JP2013088886A - Semiconductor integrated circuit and operation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)を内蔵する半導体集積回路およびその動作方法に関し、特に半導体集積回路の内蔵メモリとしてのMRAMへの不正アクセスに対する保護を改善するのに有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit incorporating a magnetic random access memory (MRAM) and a method for operating the same, and more particularly to a technique effective for improving protection against unauthorized access to an MRAM as a built-in memory of a semiconductor integrated circuit. is there.
近年、システム・オン・チップ(SoC:System On Chip)と呼ばれる大規模半導体集積回路(LSI)に搭載されるメモリとして、磁気メモリデバイス、すなわち磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM:Magnetic Random Access Memory)が注目されている。MRAMはSRAMのように電源遮断によってデータが消失しないと言う利点を有するだけではなく、更にフラッシュメモリ等の電気的に書き換え可能で電気的に消去可能な半導体不揮発性メモリと比較してデータ書き換え時間が短いと言う利点を有している。 In recent years, a magnetic memory device, that is, a magnetic random access memory (MRAM) has attracted attention as a memory mounted on a large-scale semiconductor integrated circuit (LSI) called a system-on-chip (SoC). Has been. MRAM not only has the advantage that data is not lost when the power is cut off, as in SRAM, but also has a data rewrite time compared to a semiconductor non-volatile memory that can be electrically rewritten and erased, such as a flash memory. Has the advantage of being short.
下記特許文献1には、磁性膜により構成された固定層(ピン層)と磁性膜により構成された自由層(フリー層)との間に極めて薄いトンネル絶縁膜が形成された磁気トンネル接合(MTJ:Magnetic Tunnel Junction)を具備するMRAMとして構成された磁気メモリデバイスが記載されている。
磁気メモリデバイスの磁気トンネル接合(MTJ)では、固定層(ピン層)の磁化方向は一定の方向に固定される一方、自由層(フリー層)の磁化方向は外部から制御可能となっている。固定層(ピン層)の磁化方向と自由層(フリー層)の磁化方向とが同一方向の状態である場合には、トンネル絶縁膜には大きなトンネル電流が流れる。固定層(ピン層)の磁化方向と自由層(フリー層)の磁化方向とが反対方向の状態である場合には、トンネル絶縁膜のトンネル電流は同一方向の状態の場合よりも減少する。 In the magnetic tunnel junction (MTJ) of the magnetic memory device, the magnetization direction of the fixed layer (pinned layer) is fixed in a fixed direction, while the magnetization direction of the free layer (free layer) can be controlled from the outside. When the magnetization direction of the fixed layer (pinned layer) and the magnetization direction of the free layer (free layer) are in the same direction, a large tunnel current flows through the tunnel insulating film. When the magnetization direction of the fixed layer (pinned layer) is opposite to the magnetization direction of the free layer (free layer), the tunnel current of the tunnel insulating film is smaller than that in the same direction.
下記特許文献2には、MRAMセルの蓄積データの不正使用または不正読み出しを防止するために、MRAMアレイの近傍に永久磁石と軟磁性磁束クローズ層を積層したセキュリティ装置を配置して、軟磁性磁束クローズ層が除去されると永久磁石からの磁束によってMRAMセルの記憶内容を破壊して秘密情報を守ることが記載されている。
In
下記特許文献3には、集積回路装置の内部に配置された磁気メモリ素子を不法行為から保護するために、磁気メモリ素子を含むチップを取り囲む磁束を作り出す磁気装置をパッケージが含んでいる。パッケージが破損されていない場合には、磁場が磁気メモリ素子に到達することが抑制される。不法行為によってパッケージが破損された場合には、磁場が磁気メモリ素子に到達して磁気メモリ素子の状態が変化する。また磁束を作り出す磁気装置は、磁気メモリ素子が配置されたチップの主表面上に形成されている。 In Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2003-259259, a package includes a magnetic device that generates a magnetic flux surrounding a chip including the magnetic memory element in order to protect the magnetic memory element disposed inside the integrated circuit device from illegal activities. When the package is not damaged, the magnetic field is suppressed from reaching the magnetic memory element. When the package is damaged due to illegal activities, the magnetic field reaches the magnetic memory element and the state of the magnetic memory element changes. The magnetic device for generating magnetic flux is formed on the main surface of the chip on which the magnetic memory element is arranged.
本発明者は本発明に先立って、内蔵メモリとしてのMRAMを搭載したシステム・オン・チップ(SoC)と呼ばれる大規模半導体集積回路(LSI)の開発に従事した。 Prior to the present invention, the present inventor engaged in the development of a large-scale semiconductor integrated circuit (LSI) called a system-on-chip (SoC) equipped with an MRAM as a built-in memory.
この開発において、本発明に先立って本発明者は上記特許文献2に記載された背景技術には、セキュリティ装置の永久磁石と軟磁性磁束クローズ層とを同時に除去することで、MRAMセルの記憶内容を破壊することなく秘密情報を不正アクセスすることが可能であると言う問題があることを明らかとした。
In this development, prior to the present invention, the present inventor disclosed in the background art described in
この開発において、更に本発明に先立って本発明者は上記特許文献3に記載された背景技術には、磁気メモリ素子が配置されていないチップの裏面からチップの主表面上に配置された磁気メモリ素子からの漏洩磁束をセンスすることで秘密情報の不正アクセスが可能であると言う問題があることを明らかとした。
In this development, prior to the present invention, the present inventor further disclosed that the background art described in
本発明は、以上のような本発明に先立った本発明者等による検討の結果、なされたものである。 The present invention has been made as a result of the examination by the present inventors prior to the present invention as described above.
従って、本発明の目的とするところは、半導体集積回路の内蔵メモリとしてのMRAMへの不正アクセスに対する保護を改善することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to improve protection against unauthorized access to an MRAM as a built-in memory of a semiconductor integrated circuit.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうちの代表的なものについて簡単に説明すれば下記のとおりである。 A typical one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
すなわち、本発明の代表的な実施の形態は、プロセッサ(1)と不揮発性メモリ(3)とを具備する半導体集積回路(10)である(図1参照)。 That is, a typical embodiment of the present invention is a semiconductor integrated circuit (10) including a processor (1) and a nonvolatile memory (3) (see FIG. 1).
前記不揮発性メモリ(3)は、複数の磁気ランダムアクセスメモリセル(MRAM Cell)と、複数の磁気リードオンリーメモリセル(MROM Cell)とを含む(図2参照)。 The non-volatile memory (3) includes a plurality of magnetic random access memory cells (MRAM cells) and a plurality of magnetic read only memory cells (MROM cells) (see FIG. 2).
前記不揮発性メモリ(3)の前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセル(MRAM Cell)は前記プロセッサ(1)による通常書き込みによって書き換えが可能とされて、前記不揮発性メモリ(3)の前記複数の磁気リードオンリーメモリセル(MROM Cell)は前記プロセッサ(1)による前記通常書き込みによって書き換えが不可能とされている。 The plurality of magnetic random access memory cells (MRAM Cell) of the nonvolatile memory (3) can be rewritten by normal writing by the processor (1), and the plurality of magnetic leads of the nonvolatile memory (3) The only memory cell (MROM Cell) cannot be rewritten by the normal writing by the processor (1).
前記半導体集積回路(10)は、前記不揮発性メモリ(3)と接続された感知回路(2)を更に具備する。 The semiconductor integrated circuit (10) further includes a sensing circuit (2) connected to the nonvolatile memory (3).
前記感知回路(2)は、前記不揮発性メモリ(3)の不正アクセスによる前記複数の磁気リードオンリーメモリセル(MROM Cell)の状態遷移を感知することが可能とされている。 The sensing circuit (2) is capable of sensing a state transition of the plurality of magnetic read-only memory cells (MROM cells) due to unauthorized access to the nonvolatile memory (3).
前記不揮発性メモリ(3)の前記不正アクセスによる前記複数の磁気リードオンリーメモリセル(MROM Cell)の前記状態遷移に応答して、前記感知回路(2)は前記不正アクセスの検出結果を前記プロセッサ(1)に通知することを特徴とするものである(図1参照)。 In response to the state transition of the plurality of magnetic read-only memory cells (MROM cells) due to the unauthorized access of the nonvolatile memory (3), the sensing circuit (2) displays the detection result of the unauthorized access as the processor ( 1) (see FIG. 1).
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。 The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
すなわち、本発明によれば、半導体集積回路の内蔵メモリとしてのMRAMへの不正アクセスに対する保護を改善することができる。 That is, according to the present invention, it is possible to improve protection against unauthorized access to the MRAM as the built-in memory of the semiconductor integrated circuit.
1.実施の形態の概要
まず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面の参照符号は、それが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
1. First, an outline of a typical embodiment of the invention disclosed in the present application will be described. Reference numerals in the drawings referred to with parentheses in the outline description of the representative embodiments merely exemplify what are included in the concept of the components to which the reference numerals are attached.
〔1〕本発明の代表的な実施の形態は、プロセッサ(1)と不揮発性メモリ(3)とを具備する半導体集積回路(10)である(図1参照)。 [1] A typical embodiment of the present invention is a semiconductor integrated circuit (10) including a processor (1) and a nonvolatile memory (3) (see FIG. 1).
前記不揮発性メモリ(3)は、複数の磁気ランダムアクセスメモリセル(MRAM Cell)と、複数の磁気リードオンリーメモリセル(MROM Cell)とを含む(図2参照)。 The non-volatile memory (3) includes a plurality of magnetic random access memory cells (MRAM cells) and a plurality of magnetic read only memory cells (MROM cells) (see FIG. 2).
前記不揮発性メモリ(3)の前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセル(MRAM Cell)は前記プロセッサ(1)による通常書き込みによって書き換えが可能とされて、前記不揮発性メモリ(3)の前記複数の磁気リードオンリーメモリセル(MROM Cell)は前記プロセッサ(1)による前記通常書き込みによって書き換えが不可能とされている。 The plurality of magnetic random access memory cells (MRAM Cell) of the nonvolatile memory (3) can be rewritten by normal writing by the processor (1), and the plurality of magnetic leads of the nonvolatile memory (3) The only memory cell (MROM Cell) cannot be rewritten by the normal writing by the processor (1).
前記半導体集積回路(10)は、前記不揮発性メモリ(3)と接続された感知回路(2)を更に具備する。 The semiconductor integrated circuit (10) further includes a sensing circuit (2) connected to the nonvolatile memory (3).
前記感知回路(2)は、前記不揮発性メモリ(3)の不正アクセスによる前記複数の磁気リードオンリーメモリセル(MROM Cell)の状態遷移を感知することが可能とされている。 The sensing circuit (2) is capable of sensing a state transition of the plurality of magnetic read-only memory cells (MROM cells) due to unauthorized access to the nonvolatile memory (3).
前記不揮発性メモリ(3)の前記不正アクセスによる前記複数の磁気リードオンリーメモリセル(MROM Cell)の前記状態遷移に応答して、前記感知回路(2)は前記不正アクセスの検出結果を前記プロセッサ(1)に通知することを特徴とするものである(図1参照)。 In response to the state transition of the plurality of magnetic read-only memory cells (MROM cells) due to the unauthorized access of the nonvolatile memory (3), the sensing circuit (2) displays the detection result of the unauthorized access as the processor ( 1) (see FIG. 1).
前記実施の形態によれば、半導体集積回路の内蔵メモリとしてのMRAMへの不正アクセスに対する保護を改善することができる。 According to the embodiment, the protection against unauthorized access to the MRAM as the built-in memory of the semiconductor integrated circuit can be improved.
好適な実施の形態では、前記感知回路(2)の前記不正アクセスの検出結果に従って前記不揮発性メモリ(3)の前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセル(MRAM Cell)の前記プロセッサ(1)による通常アクセス動作が停止されることを特徴とするものである(図12参照)。 In a preferred embodiment, normal access by the processor (1) of the plurality of magnetic random access memory cells (MRAM Cell) of the nonvolatile memory (3) according to the detection result of the unauthorized access of the sensing circuit (2). The operation is stopped (see FIG. 12).
他の好適な実施の形態では、前記感知回路(2)は、前記不正アクセスの検出結果に従って前記プロセッサ(1)への割り込みを発生する。 In another preferred embodiment, the sensing circuit (2) generates an interrupt to the processor (1) according to the detection result of the unauthorized access.
前記割り込みによって、前記不揮発性メモリ(3)の前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセル(MRAM Cell)の前記プロセッサ(1)による前記通常アクセス動作が停止されることを特徴とするものである(図12参照)。 The normal access operation by the processor (1) of the plurality of magnetic random access memory cells (MRAM Cell) of the nonvolatile memory (3) is stopped by the interrupt (FIG. 12). reference).
