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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung, die durch
einen Halbleiterchip mit einer Schutz-Verdrahtungsschicht auf einer
integrierten Schaltung gebildet ist.
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In
den letzten Jahren werden elektrisch löschbare programmierbare Nurlesespeicher
(EEPROMs) als externe Speichervorrichtungen bei tragbaren Computern
verwendet, was ihnen eine Wichtigkeit in Bezug auf Kommunikationsfunktionen
zuteilt.
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Eine
Basiszelle eines herkömmlichen
EEPROM hat eine in 4 gezeigte Struktur. Gemäß 4 sind
ein Source 303 und ein Drain 304 in einem vorbestimmten
Intervall in einem durch einen Feldoxidfilm 302 definierten
Bereich auf einem p-Typ-Halbleitersubstrat 301 ausgebildet.
Ein schwebendes Gate 306, das von Umgebungen elektrisch isoliert
ist, ist durch einen Gate-Isolierfilm 305 auf dem Halbleitersubstrat 301 und
dem Drain 304 zwischen dem Source 303 und dem
Drain 304 ausgebildet. Ein Steuer-Gate 308 ist
auf dem schwebenden Gate 306 durch einen Isolierfilm 307 ausgebildet. Das
schwebende Gate 306 und das Steuer-Gate 308 sind
aus stark dotiertem Polysilizium hergestellt. Ein Bezugszeichen 309 bezeichnet
einen Isolierfilm, der auf dem Feldoxidfilm 302 und dem
Steuer-Gate 308 ausgebildet ist.
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Bei
der obigen Struktur ist ein Teil des Gate-Isolierfilms 305 zwischen
dem schwebenden Gate 306 und dem Drain 304 so
dünn wie
etwa 10 nm ausgebildet. Bei einem Löschen von Daten treten dann,
wenn an das Steuer-Gate 308 eine positive Spannung angelegt
wird, die viel höher
als eine Spannung am Drain 304 ist, Elektronen vom Drain 304 in
das schwebende Gate 306 ein. Bei einem Schreiben von Daten
werden die Elektronen innerhalb des schwebenden Gates 306 durch Ändern der Polarität der an
das Steuer-Gate 108 angelegten Spannung zum Drain 304 entfernt.
Der Elektronenfluss läuft
durch ein Tunnelphänomen
durch den dünnen
Gate-Isolierfilm 305.
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Wenn
das schwebende Gate 306 kein Elektron enthält, wird
der Transistor eingeschaltet; wenn das schwebende Gate 306 viele
Elektronen enthält, wird
kaum ein Kanal zwischen dem Source 303 und dem Drain 304 durch
negative Ladungen von Elektronen innerhalb des schwebenden Gates 306 induziert und
wird der Transistor nicht eingeschaltet. Die zwei Zustände, nämlich EIN
und AUS, des Transistors entsprechen jeweils den Daten "0" und "1".
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Wie
es oben beschrieben ist, ist der EEPROM diesbezüglich vorteilhaft, dass Daten
in/aus einzelnen Speicherzellen elektrisch geschrieben/gelöscht werden
können.
Jedoch werden im EEPROM gespeicherte Daten natürlich durch eine Strahlung von
Ultraviolettstrahlen gelöscht.
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Aus
diesem Grund ist herkömmlich,
wie es in dem offengelegten japanischen Gebrauchsmuster Nr. 5-38915
offenbart ist, ein lichtabschirmender Film auf einer EEPROM-Zelle
ausgebildet, um das Eintreten von Ultraviolettstrahlen abzuschirmen,
was ein Löschen
von Daten verursacht. 5 zeigt einen Halbleiterchip
mit einem solchen lichtabschirmenden Film. Eine Ultraviolettlicht
abschirmende Schicht 403 ist bei jeder Speicherzelle im
Bereich eines EEPROM 402 auf einem Halbleiterchip 401 ausgebildet,
auf welchem eine integrierte Schaltung ausgebildet ist.
