(57)【要約】複数ＭＲＡＭセル（１２）に蓄積されたデータは許可を受けていない人からの不正使用又は読み出しから保護されなければならない。この発明は複数ＭＲＡＭセル（１２）のアレイ（１０）であって、それらが改竄されるとＭＲＡＭセルに蓄積されているデータを破壊するセキュリティ装置（１４）が設けられているＭＲＡＭセルのアレイを提供する。これはＭＲＡＭアレイ（１０）近傍に永久磁石（１６）を設け、軟磁性磁束クローズ層（１８）との組み合わせにより達成される。軟磁性層（１８）が存在する限り、永久磁石（１６）からの磁力線（２０）が偏向され、そして、この軟磁性層（１８）に流入する。誰かが、例えば、リバースエンジニアリングによりＭＲＡＭアレイ（１０）を改竄し、そして、磁束クローズ層（１８）が除去されると、磁束は、もはや、偏向されず、近傍のＭＲＡＭアレイ（１０）に影響を与え、従って、ＭＲＡＭセル（１２）に蓄積されているデータを破壊する。
2006511892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数ＭＲＡＭセルのアレイであって、該アレイが改竄されると前記ＭＲＡＭセルに蓄積されているデータを破壊するセキュリティ装置が設けられ、該セキュリティ装置は磁気装置であるＭＲＡＭセルのアレイ。
【請求項２】
前記セキュリティ装置は第一の軟磁性磁束クローズ層との組み合わせである磁界源を備える請求項１に記載のＭＲＡＭセルのアレイ。
【請求項３】
前記磁界源は永久磁石である請求項２に記載のＭＲＡＭセルのアレイ。
【請求項４】
前記磁界源が電磁石である請求項２に記載のＭＲＡＭセルのアレイ。
【請求項５】
前記セキュリティ装置は前記ＭＲＡＭセルのアレイの近傍に形成される請求項１乃至４いずれかに記載のＭＲＡＭセルのアレイ。
【請求項６】
前記アレイが基板上に形成され、前記セキュリティ装置が前記基板の前記ＭＲＡＭセルと同じ側に形成される請求項１乃至５いずれかに記載のＭＲＡＭセルのアレイ。
【請求項７】
前記アレイが基板上に形成され、前記セキュリティ装置が前記基板の前記ＭＲＡＭセルと反対側に形成される請求項１乃至５いずれかに記載のＭＲＡＭセルのアレイ。
【請求項８】
前記ＭＲＡＭセルのアレイが改竄されると前記第一の軟磁性磁束クローズ層は前記磁界源から分離するためのものである請求項２乃至７いずれかに記載のＭＲＡＭセルのアレイ。
【請求項９】
前記セキュリティ装置は、さらに、磁界成形装置を備える請求項１乃至８いずれかに記載のＭＲＡＭセルのアレイ。
【請求項１０】
前記磁界成形装置は第二の軟磁性層であり、前記磁界源及び前記第一の軟磁性層が前記ＭＲＡＭセルのアレイの一側の近傍に位置し、前記第二の軟磁性層が前記ＭＲＡＭセルのアレイの前記一側の反対側の近傍に位置する請求項９に記載のＭＲＡＭセルのアレイ。
【請求項１１】
前記第一の軟磁性層且つ又は前記第二の軟磁性層は前記ＭＲＡＭアレイのシールド層の一部である請求項２乃至１０いずれかに記載のＭＲＡＭセルのアレイ。
【請求項１２】
データ内容を有する複数ＭＲＡＭセルのアレイを許可されていない読み出しから保護する方法であって、前記該アレイが改竄されると磁界により前記ＭＲＡＭセルの少なくとも一部の前記データ内容を自動的に破壊する方法。
【請求項１３】
磁界源から軟磁性磁束クローズ層を分離させることにより前記ＭＲＡＭセルに前記磁界を発生させる請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＭＲＡＭセルのアレイ近傍に位置する磁界成形装置により前記ＭＲＡＭセルの前記磁界が強められる請求項１２又は１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁気又は磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）に関し、特に、改竄からＭＲＡＭセルを保護するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気又は磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）は今や多くの会社にとってフラッシュメモリに続くものとして考えられている。それは、最速のスタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）メモリ以外すべてと入れ替わる可能性を有している。これにより、システム・オン・チップ（ＳｏＣ）用の埋め込みメモリにＭＲＡＭは非常に適するものとなっている。ＭＲＡＭは不揮発性メモリ（ＮＶＭ）素子であり、これは、蓄積された情報を維持するための電力が不要であることを意味する。これは、他の多くの種類のメモリに対して有利な点として見られている。
