DE3851620T2 - Vorrichtung und verfahren zur sicherung von integrierten schaltkreisen vor unerlaubtem kopieren. - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur sicherung von integrierten schaltkreisen vor unerlaubtem kopieren.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Schützen integrierter Schaltungen vor unberechtigtem Kopien gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 3.
  • Ein System dieser Art ist aus der US-A-4 583 011 bekannt. Diese Schrift offenbart ein System mit mindestens einer integrierten Schaltung, welche entworfen worden ist, um eine gewünschte Schaltungsfunktion durchzuführen und welche Schaltungselemente beinhaltet, um diese Schaltungsfunktion durchzuführen. Des weiteren ist ein zusätzliches Schaltungselement innerhalb dieser integrierten Schaltung in der Form einer "Pseudo-MOS-Vorrichtung" vorgesehen, wobei die Vorrichtung mit dem Rest der integrierten Schaltung verbunden ist; diese MOS-Vorrichtung trägt jedoch nicht zur Schaltungsfunktion bei, obgleich sie das äußerliche Erscheinungsbild vermittelt, daß sie funktionell mit dem Restteil verbunden ist.
  • Um ein unberechtigtes Kopieren der integrierten Schaltung zu verhindern, beinhaltet die MOS-Vorrichtung eine physikalische Abänderung, welche durch Abändern der Ausführungsart der MOS-Struktur erreicht wird, und somit nicht auf einfache Weise für einen Kopierer sichtbar erscheint. Diese Abänderung veranlaßt jedoch die zusätzliche MOS-Vorrichtung aufgrund eines bestimmten Signals, welches einen falschen logischen Wert ohne die zuvor genannte richtige Ausführungsart aufweist, dazu, in einer unterschiedlichen Weise zu arbeiten.
  • Ein weiteres Steuersystem dieser Art ist aus der FR-A-2 486 717 bekannt. In diesem Steuersystem wird die Dotierungskonzentration von ausgewählten Transistoren einer integrierten Schaltung selektiv abgeändert, um einen Kopierschutz zu schaffen. Dies liegt daran, daß es für einen Kopierer äußerst schwer ist, herauszufinden, welcher dieser Transistoren eine abgeänderte Dotierungskonzentration aufweist; ohne Durchführen der richtigen Dotierungskonzentration arbeitet das System jedoch nicht länger korrekt.
  • Ein weiteres Steuersystem dieser Art ist aus der FR-A-2 471 051 bekannt. In diesem Steuersystem sind zusätzliche metallische Anschlußflächen vorgesehen, welche auf derselben Stufe wie metallische Verbindungen zu den jeweiligen integrierten Schaltungen angeordnet sind, welche aber von diesen Verbindungen isoliert sind. Diese zusätzlichen isolierten metallischen Anschlußflächen erlauben es daher nicht, die unterliegende Vorrichtungsstruktur auf zudecken, so daß ein Kopierer kaum erfolgreich sein kann.
  • Ein Nachteil dieser bekannten Systeme besteht jedoch darin, daß die notwendige Abänderung des zusätzlichen Schaltungselements mittels einer abgeänderten Dotierungsart und/oder -konzentration oder durch zusätzliche isolierte metallische Anschlußflächen gebildet wird. Jedoch benötigt eine Abänderung dieser Art einen ziemlich komplizierten Schritt in dem Verfahrens des Herstellens der integrierten Schaltung; die gesamten Herstellungskosten der integrierten Schaltung werden deshalb durch Bereitstellen des zuvor genannten zusätzlichen Kopierschutzelements deutlich angehoben.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 3 auf solch eine Weise zu verbessern, daß die Herstellungskosten des Systems durch die zusätzliche Bereitstellung eines Kopierschutzelements nicht angehoben werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil der Ansprüche 1 bzw. 3 aufgezeigten vorteilhaften Maßnahmen gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß das zusätzliche Kopierschutz-Schaltungselement mit einer erscheinenden metallisierten Schaltungsverbindung zu versehen ist, welche abgetrennte metallische Bereiche aufweist, die voneinander durch einen sehr schmalen, nichtleitenden Spalt beabstandet sind, welcher eine offene Schaltung zwischen diesen Bereichen ausbildet, welcher aber nicht breit genug ist, um auf einfache Weise sichtbar wahrnehmbar zu sein. Aufgrund dieser offenen Schaltung arbeiten die Schaltungselemente verglichen mit einem Element mit einer nicht unterbrochenen Metallisierung auf eine unterschiedliche Weise. Es ist jedoch sehr schwierig, einen solchen Spalt zu erfassen, so daß ein sehr wirksamer Kopierschutz geschaffen worden ist; andererseits kann ein Spalt einer solchen Art auf eine sehr einfache Weise hergestellt werden, weshalb die gesamten Herstellungskosten der integrierten Schaltung nicht nennenswert angehoben werden.