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Bei
der herkömmlichen
Halbleitervorrichtung ist die Ultraviolettlicht abschirmende Schicht 403 nur in
dem Bereich des EEPROM 402 ausgebildet. Wenn die Ultraviolettlicht
abschirmende Schicht 403 aus irgendeinem Grund beschädigt wird,
wird die Beschädigung
an der Schicht 403 nicht erkannt, bis sie von außen beobachtet
wird. Demgemäß kann die
Zuverlässigkeit
von gespeicherten Daten nicht sichergestellt werden.
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Genauer
gesagt wird dann, wenn die Ultraviolettlicht abschirmende Schicht 403 beschädigt ist, eine
EEPROM-Zelle durch diesen beschädigten
Bereich mit Ultraviolettstrahlen bestrahlt, um die gespeicherten
Daten zu beschädigen.
Die Beschädigung
an der Ultraviolettlicht abschirmenden Schicht 403 kann durch
Beobachten des Halbleiterchips von außen mit einer integrierten
Schaltung erkannt werden, die aus dem EEPROM 402 aufgebaut
ist. Wenn jedoch der Halbleiterchip in einer Datenkommunikationsvorrichtung
oder ähnlichem
eingebaut ist, kann der Zustand des EEPROM 402 nicht immer
von außen
beobachtet werden.
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In
diesem Fall kann selbst dann, wenn die Ultraviolettlicht abschirmende
Schicht beschädigt
ist und somit die Daten beschädigt
sind, dieser Zustand nicht erfasst werden, und eine Informationsverarbeitung
wird unter Verwendung anormaler Daten durchgeführt.
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Da
die Ultraviolettlicht abschirmende Schicht 403 auf einer
Wortleitung oder ähnlichem
ausgebildet ist, kann der Schaden an der Ultraviolettlicht abschirmenden
Schicht 403 zu einer Beschädigung oder einer Auftrennung
einer oberen Verdrahtungsschicht führen, die den EEPROM 402 bildet.
Auch in diesem Fall kann der Schaden nicht erfasst werden, und die Vorrichtung
kann aufgrund eines defekten Halbleiterchips eine Fehlfunktion ausführen.
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Das
Dokument EP-A-0227549 offenbart eine Halbleiterspeichervorrichtung,
die folgendes aufweist: ein Substrat mit einem Leitfähigkeitstyp;
ein Nurlesespeicherelement, das in dem Substrat ausgebildet ist,
zum Speichern fester Information, wobei das Element ein Steuer-Gate,
ein schwebendes Gate, einen Sourcebereich und einen Drainbereich hat,
wobei beide Bereiche einen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp
zu demjenigen des Substrats haben; einen ersten Bereich mit dem
einen Leitfähigkeitstyp,
der das Element umgibt; eine lichtabschirmende Schicht, die mit
dem Sourcebereich und dem ersten Bereich verbunden ist, zum Abdecken
des Elements; einen zweiten Bereich mit dem entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp,
der außerhalb
des ersten Bereichs angeordnet ist, zum Auslesen eines Zustands
des Drainbereichs, und einen Wannenbereich mit dem entgegengesetzten
Leitfähigkeitstyp,
wobei der Wannenbereich den Drainbereich und den zweiten Bereich
verbindet, wobei ein Teil des ersten Bereichs in der Wanne ausgebildet
ist.
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Die
lichtabschirmende Schicht dieser Vorrichtung ist so angeordnet,
dass erwünschte
Vorrichtungsbereiche vor eindringendem Licht geschützt sein
können,
wohingegen andere gegenüber
Licht freigelegt sein können,
um bestimmte Daten zu löschen,
aber dieses Dokument betrifft nicht die oben diskutierten Probleme,
die dann auftreten, wenn die lichtabschirmende Schicht beschädigt wird.
Gleich wie beim oben diskutierten Stand der Technik kann ein solches
Problem nur durch Beobachten des entsprechenden Halbleiterchips
entdeckt werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, die das Vorhandensein/Nichtvorhandensein einer Beschädigung an
einer lichtabschirmenden Schicht erfassen kann, die auf einem Halbleiterchip ausgebildet
ist.
