DE10106836A1 - Integrierte Schaltungsanordnung aus einem flächigen Substrat - Google Patents

Abstract

Es ist eine integrierte Schaltung vorgesehen, deren Substrat zum einen eine integrierte Schaltung aufweist, die über mehrere Schichten ausgebildet ist, wobei zumindest eine Oberfläche des Substrats in einer Ausbreitungsrichtung nicht planar gestaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine integrierte Schaltungsanordnung aus einem flächigen Substrat gemäß Patentanspruch 1.

Die Entwicklungskosten von integrierten Schaltungen, die sich auf einem Halbleiterchip befinden, sind heutzutage so hoch, daß es für den Wettbewerber zunehmend interessant wird diese zu analysieren, um sie nachzubauen. Außerdem beruhen einige der heutigen Angriffe auf Halbleiterchips, die deren Sicher­ heit gefährden können, auf der detaillierten Kenntnis des in­ ternen Aufbaus dieser Bausteine. Daher wird auch aus Sicher­ heitsgründen versucht zu verhindern, daß ein Angreifer De­ tails über den Aufbau eines solchen Halbleiterchips erfährt. Weiterhin sind inzwischen Anwendungen üblich, bei denen die integrierten Schaltungen fest abgespeicherte Daten aufweisen. Um derartige Bausteine vor der Analyse zu schützen, sind bis­ her eine Vielzahl von Verfahren bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, die Oberfläche integrierter Schaltungen so abzu­ decken, daß sie auf optischem Wege nicht ohne weiteres analy­ sierbar sind. In der EP 0981162 A1 ist ein solcher Schutz beschrieben.

Solche Schutzmaßnahmen lassen sich jedoch dadurch umgehen, daß die Abdeckung durch vorsichtiges Abschleifen freigelegt wird, selbst wenn der Oberflächenschutz ätzfest ist. Durch schichtweises Abtragen und Fotografieren der jeweils freige­ legten Schicht läßt sich bei derartigen Anordnungen der Auf­ bau der integrierten Schaltung nachträglich analysieren.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine inte­ grierte Schaltungsanordnung vorzusehen, die mit geringem Auf­ wand eine hohe Analysiersicherheit bietet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Dadurch, daß das Substrat zu­ mindest in einer Ausbreitungsrichtung nicht planar ist, läßt es sich mit vertretbarem Aufwand nicht mittels Schleifverfah­ ren derart bearbeiten, daß die Oberfläche schichtweise voll­ ständig analysierbar abgetragen werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den untergeordneten Ansprüche angegeben. Durch die nicht vor­ handene Planarität in einer zweiten Richtung, wird die zuvor angegebene Sicherheit erhöht. Durch das Auftragen eines Mate­ rials, zum Beispiel eines Klebstoffs oder einer aushärtbaren Keramik, welches eine hohe mechanische Spannung erzeugt, er­ folgt die Verformung des Substrates.

Durch das Auftragen des Substrats auf einen Träger, dessen Oberfläche nicht eben ist, läßt sich die Oberfläche des Sub­ strates leicht verformen.

Die gewünschte Verformung kann auch durch mechanische Span­ nungen erzeugt werden, die in dem Substrat selbst entstehen, beispielsweise durch Veränderung des chemischen oder physika­ lischen Gefüges des Substrats. Hierfür sind beispielsweise Implantationsverfahren, Diffusionsverfahren oder thermische Verfahren nutzbar. Löt- und Verbindungsverfahren, etwa zwi­ schen mehreren Substraten, die übereinander angeordnet sind, können ebenfalls bei geeigneter Technologie dazu verwendet werden, gezielt mechanische Spannungen im Substrat zu erzeu­ gen.

Ein verformtes Substrat behält in der Regel nach einiger Zeit seine verformte Gestalt bei. Um zu verhindern, daß durch Aus­ üben eines Druckes das Substrat wieder in eine ebene, planare Form gebracht wird, können auch zumindest auf einer Oberflä­ che Teilbereiche entfernt sein.

Durch das Vorsehen von Erhöhungen auf dem Träger läßt sich mit einfachen Mitteln eine sehr aufwendige nicht planare Oberflächenform der integrierten Schaltungsanordnung erzie­ len.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau einer integrierten Schal­ tungsanordnung auf einem Halbleiter-Chip,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä­ ßen integrierten Schaltungsanordnung auf einem Halbleiter- Chip,

Fig. 3 die Oberfläche bei einer Abwandlung des ersten Aus­ führungsbeispiels,

Fig. 4 ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 eine Abwandlung des zweites Ausführungsbeispiels,

Fig. 6 eine zweite Abwandlung des zweiten Ausführungsbei­ spiels und

Fig. 7 eine mögliche Oberflächengestaltung.

In Fig. 1 ist der grundsätzliche Aufbau einer integrierten Schaltungsanordnung dargestellt. Auf einem Substrat 1 sind in mehreren Schichten, die hier als die Schichten 2 und 3 als Minimallösung dargestellt sind, eine integrierte Schaltung in bekannter Weise aufgebaut. Üblich sind derzeit deutlich mehr als zwei Schichten. Minimal ist die Erfindung erst ab zwei Schichten sinnvoll anwendbar, da nur dann eine Schicht vor­ handen ist, die abgetragen werden kann, um die darunter lie­ gende Schicht zu analysieren.

In Fig. 2 ist dargestellt, daß auf der den Schichten 2 und 3 angewandten Seite ein Material 4 aufgebracht ist, das beim Aushärten zu einer Verspannung des Substrates 1 führt, so daß sich eine zumindest in einer Richtung gekrümmte Oberfläche bildet. Hierzu sind handelsübliche Klebstoffe auf Epoxydharz­ basis einsetzbar.