更に他の好適な実施の形態では、前記感知回路(2)は、前記不正アクセスの検出結果に従って前記プロセッサ(1)へのフラグ情報を設定する。 In still another preferred embodiment, the sensing circuit (2) sets flag information to the processor (1) according to the detection result of the unauthorized access.
前記フラグ情報によって、前記不揮発性メモリ(3)の前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセル(MRAM Cell)の前記プロセッサ(1)による前記通常アクセス動作が停止されることを特徴とするものである(図13参照)。 According to the flag information, the normal access operation by the processor (1) of the plurality of magnetic random access memory cells (MRAM Cell) of the nonvolatile memory (3) is stopped (see FIG. 13).
より好適な実施の形態によれば、前記半導体集積回路(10)は、前記不揮発性メモリ(3)と接続された入出力ポート(8)を更に具備する。 According to a more preferred embodiment, the semiconductor integrated circuit (10) further includes an input / output port (8) connected to the nonvolatile memory (3).
前記入出力ポート(8)は、前記不揮発性メモリ(3)の前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセル(MRAM Cell)の格納情報の前記半導体集積回路(10)の外部への読み出しが可能である。 The input / output port (8) is capable of reading information stored in the plurality of magnetic random access memory cells (MRAM cells) of the nonvolatile memory (3) to the outside of the semiconductor integrated circuit (10).
前記感知回路(2)の前記不正アクセスの前記検出結果に従って、前記入出力ポート(8)による前記不揮発性メモリ(3)の前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセル(MRAM Cell)の前記格納情報の前記半導体集積回路(10)の前記外部への前記読み出しが停止されることを特徴とするものである(図14参照)。 According to the detection result of the unauthorized access of the sensing circuit (2), the storage information of the plurality of magnetic random access memory cells (MRAM cells) of the nonvolatile memory (3) by the input / output port (8). The reading of the semiconductor integrated circuit (10) to the outside is stopped (see FIG. 14).
他のより好適な実施の形態では、前記不揮発性メモリ(3)の前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセル(MRAM Cell)の各セルは、強磁性層から構成され磁化方向が外部から制御可能であるMRAM自由層(1002)と、絶縁層からなるMRAMトンネル絶縁層(1001)と、MRAM固定層(1000)とからなるMRAM磁気トンネル接合(MTJ)を含むことを特徴とする(図8、図9参照)。 In another more preferred embodiment, each of the plurality of magnetic random access memory cells (MRAM Cell) of the non-volatile memory (3) is composed of a ferromagnetic layer, and the magnetization direction can be controlled from the outside. It includes an MRAM magnetic tunnel junction (MTJ) comprising an MRAM free layer (1002), an MRAM tunnel insulation layer (1001) made of an insulation layer, and an MRAM fixed layer (1000) (FIGS. 8 and 9). reference).
前記MRAM固定層(1000)は、強磁性層と反強磁性層との積層膜からなり反強磁性層と強磁性層との交換結合によって強磁性層の磁化方向が強く固定されている。 The MRAM pinned layer (1000) is composed of a laminated film of a ferromagnetic layer and an antiferromagnetic layer, and the magnetization direction of the ferromagnetic layer is strongly fixed by exchange coupling between the antiferromagnetic layer and the ferromagnetic layer.
更に他のより好適な実施の形態では、前記不揮発性メモリ(3)の前記複数の磁気リードオンリーメモリセル(MROM Cell)の各セルは、MROM上層固定層(1022)と、絶縁層からなるMROMトンネル絶縁層(1021)と、MROM下層固定層(1020)とからなるMROM磁気トンネル接合(MTJ)を含むことを特徴とする(図8、図9参照)。 In still another more preferred embodiment, each of the plurality of magnetic read-only memory cells (MROM Cell) of the nonvolatile memory (3) includes an MROM upper fixed layer (1022) and an MROM comprising an insulating layer. An MROM magnetic tunnel junction (MTJ) including a tunnel insulating layer (1021) and an MROM lower layer fixed layer (1020) is included (see FIGS. 8 and 9).
前記MROM上層固定層(1022)と前記MROM下層固定層(1020)とは、強磁性層と反強磁性層との積層膜からなり反強磁性層と強磁性層との交換結合によって強磁性層の磁化方向が強く固定されている。 The MROM upper pinned layer (1022) and the MROM lower pinned layer (1020) are formed of a laminated film of a ferromagnetic layer and an antiferromagnetic layer, and a ferromagnetic layer is formed by exchange coupling between the antiferromagnetic layer and the ferromagnetic layer. The magnetization direction of is strongly fixed.
別のより好適な実施の形態では、前記半導体集積回路(10)が前記不揮発性メモリ(3)の前記不正アクセスを受ける以前では、前記不揮発性メモリ(3)の前記複数の磁気リードオンリーメモリセル(MROM Cell)にはローレベルの記憶情報が書き込まれる。 In another more preferred embodiment, before the semiconductor integrated circuit (10) receives the unauthorized access of the nonvolatile memory (3), the plurality of magnetic read-only memory cells of the nonvolatile memory (3) Low level storage information is written in (MROM Cell).
前記感知回路(2)は、前記複数の磁気リードオンリーメモリセル(MROM Cell)に接続された複数のビット線(BL01、BL04、BL07、BL09…BL23)と接続された複数の入力端子を有するOR回路(OR)を含むことを特徴とするものである(図10参照)。 The sensing circuit (2) has an OR having a plurality of input terminals connected to a plurality of bit lines (BL01, BL04, BL07, BL09... BL23) connected to the plurality of magnetic read-only memory cells (MROM Cell). A circuit (OR) is included (see FIG. 10).
更に別のより好適な実施の形態では、前記半導体集積回路(10)が前記不揮発性メモリ(3)の前記不正アクセスを受ける以前では、前記不揮発性メモリ(3)の前記複数の磁気リードオンリーメモリセル(MROM Cell)にはハイレベルの記憶情報が書き込まれる。 In still another more preferred embodiment, before the semiconductor integrated circuit (10) receives the unauthorized access of the nonvolatile memory (3), the plurality of magnetic read-only memories of the nonvolatile memory (3) High-level storage information is written in the cell (MROM Cell).
前記感知回路(2)は、前記複数の磁気リードオンリーメモリセル(MROM Cell)に接続された複数のビット線(BL01、BL04、BL07、BL09…BL23)と接続された複数の入力端子を有するNAND回路(NAND)を含むことを特徴とするものである(図11参照)。 The sensing circuit (2) is a NAND having a plurality of input terminals connected to a plurality of bit lines (BL01, BL04, BL07, BL09... BL23) connected to the plurality of magnetic read-only memory cells (MROM Cell). A circuit (NAND) is included (see FIG. 11).
具体的な実施の形態では、前記プロセッサ(1)と前記不揮発性メモリ(3)を含む前記半導体集積回路(10)の半導体チップは、パッケージ構造の上部磁石部材(20)と下部磁石部材(30)の間に配置されたことを特徴とするものである(図15乃至図19参照)。 In a specific embodiment, the semiconductor chip of the semiconductor integrated circuit (10) including the processor (1) and the nonvolatile memory (3) includes an upper magnet member (20) and a lower magnet member (30) having a package structure. ) (See FIGS. 15 to 19).
他の具体的な実施の形態では、前記パッケージ構造の前記上部磁石部材(20)と前記下部磁石部材(30)の間では、前記上部磁石部材(20)からの下面磁界(H20D)と前記下部磁石部材(30)からの上面磁界(H30U)とが打ち消されることを特徴とするものである(図15乃至図19参照)。 In another specific embodiment, the lower magnetic field (H 20D ) from the upper magnet member (20) and the lower magnet member (30) between the upper magnet member (20) and the lower magnet member (30) of the package structure. The upper magnetic field (H 30U ) from the lower magnet member (30) is canceled (see FIGS. 15 to 19).
最も具体的な実施の形態では、前記不揮発性メモリ(3)の前記不正アクセスによって前記パッケージ構造の前記上部磁石部材(20)と前記下部磁石部材(30)のどちらか一方が破壊され取り除かれることによって、前記不揮発性メモリ(3)の前記複数の磁気リードオンリーメモリセル(MROM Cell)の前記状態遷移が発生することを特徴とするものである(図15乃至図19参照)。 In the most specific embodiment, one of the upper magnet member (20) and the lower magnet member (30) of the package structure is destroyed and removed by the unauthorized access of the nonvolatile memory (3). As a result, the state transition of the plurality of magnetic read-only memory cells (MROM cells) of the nonvolatile memory (3) occurs (see FIGS. 15 to 19).
〔2〕本発明の別の観点の代表的な実施の形態は、プロセッサ(1)と不揮発性メモリ(3)とを具備する半導体集積回路(10)の動作方法である(図1参照)。 [2] A typical embodiment of another aspect of the present invention is an operation method of a semiconductor integrated circuit (10) including a processor (1) and a nonvolatile memory (3) (see FIG. 1).
前記不揮発性メモリ(3)は、複数の磁気ランダムアクセスメモリセル(MRAM Cell)と、複数の磁気リードオンリーメモリセル(MROM Cell)とを含む(図2参照)。 The non-volatile memory (3) includes a plurality of magnetic random access memory cells (MRAM cells) and a plurality of magnetic read only memory cells (MROM cells) (see FIG. 2).
前記不揮発性メモリ(3)の前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセル(MRAM Cell)は前記プロセッサ(1)による通常書き込みによって書き換えが可能とされて、前記不揮発性メモリ(3)の前記複数の磁気リードオンリーメモリセル(MROM Cell)は前記プロセッサ(1)による前記通常書き込みによって書き換えが不可能とされている。 The plurality of magnetic random access memory cells (MRAM Cell) of the nonvolatile memory (3) can be rewritten by normal writing by the processor (1), and the plurality of magnetic leads of the nonvolatile memory (3) The only memory cell (MROM Cell) cannot be rewritten by the normal writing by the processor (1).
前記半導体集積回路(10)は、前記不揮発性メモリ(3)と接続された感知回路(2)を更に具備する。 The semiconductor integrated circuit (10) further includes a sensing circuit (2) connected to the nonvolatile memory (3).
前記感知回路(2)は、前記不揮発性メモリ(3)の不正アクセスによる前記複数の磁気リードオンリーメモリセル(MROM Cell)の状態遷移を感知することが可能とされている。 The sensing circuit (2) is capable of sensing a state transition of the plurality of magnetic read-only memory cells (MROM cells) due to unauthorized access to the nonvolatile memory (3).
前記不揮発性メモリ(3)の前記不正アクセスによる前記複数の磁気リードオンリーメモリセル(MROM Cell)の前記状態遷移に応答して、前記感知回路(2)は前記不正アクセスの検出結果を前記プロセッサ(1)に通知することを特徴とするものである(図1参照)。 In response to the state transition of the plurality of magnetic read-only memory cells (MROM cells) due to the unauthorized access of the nonvolatile memory (3), the sensing circuit (2) displays the detection result of the unauthorized access as the processor ( 1) (see FIG. 1).
前記実施の形態によれば、半導体集積回路の内蔵メモリとしてのMRAMへの不正アクセスに対する保護を改善することができる。 According to the embodiment, the protection against unauthorized access to the MRAM as the built-in memory of the semiconductor integrated circuit can be improved.
2.実施の形態の詳細
次に、実施の形態について更に詳述する。尚、発明を実施するための最良の形態を説明するための全図において、前記の図と同一の機能を有する部品には同一の符号を付して、その繰り返しの説明は省略する。
2. Details of Embodiment Next, the embodiment will be described in more detail. In all the drawings for explaining the best mode for carrying out the invention, components having the same functions as those in the above-mentioned drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof is omitted.
