Brevet FR2772967A1 — publié le 19990625

A CELLULE DE MEMOIRE EEPROM PROTEGEE La présente invention concerne une cellule de mémoire de type EEPROM. Le circuit et la structure d'une cellule EEPROM sont connus, par exemple de par le brevet américain ,107,461, de même qu'un procédé de fabrication d'une telle cellule de par le brevet américain 5,132,239, tous deux cités ici à titre de référence. Les cartes électroniques, habituellement appelées "smartcard" représentent un domaine d'application typique des mémoires EEPROM. Dans de telles applications, il est très important d'éviter que les données contenues dans la mémoire ne soient lues de façon anormale, c'est-à-dire en ouvrant le composant et en lisant directement à partir de la puce, par les bornes de la matrice de la cellule, plutôt que par les bornes du dispositif de mémoire. Il est habituel, lors de la fabrication du circuit intégré, de prévoir une structure métallique en superposition par rapport au dispositif de mémoire et donc également par rapport à la matrice. De cette façon, pour pouvoir effectuer une lecture directe, il faut tout d'abord enlever cette structure métallique, opération assez difficile et délicate qui pourrait également compromettre le contenu de la mémoire. Le but de la présente invention consiste à prévoir une mémoire davantage protégée contre les lectures anormales. Ce but est atteint avec une cellule de mémoire de type EEPROM caractérisée en ce qu'il est prévu, sensiblement en superposition par rapport à la borne de grille flottante, une structure métallique de protection. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de la présente invention, dans cette cellule: Ladite structure métallique de protection peut être formée dans la première couche métallique. La borne de sélection peut être réalisée par contact selon une relation de superposition entre une structure de polysilicium et une structure métallique formée dans la première couche métallique. La borne de lecture peut consister en une structure métallique formée dans la seconde couche métallique ou dans les couches métalliques suivantes. Une structure métallique formée dans la troisième couche métallique ou les couches suivantes peut être sensiblement en superposition par rapport à l'ensemble de la cellule. Ladite structure de protection peut être raccordée électriquement à un potentiel de référence fixe, de préférence la masse. Ladite structure métallique de protection peut être raccordée électriquement à la borne de commande. L'idée de base de la présente invention est la suivante: elle consiste à insérer au niveau de la borne de grille flottante de la cellule, et pratiquement en superposition, une structure métallique de protection. Selon d'autres caractéristiques, la présente invention concerne également un dispositif de mémoire, et une carte électronique, respectivement, dans lesquels cette cellule selon l'invention peut être avantageusement utilisée. L'invention sera décrite plus clairement ci-après, en référence avec les dessins joints, dans lesquels: La Fig. 1 représente un schéma du circuit d'une cellule de mémoire EEPROM connue; La Fig. 2 est un schéma sans représentation des couches métalliques de la cellule de mémoire de la Fig. 1; La Fig. 3 est un schéma avec représentation des couches métalliques de la cellule de mémoire de la Fig. 1, et La Fig. 4 est un schéma avec dreprésentation des couches métalliques d'une cellule de mémoire selon la présente invention. Considérant la figure 1, une cellule de mémoire EEPROM connue comprend un élément de mémoire constitué par un élément tunnel 10, un transistor 12 et un condensateur 18. Une borne 301 de l'élément 10, la borne 302 de commande du transistor 12, et une borne 303 du condensateur 18 sont toutes connectées ensemble pour constituer la borne de grille flottante 30 de la cellule; l'élément 10 est l'élément du circuit qui permet l'injection de la charge dans la borne de grille flottante 30 de la cellule et son extraction à partir de celle-ci. L'autre borne de l'élément 10 et le chemin de conduction principale (collecteur-source) du transistor 12 sont connectés en série entre une ligne de bits 14 et une ligne commune 16. Un transistor de sélection principale 22 est connecté entre la ligne 14 et l'élément 10, et un transistor de sélection auxiliaire est connecté entre la borne de source du transistor 12 et la ligne 16. En mesurant le courant qui passe dans les lignes 14 et 16, il est possible de déterminer l'état de charge de la borne de grille flottante 30 de la cellule, et donc, ces lignes peuvent être considérées comme les bornes de lecture des cellules. Les bornes de commande des transistors 22 et 40 sont connectées ensemble à une ligne de mot 24 qui constitue la borne de sélection 24 de la cellule. L'autre borne du condensateur 18 est connectée à une ligne locale 20 qui constitue la borne de commande de la cellule. A la figure 2, est représentée une version connue (sans couches métalliques) de la cellule de la figure 1, dans laquelle les éléments correspondants sont indiqués par les mêmes références que celles utilisées dans la figure 1. La ligne 24 et la borne 30 sont formées dans une couche de polysilicium sous laquelle se trouve une couche d'oxyde; au niveau de la borne 301 de l'élément 10, l'épaisseur de cet oxyde est particulièrement mince afin de permettre l'établissement de l'effet tunnel. La figure 3 représente la même version que la figure 2, mais avec des couches métalliques; en particulier, les lignes 14 et 16 sont formées dans une première couche métalliques METAL1. Actuellement, la technologie de fabrication des circuits intégrés est en mesure de proposer des procédés avec un nombre élevé de couches métalliques, par exemple 