ED Sciences Physiques et de l'Ingénieur
Méthodologie de préparation d'échantillons et de lecture d'états logiques de cellules mémoires MRAM par microscopie à force atomique
par Louise DUMAS (Laboratoire de l'Intégration du Matériau au Système)
Cette soutenance a lieu à 10h00 - Amphithéâtre Jean-Paul Dom Laboratoire IMS, bâtiment A31 351 Cours de la Libération 33405 Talence
devant le jury composé de
- François MARC - Maître de conférences - IMS - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Hélène FREMONT - Professeure - IMS - Université de Bordeaux - CoDirecteur de these
- Christophe GUERIN - Ingénieur - DGA MI (Direction Générale de l'Armement Maitrise de l'Information) - Examinateur
- Frédéric MORANCHO - Professeur - LAAS-CNRS - Examinateur
- Rosine COQ-GERMANICUS - Professeure - CRISMAT - Université de Caen Normandie - Rapporteur
- Arnaud VIRAZEL - Professeur - LIRMM - Université de Montpellier - Rapporteur
Dans le contexte de la sécurité de l'information, l'évolution des techniques de test électrique interne et leurs capacités à identifier et lire les données sensibles des technologies mémoires est un sujet crucial, leur veille technologique est donc nécessaire. Quelques études ont été réalisées sur la lecture des mémoires volatiles comme la SRAM et des mémoires non volatiles comme la Flash, la FeRAM et la RRAM. Malgré l'attrait des mémoires magnéto-résistives (MRAM), de par leur potentiel de devenir une mémoire universelle, une lecture directe des données au cœur du circuit MRAM n'a jamais été démontrée dans la littérature avant ce travail de thèse. Ce travail démontre qu'il est possible de récupérer les données stockées dans les MRAM grâce à des techniques invasives. Ce manuscrit présente la méthodologie développée pour lire les données stockées (“0” / “1”) dans une Toggle MRAM (nœud technologique de 130 nm) et dans une STT-MRAM (nœud technologique de 40 nm). Ces composants sont représentatifs des deux types de MRAM commercialisées avec des nœuds technologiques courants et plus avancés. Cette méthodologie est faite de quatre étapes : détermination de la technique de mesure la plus adéquate, analyse technologique pour connaître la structure physique de la mémoire, préparation de la mémoire pour rendre les données accessibles et lecture des données. Deux tentatives de lecture sont détaillées : mesure de l'orientation magnétique des jonctions magnétiques tunnel (dites JMT, lieu de stockage de l'information) et mesure de leur résistance électrique induite par le phénomène de magnétorésistance, à l'aide d'un microscope à force atomique (AFM) et du Nanoprobing. Les modes AFM utilisés sont le MFM (mode magnétique), le C-AFM (mode conducteur) et le SSRM (mode résistif). Pour les deux types de mémoires, c'est la mesure de courant en C-AFM qui permet de discriminer les deux états logiques. Celle-ci est réalisée après une préparation complexe de la face arrière du composant composée d'une ouverture chimique, d'un polissage jusqu'aux transistors, de gravures FIB de niveaux de métallisation entourant la JMT et d'un dépôt métallique. L'avantage de cette méthodologie est qu'elle devrait être applicable à tout nœud technologique et potentiellement à toutes les mémoires basées sur une valeur de résistance (SOT-MRAM, RRAM et PCM).