Brevet FR2837621A1 — publié le 20030926

l' insertion d'un objet effilé. DIFFÉRENCIATION DE PUCES AU NrvEAu D'UN RÉTICULE La présente invention concerne la différenciation de puces de circuits intégrés réalisées dans une même tranche semiconductrice (wafer). Pour fabriquer des circuits intégrés, on réalise, dans une tranche semiconductrice, de très nombreux ensembles distincts ou puces de circuits intégrés. D'une puce à une autre, les circuits peuvent être fonctionnellement identiques (homogènes) ou réaliser des fonctions différentes (hétérogènes). Il peut être souhaitable de différencier des circuits réalisant une méme fonction (homagénes). Pour ce faire, on utilise généralement un identifiant de puce ou quantité secrète sous la forme d'un code binaire mémorisé dans une mémoire non volatile. Pour rendre cette mémoire inaccessible à un utilisateur, on doit figer le code à la fabrication. On utilise alors une mémoire à lecture seulement, formée dans la méme puce que le circuit ainsi identifié. Les cellules mémoire correspondantes comportent au moins un transistor de type MOS. Lors de la conception du circuit, on supprime la grille de certains transistors de cellules mémoire pour figer l'état (passant ou bloqué) de ces transistors et programmer ainsi les cellules mémoire concernées. Un inconvénient est que cela modifie alors l' aspect physique de la puce (on peut détecter optiquement la présence ou l' absence des grilles sur les zones d'isolant de champ qui séparent les zones actives des transistors). Le code mémorisé peut alors être reconstruit à partir de cette détection. Or, lorsque l'on souhaite pourvoir une puce dun identifiant en fabrication, c'est souvent que l'on souhaite préserver le secret de cet identifiant. La présente invention vise à proposer un procédé de différenciation de circuits intégrés fonctionnellement identiques et réalisés dans une même tranche semiconductrice qui pallie les inconvénients des procédés connus. La présente invention vise plus particulièrement à permettre le stockage d'un code binaire en fabrication, sans que ce code soit détectable par une observation optique de la puce. Pour atteindre ces objets et d'autres, la présente invention prévoit un procédé de différenciation de circuits intégrés reproduisant des fonctions identiques par stockage d'un code binaire dans un élément de mémori sat ion non volat il prévu dans chaque circuit, le procédé consistant à prévoir, pour chaque circuit d'un méme réticule, au moins une implantation sélective de dopants de son élément de mémorisation qui est différente des implantations sélectives des dopants des éléments de mémorisation des autres circuits. Selon un mode de mise en oeuvre de la présente inven- tion, une seule implantation sélective de dopant est modifice d'un circuit à un autre dans un méme réticule. Selon un mode de mise en oeuvre de la présente inven tion, le réticule est formé en lui incorporant au moins une géométrie définissant les éléments de mémorisation qui est dif férente d'un circuit à un autre sur le même réticule. Selon un mode de mise en oeuvre de la présente inven tion, l'élément de mémorisation est constitué de cellules élé mentaires qui comprennent chacune au moins un transistor MOS. Selon un mode de mise en oeuvre de la présente inven tion, on modifie, de circuit en circuit, 1' implantation de régions de drain et de source des transistors MOS. Selon un mode de mise en oeuvre de la présente invention, on modifie, de circuit en circuit, l' implantation des grilles des transistors MOS. Selon un mode de mise en oeuvre de la présente inven tion, des cellules élémentaires de l'élément de mémorisation comprennent des résistances. Selon un mode de mise en oeuvre de la présente inven- tion, on modifie, de circuit en circuit, l' implantation des résistances. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures]ointes parmi lesquelles: la figure 1 représente, en vue de dessus partielle et schématique, une tranche semiconductrice lors d'une étape inter médiaire de formation de circuits intégrés selon la présente invention; la figure 2 est un agrandissement d'une partie de la figure 1; la figure 3 est un agrandissement d'une partie de la figure 2; la figure 4 est un schéma électrique, partiel et schématique, d'un mode de réalisation d'un circuit de mémori sation d'un code binaire selon l' invention; la figure 5A représente, partiellement et schématique ment, une cellule élémentaire du circuit de la figure 4, non programmée selon un mode de réalisation de la présente inven tion; la figure 5B représente, partiellement et schémati quement, une cellule élémentaire du circuit de la figure 4, programmée dans un premier état selon un mode de réalisation de la présente invention; et la figure 5C représente, partiellement et schémati