  • Andere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden in den Unteransprüchen aufgezeigt.
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung detaillierter beschrieben, in welcher:
  • Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Herstellungsverfahrens einer integrierten Schaltung zum Ausführen der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 2 eine Schnittansicht eines Kopierschutz-Schaltungselements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • Fig. 3 eine Draufsicht einer integrierten Schaltung zeigt, die eine mögliche Plazierung des Kopierschutz-Schaltungselements in einer Schaltung zeigt, die Tausende von logischen Gattern aufweist.
  • Fig. 1 stellt die Herstellungsreihenfolge einer integrierten Schaltung (im Folgenden mit IC abgekürzt) dar, welche gegen unberechtigtes Kopieren geschützt ist. Ein erstes System zum computerunterstützten Entwurf (CAD) 2 wird verwendet, um das IC in einer herkömmlichen Weise zu entwerfen und dessen beabsichtigte Funktion auszuführen. Die herkömmliche Herstellungsreihenfolge, die aus einem Masken- Herstellungsschritt 4, welcher die IC-Entwurfsgestaltungsdaten, die durch CAD 2 erzeugt werden, verwendet, einem Wafer-Herstellungsschritt 6, der die Masken verwendet, einem Unterbringungs- und Überprüfungsschritt 8 der resultierenden ICs und schließlich einem Schritt 10 der tatsächlichen Feldverwendung der ICs in Gesamtsystemen besteht, ist im oberen Teil der Figur dargestellt. Gemäß der Erfindung wird diese Herstellungsreihenfolge durch die Steuerelemente in Block 12 abgeändert, um das IC gegen unberechtigtes Kopieren zu schützen. Der Originalentwurf aus dem CAD 2 wird einem weiteren CAD-System 14 zugeführt, welches den IC-Entwurf mittels Bereitstellen von zusätzlichen Schaltungselementen, die ausschließlich zum Kopierschutz verwendet werden, abändert. Diese Schaltungselemente beeinträchtigen nicht die normale Arbeitsweise des IC, sind aber vorgesehen, um versuchtes Kopieren zu verhindern. Der abgeänderte Schaltungsentwurf wird zurück zum ersten CAD 2 gesendet, welches dann die zusätzlichen Kopierschutz-Schaltungselemente in die Maskenherstellung einschließt.
  • Das zweite CAD-System 14 programmiert ebenso einen fokussierten Ionenstrahl (FIB) 16, welcher verwendet wird, um den Kopierschutz zu aktivieren. Ein FIB ist ein System, das einen Ionenstrahl erzeugt und ihn auf einen sehr kleinen Punkt hinab fokussiert. Gegenwärtige FIB-Systeme können Punktgrößen erreichen, die beträchtlich kleiner als 1 um oder kleiner als die kleinsten Oberflächenmerkmale sind, die üblicherweise in ICs vorgesehen sind. Ein geeignetes FIB-System ist im Artikel von V. Wang, J. W. Ward und R. L. Seliger, "A Mass Separating Focused-Ion-Beam System for Maskless Ion Implantation", J. Vac. Sci. Technol., 19(4), Nov./Dez. 1981, Seiten 1158 bis 1162, beschrieben.
