半导体存储器装置，芯片标识符产生方法与制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种半导体存储器装置、芯片标识符产生方法与制造方法。其中，半导体存储器装置包括：多个可编程电阻式存储器单元；以及一控制器。该控制器：施加一形成脉冲到这些可编程电阻式存储器单元的一第一群组与一第二群组，该第一群组从一初始电阻范围变成一中间电阻范围，以及，该第二群组落在该中间电阻范围之外；当一形成比例低于一第一形成临界比例时，调整该形成脉冲，直到该形成比例高于该第一形成临界比例；当该形成比例高于该第一形成临界比例但低于一第二形成临界比例时，调整该形成脉冲，直到该形成比例高于该第二形成临界比例；施加一编程脉冲到该第一群组和该第二群组；以及产生该半导体存储器装置的该芯片标识符。

Semiconductor memory device, chip identifier generation method and manufacturing method

The invention discloses a semiconductor memory device, a chip identifier generation method and a manufacturing method. Wherein, the semiconductor memory device comprises a plurality of programmable resistance memory units and a controller. This controller: a first group and a second group of second groups that form a pulse to these programmable resistance memory units, the first group changes from an initial resistance range to an intermediate resistance range, and the second groups fall outside the range of the intermediate resistance; when the form is proportional to a first critical proportion When the formation ratio is higher than the critical proportion of the first formation but below the second critical proportion, the formation pulse is adjusted until the formation ratio is higher than the second critical ratio, and a programming pulse is applied to the first group. The group and the second group, and the chip identifier that generates the semiconductor memory device.

【技术实现步骤摘要】
半导体存储器装置，芯片标识符产生方法与制造方法
本专利技术是关于半导体存储器装置，芯片标识符产生方法与制造方法。
技术介绍
物理不可复制函数(physicalunclonablefunction，PUF)可对物理实体(如集成电路，半导体存储器装置等)产生独特且随机密钥。PUF亦可用于对物理实体(如集成电路，半导体存储器装置等)产生芯片标识符(ID)(每个芯片都有自己的ID)，以当成硬件固有安全(hardwareintrinsicsecurity，HIS)技术的解决方案。PUF可对高安全性要求应用(如便携设备和嵌入式装置)产生密钥，以期达成低位错误率(lowbiterrorrate)与高独特性(highuniqueness)。大部份PUF乃是利用不同晶体管之间的临界电压差异来产生芯片ID，例如SRAMPUF或浮接栅存储器PUF。近来已发展出可变电阻式存储器(Resistiverandom-accessmemory，ReRAM)PUF，其利用电阻差异来产生芯片ID。然而，当处在高温下时，大部份的PUF的位错误率仍高。期望的是，提供一种半导体存储器装置、芯片ID产生方法与其制造方法，其能提高物理不可复制函数的随机性(randomness)，且即便在高温下，位错误率仍可被有效降低。
技术实现思路
本案一实施例公开一种半导体存储器装置，包括：多个可编程电阻式存储器单元；以及一控制器，耦接至这些可编程电阻式存储器单元。该控制器：施加一形成脉冲到这些可编程电阻式存储器单元的一第一群组与一第二群组，这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组从一初始电阻范围变成一中间电阻范围，以及，这些可编程电阻式存储器单元的该第二群组落在该中间电阻范围之外；根据这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组决定一形成比例；当该形成比例低于一第一形成临界比例时，调整该形成脉冲，直到该形成比例高于该第一形成临界比例；当该形成比例高于该第一形成临界比例但低于一第二形成临界比例时，调整该形成脉冲，直到该形成比例高于该第二形成临界比例；施加一编程脉冲到这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组和该第二群组，引发该第一群组从该中间电阻范围变化到一第一最终电阻范围，以及，引发这些可编程电阻式存储器单元的该第二群组落在一第二最终电阻范围中，该第二最终电阻范围与该第一最终电阻范围不重叠；以及根据这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组和该第二群组，产生该半导体存储器装置的一芯片标识符。