專利名稱：用于編程集成電路存儲器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及嵌入包括電可編程存儲器的集成電路的便攜裝置的制造，如智能卡的制造。更具體地說，本發(fā)明涉及集成電路存儲器的編程。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在有許多發(fā)明描述了使用與讀出器通訊的便攜裝置的系統(tǒng)和應(yīng)用。便攜裝置的大多數(shù)是智能卡，但是它也可以是存儲卡。包括電子存儲器的便攜物體可以是門禁(access)卡、銀行卡、SIM卡、閃存卡等。
智能卡通常包括在塑料卡中嵌入的集成電路(IC)。IC可以是包括存儲器的微控制器。存儲器包括對于一組卡公用的程序指令以及對于每個卡特定的數(shù)據(jù)。存儲器通常是不用自主電源就使能程序指令和數(shù)據(jù)的存儲的EEPROM或閃速存儲器。這種存儲器包括基于浮柵晶體管的存儲單元陣列。
在制造結(jié)束時，在智能卡的非易失存儲器中包括兩種數(shù)據(jù)。第一種數(shù)據(jù)對于一組卡是共同的。這樣的第一種數(shù)據(jù)可以包括專用于該卡使用的某些程序，例如操作系統(tǒng)、銀行或加密程序、某些默認(rèn)設(shè)置數(shù)據(jù)或?qū)τ谠搼?yīng)用特定的其他數(shù)據(jù)。第二種數(shù)據(jù)對于每個卡不同。第二種數(shù)據(jù)可以包括序列號、密鑰、PIN代碼、卡用戶的個人信息、或?qū)τ诿總€新制造的卡特定的任何信息。從重要程度方面第一種數(shù)據(jù)要比第二種數(shù)據(jù)重要得多。
在制造工藝方面，可以用所謂預(yù)個性化步驟和個性化步驟的兩個步驟來進行數(shù)據(jù)的加載。預(yù)個性化步驟與加載第一種數(shù)據(jù)對應(yīng)并且可以對應(yīng)于最多256千字節(jié)的加載。個性化步驟與在每個卡中個體數(shù)據(jù)的加載對應(yīng)，數(shù)據(jù)量通常并不重要?？梢栽谙嗤闹圃斓攸c或在不同的地點進行上述的兩個步驟。
當(dāng)前，可以根據(jù)可獲得的通訊手段，借助電接觸或借助卡的天線來進行數(shù)據(jù)的寫入。但是，無論數(shù)據(jù)的種類如何，總是串行地和逐個卡地進行加載。預(yù)個性化數(shù)據(jù)的加載可能要較長的時間，例如50秒。而個體數(shù)據(jù)的加載較短，通常只要幾秒鐘。
在半導(dǎo)體領(lǐng)域，可以通過幾種方法來實現(xiàn)集成電路的可測試性。一種方法是光激勵。這種方法包括用激光光束激勵集成電路的電連接。還已知采用這種方法對使用浮柵晶體管的存儲單元進行編程。通常，可以用幾個被獨立驅(qū)動的光束之一來使用激光。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員在找尋減少用于數(shù)據(jù)加載的時間(特別是預(yù)個性化數(shù)據(jù)的加載時間)的新的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述了用于快速編程電可編程存儲器的新方法。將要加載到存儲器中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為存儲器陣列的光掩模。然后以同時光照要編程的所有存儲單元的這種方法將激光通過該掩模聚焦在存儲器陣列上。
根據(jù)第一方面，本發(fā)明是用于將數(shù)據(jù)編程到集成電路的非易失存儲器中的方法，所述存儲器包括存儲單元矩陣，所述方法包括步驟-將要被下載的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為與存儲單元的矩陣對應(yīng)的光掩模，所述掩模包括與存儲單元關(guān)聯(lián)的掩模元件，根據(jù)要下載到所述單元中的值來對單元進行掩模或不進行掩模；-以可以將電磁輻射源聚焦在橫跨每個掩模元件的每個存儲單元上的方式，將掩模放置在集成電路和帶有聚焦裝置的電磁輻射源之間；-根據(jù)所關(guān)聯(lián)的掩模元件，將由輻射源提供的輻射應(yīng)用于集成電路預(yù)定的時間以編程或者不編程每個存儲單元；以及-嵌入集成電路。
