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Die Erfindung bezieht sich auf eine
integrierte Schaltungsanordnung gemäß Patentanspruch 1. Typische
Anwendungen von integrierten Schaltungen finden sich heutzutage
unter anderem in sogenannten "Chipkarten" die eine ausweisähnliche Funktion
aufweisen. Diese Chipkarten kommunizieren kontaktbehaftet oder kontaktlos
mit einem Lesegerät.
Dabei ist es für
viele Anwendungen wichtig festzustellen, welche Identität mit der
Chipkarte, mit der gerade kommuniziert wird, verknüpft ist.
Ein solches Problem tritt jedoch nicht nur bei Karten auf, sondern
entsprechende integrierte Schaltungen sind auch mit anderen Trägern verbunden,
sogenannte "Tags". Ein weiteres Anwendungsfeld
besteht darin, daß komplette
elektronische Geräte
individualisiert werden. Dies erfolgt dadurch, daß diese
mittels eines integrierten Bauelementes, das sich in einem üblichen
Gehäuse
befindet, individualisiert wird.
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Die
DE 196 15 302 A1 und
198 43 424 A1 offenbaren
eine Schaltungsanordnung zur Verschlüsselung eingehender Signal
und Ausgabe verschlüsselter
Signale.
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In der
DE 198 43 424 A1 ist eine
in einem Kraftfahrzeug integrierte Sende-Empfangseinheit offenbart,
die zur Überprüfung der
Identität
Signale an einen Transponder sendet, der diese kodiert an die Sende-Empfangseinheit
zurücksendet.
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Bei all dem zuvor erwähnten Anwendungen besteht
der Wunsch, die Sicherheit zu erhöhen, da es in der Natur der
Sache liegt, daß Unberechtigte
versuchen Sicherheitsvorkehrungen zu umgehen.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe
zugrunde eine integrierte Schaltungsanordnung vorzusehen, mit der
diese mit wenig Aufwand leicht individualisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
in Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
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Dadurch, daß die integrierte Schaltung
ein anordnungsspezifisches Signaleingangselement aufweist, ist leicht
ein individuelles Signal erzeugbar. Dadurch daß dieses in ein elektronisch
verarbeitbares Signal umgesetzt und verschlüsselt zu rückgeschickt wird, ist auf hohem
Sicherheitsniveau die Individualisierung gewährleistet.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltunge
der Erfindung ist in dem untergeordneten Anspruch 2 angegeben.
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Durch das Vorsehen eines elektrischen
Kontaktes zum Zuführen
eines Eingangssignals ist eine sichere Signalzuführung gewährleistet, wobei das Eingangssignal
ein Strom-Signal ist, dieses über
einen Widerstand, der dann für
die integrierte Schaltung individuell ausgestaltet sein kann, leicht
in ein individuelles Spannungssignal umwandelbar ist. Das Vorsehen
eines Sensors ermöglicht
es, kontaktlos das Eingangssignal zuzuführen, wobei insbesondere beim
Vorsehen einer Umhüllung,
wie es bei Chipkarten und handelsüblichen Gehäuseformen der Fall ist, die
Eigenschaften des Gehäuses
leicht zur Individualisierung hinzugezogen werden können.
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Schließlich ist es möglich durch
einen individuellen Schlüssel
der integrierten Schaltung bei dessen Verwendung das Signal in individueller
Form zu bearbeiten und zu seinem Ursprung zurück zu schicken.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand
von Ausführungsbeispielen
im einzelnen erläutert.
Es zeigen:
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1 Ein
Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
und
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2 Ein
Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
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1 zeigt
die Teile einer integrierten Schaltung, die optional mit einem Gehäuse 1 umgeben werden
kann. Als Gehäuse
können
die einzelnen Lagen einer Chipkarte, die Umhüllung eines sogenannten "Tags" aber auch die Masse
eines handelsüblichen
Gehäuses
sein. Das Gehäuse
ist jedoch nur als Ausgestaltung der Erfindung notwendig.
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Grundsätzlich ist die Erfindung nicht
auf das Vorhandensein eines Gehäuses
eingeschränkt.