本案另一实施例公开一种半导体存储器装置的芯片标识符产生方法，该半导体存储器装置包括多个可编程电阻式存储器单元，该芯片标识符产生方法包括：施加一形成脉冲到这些可编程电阻式存储器单元的一第一群组与一第二群组，这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组从一初始电阻范围变成一中间电阻范围，以及，这些可编程电阻式存储器单元的该第二群组的电阻落在该中间电阻范围之外；根据这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组决定一形成比例；当该形成比例低于一第一形成临界比例时，调整该形成脉冲，直到该形成比例高于该第一形成临界比例；当该形成比例高于该第一形成临界比例但低于一第二形成临界比例时，调整该形成脉冲，直到该形成比例高于该第二形成临界比例；施加一编程脉冲到这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组和该第二群组，引发该第一群组从该中间电阻范围变化到一第一最终电阻范围，以及，引发这些可编程电阻式存储器单元的该第二群组的电阻落在一第二最终电阻范围中，该第二最终电阻范围与该第一最终电阻范围不重叠；以及根据这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组和该第二群组，产生该半导体存储器装置的该芯片标识符。本案又一实施例公开一种半导体存储器装置的制造方法，包括：形成多个可编程电阻式存储器单元在该半导体存储器装置上；连接该半导体存储器装置至一系统，该系统是配置成用以施加一物理不可复制函数到该半导体存储器装置的这些可编程电阻式存储器单元；以及使用该系统，以从这些可编程电阻式存储器单元产生一芯片标识符。该系统：施加一形成脉冲到这些可编程电阻式存储器单元的一第一群组与一第二群组，这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组从一初始电阻范围变成一中间电阻范围，以及，这些可编程电阻式存储器单元的该第二群组落在该中间电阻范围之外；根据这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组决定一形成比例；当该形成比例低于一第一形成临界比例时，调整该形成脉冲，直到该形成比例高于该第一形成临界比例；当该形成比例高于该第一形成临界比例但低于一第二形成临界比例时，调整该形成脉冲，直到该形成比例高于该第二形成临界比例；施加一编程脉冲到这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组和该第二群组，引发该第一群组从该中间电阻范围变化到一第一最终电阻范围，以及，引发这些可编程电阻式存储器单元的该第二群组落在一第二最终电阻范围中，该第二最终电阻范围与该第一最终电阻范围不重叠；以及根据这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组和该第二群组，产生该半导体存储器装置的该芯片标识符。为了对本专利技术的上述及其他方面有更好的了解，下文特举实施例，并配合所附附图详细说明如下：附图说明图1是根据本案实施例的半导体存储器装置的简化方块图。图2绘示对半导体存储器装置执行一物理不可复制函数(PUF)的系统的一例。图3显示根据本案实施例的产生芯片ID的示例流程图。图4显示根据本案一实施例的形成成功率、形成脉冲电平与形成脉冲脉冲数量之间的关系图。图5A和图5B绘示在本案实施例中，施加形成脉冲与编程脉冲所得到的多个电阻范围。图6A、6B、和6C绘示存储器单元在PUF处理程序的不同阶段的电阻机率图。图7A、7B、和7C绘示本案实施例中，施加形成脉冲与编程脉冲的示例结果。【符号说明】100：半导体存储器装置110：任务函数电路111、116、122、131、141：总线115：访问控制120：输入/输出接口125：安全逻辑130：存储器阵列140：控制器210：PUF执行系统220：PUF逻辑和驱动器230：装置处置器/针测器310-370：步骤510A-540B：范围610、620、630、640、650：范围625、645：读取限度605：电阻临界值具体实施方式本案实施例的详细叙述参照所附附图。应理解的是，其并非将技术限制在所公开的结构性实施例和方法，而且，可以使用其他特征、元件、方法和实施例来实行本案所公开的技术。本案实施例用于描述本技术，而非限制权利要求书。本领域技术人员将可从本案说明书中认识到本案尚包括其他可能实施例。不同实施例中的相似元件可以以类似的元件符号标示。图1是根据本案实施例的半导体存储器装置100的简化方块图。半导体存储器装置100具有使用可编程电阻式存储器单元所形成的存储器阵列，本案实施例使用PUF编程以创造和存储独特数据集(dataset)，该独特数据集能够例如作为独特的芯片ID、用于认证或加密协议的密钥、或其他类型的秘密或独特数据值。