DE102016114372B4

DE102016114372B4 - Elektronisches bauelement, elektronische bauelement-anordnung, sicherheitsschaltkreis, verfahren zum prozessieren eines elektronischen bauelements und verfahren zum prozessieren eines wafers

Info

Publication number: DE102016114372B4
Application number: DE102016114372.3A
Authority: DE
Inventors: Torsten Obier; Andreas Greiner; Stephan Beuven
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-08-03
Filing date: 2016-08-03
Publication date: 2023-10-05
Anticipated expiration: 2036-08-04
Also published as: DE102016114372A1

Abstract

Elektronisches Bauelement (100a), aufweisend:eine Halbleiterstruktur (102); und zusätzlich zu der Halbleiterstruktur (102) einen Sicherheitsschaltkreis (102s) zum Authentifizieren und/oder Identifizieren der Halbleiterstruktur (102),wobei der Sicherheitsschaltkreis (102s) aufweist:• ein schwingfähiges System (104) aufweisend mindestens eine mikroelektromechanische Schwingstruktur,• eine Anregungsstruktur (106) zum Anregen von Schwingungen in dem schwingfähigen System,• eine Auslesestruktur (108) zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems, und• eine Schnittstellenstruktur (110) derart eingerichtet, dass das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum an einen bauelement-externen Schaltkreis übertragen werden kann;wobei die Halbleiterstruktur (102) und der Sicherheitsschaltkreis (102s) integral in und/oder auf einem gemeinsamen Substrat gebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement, eine elektronische Bauelement-Anordnung, einen Sicherheitsschaltkreis, ein Verfahren zum Prozessieren eines elektronischen Bauelements und ein Verfahren zum Prozessieren eines Wafers.
Im Allgemeinen kann es notwendig oder hilfreich sein, ein Produkt, z.B. ein elektronisches Bauelement, während des Prozessierens oder auch im späteren Warenverkehr eindeutig zu identifizieren. Dies kann es beispielsweise ermöglichen, auch zu einem späteren Zeitpunkt noch Rückschlüsse auf Fehler in einer Produktionskette zu ziehen. Ferner kann es auch ein Sicherheitsaspekt sein, die Herkunft bzw. Echtheit (auch als Authentizität bezeichnet) eines Bauelements zu überprüfen (auch als Authentifizierung bezeichnet). Dabei kann es wichtig sein, dass beispielsweise Markierungen oder Codes nicht auslesbar und/oder manipulierbar sind.
Es werden folgende Druckschriften gewürdigt, in denen unter anderem elektronische Bauelemente zur Identifikation von Dies oder Chips beschrieben sind: US 2005 / 0 040 397 A1 , DE 10 2011 089 261 A1 , und DE 103 33 704 A1 .
Die Erfindung ist durch die unabhängigen Patentansprüche definiert. Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweils abhängigen Patentansprüchen.
Verschiedene Ausführungsformen basieren beispielsweise darauf, eine elektrische bzw. elektromechanische Struktur auf einem elektronischen Bauteil (z.B. einem Chip bzw. integrierten Schaltkreis, IC) bereitzustellen, anhand derer das elektronischen Bauteil eindeutig identifiziert werden kann. Dabei kann ein weiterer Aspekt darin liegen, dass die elektrische bzw. elektromechanische Struktur möglichst nicht oder nur unter sehr großem Aufwand manipuliert werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine elektrische bzw. elektromechanische Mikrostruktur auf und/oder in einem Substrat bereitgestellt, z.B. auf und/oder in einem Chipbereich eines Halbleiterwafers, z.B. auf und/oder in einem einzelnen Die, wobei die elektrische bzw. elektromechanische Mikrostruktur derart bereitgestellt ist, dass diese eine messbare (z.B. elektrische und/oder mechanische) Schwingungscharakteristik aufweist. Anschaulich kann ein Eigenfrequenzspektrum einer schwingfähigen Struktur vergleichsweise exakt ausgemessen werden, wobei dieses wiederum von der Geometrie der Struktur definiert wird. Auch kann anhand der Geometrie der schwingfähigen Struktur auf deren Eigenfrequenzspektrum geschlossen werden, z.B. kann das Eigenfrequenzspektrum simuliert bzw. berechnet werden. Unter der Annahme, dass jede in Halbleitertechnologie prozessierte Struktur Fertigungstoleranzen aufweist, wenn auch eine sehr geringe, kann es möglich sein, anhand eines Eigenfrequenzspektrums der schwingfähigen Struktur ein Bauteil eindeutig zu identifizieren.
Falls die Fertigungstoleranzen nicht ausreichend groß sind, um eine gewisse Anzahl von Bauteilen eindeutig anhand des Eigenfrequenzspektrums nur einer schwingfähigen Struktur zu identifizieren, können optional, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, mehrere schwingende Strukturen, z.B. in Form eines Arrays, verwendet werden, um das jeweilige Bauteil zu identifizieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Geometrie der jeweiligen schwingfähigen Struktur gezielt von Bauteil zu Bauteil variiert werden, um das jeweilige Bauteil eindeutig anhand des Eigenfrequenzspektrums der schwingfähigen Struktur zu identifizieren.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein elektronisches Bauelement eine Halbleiterstruktur und einen Sicherheitsschaltkreis zum Authentifizieren (d.h. auch zum Identifizieren) der Halbleiterstruktur aufweisen, wobei der Sicherheitsschaltkreis Folgendes aufweisen kann: ein schwingfähiges System, eine Anregungsstruktur zum (beispielsweise breitbandigen) Anregen von Schwingungen in dem schwingfähigen System, eine Auslesestruktur zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums (d.h. beispielsweise einer oder mehrerer Eigenfrequenzen) des schwingfähigen Systems, und eine Schnittstellenstruktur derart eingerichtet, dass das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum an einen bauelement-externen Schaltkreis übertragen werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein elektronisches Bauelement eine mechanische, elektrische oder elektromechanische Struktur aufweisen und einen Sicherheitsschaltkreis zum Authentifizieren und/oder Identifizieren der Struktur, wobei der Sicherheitsschaltkreis Folgendes aufweisen kann: ein schwingfähiges System, eine Anregungsstruktur zum Anregen von Schwingungen in dem schwingfähigen System, eine Auslesestruktur zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems, und eine Schnittstellenstruktur derart eingerichtet, dass das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum an einen bauelement-externen Schaltkreis übertragen werden kann.
Anschaulich kann das elektronische Bauelement eine Auslesestruktur aufweisen, welche ein Auslesen der Eigenfrequenzen des schwingfähigen Systems ermöglicht. Beispielsweise kann das Auslesen der Eigenfrequenzen selbst innerhalb des elektronischen Bauteils erfolgen, und die entsprechenden Informationen können dann an einen bauelement-externen Schaltkreis übertragen werden, oder es können Messdaten, welche die ausgelesenen Eigenfrequenzen repräsentieren, an einen bauelement-externen Schaltkreis übertragen werden. Ferner kann das elektronische Bauelement eine Anregungsstruktur aufweisen, welche ein Anregen des schwingfähigen Systems ermöglicht. Beispielsweise kann die Anregung zum Anregen des schwingfähigen Systems selbst innerhalb des elektronischen Bauteils erzeugt werden. Alternativ kann die Anregung zum Anregen des schwingfähigen Systems von einem bauelement-externen Schaltkreis erzeugt werden und in das elektronische Bauelement eingekoppelt werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Prozessieren eines Bauelements das Bilden eines Sicherheitsschaltkreises aufweisen zum Authentifizieren und/oder Identifizieren des Bauelements, wobei der Sicherheitsschaltkreis aufweist: ein schwingfähiges System, eine Anregungsstruktur zum Anregen von Schwingungen in dem schwingfähigen System, und eine Auslesestruktur zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems; wobei das Verfahren ferner Folgendes aufweisen kann: das Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems; und das Hinterlegen des ausgelesenen Eigenfrequenzspektrums als individuelles Identifizierungsmerkmal (z.B. als ein Schlüssel oder Kennzeichen) zugeordnet zu dem Bauelement.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Prozessieren eines Wafers Folgendes aufweisen: das Bilden jeweils eines Sicherheitsschaltkreises in mehreren nebeneinander angeordneten Bauteilbereichen (z.B. Chipbereichen oder Chipregionen) des Wafers zum Authentifizieren und/oder Identifizieren des jeweiligen Bauteilbereichs; das Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems; und das Hinterlegen des ausgelesenen Eigenfrequenzspektrums als individuelles Identifizierungsmerkmal (z.B. als ein Schlüssel oder Kennzeichen) zugeordnet zu dem jeweiligen Bauteilbereich.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Bauelement-Anordnung Folgendes aufweisen: ein elektronisches Bauelement aufweisend einen Sicherheitsschaltkreis zum Authentifizieren und/oder Identifizieren des elektronischen Bauelements, wobei der Sicherheitsschaltkreis aufweist: ein schwingfähiges System, eine Anregungsstruktur zum Anregen von Schwingungen in dem schwingfähigen System, eine Auslesestruktur zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems, und eine Schnittstellenstruktur derart eingerichtet, dass das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum an einen bauelement-externen Schaltkreis übertragen werden kann; wobei die Bauelement-Anordnung ferner Folgendes aufweist: den bauelement-externen Schaltkreis, wobei der bauelement-externe Schaltkreis und/oder der Sicherheitsschaltkreis derart eingerichtet sind/ist, dass das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum in dem bauelement-externen Schaltkreis und/oder in dem Sicherheitsschaltkreis hinterlegt sind/ist zum Authentifizieren des elektronischen Bauelements anhand des hinterlegten Eigenfrequenzspektrums.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Sicherheitsschaltkreis Folgendes aufweisen: ein schwingfähiges System, eine Anregungsstruktur zum Anregen von Schwingungen in dem schwingfähigen System, eine Auslesestruktur zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems, und eine Schnittstellenstruktur derart eingerichtet, dass Daten, die das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum repräsentieren, an einen sicherheitsschaltkreis-externen Schaltkreis übertragen werden können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen

1A ein elektronisches Bauelement in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
1B eine elektronische Bauelement-Anordnung in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
2A ein elektromechanisches schwingfähiges System in einer schematischen Darstellung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
2B ein Schwingungsspektrum eines elektromechanischen schwingfähigen Systems in einer beispielhaften Darstellung;
3 ein elektrisches schwingfähiges System in einer schematischen Darstellung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
4 ein schwingfähiges System mit mehreren Schwingern bzw. Schwingkreisen in einer schematischen Darstellung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
5 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Prozessieren eines elektronischen Bauelements, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
6 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Prozessieren eines Wafers, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
7A und 7B einen Wafer mit jeweils einem Sicherheitsschaltkreis in jedem Bauteilbereich des Wafers zum Authentifizieren und/oder Identifizieren des jeweiligen Bauteilbereichs in einer schematischen Darstellung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
8 einen Sicherheitsschaltkreis in einer schematischen Darstellung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Im Allgemeinen können verschiedene Verfahren eingesetzt werden, um eine Nachverfolgbarkeit von Chips zu gewährleisten. Beispielsweise kann eine Chip-ID per Bit-Muster in einen Chip eingespeichert werden, wobei der Chip zum Speichern der Informationen ein Speicherelement benötigt, z.B. Flash-Speicher, EEPROM, oder eine FUSE-Bank. Allerdings ist dieses Verfahren beispielsweise nur dann effizient einsetzbar, wenn die Fertigungstechnologie des Chips auch diese Möglichkeit bietet. Andere Markierungsverfahren, wie z.B. einen Code auf dem Gehäuse (dem so genannten Package) des Chips anzubringen, sind von außen für jedermann zugänglich, d.h. beispielsweise somit auch auslesbar und/oder manipulierbar.