[実施の形態1]
《半導体集積回路の構成》
図1は、本発明の実施の形態1による半導体集積回路10の構成を示す図である。
[Embodiment 1]
<Configuration of semiconductor integrated circuit>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a semiconductor integrated
図1に示す本発明の実施の形態1による半導体集積回路10は、プロセッサ1、不正書き込み検出回路2、磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)によって構成された不揮発性メモリ3、周辺機能モジュール4、揮発性メモリ5、内部バス6を含んでいる。
A semiconductor integrated
プロセッサ1は中央処理ユニット(CPU)とデジタルシグナルプロセッサ(DSP)とを含み、この中央処理ユニット(CPU)とデジタルシグナルプロセッサ(DSP)は不揮発性メモリ3に格納される動作プログラムを実行する。プロセッサ1の処理データは、不揮発性メモリ3と揮発性メモリ5に格納される。特に、プロセッサ1の処理データの秘密情報は、磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)によって構成された不揮発性メモリ3に格納される。プロセッサ1は、内部バス6を介して不揮発性メモリ3、周辺機能モジュール4、揮発性メモリ5をアクセスする。
The
《不正アクセスに対する保護》
このように秘密情報が磁気データとして磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)によって構成された不揮発性メモリ3に格納されている場合には、漏れ磁界の測定もしくは磁界印加により、MRAMによって構成された不揮発性メモリ3が不正アクセスのアタックを受ける危険性がある。
<Protection against unauthorized access>
As described above, when the secret information is stored as magnetic data in the
従って、図1に示した本発明の実施の形態1による半導体集積回路10の不正書き込み検出回路2は、不揮発性メモリ3への不正アクセスを感知する機能を有している。その結果、不正書き込み検出回路2は、不揮発性メモリ3への不正アクセスを検出すると、不正アクセスの検出結果をプロセッサ1と内部バス6と外部端子との少なくともいずれか1つに通知するものである。
Therefore, the unauthorized
《不揮発性メモリ3への不正アクセスの感知》
図2は、図1に示す本発明の実施の形態1による半導体集積回路10において不揮発性メモリ3への不正アクセスの感知を可能とするMRAMによって構成された不揮発性メモリ3の構成を示す図である。
<< Detection of unauthorized access to
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the
図2に示すように、不揮発性メモリ3は複数の行と複数の列とからなるマトリックスに配置された複数のメモリセル300…3MNを含んでいる。マトリックスは、横方向の行方向に配列された書き込みワード線WWL0、WWL1、WWL2、WWL3…WWLMと読み出しワード線RWL0、RWL1、RWL2、RWL3…RWLMと、縦方向の列方向に配列されたビット線BL0、BL1、BL2、BL3…BLNとを含んでいる。
As shown in FIG. 2, the
第1番目に、第1行目の書き込みワード線WWL0と読み出しワード線RWL0とに接続された第1行目のメモリセル300、301、302、303…30Nは、全て磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセルMRAM Cellによって構成されている。この第1行目のメモリセル300、301、302、303…30Nは、ビット線BL0、BL1、BL2、BL3…BLNにそれぞれ接続されている。
First, the
第2番目に、第2行目の読み出しワード線RWL1に接続された第2行目のメモリセル310、311、312、313…31Nのうちメモリセル312は磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellによって構成され、その他のメモリセル310、311、313…31Nは磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセルMRAM Cellによって構成されている。その他のメモリセル310、311、313…31Nは第2行目の書き込みワード線WWL1と接続されているが、磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellによって構成されたメモリセル312は第2行目の書き込みワード線WWL1と非接続とされている。従って、第2行目の書き込みワード線WWL1は、メモリセル312の周辺で迂回配線の形状に形成されている。この第2行目のメモリセル310、311、312、313…31Nは、ビット線BL0、BL1、BL2、BL3…BLNにそれぞれ接続されている。
Second, of the second
第3番目に、第3行目の書き込みワード線WWL2と読み出しワード線RWL2とに接続された第3行目のメモリセル320、321、322、323…32Nは、全て磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセルMRAM Cellによって構成されている。この第3行目のメモリセル320、321、322、323…32Nは、ビット線BL0、BL1、BL2、BL3…BLNにそれぞれ接続されている。
Third, the
第4番目に、第4行目の読み出しワード線RWL3に接続された第4行目のメモリセル330、331、332、333…33Nのうちメモリセル331は磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellによって構成され、その他のメモリセル330、332、333…31Nは磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセルMRAM Cellによって構成されている。その他のメモリセル330、332、333…31Nは第4行目の書き込みワード線WWL3と接続されているが、磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellによって構成されたメモリセル331は第4行目の書き込みワード線WWL3と非接続とされている。従って、第4行目の書き込みワード線WWL3は、メモリセル331の周辺で迂回配線の形状に形成されている。この第4行目のメモリセル330、331、332、333…33Nは、ビット線BL0、BL1、BL2、BL3…BLNにそれぞれ接続されている。
Fourth, of the
第M番目に、第M行目の書き込みワード線WWLMと読み出しワード線RWLMとに接続された第M行目のメモリセル3M0、3M1、3M2、3M3…3MNは、全て磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセルMRAM Cellによって構成されている。この第M行目のメモリセル3M0、3M1、3M2、3M3…3MNは、ビット線BL0、BL1、BL2、BL3…BLNにそれぞれ接続されている。 The Mth memory cells 3M0, 3M1, 3M2, 3M3,... 3MN connected to the Mth write word line WWLM and the read word line RWLM are all magnetic random access memories (MRAM). Cell MRAM Cell. The memory cells 3M0, 3M1, 3M2, 3M3,... 3MN in the Mth row are connected to bit lines BL0, BL1, BL2, BL3,.
図2に示した不揮発性メモリ3では、磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellによって構成された第2行目のメモリセル312と第4行目のメモリセル331とは、図1に示した本発明の実施の形態1による半導体集積回路10のプロセッサ1による通常書き込みでは、書き換え不可能とされている。
In the
従って、図2で磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellによって構成された第2行目のメモリセル312と第4行目のメモリセル331は、半導体集積回路10の半導体製造プロセスにおいて比較的強い磁場を半導体集積回路10の半導体ウェハーに供給することにより初期書き込みされることが可能となる。その後に、MRAMによって構成された不揮発性メモリ3が不正アクセスのアタックを受ける際に、漏れ磁界の測定もしくは磁界印加により、図2で磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellによって構成された第2行目のメモリセル312と第4行目のメモリセル331とは、初期書き込み状態から状態遷移することになる。
Therefore, the
このように、不揮発性メモリ3が不正アクセスのアタックによる磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellによって構成されたメモリセル312、331の初期書き込み状態からの状態遷移は、ビット線BL1、BL2の読み出し出力信号の反転によって感知されることが可能である。
As described above, the state transition from the initial write state of the
一方、図2に示した不揮発性メモリ3で、磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセルMRAM Cellによって構成されたその他のメモリセル300、301、302、303…30N、310、311、313…31N、320、321、322、323…32N、330、332、333…33N、3M0、3M1、3M2、3M3…3MNは、図1に示した本発明の実施の形態1による半導体集積回路10のプロセッサ1による通常書き込みでは、書き換え可能とされている。
On the other hand, in the
《磁気ランダムアクセスメモリの磁気トンネル接合》
図3は、図2に示した本発明の実施の形態1による不揮発性メモリ3の磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセルMRAM Cellの磁気トンネル接合(MTJ)の構造を示す図である。
<< Magnetic Random Access Memory Magnetic Tunnel Junction >>
FIG. 3 is a diagram showing the structure of the magnetic tunnel junction (MTJ) of the cell MRAM Cell of the magnetic random access memory (MRAM) of the
図3に示すように不揮発性メモリ3の磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセルMRAM Cellの磁気トンネル接合(MTJ)は、反強磁性層3000と強磁性層3001とからなる固定層Fixと、絶縁層3002からなるトンネル絶縁層Tunnelと、強磁性層3003からなる自由層Freeとから構成されている。特に固定層Fixでは、隣接するスピンがそれぞれ反対方向を向いて配列され全体として磁気モーメントを持たない反強磁性層3000と隣接するスピンがそれぞれ同一の方向を向いて配列され全体として大きな磁気モーメントを持つ強磁性層3001との交換結合によって、強磁性層3001の磁化方向が強く固定されるものである。
As shown in FIG. 3, the magnetic tunnel junction (MTJ) of the cell MRAM Cell of the magnetic random access memory (MRAM) of the
半導体集積回路10の半導体製造プロセスにおいて最大強度の磁場を半導体集積回路10の半導体ウェハーに供給することにより固定層Fixの強磁性層3001の磁化方向は一定の方向に固定される一方、自由層Freeの強磁性層3003の磁化方向は外部から制御可能となっている。固定層Fixの強磁性層3001の磁化方向と自由層Freeの強磁性層3003の磁化方向とが同一方向の状態である場合には、絶縁層3002からなるトンネル絶縁層Tunnelには大きなトンネル電流が流れる。それとは反対に、固定層Fixの強磁性層3001の磁化方向と自由層Freeの強磁性層3003の磁化方向とが反対方向の状態である場合には、絶縁層3002からなるトンネル絶縁層Tunnelのトンネル電流は同一方向の状態の場合よりも減少する。
In the semiconductor manufacturing process of the semiconductor integrated
《MRAMのセル構造》
図4は、図2に示した本発明の実施の形態1による不揮発性メモリ3の磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセルMRAM Cellの構造を示す図である。
<< Cell structure of MRAM >>
FIG. 4 is a diagram showing the structure of the cell MRAM Cell of the magnetic random access memory (MRAM) of the
図4(A)は磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセルMRAM Cellの回路構成を示し、図4(B)は磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセルMRAM Cellの半導体デバイス構造を示している。 4A shows a circuit configuration of a cell MRAM Cell of a magnetic random access memory (MRAM), and FIG. 4B shows a semiconductor device structure of the cell MRAM Cell of the magnetic random access memory (MRAM).
図4(A)に示すように1個の磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセルMRAM Cellは、NチャネルMOSトランジスタTRと図3で説明した磁気トンネル接合MTJとによって構成されている。NチャネルMOSトランジスタTRのソースSとゲートGとドレインDとは、それぞれ接地電圧Vssと読み出しワード線RWLと磁気トンネル接合MTJの一端(固定層Fix)に接続されて、磁気トンネル接合MTJの他端(自由層Free)はビット線BLに接続される。書き込みワード線WWLは、磁気トンネル接合MTJの一端(固定層Fix)に近接して、読み出しワード線RWLと平行に配置される。 As shown in FIG. 4A, one magnetic random access memory (MRAM) cell MRAM Cell is constituted by an N-channel MOS transistor TR and the magnetic tunnel junction MTJ described with reference to FIG. The source S, gate G, and drain D of the N-channel MOS transistor TR are connected to the ground voltage Vss, the read word line RWL, and one end (fixed layer Fix) of the magnetic tunnel junction MTJ, respectively, and the other end of the magnetic tunnel junction MTJ. (Free layer Free) is connected to the bit line BL. The write word line WWL is disposed in parallel with the read word line RWL in the vicinity of one end (fixed layer Fix) of the magnetic tunnel junction MTJ.
図4(B)に示すように、半導体集積回路10の半導体チップに形成されたP型ウェル領域P−Wellの内部にN+不純物ソース領域SとN+不純物ドレイン領域Dとが形成され、N+不純物ソース領域SとN+不純物ドレイン領域Dとの間のチャネル領域の表面にはゲート酸化膜を介して多結晶シリコンにより形成されたゲート電極Gが形成されている。従って、P型ウェル領域P−WellとN+不純物ソース領域SとN+不純物ドレイン領域Dとゲート電極Gとによって、NチャネルMOSトランジスタTRが形成される。
As shown in FIG. 4B, an N + impurity source region S and an N + impurity drain region D are formed inside a P-type well region P-Well formed in the semiconductor chip of the semiconductor integrated
図4(B)に示すように、N+不純物ソース領域Sは下層配線によって接地電圧Vssに接続されて、ゲート電極Gは読み出しワード線RWLを形成して、N+不純物ドレイン領域Dは下層配線と中間層配線によって磁気トンネル接合MTJの一端(固定層Fix)に接続される。磁気トンネル接合MTJの一端(固定層Fix)の直下には、中間層配線によって書き込みワード線WWLが磁気トンネル接合MTJの一端(固定層Fix)に近接して、読み出しワード線RWLと平行に形成される。磁気トンネル接合MTJの他端(自由層Free)は、上層配線によって形成されたビット線BLに接続される。 As shown in FIG. 4B, the N + impurity source region S is connected to the ground voltage Vss by the lower layer wiring, the gate electrode G forms the read word line RWL, and the N + impurity drain region D is the lower layer wiring. And one end (fixed layer Fix) of the magnetic tunnel junction MTJ by the intermediate layer wiring. Immediately below one end (fixed layer Fix) of the magnetic tunnel junction MTJ, the write word line WWL is formed near the one end (fixed layer Fix) of the magnetic tunnel junction MTJ and in parallel with the read word line RWL by the intermediate layer wiring. The The other end (free layer Free) of the magnetic tunnel junction MTJ is connected to the bit line BL formed by the upper layer wiring.
