecture permet de détecter l'état passant ou bloqué du transistor. Comme représenté sur la figure lB, de manière générale, le transistor I est relié par 'électrode 2 à une ligne de bit 6 polarisée en tension par un générateur. L'autre électrode 3 du transistor est reliée à la masse. La ligne de bit 6 est également reliée à un senseur de courant non représenté. Ce senseur mesure le 10 courant débité dans la ligne par le générateur. Si la cellule mémoire n'a pas été programmée, le transistor est passants, et lors de l'application de la tension de lecture Vbc qui est supérieure à VTO, le transistor est mis en saturation. On détecte sur le senseur une chute de courant. Dans le deuxième cas, lorsque la cellule mémoire a été 15 programmée, des charges sont piégées sur la grille flottante du transistor. La tension de lecture Vcc appiiquée sur la grille de commande est, dans ce cas, de sens opposé à la barrière de potentiel créée dans le canal de conduction par les charges stockées dans la grille flottante. Mais elle est alors insuffisante pour modifier la 20 conduction du canal et le transistor reste bloqué. En conséquence, le senseur en bout de la ligne de bit ne perçoit pas de variation de courant. Lorsque les mémoires ci-dessus sont utilisées dans les cartes à mémoire, le fabricant programme un certain nombre d'informations 25 dont certaines doivent, de manière absolue, être infalsifiables. De telles informations sont, par exemple, le code secret de l'utilisateur. Or si l'on utilise pour la tension de lecture Vcc une tension supérieure à la tension de seuil VT1, quel que soit l'état programmé ou non programmé des cellules mémoires, on détecte sur les senseurs une chute de courant. En conséquence, on lit l'ensemble des cellules mémoires du code secret comme si elles n'étaient pas programmées. Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé par exemple d'utiliser des bits témoins, c'està-dire des points programmés une seule fois. Dans ce cas, si l'on essaie d'effacer le code, les bits témoins sont forcément effacés et la carte est invalidée. La carte ne 2599 1 76 peut donc plus être utilisée. La présente invention propose une nouvelle solution pour remédier à cet inconvénient qui permette de réutiliser la carte à mémoire. En conséquence, la présente invention a pour objet une mémoire morte programmable électriquement du type comportant une matrice de cellules mémoires constituées chacune par un transistor MOS à grille flottante présentant après programmation une tension de seuil définie, chaque cellule étant accessible par des 10 lignes et des colonnes reliées à des moyens permettant d'appliquer sur ces lignes et ces colonnes 'des potentiels représentatifs des informations à enregistrer dans- les cellules ou de commande de lecture des informations enregistrées, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une cellule mémoire dont la tension de seuil 15 après programmation est inférieure au minimum de la dispersion des tensions de seuil des transistors de la matrice. Une cellule mémoire dont la tension de seuil après programmation est inférieure au minimum de la dispersion des tensions de seuil des transistors de la matrice peut être réalisée de 20 différentes manières. Selon un mode de réalisation préférentiel, une cellule mémoire conforme à la présente invention présentera un L effectif plus grand que celui des autres cellules-mémoire. Selon un autre mode de réalisation, une cellule mémoire 25 conforme à la présente invention présentera un r, à savoir un couplage entre grille flottante - grille de commande - substrat plus faible que celui des autres cellules-mémoire. Ceci peut être obtenu soit en augmentant la capacité grille flottante-substrat, soit en diminuant la capacité grille flottante-grille de commande. Selon encore un autre mode de réalisation de la présente invention, la tension de seuil de la cellule mémoire témoin peut être abaissée en augmentant la valeur de la résistance de charge lors de la programmation. Selon encore un autre mode de réalisation, la tension de seuil de la cellule mémoire témoin peut être abaissée en augmentant la résistance de source. Dans ce cas toutefois, la cellule mémoire doit 2599 1 76 être positionnée à la périphérie de la matrice ou champ mémoire, car l'on augmente la longueur de la zone diffusée. Selon un autre mode de réalisation facilement mis en oeuvre, on peut réaliser une cellule mémoire présentant une tension de seuil 5 abaissée en abaissant le temps et/ou la tension de programmation. Toutefois, cete solution abaisse la durée de vie de la mémoire, comme cela est bien connu de l'homme de l'art. De fait, elle ne peut être envisagée que pour des mémoires dont la durée de vie est inférieure à 10 ans. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation faite ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: - les figures IA et lB déjà décrites représentent respectivement la caractéristique tension-courant d'une cellule 15 mémoire avec transistor à grille flottante et ladite cellule mémoire avec transistor à grille flottante, - les figures 2A et 2B représentent respectivement les caractéristiques tension-courant de deux cellules mémoires programmées à "0" et à "1" et d'une cellule mémoire témoin 20 conforme à la présente invention ainsi qu'une partie d'un champ mémoire comportant ladite cellule mémoire témoin, et - la figure 3 représente une vue en coupe d'une cellule mémoire à transistor à grille flottante. Pour simplifier la description, sur les dessins les mêmes 25 références désignent les mêmes parties. On a représenté sur la figure 2B, trois cellules-mémoire d'une même colonne. Ces cellules-mémoire sont constituées chacune par un transistor à grille flottante de même type que le transistor à grille flottante de la figure IB. Parmi les trois cellules mémoire 30 représentées, la cellule-mémoire référencée IR constitue une cellule-mémoire témoin conforme à la présente invention. Cette cellule-mémoire est de structure identique aux autres cellulesmémoire, mais elle présente une tension de seuil après programmation inférieure au minimum de la dispersion des tensions de seuil des transistors de la matrice. Les autres cellulesmémoire 2599 1 76 référencées 10 et 11 représentent respectivement une cellulemémoire programmée à "0" et une cellule-mémoire programmée à eIllt De manière plus spécifique, comme représenté sur la figure 5 2B, chaque cellule mémoire 10, 11, 1R de la mémoire morte programmable électriquement est du type à transistor avec grille flottante 5. Les transistors possèdent deux électrodes principales respectivement 3 et 2 et une grille de commande 4 empilée sur la grille flottante 4. Une des électrodes principales, à savoir 10 l'électrode 3 dans le mode de réalisation représenté, est reliée à la masse tandis que l'électrode 2 est reliée à une ligne 6 dite ligne de bit. La grille de commande 4 est reliée à une autre connexion 7 dite ligne de mot. Les lignes de bit et lignes de mot sont arrangées en lignes et en colonnes pour déterminer une matrice incluant les 15 cellules-mémoire. Cette mémoire comporte d'autre part des moyens connus de l'homme de métier et non représentés, tels qu'un décodeur ligne et un décodeur colonne pour appliquer sur les lignes et les colonnes des potentiels représentatifs d'informations à enregistrer ou représentatifs de commande de lecture des informations. Ainsi, pour la lecture d'une cellule-mémoire, on fait passer dans la ligne de bit 6, un courant produit par une sortie du décodeur ligne. Au moyen du décodeur colonne, on envoie sur la ligne de mot 9 une impulsion de commande Vcc. Le transistor devient passant ou reste bloqué selon que des charges n'ont pas ou ont été au préalable 25 piégées sur la grille flottante 4. Un senseur de courant 8 connecté par ailleurs à chaque extrémité de lignes de bit 6 détecte la variation ou l'absence de variation de courant. Il en déduit que la cellule-mémoire était programmée à un ou à zéro respectivement. Conformément à la présente invention, on prévoit dans le 30 champ mémoire au moins une cellule-mémoire témoin dont la tension de seuil après programmation est inférieure au minimum des tensions de seuil des transistors de la matrice. Comme mentionné cidessus, cette cellulemémoire témoin est la cellule 1R dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2B. La tension de seuil VTR de cette cellule après programmation étant inférieure aux tensions de seuil après programmation des autres cellules, la cellule 1R présente la caractéristique tensioncourant donnée par la courbe A. D'autre part, la cellule-mémoire Il programmée à "1" présente la caractéristique tension-courant donnée par la courbe B avec une 5 tension de seuil VTI et la cellule-mémoire 10 programmée à "0" présente la caractéristique tension-courant donnée par la courbe C avec une tension de seuil VTO. De ce fait, si lors de la lecture, on applique une impulsion Vcc normale, à savoir une impulsion Vcc telle que VT0 à "1" et à la cellule-mémoire témoin. Toutefois, si lors de la lecture, on applique une impulsion V'cc 15 frauduleuse, à savoir une impulsion V'cc telle que VTO témoin. Si on ne détecte au niveau de cette cellule aucune variation de courant, cela signifie que l'impulsion de lecture présente une tension Vcc normale. Alors, on autorise la lecture des autres cellules. Au contraire, si on détecte une variation de courant, cela signifie 25 que la tension V'cc de l'impulsion de lecture est trop forte. Il y a donc tentative de fraude et on interdit alors la lecture des autres cellulesmémoire. Dans le cas de la présente invention, il suffit donc d'une cellule-mémoire témoin pour tout le champ mémoire. Il-est toutefois 30 possible d'utiliser plusieurs cellules, si on le désire. D'autre