Eine Authentifizierung von Chipkarten-Schaltkreisen bzw. Chipkarten erfolgt herkömmlicherweise anhand verschiedener Sicherheitsmerkmale, die entweder auf dem Chip (z.B. in einer Halbleiterstruktur) und/oder auf der Chipkarte realisiert sein können. Dazu zählen beispielsweise Softwaremerkmale (z.B. ATR - answer to reset mit UID - unique chip identification number) und Hardwarestrukturen (z.B. Spannungssensoren, Lichtsensoren, Frequenzfilter, etc.) Diese Merkmale sind Eigenschaften des Chip-Designs und sind über das elektrische Signalspiel reproduzierbar, da die Abfrage/Auswertung durch die Systemeinheit (z.B. Kartenleser) über die Kontaktpads bzw. ein definiertes Protokoll auf der Luftschnittstelle der Chipkarten-Schaltkreise erfolgt und somit mittels so genannter Logic-Analyzer protokollierbar ist.
Weiterhin existieren Sicherheitsmerkmale, die an definierten Stellen der Kartenstruktur einer Chipkarte versteckt untergebracht sind. Diese Ausführung erzwingt die Geheimhaltung der exakten Lage auf der Chipkarte und der Ausführung (z.B. in Form einer radioaktiven oder magnetischen Signatur, oder mittels fluoreszierender Materialien, etc.). Zur Authentifizierung derartiger Merkmale kann eine relativ teure Nachweistechnik erforderlich sein (z.B. Röntgentechnik) oder aber das Merkmal wäre leicht nachweisbar und somit kopierbar (z.B. Merkmale in Form eines BAR-Codes). Da diese Merkmale Kartenmerkmale sind, ist eine Echtheit des Chips herkömmlicherweise nicht nachweisbar.
Ferner werden auch biometrische Merkmale des Kartenbesitzers als Sicherheitsmerkmale verendet, wie z.B. ein Foto des Gesichts oder ein Fingerabdruck, wobei diese ebenfalls einfach kopierbar sind, sofern sie als Kartenmerkmal auf der Karte aufgedruckt sind und somit maschinell ausgewertet werden können. Biometrische Merkmale des Kartenbesitzers, die im Speicher eines Chips hinterlegt sind, zählen zu den Softwaremerkmalen und sind über das Signalspiel an den jeweiligen I/O-Pads nachbildbar.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein spektrales Eigenfrequenzgemisch von beispielsweise MEMS-Strukturen als individualisierbare Kennung von Halbleiter-Chips oder anderen Strukturen verwendet. Ferner kann das Eigenfrequenzspektrum einer MEMS-Struktur oder einer anderen schwingfähigen Struktur, z.B. einem elektrischen Schwingkreis, als individualisierbare Kennung von Halbleiter-Chips verwendet werden.
Für die hierin beschriebene Authentifizierung eines Chips bzw. einer anderen Struktur, ergeben sich beispielsweise Anwendungsgebiete wie Einzelprodukt-Nachverfolgung (Single Device Traceability), Echtheitsnachweis, Verschleiß-Monitoring, und/oder Ähnliches. Die Anwendungsgebiete können sich anschaulich im Sinne eines Authentifizierens beschreiben lassen, was beispielsweise auch ein Identifizieren umfassen kann.
Bei der Einzelprodukt-Nachverfolgung kann die Chip-ID zur vertikalen Nachverfolgbarkeit in der Supply-Chain (d.h. Versorgungskette) verwendet werden. Dies kann insbesondere dann wichtig sein, um bei Kundenrückläufern Rückschlüsse auf einen Fehlermechanismus in der Fertigung ziehen zu können und/oder bei der Optimierung vorgelagerter Prozessschritte (z.B. für Wafermaps von Messergebnissen bereits vereinzelter Chips).
Eine Auswertung des Eigenresonanzverhaltens eines schwingfähigen Systems kann zur Verschleißüberwachung (als Verschleiß-Monitoring bezeichnet) von Chips verwendet werden, da das schwingfähige System derart eingerichtet sein kann, dass geometrische Veränderungen oder Beschädigungen des schwingfähigen Systems sich unmittelbar auf das Eigenresonanzverhaltens auswirken. Beispielsweise kann eine (z.B. in-situ) Auswertung von MEMS-Strukturen, wie z.B. Biegebalken, durchgeführt werden. Somit können beispielsweise Alterung und/oder Stoßbelastungen ermittelt werden. Beispielsweise kann ein Biegebalken derart bereitgestellt sein oder werden, dass dieser bei einer Stoßbelastung von beispielsweise mehr als einem definieren Grenzwert (z.B. a=10 m/s²) abbricht oder anderweitig beschädigt wird. Anschaulich können verschiedene Stoßempfindliche schwingfähige Strukturen erzeugt werden, die bei einer vordefinierten Mindestbelastung beschädigt werden, wobei die Beschädigung das Eigenresonanzverhalten der jeweils verwendeten schwingfähigen Struktur verändert.
Das Eigenresonanzverhalten eines schwingfähigen Systems kann als Identifikationsmerkmal zum Echtheitsnachweis (auch als Authentifizierung bezeichnet) in einer Applikation, z.B. in einem elektronischen Dokument (z.B. einer Bankkarte, einem ePASS, etc.) oder in einer Vorrichtung (z.B. in einem Kraftfahrzeug) verwendet werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ausgenutzt, dass eine Individualisierbarkeit des Eigenfrequenzgemisches (z.B. auf Chipebene) schon für die Produktfunktion vorhandener bzw. zusätzlich anzuordnender schwingungsfähiger Strukturen (z.B. MEMS-Strukturen) erfolgen kann. Dabei kann ein Array schwingungsfähiger Strukturen (z.B. Biegebalken) verwendet werden, um eine feinere Auflösung des Messsignals zu erreichen. Sofern keine Individualisierung im Produktionsprozess notwendig ist, kann das Zuordnen des Eigenfrequenzgemisches zu einem fertigen Produkt mittels der natürlich auftretenden Schwankungen im Produktionsprozess erfolgen. Alternativ kann der Produktionsprozess angepasst werden, schwingungsfähige Strukturen mit voneinander unterscheidbaren Eigenfrequenzverhalten für zugeordnete Bauelemente zu erzeugen.
Der Produktionsprozess schwingungsfähiger Strukturen kann beispielsweise variiert werden, indem gezielt Dosis-Änderungen und/oder Fokus-Änderung bei einem Lithographie-Prozess erfolgen. Beispielsweise können Löcher im Biegebalken in deren Anzahl und/oder Durchmesser von Belichtung zu Belichtung eines Lithographie-Prozess variieren und dadurch kann die jeweilige Masse des Biegebalkens verändert werden, was eine Änderung 2.Ordnung im Eigenfrequenzverhalten verursacht.