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Zum
Erreichen der obigen Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch
1 zur Verfügung
gestellt. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele
sind in abhängigen Ansprüchen definiert.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1A ist
eine Ansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
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1B ist
eine Schnittansicht des Hauptteils eines in 1A gezeigten
EEPROM;
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2 ist
ein Schaltungsdiagramm eines Fehlerdetektors und einer Fehlerzustands-Speichereinheit,
die in 1A gezeigt sind;
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3a und 3B sind
Draufsichten, die jeweils ein weiteres Beispiel einer Schutz-Verdrahtungsschicht
zeigen;
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4 ist
eine Schnittansicht, die einen Teil einer herkömmlichen EEPROM-Zelle zeigt; und
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5 ist
eine Draufsicht eines Halbleiterchips, die den Zustand zeigt, in
welchem ein lichtabschirmender Film auf einem herkömmlichen
EEPROM ausgebildet ist.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen detailliert beschrieben werden.
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1A zeigt
schematisch eine Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Gemäß 1A sind
ein EEPROM 2 und eine Zufallsschaltung 3 als integrierte Schaltungen
auf einem Halbleiterchip 1 ausgebildet. Leitende lichtabschirmende
Schutz-Verdrahtungsschichten 4a und 4b, die aus Al
hergestellt sind, sind jeweils auf dem EEPROM 2 und der
Zufallsschaltung 3 ausgebildet. Das Material, das die Schutz-Verdrahtungsschichten 4a und 4b bildet,
ist nicht auf Al beschränkt,
und ein anderes leitendes lichtabschirmendes metallisches Material,
wie beispielsweise Cu oder Ti, kann auch verwendet werden.
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Über einen
entsprechenden von Widerständen 5a und 5b ist
ein Ende von jeder der Schutz-Verdrahtungsschichten 4a und 4b ist
mit einer Energieversorgung VDD verbunden und ist das andere Ende ist
mit einer Erdung 6 verbunden. Die Schutz-Verdrahtungsschichten 4a und 4b haben
vorbestimmte Breiten und sind auf dem EEPROM 2 und der
Zufallsschaltung 3 so ausgebildet, dass benachbarte Drähte in Zickzack-Form
mit einem sehr kleinen Abstand ausgebreitet sind, ohne einander
zu kontaktieren. Das bedeutet, dass die Schutz-Verdrahtungsschichten 4a und 4b als
lichtabschirmende Filme fungieren, die vorbestimmte Bereiche entsprechend
dem EEPROM 2 und der Zufallsschaltung 3 abdecken.
Diese Struktur verhindert, dass Licht in einen Teilabschnitt unterhalb
des abgedeckten Bereichs eintritt.
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Ein
Fehlerdetektor 7 ist an den Schutz-Verdrahtungsschichten 4a und 4b zwischen
dem EEPROM 2 und dem Widerstand 5a und zwischen
der Zufallsschaltung 3 und dem Widerstand 5b angeschlossen.
Eine Fehlerzustands-Speichereinheit 8 ist an den Fehlerdetektor 7 angeschlossen,
um eine Ausgabe vom Fehlerdetektor 7 zu speichern.
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1B zeigt
den Hauptteil des EEPROM 2 in 1A. Gemäß 1B sind
ein Source 103 und ein Drain 104 in einem vorbestimmten
Abstand in einem Bereich, der durch einen Feldoxidfilm 102 definiert
ist, auf einem p-Typ-Halbleitersubstrat 101 ausgebildet.
Ein schwebendes Gate 106, das von der Umgebung elektrisch
isoliert ist, ist durch einen Gate-Isolierfilm 105 auf
dem Halbeitersubstrat und dem Drain zwischen dem Source 103 und
dem Drain 104 ausgebildet. Ein Steuer-Gate 108 ist
auf dem schwebenden Gate 106 und dem Feldoxidfilm 102 über einen
Isolierfilm 107 ausgebildet.
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Das
schwebende Gate 106 und das Steuer-Gate 108 sind
aus stark dotiertem Polysilizium hergestellt. Die in 1B gezeigte
Schutz-Verdrahtungsschicht 4a ist auf dem Halbleitersubstrat 101 einschließlich der
Steuerelektrode 108 über
Zwischenschicht-Isolierfilme 109 und 110 ausgebildet. Die
Schutz-Verdrahtungsschicht 4a ist ausgebildet, um ein durch
den Zwischenschicht-Isolierfilm 110 bestimmtes kleines Intervall
zu haben, um zu verhindern, dass benachbarte Verbindungen einander
kontaktieren.