最好，存儲單元可以包括用于存儲一個位的浮柵晶體管。電磁輻射源可以是光源。光源可以是LASER(激光)源。光源可以對應(yīng)于高于405THz的頻率。預(yù)定時間可以與基于電磁輻射的施加用于改變浮柵晶體管的狀態(tài)所需的時間對應(yīng)。在執(zhí)行該方法期間，集成電路可以是包括多個集成電路的晶片的一部分。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明是用于制造包括帶有至少一個可編程類型的非易失存儲器的集成電路的便攜物體的方法，其中所述方法包括下面步驟-制造集成電路；-根據(jù)上述的將數(shù)據(jù)編程到非易失存儲器的方法，用第一種數(shù)據(jù)編程存儲器；-將集成電路嵌入到便攜物體中；
-借助所述便攜物體的通訊接口，用第二種數(shù)據(jù)編程存儲器。
根據(jù)第三方面，本發(fā)明是包括非易失可編程存儲器的集成電路，其中所述集成電路被嵌入在封裝中，而且其中根據(jù)上述用于將數(shù)據(jù)編程到非易失存儲器中的方法已經(jīng)將程序和/或數(shù)據(jù)加載到所述非易失可編程存儲器中。
根據(jù)另一個方面，本發(fā)明是包括具有非易失存儲器的集成電路的便攜物體，其中通過上述將數(shù)據(jù)編程到非易失存儲器中的方法來獲得該便攜物體。
最好，便攜物體包括具有其中嵌入了集成電路的空腔的塑料卡身。


為了更好的理解本發(fā)明和其優(yōu)點，參照附圖進行說明，其中圖1示出了智能卡類型的便攜物體；圖2示出了包括存儲器的IC的例子；圖3示出了存儲器的拓?fù)涞睦?；圖4示出了位映射的第一例子；圖5示出了位映射的第二個例子；圖6示出了用于編程存儲器的掩模；和圖7示出了如何編程存儲器。
具體實施例方式
圖1示出了智能卡類型的便攜物體。該便攜物體包括塑料卡身1。將塑料卡身1鑄?；驒C械加工為具有想要接收電子模塊的空腔，電子模塊包括例如ISO連接器2和集成電路3。將ISO連接器2電連接到集成電路3以使能所述集成電路3和讀卡器之間的通訊。
在智能卡中所使用的集成電路3的例子在圖2中示出。該集成電路3包括，例如，連接焊盤4、微處理器5、易失存儲器6、通訊接口7和非易失存儲器8。將這些不同的元件4到8通過在集成電路上制成的導(dǎo)體連接在一起，為了清楚的原因沒有示出導(dǎo)體。本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知這種電路并且不必更加詳細地進行描述?？梢允褂迷S多電路類型。
在本發(fā)明的框架中，可以僅僅考慮包括至少一個非易失存儲器的集成電路。當(dāng)沒有提供集成電路時，非易失存儲器8用于存儲程序和數(shù)據(jù)。在圖3上，示出了存儲器8的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。存儲器8包括以行和列排列的存儲單元10的矩陣、行解碼器11和列解碼器12。已知存在不同的拓?fù)洹？梢詫⒋鎯卧?0的矩陣分為兩個或多個陣列，最終具有與每個陣列對應(yīng)的幾個行和列解碼器。還可以讀出部分和寫入部分來分割列解碼器12。不論存儲器的拓?fù)淙绾?，非易失存儲?包括存儲單元10的至少一個矩陣。
通常，用于智能卡集成電路的存儲單元10的類型是EEPROM類型或閃速存儲器類型。這種存儲器類型使用浮柵晶體管作為存儲元件，每個單元包括一個浮柵晶體管。此外，添加存取晶體管用于選擇浮柵晶體管的行和將它們連接到它們對應(yīng)的列線。
從光電發(fā)射方面而言，本發(fā)明使用具有比在這種浮柵存儲單元中所使用的材料的閾值頻率高的頻率的電磁輻射進行入射。如果材料的閾值電壓已知，則可以通過應(yīng)用合適的量子物理公式對此進行計算。輻射可以甚至是激光光束以確保準(zhǔn)確性、方向性、波長和強度。
可以將存儲器的每個獨立單元作為分離的實體來對待，并且在對于存儲單元的尺寸精確計算的情況下通過將獨立光射線聚焦在每個單元上來對其進行編程。光線入射在其上的單元的區(qū)域總大于射線的厚度，這是因為根據(jù)定義，射線是光子的單個流。當(dāng)然入射光可以比一個射線厚，即，從被入射到不多于單個存儲單元上的方面來說，只要可以保持其精度則其就可以是一個光束。以任何合適的方式從原子排出進行光電發(fā)射后的電子，并且將浮柵進行充電或放電直到二進制狀態(tài)變化。以這種方式排出被發(fā)射的電子的一種方法可以是施加弱電場。在該場中施加的電壓應(yīng)該低于在存儲單元中所使用的材料的閾值電壓。這種方法只是可能的方法之一。實際上，本發(fā)明的機制等效于使材料經(jīng)歷磁場或施加電壓對其進行編程，因為其達到了與對電子提供能量以從它們的原子軌道逃逸從而改變原子的狀態(tài)的、相同的所期望的結(jié)果。