Eine Individualisierung kann beispielsweise auch innerhalb des Reticles erfolgen, das zur Belichtung in einem Lithographie-Prozess verwendet wird. Beispielsweise kann bei einem Lithographie-Prozess für jeden Chip eine individuelle schwingungsfähige Struktur erzeugt werden. Beispielsweise kann eine Masseindividualisierung/-änderung durch Änderung von Länge, Breite und/oder Perforation (z.B. auch Dellen) eines Biegebalkens erfolgen. Dabei kann jede schwingungsfähige Struktur schon mittels des Reticles mit individueller Geometrie erzeugt werden, was eine Änderung 1.Ordnung im Eigenfrequenzverhalten verursacht.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Balkengeometrie (z.B. Länge, Breite, Dicke und/oder Lochanzahl im Balken) nicht variiert werden, sondern ein Belag auf dem Balken erzeugt werden, z.B. ein Imid-Belag. Dies verursacht wiederum eine Masseänderung.
1A veranschaulicht ein elektronisches Bauelement 100a in einer schematischen Ansicht. Dabei weist das elektronische Bauelement 100a eine Halbleiterstruktur 102 und einen Sicherheitsschaltkreis 102s zum Authentifizieren und/oder Identifizieren der Halbleiterstruktur 102 auf. Die Halbleiterstruktur 102 kann beispielsweise ein beliebiges elektronisches Bauelement aufweisen oder sein, z.B. ein Halbleiterchip, ein Controller, ein Mikrocontroller, ein Speicher, ein Sensor, ein Emitter, ein Aktor, oder jedes andere elektronische Bauelement.
In einer alternativen Ausgestaltung kann anstelle der Halbleiterstruktur 102 jede andere Struktur verwendet werden, die beispielsweise authentifiziert werden soll, z.B. auch eine mechanische, elektromechanische oder elektrische Struktur. Anschauich kann dann das elektronische Bauelement 100a eine Struktur 102 aufweisen und einen Sicherheitsschaltkreis 102s zum Authentifizieren und/oder Identifizieren der Struktur 102.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Sicherheitsschaltkreis 102s Folgendes aufweisen: ein schwingfähiges System 104, eine Anregungsstruktur 106 zum (z.B. breitbandigen) Anregen 107 von Schwingungen in dem schwingfähigen System 104, eine Auslesestruktur 108 zum Auslesen 109 des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems 104, und eine Schnittstellenstruktur 110 derart eingerichtet, dass das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum an einen bauelement-externen Schaltkreis (vgl. 1B) übertragen werden kann.
Mittels des Sicherheitsschaltkreis 102s, der auf einer Identifizierbarkeit eines schwingfähigen Systems 104 anhand dessen Eigenfrequenzverhaltens basiert, kann eine eindeutige Markierung von einfachen sowie komplexen Halbleiter-Schaltkreisen (oder in analoger Weise anderer Strukturen) mittels einer Chip-ID erfolgen, z.B. zur Nachverfolgbarkeit im Produktionsfluss oder zum Nachweis der Authentizität des Halbleiter-Schaltkreises (d.h. einer integrierten Schaltung) im Rahmen eines Authentifizierungsvorgangs bei sicherheitskritischen Anwendungen durch ein spezifisches Merkmal (z.B. bei Zugangskontrolle, Bankkarten, Automotive-Applikationen). Darüber hinaus ist ein in-situ Verschleiß-Monitoring (z.B. mittels einer Sollbruchstelle in Abhängigkeit einer zu definierenden Last) realisierbar. Ebenso ist ein Temperatur-Sensor auf Basis einer definierten Längenänderung (und damit Geometrieänderung) einer MEMS-Struktur realisierbar.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das schwingfähige System 104 einen elektromechanischen Schwinger aufweisen. Der elektromechanische Schwinger kann beispielsweise in Form eines Biegebalkens bereitgestellt sein oder werden. Dabei können die Geometrie und das Material des Biegebalkens dessen Schwingverhalten, insbesondere dessen Eigenfrequenzspektrum, definieren, vgl. 2A und 2B. Sofern eine höhere Messgenauigkeit zur besseren Unterscheidbarkeit der Schwingungsspektren voneinander notwendig oder hilfreich ist, können mehrere elektromechanische Schwinger in Form eines Array (oder auch beliebig angeordnet) verwendet werden, so dass eine Überlagerung mehrerer Schwingungsspektren (Eigenfrequenzspektren) zu einer verbesserten Unterscheidbarkeit führt, vgl. 4.
In analoger Weise kann das schwingfähige System 104 einen elektrischen Schwingkreis oder mehrere elektrische Schwingkreise aufweisen, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Allerdings kann ein elektromechanischer Schwinger aufgrund des mechanischen Anteils geringer Baugröße (z.B. im Mikrometer oder Nanometerbereich) eine besser Manipulationssicherheit bzw. einen besser Kopierschutz bieten, da die Bearbeitung von derartigen Strukturen nur mittels sehr spezieller Prozesstools erfolgen kann.
In der Verwendung als Sicherheitsmerkmal, z.B. zur Authentifizierung, kann sich der Sicherheitsschaltkreis 102s insbesondere für den Einsatz in elektronischen Bauelementen, wie beispielsweise einer Chipkarte oder eines elektronischen Dokuments eignen. Es kann jedoch auch für andere wichtige Komponenten eines Systems, z.B. sicherheitsrelevante Komponenten einer Vorrichtung, hilfreich sein, die Authentizität dieser Komponenten zu gewährleiten. Somit kann der Sicherheitsschaltkreis 102s insbesondere für den Einsatz in einem elektronischen Bauelement, wie beispielsweise einem Logikchip, einem Mikrocontroller oder Leistungschip, geeignet sein. Sicherheitsrelevante Komponenten einer Vorrichtung können beispielsweise Notabschaltungen oder Totmannschalter sein. Insbesondere bei Fahrzeugen (z.B. Landfahrzeugen, Wasserfahrzeugen oder Luftfahrzeugen) können Komponenten sicherheitsrelevant sein, z.B. Steuer-Regel-Schaltkreise.
Je nachdem, wie das schwingfähige System 104 ausgestaltet ist, kann eine entsprechendes Anregen und anschließendes Auslesen des Schwingungsverhaltens des schwingfähigen Systems 104 erfolgen. Mit anderen Worten können die Anregungsstruktur und die Auslesestruktur entsprechend passend zu dem elektromechanischen Schwinger oder dem elektrischen Schwingkreis eingerichtet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das elektronische Bauelement 100a ein Speicherelement aufweisen zum Speichern des ausgelesenen Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems 104 als Referenz-Eigenfrequenzspektrum. In diesem Fall kann eine spätere Authentifizierung mittels des elektronischen Bauelements 100a allein durchgeführt werden, indem beispielsweise der Speicher ausgelesen wird, wobei mittels eines erneuten Auslesens des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems 104 der gespeicherte Referenz-Eigenfrequenzspektrum durch Vergleichen bei Bedarf überprüft werden kann. In einer alternativen Ausgestaltung kann das einmal ausgelesene Eigenfrequenzspektrum des schwingfähigen Systems 104 als Referenzspektrum in einer externen Datenbank oder Ähnlichem hinterlegt (z.B. abgespeichert) werden. Somit kann eine Authentifizierung des elektronischen Bauelements 100a nur anhand der externen Datenbank durchgeführt werden, indem das Eigenfrequenzspektrum des jeweiligen schwingfähigen Systems 104 mit den in der externen Datenbank hinterlegten Referenz-Eigenfrequenzspektren verglichen wird.
Es versteht sich, dass auch in analoger Weise Daten verwendet werden können, die das Eigenfrequenzspektrum des schwingfähigen Systems 104 repräsentieren.
Sofern das Eigenfrequenzspektrum als Referenzspektrum abgespeichert wird, kann ferner ein Sicherheitselement zum verschlüsselten Speichern des Referenzspektrums in dem jeweiligen Speicherelement verwendet werden.
Die Schnittstellenstruktur 110 kann derart eingerichtet sein, dass diese mit der Auslesestruktur 108 kommunizieren 111 kann, wobei Daten, die das Eigenfrequenzspektrum des schwingfähigen Systems 104 repräsentieren, an einen bauelement-externen Schaltkreis übertragen werden können oder wobei das schwingfähige System 104 mittels der Auslesestruktur 108 von einem bauelement-externe Schaltkreis ausgelesen werden kann.
Der bauelement-externe Schaltkreis kann beispielsweise Teil eines Lesegeräts sein zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems 104 oder, sofern vorhanden, zum Auslesen eines Speichers des elektronischen Bauelements 100a.
Die Schnittstellenstruktur 110 kann eine drahtlose Schnittstelle aufweisen oder als drahtlose Schnittstelle eingerichtet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Schnittstellenstruktur 110 eine drahtgebundene Schnittstelle aufweisen oder als drahtgebundene Schnittstelle eingerichtet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Schnittstellenstruktur 110 eine optische Schnittstelle aufweisen oder als optische Schnittstelle eingerichtet sein.