  • Die zusätzlichen Schaltungselemente, welche zum Kopierschutz hinzugefügt werden, können so betrachtet werden, daß sie in dem Sinn als "Schlösser" bzw. "Verriegelungen" arbeiten, daß die Schaltung nicht erfolgreich kopiert werden kann, solange die zusätzlichen Elemente nicht in ihrem "unverschlossenen" bzw. "nicht verriegelten" Zustand kopiert werden. Das in Fig. 1 dargestellte IC-Herstellungsverfahren erzeugt Schaltungen mit deren "Schlössern" in deren "unverschlossenem" Zustand. Die Reihenfolge von Herstellungsschritten wird wie folgt dargestellt: Die Masken, welche in der gleichen Weise wie zuvor beschrieben abgeändert worden sind, werden verwendet, um den anfänglichen Abschnitt einer Herstellung auf den Wafern zu bilden. Die Wafer werden dann dem FIB-System zugeführt, in welchem die notwendige FIB-Verarbeitung durchgeführt wird, um die "Schlösser" von deren "verschlossenem" bzw. "verriegeltem" Zustand zu deren "unverschlossenem" Zustand umzuwandeln. Danach werden die Wafer zu deren normaler Verarbeitung zurückgeführt, wobei die verbleibenden Schritte in der Herstellungsreihenfolge ausgeführt werden, was zu vollständig verarbeiteten Wafern führt. Die Wafer werden dann in der herkömmlichen Weise untergebracht und überprüft. Die auf dem Wafer durchgeführte FIB-Verarbeitung enthält ein Ausrichten des FIB auf mindestens einige der Schaltungselemente, um deren elektrische Eigenschaften abzuändern. Da jedoch die extrem kleine Größe des FIB-Punkts verwendet wird, um eine elektrische Abänderung durchzuführen, erscheint die Abänderung nicht auf eine einfache Weise sichtbar. Somit werden, wenn das IC durch einen Kopierer photographiert wird, die abgeänderten zusätzlichen Schaltungselemente die sichtbare Erscheinung ihres nicht abgeänderten Zustands beibehalten, und der Kopierer wird das IC mit all seinen zusätzlichen Schaltungselementen in deren nicht abgeänderten Zuständen reproduzieren. Somit wird die IC-Kopie, obgleich sie die gleiche sichtbare Erscheinung wie das Original-IC aufweist, nicht auf die gleiche Weise elektrisch arbeiten. Insbesondere wird das entsprechend dem sichtbar erscheinenden Original-IC kopierte IC nicht korrekt arbeiten, womit es für den Kopierer unbrauchbar ist. Die Abänderung kann so betrachtet werden, daß die "Schlösser" in einem "unverschlossenen" Zustand plaziert werden. Nach einer Herstellung wird das kopiergeschützte IC auf die normale Weise untergebracht und überprüft und danach zur Verwendung in Feldsystemen verteilt. Das zuvor beschriebene Verfahren erzeugt "Schlösser", die lediglich während des Herstellungsverfahrens "unverschlossen" sind. Da diese "Schlösser" niemals in ihrem "verschlossenen" Zustand zurückgeführt werden, werden diese "Schlösser" als "statische Schlösser" bezeichnet.
  • Obgleich die schmale Punktgröße wichtig ist, gibt es eine weitere Eigenschaft, die noch wichtiger ist. Nämlich, die Tatsache, daß der FIB ein adressierbarer Strahl ist, der die gewünschte Kundenanpassung möglich macht. Andere Strahlen sind ebenso adressierbar, zum Beispiel ein Elektronenstrahl.
