提供一种随机数生成元件，利用了物理现象中的随机噪声，不使用放大电路，也能实现１Ｍｂｉｔ／ｓ以上的随机数生成速率。在沟道上设置导电性微粒，所述导电性微粒可与在半导体表面之间通过非常薄的隧道绝缘膜进行电子的充放电，使沟道宽度Ｗ变窄，并且增大导电性微粒的面密度Ｄ↓［ｄｏｔ］，并且减小沟道与导电性微粒间的隧道电阻。例如，在将膜厚０．８ｎｍ的硅氮化膜设为隧道绝缘膜的体基板上的元件的情况下，若按１．７×１０↑［１２］ｃｍ↑［－２］的面密度形成沟道宽度Ｗ＝０．１μｍ、平均粒径ｄ＝８ｎｍ的Ｓｉ微晶粒群，就能够有０．１％的１ＭＨｚ的噪声分量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及随机数生成元件，特别是涉及能够用于为了保护信息安全而生成密码等的随机数生成元件。
技术介绍
作为生成用于信息安全或信息保护的密码钥匙所必需的随机数，较多情况下使用简单生成的伪随机数。但是，为了更高度的安全保护，需要使用不能破译密码的本征随机数。要产生本征随机数，可以利用物理现象的随机噪声。作为使用了物理现象的随机数生成元件，可例举出将流过肖特基二极管的电流中的热噪声的随机噪声数字化后生成随机数。向滤波器通肖特基二极管电流，除去直流分量后放大，使随机噪声的分量比率增加。在使用了触发器的振荡电路中使该放大后的随机噪声振荡，用更快周期的时钟，对随着电流波动而波动的周期变化计数，进行数字化后生成随机数列。由于能利用物理现象生成接近于本征随机数的随机数，所以比利用伪随机数的信息保护的安全性高。对此，本专利技术人公开了通过利用电子的隧道效应，可生成本征随机数的随机数生成元件(专利文献1)。专利文献1日本特开2003-108364号公报
技术实现思路
在生成信息保护用的随机数时，需要1Mbit/s(每秒兆位)以上(“以上”即“≥”，全文同)的生成速率。但是，在利用了流过肖特基二极管的电流中的热噪声而产生的随机噪声的随机数生成元件的情况下，1MHz以上的随机噪声分量仅有10-5％左右。因此，需要放大105倍左右，从而存在随机数的本征度劣化，由于放大电路而装置整体大型化的问题。本专利技术基于有关课题的认识，其目的在于提供一种不使用放大电路，也能实现1Mbit/s以上的随机数生成速率的随机数生成元件。为了达到上述目的，根据本专利技术，提供一种随机数生成元件，其特征在于，具有源极区域；漏极区域；半导体沟道，其设置在上述源极区域与上述漏极区域之间，具有宽度W和长度L的关系为W≤(π/10(μm2))/L的细线部；硅氮化膜，其设置在上述半导体沟道的上面，厚度在1.2nm以下(“以下”即“≤”，全文同)；导电性微粒群，其隔着上述硅氮化膜按2.5×1011cm-2以上的面密度设置在上述细线部的上面，包含11个以上的导电性微粒，所述导电性微粒可隔着上述硅氮化膜与上述半导体沟道之间进行电子的充放电，且上述导电性微粒群的面密度Ddot、平均粒径d、上述细线部的宽度W、上述硅氮化膜的厚度T，满足(Ddot×d4/3×exp(-T/0.189nm)/W)≥40(μm-5/3)。或者，根据本专利技术，提供一种随机数生成元件，其特征在于，具有源极区域；漏极区域；半导体沟道，其设置在上述源极区域与上述漏极区域之间，具有宽度W和长度L的关系为W≤(π/10(μm2))/L的细线部；氧化铪膜，其设置在上述半导体沟道的上面，厚度在1.35nm以下；导电性微粒群，其隔着上述氧化铪膜，按2.5×1011cm-2以上的面密度设置在上述细线部的上面，包含7个以上的导电性微粒，所述导电性微粒可隔着上述铪膜与上述半导体沟道之间进行电子的充放电，且上述导电性微粒群的面密度Ddot、平均粒径d、上述细线部的宽度W、上述氧化铪膜的厚度T，满足(Ddot×d4/3×exp(-T/0.218nm)/W)≥40(μm-5/3)。或者，根据本专利技术，提供一种随机数生成元件，其特征在于，具有源极区域；漏极区域；半导体沟道，其设置在上述源极区域与上述漏极区域之间，具有宽度W和长度L的关系为W≤(π/10(μm2))/L的细线部；氧化铈膜，其设置在上述半导体沟道的上面，厚度在2nm以下；导电性微粒群，其隔着上述氧化铈膜，按2.5×1011cm-2以上的面密度设置在上述细线部的上面，包含2个以上的导电性微粒，所述导电性微粒可隔着上述氧化铈膜与上述半导体沟道之间进行电子的充放电，且上述导电性微粒群的面密度Ddot、平均粒径d、上述细线部的宽度W、上述氧化铈膜的厚度T，满足(Ddot×d4/3×exp(-T/0.845nm)/W)≥40(μm-5/3)。