Die optische Schnittstelle kann beispielsweise in Kombination mit einer optischen Anregung und mit einem optischen Auslesen verwendet werden, wobei ein oder mehrere Schwinger (z.B. Biegebalken) optisch angeregt und ausgelesen werden. In diesem Fall kann ein optisch transparenter Zugang (z.B. ein Fenster) zu dem Schwinger bereitgestellt sein oder werden. Die optische Transparenz ist auf die zum Auslesen bzw. Anregen des Schwingers verwendete Wellenlänge des Lichts bezogen.
1B veranschaulicht eine elektronische Bauelement-Anordnung 100b, aufweisend: ein elektronisches Bauelement 100a, wie beispielsweise in 1A dargestellt ist bzw. wie mit Bezug auf 1A beschrieben ist, sowie der bauelement-externe Schaltkreis 112, wobei der bauelement-externe Schaltkreis 112 und/oder der Sicherheitsschaltkreis 102s derart eingerichtet sind, dass das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum in dem bauelement-externen Schaltkreis 112 und/oder in dem Sicherheitsschaltkreis 102s hinterlegt ist zum Authentifizieren und/oder Identifizieren des elektronischem Bauelements 100a anhand des hinterlegten Eigenfrequenzspektrums.
Der bauelement-externe Schaltkreis 112 kann passend zu der Schnittstellenstruktur 110 eingerichtet sein bzw. eine in gleicher oder ähnlicher Weise eingerichtete Schnittstellenstruktur aufweisen, so dass eine Kommunikation 113 (z.B. ein Datenaustausch bzw. ein Weiterleiten von Daten bzw. Signalen) erfolgen kann.
1B zeigt beispielsweise eine elektronische Bauelement-Anordnung 100b mit einem ein elektronisches Bauelement 100a und einem bauelement-externen Schaltkreis 112, wobei das elektronische Bauelement 100a einen Sicherheitsschaltkreis 102s zum Authentifizieren und/oder Identifizieren des elektronischen Bauelements 100a aufweist, wobei der Sicherheitsschaltkreis 102s folgendes aufweist: ein schwingfähiges System 104, eine Anregungsstruktur 106 zum (beispielsweise breitbandigen) Anregen von Schwingungen in dem schwingfähigen System, eine Auslesestruktur 108 zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems, und eine Schnittstellenstruktur 110 derart eingerichtet, dass das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum an den bauelement-externen Schaltkreis 112 übertragen werden kann; und wobei der bauelement-externe Schaltkreis 112 und/oder der Sicherheitsschaltkreis 102s derart eingerichtet sind, dass das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum in dem bauelement-externen Schaltkreis 112 und/oder in dem Sicherheitsschaltkreis 102s hinterlegt werden kann zum Authentifizieren des elektronischen Bauelements 100a anhand des hinterlegten Eigenfrequenzspektrums.
Dabei kann das elektronische Bauelement 100a, z.B. optional, eine Halbleiterstruktur, z.B. einen integrierten Schaltkreis (IC) aufweisen. Alternativ kann das elektronische Bauelement 100a eine mechanische oder elektromechanische Struktur 102 aufweisen.
2A veranschaulicht eine mikroelektromechanische Schwingstruktur 104 in einer schematischen Seitenansicht (links) und Draufsicht (rechts). Wie dargestellt ist, kann die mindestens eine mikroelektromechanische Schwingstruktur als Biegebalken 204 eingerichtet sein bzw. einen Biegebalken 204 aufweisen. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungsformen verwendet werden können, welche eine mechanische Schwingung zulassen.
Der Biegebalken 204 kann beispielsweise mittels herkömmlichen Verfahren bereitgestellt sein oder werden, z.B. kann ein Siliziumsubstrat entsprechend maskiert und unterätzt werden, so dass ein freistehender Bereich (d.h. der Balken) schwingend gelagert ist. In 2A ist das freie Ende des Balkens beispielhaft in Ruhelage und in den ausgelenkten Zuständen dargestellt.
Das Schwingungsverhalten des Biegebalkens 204 ist durch dessen Geometrie und Material eindeutig festgelegt. Da sich die Geometrie des Biegebalkens 204 beispielsweise bei einer Temperaturänderung aufgrund der thermischen Ausdehnung des Materials verändern kann, kann es notwendig sein, das Schwingungsverhalten des Biegebalkens 204 immer bei einer vordefinierten Temperatur (z.B. 25°C) oder in einem vordefinieren Temperaturbereich (z.B. in einem Bereich von ungefähr 10°C bis ungefähr 35°C) durchzuführen. Dies kann beispielsweise ein weiterer Sicherheitsaspekt sein, sofern die Auslesetemperatur nicht bekannt gegeben wird (d.h. als Teil des Schlüssels zum Authentifizieren dient).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Biegebalken 204 auf demselben Substrat 202 gebildet sein, wie eine Halbleiterstruktur 102 des elektronischen Bauelements 100a, so dass diese als eine integrale Einheit ausgebildet sind, was ein weiterer Sicherheitsaspekt sein kann. Beispielsweise kann der Biegebalken 204 derart gebildet sein, dass ein Trennen des Biegebalkens 204 von der Halbleiterstruktur 102 nicht möglich ist, ohne die Halbleiterstruktur 102 zu zerstören bzw. ohne deren Funktionsfähigkeit zu beeinträchtigen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Biegebalken 204 eine Dicke 204d in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 10 µm aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Biegebalken 204 eine Länge 2041 in einem Bereich von ungefähr 10 µm bis ungefähr 1000 µm aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Biegebalken 204 eine Breite 204b in einem Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 10 µm aufweisen. Als Material für den Biegebalken 204 kann beispielsweise Silizium verwendet werden. Dies ermöglicht ferner das Integrieren zumindest einer Halbleiterstruktur 102 in Siliziumtechnologie.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mindestens eine Kondensatorstruktur (z.B. ein Plattenkondensator) zum Anregen einer Schwingung des Biegebalkens 204 verwendet werden. Dazu kann eine Elektrode der Kondensatorstruktur auf dem Biegebalken 204 und eine weitere Elektrode der Kondensatorstruktur auf und/oder in dem Substrat 202 angeordnet sein oder werden. Zum Anregen einer Schwingung des Biegebalkens 204 kann ein Treiberschaltkreis (auch als Steuer/Regelschaltkreis bezeichnet) mit den Elektroden der Kondensatorstruktur gekoppelt sein oder werden und entsprechend angesteuert bzw. geregelt werden. Der Treiberschaltkreis kann bauelement-extern bereitgestellt sein oder werden oder auf dem Substrat 202 selbst als beispielsweise integraler Bestandteil. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Treiberschaltkreis derart eingerichtet sein, dass der Biegebalken 204 in Form eines Dirac-Stoßes angeregt wird. Dies verursacht eine breitbandige Anregung der Schwingung des Biegebalkens 204.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kondensatorstruktur zwei elektrische Kontakte aufweisen zum bauelement-externen Ansteuern/Regeln der Kondensatorstruktur. Alternativ oder Zusätzlich kann ein bauelement-interner Steuer/Regelschaltkreis zum Ansteuern/Regeln des mindestens einen Plattenkondensators verwendet werden.
Alternativ zu einer elektrischen Anregung des Biegebalkens 204 mittels einer Kondensatorstruktur kann beispielsweise eine optische Anregung verwendet werden. In diesem Fall kann die Anregungsstruktur beispielsweise mindestens ein transparentes Fenster aufweisen zum bauelement-externen Anregen des mindestens einen Biegebalkens 204 (oder einer anderen mechanischen Schwingstruktur) mittels elektromagnetischer Strahlung, z.B. Licht bzw. Wärmestrahlung. Beispielsweise kann mittels eines Lasers ein Wärmepuls erzeugt werden, was eine breitbandige Anregung der Schwingung des Biegebalkens 204 verursach.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mindestens eine Auslesestruktur 108 zum Auslesen (z.B. Messen) des Schwingungsverhaltens, insbesondere des Eigenfrequenzspektrums, des Biegebalkens 204 verwendet werden.
Die Auslesestruktur kann beispielsweise mindestens einen Sensor aufweisen. Beispielsweise kann das Auslesen elektrisch erfolgen, z.B. mittels eines kapazitiven Sensors, eines induktiven Sensors, eines piezo-resistiven Sensors, oder Ähnlichem. Alternativ oder zusätzlich kann das Auslesen optisch erfolgen, z.B. mittels eines optischen Sensors.
Das Anregen und Auslesen des Biegebalkens 204 bzw. einer anderen mechanischen oder elektromechanischen Schwingungsstruktur kann mittels bekannter Messtechnik erfolgen, welche teilweise oder vollständig in das elektronische Bauelement 100a integriert sein kann. Alternativ kann die Messtechnik Teil des bauelement-externen Schaltkreises sein.