quement, une cellule élémentaire du circuit de la figure 4, programmée dans un second état selon un mode de réalisation de la présente invention. Par souci de clarté, de mémes éléments sont désignés par de mêmes références aux différentes figures. De plus, les figures 1, 2, 3, 5A, 5B et 5C sont tracées sans respect d'échelle. En outre, seuls les étapes et éléments nécessaires à la compréhension de l' invention ont été représentés et seront décrits par la suite. En particulier, les étapes de formation des circuits intégrés n'ont pas été détailléss quand elles sont classiques. De plus et par exemple, en figure 4, le dispositif de lecture n'est pas représenté et, en figure 5, toutes les métallisations et connexions ne sont pas représentées. Une caractéristique de la présente invention est de mémoriser un code binaire, de différenciation de puces de circuits intagrés réalisant une méme fonction, en modifiant une implantation de définition de régions spécifiques de cellules élémentaires de la mémoire (à lecture seulement) contenant le code. Comme cela sera détaillé ci-après, des cellules élémentaires de mémoires ROM comprennent au moins un transistor de type MOS. Des régions de drain et de source du transistor sont définies dans la tranche semiconductrice, par implantation sélective de dopants appropriés. La figure 1 illustre, en vue de dessus partielle et schématique, une tranche semiconductrice 1, lors d'une étape intermédiaire de fabrication des circuits intagrés. Dans cette étape, on forme un masque d' implantation destiné à définir, dans la tranche 1, au moins des régions spécifiques de cellules élémentaires des mémoires ROM dans lesquelles sont stockés des codes d' identification des circuits. L'opération de masquage consiste à déposer, sur toute la tranche, une résine photo- sensible puis à soumettre des régions spécifiques de la résine à un éclairement U.V. Selon le type de résine (positive ou négative), les parties éclairées - insolées - de la résine ou non sont ensuite éliminces sélectivement de facon à découvrir s partiell _ t le semiconducteur, par exemple du silicium, constituant la tranche 1. Le dessin de la rAsine forme, au niveau du cicuit, un masque d'iplantation reproduisant le dessin intepos6, lors de 1' insolation, entre la source d'6clai rement et la tandbe 1. Par la suite, et saut p6cision contraire, on dsignera par masque, 1'6lmenL inteposA optiqu _ nt, nommA Agal _ nt rAticule. En pratique, 1' insolation est ettecLue au moyen d'un dispositif prAsentant une tenAtre d'6clair _ nt W de dimensions infArieures celles de la trandbe 1. Pour confArer la rAsine le dessin voulu, on dAplace pas pas la tranche 1 la verticale de la fenAtre d' exposition et on interpose, entre celle-ci et la tranche 1, un rAticule comportant des parties opaques au rayonnement de la fenAtre et des parties transpa rentes celui- ci. Comme 1'illustre la tigure 1, la tranche 1 esE diplace de fagon que toute sa surtace passe un moment donnA sous la fenAtre d'Aclairement. Par souci de clart6, on considAre dans la suite un caG dans lequel la tranche est bomc- gAne, c'est--dire que le ^ rAticule est utilisA pour insoler toute la plaquetLe. La figure 2 reprAsenLe un d6Lail de la figure 1, savoir un r6Licule 2 (masque) d'exposition de la fenAtre w. e rAticule 2 va prAsenter des dimensions telles que plusieurs puces de circuits intAgrAs seront insoles simultanment. Par souci de clart6, on conGidAre dans la suite un cas dans lequel le rAticule esL bomogAne, c'est--dire que les puces comprennent chacune un ^ circuit. Par exemple, le rAticule 2 correspond boit ranges et buit colonnes, soit 64 puces. n pratique, avec la miniaturisation croissante des circuits intAgrAs, un r6Licule peut comprendre plusieurs centaines de cicuits intAgrAs. La tigure 3 reprAsente un dAtail du rAticule de la tigure 2, savoir, un des ctrcuits intAgrAs 3 qu'11 dAtinit. Cbaque puce 3 comprend selon 1' invention une ^ ire ROM 4 destine stocer un c ^ binaire d' identification du cicuit en cours de ralisation. La mmoire 4 est consLitue d'une matrice de cellules élémentaires de préférence d'une seule ligne ou colonne. La figure 4 représente, partiellement et schématique- ment, le schéma électrique équivalent d'un mode de réalisation possible d'une mémoire de stockage d'un code binaire selon l' invention. Pour simplifier, la figure 4 représente seulement quatre cellules C1, C2, C3 et C4. Toutefois, selon l' invention, le nombre de cellules de la mémoire est. de préférence, choisi en fonction du nombre de circuits contenus dans le réticule afin de générer, avec les bits de la mémoire, autant de codes distincts qu'il y a de circuits sur le réticule. Par souci de clarté, on siattachera ci-après à décrire un mode de réalisation de la présente invention en relation avec une seule cellule