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HINTERGRUND
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A. TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft Sicherheitsvorrichtungen für integrierte Schaltungen (ICs) und insbesondere Vorrichtungen zum Schützen von ICs vor Sicherheitsangriffen über die Rückseite.
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B. HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Mit dem Aufkommen der modernen Waferbearbeitungstechnologie hat die IC-Industrie verschiedene Methoden entwickelt, um die Sicherheitsschwelle von ICs zu erhöhen. Beispielsweise werden bei modernen Sicherheits-ICs alle Embedded-Speicher verschlüsselt. Außerdem stellen Designregeln, die bei modernen Ausführungen Anwendungen finden, sicher, dass sicherheitsrelevante Signale in die tiefer gelegenen Metallschichten von ICs geleitet werden, wodurch eine Durchführung einer invasiven Vorderseitenanalyse deutlich erschwert wird. In einem anderen Beispiel werden zum Schutz gegen den Angriff über die Vorderseite Maschen verwirklicht, wobei es sich um redundante Metallisierungsschichten oben auf dem IC an sich handelt. Üblicherweise werden Maschen über mehreren Metallisierungsschichten abgeschieden, um die Wahrscheinlichkeit der Erkennung einer Störung zu erhöhen. Wenn der IC durch einen Angreifer kompromittiert worden ist, und es wird eine Störung entdeckt, kann der IC anschließend eine Schadensminderungsroutine ausführen, die im IC gespeicherte geheime Daten zerstört.
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Herkömmlichen Methoden fehlt es jedoch an einem ausreichenden Schutz vor Angriffen auf den IC, die über die Rückseite erfolgen. 1 zeigt ein Schnittbild eines herkömmlichen Dies bzw. Nacktchips 100, wobei verschiedene Abschnitte des Substrats 104 entfernt worden sind, um Gräben für über die Rückseite erfolgende Sicherheitsangriffe zu bilden. Der Die 100 umfasst das Substrat 104 und eine Schicht 110, wobei die Linie 118 die ursprüngliche Oberseite des Substrats darstellt, bevor die Schicht 110 auf dem Substrat abgeschieden wird. In der Schicht 110 können verschiedene Komponenten abgeschieden werden. Beispielsweise können die Maschen 116 an der Vorderseite des Dies 100 verwirklicht werden, um Angriffe über die Vorderseite zu verhindern. In einem anderen Beispiel kann ein Transistor 120a ein Paar aus Drain und Source aufweisen, das in das Substrat 104 eindiffundiert wurde, und ein Gate 122, das oberhalb der Leitung 116 abgeschieden wurde, wobei diese Komponenten in einem aktiven Bauelementbereich 106 angeordnet sind. Einzelne Transistoren können durch metallische Zwischenverbindungen oberhalb der Transistorebene miteinander verbunden sein. Zur Veranschaulichung sind jedoch in 1 nur sieben Metallisierungsschichten oben auf der Gate-Schicht gezeigt. Die Transistoren sind unter Verwendung verschiedener Isolationstechniken, wie etwa Grabenisolation (STI: Shallow Trench Isolation), voneinander getrennt worden.
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Für Sicherheitsangriffe über die Rückseite kann der untere Abschnitt 105b des Substrats 104 angefräst oder abgeschliffen werden, wobei die typische Dicke des unteren Abschnitts etwa 300 μm beträgt. Dann kann, je nach Art der Angriffe, der verbleibende obere Abschnitt 105a des Substrats 104, der eine typische Tiefe von etwa 15 μm hat, in verschiedenen Tiefen entfernt werden, wobei Gräben gebildet werden. Ein kleinerer Bereich von Interesse, in dem sich kritische Informationen befinden, wird weiter heruntergefräst, auf eine geringere Dicke, sodass der Datenfluss mittels geeigneter Techniken, wie etwa Laser-Scanning oder andere optische Techniken, gemessen werden kann. Der Angreifer kann beispielsweise die Ionenfeinstrahl-(FIB: Focused Ion Beam)Technik, eine invasive Technik zum Bearbeiten von Schaltungen, anwenden. Die FIB-Technik wird üblicherweise verwendet, um einen Abschnitt der Schicht 110 dauerhaft zu verändern und/oder gezielt, mit einem hohen Grad an Genauigkeit eine Passivierung zu entfernen. Mittels FIB-Technik können sowohl Knotenpunkte in der Schicht 110 verbunden werden als auch Verbindungen zwischen verbundenen Knotenpunkten getrennt werden, um dadurch die gesicherten Informationen aus dem Die 100 zu gewinnen. Um die FIB-Technik anzuwenden, kann der Angreifer einen Graben 124a im oberen Abschnitt 105 des Substrats 104 ausarbeiten, derart, dass der Ionenstrahl, der an der Rückseite des Dies 100 einfällt, die Komponenten in der Schicht 110 erreichen kann.