図5は、図4に示した本発明の実施の形態1による不揮発性メモリ3の磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセルMRAM Cellの構造を示すための鳥瞰図である。
FIG. 5 is a bird's eye view for showing the structure of the cell MRAM Cell of the magnetic random access memory (MRAM) of the
図5の鳥瞰図に示すように、最下層のゲート電極Gによって形成された読み出しワード線RWLと中間層配線によって形成された書き込みワード線WWLとは、平行に配置されている。N+不純物ドレイン領域Dは下層配線と中間層配線とによって磁気トンネル接合MTJの一端(固定層Fix)に接続されている。磁気トンネル接合MTJの一端(固定層Fix)の直下には、中間層配線によって書き込みワード線WWLが磁気トンネル接合MTJの一端(固定層Fix)に近接して平行に形成されている。また磁気トンネル接合MTJの他端(自由層Free)は、上層配線によって形成されたビット線BLに接続される。 As shown in the bird's eye view of FIG. 5, the read word line RWL formed by the lowermost gate electrode G and the write word line WWL formed by the intermediate layer wiring are arranged in parallel. The N + impurity drain region D is connected to one end (fixed layer Fix) of the magnetic tunnel junction MTJ by a lower layer wiring and an intermediate layer wiring. Immediately below one end (fixed layer Fix) of the magnetic tunnel junction MTJ, a write word line WWL is formed close to and parallel to one end (fixed layer Fix) of the magnetic tunnel junction MTJ by an intermediate layer wiring. The other end (free layer Free) of the magnetic tunnel junction MTJ is connected to the bit line BL formed by the upper layer wiring.
図5の鳥瞰図に示すように、中間層配線によって形成された書き込みワード線WWLに矢印の方向の書き込みワード線電流IWWLを流すことによって、矢印の方向の書き込みワード線磁場HWWLが形成され、上層配線によって形成されたビット線BLに矢印の方向のビット線電流IBLを流すことによって、矢印の方向のビット線磁場HBLが形成される。従って、ワード線磁場HWWLとビット線磁場HBLによって、磁気トンネル接合MTJの他端の自由層Freeの磁化方向が決定される。 As shown in the bird's eye view of FIG. 5, a write word line magnetic field H WWL in the direction of the arrow is formed by flowing a write word line current I WWL in the direction of the arrow through the write word line WWL formed by the intermediate layer wiring. By flowing a bit line current I BL in the direction of the arrow through the bit line BL formed by the upper layer wiring, a bit line magnetic field H BL in the direction of the arrow is formed. Therefore, the magnetization direction of the free layer Free at the other end of the magnetic tunnel junction MTJ is determined by the word line magnetic field H WWL and the bit line magnetic field H BL .
図6は、図5の鳥瞰図に示した中間層配線の書き込みワード線WWLと上層配線のビット線BLとの交点に配置されたMRAMセルの磁気トンネル接合MTJの自由層Freeへのワード線磁場HWWLとビット線磁場HBLの影響を示す鳥瞰図である。中間層配線の書き込みワード線WWLと上層配線のビット線BLとの交点にMRAMセルの磁気トンネル接合MTJを配置して、書き込みワード線WWLに矢印方向の書き込みワード線電流IWWLを流し、ビット線BLに矢印方向のビット線電流IBLを流す。 FIG. 6 shows the word line magnetic field H to the free layer Free of the magnetic tunnel junction MTJ of the MRAM cell arranged at the intersection of the write word line WWL of the intermediate layer wiring and the bit line BL of the upper layer wiring shown in the bird's eye view of FIG. it is a bird's-eye view showing the effect of WWL and the bit line magnetic field H BL. A magnetic tunnel junction MTJ of the MRAM cell is arranged at the intersection of the write word line WWL of the intermediate layer wiring and the bit line BL of the upper layer wiring, and the write word line current I WWL in the direction of the arrow is supplied to the write word line WWL. A bit line current IBL in the direction of the arrow is supplied to BL .
一般的に強磁性体には結晶構造や形状等によって磁化しやすい方向(エネルギーが低い状態)があり、この方向は磁化容易軸(Easy Axis)と呼ばれるが、メモリの保持状態としてはこの方向を保つ。これに対して磁化しにくい方向は磁化困難軸(Hard Axis)と呼ばれる。磁化の方向を反転させるには磁化容易軸に対して磁化と反対の方向に磁場を与えて磁化の向きを変える。この時に磁化困難軸方向に磁場を与えると、磁化困難軸方向に磁場が無い場合に比べ磁化容易軸方向の磁場が小さくても磁化の向きが反転することが知られている。 Ferromagnetic materials generally have a direction that tends to magnetize (state of low energy) depending on the crystal structure and shape, etc., and this direction is called the easy axis (Easy Axis). keep. On the other hand, the direction in which magnetization is difficult is referred to as a hard magnetization axis (Hard Axis). In order to reverse the direction of magnetization, a magnetic field is applied in a direction opposite to the magnetization with respect to the easy axis to change the direction of magnetization. It is known that if a magnetic field is applied in the hard axis direction at this time, the direction of magnetization is reversed even if the magnetic field in the easy axis direction is smaller than when there is no magnetic field in the hard axis direction.
従って、磁化困難軸方向と磁化容易軸方向の両方に磁場がかかる交点位置のMRAMセルのみ書き込みを行って、その他の多数のMRAMセルには書き込みしきい値を超えた磁場が印加されず書き換えが起こらないようにすることができる。このようにして2次元的なマトリックスMRAMセルアレイへの書き込みを実現することが可能となる。 Therefore, only the MRAM cell at the intersection point where the magnetic field is applied in both the hard axis direction and the easy axis direction is written, and the magnetic field exceeding the write threshold is not applied to many other MRAM cells. It can be prevented from happening. In this way, writing to the two-dimensional matrix MRAM cell array can be realized.
《アストロイド曲線》
図7は、図5と図6の鳥瞰図に示したワード線磁場HWWLとビット線磁場HBLの磁場の大きさと磁化反転のしきい値の関係を示すアストロイド曲線を示す図である。
《Astroid Curve》
FIG. 7 is a diagram showing an astroid curve showing the relationship between the magnetic field magnitudes of the word line magnetic field H WWL and the bit line magnetic field H BL shown in the bird's eye views of FIGS. 5 and 6 and the threshold value for magnetization reversal.
アストロイド曲線は4個の円弧を含み、アストロイド曲線の4個の円弧の内側の領域では、ワード線磁場HWWLとビット線磁場HBLの磁場の大きさが磁化反転のしきい値以下であるので、磁気トンネル接合MTJの他端の自由層Freeの磁化方向を反転することはできない。しかし、アストロイド曲線の4個の円弧の外側の領域では、ワード線磁場HWWLとビット線磁場HBLの磁場の大きさが磁化反転のしきい値以上となるので、磁気トンネル接合MTJの他端の自由層Freeの磁化方向を反転することが可能となる。 The astroid curve includes four arcs, and in the region inside the four arcs of the astroid curve, the magnitudes of the word line magnetic field H WWL and the bit line magnetic field H BL are less than the magnetization reversal threshold. Therefore, the magnetization direction of the free layer Free at the other end of the magnetic tunnel junction MTJ cannot be reversed. However, in the region outside the four arcs of the astroid curve, the magnetic field magnitudes of the word line magnetic field H WWL and the bit line magnetic field H BL are equal to or greater than the magnetization reversal threshold. It becomes possible to reverse the magnetization direction of the end free layer Free.
図5と図6の鳥瞰図に示したように、ビット線BLに矢印の方向のビット線電流IBLを流すことによって、図7の第一象限の“1”書き込みに対応して磁気トンネル接合MTJの他端の自由層Freeの磁化方向を決定することができる。ビット線BLに矢印方向と反対方向のビット線電流IBLを流すことによって、図7の第四象限の“0”書き込みに対応して磁気トンネル接合MTJの他端の自由層Freeの磁化方向を決定することができる。 As shown in the bird's-eye view of FIGS. 5 and 6, by passing a bit line current IBL in the direction of the arrow through the bit line BL , the magnetic tunnel junction MTJ corresponds to the “1” write in the first quadrant of FIG. It is possible to determine the magnetization direction of the free layer Free at the other end. By flowing a bit line current I BL in the direction opposite to the arrow direction through the bit line BL , the magnetization direction of the free layer Free at the other end of the magnetic tunnel junction MTJ is changed corresponding to the “0” write in the fourth quadrant of FIG. Can be determined.
《不揮発性メモリのMRAMセルとMROMセル》
図8は、図2に示した本発明の実施の形態1による半導体集積回路10の不揮発性メモリ3に含まれた磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセルMRAM Cellと磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellの構成を示す図である。
<< MRAM cell and MROM cell of nonvolatile memory >>
FIG. 8 shows a magnetic random access memory (MRAM) cell MRAM Cell and a magnetic read only memory (MROM) included in the
図8に示すように、ビット線BL0には第1MRAMセル100、第2MRAMセル101、第1MROMセル102、第3MRAMセル103が接続されている。
As shown in FIG. 8, the
第1MRAMセル100は、強磁性層から構成され磁化方向が外部から制御可能となっている自由層1002と、絶縁層からなるトンネル絶縁層1001と、強磁性層と反強磁性層との積層膜からなり反強磁性層と強磁性層との交換結合によって強磁性層の磁化方向が強く固定された固定層1000とからなる磁気トンネル接合(MTJ)を含んでいる。磁気トンネル接合(MTJ)の自由層1002はビット線BL0に接続され、磁気トンネル接合(MTJ)の固定層1000はNチャネルMOSトランジスタTRのドレインに接続され、NチャネルMOSトランジスタTRのゲートは読み出しワード線RWL0に接続され、NチャネルMOSトランジスタTRのソースは接地電圧Vssに接続される。磁気トンネル接合(MTJ)の固定層1000には、書き込みワード線WWL0が近接して形成されている。
The
第2MRAMセル101も、強磁性層から構成され磁化方向が外部から制御可能となっている自由層1012と、絶縁層からなるトンネル絶縁層1011と、強磁性層と反強磁性層との積層膜からなり反強磁性層と強磁性層との交換結合によって強磁性層の磁化方向が強く固定された固定層1010とからなる磁気トンネル接合(MTJ)を含んでいる。磁気トンネル接合(MTJ)の自由層1012はビット線BL0に接続され、磁気トンネル接合(MTJ)の固定層1010はNチャネルMOSトランジスタTRのドレインに接続され、NチャネルMOSトランジスタTRのゲートは読み出しワード線RWL1に接続され、NチャネルMOSトランジスタTRのソースは接地電圧Vssに接続される。磁気トンネル接合(MTJ)の固定層1010には、書き込みワード線WWL1が近接して形成されている。
The
第3MRAMセル103も、強磁性層から構成され磁化方向が外部から制御可能となっている自由層1032と、絶縁層からなるトンネル絶縁層1031と、強磁性層と反強磁性層との積層膜からなり反強磁性層と強磁性層との交換結合によって強磁性層の磁化方向が強く固定された固定層1030とからなる磁気トンネル接合(MTJ)を含んでいる。磁気トンネル接合(MTJ)の自由層1032はビット線BL0に接続され、磁気トンネル接合(MTJ)の固定層1030はNチャネルMOSトランジスタTRのドレインに接続され、NチャネルMOSトランジスタTRのゲートは読み出しワード線RWLNに接続され、NチャネルMOSトランジスタTRのソースは接地電圧Vssに接続される。磁気トンネル接合(MTJ)の固定層1010には、書き込みワード線WWLNが近接して形成されている。
The
第1MROMセル102は、強磁性層と反強磁性層との積層膜からなり反強磁性層と強磁性層との交換結合によって強磁性層の磁化方向が強く固定された固定層1022と、絶縁層からなるトンネル絶縁層1021と、強磁性層と反強磁性層との積層膜からなり反強磁性層と強磁性層との交換結合によって強磁性層の磁化方向が強く固定された固定層1020とからなる磁気トンネル接合(MTJ)を含んでいる。磁気トンネル接合(MTJ)の固定層1022はビット線BL0に接続され、磁気トンネル接合(MTJ)の固定層1020はNチャネルMOSトランジスタTRのドレインに接続され、NチャネルMOSトランジスタTRのゲートは読み出しワード線RWL2に接続されて、NチャネルMOSトランジスタTRのソースは接地電圧Vssに接続される。磁気トンネル接合(MTJ)の固定層1020には、書き込みワード線WWL2が近接されずに迂回されて形成されている。
The
図8に示した第1MRAMセル100、第2MRAMセル101、第1MROMセル102、第3MRAMセル103の磁気トンネル接合(MTJ)は、下記のように図1に示す本発明の実施の形態1による半導体集積回路10の半導体製造プロセスを使用して形成されることが可能である。
The magnetic tunnel junction (MTJ) of the
最初に第1MRAMセル100、第2MRAMセル101、第1MROMセル102、第3MRAMセル103の複数のNチャネルMOSトランジスタTRと複数の書き込みワード線WWL0、WWL1、WWL2、WWLNとが形成される。
First, a plurality of N-channel MOS transistors TR and a plurality of write word lines WWL0, WWL1, WWL2, and WWLN of the
次に、第1MRAMセル100、第2MRAMセル101、第1MROMセル102、第3MRAMセル103の複数のNチャネルMOSトランジスタTRと複数の書き込みワード線WWL0、WWL1、WWL2、WWLNの上部に層間絶縁膜が形成される。
Next, an interlayer insulating film is formed on the plurality of N-channel MOS transistors TR and the plurality of write word lines WWL0, WWL1, WWL2, and WWLN in the
その次に、複数のNチャネルMOSトランジスタTRの上部の層間絶縁膜には、複数の磁気トンネル接合(MTJ)を形成するためのトレンチがプラズマエッチングによって形成される。 Next, trenches for forming a plurality of magnetic tunnel junctions (MTJ) are formed in the interlayer insulating film above the plurality of N-channel MOS transistors TR by plasma etching.