C. On notera toutefois dès à présent que tout ce qui sera exposé en relation avec cette cellule s' applique également à toutes les autres cellules de la mémoire. Au sens de la présente invention, la cellule élémen- taire C peut être de tout type connu comportant au moins un transistor MOS. Par exemple, la cellule C est une paire différentielle de deux transistors N1 et N2 connectés en parallèle entre deux lignes d'alimentation L1 et L2, en étant chacun en série avec une résistance R1, R2. Les résistances R1 et R2 sont obtenues par implantation sélective de dopants dans du silicium (polycristallin ou non). On suppose que les transistors N1 et N2 sont, par exemple, à canal N. La grille d'un transistor donné N1, N2 est connactée au drain de l'autre transistor N2, N1, respectivement. On considère arbitrairement que le drain du transistor N1, commun à la grille du transistor N2, constitue une borne de lecture de la donnée binaire B stocRée dans la cellule C. Selon ce mode de réalisation, l'état de sortie de la cellule C dépend du transistor N1 ou N2 qui devient conducteur le premier suite à l 'application d'un front positif d'alimentation sur la ligne L1. Le déséquilibre entre les deux transistors de chaque cellule C provient de la programmation propre à l' invention qui sera exposée par la suite en relation avec les figures 5A, 5B et 5C. Dans l'exemple de la figure 4, la lecture des cellules s'effectue en parallèle. En variante, on pourra prévoir une lecture série des cellules et/ou une matrice à plusieurs lignes et/ou colonnes. L' exploitation d'une mémoire selon l' invention une fois programmée fait appel à des techniques classiques de lecture selon le type de cellules mémoire (un ou plusieurs transistors) et leur agencement. Par exemple, les sorties respectives des cellules sont reliées aux entrées d'un registre R de stockage temporaire du code lors d'une lecture. Le registre R est. de préférence, réinitia- lisé après chaque lecture afin de ne pas laisser subsister le code, hors des périodes o l 'application en a besoin. Cela va dans le sens d'une sécurisation accrue du code. En tout état de cause, le registre R est vidé lors de l' extinction du circuit par disparition de l'alimentation (non représentée). Selon un autre mode de réalisation (non représenté), chaque cellule mémoire comprend, entre les lignes L1 et L2, un seul transistor MOS et, le cas échéant, une résistance. La lecture s'effectue alors en série, au moyen d'un comparateur avec une référence, le transistor servant d'élément de sélection (et de programmation en l' absence de résistance). Un avantage du mode de réalisation de la figure 4 est qu'un simple changement d'état d'un signal appliqué sur la ligne L1 (ou L2) provoque à la fois l'alimentation et la lecture du code stocké dans la mémoire. Selon la présente invention, la programmation d'une cellule est obtenue en modifiant l'étendue d' implantation de définition des régions de source et de drain de ses transistors N1 et N2. La figure 5A illustre un mode de réalisation d'une cellule C de la figure 4 non programmée. Les deux transistors N1 et N2 sont réalisés côte à côte dans une méme zone active 5 de la tranche 1. Au stade de fabrication auquel on s'est placé dans les figures 1, 2 et 3, des régions individuelles de drain/source D1 et D2 sont implantées simultanément, respectivement en haut eL en bas de la figure A. En ^ temps, une rAgion commune S de source/dra1n S1, S2 des transistors N1 et N2 est implante, au centre de la tigure SA. On considAre que la Lranche 1 et donc la zone active 5 est depe d'un premier type de conducElvit6, par excple P. Les dopants iplant6s pour dfinir les rAgions de drain D1 et D2 et de source S. sont du type de conductivit complmentaire, par exemple N. Ensuite, un stade ultArieur de la tabrication sont tormes, pour chaque transistor N1 et N2, des grilles G1 et G2. Comme 1'illustre la tigure SA, les Atendues des rAgions de drain D1 et D2 et de source S sont telles que chaque grille G1 et G2 dAtinit, dans la zone active , une rAgion de canal 6, 7 sparant la source commune S d'une rAgion individuelle de drain 1, D2, respectivement. Selon 1' invention, la progr _ tion est ettectude en les d'implar( par exemple, des rigions de source et de drain d'un seul des transistors N1 et N2 de chaque cellule. La tigure SB illustre un mode de progr _ tion, dans une cellule C de la tigure 4, d'une donnde B dans un premier Atat binaire considArd ici comme "O". La tigure SB dittAre de la tigure SA en ce que l'6tendue de l'une des rAgions individuelleG de drain/source de l'un des transistors, par _ mple la rAgion D1 du transistor N1, est moditide. Par exemple, la rAgion moditie D1 est Atendue de tagon qu'elle atteigne et se contonde avec la rAgion commune de source S. Alors, la grille G1 du