【０００３】
ＭＲＡＭの概念は、当初、米国ハネウエル社により考えられ、磁気多層素子内の磁化方向を情報蓄積に用い、そして、結果としての抵抗差を情報読み出しに用いるものである。すべてのメモリ素子と同様に、ＭＲＡＭアレイ内の各セルが、「１」又は「０」という少なくとも二状態を蓄積できるものでなければならない。
【０００４】
磁気抵抗（ＭＲ）効果には各種あり、その内、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）とトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）とが最も重要なものである。ＧＭＲ効果、並びに、ＴＭＲ又は磁気トンネル接合（ＭＴＪ）又はスピン依存トンネル（ＳＤＴ）効果がａ．ｏ．不揮発性メモリを実現する可能性をもたらす。これらの素子は薄い膜のスタックを備え、少なくとも二枚の膜は強磁性体又はフェリ磁性体であり、これらは非磁性中間層により分離されている。ＧＭＲは導体中間層を有する構造に対して磁気抵抗であり、ＴＭＲは誘電体中間層を有する構造に対して磁気抵抗である。二枚の強磁性体又はフェリ磁性体膜の間に非常に薄い導体が設けられると、複合多層構造における実効面内抵抗は、膜の磁化方向が平行であると最小となり、膜の磁化方向が非平行であると最大となる。二枚の強磁性体又はフェリ磁性体膜の間に薄い誘電体中間層が設けられると、膜間のトンネル電流は、膜の磁化方向が平行であると最大となり（即ち、抵抗が最小となり）、膜の磁化方向が非平行であると最小となる（即ち、抵抗が最大となる）。
【０００５】
磁気抵抗は、通常、平行から非平行磁化状態となる上記構造における抵抗の増加割合として測定される。ＴＭＲ素子はＧＭＲ素子よりも高い割合の磁気抵抗を示すので、より速い信号、より高速となる可能性を持っている。最近の結果では、良質のＧＭＲセルの磁気抵抗が１０乃至１４％であるのに対し、トンネリングにより磁気抵抗は４０％を超えている。
【０００６】
典型的なＭＲＡＭ素子はアレイに配列された複数の磁気抵抗メモリ要素、例えば、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）要素を備える。ＭＴＪメモリ要素は、通常、固定即ちピン（ｐｉｎｎｅｄ）層と、フリー層と、それらの間に誘電体バリアとを備えた層構造を含む。磁気材料のピン層は常に同じ方向に向いている磁気ベクトルを有する。フリー層の磁気ベクトルは自由であるが、層の容易磁化軸内に拘束され、主に、要素の物理的寸法により決まる。フリー層の磁気ベクトルは、ピン層の磁化方向に平行又は非平行という二方向のいずれかに向き、これは、容易磁化軸と一致する。ＭＲＡＭの基本原理は磁化方向の基に情報が二値データ、例えば、「０」と「１」として蓄積されることである。これが、磁気データが不揮発性で、外部磁界に影響を受けるまで変化しないことの理由である。ＭＲＡＭセルの層構造の両磁気膜が同じ向き（平行）に磁化されると、データが二値のいずれか、例えば、「０」となり、そうではなく、もし、ＭＲＡＭセルの層構造の両磁気膜が逆の向き（非平行）に磁化されると、データは他の二値、例えば、「１」となる。層構造の抵抗は向きが平行であるか否かによって変わるという事実を用いて、このシステムは二値データを、例えば、「０」又は「１」として区別する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ある用途、例えば、スマートカードでは、ＭＲＡＭセルに蓄積されたデータは機密データである。それらデータは保全が完全であり、通常の制御された電気的接続、例えば、ＩＣピン以外のその他の手段から読み取ることができないことが重要である。それらデータは許可されていない方法で第三者から読み取られないようにされなければならない。
【０００８】
ＷＯ００／０７１８４では、破壊しやすい情報蓄積機構内で記録可能データ層を用いてこの問題を解決するもので、これは、少なくとも特定の使用又は時間ファクタに対して破壊しやすく、記録されたデータへのアクセスを排除するものである。
【０００９】