その次に、複数のNチャネルMOSトランジスタTRの上部の複数のトレンチの内部に、固定層1000、1010、1020、1030とトンネル絶縁層1001、1011、1021、1031と固定層1022とのサンドイッチ構造がプラズマデポジションによって堆積形成される。すなわち、第1MRAMセル100と第2MRAMセル101と第3MRAMセル103の各サンドイッチ構造の最上部にも、最初に固定層1022が形成される。
Next, a sandwich structure of fixed
この状態で、最大強度の磁場を半導体集積回路10の半導体ウェハーに供給することにより、複数のサンドイッチ構造の最下層の固定層1000、1010、1020、1030の磁化方向と複数のサンドイッチ構造の最上層の固定層1022の磁化方向とを固定する。
In this state, by supplying a magnetic field having the maximum strength to the semiconductor wafer of the semiconductor integrated
その後に、第1MROMセル102のサンドイッチ構造の最上部の固定層1022の上部に耐エッチングマスクを形成した後に、第1MRAMセル100と第2MRAMセル101と第3MRAMセル103の各サンドイッチ構造の最上部の固定層1022をプラズマエッチングによって除去する。
Thereafter, an etching resistant mask is formed on the uppermost fixed
その次に、第1MRAMセル100と第2MRAMセル101と第3MRAMセル103のサンドイッチ構造の最上部に、自由層1002、1012、1032がプラズマデポジションによって堆積形成される。
Next,
この状態で、上述した最大強度の磁場よりも弱い磁場を半導体集積回路10の半導体ウェハーに供給することにより、第1MRAMセル100と第2MRAMセル101と第3MRAMセル103の各磁化方向を任意の方向に統一することができる。尚、この弱い磁場が半導体集積回路10の半導体ウェハーに供給されても、第1MRAMセル100、第2MRAMセル101、第1MROMセル102、第3MRAMセル103の複数のサンドイッチ構造の最下層の固定層1000、1010、1020、1030にて固定された磁化方向が変化することはない。
In this state, by supplying a magnetic field weaker than the above-described maximum strength magnetic field to the semiconductor wafer of the semiconductor integrated
図9は、図2に示した本発明の実施の形態1による半導体集積回路10の不揮発性メモリ3に含まれた磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセルMRAM Cellと磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellの他の構成を示す図である。
FIG. 9 shows a magnetic random access memory (MRAM) cell MRAM Cell and a magnetic read only memory (MROM) included in the
図9に示す不揮発性メモリ3が、図8に示した不揮発性メモリ3と相違するのは下記の点である。
The
すなわち、図9に示す不揮発性メモリ3では、図8に示した不揮発性メモリ3の第1MRAMセル100、第2MRAMセル101、第1MROMセル102、第3MRAMセル103のサンドイッチ構造の最上部に反強磁性材料1003、1013、1023、1033が追加されている。図9に示した不揮発性メモリ3では、第1MRAMセル100と第2MRAMセル101と第3MRAMセル103のサンドイッチ構造の最上部に追加された反強磁性材料1003、1013、1033が、強磁性層から構成され磁化方向は外部から制御可能となっている自由層1002、1012、1022と小さな交換結合の強度を有している。それに対して、図9に示す不揮発性メモリ3では、第1MROMセル102のサンドイッチ構造の最上部に追加された反強磁性材料1023は、強磁性層から構成され磁化方向が強く固定される固定層1022と大きな強度の交換結合を有している。例えば、小さな交換結合の強度の反強磁性材料1003、1013、1033はMgO(酸化マグネシウム)等であり、大きな交換結合の強度の反強磁性材料1023はFeMn(マンガン鉄合金)等である。
That is, in the
図9に示した第1MRAMセル100、第2MRAMセル101、第1MROMセル102、第3MRAMセル103の磁気トンネル接合(MTJ)は、下記のように図1に示す本発明の実施の形態1による半導体集積回路10の半導体製造プロセスを使用して形成されることが可能である。
The magnetic tunnel junction (MTJ) of the
すなわち、図9に示す不揮発性メモリ3の第1MRAMセル100、第2MRAMセル101、第1MROMセル102、第3MRAMセル103のサンドイッチ構造までは、図8にて説明した半導体集積回路10の半導体製造プロセスを使用して形成されることが可能である。
That is, up to the sandwich structure of the
その後、第1MRAMセル100のサンドイッチ構造の最上部に反強磁性材料1003を形成して、第2MRAMセル101のサンドイッチ構造の最上部に反強磁性材料1013を形成して、第3MRAMセル103のサンドイッチ構造のサンドイッチ構造の最上部に反強磁性材料1033を形成する。この際に、反強磁性材料1003、1013、1033は、例えば小さな交換結合の強度を有するMgO(酸化マグネシウム)等のプラズマデポジションによって同時に堆積形成されることが可能である。
Thereafter, an
最後に、第1MROMセル102のサンドイッチ構造の最上部に反強磁性材料1023を、例えば大きな交換結合の強度を有するFeMn(マンガン鉄合金)等のプラズマデポジションによって堆積形成する。
Finally, an
《不正書き込み検出回路と不揮発性メモリ》
図10は、図1に示した本発明の実施の形態1による半導体集積回路10の不正書き込み検出回路2と不揮発性メモリ3の構成を示す図である。
<< Unauthorized Write Detection Circuit and Nonvolatile Memory >>
FIG. 10 is a diagram showing configurations of the illegal
図10に示すように、不揮発性メモリ3は図2で説明したように、マトリックスの横方向の行方向に配列された読み出しワード線RWL0、RWL1、RWL2、RWL3…RWL15と縦方向の列方向に配列されたビット線BL0、BL1、BL2、BL3…BL23の交点に白い四角の複数のMRAMセルMRAM Cellと黒い四角のMROMセルMROM Cellを含んでいる。
As shown in FIG. 10, the
不正書き込み検出回路2の複数の入力端子に不揮発性メモリ3の不正アクセス検出情報を供給するために、不揮発性メモリ3の複数の黒い四角のMROMセルMROM Cellに接続された読み出しワード線RWL1、RWL2、RWL3、RWL3、RWL6、RWL7、RWL9、RWL12、RWL14、RWL15が逐次に読み出しワード線駆動回路(図示せず)によって選択電圧レベルに駆動される。
In order to supply the unauthorized access detection information of the
その結果、不揮発性メモリ3の複数の黒い四角のMROMセルMROM Cellに接続されたビット線BL01、BL04、BL07、BL09…BL23には、不揮発性メモリ3の複数の黒い四角のMROMセルMROM Cellからの読み出し信号が読み出される。一方、不正書き込み検出回路2の複数の入力端子は、不揮発性メモリ3の複数の黒い四角のMROMセルMROM Cellが接続されたビット線BL01、BL04、BL07、BL09…BL23に接続されている。図10に示した例では、不正書き込み検出回路2はOR回路ORによって構成され、このOR回路ORの多入力端子はビット線BL01、BL04、BL07、BL09…BL23に接続されている。
As a result, the bit lines BL01, BL04, BL07, BL09... BL23 connected to the plurality of black square MROM cells MROM Cell of the
秘密情報の不正アクセスを受ける以前では、図10の不揮発性メモリ3の全ての黒い四角のMROMセルMROM Cellの磁気トンネル接合MTJの上部固定層の磁化方向は、図7の第四象限の“0”書き込みに対応している。従って、秘密情報の不正アクセスを受ける以前では、図10の不揮発性メモリ3に含まれた全ての黒い四角のMROMセルMROM Cellの全ての記憶情報は、ローレベル“0”となっている。その結果、不揮発性メモリ3の読み出しワード線RWL1、RWL2、RWL3、RWL6、RWL7、RWL9、RWL12、RWL14、RWL15を逐次に読み出しワード線駆動回路(図示せず)によって選択電圧レベルに駆動することで、ビット線BL0、BL1、BL2、BL3…BL23に不揮発性メモリ3の全ての黒い四角のMROMセルMROM Cellから全ての読み出し信号を読み出しても、不正書き込み検出回路2を構成するOR回路ORの出力信号はローレベル“0”(不正アクセス無し)となる。
Before the unauthorized access of the secret information, the magnetization direction of the upper fixed layer of the magnetic tunnel junction MTJ of all the black square MROM cells MROM Cell of the
秘密情報の不正アクセスを受けた以後では、図10の不揮発性メモリ3の複数の黒い四角のMROMセルMROM Cellの少なくとも1個のセルの磁気トンネル接合MTJの自由層の磁化方向は、図7の第一象限の“1”書き込みに対応している。従って、秘密情報の不正アクセスを受けた以後では、図10の不揮発性メモリ3に含まれた複数の黒い四角のMROMセルMROM Cellの少なくとも1個のセルの記憶情報は、ハイレベル“1”となっている。その結果、不揮発性メモリ3の読み出しワード線RWL1、RWL2、RWL3、RWL6、RWL7、RWL9、RWL12、RWL14、RWL15を逐次に読み出しワード線駆動回路(図示せず)によって選択電圧レベルに駆動することで、ビット線BL0、BL1、BL2、BL3…BL23に不揮発性メモリ3の複数の黒い四角のMROMセルMROM Cellの少なくとも1個のセルのハイレベル“1”の読み出し信号が読み出されて、不正書き込み検出回路2を構成するOR回路ORの出力信号はハイレベル“1”(不正アクセス有り)となる。
After the unauthorized access of the secret information, the magnetization direction of the free layer of the magnetic tunnel junction MTJ of at least one cell of the plurality of black square MROM cells MROM Cell of the
図11は、図1に示した本発明の実施の形態1による半導体集積回路10の不正書き込み検出回路2と不揮発性メモリ3の他の構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing another configuration of the unauthorized
図11に示す本発明の実施の形態1による不正書き込み検出回路2と不揮発性メモリ3が図10に示した本発明の実施の形態1による不正書き込み検出回路2と不揮発性メモリ3と相違するのは、下記の点である。
The illegal
すなわち、図11に示す本発明の実施の形態1による不正書き込み検出回路2は、NAND回路NANDによって構成され、このNAND回路NANDの多入力端子はビット線BL01、BL04、BL07、BL09…BL23に接続されている。
That is, the illegal
更に秘密情報の不正アクセスを受ける以前では、図11の不揮発性メモリ3の全ての黒い四角のMROMセルMROM Cellの磁気トンネル接合MTJの上部固定層の磁化方向は、図7に示した第一象限の“1”書き込みに対応している。従って、秘密情報の不正アクセスを受ける以前では、図11の不揮発性メモリ3の全ての黒い四角のMROMセルMROM Cellの全ての記憶情報は、ハイレベル“1”となっている。その結果、不揮発性メモリ3の読み出しワード線RWL1、RWL2、RWL3、RWL3、RWL6、RWL7、RWL9、RWL12、RWL14、RWL15を逐次に読み出しワード線駆動回路(図示せず)によって選択電圧レベルに駆動することで、ビット線BL0、BL1、BL2、BL3…BL23に不揮発性メモリ3の全ての黒い四角のMROMセルMROM Cellから全ての読み出し信号を読み出しても、不正書き込み検出回路2を構成するNAND回路NANDの出力信号はローレベル“0”(不正アクセス無し)となる。
Before the unauthorized access of the confidential information, the magnetization direction of the upper fixed layer of the magnetic tunnel junction MTJ of all the black square MROM cells MROM Cell of the
しかしながら、秘密情報の不正アクセスを受けた以後では、図11の不揮発性メモリ3の複数の黒い四角のMROMセルMROM Cellの少なくとも1個のセルの磁気トンネル接合MTJの自由層の磁化方向は、図7の第四象限の“0”書き込みに対応している。従って、秘密情報の不正アクセスを受けた以後では、図11の不揮発性メモリ3に含まれた複数の黒い四角のMROMセルMROM Cellの少なくとも1個のセルの記憶情報は、ローレベル“0”となっている。その結果、不揮発性メモリ3の読み出しワード線RWL1、RWL2、RWL3、RWL3、RWL6、RWL7、RWL9、RWL12、RWL14、RWL15を逐次に読み出しワード線駆動回路(図示せず)によって選択電圧レベルに駆動することで、ビット線BL0、BL1、BL2、BL3…BL23に不揮発性メモリ3の複数の黒い四角のMROMセルMROM Cellの少なくとも1個のセルのローレベル“0”の読み出し信号が読み出され、不正書き込み検出回路2を構成するNAND回路NANDの出力信号はハイレベル“1”(不正アクセス有り)となる。
However, after receiving unauthorized access of secret information, the magnetization direction of the free layer of the magnetic tunnel junction MTJ of at least one cell of the plurality of black square MROM cells MROM Cell of the
《不正アクセス検出結果に基づく保護動作》
図12は、図10または図11で説明した不正書き込み検出回路2による不正アクセス検出結果に基づく図1に示した本発明の実施の形態1による半導体集積回路10の保護動作を説明する図である。
《Protection operation based on unauthorized access detection result》
FIG. 12 is a diagram for explaining the protection operation of the semiconductor integrated
図12の例では、不正アクセス検出結果に基づいて不正書き込み検出回路2はプロセッサ1に対して割り込みを発生させて、プロセッサ1に含まれた中央処理ユニット(CPU)の動作を強制停止されるものである。従って、割り込みによって、プロセッサ1の中央処理ユニット(CPU)による不揮発性メモリ3に含まれる複数のMRAMセルMRAM Cellの秘密情報の通常アクセスが強制停止されるものとなる。
In the example of FIG. 12, the unauthorized
従って、図1に示した本発明の実施の形態1による半導体集積回路10を搭載したICカードや携帯端末等が盗難等によって不正使用者に不正使用され、不揮発性メモリ3が不正アクセスのアタックを受けた際に、不正アクセスに対する保護を改善することが可能となる。
Accordingly, an IC card or a portable terminal equipped with the semiconductor integrated
図13は、図10または図11で説明した不正書き込み検出回路2による不正アクセス検出結果に基づく図1に示した本発明の実施の形態1による半導体集積回路10の他の保護動作を説明する図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining another protection operation of the semiconductor integrated
図13の例では、不正アクセス検出結果に基づいて不正書き込み検出回路2は、フラグレジスタ7に格納された不正アクセスフラグ情報をローレベル“0”(不正アクセス無し)からハイレベル“1”(不正アクセス有り)に更新する。従って、フラグレジスタ7のハイレベル“1”(不正アクセス有り)の不正アクセスフラグ情報に応答して、プロセッサ1の中央処理ユニット(CPU)による不揮発性メモリ3に含まれる複数のMRAMセルMRAM Cellの秘密情報の通常アクセスが強制停止されるものとなる。
