Brevet FR3050319A1 — publié le 20171020

B14995 - 16-GR1-0064 1 MÉMOIRE MORTE CONFIGURABLE Domaine La présente demande concerne une mémoire morte (Read Only Memory, ROM, en anglais) configurable à anti-fusibles. Elle concerne notamment les mémoires programmables une seule fois (One-5 Time Programmable, OTP, Memory en anglais). Exposé de l'art antérieur La figure 1 est un schéma électrique illustrant un exemple d'anti-fusible et de son transistor d'accès. Cet antifusible comporte un condensateur 1 et est connecté en série avec 10 le transistor 3 d'accès. La source 5 du transistor 3 est reliée à une source de tension Vs, la grille 7 du transistor 3 est reliée à une source de tension VG, et le drain 9 du transistor 3 est relié à une première borne du condensateur 1. La borne libre ou plaque du condensateur 1 est reliée à une source de tension VHT- 15 A l'état initial, l'anti-fusible est dit non programmé. Son impédance est, par exemple de l'ordre du M. Quand une forte tension est appliquée au condensateur celui-ci claque et passe dans un état de faible impédance, par exemple de l'ordre de 10 kS2. On dit que l'anti-fusible est programmé. Pour faire claquer le 20 condensateur 1, on applique une tension d'adressage VG sur la grille du transistor et une forte différence de tension VHT-Vs entre la borne libre du condensateur 1 et la source 5 du transistor 3050319 B14995 - 16-GR1-0064 2 3. Des anti-fusibles de ce type sont utilisés comme cellules mémoire dans des matrices mémoire. Pour programmer une telle matrice mémoire, on répartit les bornes d'application des tensions Vs, VG, VHT sur des lignes et colonnes de la matrice mémoire. La figure 2 est un schéma illustrant un exemple de réalisation de l'anti-fusible et de son transistor 3 d'accès de la figure 1. On retrouve dans cette figure le condensateur 1 en série avec le transistor d'accès 3 ayant une source 5, une grille 7 et un drain 9 ainsi que les bornes d'application de tensions Vs, VG, VHT. Le condensateur 1 et le transistor 3 sont formés sur un même substrat semiconducteur 11. La source 5 du transistor 3 est formée par une portion du substrat 11 fortement dopée N (Nt) sur laquelle se trouve un contact électrique. Ce contact électrique est relié par un via 13 à une première électrode 15 formée dans un premier niveau de métallisation, constituant la borne d'application de la tension VS. La grille 7 du transistor 3 est formée sur une couche 17 de matériau isolant de grille reposant sur une portion du substrat peu ou pas dopée de type P (P-). Un contact électrique de grille est relié par un via 19 à une deuxième électrode de grille 21 formée dans le premier niveau de métallisation, constituant la borne d'application de la tension VG. Le drain 9 du transistor 3 est formé par une portion du substrat fortement dopée de type N (Nt). Cette portion constitue également la première plaque du condensateur 1. En effet, une couche 23 de matériau isolant sensiblement égale en épaisseur et de même structure que la couche 17 repose sur cette portion. Sur la couche 23 se trouve la deuxième plaque 25 du condensateur. Sur cette plaque 25 se trouve un contact électrique qui est relié par un via 27 à une troisième électrode 29 formée dans le premier niveau de métallisation, constituant la borne d'application de la tension VHT- Pour avoir accès à des données stockées dans une mémoire utilisant des anti-fusibles de ce type, un pirate peut, à l'aide d'un microscope électronique à balayage, balayer la structure avec 35 des électrons et appliquer des tensions de polarisation. Les 3050319 B14995 - 16-GR1-0064 3 points mémoire programmés dans lesquels circule un courant lui apparaîtront alors comme des taches lumineuses. Cette attaque peut être effectuée à partir de la face supérieure, après avoir procédé à une délamination des niveaux de métallisation formés sur les 5 composants jusqu'à arriver aux électrodes 15, 21, 29 du premier niveau de métallisation. Cette attaque peut également être effectuée à partir de la face inférieure, de préférence après avoir aminci le substrat. Résumé 10 Un mode de réalisation vise à réaliser une mémoire morte configurable qui évite au moins certains des inconvénients des dispositifs existants. Un mode de réalisation vise à réaliser une mémoire morte configurable moins vulnérable aux attaques de pirates. 15 Ainsi, une mode de réalisation prévoit une mémoire morte configurable comprenant des anti-fusibles programmables électriquement et des anti-fusibles programmés par masquage. Selon un mode de réalisation, un anti-fusible programmable électriquement comprend un condensateur, ce condensateur 20 étant en série avec un transistor d'accès, le condensateur comprenant une plaque reposant sur une couche de matériau isolant, des contacts électriques étant formés sur la grille du transistor, sur la région principale du transistor opposée au condensateur, et sur la plaque du condensateur. 25 Selon un mode de réalisation, un anti-fusible programmé par masquage comprend les éléments d'un anti-fusible programmable électriquement et comporte en outre un contact électrique sur le substrat entre le transistor et le condensateur. Selon un mode de réalisation, chacun desdits contacts 30 électriques est relié par un via à une électrode formée dans un premier niveau de métallisation. Selon un mode de réalisation, l'électrode du condensateur d'un anti-fusible programmable électriquement est de forme et de dimensions identiques à l'électrode du condensateur d'un 35 anti-fusible programmé par masquage. 3050319 B14995 - 16-GR1-0064 4 Selon un mode de réalisation, la couche de matériau isolant a la même épaisseur et est en le ou les mêmes matériaux que la couche d'isolant de grille du transistor d'accès. Selon un mode de réalisation, la couche de matériau 5 isolant et la couche isolante de grille ont une épaisseur comprise entre 1 et 10 nm. Brève description des dessins Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de 10 réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 représente le schéma électrique d'un antifusible programmable électriquement et de son transistor d'accès ; la figure 2 est une vue en coupe illustrant un exemple 15 de réalisation d'un anti-fusible programmable électriquement et de son transistor d'accès ; la figure 3 est une vue en coupe illustrant un mode de réalisation d'un anti-fusible programmé par masquage et de son transistor d'accès ; 20 la figure 4 est une vue de dessus d'un mode de réalisation d'un anti-fusible programmé par masquage et de son transistor d'accès ; la figure 5 est une vue de dessus d'un exemple de réalisation d'un anti-fusible programmable électriquement et de 25 son transistor d'accès ; et la figure 6 représente un mode de réalisation d'une matrice mémoire de mémoire morte configurable. Description détaillée De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes 30 références aux différentes figures et, de plus, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. Par souci de clarté, seuls les éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. Dans la description qui suit, lorsque l'on fait 35 référence à des qualificatifs de position relative, tels que les 3050319 B14995 - 16-GR1-0064 5 termes "dessus", "inférieur" et "supérieur" il est fait référence à l'orientation des éléments concernés dans les figures. Sauf précision contraire, l'expression "de l'ordre de" signifie à 10 % près, de préférence à 5 % près. 5 La figure 3 est une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un anti-fusible et de son transistor d'accès. Dans cette figure, de mêmes éléments qu'en figures 1 et 2 sont désignés par de mêmes références. L'anti-fusible de la figure 3 a la même configuration générale que l'anti-fusible de la figure 2 et comprend en outre 10 un contact électrique sur le drain 9 du transistor au voisinage du condensateur 1. Ce contact est relié, par un via 31, à une électrode 33 constituant la borne d'application de la tension VHT- La couche 23 a une épaisseur comprise entre 1 nm et 10 nm et peut être composée d'une couche de matériau isolant simple ou d'un 15 empilement de couches de matériau isolant. A titre d'exemple, le matériau isolant peut être du dioxyde de silicium ou de l'oxyde d'hafnium. L'électrode 33 a une étendue suffisante pour couvrir les vias 27 et 31. Le via 31 court-circuite donc le condensateur 1. Le via 31 est défini par le masque définissant notamment le 20 via 13 reliant la source 5 du transistor 3 à l'électrode 15 constituant la borne d'accès à la tension V. L'anti-fusible est donc programmé par fabrication. La figure 4 est une vue de dessus d'un exemple de réalisation d'un anti-fusible programmé par masquage du type de 25 celui de la figure 3. Le transistor 3 et le condensateur 1 sont formés sur un substrat semiconducteur 11 de contour rectangulaire. La plaque 25 du condensateur 1 repose sur la couche 23 de matériau isolant (non visible sur la figure 4) qui repose elle-même sur le drain 9 du transistor 3. Dans l'exemple représenté, la plaque 25 30 se prolonge jusqu'à des zones de contact à partir desquelles sont formés deux vias 27 symétriques. Les électrodes 15, 21 et 33 sont délimitées de la façon représentée en pointillés. L'électrode 33, constituant la borne d'application de la tension VHT, recouvre notamment le via 31 et les vias 27. 3050319 B14995 - 16-GR1-0064 6 La figure 5 est une vue de dessus d'un exemple de réalisation d'un anti-fusible programmable électriquement et de son transistor d'accès de la figure 2. Dans cette figure, de mêmes éléments qu'en figure 4 sont désignés par de mêmes références. 5 L'électrode 29 constituant la borne d'application de la tension VHT est formée de façon à avoir la même forme et la même étendue que l'électrode 33 de l'anti-fusible programmé par masquage de la figure 4. De ce fait, en vue de dessus, l'anti-fusible programmable électriquement et l'anti-fusible programmé par 10 masquage sont identiques. La figure 6 est une vue de dessus schématique d'une matrice 40 de cellules mémoire d'une mémoire morte configurable. Cette mémoire morte configurable comporte des anti-fusibles programmables électriquement et des anti-fusibles programmés par 15 masquage. Les cellules mémoire 42 blanches sont des anti-fusibles programmables électriquement à l'état non programmé. Les cellules mémoire 44 marquées d'un rond noir sont des anti-fusibles programmables électriquement à l'état programmé. Les cellules mémoire 46 marquées d'une croix noire sont des anti-fusibles 20 programmés par masquage. L'impédance d'un anti-fusible programmé par masquage est, par exemple, de l'ordre de 10 S2 et est plus faible que l'impédance d'un anti-fusible programmable électriquement à l'état programmé, qui est, par exemple, de l'ordre de 10 kç2. 25 Une observation optique des deux types d'anti-fusibles ne permet pas de les différencier car leur aspect est identique. Avec une observation à l'aide d'un microscope électronique à balayage comme décrite dans l'exposé de l'art antérieur, on peut chercher à visualiser l'état des différents 30 types d'anti-fusibles. Les anti-fusibles programmés par masquage ont une impédance plus faible que les anti-fusibles programmables électriquement et laissent passer un plus grand débit d'électrons. Un pirate verra alors des taches lumineuses nettes pour des antifusibles programmés par masquage. Par contre les anti-fusibles 35 programmables électriquement à l'état programmé ne seront pas 3050319 B14995 - 16-GR1-0064 7 discernables des anti-fusibles non programmés. Un pirate pourra donc penser que les points programmés marqués d'un rond noir en figure 6 sont non programmés et n'aura pas accès à toutes les données stockées dans la mémoire. 5 Des modes de réalisation particuliers ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier : - le substrat semiconducteur dopé peut correspondre à des caissons formés dans un substrat semiconducteur massif, ou bien 10 à une structure de silicium sur isolant (Silicium On Insulator - SOI) ; - les polarisations évoquées peuvent être toutes inversées ; - les valeurs d'impédance données ne l'ont été qu'à titre d'exemple ; 15 - le condensateur décrit peut être remplacé par tout autre type d'anti-fusible présentant un premier état à forte résistivité et un deuxième état à basse résistivité ; on pourra utiliser plusieurs transistors d'accès, par exemple trois, en série pour supporter les fortes tensions impliquées 20 dans les opérations de programmation. REVENDICATIONS1. Mémoire morte configurable comprenant des antifusibles programmables électriquement (42, 44) et des antifusibles programmés par masquage (46). 2. Mémoire morte configurable selon la revendication 1, 5 dans laquelle au moins un anti-fusible programmable électriquement comprend un condensateur (1), ce condensateur étant en série avec un transistor (3) d'accès, le condensateur comprenant une plaque (25) reposant sur une couche de matériau isolant (23), des contacts électriques étant formés sur une grille (7) du transistor 10 d'accès, sur la région principale (5) du transistor opposée au condensateur et sur la plaque (25) du condensateur. 3. Mémoire morte configurable selon la revendication 2, dans laquelle au moins un anti-fusible programmé par masquage comprend les éléments d'un anti-fusible programmable électri- 15 quement et comporte en outre un contact électrique sur le substrat (11) entre le transistor (3) et le condensateur (1). 4. Mémoire morte configurable selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle chacun desdits contacts électriques est relié par un via à une électrode formée dans un premier niveau de 20 métallisation. 5. Mémoire morte configurable selon la revendication 4, dans laquelle l'électrode du condensateur (1) d'un anti-fusible programmable électriquement est de forme et de dimensions identiques à l'électrode du condensateur (1) d'un anti-fusible 25 programmé par masquage. 6. Mémoire morte configurable selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans laquelle la couche de matériau isolant a la même épaisseur et est en le ou les mêmes matériaux que la couche d'isolant de grille du transistor d'accès. 30 7. Mémoire morte configurable selon la revendication 6, dans laquelle la couche de matériau isolant et la couche isolante de grille ont une épaisseur comprise entre 1 et 10 nm.