Wie vorangehend mit Bezug auf 1A bis 2A beschrieben ist, kann eine schwingfähige Einheit 104 aufweisend mindestens einen Biegebalken 204 als integraler Bestandteil einer Halbleiterstruktur 202, 102 bereitgestellt sein oder werden. Die Herstellung eines derartigen Biegeelements kann beispielsweise in Silizium-Oberflächenmikromechanik erfolgen und ist aus der Filtertechnik (s.a. SAW surface acoustic waves) bekannt. Die Herstellung beruht beispielsweise auf einer anisotropen, materialselektiven Hinterätzung (sog. Surface micro-machining). Der Biegebalken 204 aus beispielsweise Polysilizium kann sich dabei in horizontaler oder vertikaler Richtung über dem Siliziumsubstrat 202 frei bewegen. Der Biegebalken 204 ist durch seine schwingende Masse m, einer Federnachgiebigkeit n und einen Reibstandwert r in dessen schwingungstechnischen Eigenschaften wie folgt beschreibbar: $Q = \frac{ƒ_{n}}{Δ ƒ_{n}} - G \ddot{u} te$

f_n - n - te Eigenfrequenz der Biegeschwingung
Δ f_n - 3dB - Abfall der n - ten Eigenfrequenz
ρ - MaterialdichteSi « 2.329·10³ kgm^-3
E - E - Modul Si ≈ 170GPa

ƒ_{0} = \frac{1}{2 π \sqrt{\frac{n m}{4}}} = \frac{1}{2 π \sqrt{\frac{ρ l^{4}}{E d^{2}}}} \approx 136 kHz

Das gemessene Eigenfrequenzspektrum 214 eines derartigen Biegebalkens 204 ist in 2B beispielhaft veranschaulicht.
Der Biegebalken 204 kann eine hohe Güte Q (was einer kleinen Bandbreite entspricht) aufweisen und somit einen großen Rauschabstand. Charakteristisch für einen solchen Biegebalken 204 ist sein Gemisch von n Eigenfrequenzen f_n (n = 0 bis unendlich), welches durch die Materialeigenschaften (z.B. das E-Modul E und die Dichte ρ) und die Geometrieverhältnisse 204d, 204b, 2041 wohldefiniert ist, siehe 2B. Das Frequenzgemisch bildet sich bei breitbandiger Anregung der mechanischen Struktur aus und ist in den mechanischen Bewegungsgrößen Auslenkung x, Schwinggeschwindigkeit v oder Schwingbeschleunigung a nachweisbar. Die größten Amplituden ergeben sich dabei für n=0 am freien Balkenende. Um die Auswertung einfach zu halten, kann man sich, wenn gewünscht, auf die Bestimmung der ersten Eigenresonanz fo beschränken.
Wie hierin beschrieben ist können auch mehrerer Biegebalken 204 (z.B. in Form einer Array-Struktur mit Geometriediversifizierung) unterschiedlicher mechanischer Abstimmung verwendet werden.
Die breitbandige Schwingungsanregung des Biegebalkens 204 (z.B. mit einem Impuls in Form eines Dirac-Stoßes, welcher theoretisch alle Frequenzen enthält) könnte dabei unterschiedlich realisiert werden: z.B. elektrostatisch (nach dem Prinzip des Plattenkondensators, wie vorangehend beschrieben ist) oder basierend auf einem Wärmeimpuls (z.B. erzeugt mittels eines Lasers).
Die elektrische Anregung kann bauelement-intern erfolgen. Die Anregung mittels eines Wärmeimpulses kann beispielsweise von außen erfolgen. Dazu kann ein Sichtfenster notwendig sein. Der Laser zum Erzeugen des Wärmeimpulses kann beispielsweise in einem Lesegerät bereitgestellt sein oder werden, d.h. beispielsweise in einer bauelement-externen Vorrichtung.
Die Sensorik zum Abgriff des mechanischen Signals der Impulsantwort kann ebenfalls auf verschiedenen Wegen umgesetzt werden, wie vorangehend beschrieben ist: z.B. kapazitiv (mittels eines Differenz-Kondensators), induktiv (z.B. mittels einer Modulation eines LC-Schwingkreises), piezoresistiv (z.B. basierend auf einer Wheatstone Brücke mittels dehnungssensitiver Widerstände im Polysilizium-Balken, und/oder optisch (z.B. mittels eines Laservibrometers zur berührungslosen Abtastung von außen, entweder durch ein Sichtfenster). Sofern die Übertragungsfunktion bekannt ist, kann anstelle des Sichtfensters auch ein Gehäuse des elektronischen Bauelements 100a mittels eines Laservibrometers abgetastet werden.
Die Grundresonanz bzw. das Frequenzgemisch kann durch Berechnung in den fertigungstechnisch bedingten Fehlergrenzen und den durch den Einsatzbereich vorgegebenen Temperaturgrenzen vorherbestimmt und entsprechend abgeprüft werden. Ebenso ist es möglich, den Istwert innerhalb der Testprozedur bei der Herstellung des elektronischen Bauelements 100a auszumessen und im EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory) bzw. separat von der Karte (nach dem Schlüsselprinzip) als Referenzwert abzulegen und bei Authentizitätsprüfung des elektronischen Bauelements 100a (z.B. eines Chips) darauf abzutesten.
Wie in 3 in einer schematischen Ansicht dargestellt ist, kann der Sicherheitsschaltkreis 102s, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, als schwingfähiges System 104 einen elektrischen Schwingkreis 304 aufweisen, vgl. 1A. Ferner kann das schwingfähige System 104 mehrere elektrische Schwingkreise 304 aufweisen. Dabei kann der elektrische Schwingkreis 304 als LC- (mit mindestens einer Spulenstruktur und mindestens einer Kondensatorstruktur) oder LRC-Schwingkreis (mit mindestens einer Spulenstruktur, mindestens einer Kondensatorstruktur, und einem Dämpfungswiderstand) eingerichtet sein. Dabei kann der elektrische Schwingkreis 304 in ein Substrat integriert sein, z.B. in Halbleitertechnologie, wobei eine Halbleiterstruktur 102 des elektronischen Bauelements 100a in dasselbe Substrat integriert sein kann.
Beispielsweise kann der elektrische Schwingkreis 304 derart gebildet sein, dass ein Trennen des elektrischen Schwingkreises 304 von der Halbleiterstruktur 102 nicht möglich ist, ohne die Halbleiterstruktur 102 zu zerstören bzw. ohne deren Funktionsfähigkeit zu beeinträchtigen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vielzahl von Schwingstrukturen verwendet werden, die gemeinsam das schwingfähige System 104 bilden.
Der elektrische Schwingkreis kann mittels herkömmlicher Elektronik angeregt und ausgelesen werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das schwingfähige System 104 ein Array aufweisend eine Vielzahl elektromechanischer Schwinger und/oder elektrischer Schwingkreise aufweisen, wie in einer schematischen Ansicht in 4 dargestellt ist. Dabei kann das Array, z.B. nur optional, eine Zeilen-Spalten-Ordnung aufweisen, z.B. im Form einer (n, m)-Matrix. Dabei können m und/oder n als natürliche Zahlen jeweils in einem Bereich von ungefähr 2 bis ungefähr 100 liegen.
Die Vielzahl von Schwingstrukturen 204, 304 können derart eingerichtet sein, dass jede der Schwingstrukturen individuell adressiert werden kann, z.B. individuell angeregt und/oder ausgelesen werden kann. Alternativ können die Vielzahl von Schwingstrukturen 204, 304 derart eingerichtet sein, dass diese gemeinsam (d.h. kollektiv) angeregt werden können aber dass jede der Schwingstrukturen individuell ausgelesen werden kann.
Alternativ können die Vielzahl von Schwingstrukturen 204, 304 derart eingerichtet sein, dass diese gemeinsam (d.h. kollektiv) angeregt werden können und gemeinsam (d.h. kollektiv) ausgelesen werden können. In diesem Fall können sich die einzelnen Eigenfrequenzspektren der Schwingstrukturen 204, 304 zu einem überlagerten Eigenfrequenzspektrum mischen. Das überlagerte Eigenfrequenzspektrum charakterisiert dabei dann beispielsweise die Gesamtheit der Schwingstrukturen 204, 304.
5 veranschaulicht ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 zum Prozessieren eines elektronischen Bauelements 100a, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: in 510, das Bilden eines Sicherheitsschaltkreises 102s zum Authentifizieren und/oder Identifizieren des elektronischen Bauelements 100a; in 520, das Auslesen eines Eigenfrequenzspektrums eines schwingfähigen Systems des Sicherheitsschaltkreises 102s; und, in 530, das Hinterlegen von Daten, die das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum repräsentieren, als individuellen Schlüssel zugeordnet zu dem elektronischen Bauelement.
Dabei kann das Bilden des Sicherheitsschaltkreises 102s derart erfolgen, dass dieser Folgendes aufweist: das schwingfähige System 104, eine Anregungsstruktur 106 zum (beispielsweise breitbandigen) Anregen von Schwingungen in dem schwingfähigen System, und eine Auslesestruktur 108 zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems 104.
Dabei kann das Verfahren 500 ferner aufweisen, nach dem Hinterlegen des ausgelesenen Eigenfrequenzspektrums als individuellen Schlüssel, Prozessieren oder Handhaben des Bauelements 100a; und anschließend, ein weiteres Auslesen eines weiteren Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems; und Vergleichen des weiteren Eigenfrequenzspektrums mit dem hinterlegten Eigenfrequenzspektrum. Somit kann beispielsweise basierend auf dem Vergleichen das Bauelement 100a während des Prozessierens oder Handhabens nachverfolgt werden.
Das Bilden des Sicherheitsschaltkreises 102s kann ferner das Bilden eines oder mehrerer mikroelektromechanische Schwingstrukturen (MEMS), insbesondere Biegebalken, aufweisen. Dies kann beispielsweise mittels Photolithographie und Strukturierung (z.B. mittels Ätzens) auf einem Halbleitersubstrat aufweist. Ein Biegebalken kann auch als mikromechanisches Element bezeichnet werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Halbleitersubstrat ein Halbleiterwafer mit mehreren Chipbereichen sein, wobei in jedem der Chipbereiche ein elektronisches Bauelement und ein Sicherheitsschaltkreis zum Authentifizieren und/oder Identifizieren des jeweiligen elektronischen Bauelements gebildet wird; und wobei das Bilden der jeweiligen Sicherheitsschaltkreise in jedem der Chipbereiche mit zumindest einem variierenden Parameter derart erfolgt, dass die jeweiligen Sicherheitsschaltkreise voneinander verschiedene Eigenfrequenzspektren aufweisen.
6 veranschaulicht ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 zum Prozessieren eines Wafers, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: in 610, das Bilden jeweils eines Sicherheitsschaltkreises in mehreren nebeneinander angeordneten Bauteilbereichen des Wafers zum Authentifizieren und/oder Identifizieren des jeweiligen Bauteilbereichs; Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems; und Hinterlegen des ausgelesenen Eigenfrequenzspektrums als individuellen Schlüssel zugeordnet zu dem jeweiligen Bauteilbereich.
Dabei kann der Sicherheitsschaltkreis derart gebildet sein oder werden, dass dieser ein schwingfähiges System, eine Anregungsstruktur zum (z.B. breitbandigen) Anregen von Schwingungen in dem schwingfähigen System, und eine Auslesestruktur zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems aufweist.
7A veranschaulicht einen Wafer 700 während eines Prozessierens in einer schematischen Draufsicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Dabei weist der Wafer 700 mehrere nebeneinander angeordnete Bauteilbereiche 700c auf, welche beispielsweise als Chipbereiche 700c bezeichnet werden und beispielsweise von einem so genannten Sägerahmen (Kerf) definiert werden. Der Wafer 700 kann aber auch auf andere Weise in mehrere nebeneinander angeordnete Bauteilbereiche 700c aufgeteilt sein oder werden. Die Bauteilbereiche 700c können in einem symmetrischen Array angeordnet sein, damit die Waferfläche effizient ausgenutzt ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jeweils ein Sicherheitsschaltkreis 102s, wie hierin beschrieben ist, in jedem der Bauteilbereiche 700c des Wafers 700 angeordnet sein zum Authentifizieren und/oder Identifizieren des jeweiligen Bauteilbereichs 700c. Damit ist ein individuelles Verfolgen des jeweiligen Bauteilbereichs 700c beispielsweise auch noch nach dem Vereinzeln des Wafers 700 möglich. Dazu kann das Eigenfrequenzspektrum jedes schwingfähigen Systems 102s ausgelesen werden und als individueller Schlüssel zugeordnet zu dem jeweiligen Bauteilbereich 700c hinterlegt werden, z.B. in einer Datenbank, abgespeichert werden. wenn beispielsweise in dem jeweiligen Bauteilbereich 700c ein Speicherelement (z.B. EEPROM oder eine Fuse-Bank) vorhanden ist, kann das Eigenfrequenzspektrum des schwingfähigen Systems 102s ausgelesen werden und als individueller Schlüssel zugeordnet zu dem jeweiligen Bauteilbereich 700c in dem Speicherelement des Bauteilbereichs 700c gespeichert werden.
Die Sicherheitsschaltkreise 102s können, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, während des jeweiligen Prozessierens des Wafers 700 in Halbleitertechnologie erzeugt werden. Beispielsweise kann in jedem der Bauteilbereiche 700c mindestens eine Halbleiterstruktur 102 und der jeweilige Sicherheitsschaltkreis 102s erzeugt werden, analog zum vorangehend Beschriebenen.
Der Sicherheitsschaltkreis 102s kann eine schwingfähige Struktur aufweisen, z.B. einen Biegebalken 204 oder einen elektrischen Schwingkreis 304, analog zum vorangehend Beschriebenen. Beim Erzeugen des jeweiligen Sicherheitsschaltkreises 102s in dem entsprechenden Bauteilbereich 700c kann die Geometrie der schwingfähigen Struktur aufgrund der Prozessschwankungen variieren, so dass jeder der Sicherheitsschaltkreise 102s eindeutig anhand dessen Schwingungsverhaltens identifiziert werden kann. Zusätzlich kann auch die Geometrie der jeweiligen schwingfähigen Strukturen gezielt variiert werden, so dass jeder der Sicherheitsschaltkreise 102s eindeutig anhand dessen Schwingungsverhaltens identifiziert werden kann. Das gezielte variieren der schwingfähigen Strukturen kann beispielsweise bei einem Lithographie-Prozess erfolgen, wobei die schwingfähigen Strukturen mittels voneinander verschiedener Masken hergestellt werden. Alternativ können die schwingfähigen Strukturen auch mit einem zusätzlichen Material beschichtet werden (z.B. mittels chemischer oder physikalischer Gasphasenabscheidung) oder teilweise entfernt werden (z.B. mittels eines Ätzprozesses) so dass das Schwingungsverhalten der schwingfähigen Strukturen beeinflusst wird.
Wie vorangehend beschrieben ist, können mechanische bzw. elektromechanische Biegeelemente und deren Schwingungseigenschaften als Authentizitätsnachweis für eine Halbleiterstruktur verwendet werden. Alternativ können auch andere Strukturen (z.B. mechanische oder elektromechanische Strukturen) mittels elektromechanischer Biegeelemente authentifiziert werden. Die Herstellung solcher Biegeelemente (z.B. Biegebalken) ist in den halbleitertechnologischen Prozess zur Chipherstellung integrierbar und somit als Stempel dem Chip bzw. dem Chip-Typ individuell einprägbar. Dieser Stempel kann ohne Spezialwissen und Spezialgeräte nicht ausgelesen bzw. reproduziert werden. Somit wird beispielsweise ein elektromechanisches Sicherheitsmerkmal bereitgestellt, welches integraler Bestandteil einer Halbleiterstruktur eines ICs sein kann, was für sicherheitskritische Anwendungen im Bereich Chipkarten, Automotive, etc. hilfreich sein kann.
Anstelle der elektromechanischen Biegeelemente können auch elektrische Schwingkreise verwendet werden, die in den Chip integriert sein können oder werden können. Dabei können die Induktivitäten und die Kapazitäten aufgrund der Prozessschwankungen variieren, so dass jeder der Sicherheitsschaltkreise 102s eindeutig anhand dessen Schwingungsverhaltens identifiziert werden kann. Zusätzlich kann auch die Geometrie der jeweiligen Schwingkreise gezielt variiert werden, so dass jeder der Sicherheitsschaltkreise 102s eindeutig anhand dessen Schwingungsverhaltens identifiziert werden kann. Das gezielte variieren der Induktivität und/oder der Kapazität eines Schwingkreises kann beispielsweise bei einem Lithographie-Prozess erfolgen, wobei die Schwingkreise mittels voneinander verschiedener Masken hergestellt werden.
8 zeigt einen Sicherheitsschaltkreis 102s in einer schematischen Darstellung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Der Sicherheitsschaltkreis 102s kann ausgestaltet sein, wie vorangehend beschrieben ist. Dieser kann an und/oder in einem beliebigen Bauteil bereitgestellt sein oder werden. Auch kann der Sicherheitsschaltkreis 102s separat hergestellt werden und im Anschluss daran mit einem zu authentifizierenden oder zu identifizierenden Bauteil verbunden werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Sicherheitsschaltkreis 102s folgendes ausweisen: ein schwingfähiges System 104, eine Anregungsstruktur 106 zum Anregen von Schwingungen in dem schwingfähigen System 104, und eine Auslesestruktur 108 zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems 104.
Ferner kann der Sicherheitsschaltkreis 102s eine Schnittstellenstruktur aufweisen, welche derart eingerichtet ist, dass das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum an einen sicherheitsschaltkreis-externen Schaltkreis übertragen werden kann.
Beispiel 1 ist ein elektronisches Bauelement, aufweisend: eine Halbleiterstruktur); und einen Sicherheitsschaltkreis zum Authentifizieren und/oder Identifizieren der Halbleiterstruktur, wobei der Sicherheitsschaltkreis aufweist: ein schwingfähiges System, eine Anregungsstruktur zum Anregen von Schwingungen in dem schwingfähigen System, eine Auslesestruktur zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems, und eine Schnittstellenstruktur derart eingerichtet, dass das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum an einen bauelement-externen Schaltkreis übertragen werden kann.
In Beispiel 2 kann das elektronische Bauelement gemäß Beispiel 1 optional aufweisen, dass die Halbleiterstruktur und der Sicherheitsschaltkreis integral in und/oder auf einem gemeinsamen Substrat gebildet sind.
In Beispiel 3 kann das elektronische Bauelement gemäß Beispiel 1 oder 2 optional aufweisen, dass das schwingfähige System eine mechanische oder elektromechanische Schwingstruktur aufweist.
In Beispiel 4 kann das elektronische Bauelement gemäß Beispiel 3 optional aufweisen, dass das schwingfähige System ein Array aufweist mit einer Vielzahl der Schwingstrukturen.