In the example of FIG. 13, based on the unauthorized access detection result, the unauthorized
図14は、図10または図11で説明した不正書き込み検出回路2による不正アクセス検出結果に基づく図1に示した本発明の実施の形態1による半導体集積回路10の更に他の保護動作を説明する図である。
FIG. 14 explains still another protection operation of the semiconductor integrated
図14の例では、不正アクセス検出結果に基づいて、不正書き込み検出回路2は入出力ポート8に対して半導体集積回路10の入出力外部端子を介したデータ入出力動作停止信号を供給することによって、入出力ポート8のデータ入出力動作が強制停止される。不正アクセスが検出されない通常動作においては、不揮発性メモリ3の複数のMRAMセルMRAM Cellの秘密情報は、内部バス6を経由して入出力ポート8から半導体集積回路10の外部に読み出されることが可能とされる。従って、不正アクセス検出結果に応答して、不揮発性メモリ3の複数のMRAMセルMRAM Cellの秘密情報の入出力ポート8を経由する半導体集積回路10の外部への読み出しが強制停止されるものとなる。
In the example of FIG. 14, the unauthorized
尚、上述した図12乃至図14の各例では、不正書き込み検出回路2による不正アクセス検出結果に応答して、半導体集積回路10の外部端子に接続された発光ダイオード(LED)を点滅させる等の種々の方法によって半導体集積回路10の外部に不正アクセスの結果を通知することも可能である。
In each of the examples shown in FIGS. 12 to 14, the light emitting diode (LED) connected to the external terminal of the semiconductor integrated
[実施の形態2]
《半導体集積回路の磁気シールド》
図15は、図1乃至図14を参照して説明した本発明の実施の形態1による半導体集積回路10の半導体チップを磁気シールドするための本発明の実施の形態2によるパッケージの構造を示す図である。
[Embodiment 2]
《Magnetic shield of semiconductor integrated circuit》
FIG. 15 is a diagram showing a structure of a package according to the second embodiment of the present invention for magnetically shielding the semiconductor chip of the semiconductor integrated
図15に示すように、複数の磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセルMRAM Cellと複数の磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellを含む不揮発性メモリ3を内蔵する図1に示した本発明の実施の形態1による半導体集積回路10の半導体チップは、上部磁石部材20と下部磁石部材30との間に配置されている。
As shown in FIG. 15, the present invention shown in FIG. 1 incorporates a
図15(A)の鳥瞰図に示すように、上部磁石部材20の上面のN極NからS極Sには上面磁界H20Uが形成され、上部磁石部材20の下面のN極NからS極Sには下面磁界H20Dが形成され、下部磁石部材30の上面のN極NからS極Sには上面磁界H30Uが形成され、下部磁石部材30の下面のN極NからS極Sには下面磁界H30Dが形成される。
As shown in the bird's eye view of FIG. 15A, an upper surface magnetic field H 20U is formed from the N pole N to the S pole S on the upper surface of the
図15(B)の断面図に示したように、不揮発性メモリ3を内蔵する半導体集積回路10の半導体チップは上部磁石部材20と下部磁石部材30との間に配置されているので、上部磁石部材20と下部磁石部材30との間では上部磁石部材20の下面磁界H20Dと下部磁石部材30の上面磁界H30Uとが打ち消される。
As shown in the sectional view of FIG. 15B, the semiconductor chip of the semiconductor integrated
従って、この磁気的な平衡状態では、上部磁石部材20と下部磁石部材30の間に配置された半導体集積回路10の半導体チップに形成された不揮発性メモリ3の複数の磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセルMRAM Cellと複数の磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellに対する磁気的な影響は無視されることができる。
Therefore, in this magnetic equilibrium state, a plurality of magnetic random access memories (MRAM) of the
しかし、不揮発性メモリ3を内蔵する半導体集積回路10の半導体チップへの不正アクセスのアタックによって、上部磁石部材20と下部磁石部材30のどちらか一方が破壊され取り除かれると、磁界の平衡状態が崩れる。その結果、残存した磁石部材から残留磁束の影響により、不揮発性メモリ3の複数の磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellの磁気トンネル接合MTJの上部固定層の磁化方向は、反転する。
However, if one of the
図10と図11とを参照して説明したように、不揮発性メモリ3の複数の磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellの磁気トンネル接合MTJの上部固定層の磁化方向の反転は、不正書き込み検出回路2によって検出されることができる。
As described with reference to FIGS. 10 and 11, the reversal of the magnetization direction of the upper fixed layer of the magnetic tunnel junction MTJ of the MROM Cell of the plurality of magnetic read-only memories (MROM) of the
図16は、図1乃至図14を参照して説明した本発明の実施の形態1による半導体集積回路10の半導体チップを磁気シールドするための本発明の実施の形態2によるQFPパッケージの構造を示す図である。
FIG. 16 shows the structure of the QFP package according to the second embodiment of the present invention for magnetically shielding the semiconductor chip of the semiconductor integrated
QFPはQuad Flat Packageの略であり、矩形形状パッケージPKGの各辺から金属製のリード接続端子LDが導出されている。 QFP is an abbreviation for Quad Flat Package, and a metal lead connection terminal LD is derived from each side of the rectangular package PKG.
図16に示すQFPパッケージの半導体集積回路10の半導体チップは、図1乃至図14を参照して説明した本発明の実施の形態1による半導体集積回路10の半導体チップと同様に複数の磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセルMRAM Cellと複数の磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellを含む不揮発性メモリ3を内蔵するものである。
The semiconductor chip of the semiconductor integrated
図16に示したように、半導体集積回路10の半導体チップの下面は絶縁性接着剤によって下部磁石部材30と固定される一方、半導体集積回路10の半導体チップの上面は絶縁性接着剤によって上部磁石部材20と固定されている。また、半導体集積回路10の半導体チップの上面に形成された複数のパッド電極は、複数のボンディングワイヤーBWを介して複数のリード接続端子LDと電気的に接続されている。
As shown in FIG. 16, the lower surface of the semiconductor chip of the semiconductor integrated
図16に示したように、不揮発性メモリ3を内蔵する半導体集積回路10の半導体チップは上部磁石部材20と下部磁石部材30との間に配置されているので、上部磁石部材20と下部磁石部材30との間では上部磁石部材20の下面磁界と下部磁石部材30の下面磁界とが打ち消される。
As shown in FIG. 16, since the semiconductor chip of the semiconductor integrated
しかし、図16に示したQFPパッケージに封止され不揮発性メモリ3を内蔵する半導体集積回路10の半導体チップへの不正アクセスのアタックによって、上部磁石部材20と下部磁石部材30のどちらか一方が破壊され取り除かれると、磁界の平衡状態が崩れる。その結果、残存した磁石部材から残留磁束の影響によって、不揮発性メモリ3の複数の磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellの磁気トンネル接合MTJの上部固定層の磁化方向は、反転する。
However, one of the
図10と図11とを参照して説明したように、不揮発性メモリ3の複数の磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellの磁気トンネル接合MTJの上部固定層の磁化方向の反転は、不正書き込み検出回路2によって検出されることができる。
As described with reference to FIGS. 10 and 11, the reversal of the magnetization direction of the upper fixed layer of the magnetic tunnel junction MTJ of the MROM Cell of the plurality of magnetic read-only memories (MROM) of the
図17は、図1乃至図14を参照して説明した本発明の実施の形態1による半導体集積回路10の半導体チップを磁気シールドするための本発明の実施の形態2によるQFPパッケージのその他の構造を示す図である。
FIG. 17 shows another structure of the QFP package according to the second embodiment of the present invention for magnetically shielding the semiconductor chip of the semiconductor integrated
図17に示すパッケージPKGが、図16に示したパッケージPKGと相違するのは下記の点である。 The package PKG shown in FIG. 17 is different from the package PKG shown in FIG. 16 in the following points.
すなわち、図17に示すパッケージPKGでは、上部磁石部材20からの上面磁界の強度を減少するために上部磁石部材20の上部には柔磁性層40が形成されて、下部磁石部材30からの下面磁界の強度を減少するために下部磁石部材30の下部には柔磁性層50が形成されている。従って、図17に示すパッケージPKGを有する半導体集積回路10が種々の電子装置に搭載される際に、上面磁界と下面磁界からの種々の電子装置への影響を軽減することが可能となる。それ以外は、図16に示したパッケージPKGと全く同一の機能が図17に示すパッケージPKGによって実現されることが可能なものである。
That is, in the package PKG shown in FIG. 17, the soft
図18は、図1乃至図14を参照して説明した本発明の実施の形態1による半導体集積回路10の半導体チップを磁気シールドするための本発明の実施の形態2によるBGAパッケージの構造を示す図である。
FIG. 18 shows the structure of the BGA package according to the second embodiment of the present invention for magnetically shielding the semiconductor chip of the semiconductor integrated
BGAはBall grid arrayの略であって、パッケージPKGの基板60の底面は格子状(グリッド状)に配置された複数の接続ボールballを含んでいる。尚、複数の接続ボールballは、半田の表面張力によって半球状に形成されている。半導体集積回路10の半導体チップの上面に形成された複数のパッド電極は、複数のボンディングワイヤーBWと基板60の内部配線を介してパッケージPKGの基板60の底面の複数の接続ボールballと電気的に接続されている。
BGA is an abbreviation for Ball grid array, and the bottom surface of the
図18に示したように、半導体集積回路10の半導体チップの下面は絶縁性接着剤によって下部磁石部材30と固定される一方、半導体集積回路10の半導体チップの上面は絶縁性接着剤によって上部磁石部材20と固定されている。
As shown in FIG. 18, the lower surface of the semiconductor chip of the semiconductor integrated
図18に示したように、不揮発性メモリ3を内蔵する半導体集積回路10の半導体チップは上部磁石部材20と下部磁石部材30との間に配置されているので、上部磁石部材20と下部磁石部材30との間では上部磁石部材20の下面磁界と下部磁石部材30の下面磁界とが打ち消される。
As shown in FIG. 18, since the semiconductor chip of the semiconductor integrated
しかし、図18に示したQFPパッケージに封止され不揮発性メモリ3を内蔵する半導体集積回路10の半導体チップへの不正アクセスのアタックによって、上部磁石部材20と下部磁石部材30のどちらか一方が破壊され取り除かれると、磁界の平衡状態が崩れる。その結果、残存した磁石部材から残留磁束の影響によって、不揮発性メモリ3の複数の磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellの磁気トンネル接合MTJの上部固定層の磁化方向は、反転する。
However, one of the
図10と図11とを参照して説明したように、不揮発性メモリ3の複数の磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellの磁気トンネル接合MTJの上部固定層の磁化方向の反転は、不正書き込み検出回路2によって検出されることができる。
As described with reference to FIGS. 10 and 11, the reversal of the magnetization direction of the upper fixed layer of the magnetic tunnel junction MTJ of the MROM Cell of the plurality of magnetic read-only memories (MROM) of the
図19は、図1乃至図14を参照して説明した本発明の実施の形態1による半導体集積回路10の半導体チップを磁気シールドするための本発明の実施の形態2によるBGAパッケージのその他の構造を示す図である。
FIG. 19 shows another structure of the BGA package according to the second embodiment of the present invention for magnetically shielding the semiconductor chip of the semiconductor integrated
図19に示すパッケージPKGが、図18に示したパッケージPKGと相違するのは下記の点である。 The package PKG shown in FIG. 19 is different from the package PKG shown in FIG. 18 in the following points.