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Einige der Transistoren im Die 100 können durch den Grabenisolationsprozess (STI: Shallow Trench Isolation) voneinander getrennt worden sein. Während des Grabenisolationsprozesses werden im Allgemeinen N–-Wannen, Drains und Sources in den oberen Abschnitt 105a des Substrats eindiffundiert. Um Zugang zum Zieltransistor 120b zu erlangen, der durch den Grabenisolationsprozess separiert worden ist, können die Angreifer einen Abschnitt von 105a entfernen, um unter dem Transistor 120b einen Graben 124b zu bilden. Dann kann der Angreifer das Fuse-Bit des Transistors 120b so ändern, dass die Kopierschutzmechanismen des Dies 100 unterlaufen werden können, um auf diese Weise die im Die gespeicherten geheimen Informationen zu gewinnen.
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Um die Schaltung im Die 100 zu bearbeiten, kann der Angreifer einen Graben 124c bis zu einem Zieltransistor 120c ausarbeiten und einen unteren Abschnitt des Zieltransistors entfernen. Der Angreifer kann den Transistor 120c manipulieren, um Entscheidungen zu ändern, um dadurch Signale im Die 100 zu steuern/auf diese Signale zuzugreifen und im Die gespeicherte geheime Informationen zu gewinnen.
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Zur Veranschaulichung sind jedoch in 1 nur drei Arten von über die Rückseite erfolgenden Sicherheitsangriffen gezeigt. Der Angreifer kann jedoch, je nach der Art der Sicherheitsangriffe über die Rückseite, Gräben in verschiedenen Formen und Tiefen ausarbeiten. Gegenwärtig fehlt bei herkömmlichen Dies ein geeigneter Schutzmechanismus, sodass sie über die Rückseite erfolgenden Sicherheitsangriffen schutzlos ausgeliefert sind. Deshalb wird eine bessere Lösung benötigt, um einen Mechanismus zum Schützen der Dies vor über die Rückseite erfolgenden Sicherheitsangriffen zu schaffen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
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Unter einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Schützen eines Substrats vor einem Sicherheitsangriff über die Rückseite: eine erste Elektrode, die im Substrat ausgebildet ist; eine zweite Elektrode, die im Substrat ausgebildet ist; und einen elektrischen Isolator, der im Substrat ausgebildet ist und die erste Elektrode umgibt, sodass das Substrat unter dem elektrischen Isolator einen Abschnitt eines elektrischen Pfades zwischen der ersten und zweiten Elektrode bildet. Der elektrische Widerstand des elektrischen Pfades ändert sich, wenn das Substrat modifiziert wird, wodurch der über die Rückseite erfolgende Sicherheitsangriff erkannt wird.
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Unter einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein gehäuster Chip einen Die, der ein Substrat und eine Vorrichtung zum Schützen des Substrats vor einem Sicherheitsangriff aufweist. Die Vorrichtung umfasst: eine erste Elektrode, die im Substrat ausgebildet ist; eine zweite Elektrode, die im Substrat ausgebildet ist; und einen elektrischen Isolator, der im Substrat ausgebildet ist und die erste Elektrode umgibt. Ein Abschnitt des Substrats unter dem elektrischen Isolator bildet einen elektrischen Pfad zwischen der ersten und zweiten Elektrode. Der elektrische Widerstand des elektrischen Pfades ändert sich in Reaktion auf eine Modifikation des Abschnitts des Substrats, wodurch ein Sicherheitsangriff am Substrat erkannt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nun wird auf Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Figuren dargestellt sein können. Diese Figuren sollen nur veranschaulichend, nicht einschränkend sein. Obwohl die Erfindung allgemein im Kontext dieser Ausführungsformen beschrieben ist, versteht sich, dass nicht beabsichtigt ist, den Schutzbereich der Erfindung auf diese besonderen Ausführungsformen zu beschränken.
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1 zeigt ein Schnittbild eines herkömmlichen Dies, wobei verschiedene Abschnitte des Substrats entfernt worden sind, um Gräben für Sicherheitsangriffe über die Rückseite zu bilden.
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2 zeigt ein Schnittbild eines Dies gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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3A und 3B zeigen die Draufsicht und eine Schnittansicht der Sicherheitsvorrichtung von 2.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines gehäusten Chips gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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5A und 5B zeigen Schaltbilder von Schaltungsverwirklichungen der Sicherheitsvorrichtungen von 2 bis 4 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In der folgenden Beschreibung sind zum Zweck der Erläuterung besondere Einzelheiten dargelegt, um für ein Verständnis der Erfindung zu sorgen. Einem Fachmann wird jedoch offensichtlich sein, dass die Erfindung ohne diese Einzelheiten umgesetzt werden kann. Ein Fachmann wird erkennen, dass unten beschriebene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einer Vielfalt von Weisen und unter Verwendung einer Vielfalt von Mitteln ausgeführt werden können. Fachleute werden auch erkennen, dass weitere Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsformen in ihren Schutzbereich fallen, ebenso weitere Gebiete, auf denen die Erfindung Nutzen bringen kann. Demgemäß sind die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen besondere Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichend und sind dazu gedacht, ein Verschleiern der Erfindung zu vermeiden.
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Ein Verweis in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform” bedeutet, dass ein besonderes Merkmal, ein Aufbau, eine Eigenschaft oder Funktion, in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben, in mindestens einer Ausführungsform der Erfindung enthalten ist. Das Auftreten des Ausdrucks „in einer Ausführungsform” oder dergleichen an verschiedenen Stellen in der Beschreibung muss sich nicht unbedingt immer auf dieselbe Ausführungsform beziehen.
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Des Weiteren sind Verbindungen zwischen Komponenten in den Figuren nicht auf Verbindungen beschränkt, die direkt ausgeführt sind. Stattdessen können in den Figuren dargestellte Verbindungen zwischen Komponenten durch Einfügen von Zwischenkomponenten modifiziert oder anderweitig verändert werden, ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Dies 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Die 200 umfasst das Substrat 204, das beispielsweise aus Bulk-Silicium gebildet ist, und eine Schicht 210, wobei die Linie 218 die ursprüngliche Oberseite des Substrats darstellt, bevor die Schicht 210 auf dem Substrat abgeschieden wird. Der Die 200 ist dem Die 100 in 1 ähnlich, mit dem Unterschied, dass im Substrat 204 eine Sicherheitsvorrichtung 230 zum Erkennen des über die Rückseite erfolgenden Sicherheitsangriffs verwirklicht ist. Die Sicherheitsvorrichtung 230 kann einen Sensor 231 und geeignete Verbindungsmechanismen 232 zum Austauschen elektrischer Signale mit einer Vorrichtung außerhalb der Sicherheitsvorrichtung 230 enthalten. Der Kürze wegen ist der Verbindungsmechanismus 232 mit nur einer Metallschicht gezeigt, obwohl andere geeignete Gestaltungen von Verbindungsmechanismen in der Schicht 210 verwirklicht sein können. Es wird angemerkt, dass die Sicherheitsvorrichtung 230 in andere geeignete Vorrichtungen/Systeme eingebaut werden kann, um ähnliche Sicherheitsangriffe zu erkennen.
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Die Komponenten der Vorrichtung 200 können ihren Pendants der Vorrichtung 100 ähnlich sein, mit dem Unterschied, dass die Vorrichtung 200 den Sicherheitssensor 231 enthält. Beispielsweise können, in Ausführungsformen, Maschen 216 an der Vorderseite des Dies 200 verwirklicht werden, um den Angriff über die Vorderseite zu verhindern. In einem anderen Beispiel kann ein Transistor 220a ein Paar aus Drain und Source aufweisen, das in das Substrat 204 eindiffundiert wurde, und ein Gate 222, das oberhalb der Leitung 218 abgeschieden wurde, wobei diese Komponenten in einem aktiven Bauelementbereich 206 angeordnet sind.
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3A zeigt eine Draufsicht auf den Sensor 231 von 2. 3B zeigt eine Schnittansicht des Sensors 231 von 3A, längs der Linie 3B-3B in 3A. In 3A und 3B ist nur ein Abschnitt des Substrats 204 in der Nähe des Sensors 231 gezeigt. Wie gezeigt, enthält der Sensor 231 Folgendes: ein/eine P+-Zentrum/Insel 248, einen N+-Innenring 246, welcher das/die P+-Zentrum/Insel 248 umgibt; eine N–-Wanne 240 in einer Donut-Grundform; eine Verarmungsregion 250, die eine Donut-Grundform aufweist und sich unter der N–-Wanne 240 befindet; einen N+-Außenring 244 und einen P+-Ring 242. In Ausführungsformen ist das Substrat 240 aus einem geeigneten P–-Material wie etwa Silicium gebildet. Ein Abschnitt des Substrats 204 kann durch Diffusion, Ionenimplantation oder irgendein anderes geeignetes Verfahren dotiert werden, um die N–-Wanne 240 und die Verarmungsregion 250 zu bilden. In Ausführungsformen ist die N–-Wanne 240 stärker dotiert als das Substrat 204, sodass sich die Verarmungsregion 250 so tief wie die N–-Wanne an sich in das Substrat erstrecken kann.
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Das P+-Zentrum 248 und der P+-Ring 242 können durch Dotieren des Substrats 204 mit P+-Material gebildet werden. Der N+-Innenring 246 und der N+-Außenring 244 können durch Dotieren der N–-Wanne 240 mit N+-Material gebildet werden; sie verhindern eine unbeabsichtigte Entstehung eines niederohmigen Pfades zwischen dem P+-Zentrum 248 und dem P+-Ring 242, d. h. diese Ringe verhindern das Latch-Up, sodass das Substrat 204 ein elektrischer Pfad für Stromfluss zwischen dem P+-Zentrum 248 und dem P+-Ring 242 wird.
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Während eines Betriebs ist eine Stromquelle an das P+-Zentrum 248 angeschlossen, sodass ein elektrischer Strom in das P+-Zentrum 248 eingespeist wird. In Ausführungsformen kann das P+-Zentrum 248 hochgezogen werden, bei einem schwachen Wechsel bei einer voreingestellten Strombegrenzung. Der äußere P+-Ring 242 ist an die Masse des Systems angeschlossen. Die N–-Wanne 240 kann an eine Spannungsquelle angeschlossen sein, die eine höhere Spannung als das P+-Zentrum 248 aufweist, sodass der in das P+-Zentrum 248 eingespeiste Strom nicht durch die N–-Wanne 240 fließt. Der in das P+ Zentrum 248 eingespeiste Strom fließt durch die von der N–-Wanne 240 umgebene Substratsäule 264 und fließt dann weiter unter die Verarmungsregion 250, um dadurch jedoch das Substrat 204 zu passieren, und wird vom P+-Ring 242, der den N+-Außenring 246 umgibt, aufgenommen. (Die Linien 266 symbolisieren den elektrischen Pfad zwischen dem P+-Zentrum 248 und dem P+-Ring 242.) Die Verarmungsregion 250 ist ohne Ladungen. Da die N–-Wanne 240 und die Verarmungsregion 250 diesen elektrischen Strom nicht leiten, muss der elektrische Strom unterhalb der Verarmungsregion 250 fließen. Der elektrische Isolator, womit die N–-Wanne 240 und die Verarmungsregion 250 gemeinsam bezeichnet werden, bewirkt, dass der elektrische Strom durch das Substrat unterhalb der Verarmungsregion 250 fließt.