ある実施形態がＭＲＡＭ技術について記載されており、ここでは、各磁気抵抗メモリセルが、多層ＧＭＲ材料のような磁気メモリセル要素を含み、ここにデータが磁気ベクトルの形態で蓄積される。ＭＲＡＭセルに蓄積されたデータは、データを消去するのに十分な磁界を印加できるリーダにより読み出される。そこで、情報を読み出し又はアクセスしている間、記録されたデータを破壊する磁界が発生している。
【００１０】
上記方法の問題は、不正使用でなくても記録されたデータがアクセス不能になることがあるということである。通常の、そして、許可された方法での使用であってもデータに対するアクセスが拒否され、又は、データが破壊されてしまう。
【００１１】
従って、ある用途、例えば、スマートカードでは、ＭＲＡＭセルに蓄積されたデータが、通常の制御された電気的接続、例えば、ＩＣピン以外のその他の方法では読み取ることができない安全な装置が提供されることが強く望まれる。メモリ素子に改竄がなされた場合に蓄積されたデータが自動的に破壊され、しかし、通常使用では蓄積データに変化はないメモリ装置が提供されると有用である。
【００１２】
この発明の目的は、特に、セキュリティが重要であり、又は、データの完全性が重要である用途のための、埋め込み型又は独立型アレイに簡単に組み込むことができる改竄に対するハードウエア保護を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的は、この発明の方法並びに装置により達成される。
【００１４】
この発明は、複数ＭＲＡＭセルのアレイであって、該アレイが改竄された場合に前記ＭＲＡＭセルに蓄積されているデータを破壊するセキュリティ装置が設けられ、該セキュリティ装置は磁気装置であるＭＲＡＭセルのアレイを提供する。この発明の効果は、ＭＲＡＭアレイが、通常使用ではなく、例えば、その保護シールドが除かれて改竄された場合に、ＭＲＡＭセルのデータ内容が破壊されることである。
【００１５】
この発明の一実施形態では、前記セキュリティ装置が第一の軟磁性磁束クローズ層との組み合わせである磁界源を備えることができる。このセキュリティ装置は埋め込み型又は独立型ＭＲＡＭアレイに簡単に組み込むことができる。前記磁界源は、例えば、永久磁石又は電磁石でもよい。永久磁石はパッシブ、即ち、動作に電力がいらず、この装置が動作するにも電力がいらないという利点がある。電磁石は、通常、さほど好ましくなく、これは、ＭＲＡＭアレイが動作している時のみ保護が働くからである。しかし、電磁石は、ＭＲＡＭアレイが、例えば、一時的にデータを蓄積するＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）のように用いられる場合は有用である。
【００１６】
この発明によれば、前記セキュリティ装置は前記ＭＲＡＭセルのアレイの近傍に形成することができ、そして、これは、いずれの方向、即ち、前記ＭＲＡＭセルの近隣、前記ＭＲＡＭセルの下部、又は、前記ＭＲＡＭセルの上部でもよい。前記セキュリティ装置と前記ＭＲＡＭセルとの距離は、改竄の場合に、前記セキュリティ装置の磁力線が前記ＭＲＡＭセルに流入し、従って、前記ＭＲＡＭアレイが改竄されるとそれらのデータ内容を破壊する。
【００１７】
さらに、この発明によれば、前記ＭＲＡＭアレイが基板の第一の表面上に形成される場合は、前記セキュリティ装置はこの第一の表面に対応した前記基板の側、又は、前記基板の前記第一の表面と反対の第二の表面に対応した前記基板の側に形成されてもよい。
【００１８】
複数のセキュリティ装置が設けられてもよい。それらは前記基板上に分散されてもよい。それらはすべて前記基板の前記第一の表面に対応した前記基板の側、又は、すべて前記基板の前記第二の表面に対応した前記基板の側、又は、少なくとも一つが前記第一の表面に対応した側、そして、少なくとも一つが前記第二の表面に対応した側に配置されてもよい。
【００１９】
この発明によれば、前記ＭＲＡＭセルのアレイが改竄されると前記第一の軟磁性磁束クローズ層は前記磁界源から分離するためのものであってもよい。これにより、前記セキュリティ装置の磁力線がもはや偏向されず、前記ＭＲＡＭセルに流入し、従って、前記ＭＲＡＭセルのフリー層のすべての磁化が揃うことによりデータ内容を破壊する。
【００２０】
この発明の他の実施形態によれば、前記セキュリティ装置は、さらに、磁界成形装置を備えてもよい。前記磁界成形装置は、例えば、前記磁界源及び前記第一の軟磁性層と反対側（前記ＭＲＡＭセルに関し）の前記ＭＲＡＭセルのアレイの近傍に位置する第二の軟磁性層でもよい。この実施形態の効果は、前記アレイが改竄された場合に前記ＭＲＡＭセルのデータ内容を破壊するように前記セキュリティ装置の磁力線を良好に導くことができることである。