すなわち、図19に示すパッケージPKGでは、上部磁石部材20からの上面磁界の強度を減少するために上部磁石部材20の上部には柔磁性層40が形成されて、下部磁石部材30からの下面磁界の強度を減少するために下部磁石部材30の下部には柔磁性層50が形成されている。従って、図19に示すパッケージPKGを有する半導体集積回路10が種々の電子装置に搭載される際に、上面磁界と下面磁界からの種々の電子装置への影響を軽減することが可能となる。それ以外は、図18に示したパッケージPKGと全く同一の機能が図17に示すパッケージPKGによって実現されることが可能なものである。
That is, in the package PKG shown in FIG. 19, the soft
以上、本発明者によってなされた発明を種々の実施の形態に基づいて具体的に説明したが本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on various embodiments, the present invention is not limited thereto, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the scope of the invention. Yes.
例えば、図2と図10と図11で説明した不揮発性メモリ3では、磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellは不揮発性メモリ3の内部の特定の物理アドレスに配置されていた。
For example, in the
従って、図1に示す本発明の実施の形態1による半導体集積回路10のプロセッサ1による通常書き込み動作や通常読み出し動作では、不揮発性メモリ3の内部の特定の物理アドレスに配置された磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルMROM Cellをアクセスすることはない。従って、通常書き込み動作や通常読み出し動作では、プロセッサ1は、不揮発性メモリ3の内部のその他の物理アドレス(ユーザー領域)に配置された磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセルMRAM Cellのみをアクセスするものである。この通常書き込み動作や通常読み出し動作のアクセスの際に特定の物理アドレスに配置された磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセルをスキップするように、プロセッサ1によるアクセスの論理アドレスと不揮発性メモリ3のMRAMセルのアクセスの物理アドレスとの対応を示す通常アクセスのためのアドレス変換テーブルが構築される。
Therefore, in the normal write operation and the normal read operation by the
この通常アクセスのためのアドレス変換テーブルを、図1に示す本発明の実施の形態1による半導体集積回路10の不揮発性メモリ3の内部に格納することが可能である。
The address conversion table for normal access can be stored in the
更に、不揮発性メモリ3の内部に格納された秘密キーと対応する実行情報がプロセッサ1に供給された際にのみプロセッサ1による不揮発性メモリ3の通常書き込み動作や通常読み出し動作のアクセス実行が許可されることによって、不揮発性メモリ3に格納される秘密情報のセキュリィティの向上が可能となる。
Further, only when the execution information corresponding to the secret key stored in the
また更に、本発明による不揮発性メモリ3を内蔵する半導体集積回路10は、ICカードや携帯端末等に搭載されるだけではなく、それ以外に不揮発性メモリ3に格納される秘密情報の高いセキュリィティが必要とされる種々の電子機器に搭載されることが可能である。
Furthermore, the semiconductor integrated
10…半導体集積回路
1…プロセッサ
2…不正書き込み検出回路
3…不揮発性メモリ
4…周辺機能モジュール
5…揮発性メモリ
6…内部バス6
300…3MN…複数のメモリセル
WWL0、WWL1、WWL2、WWL3…WWLM…書き込みワード線
RWL0、RWL1、RWL2、RWL3…RWLM…読み出しワード線
BL0、BL1、BL2、BL3…BLN…ビット線
MRAM Cell…磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)のセル
MROM Cell…磁気リードオンリーメモリ(MROM)のセル
MTJ…磁気トンネル接合
3000…反強磁性層
3001…強磁性層
3002…絶縁層
3003…強磁性層
Fix…固定層
Tunnel…トンネル絶縁層
Free…自由層
TR…NチャネルMOSトランジスタ
S…ソース
G…ゲート
D…ドレイン
Vss…接地電圧
RWL…読み出しワード線
WWL…書き込みワード線
BL…ビット線
DESCRIPTION OF
300 ... 3MN ... Multiple memory cells WWL0, WWL1, WWL2, WWL3 ... WWLM ... Write word lines RWL0, RWL1, RWL2, RWL3 ... RWLM ... Read word lines BL0, BL1, BL2, BL3 ... BLN ... Bit lines MRAM Cell ... Magnetic Random access memory (MRAM) cell MROM Cell ... Magnetic read-only memory (MROM) cell MTJ ... Magnetic tunnel junction 3000 ... Antiferromagnetic layer 3001 ... Ferromagnetic layer 3002 ... Insulating layer 3003 ... Ferromagnetic layer Fix ... Fixed layer Tunnel ... Tunnel insulating layer Free ... Free layer TR ... N-channel MOS transistor S ... Source G ... Gate D ... Drain Vss ... Ground voltage RWL ... Read word line WWL ... Write word line BL ... Bit line
Claims (24)
前記不揮発性メモリは、複数の磁気ランダムアクセスメモリセルと、複数の磁気リードオンリーメモリセルとを含み、
前記不揮発性メモリの前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセルは前記プロセッサによる通常書き込みによって書き換えが可能とされて、前記不揮発性メモリの前記複数の磁気リードオンリーメモリセルは前記プロセッサによる前記通常書き込みによって書き換えが不可能とされ、
前記半導体集積回路は、前記不揮発性メモリと接続された感知回路を更に具備して、
前記感知回路は、前記不揮発性メモリの不正アクセスによる前記複数の磁気リードオンリーメモリセルの状態遷移を感知することが可能とされ、
前記不揮発性メモリの前記不正アクセスによる前記複数の磁気リードオンリーメモリセルの前記状態遷移に応答して、前記感知回路は前記不正アクセスの検出結果を前記プロセッサに通知する
ことを特徴とする半導体集積回路。 A semiconductor integrated circuit comprising a processor and a nonvolatile memory,
The non-volatile memory includes a plurality of magnetic random access memory cells and a plurality of magnetic read-only memory cells,
The plurality of magnetic random access memory cells of the non-volatile memory can be rewritten by normal writing by the processor, and the plurality of magnetic read-only memory cells of the non-volatile memory can be rewritten by the normal writing by the processor. Impossible,
The semiconductor integrated circuit further comprises a sensing circuit connected to the nonvolatile memory,
The sensing circuit is capable of sensing a state transition of the plurality of magnetic read-only memory cells due to unauthorized access to the nonvolatile memory;
In response to the state transition of the plurality of magnetic read-only memory cells due to the unauthorized access of the nonvolatile memory, the sensing circuit notifies the processor of a detection result of the unauthorized access. .
前記感知回路の前記不正アクセスの検出結果に従って前記不揮発性メモリの前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセルの前記プロセッサによる通常アクセス動作が停止される
ことを特徴とする半導体集積回路。 In claim 1,
2. A semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein a normal access operation by the processor of the plurality of magnetic random access memory cells of the nonvolatile memory is stopped according to a detection result of the unauthorized access of the sensing circuit.
前記感知回路は、前記不正アクセスの検出結果に従って前記プロセッサへの割り込みを発生して、
前記割り込みによって、前記不揮発性メモリの前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセルの前記プロセッサによる前記通常アクセス動作が停止される
ことを特徴とする半導体集積回路。 In claim 2,
The sensing circuit generates an interrupt to the processor according to the unauthorized access detection result,
The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the normal access operation by the processor of the plurality of magnetic random access memory cells of the nonvolatile memory is stopped by the interrupt.
前記感知回路は、前記不正アクセスの検出結果に従って前記プロセッサへのフラグ情報を設定して、
前記フラグ情報によって、前記不揮発性メモリの前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセルの前記プロセッサによる前記通常アクセス動作が停止される
ことを特徴とする半導体集積回路。 In claim 2,
The sensing circuit sets flag information to the processor according to the detection result of the unauthorized access,
The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the normal access operation by the processor of the plurality of magnetic random access memory cells of the nonvolatile memory is stopped by the flag information.
前記半導体集積回路は、前記不揮発性メモリと接続された入出力ポートを更に具備して、
前記入出力ポートは、前記不揮発性メモリの前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセルの格納情報の前記半導体集積回路の外部への読み出しが可能であり、
前記感知回路の前記不正アクセスの前記検出結果に従って、前記入出力ポートによる前記不揮発性メモリの前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセルの前記格納情報の前記半導体集積回路の前記外部への前記読み出しが停止される
ことを特徴とする半導体集積回路。 In claim 2,
The semiconductor integrated circuit further comprises an input / output port connected to the nonvolatile memory,
The input / output port is capable of reading information stored in the plurality of magnetic random access memory cells of the nonvolatile memory to the outside of the semiconductor integrated circuit,
According to the detection result of the unauthorized access of the sensing circuit, the reading of the storage information of the plurality of magnetic random access memory cells of the nonvolatile memory by the input / output port to the outside of the semiconductor integrated circuit is stopped. A semiconductor integrated circuit.
前記不揮発性メモリの前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセルの各セルは、強磁性層から構成され磁化方向が外部から制御可能であるMRAM自由層と、絶縁層からなるMRAMトンネル絶縁層と、強磁性層と反強磁性層との積層膜からなり反強磁性層と強磁性層との交換結合によって強磁性層の磁化方向が強く固定されたMRAM固定層とからなるMRAM磁気トンネル接合を含む
ことを特徴とする半導体集積回路。 In claim 2,
Each of the plurality of magnetic random access memory cells of the non-volatile memory includes an MRAM free layer that includes a ferromagnetic layer and whose magnetization direction can be controlled from the outside, an MRAM tunnel insulating layer that includes an insulating layer, a ferromagnetic layer Including an MRAM magnetic tunnel junction comprising a laminated film of an antiferromagnetic layer and an MRAM pinned layer in which the magnetization direction of the ferromagnetic layer is strongly pinned by exchange coupling between the antiferromagnetic layer and the ferromagnetic layer. A semiconductor integrated circuit.
前記不揮発性メモリの前記複数の磁気リードオンリーメモリセルの各セルは、強磁性層と反強磁性層との積層膜からなり反強磁性層と強磁性層との交換結合によって強磁性層の磁化方向が強く固定されたMROM上層固定層と、絶縁層からなるMROMトンネル絶縁層と、強磁性層と反強磁性層との積層膜からなり反強磁性層と強磁性層との交換結合によって強磁性層の磁化方向が強く固定されたMROM下層固定層とからなるMROM磁気トンネル接合を含む
ことを特徴とする半導体集積回路。 In claim 6,
Each of the plurality of magnetic read-only memory cells of the nonvolatile memory is composed of a laminated film of a ferromagnetic layer and an antiferromagnetic layer, and the magnetization of the ferromagnetic layer is formed by exchange coupling between the antiferromagnetic layer and the ferromagnetic layer. MROM upper fixed layer whose direction is strongly fixed, MROM tunnel insulating layer made of an insulating layer, and a laminated film of a ferromagnetic layer and an antiferromagnetic layer. A semiconductor integrated circuit comprising an MROM magnetic tunnel junction comprising an MROM lower fixed layer in which the magnetization direction of the magnetic layer is strongly fixed.