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Ein Widerstand 252 repräsentiert den elektrischen Widerstand des Substrats 204, das den elektrischen Strom vom P+-Zentrum 248 zum P+-Ring 242 leitet. Um über die Rückseite erfolgende Sicherheitsangriffe zu erkennen, überwacht die Sicherheitsvorrichtung 230 den Substratwiderstand 252. Wenn der Die 200 unter normalen Bedingungen in Betrieb ist, hat der Substratwiderstand 252 einen voreingestellten Wert, der relativ niedrig ist. Wenn jedoch der Angreifer einen Abschnitt des Substrats 204 herunterfräst und/oder einen Graben bildet, wie etwa 124 in 1, nimmt der Widerstand 252 zu, da der Graben unterhalb der Verarmungsregion 250 ein dünnes Substrat hinterlässt. Wenn das Substrat 204 bis zur Verarmungsregion 250 heruntergefräst wird, wird der Widerstand 252 quasi unendlich, d. h. die elektrische Schaltung zwischen dem P+-Zentrum 248 und dem P+-Ring 242 wird nahezu stromlos. Da die Spannung über dem P+ Zentrum 248 und dem P+-Ring 242 im Wesentlichen proportional zum Substratwiderstand 252 ist, kann der über die Rückseite erfolgende Sicherheitsangriff durch Messen der Spannung über dem P+-Zentrum 248 und dem P+-Ring 242 erkannt werden.
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Der Kürze wegen ist in 2 nur ein Sensor 231 gezeigt. Für den Durchschnittsfachmann versteht sich jedoch, dass mehrere Sensoren, die dem Sensor 231 ähnlich sind, in dem Die 200 verwirklicht sein können. Wenn, in Ausführungsformen, mehrere Sensoren verwirklicht sind, kann der Strom auf zufällige Weise in jedes der P+-Zentren 248 der Sensoren eingespeist werden, wodurch der Sicherheitsgrad erhöht wird.
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In Ausführungsformen kann die Breite 260 des Sensors 230 geändert werden, um die Größe des Bereiches im Substrat 204 zu regulieren, der durch die Sicherheitsvorrichtung 230 überwacht wird. Im Allgemeinen gilt, wenn die Breite 260 groß ist, wird der Strom vom P+-Ring 242 in einem großen Abstand vom Einspeisepunkt, dem P+ Zentrum 248, aufgenommen, und der Strom kann tiefer in das Substrat 204 eindringen, d. h. die effektive Tiefe 262 des Substrats 204, die den Strom leitet, ist groß. In Ausführungsformen kann ein Sensor 230 mit einer geringen Breite 260 in der Nähe eines kritischen Blocks/Bereiches angeordnet werden, sodass der über die Rückseite erfolgende Angriff erkannt werden kann, wenn das Substrat in der Nähe des kritischen Blocks auf eine geringere Dicke gefräst wird, wie etwa bei dem Graben zur Grabenisolation 124b, um sich Zugang zu einem kritischen Block im Die 200 zu verschaffen. Bei einem kleinen Sensor ist die effektive Tiefe 262 gering, d. h. der Strom fließt durch den Bereich unmittelbar unter der Verarmungsregion 250. Außerdem wird, wie oben erörtert, wenn der Graben 124b die Bodenfläche der Verarmungsregion 250 erreicht, der Widerstand 252 quasi unendlich, d. h. der Sensor 230 hat einen offenen Stromkreis.
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In Ausführungsformen kann ein Sensor 230 mit einer größeren Breite in der Nähe eines weiteren kritischen Blocks/Bereiches angeordnet werden, sodass ein Graben, wie etwa ein FIB-Graben 124a, erkannt werden kann. Bei einem größeren Sensor ist die effektive Tiefe 262 relativ groß, da der Strom zwar tiefer eindringen, jedoch nicht über die gesamte Strecke nach unten zur Rückseite des Substrats 204 gelangen kann. Wenn der Graben 124a nahe an die Verarmungsregion 250 herankommt, nimmt der elektrische Widerstand 252 deutlich zu.