【００２１】
この発明の他の実施形態によれば、前記第一の軟磁性層且つ又は前記第二の軟磁性層は前記ＭＲＡＭアレイのシールド層の一部でもよい。この効果は、前記ＭＲＡＭアレイ周囲のパッキング又は保護カバーが、上部又は裏側から開けられるとすぐに前記セキュリティ装置が自動的に動作することである。
【００２２】
この発明は、さらに、データ内容を有する複数ＭＲＡＭセルのアレイを許可されていない読み出しから保護する方法を提供する。この方法は前記該アレイが改竄されると磁界により前記ＭＲＡＭセルの少なくとも一部の前記データ内容を自動的に破壊する。
【００２３】
この方法では、例えば、永久磁石又は電磁石である磁界源から軟磁性磁束クローズ層を分離させることにより前記ＭＲＡＭセルに前記磁界を発生させてもよい。
【００２４】
この発明の方法では、前記ＭＲＡＭセルのアレイ近傍に位置する磁界成形装置により前記ＭＲＡＭセルの前記磁界を強めてもよい。
【００２５】
この発明のこれらの、そして、さらなる特性、特徴並びに効果が、例として、この発明の原理を説明した添付図面と共に以下の記載から明らかになるであろう。この記載は例を挙げただけであり、この発明の範囲を限定するものではない。以下に引用される参照番号は添付図面を参照するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
各図面において、同じ参照番号は同じ又は同様な要素を示す。
【００２７】
この発明がある図面を参照して特定の実施形態について記載されるが、この発明はそれらに限定されるものではなく、請求項のみに限定される。図面は概略的であり、非限定的なものである。各図面においては、図示のために、いくつかの要素はサイズが誇張され実際のスケール通りにはなっていないものもある。文言「備える」が本記載そして請求項で用いられた場合、それは他の要素又は工程を排除するものではない。
【００２８】
さらに、本記載そして請求項で用いられる文言「第一」、「第二」、「上方」、「下部」等は同様な要素を区別するために用いられ、連続した又は時間における順序を示すものではない。そのように用いられる文言は適切な状況下では入れ替え可能であり、そして、ここに記載したこの発明の実施形態はここに記載又は図示した以外の順序で実施可能であることが理解されるところである。
【００２９】
さらに、本記載そして請求項で用いられる文言「上部」、「底部」等は説明のためのものであり、必ずしも相対的な位置を示すものではない。そのように用いられる文言は適切な状況下では入れ替え可能であり、そして、ここに記載したこの発明の実施形態はここに記載又は図示した以外の方向性をもって実施可能であることが理解されるところである。
【００３０】
この発明によれば、データ内容を有しているＭＲＡＭセル１２のアレイ１０が提供され、このアレイ１０は、図１に示すように、セキュリティ装置１４により保護される。
【００３１】
この発明の第一の実施形態において、セキュリティ装置１４は永久磁石１６を備え、これは、例えば、限定的ではないが、薄膜磁石でもよい。セキュリティ装置１４は、さらに、永久磁石１６の近傍、例えば、上部に第一の軟磁性磁束クローズ層１８を備える。この層１８は「キーパ」としても知られる。セキュリティ装置１４はＭＲＡＭアレイ１０近傍に形成される。軟磁性磁束層１８が、図１に見られるように、永久磁石１６の近傍、例えば、上部にある限り、永久磁石１６の磁力線２０が偏向され、この軟磁性磁束層１８に流入する。従って、永久磁石１６の磁力線は磁束層１８によって拘束（クローズ）される。軟磁性磁束層１８が永久磁石１６から取り除かれるとすぐに、即ち、例えば、リバースエンジニアリング中に分解されて、ＭＲＡＭ装置が改竄されるとすぐに、磁力線２０がもはや偏向されず、図２に示されるように、ＭＲＡＭセル１２のアレイ１０を超えて延在する。ＭＲＡＭセル１２のフリー層の磁化方向を変えることにより、磁力線２０が、今、ＭＲＡＭセル１２のアレイ１０に影響を及ぼしており、それらの磁化方向を変えることにより、ＭＲＡＭセル１２の少なくとも一部の蓄積されたデータを破壊する。
【００３２】