前記半導体集積回路が前記不揮発性メモリの前記不正アクセスを受ける以前では、前記不揮発性メモリの前記複数の磁気リードオンリーメモリセルにはローレベルの記憶情報が書き込まれ、
前記感知回路は、前記複数の磁気リードオンリーメモリセルに接続された複数のビット線と接続された複数の入力端子を有するOR回路を含む
ことを特徴とする半導体集積回路。 In claim 2,
Before the semiconductor integrated circuit receives the unauthorized access of the nonvolatile memory, low-level storage information is written to the plurality of magnetic read-only memory cells of the nonvolatile memory,
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the sensing circuit includes an OR circuit having a plurality of input terminals connected to a plurality of bit lines connected to the plurality of magnetic read-only memory cells.
前記半導体集積回路が前記不揮発性メモリの前記不正アクセスを受ける以前では、前記不揮発性メモリの前記複数の磁気リードオンリーメモリセルにはハイレベルの記憶情報が書き込まれ、
前記感知回路は、前記複数の磁気リードオンリーメモリセルに接続された複数のビット線と接続された複数の入力端子を有するNAND回路を含む
ことを特徴とする半導体集積回路。 In claim 2,
Before the semiconductor integrated circuit receives the unauthorized access of the nonvolatile memory, high-level storage information is written to the plurality of magnetic read-only memory cells of the nonvolatile memory,
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the sensing circuit includes a NAND circuit having a plurality of input terminals connected to a plurality of bit lines connected to the plurality of magnetic read-only memory cells.
前記プロセッサと前記不揮発性メモリを含む前記半導体集積回路の半導体チップは、パッケージ構造の上部磁石部材と下部磁石部材の間に配置された
ことを特徴とする半導体集積回路。 In claim 2,
A semiconductor integrated circuit, wherein the semiconductor chip of the semiconductor integrated circuit including the processor and the nonvolatile memory is disposed between an upper magnet member and a lower magnet member of a package structure.
前記パッケージ構造の前記上部磁石部材と前記下部磁石部材の間では、前記上部磁石部材からの下面磁界と前記下部磁石部材からの上面磁界とが打ち消される
ことを特徴とする半導体集積回路。 In claim 10,
A semiconductor integrated circuit, wherein a lower magnetic field from the upper magnet member and an upper magnetic field from the lower magnet member are canceled between the upper magnet member and the lower magnet member of the package structure.
前記不揮発性メモリの前記不正アクセスによって前記パッケージ構造の前記上部磁石部材と前記下部磁石部材のどちらか一方が破壊され取り除かれることによって、前記不揮発性メモリの前記複数の磁気リードオンリーメモリセルの前記状態遷移が発生する
ことを特徴とする半導体集積回路。 In claim 11,
The state of the plurality of magnetic read-only memory cells of the nonvolatile memory by destroying and removing one of the upper magnet member and the lower magnet member of the package structure by the unauthorized access of the nonvolatile memory A semiconductor integrated circuit characterized in that a transition occurs.
前記不揮発性メモリは、複数の磁気ランダムアクセスメモリセルと、複数の磁気リードオンリーメモリセルとを含み、
前記不揮発性メモリの前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセルは前記プロセッサによる通常書き込みによって書き換えが可能とされて、前記不揮発性メモリの前記複数の磁気リードオンリーメモリセルは前記プロセッサによる前記通常書き込みによって書き換えが不可能とされ、
前記半導体集積回路は、前記不揮発性メモリと接続された感知回路を更に具備して、
前記感知回路は、前記不揮発性メモリの不正アクセスによる前記複数の磁気リードオンリーメモリセルの状態遷移を感知することが可能とされ、
前記不揮発性メモリの前記不正アクセスによる前記複数の磁気リードオンリーメモリセルの前記状態遷移に応答して、前記感知回路は前記不正アクセスの検出結果を前記プロセッサに通知する
ことを特徴とする半導体集積回路の動作方法。 A method of operating a semiconductor integrated circuit comprising a processor and a nonvolatile memory,
The non-volatile memory includes a plurality of magnetic random access memory cells and a plurality of magnetic read-only memory cells,
The plurality of magnetic random access memory cells of the non-volatile memory can be rewritten by normal writing by the processor, and the plurality of magnetic read-only memory cells of the non-volatile memory can be rewritten by the normal writing by the processor. Impossible,
The semiconductor integrated circuit further comprises a sensing circuit connected to the nonvolatile memory,
The sensing circuit is capable of sensing a state transition of the plurality of magnetic read-only memory cells due to unauthorized access to the nonvolatile memory;
In response to the state transition of the plurality of magnetic read-only memory cells due to the unauthorized access of the nonvolatile memory, the sensing circuit notifies the processor of a detection result of the unauthorized access. How it works.
前記感知回路の前記不正アクセスの検出結果に従って前記不揮発性メモリの前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセルの前記プロセッサによる通常アクセス動作が停止される
ことを特徴とする半導体集積回路の動作方法。 In claim 13,
A method of operating a semiconductor integrated circuit, wherein normal access operation by the processor of the plurality of magnetic random access memory cells of the nonvolatile memory is stopped according to a detection result of the unauthorized access of the sensing circuit.
前記感知回路は、前記不正アクセスの検出結果に従って前記プロセッサへの割り込みを発生して、
前記割り込みによって、前記不揮発性メモリの前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセルの前記プロセッサによる前記通常アクセス動作が停止される
ことを特徴とする半導体集積回路の動作方法。 In claim 14,
The sensing circuit generates an interrupt to the processor according to the unauthorized access detection result,
A method of operating a semiconductor integrated circuit, wherein the normal access operation by the processor of the plurality of magnetic random access memory cells of the nonvolatile memory is stopped by the interrupt.
前記感知回路は、前記不正アクセスの検出結果に従って前記プロセッサへのフラグ情報を設定して、
前記フラグ情報によって、前記不揮発性メモリの前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセルの前記プロセッサによる前記通常アクセス動作が停止される
ことを特徴とする半導体集積回路の動作方法。 In claim 14,
The sensing circuit sets flag information to the processor according to the detection result of the unauthorized access,
The operation method of a semiconductor integrated circuit, wherein the normal access operation by the processor of the plurality of magnetic random access memory cells of the nonvolatile memory is stopped by the flag information.
前記半導体集積回路は、前記不揮発性メモリと接続された入出力ポートを更に具備して、
前記入出力ポートは、前記不揮発性メモリの前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセルの格納情報の前記半導体集積回路の外部への読み出しが可能であり、
前記感知回路の前記不正アクセスの前記検出結果に従って、前記入出力ポートによる前記不揮発性メモリの前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセルの前記格納情報の前記半導体集積回路の前記外部への前記読み出しが停止される
ことを特徴とする半導体集積回路の動作方法。 In claim 14,
The semiconductor integrated circuit further comprises an input / output port connected to the nonvolatile memory,
The input / output port is capable of reading information stored in the plurality of magnetic random access memory cells of the nonvolatile memory to the outside of the semiconductor integrated circuit,
According to the detection result of the unauthorized access of the sensing circuit, the reading of the storage information of the plurality of magnetic random access memory cells of the nonvolatile memory by the input / output port to the outside of the semiconductor integrated circuit is stopped. A method for operating a semiconductor integrated circuit.
前記不揮発性メモリの前記複数の磁気ランダムアクセスメモリセルの各セルは、強磁性層から構成され磁化方向が外部から制御可能であるMRAM自由層と、絶縁層からなるMRAMトンネル絶縁層と、強磁性層と反強磁性層との積層膜からなり反強磁性層と強磁性層との交換結合によって強磁性層の磁化方向が強く固定されたMRAM固定層とからなるMRAM磁気トンネル接合を含む
ことを特徴とする半導体集積回路の動作方法。 In claim 14,
Each of the plurality of magnetic random access memory cells of the non-volatile memory includes an MRAM free layer that includes a ferromagnetic layer and whose magnetization direction can be controlled from the outside, an MRAM tunnel insulating layer that includes an insulating layer, a ferromagnetic layer Including an MRAM magnetic tunnel junction comprising a laminated film of an antiferromagnetic layer and an MRAM pinned layer in which the magnetization direction of the ferromagnetic layer is strongly pinned by exchange coupling between the antiferromagnetic layer and the ferromagnetic layer. A method for operating a semiconductor integrated circuit.
前記不揮発性メモリの前記複数の磁気リードオンリーメモリセルの各セルは、強磁性層と反強磁性層との積層膜からなり反強磁性層と強磁性層との交換結合によって強磁性層の磁化方向が強く固定されたMROM上層固定層と、絶縁層からなるMROMトンネル絶縁層と、強磁性層と反強磁性層との積層膜からなり反強磁性層と強磁性層との交換結合によって強磁性層の磁化方向が強く固定されたMROM下層固定層とからなるMROM磁気トンネル接合を含む
ことを特徴とする半導体集積回路の動作方法。 In claim 18,
Each of the plurality of magnetic read-only memory cells of the nonvolatile memory is composed of a laminated film of a ferromagnetic layer and an antiferromagnetic layer, and the magnetization of the ferromagnetic layer is formed by exchange coupling between the antiferromagnetic layer and the ferromagnetic layer. MROM upper fixed layer whose direction is strongly fixed, MROM tunnel insulating layer made of an insulating layer, and a laminated film of a ferromagnetic layer and an antiferromagnetic layer. A method of operating a semiconductor integrated circuit, comprising an MROM magnetic tunnel junction comprising an MROM lower fixed layer in which the magnetization direction of the magnetic layer is strongly fixed.
前記半導体集積回路が前記不揮発性メモリの前記不正アクセスを受ける以前では、前記不揮発性メモリの前記複数の磁気リードオンリーメモリセルにはローレベルの記憶情報が書き込まれ、
前記感知回路は、前記複数の磁気リードオンリーメモリセルに接続された複数のビット線と接続された複数の入力端子を有するOR回路を含む
ことを特徴とする半導体集積回路の動作方法。 In claim 14,
Before the semiconductor integrated circuit receives the unauthorized access of the nonvolatile memory, low-level storage information is written to the plurality of magnetic read-only memory cells of the nonvolatile memory,
The method of operating a semiconductor integrated circuit, wherein the sensing circuit includes an OR circuit having a plurality of input terminals connected to a plurality of bit lines connected to the plurality of magnetic read-only memory cells.
前記半導体集積回路が前記不揮発性メモリの前記不正アクセスを受ける以前では、前記不揮発性メモリの前記複数の磁気リードオンリーメモリセルにはハイレベルの記憶情報が書き込まれ、
前記感知回路は、前記複数の磁気リードオンリーメモリセルに接続された複数のビット線と接続された複数の入力端子を有するNAND回路を含む
ことを特徴とする半導体集積回路の動作方法。 In claim 14,
Before the semiconductor integrated circuit receives the unauthorized access of the nonvolatile memory, high-level storage information is written to the plurality of magnetic read-only memory cells of the nonvolatile memory,
The method of operating a semiconductor integrated circuit, wherein the sensing circuit includes a NAND circuit having a plurality of input terminals connected to a plurality of bit lines connected to the plurality of magnetic read-only memory cells.
前記プロセッサと前記不揮発性メモリを含む前記半導体集積回路の半導体チップは、パッケージ構造の上部磁石部材と下部磁石部材の間に配置された
ことを特徴とする半導体集積回路の動作方法。 In claim 14,
A semiconductor integrated circuit operating method, wherein a semiconductor chip of the semiconductor integrated circuit including the processor and the nonvolatile memory is disposed between an upper magnet member and a lower magnet member of a package structure.
前記パッケージ構造の前記上部磁石部材と前記下部磁石部材の間では、前記上部磁石部材からの下面磁界と前記下部磁石部材からの上面磁界とが打ち消される
ことを特徴とする半導体集積回路の動作方法。 In claim 22,
A method of operating a semiconductor integrated circuit, wherein a lower magnetic field from the upper magnet member and an upper magnetic field from the lower magnet member are canceled between the upper magnet member and the lower magnet member of the package structure.
前記不揮発性メモリの前記不正アクセスによって前記パッケージ構造の前記上部磁石部材と前記下部磁石部材のどちらか一方が破壊され取り除かれることによって、前記不揮発性メモリの前記複数の磁気リードオンリーメモリセルの前記状態遷移が発生する
ことを特徴とする半導体集積回路の動作方法。 In claim 23,
The state of the plurality of magnetic read-only memory cells of the nonvolatile memory by destroying and removing one of the upper magnet member and the lower magnet member of the package structure by the unauthorized access of the nonvolatile memory A method for operating a semiconductor integrated circuit, wherein a transition occurs.
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