In Beispiel 5 kann das elektronische Bauelement gemäß Beispiel 1 oder 2 optional aufweisen, dass das schwingfähige System einen elektrischen Schwingkreis aufweist.
In Beispiel 6 kann das elektronische Bauelement gemäß Beispiel 5 optional aufweisen, dass das schwingfähige System ein Array aufweist mit einer Vielzahl der Schwingkreise.
In Beispiel 7 kann das elektronische Bauelement gemäß einem der Beispiele 1 bis 6 optional aufweisen, dass das elektronische Bauelement als Chipkarte oder elektronisches Dokument eingerichtet ist.
In Beispiel 8 kann das elektronische Bauelement gemäß einem der Beispiele 1 bis 6 optional aufweisen, dass das elektronische Bauelement als Logikchip oder als Leistungschip eingerichtet ist.
In Beispiel 9 kann das elektronische Bauelement gemäß einem der Beispiele 1 bis 8 optional ferner aufweisen: ein Speicherelement zum Speichern des ausgelesenen Eigenfrequenzspektrums als Referenz-Eigenfrequenzspektrum.
In Beispiel 10 kann das elektronische Bauelement gemäß Beispiel 9 optional ferner aufweisen: ein Sicherheitselement zum verschlüsselten Speichern des Referenz-Eigenfrequenzspektrums in dem Speicherelement.
In Beispiel 11 kann das elektronische Bauelement gemäß einem der Beispiele 1 bis 10 optional aufweisen, dass das schwingfähige System mindestens eine mikroelektromechanische Schwingstruktur aufweist.
In Beispiel 12 kann das elektronische Bauelement gemäß Beispiel 11 optional aufweisen, dass die mindestens eine mikroelektromechanische Schwingstruktur mindestens einen Biegebalken aufweist.
In Beispiel 13 kann das elektronische Bauelement gemäß Beispiel 11 oder 12 optional aufweisen, dass die Anregungsstruktur mindestens eine bauelement-interne Kondensatorstruktur aufweist zum Anregen einer Schwingung in der mindestens einen mikroelektromechanischen Schwingstruktur.
In Beispiel 14 kann das elektronische Bauelement gemäß Beispiel 14 optional ferner aufweisen: mindestens zwei elektrische Kontakte zum bauelement-externen Ansteuern/Regeln der mindestens einen Kondensatorstruktur oder mindestens einen bauelement-internen Steuer/Regelschaltkreis zum Ansteuern/Regeln der mindestens einen Kondensatorstruktur.
In Beispiel 15 kann das elektronische Bauelement gemäß Beispiel 11 oder 12 optional aufweisen, dass die Anregungsstruktur mindestens ein transparentes Fenster aufweist zum bauelement-externen Anregen der mindestens einen mikroelektromechanischen Schwingstruktur mittels elektromagnetischer Strahlung.
In Beispiel 16 kann das elektronische Bauelement gemäß einem der Beispiele 1 bis 15 optional aufweisen, dass die Auslesestruktur mindestens einen Schwingungssensor aufweist.
In Beispiel 17 kann das elektronische Bauelement gemäß Beispiel 16 optional aufweisen, dass der mindestens eine Schwingungssensor aus der folgenden Gruppe von Sensoren ausgewählt ist: ein kapazitiver Schwingungssensor, ein induktiver Schwingungssensor, ein piezo-resistiver Schwingungssensor, ein optischer Schwingungssensor.
In Beispiel 18 kann das elektronische Bauelement gemäß einem der Beispiele 1 bis 17 optional aufweisen, dass die Schnittstellenstruktur als drahtlose Schnittstelle eingerichtet ist.
In Beispiel 19 kann das elektronische Bauelement gemäß einem der Beispiele 1 bis 17 optional aufweisen, dass die Schnittstellenstruktur als drahtgebundene Schnittstelle eingerichtet ist.
Beispiel 20 ist ein Verfahren zum Prozessieren eines elektronischen Bauelements, das Verfahren aufweisend: Bilden eines Sicherheitsschaltkreises zum Authentifizieren und/oder Identifizieren des elektronischen Bauelements, wobei der Sicherheitsschaltkreis aufweist: ein schwingfähiges System, eine Anregungsstruktur zum Anregen von Schwingungen in dem schwingfähigen System, und eine Auslesestruktur zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems; Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems; und Hinterlegen des ausgelesenen Eigenfrequenzspektrums als individuelles Identifizierungsmerkmal zugeordnet zu dem elektronischen Bauelement.
In Beispiel 21 kann das Verfahren gemäß Beispiel 20 optional ferner aufweisen: nach dem Hinterlegen des ausgelesenen Eigenfrequenzspektrums als individuelles Identifizierungsmerkmal, Prozessieren oder Handhaben des Bauelements; und anschließend, und ein weiteres Auslesen eines weiteren Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems.
In Beispiel 22 kann das Verfahren gemäß Beispiel 21 optional ferner aufweisen: nach dem Auslesen des weiteren Eigenfrequenzspektrums, Vergleichen des weiteren Eigenfrequenzspektrums mit dem hinterlegten Eigenfrequenzspektrum zum Authentifizieren und/oder Identifizieren des elektronischen Bauelements.
In Beispiel 23 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 20 bis 22 optional aufweisen, dass das Bilden des Sicherheitsschaltkreises das Bilden mindestens einer mikroelektromechanischen Schwingstruktur aufweist.
In Beispiel 24 kann das Verfahren gemäß Beispiel 23 optional aufweisen, dass das Bilden der mindestens einen mikroelektromechanischen Schwingstruktur mittels Photolithographie auf einem Halbleitersubstrat erfolgt.
In Beispiel 25 kann das Verfahren gemäß Beispiel 24 optional ferner aufweisen: Bilden mindestens einer Halbleiterstruktur in dem Halbleitersubstrat.
Beispiel 26 ist ein Verfahren zum Prozessieren eines Wafers, das Verfahren aufweisend: Bilden jeweils eines Sicherheitsschaltkreises in mehreren nebeneinander angeordneten Bauteilbereichen des Wafers zum Authentifizieren und/oder Identifizieren der jeweiligen Bauteilbereichs; Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems; und Hinterlegen des ausgelesenen Eigenfrequenzspektrums als individuelles Identifizierungsmerkmal zugeordnet zu dem jeweiligen Bauteilbereich.
In Beispiel 27 kann das Verfahren gemäß Beispiel 26 optional ferner aufweisen: Vereinzeln der Bauteilbereiche des Wafers.
In Beispiel 28 kann das Verfahren gemäß Beispiel 26 oder 27 optional aufweisen, dass das Bilden des jeweiligen Sicherheitsschaltkreises aufweist: Bilden eines schwingfähigen Systems, Bilden einer Anregungsstruktur zum Anregen von Schwingungen in dem schwingfähigen System, und Bilden eine Auslesestruktur zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems.
Beispiel 29 ist eine elektronische Bauelement-Anordnung, aufweisend: ein elektronisches Bauelement und einen bauelement-externe Schaltkreis, wobei das elektronische Bauelement einen Sicherheitsschaltkreis aufweist zum Authentifizieren und/oder Identifizieren des elektronischen Bauelements, wobei der Sicherheitsschaltkreis aufweist: ein schwingfähiges System, eine Anregungsstruktur zum Anregen von Schwingungen in dem schwingfähigen System, eine Auslesestruktur zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems, und eine Schnittstellenstruktur derart eingerichtet, dass das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum an einen bauelement-externen Schaltkreis übertragen werden kann; und wobei der bauelement-externe Schaltkreis und/oder der Sicherheitsschaltkreis derart eingerichtet sind, dass das Daten, die das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum repräsentieren, in dem bauelement-externen Schaltkreis und/oder in dem Sicherheitsschaltkreis hinterlegt werden können zum Authentifizieren und/oder Identifizieren des elektronischen Bauelements anhand des Eigenfrequenzspektrums.
Beispiel 29 ist ein Sicherheitsschaltkreis, aufweisend: ein schwingfähiges System, eine Anregungsstruktur zum Anregen von Schwingungen in dem schwingfähigen System, eine Auslesestruktur zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems, und eine Schnittstellenstruktur derart eingerichtet, dass Daten, die das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum repräsentieren, an einen sicherheitsschaltkreis-externen Schaltkreis übertragen werden können.
In Beispiel 31 kann der Sicherheitsschaltkreis gemäß Beispiel 30 optional aufweisen, dass das schwingfähige System in und/oder auf einem Halbleitersubstrat gebildet ist.
In Beispiel 32 kann der Sicherheitsschaltkreis gemäß Beispiel 30 oder 31 optional aufweisen, dass das schwingfähige System eine mechanische oder elektromechanische Schwingstruktur aufweist.
In Beispiel 33 kann der Sicherheitsschaltkreis gemäß Beispiel 32 optional aufweisen, dass das schwingfähige System ein Array aus einer Vielzahl der Schwingstrukturen aufweist.
In Beispiel 34 kann der Sicherheitsschaltkreis gemäß Beispiel 30 oder 31 optional aufweisen, dass das schwingfähige System einen elektrischen Schwingkreis aufweist.
In Beispiel 35 kann der Sicherheitsschaltkreis gemäß Beispiel 34 optional aufweisen, dass das schwingfähige System ein Array aus einer Vielzahl der Schwingkreise aufweist.