tranGistor N1 tr _ rse la rAgion active 5 la verticale de la rAgion continue D1-S. Par contre, la grille G2 de 1'autre tran- sistor N d6finit touj ours un canal 7 dans la zone active 5 de type P. Lors d'un acc@G en lecture, c'est--dire lors de 1' application d'un tont positit d'alimentation sur la ligne L1, le transistor N1 devient alors plus rapidement conducteur que le transistor N2. n ettet, 11 se comporte comme une rAsistance simple et il ne lui est pas nAcessaire qu'un canal (6 en figures SA et SC) se cre, au contraire du transistor N2. Le transistor N1 recopie alors virtuell _ nt sur sa sortie, c'est--dire son drain D1, un niveau de référence basse présent sur la ligne L2. La grille G2 du transistor N2 étant connectée à cette sortie, la recopie tend à le bloquer dans un état ouvert qui verrouille, au niveau de son drain D2, le niveau haut du front positif présent sur la ligne L1. Le drain D2 étant connecté à la grille G1, le déséquilibre de conduction est verrouillé et la cellule C fournit au registre R une donnse stable dans un premier état binaire considéré, par convention, comme "0". La figure 5C illustre un mode de programmation dans une cellule C de la figure 4 d'une donnce B dans un second état binaire considéré ici comme "1". La figure 5C diffère de la figure 5A en ce que, par rapport à la figure 5B, l'étendue de l'autre D2 des régions individuelles de drain/source de l'autre N2 des transistors de la cellule C est étendue de façon qu'elle atteigne et se confonde avec la région commune de source S. Alors, le canal 6 du transistor N1 est maintenu en place alors que le canal 7 du transistor N2 est supprimé et remplacé par une région D2-S continue fortement conductrice. Lors d'un accès en lecture, les comportements des transistors N1 et N2 sont alors inversés. On verrouille donc le drain D1 du transistor N1, c'est-à-dire la sortie de la cellule C, dans un état complémentaire du précédent considéré ici comme "1". En modifiant de la façon décrite précédemment en rela- tion avec les figures 5B et 5C l'étendue des régions spécifiques de définition des transistors constituant la cellule élémentaire d'une mémoire ROM, on obtient un stockage d'un code binaire d'autant de bits que de cellules élémentaires, et cela de façon indécelable. En effet, toutes les cellules élémentaires réali- séss comportent maintenant des grilles et sont réalisées dans des zones actives. Lors d'une observation optique, toutes les cellules de la mémoire de différenciation sont donc identiques, quel que soit leur état programmé. De plus, deux puces distinctes (avec des codes différents) seront optiquement identiques. Selon l' invention, lors d'une étape d' implantation sélective de depants, au moins dans la partie mémoire de la puce, on reproduit un dessin maître élémentaire correspondant à une cellule standard telle que décrite précédemment en relation avec la figure 5A. Ce dessin maître est reproduit autant de fois que nécessaire à l'intérieur du réticule 2 (figure 2) de façon à permettre une définition simultanée des régions à implanter de toutes les puces 3 (figures 2 et 3) qu'il est nécessaire de pouvoir identifier au moyen du code binaire. Ensuite, à l'intérieur du réticule 2, l'étendue des diverses régions spéci- fiques de drain et/ou de source est modifiée d'une cellule à l'autre à l'intérieur d'une même puce et d'une puce à l'autre de façon distincte, de façon à mémoriser dans chaque puce un code différent. L'individualisation des niveaux d' implantation s'effectue par simple modification des géométries des circuits reproduits dans le réticule. En pratique, on utilise des moyens informa- tiques pour définir ces masques sous formes de fichiers. La formation d'un masque est obtenue par combinaison de couches de dessins issues d'une base de donnéss graphiques définissant le circuit. Le masque d' implantation sur lequel agit l' invention est formé en incorporant, aux couches de dessins définissant ce masque, une géométrie définissant les zones de cellules mémoire à programmer. Selon l' invention, au lieu de reproduire un même circuit sur tout le réticule (masque), on modifie, de circuit en circuit, la géométrie définissant les implantations des cellules. On obtient alors autant de circuits différents que de positions sur le réticule. L' invention n'ajoute en pratique aucun niveau de masque, et ne requiert qu'une modification de programmation d'un niveau existant. Une fois le réticule ainsi réalisé, il est interposé entre la fenêtre d'exposition et la tranche semiconductrice 1 de la façon décrite précédemment et toute la tranche 1 est insolée pas à pas. A titre d'exemple, si on considère un réticule couvrant 256 puces, on prévoit une mémoire de huit bits pour différencier les 256 puces les unes par rapport aux autres. Toutefois, plus le nombre de puces, donc de codes, par réticule est élevé, plus l' invention présente un intérêt en termes de différenciation. Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, une programmation par déséquilibre de conduction selon la présente invention d'un élément de chaque cellule élémentaire de stockage de l'identifiant de puce peut être effectuse de très nombreuses facons. Ainsi, dans le mode de réalisation selon la présente invention décrit en relation avec la figure 5, on a considéré qu'un tel résultat est obtenu en modifiant l' extension d'une région de drain/source individuelle d'un transistor, de façon à supprimer son canal. Toutefois, le méme codage peut être obtenu en supprimant, c'est-à-dire en ne dopant pas, la région indi- viduelle de drain/source de l'autre transistor. Par ailleurs, tant dans le mode de réalisation décrit en relation avec la figure 5 que dans celui qui précède, la programmation selon l' invention consiste à déséquilibrer les résistances d'accès aux transistors des cellules programmoes. Comme cela a été décrit en relation avec la figure 4, chaque transistor N1, N2 de chaque cellule C peut être associé à une résistance respective R1, R2. Le stockage d'un code binaire de différenciation peut être effectué selon la présente invention en modifiant un masque d'implantation de ces résistances R1, R2. De plus, au lieu de modifier la conductivité par modification de la résistance d'accès, on peut déséquilibrer les conditions de commande. En effet, dans de nombreuses filières, les grilles G1, G2 des transistors sont dopées simultanément de façon à accroître leur conductivité. Selon l' invention, on peut modifier le masque d' implantation de facon à n'implanter qu'une seule prédéterminée des deux grilles des cellules. Le transistor dont la grille est non dopée présentera alors un retard à la fermeture qui permet de stocker et verrouiller une donnée binaire d'une façon similaire à ce qui a été décrit précé- demment. En outre, on a considéré jusqu'à présent qu'un seul masque d' implantation est modifié. On pourrait toutefois prévoir d'en modifier plusieurs. On pourra par exemple combiner un déséquilibre de résistance d'accès par modification d' extension d'une région implantée dans la tranche et/ou un déséquilibre de résistance d'accès par modification d' extension d'une résistance indépendante, et/ou un déséquilibre des conditions de commande. L'homme de l'art saura adapter les types de conduc tivité et les niveaux de dopage à une filière particulière. En particulier, l' invention n'a été décrite au moyen de transistors MOS à canal N qu'à titre d'exemple non limitatif. L'homme de l'art comprendra que la présente invention s 'applique également à des cellules utilisant des transistors MOS à canal P. La lecture s'effectuera alors en utilisant un front négatif sur la ligne L1 (resp. positif sur la ligne L2). De facon similaire, l'homme de l'art saura adapter et choisir les masques d' implantation à modifier, pour obtenir un codage binaire, en fonction de la structure d'une cellule élé- mentaire. REV END ICATIONS 1. Procédé de différenciation de circuits intogrés (3) reproduisant des fonctions identiques par stockage d'un code binaire dans un élément de mémorisation non volatil (4) prévu dans chaque circuit, caractérisé en ce quil consiste à prévoir, pour chaque circuit d'un méme réticule, au moins une implan- tation sélect ive de dopant s de son élément de mémori sat ion qui est différente des implantations sélectives des dopants des éléments de mémorisation des autres circuits. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une seule implantation sélective de dopant est modifiée d'un circuit à un autre dans un méme réticule. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le réticule est formé en lui incorporant au moins une géométrie définissant les éléments de mémorisation (4) qui est différente d'un circuit à un autre sur le méme réticule. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de mémorisation (4) est constitué de cellules élémentaires (C1, C2, C3, C4) qui compren nent chacune au moins un transistor MOS (N1, N2). 5. Procédé selon les revendications 3 et 4, carac térisé en ce qu'on modifie, de circuit en circuit, l'implan tation de régions de drain (D1, D2) et de source ( S1, S2, S) des transistors MOS (N1, N2). 2 5 6. Procédé selon les revendications 3 et 4, carac térisé en ce qu'on modifie, de circuit en circuit, l'implan tation des grilles (G1, G2) des transistors MOS (N1, N2). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que des cellules élémentaires (C1, C2, C3, C4) de l'élément de mémorisation (4) comprennent des résis tances (R1, R2). 8. Procédé selon la revendication 7 dans son rattache- ment aux revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'on modifie,