  • Der Weg des Ausführens des Kopierschutz-Systems ist in Fig. 2 gezeigt. Eine Schaltungsvorrichtung ist hergestellt, welche zu erläuternden Zwecken aus einem Paar von n&spplus;-dotierten Bereichen 22, 24 besteht, die in einem Substrat des p-Typs 26 ausgebildet sind, wobei eine Oxidationsschicht 28 über dem Substrat liegt. Eine Metallisierungsschicht 30 ist über der Oxidationsschicht 28 ausgebildet und kontaktiert die n&spplus;-Bereiche 22, 24 durch Fenster in der Oxidationsschicht. Anfänglich ausgebildet, vervollständigt die Metallisierungsschicht 30 eine Kurzschlußverbindung zwischen zwei n&spplus;-Bereichen. Erfindungsgemäß wird ein sehr schmaler Schnitt 32 in der Metallisierungsschicht zwischen den zwei n&spplus;-Bereichen hergestellt. Der Schnitt ist breit genug, um die zwei n&spplus;-Bereiche elektrisch zu trennen, aber schmal genug, daß er nicht auf einfache Weise für einen Kopierer sichtbar erscheint. Somit wird, wenn ein Versuch gemacht wird, die Schaltung durch das herkömmliche photographische Verfahren zu kopieren, die offene Schaltung zwischen den dotierten Bereichen 22 und 24 als eine kontinuierliche metallische Verbindung erscheinen, und der Kopierer wird seine eigene Schaltung mit einer solchen Verbindung ausführen. Die erscheinende Verbindung, die durch Metallisierung 30 vorgesehen wird, ist innerhalb der Gesamtschaltung so entworfen, daß die Schaltung richtig arbeiten wird, wenn die beiden Bereiche, durch den belassenen Schnitt voneinander elektrisch getrennt sind, aber nicht richtig arbeitet, wenn eine kontinuierliche elektrische Verbindung tatsächlich hergestellt wird. Somit wird ein Kopierer bezüglich des Vorhandenseins einer tatsächlichen Verbindung getäuscht, und als eine Konsequenz wird seine Schaltung nicht richtig arbeiten.
  • Der schmale Schnitt wird bevorzugt mit einem FIB hergestellt, welcher mit einer Größenordnung von Zehnteln von Mikrometern schneiden kann. Obgleich ein FIB bevorzugt wird, ist es ebenso möglich, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines fokussierten Elektronenstrahls oder eines fokussierten Laserstrahls zu verwenden. Im allgemeinen kann jedes seriell arbeitende Strahlengerät, in welchem die Abmessung des Strahls nicht größer als die kleinste Merkmalgröße des zu schneidenden Elements ist, verwendet werden.
  • Abhängig von den Betriebsspannungswerten kann es schwierig sein, Schnitte zu erreichen, welche so klein sind, daß sie nicht auf einfache Weise erkennbar sind, und bei welchen außerdem noch eine elektrische Isolation zwischen den Metallierungsbereichen vorhanden ist. Jedoch sind viele ICs, die vielleicht 50000 Gatter oder mehr verwenden, ziemlich kompliziert. Mit solchen Schaltungen kann das Vorhandensein von erscheinenden Schaltungselementen, wie zum Beispiel der geteilten Metallisierungsverbindung von Fig. 2, durch Plazieren solcher erscheinenden Elemente an verschiedenen Zufallsorten in der Schaltung vor einem Kopierer noch wirksam versteckt werden. Diese Situation ist in Fig. 3 dargestellt, in welcher ein kompliziertes IC 33, das Tausende von logischen Gattern aufweist, eine Anzahl von erscheinenden Schaltungselementen 34 an verschiedenen Orten in der Gesamtschaltung (die relative Größe der erscheinenden Elemente 34 ist übertrieben dargestellt) beinhaltet. Selbst wenn die Schnitte breit genug sind, so daß sie unter angemessen naher Überprüfung der einzelnen erscheinenden Schaltungselemente sichtbar sind, ist es unwahrscheinlich, daß ihr Vorhandensein erfaßt würde, da sie zwischen der sehr großen Anzahl von realen Schaltungselementen versteckt sind.
  • Die meisten integrierten Schaltungen haben zwei oder mehr Metallisierungsstufen. Es ist sehr einfach, einen Schnitt an der ersten Metallisierungsstufe vorzusehen und dann den Schnitt mit einer Metallisierungsstruktur in der zweiten Metallisierungsstufe zu überdecken. Wenn die Schaltung komplex genug und der Schnitt schmal genug ist, läßt diese "Überdeckung" den Schnitt unbemerkbar werden.