part, la cellule-mémoire témoin n'est pas effacée lors de la lecture. La mémoire et en particulier la carte contenant cette mémoire peuvent être réutilisées sans problème. Différents moyens peuvent être utilisés pour diminuer la tension de seuil d'une cellule-mémoire à transistor à grille flottante. Pour illustrer certains de ces moyens, on a représenté sur la figure 3 une vue en coupe d'un transistor à grille flottante. Il s'agit, dans le mode de réalisation représenté, d'un transistor MOS à canal N. Les électrodes 2 et 3 sont constituées par des diffusions n+ dans un substrat de type p. La grille flottante 5 et la grille de commande 4 sont réalisées, par exemple, en silicium polycristallin. L'isolant 8 est lui réalisé en oxyde de silicium SiO2. Pour diminuer la tension de seuil, on peut selon un mode de réalisation préférentiel, augmenter le L effectif du canal. En effet, 10 si on augmente la longueur du canal de 0,25]A pour une longueur initiale de 3,4, la tension de seuil passe de 8V à 7V. D'autre part, on peut modifier la tension de seuil en modifiant le}t, c'est-à-dire le couplage entre grille flottante-grille de commandesubstrat. On obtient une diminution du ô, soit en augmentant la capacité Cl grille flottante-substrat, soit en diminuant la capacité C2 grille flottante-grille de commande. Ainsi, en diminuant le Ode 0,74 à 0,7, la tension de seuil passe de 8V à 7V. Toutefois, cette caractéristique est plus difficile à contrôler. D'autres moyens peuvent être utilisés, comme mentionné dans l'introduction. On peut augmenter la résistance de source en augmentant la longueur de la zone diffusée n+2. Dans ce cas, la cellule-mémoire doit être positionnée à la périphérie du champ mémoire. On peut aussi augmenter la valeur de la résistance de charge lors de la programmation. Toutefois, la résistance de charge étant commune à plusieurs cellules, en général une colonne, il faudra éventuellement prévoir une résistance de charge spécifique. Ainsi, en faisant passer la résistance de charge de 4 ks_à 8 ksL, la tension 30 de seuil chute de 2,5 V. Il est aussi possible d'utiliser le temps de programmation et/ou la tension de programmation pour modifier la tension de seuil. Si la tension de programmation passe de 21 V à 19 V, la tension de seuil chute de 1,5 V. D'autre part, si le temps de programmation passe de 50 ms à 100 j s, la tension de seuil chute de I volt. Cette dernière solution n'est envisageable que si la rétention peut être inférieure à ans. 2599 1 76 REVENDICATIONS 1. Une mémoire morte programmable électriquement du type comportant une matrice de cellules-mémoires (l0, 11, 1R) constituées chacune par un transistor MOS à grille flottante présentant après programmation une tension de seuil définie, chaque 5 cellule étant accessible par des lignes (6) et des colonnes (9) reliées à des moyens permettant d'appliquer sur ces lignes et ces colonnes des potentiels représentatifs des informations à enregistrer dans les cellules ou de commande de lecture des informations enregistrées, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une cellule-mémoire 10 (1R) dont la tension de seuil après programmation est inférieure au minimum de la dispersion des tensions de seuil des transistors de la matrice. 2. Une mémoire selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cellule-mémoire témoin (1R) est constituée par un transistor 15 MOS à grille flottante dont le L effectif du canal est plus grand que celui des autres cellules-mémoire. 3. Une mémoire selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cellule-mémoire témoin (1R) est constituée par un transistor MOS à grille flottante dont le couplage entre grille flottante-grille 20 de commande-substrat est plus faible que celui des autres cellulesmémoire. 4. Une mémoire selon la revendication 3, caractérisée en ce que le couplage plus faible que celui des autres cellules-mémoire est obtenu en diminuant la capacité grille flottante-grille de commande. 25 5. Une mémoire selon la revendication 3, caractérisée en ce que le couplage plus faible que celui des autres cellules-mémoire est obtenu en augmentant la capacité grille flottante-substrat. 6. Une mémoire selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tension de seuil de la cellule-mémoire témoin est abaissée par 30 rapport à celle des autres cellules, en augmentant la valeur de la résistance de charge lors de la programmation. 7. Une mémoire selon la revendication 1, caractérisée en ce 2599 1 76 que la cellule-mémoire témoin (IR) est constituée par un transistor MOS à grille flottante dont la résistance de source est augmentée par rapport à celle des autres cellules. 8. Une mémoire selon la revendication 1, caractérisée en ce 5 que la tension de seuil de la cellule-mémoire témoin est abaissée par rapport à celle des autres cellules, en diminuant le temps et/ou la tension de programmation.