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In Ausführungsformen kann ein Sensor 230 mit einer sehr großen Breite 260 in einem großflächigen digitalen Block angeordnet werden. In diesem Fall kann der Strom durch die gesamte Substratdicke fließen, d. h. die effektive Tiefe 262 wird fast so groß wie die Substratdicke. Von daher kann jeder Versuch, einen kleinen Abschnitt des Substrats 204 abzufräsen, vom Sensor 230 erkannt werden. Bei einem großflächigen digitalen Block können die im Die 200 ausgebildeten digitalen Schaltungen Rauschen in das Substrat 204 einspeisen, wodurch die Messung des spezifischen Widerstandes des Substrat beeinflusst wird. Zur Vermeidung der Wirkung des Rauschens kann man in Ausführungsformen der Substratwiderstand 252 nur in der Einschaltphase oder dann, wenn die digitalen Schaltungen nicht schaltend sind, messen. In Ausführungsformen kann die N–-Wanne 240 ein gewisses Maß an Abschirmung gegen das Rauschen bieten, sodass die digitalen Schaltungen nicht viel Rauschen in das Substrat 204 einspeisen können, wodurch die Wirkung des Rauschens vernachlässigbar wird.
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In Ausführungsformen kann ein Sensor 230 in eine große N–-Wanne 240 für einen digitalen Block integriert sein, denn ein Einrichten einer großen N-Wanne nur für den Sensor kann eine große IC-Fläche erfordern. In einem solchen Fall kann die N–-Wanne 240 andere Schaltungen aufnehmen, sodass der Flächennachteil verringert werden kann.
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Wie bereits erörtert, kann die Breite 260 der N–-Wanne 240 eingestellt werden, um die effektive Tiefe 262 des Substrats festzulegen, die hinsichtlich über die Rückseite erfolgender Sicherheitsangriffe überwacht werden soll. In Ausführungsformen kann die Breite 260 der N–-Wanne 240 größer als die Substratdicke sein, die typischerweise etwa 300 μm beträgt, sodass der Strom durch das gesamte Substrat fließen kann. Wenn beispielsweise die mittige Säule 264, die ein von der N–-Wanne 240 umgebener Abschnitt des Substrat ist, und der P+-Ring 242 etwa 1000 μm voneinander entfernt sind (ohne seitliche Randeinschnürung), beträgt die Zahl der Flächeneinheiten 3,3 (d. h. 1000 μm/300 μm). Im Allgemeinen ist der Substratwiderstand proportional zur Zahl der Flächeneinheiten. Wenn das Substrat 204 auf 30 μm heruntergefräst wird, erhöht sich die Zahl der Flächeneinheiten auf 33 (d. h. 1000 μm/30 μm). Das erhöht den Substratwiderstand. Wenn die mittige Säule 264 zu schmal ist, kann der Widerstand der mittigen Säule so hoch werden, dass die Änderung der Anzahl der Flächeneinheiten von 3,3 auf 33 nicht erfasst werden kann. In einem solchen Fall kann die mittige Säule 264 verbreitert werden, um ihren Widerstand zu verringern, wodurch der Substratwiderstand 252 zum entscheidenden Parameter bei der Überwachung von über die Rückseite erfolgenden Sicherheitsangriffen wird.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines gehäusten Chips 400 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt, enthält der gehäuste Chip 400: einen Die 402 mit einer Sicherheitsvorrichtung; eine Schutzabdeckungsschicht 404, die den Die 402 umgibt; einen oder mehrere Bonddrähte 414 zum elektrischen Anschließen des Dies 402 an einen oder mehrere elektrische Kontakte 412; eine leitfähige Klebstoff-(wie etwa Epoxidharz-)Schicht 406, eine freiliegende Kontaktfläche 408, die mittels der leitfähigen Klebstoffschicht 406 am Die 402 sicher befestigt ist; und eine Leiterplatte 420 mit einem Masseanschluss 410, der mit der freiliegenden Kontaktfläche 408 verbunden ist. In Ausführungsformen ist die Sicherheitsvorrichtung im Die 402 der Sicherheitsvorrichtung 230 im Die 200 ähnlich, d. h. der Die 402 weist eine Schicht 420a und ein Substrat 420b auf, die der Schicht 210 bzw. einem Substrat 204 ähnlich sind. Die freiliegende Kontaktfläche 408 kann aus wärmeleitfähigem Material, wie etwa Metall, gebildet sein und die während des Betriebs des Dies 402 erzeugte Wärmeenergie abführen.