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An einem Eingangskontakt A, mit dem
die integrierte Schaltung versehen ist, soll gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
einem kontaktbehafteten Weg ein Eingangssignal zugeführt werden.
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Dieses wird in der integrierten Schaltung
individualisiert. In der dargestellten Form erfolgt es derart, daß ein Eingangsstrom über den
Kontakt A zugeführt
wird, der über
einen Widerstand 4 in eine Spannung umgesetzt wird. Die
individuelle Ausgestaltung des Widerstands 4 erzeugt somit
einen individuellen Spannungswert. Dieser wird wiederum über eine Analog/Digital-Umsetzer
2 in ein digitalverarbeitbares Signal umgesetzt. Schließlich ist
eine Verschlüsselungsvorrichtung 3 vorgesehen, über die
das digitale Signal ausgegeben wird, wobei hierbei ein Ausgang B
verwendet wird. Dieser Ausgang B ist nicht notwendigerweise einem
Kontakt zuzuordnen, sondern kann genauso gut kontaktlos erfolgen.
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Bei der beschriebenen Anordnung,
wird somit das Stromsignal in einen Spannungswert umgesetzt, der
die integrierte Schaltung an sich kennzeichnet. Der signalisierte
und verschlüsselte
Spannungswert wird dann wiederum ausgegeben, um die Identität der integrierten
Schaltung festzustellen. Dabei kann auch auf die Tatsache zurückgegriffen
werden, daß integrierte
Schaltungen häufig
ihren individuellen Schlüssel
aufweisen, mit dem das digitalisierte Spannungssignal verschlüsselt wird.
Wenn somit das ausgegebenen Signal überprüft wird, ist feststellbar,
ob das am Kontakt B ausgegebene Signal mit dem zu erwartenden Signal übereinstimmt.
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In 2 ist
einend Ausgestaltung der erfindungsgemäßen integrierten Schaltungsanordnung dargestellt.
Hierbei gelangt ein Eingangssignal ES, soweit vorhanden durch ein
Gehäuse 1,
zu einem Sensor 5. Dieser Sensor 5 erzeugt wiederum
ein Spannungssignal, das von einem Analog/Digital-Umsetzer 2 zu
einem verarbeitbaren digitalen Signal umgesetzt wird. Die Verschlüsselungseinrichtung 3 wiederum
erzeugt ein verschlüsseltes
Signal, daß über den
Ausgang B ausgegeben wird. Auch hier wird das ausgegebene Signal
dahingehend überprüft, ob es mit
dem erwarteten Signal übereinstimmt.
Nunmehr sind unterschiedliche Sensoreinrichtungen denkbar.
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Es ist beispielsweise als Sensor 5 eine
Infrarot-Photodiode denkbar. Diese läßt sich aus gesputtertem P-Silizium
und a-C:H aus einem üblichen PECVD-Verfahren
sowie Metallkontakten an beiden Schichten einfach aufbauen. Diese
weist dann im nahen Infrarotbereich ihr Empfindlichkeitsmaximum auf.
Mit diser Anordnung entstehen keine hohen Temperaturen, so daß diese
Diode auf die letzte Metallisierungsebene der integrierten Schaltung
gesetzt werden kann. Übliches
Chipkartenmaterial ist für nahe
IR-Strahlen durchlässig.
Wird die Chipkarte mit einem solchen integrierten Sensor in ein
Lesegerät gehalten
und befindet sich im Lesegerät
eine gepulste infrarotleuchtende LED, so kann vom Chip ein entsprechendes
Signal aufgenommen werden.
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Weiterhin sind als Photodioden auch
organische Monomer- beziehungsweise Polymer-Materialien vorhanden,
wie sie in organischen Leuchtstoffdioden benutzt werden. Die organischen
Polymer-Materialien können über Drucktechniken
auf die mit sogenannten "Via-Öffnungen" versehene Chipoberfläche aufgebracht
werden.