但是一個單元的編程時間較長并且可以需要幾秒鐘。通過實現(xiàn)這種程度的精確性，可以使得電磁輻射的幾個射線或束入射到存儲單元簇上，從而達到所期望的并行性。通過使用存儲單元10的整個矩陣的掩模來實現(xiàn)并行性。
以比特字來組織存儲器8。每個字具有唯一的地址從而使能微處理器通過其關(guān)聯(lián)的地址來檢索每個字。圖4示出了與不同的字對應(yīng)的存儲圖20和它們相關(guān)的地址。每個字例如可以由四位構(gòu)成；當(dāng)然，還可以使用不同位數(shù)量的每個字。作為例子，在地址@0處的字包括四位b0、b1、b2和b3，在地址@1處的字包括四位b4、b5、b6和b7等。通常，相同字的位在存儲單元10的相同行上?？梢詫⒆值奈环胖迷诖鎯卧?0的相鄰列上。
在其他存儲器結(jié)構(gòu)中，可以將相同字的位分割為不相鄰的列，如圖5所示。使用幾個存儲單元矩陣的其他存儲器結(jié)構(gòu)還具有在存儲器平面和物理存儲器的位映射之間不同的對應(yīng)規(guī)則。不論存儲器結(jié)構(gòu)如何，總能將存儲器的存儲平面的轉(zhuǎn)換制成與物理存儲器的位映射對應(yīng)的至少一個矩陣。
具有對應(yīng)矩陣，就可能制造專門用于存儲器的編程的光掩模，如圖6上所示。將光掩模制造用于例如對應(yīng)于整個集成電路。除了與存儲矩陣20對應(yīng)的部分外，對于整個電路光掩模都是不透明的。存儲矩陣20包括每個都與存儲矩陣的存儲單元10關(guān)聯(lián)的掩模元件21。根據(jù)要被存儲到關(guān)聯(lián)的存儲單元中的位值，掩模單元可以是透明或不透明的。
根據(jù)存儲器類型，“零”或“一”值可以對應(yīng)于透明或不透明元件。如果“零”狀態(tài)與存儲單元的非編程狀態(tài)對應(yīng)，則掩模元件對于編程“一”狀態(tài)透明而對于編程“零”狀態(tài)不透明。如果“一”狀態(tài)對應(yīng)于非編程狀態(tài)，則使其相反。
無論存儲器類型如何，在整個存儲器的編程期間，存儲器平面的某個部分保持空閑(free)。用不透明掩模元件掩模存儲矩陣的非編程部分。這種個性化方法需要把要被加載到存儲器上的數(shù)據(jù)預(yù)編譯為光掩模從而準(zhǔn)確地確保被個性化的存儲器將如所期望的進行工作。簡而言之，光掩模對應(yīng)于單元形式(cell-wise)的是/否，從而電磁光的射線僅僅聚焦在需要被編程的單元上。
用如圖7所示的光裝置進行存儲器的編程。輻射源50提供輻射束。輻射源例如是激光類型。最好，使用可見光并且激光頻率高于405THz。第一聚焦裝置51放大用于照射光掩模52的輻射束。第二聚焦裝置53接收穿過光掩模52的光線并且將所接收的光線聚焦在集成電路54(為晶片55的部分)上。為了編程晶片4的所有集成電路，可以根據(jù)已知方法移動晶片或在晶片上移動第二聚焦裝置的聚焦區(qū)域。
可以容易地修改在集成電路的制造工藝中作為步進電動機(stepper)和重發(fā)器(repeater)使用的機器用于編程集成電路的存儲矩陣。這種步進電動機-重發(fā)器機器通常用于對在集成電路制造中通常使用的、不同的阻光層進行UV照射。要進行的主要改變是如在之前公開的光掩模52的實現(xiàn)和被適應(yīng)來對存儲單元的浮柵晶體管進行充電的輻射源的使用。
對于如智能卡的便攜裝置的這種編程方法的使用是非常有利的。把要加載到智能卡中的數(shù)據(jù)在兩個類別中共享。對應(yīng)于預(yù)個性化步驟的第一類，對應(yīng)于智能卡的操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、幾個應(yīng)用程序和對于一組智能卡共同的數(shù)據(jù)。要加載的數(shù)據(jù)可能是非常重要的并且串行進行的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)加載可能需要大約一分鐘。使用本發(fā)明的方法，可以并行地編程幾百萬個單元。其將使得交付時間減少，這是因為OS、文件系統(tǒng)、和對于整個批次的卡相同的應(yīng)用程序可以同時被加載到整個批次的卡。根據(jù)所使用的重復(fù)方法，每個電路或每組電路僅僅需要幾秒鐘。