或者，根据本专利技术，提供一种随机数生成元件，其特征在于，具有源极区域；漏极区域；半导体沟道，其设置在上述源极区域与上述漏极区域之间，具有宽度W和长度L的关系为W≤(π/10(μm2))/L的细线部；硅氧化膜，其设置在上述半导体沟道的上面，厚度在0.92nm以下；导电性微粒群，其隔着上述硅氧化膜，按2.5×1011cm-2以上的面密度设置在上述细线部的上面，包含20个以上的导电性微粒，所述导电性微粒可隔着上述硅氧化膜与上述半导体沟道之间进行电子的充放电，且上述导电性微粒群的面密度Ddot、平均粒径d、上述细线部的宽度W、上述硅氧化膜的厚度T，满足(Ddot×d4/3×exp(-T/0.152nm)/W)≥4(μm-5/3)。或者，根据本专利技术，提供一种随机数生成元件，其特征在于，具有源极区域；漏极区域；半导体沟道，其设置在上述源极区域与上述漏极区域之间，具有宽度W和长度L的关系为W≤(π/10(μm2))/L的细线部；硅氮化膜，其设置在上述半导体沟道的上面，厚度在1.2nm以下；导电性微粒群，其隔着上述硅氮化膜，按2.5×1011cm-2以上的面密度设置在上述细线部的上面，包含11个以上的导电性微粒，所述导电性微粒可隔着上述硅氮化膜与上述半导体沟道之间进行电子的充放电，且上述导电性微粒群的面密度Ddot、平均粒径d、上述细线部的宽度W、上述硅氮化膜的厚度T，满足(Ddot×d4/3×exp(-T/0.189nm)/W)≥4(μm-5/3)。或者，根据本专利技术，提供一种随机数生成元件，其特征在于，具有源极区域；漏极区域；半导体沟道，其设置在上述源极区域与上述漏极区域之间，具有宽度W和长度L的关系为W≤(π/10(μm2))/L的细线部；氧化铪膜，其设置在上述半导体沟道的上面，厚度在1.35nm以下；导电性微粒群，其隔着上述氧化铪膜，按2.5×1011cm-2以上的面密度设置在上述细线部的上面，包含7个以上的导电性微粒，所述导电性微粒可隔着上述铪膜与上述半导体沟道之间进行电子的充放电，且上述导电性微粒群的面密度Ddot、平均粒径d、上述细线部的宽度W、上述氧化铪膜的厚度T，满足(Ddot×d4/3×exp(-T/0.218nm)/W)≥4(μm-5/3)。或者，根据本专利技术，提供一种随机数生成元件，其特征在于，具有源极区域；漏极区域；半导体沟道，其设置在上述源极区域与上述漏极区域之间，具有宽度W和长度L的关系为W≤(π/10(μm2))/L的细线部；氧化铈膜，其设置在上述半导体沟道的上面，厚度在2nm以下；导电性微粒群，其隔着上述氧化铈膜，按2.5×1011cm-2以上的面密度设置在上述细线部的上面，包含2个以上的导电性微粒，所述导电性微粒可隔着上述氧化铈膜与上述半导体沟道之间进行电子的充放电，上述导电性微粒群的面密度Ddot、平均粒径d、上述细线部的宽度W、上述化铈膜的厚度T，满足(Ddot×d4/3×exp(-T/0.845nm)/W)≥4(μm-5/3)。或者，根据本专利技术，提供一种随机数生成元件，其特征在于，具有源极区域；漏极区域；半导体沟道，其设置在上述源极区域与上述漏极区域之间，具有宽度W和长度L的关系为W≤(π/10(μm2))/L的细线部；隧道绝缘膜，其设置在上述半导体沟道的上面；导电性微粒群，其隔着上述隧道绝缘膜，按2.5×1011本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种随机数生成元件，其特征在于，具有： 源极区域； 漏极区域； 半导体沟道，其设置在上述源极区域与上述漏极区域之间，具有宽度Ｗ和长度Ｌ的关系为Ｗ≤（π／１０（μｍ↑［２］））／Ｌ的细线部； 硅氮化膜，其设置在上述半导体沟道的上面，厚度在１．２ｎｍ以下；以及 导电性微粒群，其隔着上述硅氮化膜，按２．５×１０↑［１１］ｃｍ↑［－２］以上的面密度设置在上述细线部的上面，包含可隔着上述硅氮化膜与上述半导体沟道之间进行电子的充放电的１１个以上的导电性微粒； 上述导电性微粒群的面密度Ｄ↓［ｄｏｔ］、平均粒径ｄ、上述细线部的宽度Ｗ、上述硅氮化膜的厚度Ｔ，满足（Ｄ↓［ｄｏｔ］×ｄ↑［４／３］×ｅｘｐ（－Ｔ／０．１８９ｎｍ）／Ｗ）≥４０（μｍ↑［－５／３］）。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：大场竜二，藤田忍，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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