半导体存储器装置100包括多个可编程可变电阻式存储器单元和一控制器，控制器可执行PUF，以在这些可编程可变电阻式存储器单元中存储数据集。半导体存储器装置100包含任务函数电路(missionfunctioncircuit)110，访问控制115、输入/输出接口120、安全逻辑125本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体存储器装置，其特征在于，包括：多个可编程电阻式存储器单元；以及一控制器，耦接至这些可编程电阻式存储器单元，该控制器：施加一形成脉冲到这些可编程电阻式存储器单元的一第一群组与一第二群组，这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组从一初始电阻范围变成一中间电阻范围，以及，这些可编程电阻式存储器单元的该第二群组落在该中间电阻范围之外；根据这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组决定一形成比例；当该形成比例低于一第一形成临界比例时，调整该形成脉冲，直到该形成比例高于该第一形成临界比例；当该形成比例高于该第一形成临界比例但低于一第二形成临界比例时，调整该形成脉冲，直到该形成比例高于该第二形成临界比例；施加一编程脉冲到这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组和该第二群组，引发该第一群组从该中间电阻范围变化到一第一最终电阻范围，以及，引发这些可编程电阻式存储器单元的该第二群组落在一第二最终电阻范围中，该第二最终电阻范围与该第一最终电阻范围不重叠；以及根据这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组和该第二群组，产生该半导体存储器装置的一芯片标识符。

【技术特征摘要】
2016.12.27 US 15/391,062;2017.02.22 US 62/461,8001.一种半导体存储器装置，其特征在于，包括：多个可编程电阻式存储器单元；以及一控制器，耦接至这些可编程电阻式存储器单元，该控制器：施加一形成脉冲到这些可编程电阻式存储器单元的一第一群组与一第二群组，这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组从一初始电阻范围变成一中间电阻范围，以及，这些可编程电阻式存储器单元的该第二群组落在该中间电阻范围之外；根据这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组决定一形成比例；当该形成比例低于一第一形成临界比例时，调整该形成脉冲，直到该形成比例高于该第一形成临界比例；当该形成比例高于该第一形成临界比例但低于一第二形成临界比例时，调整该形成脉冲，直到该形成比例高于该第二形成临界比例；施加一编程脉冲到这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组和该第二群组，引发该第一群组从该中间电阻范围变化到一第一最终电阻范围，以及，引发这些可编程电阻式存储器单元的该第二群组落在一第二最终电阻范围中，该第二最终电阻范围与该第一最终电阻范围不重叠；以及根据这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组和该第二群组，产生该半导体存储器装置的一芯片标识符。2.根据权利要求1所述的半导体存储器装置，其特征在于，该第一最终电阻范围和该第二最终电阻范围由一读取限度所隔开，该读取限度大于该初始电阻范围与该中间电阻范围之间的一限度；以及该形成比例有关于该第一群组的一数量，以及该第一群组与该第二群组的一数量总和的一比例。3.根据权利要求1所述的半导体存储器装置，其特征在于，这些可编程电阻式存储器单元包括多个可编程电阻式存储元件，这些可编程电阻式存储元件的一初始电阻高于该中间电阻范围，该第一最终电阻范围低于该中间电阻范围，该第二最终电阻范围高于该第一最终电阻范围。4.根据权利要求1所述的半导体存储器装置，其特征在于，这些可编程电阻式存储器单元包括多个可编程电阻式存储元件，这些可编程电阻式存储元件的一初始电阻低于该中间电阻范围，该第一最终电阻范围高于该中间电阻范围，该第二最终电阻范围低于该第一最终电阻范围。5.根据权利要求1所述的半导体存储器装置，其特征在于，当该形成比例低于该第一形成临界比例时，该控制器增加该形成脉冲的一电平，及/或，增宽该形成脉冲的一脉冲宽度；以及当该形成比例高于该第一形成临界比例但低于该第二形成临界比例时，该控制器增加该形成脉冲的该电平，或，增宽该形成脉冲的该脉冲宽度，或，维持该形成脉冲的该电平，或，维持该形成脉冲的该脉冲宽度。6.一种半导体存储器装置的芯片标识符产生方法，其特征在于，该半导体存储器装置包括多个可编程电阻式存储器单元，该芯片标识符产生方法包括：施加一形成脉冲到这些可编程电阻式存储器单元的一第一群组与一第二群组，这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组从一初始电阻范围变成一中间电阻范围，以及，这些可编程电阻式存储器单元的该第二群组的电阻落在该中间电阻范围之外；根据这些可编程电阻式存储器单元的该第一群组决定一形成比例；当该形成比例低于一第一形成临界比例时...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾柏皓，李明修，许凯捷，林昱佑，李峰旻，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71