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Bei
der obigen Struktur ist ein Teil des Gate-Isolierfilms 105 zwischen
dem schwebenden Gate 106 und dem Drain 104 so
dünn wie
etwa 10 nm ausgebildet. Bei einem Löschen von Daten treten dann,
wenn an das Steuer-Gate 108 eine positive Spannung angelegt
wird, die viel höher
als eine Spannung am Drain 104 ist, Elektronen vom Drain 104 in
dem Bereich des dünnen
Gate-Isolierfilms 105 in das schwebende Gate 106 ein.
Bei einem Schreiben von Daten werden die Elektronen innerhalb des schwebenden
Gates 106 durch Ändern
der Polarität der
an das Steuer-Gate 108 angelegten Spannung zum Drain 104 entfernt.
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Während des
Betreibens der Halbleitervorrichtung wird die Energieversorgungsspannung
VDD an den Schutz-Verdrahtungsschichten 4a und 4b angelegt
gehalten und werden die Potentiale der Schutz-Verdrahtungsschichten 4a und 4b auf
Potentialen (normalen Potentialen) gehalten, die durch die Widerstände 5a und 5b definiert
sind. Wenn der lichtabschirmende Film beschädigt wird, d.h. die Schutz-Verdrahtungsschicht 4a aufgetrennt
wird, ändert
sich das Potential zwischen dem aufgetrennten Teilabschnitt der
Schutz-Verdrahtungsschicht 4a und dem Widerstand 5a zu
einem anormalen Potential, das unterschiedlich vom normalen Potential
ist. Gleichermaßen ändert sich
dann, wenn die Schutz-Verdrahtungsschicht 4b aufgetrennt
wird, das Potential zwischen dem aufgetrennten Teilabschnitt der Schutz-Verdrahtungsschicht 4b und
dem Widerstand 5b zu einem anormalen Potential, das unterschiedlich
vom normalen Potential ist.
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Der
Fehlerdetektor 7 überwacht
das Potential auf einer Endseite von jedem der Widerstände 5a und 5b,
und auf ein Erfassen des anormalen Potentials auf nur einer Endseite
hin gibt er ein Fehler-(Anormalitäts-)Erfassungssignal aus. Das
vom Fehlerdetektor 7 ausgegebene Fehler-Erfassungssignal
wird in der Fehlerzustands-Speichereinheit 8 gespeichert.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
schützen
die Schutz-Verdrahtungsschichten 4a und 4b den
EEPROM 2 und die Zufallsschaltung 3 vor einer Lichtstrahlung
(Ultraviolettstrahlen). Daher können
in z.B. dem EEPROM 2 gespeicherte Daten davor geschützt werden,
durch eine Lichtstrahlung (Ultraviolettstrahlen) gelöscht zu
werden.
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Zusätzlich kann
ohne ein Beobachten der Halbleitervorrichtung von außen erfasst
werden, dass die Schutz-Verdrahtungsschicht 4a oder 4b beschädigt ist
und durch eine Lichtstrahlung durch den beschädigten Teilabschnitt eine Anormalität bei gespeicherten
Daten aufgetreten ist. Das bedeutet, dass dann, wenn die Schutz-Verdrahtungsschicht 4a oder 4b beschädigt ist,
ein Fehler-Erfassungssignal vom Fehlerdetektor 7 ausgegeben
und in der Fehlerzustands-Speichereinheit 8 gespeichert
wird. Durch Prüfen
der Speicherinhalte der Fehlerzustands-Speichereinheit 8 kann
eine Anormalität
bei gespeicherten Daten erfasst werden.
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2 zeigt
den Fehlerdetektor 7 und die Fehlerzustands-Speichereinheit 8.
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Gemäß 2 ist
der Fehlerdetektor 7 durch Inverter 71 und 72 zum
jeweiligen Invertieren von Eingangssignalen von den Schutz-Verdrahtungsschichten 4a und 4b und
eine ODER-Schaltung 73 für eine ODER-Verknüpfung von
Ausgaben von den Invertern 71 und 72 gebildet.
Die Fehlerzustands-Speichereinheit 8 ist durch ein Flip-Flop 81 gebildet.