Claims (7)

1. Ein System zum Schützen von integrierten Schaltungen vor unberechtigtem Kopieren mit:
[a] mindestens einer integrierten Schaltung (33), welche entworfen ist, eine gewünschte Schaltungsfunktion durchzuführen, und welche Schaltungselemente enthält, die Schaltungsfunktion durchzuführen;
[b] mindestens einem zusätzlichen Schaltungselement (34) innerhalb der integrierten Schaltung (33), welche
[b1] an den Rest der integrierten Schaltung (33) angeschlossen ist, jedoch nicht zu der Schaltungsfunktion beiträgt, und welche
[b2] die sichtbare Erscheinungsform einer funktionalen Verbindung mit dem Rest der integrierten Schaltung (33) besitzt, jedoch eine einem Kopierenden nicht sofort ersichtliche physikalische Modifikation enthält, die das zusätzliche Schaltungselement (34) dazu veranlaßt, auf eine andere Art zu arbeiten;
dadurch gekennzeichnet, daß
[b3] mindestens ein zusätzliches Schaltungselement (34) eine offensichtlich metallisierte Schaltungsverbindung (30) aufweist, welche abgetrennte metallisierte Abschnitte aufweist, die voneinander um einen sehr engen, nicht leitenden Spalt (32) getrennt sind, welcher groß genug ist, eine offene Schaltung zwischen den Abschnitten zu bilden, jedoch nicht groß genug ist, um bereits merklich sichtbar zu sein.
2. Ein System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sehr enge Spalt (32) in einer ersten Stufe einer Metallisierung gebildet wird und in einer zweiten Stufe einer Metallisierung bedeckt wird.
3. Ein Verfahren zum Schützen von integrierten Schaltungen vor unberechtigtem Kopieren, bei welchem die jeweilige integrierte Schaltung (33) entworfen ist, eine gewünschte Schaltungsfunktion durchzuführen, und welche Schaltungselemente enthält, die Schaltungsfunktion durchzuführen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist
Vorsehen von mindestens einem zusätzlichen Schaltungselement (34) innerhalb der integrierten Schaltung (33),
Verbinden des zusätzlichen Schaltungselements (34) mit dem Rest der integrierten Schaltung (33), obwohl es nicht zu der Schaltungsfunktion beiträgt,
dem zusätzlichen Schaltungselement (34) die sichtbare Erscheinungsform einer funktionalen Verbindung mit dem Rest der integrierten Schaltung (33) geben, und
Bereitstellen einer physikalischen Modifikation in dem zusätzlichen Schaltungselement (34), welche einem Kopierenden nicht sofort sichtbar offensichtlich ist, wobei die Modifikation das zusätzliche Schaltungselement (34) dazu veranlaßt, auf eine unterschiedliche Weise zu funktionieren, gekennzeichnet durch die Schritte des
Bildens mindestens eines zusätzlichen Schaltungselements (34) mit einer offensichtlich metallisierten Schaltungsverbindung (30) und
Teilen der offensichtlich metallisierten Schaltungsverbindung (30) in getrennte metallisierte Abschnitte durch Bilden eines sehr engen nicht leitenden Spalts (32), welcher breit genug ist, eine offene Schaltung zwischen den Abschnitten zu bilden, jedoch nicht breit genug ist, um bereits merklich sichtbar zu sein.
4. Ein Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch den Schritt des Abtrennens des sehr engen Spalts (32) mit einer seriellen Schreibstrahlvorrichtung (16), dessen Strahlabmessung wenigstens so klein wie die Größe des kleinsten Merkmals des abzutrennenden Schaltungselements gewählt wird.
5. Ein Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die serielle Schreibstrahlvorrichtung (16) einen fokussierten Ionenstrahl ausgibt.
6. Ein Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibstrahlvorrichtung (16) einen Laserstrahl ausgibt.
7. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch die Schritte des Bildens des sehr engen Spalts (32) in einer ersten Stufe einer Metallisierung und des Bedeckens des sehr engen Spalts (32) in einer zweiten Stufe einer Metallisierung.
DE3851620T 1987-09-24 1988-05-19 Vorrichtung und verfahren zur sicherung von integrierten schaltkreisen vor unerlaubtem kopieren. Expired - Lifetime DE3851620T2 (de)

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