Wird diese Oberfläche mit einem Schleifvorgang beispielsweise auf Höhe der gestrichelten Linie S abgetragen, so ist von der darunter liegenden Schicht nur ein geringer Ausschnitt zu er­ kennen. Soll auch der Rest der Schicht 3 abgetragen werden, so würde gleichzeitig ein großer Teil der Schicht 2 ebenfalls mit abgetragen werden.

Neben einer in eine Richtung möglichen Krümmung ist, wie in Fig. 3 dargestellt, auch eine Krümmung in zwei Richtungen möglich. Bei heute üblichen Chipdicken von 185 µm lassen sich somit leicht zu Verformungen von mindestens 1 µm über die ge­ samte Chipfläche erreichen. Dabei ist zu beachten, daß gege­ benenfalls der Chip stärker gedünnt werden könnte um eine stärkere Verformung zu erzielen. Ebenfalls ist an eine tor­ sionsartige Verformung, wie in Fig. 7 dargestellt zu denken. Dabei ist beispielsweise, wie mit den dargestellten Pfeilen angedeutet, ein gegengleiches Verdrehen jeweils gegenüberlie­ gender Seiten, möglich.

Um zu verhindern, daß für den Fall, daß es gelingt, das Mate­ rial 4 abzutragen, mittels Druck das Substrat 1 wieder in ei­ ne ebene Form zu drücken sei, können von der Substratoberflä­ che Teile A entfernt werden, wie in Fig. 2 gestrichelt ange­ deutet ist. Dies erfolgt entweder durch schräges Abätzen oder Schleifen von Randbereichen des Substrates wie auf der linken Seite von Fig. 2 dargestellt ist oder durch Herausätzen oder Schleifen von einzelnen Teilen A, wie auf der rechten Seite von Fig. 2 dargestellt ist. Auf diese Weise ist gewährlei­ stet, daß es nicht gelingt, oder zumindest sehr aufwendig ist, das Substrat 1 nach einer Verformung wieder in eine ebe­ ne Form zu bringen.

Gemäß Fig. 4 ist die integrierte Schaltungsanordnung so auf­ gebaut, daß das Substrat auf einem Träger 5 aufgebracht ist, wobei der Träger 5 das Substrat formt. Auch hier könnten wie­ der Ausnehmungen vorgesehen sein, die im Zusammenhang mit Fig. 4 nicht dargestellt sind. Gemäß der Ausgestaltung nach Fig. 5, ist der Träger 5 nicht wie gemäß Fig. 4 nur an ei­ ner Oberfläche verformt, sondern ebenfalls insgesamt aus ei­ ner ebenen Form in eine gekrümmte oder auch verdrehte Form gebracht.

In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind auf der Oberfläche des Trägers 5 Erhebungen 6 ausgebildet, die beim Zusammenbringen mit dem Substrat 1, das Substrat 1 zusammen mit seinen aufgetragenen Schichten verformt. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, daß ein ähnliches Materi­ al 4, wie im gemäß Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel in die Zwischenräume zwischen den Erhebungen, dem Substrat und dem Träger eingebracht ist, der mit dem Trocknen zur Ver­ spannung des Substrates führt.

Zusammenfassend sei darauf hingewiesen, daß die Grundidee der Erfindung darin beruht, das eine integrierte Schaltung tra­ gende Substrat dauerhaft so zu verformen, daß es nicht ge­ lingt mittels eines Schleifverfahrens selektiv die auf dem Substrat aufgetragenen Schichten schichtweise abzutragen.

Grundsätzlich ist es auch denkbar, einen Halbleiter-Chip mit einer grundsätzlich von der Planarität abweichenden Oberflä­ che direkt zu fertigen. Auf einer derartigen Chipoberfläche sind die üblichen Verfahrensschritte zu Herstellung inte­ grierter Schaltungen mit den heute verfügbaren Technologien nur sehr schwer einsetzbar, um integrierte Schaltungen mit der gewünschten Komplexität herzustellen.

Bezugszeichenliste

1

Substrat

2

erste Schicht

3

zweite Schicht

4

Material (z. B. Klebstoff, Keramik)

5

Träger

6

Erhebungen
A Ausnehmungen

Claims (8)

1. Integrierte Schaltungsanordnung bestehend aus einem flä­ chigen Substrat(1), auf dem zumindest einseitig eine inte­ grierte Schaltung in mehreren Schichten (2, 3) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Oberfläche des Substrats (1) zumindest in ei­ ner Ausbreitungsrichtung nicht planar ist.

2. Integrierter Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Oberfläche in einer zweiten Richtung nicht planar ist.

3. Integrierte Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung der Oberfläche durch ein auf dem Substrat aufge­ tragenes Material(4) erzeugt ist, der das Substrat verformt.

4. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) auf einem Träger (5) angeordnet ist, der dem Substrat die Krümmung verleiht.

5. Integrierte Schaltungsanordnung nach einem der vorherge­ henden Ansprüch, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) durch eine geeignete Verbindungstechnik mit mindestens einem zweiten Substrat verbunden wird, wodurch me­ chanische Spannungen entstehen, die dem Substrat die Krümmung verleihen.

6. Integrierte Schaltung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Substrat (1) durch chemische oder physikalische Änderungen des Gefüges des Substrates mechanische Spannungen entstehen, die dem Substrat die Krümmung verleihen.

7. Integrierte Schaltungsanordnung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Substrat (1) an einer seiner Oberflächen Teilbereiche entfernt sind, so daß Strukturen entstehen, in die das nach Anspruch 3 aufgebrachte Material eindringen kann.

8. Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (5) an seiner Oberfläche mindestens eine Erhebung (6) aufweist.