In Beispiel 36 kann der Sicherheitsschaltkreis gemäß einem der Beispiele 30 bis 35 optional ferner aufweisen: ein Speicherelement zum Speichern von Referenzdaten die das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum repräsentieren.
In Beispiel 37 kann der Sicherheitsschaltkreis gemäß Beispiel 36 optional ferner aufweisen: ein Sicherheitselement zum verschlüsselten Speichern der Referenzdaten in dem Speicherelement.
In Beispiel 38 kann der Sicherheitsschaltkreis gemäß einem der Beispiele 30 bis 37 optional aufweisen, dass das schwingfähige System mindestens eine mikroelektromechanische Schwingstruktur aufweist.
In Beispiel 39 kann der Sicherheitsschaltkreis gemäß Beispiel 38 optional aufweisen, dass die mindestens eine mikroelektromechanische Schwingstruktur mindestens einen Biegebalken aufweist.
In Beispiel 40 kann der Sicherheitsschaltkreis gemäß Beispiel 38 oder 39 optional aufweisen, dass die Anregungsstruktur mindestens eine Kondensatorstruktur aufweist zum Anregen einer Schwingung in der mindestens einen mikroelektromechanischen Schwingstruktur.
In Beispiel 41 kann der Sicherheitsschaltkreis gemäß Beispiel 40 optional ferner aufweisen: mindestens zwei elektrische Kontakte zum sicherheitsschaltkreis-externen Ansteuern/Regeln der mindestens einen Kondensatorstruktur oder mindestens einen Steuer/Regelschaltkreis zum Ansteuern/Regeln der mindestens einen Kondensatorstruktur.
In Beispiel 42 kann der Sicherheitsschaltkreis gemäß Beispiel 38 oder 39 optional aufweisen, dass die Anregungsstruktur mindestens ein transparentes Fenster aufweist zum sicherheitsschaltkreis-externen Anregen der mindestens einen mikroelektromechanischen Schwingstruktur mittels elektromagnetischer Strahlung.
In Beispiel 43 kann der Sicherheitsschaltkreis gemäß einem der Beispiele 30 bis 42 optional aufweisen, dass die Auslesestruktur mindestens einen Schwingungssensor aufweist.
In Beispiel 44 kann der Sicherheitsschaltkreis gemäß Beispiel 43 optional aufweisen, dass der mindestens eine Schwingungssensor aus der folgenden Gruppe von Sensoren ausgewählt ist: ein kapazitiver Schwingungssensor, ein induktiver Schwingungssensor, ein piezo-resistiver Schwingungssensor, ein optischer Schwingungssensor.
In Beispiel 45 kann der Sicherheitsschaltkreis gemäß einem der Beispiele 30 bis 44 optional aufweisen, dass die Schnittstellenstruktur als drahtlose Schnittstelle eingerichtet ist.
In Beispiel 46 kann der Sicherheitsschaltkreis gemäß einem der Beispiele 30 bis 44 optional aufweisen, dass die Schnittstellenstruktur als drahtgebundene Schnittstelle eingerichtet ist.

Claims

Elektronisches Bauelement (100a), aufweisend: eine Halbleiterstruktur (102); und zusätzlich zu der Halbleiterstruktur (102) einen Sicherheitsschaltkreis (102s) zum Authentifizieren und/oder Identifizieren der Halbleiterstruktur (102), wobei der Sicherheitsschaltkreis (102s) aufweist: • ein schwingfähiges System (104) aufweisend mindestens eine mikroelektromechanische Schwingstruktur, • eine Anregungsstruktur (106) zum Anregen von Schwingungen in dem schwingfähigen System, • eine Auslesestruktur (108) zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems, und • eine Schnittstellenstruktur (110) derart eingerichtet, dass das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum an einen bauelement-externen Schaltkreis übertragen werden kann; wobei die Halbleiterstruktur (102) und der Sicherheitsschaltkreis (102s) integral in und/oder auf einem gemeinsamen Substrat gebildet sind.
Elektronisches Bauelement gemäß Anspruch 1, wobei das schwingfähige System (104) ein Array aufweist mit einer Vielzahl der mikroelektromechanischen Schwingstrukturen.
Elektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die mindestens eine mikroelektromechanische Schwingstruktur mindestens einen Biegebalken aufweist.
Elektronisches Bauelement gemäß Anspruch 3, wobei die Anregungsstruktur (106) mindestens eine bauelement-interne Kondensatorstruktur aufweist zum Anregen einer Schwingung in dem mindestens einen Biegebalken.
Elektronisches Bauelement gemäß Anspruch 4, ferner aufweisend: mindestens zwei elektrische Kontakte zum bauelement-externen Ansteuern/Regeln der mindestens einen Kondensatorstruktur oder mindestens einen bauelement-internen Steuer/Regelschaltkreis zum Ansteuern/Regeln der mindestens einen Kondensatorstruktur.
Elektronisches Bauelement gemäß Anspruch 3, wobei die Anregungsstruktur (106) mindestens ein transparentes Fenster aufweist zum bauelement-externen Anregen der mindestens einen mikroelektromechanischen Schwingstruktur mittels elektromagnetischer Strahlung.
Elektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Auslesestruktur (108) mindestens einen Schwingungssensor aufweist.
Elektronische Bauelement-Anordnung, aufweisend: ein elektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und einen bauelement-externen Schaltkreis, wobei der bauelement-externe Schaltkreis und/oder ein Sicherheitsschaltkreis des elektronischen Bauelements derart eingerichtet sind, dass Daten, die das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum repräsentieren, in dem bauelement-externen Schaltkreis und/oder in dem Sicherheitsschaltkreis hinterlegt werden können zum Authentifizieren und/oder Identifizieren des elektronischen Bauelements anhand des Eigenfrequenzspektrums.
Verfahren zum Prozessieren eines elektronischen Bauelements, das Verfahren aufweisend: • Bilden einer Halbleiterstruktur; • Bilden eines Sicherheitsschaltkreises zusätzlich zu der Halbleiterstruktur zum Authentifizieren und/oder Identifizieren des elektronischen Bauelements, wobei der Sicherheitsschaltkreis aufweist: ein schwingfähiges System aufweisend mindestens eine mikroelektromechanische Schwingstruktur, eine Anregungsstruktur zum Anregen von Schwingungen in dem schwingfähigen System, und eine Auslesestruktur zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems; • Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems; und • Hinterlegen des ausgelesenen Eigenfrequenzspektrums als individuelles Identifizierungsmerkmal zugeordnet zu dem elektronischen Bauelement.
Verfahren gemäß Anspruch 9, ferner aufweisend: nach dem Hinterlegen des ausgelesenen Eigenfrequenzspektrums als individuelles Identifizierungsmerkmal, • Prozessieren oder Handhaben des Bauelements; und anschließend, • ein weiteres Auslesen eines weiteren Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems.
Verfahren gemäß Anspruch 10, ferner aufweisend: nach dem Auslesen des weiteren Eigenfrequenzspektrums, • Vergleichen des weiteren Eigenfrequenzspektrums mit dem hinterlegten Eigenfrequenzspektrum zum Authentifizieren und/oder Identifizieren des elektronischen Bauelements.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Bilden des Sicherheitsschaltkreises das Bilden mindestens einer mikroelektromechanischen Schwingstruktur aufweist.
Verfahren zum Prozessieren eines Wafers, das Verfahren aufweisend: • Bilden jeweils eines Sicherheitsschaltkreises in mehreren nebeneinander angeordneten Bauteilbereichen des Wafers zum Authentifizieren und/oder Identifizieren des jeweiligen Bauteilbereichs, wobei jeder Sicherheitsschaltkreis ein schwingfähiges System mit mindestens einer mikroelektromechanischen Schwingstruktur aufweist; • Auslesen eines Eigenfrequenzspektrums eines schwingfähigen Systems des Sicherheitsschaltkreises; und • Hinterlegen des ausgelesenen Eigenfrequenzspektrums als individuelles Identifizierungsmerkmal zugeordnet zu dem jeweiligen Bauteilbereich.
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei das Bilden des jeweiligen Sicherheitsschaltkreises aufweist: Bilden des schwingfähigen Systems, Bilden einer Anregungsstruktur zum Anregen von Schwingungen in dem schwingfähigen System, und Bilden eine Auslesestruktur zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems.
Verwenden eines Sicherheitsschaltkreises (102s) zum Authentifizieren und/oder Identifizieren einer Halbleiterstruktur (102), der Sicherheitsschaltkreis (102s) aufweisend: • ein schwingfähiges System (104) aufweisend mindestens eine mikroelektromechanische Schwingstruktur, • eine Anregungsstruktur (106) zum Anregen von Schwingungen in dem schwingfähigen System, • eine Auslesestruktur (108) zum Auslesen des Eigenfrequenzspektrums des schwingfähigen Systems, und • eine Schnittstellenstruktur (110) derart eingerichtet, dass Daten, die das ausgelesene Eigenfrequenzspektrum repräsentieren, an einen sicherheitsschaltkreis-externen Schaltkreis übertragen werden können wobei die Halbleiterstruktur (102) und der Sicherheitsschaltkreis (102s) integral in und/oder auf einem gemeinsamen Substrat gebildet sind.