[发明专利]保密型三维掩膜编程只读存储器

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路领域，更确切地说，涉及掩膜编程只读存储器及其在海量信息传播中的应用。

背景技术

“海量信息传播”是指海量信息的海量发行。“海量信息”含有千兆字节(GB)、甚至兆兆字节(TB)信息。海量信息的例子包括活动影像(如电影、电视节目、录像、视频游戏等)和静止影像(如照片、地图等)、音频资料(如音乐、有声书)、文字资料(如书)、软件及它们的数据库(如电影库、游戏库、地图库、音乐库、软件库等)。“海量发行”将海量信息发行到数十万、甚至数百万用户(包括固定用户及移动用户)手中。在发行之前，海量信息需要被录入并存储在海量存储器中。海量存储器需要具有较小的物理尺寸、较低的录入成本、较低的存储成本和较强的版权保护。

三维只读存储器(3-dimensional read-only memory，简称为3D-ROM)被认为是海量信息传播的理想载体。授予本发明人的中国专利ZL98119572.5描述了一种3D-ROM，它是一个单片半导体存储器。如图1所示，3D-ROM含有一个半导体衬底00和一个3D-ROM堆10。衬底00含有多个晶体管及其互连线，它们构成周边电路和其它功能。3D-ROM堆10含有多个相互叠置、并叠置在衬底00上的存储层(如100、200)，每个三维存储层(如100)含有多条地址选择线(如1a、…；2a、…)和存储元(如5aa、…)。每个存储元(如5aa)位于两条地址选择线(如1a和2a)的交叉处。接触通道口(如1av、3av…)为存储层(如100、200)和衬底电路00之间提供电连接。基于数据录入的方法：3D-ROM可以分为两类：电编程3D-ROM(简称为3D-EPROM)和掩膜编程3D-ROM(简称为3Dm-ROM，在以前专利和专利申请中简称为3D-MPROM)。

3D-EPROM是指通过电方式录入数据的3D-ROM。3D-EPROM的例子包括三维一次编程存储器(3D-OTP)和三维多次编程存储器(3D-RW)等。图2描述了一种3D-EPROM存储元5e。它含有一二极管膜7d和一反熔丝膜7a。二极管膜7d在一个电流方向上的电阻大于相反电流方向上的电阻。反熔丝膜7a在编程前是一层绝缘膜，编程时被击穿并变导通。反熔丝膜7a的完整性代表存储元的状态。

3Dm-ROM是指在生产过程中通过掩膜版定义数据的3D-ROM。图3A和图3B描述了两种3Dm-ROM存储元5m0、5m1。图3A中的存储元5m0代表数码“0”。它含有一阻拦介质膜7b，该阻拦介质膜7b将地址选择线1a和2a分离。图3B中的存储元5m1代表数码“1”。其阻拦介质膜7b中含有一通道孔7c，该通道孔7c将地址选择线1a和2a耦合。在本发明中，术语“批次”是指由采用同一组掩膜版录入数据的所有存储器。例如说，在同一3Dm-ROM批次中，每个3Dm-ROM均采用同一组掩膜版录入数据并存储相同数据。

在3D-ROM的研发过程中，3D-EPROM一直被认为是最有希望的发展方向；而3Dm-ROM仅被认为是常规掩膜编程存储器一个变种，属于即将淘汰的技术。但是，由于3D-EPROM是一种基于二极管的矩阵型存储器，其写速度很慢(～1.5MB/s，参见“Sandisk3D-OTP Memory Specifications”)，因而需要长时间录入海量信息，如需要～3小时才能录入一部高清电影(～20GB)。长录入时间及其导致的高录入成本使3D-EPROM不适于海量信息传播。

另一方面，3Dm-ROM对其所存信息提供的版权保护弱于3D-EPROM。由于在同一3Dm-ROM批次中所有3Dm-ROM均存储相同数据，因此即使这些数据是加密的，它们的密钥也是相同的。一旦一个3Dm-ROM的密钥被破解，那么在该3Dm-ROM批次中其它所有3Dm-ROM的保密性都会受到威胁。该情况已在光学存储中发生过，即DeCSS程序对DVD加密的破解。与3Dm-ROM不同，3D-EPROM的数据可以单独写入，这样可以用不同密钥对它所存的信息加密。因此即使一个3D-EPROM的密钥被破解，其它存储同样信息的3D-EPROM的保密性也不会受到威胁。

综上所述，以往技术未能指出适于海量信息传播的3D-ROM，更未能为其提供相应的强版权保护。为了克服这些缺陷，本发明提出一保密型三维掩膜编程只读存储器(secure3Dm-ROM，简称为3Dm-ROM_S)。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种适合海量信息传播的三维只读存储器。

本发明的另一目的是为该种三维只读存储器提供相应的强版权保护。