在智能卡的其余制造工藝完成之后，將集成電路嵌入到模塊中。制成帶有空腔的塑料卡身。然后將模塊放置并且焊接到塑料卡身中。測試嵌入了集成電路的智能卡以確保其如所期望的進行工作?？梢詧?zhí)行卡的最后個性化并且當(dāng)其正在被處理時可以加載逐卡不同的圖像數(shù)據(jù)或個體數(shù)據(jù)。
本發(fā)明不限于用于智能卡的集成電路。還可以考慮包括至少一個可編程非易失存儲器的許多其他集成電路。在本說明書中所使用的例子中，存儲器的類型是EEPROM或閃速存儲器，因為它們最常用于智能卡。但是存儲器還可以是使用浮柵晶體管的另一種類型的存儲器，例如，UV-EPROM，或不使用浮柵晶體管的其他存儲器，例如，使用可熔存儲元件的PROM存儲器。
權(quán)利要求
1.一種用于將數(shù)據(jù)編程到集成電路(3)的非易失存儲器(8)中的方法，所述存儲器包括存儲單元(10)的矩陣，所述方法包括步驟-將要被下載的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為與存儲單元的矩陣對應(yīng)的光掩模(20，52)，所述掩模包括與存儲單元關(guān)聯(lián)的掩模元件(21)，用于根據(jù)要下載到所述單元中的值對單元進行掩模或不進行掩模；-以可以將電磁輻射源聚焦在橫跨每個掩模元件的每個存儲單元上的方式，將掩模(52)放置在集成電路(54)和帶有聚焦裝置(51，53)的電磁輻射源(50)之間；-根據(jù)所關(guān)聯(lián)的掩模元件，將由輻射源(50)提供的輻射應(yīng)用于集成電路(54)預(yù)定的時間以編程或者不編程每個存儲單元；以及-嵌入集成電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述存儲單元包括用于存儲一個位的浮柵晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中電磁輻射源是光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述光源是LASER源，即激光源。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其中所述光源對應(yīng)于高于405THz的頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求2到5之一所述的方法，其中所述預(yù)定時間與基于電磁輻射的施加用于改變浮柵晶體管的狀態(tài)所需的時間對應(yīng)。
7.根據(jù)前面權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述集成電路(54)是包括多個集成電路的晶片(55)的一部分。
8.一種用于制造包括帶有至少一個可編程類型的非易失存儲器(8)的集成電路(3)的便攜物體(1)的方法，其中所述方法包括下面步驟-制造集成電路(3)；-根據(jù)權(quán)利要求1到6之一的方法，用第一種數(shù)據(jù)編程存儲器(8)；-將集成電路(3)嵌入到便攜物體(1)中；-借助所述便攜物體的通訊接口用第二種數(shù)據(jù)編程存儲器。
9.一種包括非易失可編程存儲器(8)的集成電路(3)，其中所述集成電路被嵌入在封裝中，而且其中根據(jù)權(quán)利要求1到7之一的方法已經(jīng)將程序和/或數(shù)據(jù)加載到所述非易失可編程存儲器中。
10.一種包括具有非易失存儲器(8)的集成電路(3)的便攜物體(1)，其中通過權(quán)利要求8的方法來獲得該便攜物體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的便攜物體，其中所述便攜物體包括具有其中嵌入了集成電路的空腔的塑料卡身。
全文摘要
通過光照射進行電可編程存儲器的編程。把要加載到存儲器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為存儲器陣列的光掩模(52)。然后以同時照射要編程的所有存儲單元的方式用聚焦裝置(51)、(53)將激光(50)通過掩模(52)聚焦在存儲陣列(54)上。
文檔編號G11C16/06GK1967810SQ20051012479
公開日2007年5月23日 申請日期2005年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月15日
發(fā)明者羅希特·奇克巴拉珀 申請人:雅斯拓(北京)智能卡科技有限公司