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Bei
dieser Anordnung empfängt
die ODER-Schaltung 73 dann, wenn die Schutz-Verdrahtungsschichten 4a und 4b nicht
aufgetrennt sind, zwei "L"-Pegel-Eingaben.
Demgemäß gibt die ODER-Schaltung 73 ein "L"-Pegel-Signal aus und hält das Flip-Flop 81 das "L"-Pegel-Signal. Gegensätzlich dazu ändert sich
dann, wenn eine der Schutz-Verdrahtungsschichten 4a und 4b aufgetrennt
wird, eine von zwei Eingaben zur ODER-Schaltung 73 zum "H"-Pegel. Dann gibt die ODER-Schaltung 73 ein "H"-Pegel-Signal
aus und hält
das Flip-Flop 81 das "H"-Pegel-Signal.
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Es
wird geprüft,
ob eine Ausgabe vom Flip-Flop 81 auf dem "L"- oder dem "H"-Pegel ist, und wenn
sie auf dem "H"-Pegel ist, wird
bestätigt,
dass eine Datenanormalität
in der Halbleitervorrichtung in 1A erzeugt
ist.
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Die
Halbleitervorrichtung in 1A kann ausgebildet
sein, um nicht zu arbeiten, wenn die Ausgabe vom Flip-Flop 81 auf
dem "H"-Pegel ist. Alternativ
dazu kann, wie es in 2 gezeigt ist, eine Rücksetzschaltung 9 an
die Ausgangsstufe des Flip-Flops 81 angeschlossen sein
und kann die Halbleitervorrichtung in 1A dann
initialisiert werden, wenn die Ausgabe vom Flip-Flop auf dem "H"-Pegel ist. Das bedeutet, dass die Verwendung
der defekten Halbleitervorrichtung auf eine Erfassung einer Datenanormalität in der
Halbleitervorrichtung hin gesperrt wird. Mit diesem Aufbau kann
verhindert werden, dass eine Vorrichtung, die die defekte Halbleitervorrichtung
enthält,
eine Fehlfunktion ausführt.
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Das
obige Ausführungsbeispiel
hat beispielhaft den Fall gezeigt, bei welchem die Schutz-Verdrahtungsschicht,
die den lichtabschirmenden Film bildet, in einer Zickzack-Form ausgebildet
ist. Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und
eine Schutz-Verdrahtungsschicht 201 kann in eine rechteckförmige spiralförmige Form
ausgebildet sein, wie es in 3A gezeigt
ist. In diesem Fall muss zum Verbinden von einem Ende der Schutz-Verdrahtungsschicht 201 mit
der Energieversorgung und von dem anderen Ende mit dem Fehlerdetektor
das andere Ende 202 der Schutz-Verdrahtungsschicht aus
dem zentralen Teilabschnitt der Schutz-Verdrahtungsschicht 201 durch
einen Isolierfilm extrahiert werden.
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Wie
es in 3B gezeigt ist, kann eine Schutz-Verdrahtungsschicht 203 in
einem Gitter oder einer netzartigen Form mit einer Struktur von
zwei Verdrahtungsschichten in Richtungen senkrecht zueinander ausgebildet
sein. In diesem Fall wird die Schutz-Verdrahtungsschicht 203 durch
Verbinden einer unteren Schutz-Verdrahtungsschicht 203a und einer
Schutz-Verdrahtungsschicht 203b, die über der unteren Schutz-Verdrahtungsschicht 203a ausgebildet
ist, über
einen Isolierfilm durch einen Kontakt 203c erhalten. Die
Schutz-Verdrahtungsschicht 203 kann lichtabschirmende Eigenschaften
weiter verbessern.
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Wie
es oben beschrieben worden ist, kann gemäß der vorliegenden Erfindung
deshalb, weil die Schutz-Verdrahtungsschicht mit lichtabschirmenden Eigenschaften
in einem sehr kleinen Intervall in einem vorbestimmten Bereich auf
einem Halbleiterchip ausgebreitet ist, der Zustand, in welchem aufgrund der
Beschädigung
an der Schutz-Verdrahtungsschicht eine Datenanormalität durch
eine Strahlung von Licht auf die integrierte Schaltung aufgetreten
ist, elektrisch erfasst werden.