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Der Stromfluss aus der mittigen Säule (wie etwa 264) des Sensors (wie etwa 231) im Die 402 wird von der freiliegenden Kontaktfläche 408 aufgenommen, da die freiliegende Kontaktfläche den Pfad mit dem geringsten Widerstand bietet. Dadurch wird, wenn die freiliegende Kontaktfläche 408 am Die 402 befestigt bleibt, der Widerstand zwischen der mittigen Säule und dem P+-Ring gering. Wenn jedoch die freiliegende Kontaktfläche 408 entfernt wird (und/oder die Rückseite des Dies für einen über die Rückseite erfolgende Sicherheitsangriff angefräst wird), wird sich der Widerstand wesentlich erhöhen, und folglich kann der über die Rückseite erfolgende Sicherheitsangriff leicht erkannt werden. Somit ist die Sicherheitsvorrichtung im Die 402 fähig, sowohl den Sicherheitsangriff auf die freiliegende Kontaktfläche 408 als auch auf das Substrat des Dies 402 zu erkennen. Es wird angemerkt, dass auch ohne die freiliegende Kontaktfläche der über die Rückseite erfolgende Sicherheitsangriff durch die im Zusammenhang mit 2 bis 3B beschriebene Sicherheitsvorrichtung erkannt werden kann.
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5A und 5B zeigen Schaltbilder von Schaltungsverwirklichungen der Sicherheitsvorrichtungen von 2 bis 4 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Wie in 5A gezeigt, enthält die Schaltung 500 eine Stromquelle 502 und einen Komparator 506. Eine Referenzspannung, Vref, 510 ist eine voreingestellte Schwellenspannung, die am Komparator 506 anliegt. Der Komparator 506 vergleicht Vref 510 mit dem Spannungsabfall über dem Widerstand 504, wobei der Widerstand 504 dem Widerstand der effektiven Tiefe 262 des Substrats (oder dem Widerstand des Substrats/der freiliegenden Kontaktfläche 408) entspricht. Wenn das Substrat 204 angefräst und/oder die freiliegende Kontaktfläche 408 vom Die gelöst wird, ändert sich der Widerstand 504 so, dass der Spannungsabfall über dem Widerstand 504 zunimmt. In Ausführungsformen kann der Komparator 506 ein Ausgangssignal 508 senden, wenn der Spannungsabfall Vref 510 übersteigt, sodass die kritischen Informationen im Die vernichtet werden können.
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Die Schaltung 540 in 5B ist der Schaltung 500 in 5A ähnlich, mit dem Unterschied, dass anstelle des Komparators 506 ein Analog-Digital-Umsetzer (ADU) 546 verwendet wird. Der ADU 546 empfängt zwei Eingangsspannungen (d. h. den Spannungsabfall über dem Widerstand 544 und eine Vref 550), und gibt ein Signal aus, das Informationen über ein Verhältnis zwischen den zwei Eingangsspannungen enthält. In Ausführungsformen sendet der ADU 546 ein Ausgangssignal, wenn das Verhältnis einen voreingestellten Wert erreicht, damit die kritischen Informationen im Die vernichtet werden können. Im Folgenden verweist der Begriff Modul entweder auf den Komparator 506 oder den ADU 546.
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Während die Erfindung empfänglich für verschiedene Abänderungen und alternative Formen ist, wurden besondere Beispiele davon in der Zeichnung gezeigt und sind hier genauer beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten besonderen Formen beschränkt sein soll, sondern im Gegenteil soll die Erfindung alle Abänderungen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen.
