[发明专利]在集成电路上生成数据集的方法、集成电路及其制造方法

说明书

一种在包含可编程电阻式存储单元的集成电路上生成数据集的方法，包含施加形成脉冲到可编程电阻式存储单元集合中的所有成员。形成脉冲具有形成脉冲电平，特色在于，在该集合的第一子集中引发从初始电阻范围到中间电阻范围的电阻变化，而在形成脉冲之后，该集合的第二子集具有落在该中间范围外的电阻。所述方法包含施加编程脉冲到第一子集和第二子集。编程脉冲具有编程脉冲电平，特色在于，引发第一子集从中间范围到第一最终范围的电阻变化，而在编程脉冲之后，第二子集具有在第二最终范围中的电阻，第一子集和第二子集借此储存所述数据集。

技术领域

本发明涉及具有使用物理不可克隆函数生成的数据集(data set)的集成电路装置、以及用于生成此种数据集的方法。

背景技术

物理不可克隆函数(physical unclonable function，PUF)是一种能够用在创造用于物理实体如集成电路的独特、随机密钥的处理程序。PUF的使用是一种生成支持硬件固有安全(hardware intrinsic security，HIS)技术的标识符(ID)的解决方案。PUF已经使用在具有高安全性要求的应用如便携式和埋入式装置的密钥创造上。一种例示的PUF是环式振荡器PUF，其使用对于栅极的电路传导延迟来说固有的制造变异性。另一种例示的PUF是静态随机存取存储器(SRAM)PUF，其中晶体管中的临界电压不同使得SRAM电力开启在逻辑“0”或逻辑“1”。

期望的是，提供一种物理不可克隆函数，用于在工艺、电压、温度(process，voltage，temperature；PVT)条件下，以低位错误率和高可靠性在可编程电阻式存储器中创造数据集。

发明内容

提供一种在一集成电路上生成一数据集的方法，该集成电路包含多个可编程电阻式存储单元。

所述方法包含施加一形成脉冲(forming pulse)到所述可编程电阻式存储单元的一集合中的所有成员。形成脉冲具有一形成脉冲电平，该形成脉冲电平的特色在于，在可编程电阻式存储单元的该集合的一第一子集中，引发从一初始电阻范围到一中间电阻范围的电阻变化，而在该形成脉冲之后，可编程电阻式存储单元的该集合的一第二子集具有落在该中间范围之外的电阻。第一子集和第二子集中的成员隶属，由响应于跨越所述集合的该形成脉冲的物理性变化所决定。

所述方法包含施加一编程脉冲(programming pulse)到可编程电阻式存储单元的该第一子集和该第二子集。编程脉冲具有一编程脉冲电平，该编程脉冲电平的特色在于，引发第一子集从该中间范围到一第一最终电阻范围的电阻变化。该编程脉冲能够在一恶劣的环境条件下，使得可编程电阻式存储单元的一给定集合的第一子集和第二子集中的存储单元分布更加稳定。于在此所述的实施例中，编程脉冲能够使得第一子集中的存储单元与第二子集中的存储单元之间的感测限度(margin)增加。在该编程脉冲之后，可编程电阻式存储单元的该第二子集中的存储单元能够维持在接近该初始电阻范围的电阻范围，否则具有在一第二最终电阻范围中的电阻，该第二最终电阻范围与该第一最终电阻范围不重叠。可编程存储单元的该集合的第一子集和第二子集，由形成脉冲与编程脉冲的组合所建立，并将会根据由材料的自然性质和制造程序所自然造成的可编程电阻式存储单元的变异而变化。

所述方法能够包含在施加形成脉冲之前，借由测试集成电路上的所述可编程电阻式存储单元中的一些可编程电阻式存储单元，找出形成脉冲电平。

为了找出形成脉冲电平，能够以迭代方式施加具有一测试脉冲电平的一测试脉冲到与要用在创造独特数据集的所述存储单元位在相同集成电路上、且较佳地具有相同结构的可编程电阻式存储单元。对于每次迭代，能够使用不同于先前使用的测试集合的可编程电阻式存储单元的一测试集合。能够决定在测试集合中具有在中间电阻范围中的电阻的所述存储单元的一比例。如果该比例低于一阈值，可接着更新测试脉冲电平，重复施加测试脉冲和决定比例的操作，直到所决定的比例达到该阈值、或更佳地落在大约50％(例如40％到60％)的一特定范围内，并且，能够基于在达到该阈值或落在该特定范围内的迭代中的测试脉冲电平，设定形成脉冲电平。