この発明の第二の実施形態においては、永久磁石１６及び近傍の第一の軟磁性層１８が設けられているのみならず、磁界成形装置も含まれている。磁界成形装置は第二の軟磁性層２２であってもよい。永久磁石１６と第二の軟磁性層２２とがＭＲＡＭセルの両側に位置するように第二の軟磁性層２２が設けられる。例えば、図３のように、永久磁石１６がＭＲＡＭセル１２のアレイ１０の左側に設けられる場合、第二の軟磁性層２２はその右側に設けられる。磁石１６からの磁力線２０は常に最も近い軟磁性層１８、２２に向かう。通常の状態では、磁力線２０は磁石１６近傍の第一の軟磁性層１８に流入する。改竄の場合に、例えば、リバースエンジニアリング中に、第一の軟磁性層１８が除去されると、ＭＲＡＭセル１２の反対側（磁石１６の位置に関して）の第二の軟磁性層２２に磁力線２０が流入する。第一の実施形態よりこの実施形態が優れている点は、磁力線２０がＭＲＡＭセル１２により近づくので、フリー層の磁化方向をセキュリティ装置１４の永久磁石１６の磁化方向と合わせることにより、ＭＲＡＭセル１２の少なくとも一部の内容を簡単に破壊することができるということである。
【００３３】
この発明のさらなる実施形態としては、ＭＲＡＭセル１２のアレイ１０の通常のシールド層が磁石１６のための磁束クローズ層１８とすることができる。この場合、磁石１６からの磁力線２０がシールド層のシールド特性に影響を与えすぎないようにすることが重要である。磁石からの磁界は、シールド層を飽和状態とするほどシールド層の位置において高すぎてはいけない。従って、ＭＲＡＭセル１２のアレイ１０のシールド層は、磁石からの磁界より飽和しないように十分厚くなければならず、これは、飽和状態ではもはやシールドの機能を果たせないからである。
【００３４】
以上の記載された実施形態においては、上部、即ち、その上にＭＲＡＭセル１２が搭載されている基板２４の側からのリバースエンジニアリングにおける保護を目的としている。ＭＲＡＭセル１２の平面下部に軟磁性層２６を設け、さらなる永久磁石２８をＭＲＡＭセル１２とこの軟磁性層２６の間に設けることにより、基板側からのリバースエンジニアリングに対して保護することができる。図４に見られるように、基板２４の裏側で保護を行ってもよい。
【００３５】
図４に示される保護は、図１に示されるアレイ１０の直近に隣接して設けられたセキュリティ装置１４、又は、アレイ１０の直近に設けられたセキュリティ装置１４及び図３の磁界成形装置２２と組み合わせてもよい。この場合、磁石１６からの磁界が軟磁性層２６により影響を受け過ぎないような、そして、磁石２８からの磁界が軟磁性層１８且つ又は２２２により影響を受け過ぎないような距離とする。
【００３６】
別の方法として、基板２４の上部及び底部側で保護を交互に行うこともでき、即ち、メモリアレイ１０のある領域では上部側保護１４とすると、その裏側では保護が無く、また、この逆ということである。通常、データの半分、そしてそれがメモリ領域上に分散されている場合、改竄された後に破壊されると非常に効果的である。
【００３７】
この発明は、埋め込み型又は独立型ＭＲＡＭに簡単に組み込むことができる改竄に対するハードウエア保護を提供する。特に、スマートカードのように、セキュリティが重要である場合や、データの完全性が重要である、例えば、システム・オン・チップ（ＳｏＣ）の埋め込みＭＲＡＭのオペレーション・システムのプログラムコードでは、この発明のセキュリティ装置を使用することが需要になる。この発明における保護はパッシブ、即ち、動作に電力がいらないという利点がある。
【００３８】
この発明の装置に関し、好ましい実施形態、特定の構造及び形態が記載されたが、この発明の範囲と精神から外れずに、形態並びに詳細において様々な変形又は変更が可能であることが理解されるところである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の第一の実施形態によるセキュリティ装置が設けられた影響を受けていないＭＲＡＭアレイを概略的に示す図である。
【図２】改竄された時の図１のＭＲＡＭアレイを概略的に示す図である。
【図３】この発明の第二の実施形態によるセキュリティ装置が設けられたＭＲＡＭアレイを概略的に示す図である。
【図４】この発明のさらなる実施形態によるセキュリティ装置が設けられたＭＲＡＭアレイを概略的に示す図である。
【図１】
2006511892.tif 000003
【図２】
2006511892.tif 000004
【図３】
2006511892.tif 000005
【図４】
2006511892.tif 000006
【国際調査報告】
2006511892.tif 000007
2006511892.tif 000008