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Als weiteres kann der Sensor 5 als
Ultraschallsensor ausgebildet sein. Mit Hilfe einer Spule in der
obersten Metallebene der integrierten Schaltung und einer darüber befindlichen
Elektretschicht läßt sich
ein Mikrofon auf dem Chip realisierten. Um den Hohlraum zu definieren
wird Mikrozellulose aufgeschleudert und darüber ein beispielsweise 10μm dicker
a-C:F Elektretfilm
aus einem üblichen PECVD-Prozeß abgeschieden.
Die Schichten werden zusammen über
einen Photoresist und ein Sauerstoff-Reaktiv-Ionen-Ätzen strukturiert
und in Polydimethylsiloxan eingebettet. Durch Tempern bei 220° C wird die
Mikrozellulose zersetzt, so daß ein
Hohlraum zwischen Spule und Elektretfilm entsteht. Der Elektretfilm
wird dann über
einen Elektronenstrahl bei beispielsweise 20 kV aufgeladen. Wird
er danach durch Ultraschallpulse aus einem Lesegerät in Schwingungen
versetzt, induziert er einen Strom in der Spule. Durch einen Analog/Digital-Wandler
kann dieses Signal wie zuvor wiederum in ein verarbeitbares Signal umgesetzt
werden.
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Als nächstes sei ein weiterer Ultraschallsensor
angegeben. Mit Hilfe eines über
eine Schattenmaske reaktiv gesputterten Piezo-Keramikfilms (Siliziumtantal)
und Kontakten auf die Siliziumnitridabdeckung der obersten Metallebene
der integrierten Schaltung läßt sich
ein Ultraschall-Mikrofon auf dem Chip realisieren. Die Ultraschallpulse
des Lesegerätes
deformieren die Piezo-Keramik, was eine dazu proportionale elektrische
Schannung in der Keramik induziert. Diese ist wiederum digitalisierbar
und wie zuvor beschrieben weiterverarbeitbar.
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Es ist der Sensor 5 auch
als ein Magnetfeldsensor vorsehbar. So genannte Tunnel-Sensoren bestehen
aus einer hart-magnetischen
und einer weich-magnetischen Schicht von einigen nm Dicke. Dazwischen
befindet sich eine Tunnelbarriere aus Aluminiumoxid, die beispielsweise
1 bis 2 nm dick ist. Dabei hängt
der Widerstand dieser Schichtfolge von den Magnetisierungsrichtungen
der beiden Magnetschichten ab. Sind die magnetischen Momente parallel,
ist der Widerstand klein, sind sie antiparallel ausgerichtet ist
er groß.
Eine solche Schichtfolge kann auf der obersten Metallebene eines
Chips durch Sputtern über
eine Schattenmaske abgeschieden werden, wenn die Schwermetalle wie
beispielsweise Ni, CO, Fe der magnetischen Schichten durch eine Barriere
aus beispielsweise Tantalnitrid vom restlichen Chip getrennt sind.
Die untere Schicht wird von unten, vom Chip, durch eine sogenannte "Via-Öffnung" über
die Barriere kontaktiert. Das Tunnelelement wird mit gesputterten
Siliziumoxid eingebettet und dann die obere Schicht durch eine Öffnung in SiO2 mit einer gesputter ten Aluminium-Bahn kontaktiert.
Wird nun durch ein äußeres Magnetfeld
die weichmagnetische Schicht gedreht, ändert sich der Widerstand der
Schichtfolge. Dadurch kann die Winkelstellung eines äußeren Magnetfeldes,
welches durch eine drehbare Spule im Lesegerät erzeugt wird, erkannt werden.
Durch ein Analog/Digital-Wandler im Chip ist wiederum ein weiterverarbeitbares
Signal erzeugbar. Dabei besteht die Möglichkeit, im Gehäuse magnetfeldbeeinflussende
Teilchen einzubetten, die zu einer Individualisierung führen.
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Die zuvor beschriebenen Ausgestaltungen zeigen,
eine Vielzahl von denkbaren Sensoren vorsehbar sind.
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- A
- Eingangskontakt
- B
- Ausgang
- 1
- Gehäuse
- 2
- Analog-/Digitalumsetzer
- 3
- Verschlüsselungsvorrichtung
- 4
- Widerstand
- 5
- Sensor