4 ou 5. Naturellement, plus le nombre des couches est élevé, plus la complexité et le coût du procédé sont importants. Il est d'usage de nommer les couches METAL1, METAL2, METAL3, etc., en partant de la couche la plus proche du substrat vers la couche la plus éloignée. La figure 4 représente une version (comprenant des couches métalliques) d'une cellule de mémoire selon la présente invention, en particulier, qui reproduit les schémas des figures 2 et 3 de la cellule de la figure 1, modifiée selon les enseignements de la présente invention. Dans une cellule de mémoire selon l'invention, est arrangée pour recouvrir la borne de grille flottante, pratiquement en superposition, une structure métallique de protection 50. De préférence, la structure 50 recouvrira totalement la seule borne 30. De manière avantageuse, la structure métallique de protection est formée dans la première couche métallique METAL1. Pour réduire la résistivité de la ligne de mot 24, la borne de sélection est réalisée par la superposition par contact, selon une relation de superposition, entre une structure de polysilicium 241 et une structure métallique 242 formée dans la première couche métallique METAL1. Pour obtenir une cellule compacte, une ou bien chaque borne de lecture 14, 16 peut avantageusement consister en une structure métallique formée dans une couche métallique faisant suite à la première couche, en particulier la seconde couche métallique METAL2. Pour réaliser une lecture anormale à partir d'un dispositif de mémoire doté d'une matrice de cellules telles que celle décrite ci-dessus, il faudrait enlever tout ce qui se trouve au-dessus de la première couche métallique METAL1, y compris la couche METAL2; après cette opération cependant, les principales connexions de la matrice de cellules (lignes 14 de bits et lignes 16 communes) auraient été éliminées, et donc, la lecture anormale ne pourrait plus être réalisée par lecture directe aux bornes de la matrice, mais seulement en mesurant directement la charge présente sur les bornes de grille flottante 30 des cellules individuelles; ceci étant une opération rendue pratiquement impossible par la protection métallique 50. Cette protection 50 empêche en outre d'effacer et de programmer la cellule de mémoire par rayonnement, par exemple UV. Au cas o on éliminerait la protection 50 en enlevant la couche métallique METAL1, il resterait à effectuer la mesure directe de la charge présente sur les bornes 30; laquelle opération serait encore une fois de réalisation difficile et délicate; en outre, la couche de polysilicium qui constitue les bornes 30 étant très proche de la couche METAL1, la probabilité d'affecter son état de charge pendant l'enlèvement serait très élevée. Il pourrait être prévu une structure métallique (non représentée à la figure 4) formée dans la troisième couche ou dans les couches métalliques suivantes METAL3, METAL4, etc., pour recouvrir la totalité de la cellule, afin d'obtenir une protection supplémentaire. La structure métallique de protection 50 peut être raccordée électriquement à un potentiel de référence fixe, de préférence la masse; il deviendrait alors impossible de mesurer la charge présente sur la borne , même en ayant recours à un microscope électronique sensible à la tension, car la structure 50 fonctionnerait également en tant que blindage électrostatique. En variante, la structure métallique de protection pourrait être raccordée électriquement à la borne de commande; cela renforcerait l'accouplement capacitif entre la borne de commande et la borne de grille flottante de la cellule, et aiderait dans les opérations de programmation et d'effacement. Naturellement, une telle cellule peut être avantageusement utilisée comme élément de base d'une matrice de mémoire de type EEPROM, aussi bien à l'intérieur de dispositifs de mémoire qu'à l'intérieur de cartes électroniques. REVENDICATIONS 1) Cellule de mémoire de type EEPROM, caractérisée en ce qu'il est prévu, sensiblement en superposition par rapport à la borne de grille flottante (30), une structure métallique de protection (50). 2) Cellule selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite structure métallique de protection (50) est formée dans la première couche métallique (METAL1). 3) Cellule selon la revendication 2, caractérisée en ce que la borne de sélection (24) est réalisée par contact selon une relation de superposition entre une structure de polysilicium (241) et une structure métallique (242) formée dans la première couche métallique (METAL1). 4) Cellule selon la revendication 2, caractérisée en ce que la borne de lecture (14, 16) consiste en une structure métallique formée dans la seconde couche métallique (METAL2) ou dans les couches métalliques suivantes. ) Cellule selon la revendication 2 ou 4, caractérisée en ce qu'une structure métallique formée dans la troisième couche métallique ou les couches suivantes (METAL3, METAL4,...) est sensiblement en superposition par rapport à l'ensemble de la cellule. 6) Cellule selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite structure de protection (50) est raccordée électriquement à un potentiel de référence fixe, de préférence la masse. 7) Cellule selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite structure métallique de protection (50) est raccordée électriquement à la borne de commande (20). 8) Dispositif de mémoire de type EEPROM, caractérisé en ce qu'il comprend une matrice de mémoire de type EEPROM formée de cellules selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes. 9) Carte électronique, caractérisée en ce qu'elle comprend une matrice de mémoire de type EEPROM formée de cellules selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes.