JP2003158185A - 集積回路と回路集積方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 第三者による構造解析及び不正な情報読み出
しを抑制することによりセキュリティーが高められた集
積回路と回路集積方法を提供する。 【解決手段】 基板上に複数のパターンが積層されるこ
とにより得られる集積回路であって、基板上に形成され
た第一の配線層Ｌ１と、配線層Ｌ１より上層に形成さ
れ、一部のみが配線層Ｌ１に接続された第二の配線Ｗ１
１〜Ｗ１６と、配線Ｗ１１〜Ｗ１６に対向するよう形成
され、配線Ｗ１１〜Ｗ１６に対して一様に接続された配
線Ｗ１〜Ｗ６とを備えたことを特徴とする集積回路を提
供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路と回路集
積方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年においては、ＩＣカードなどの個人
情報が書き込まれる製品が市場に出ているが、該個人情
報の漏出や第三者による改ざん、解析のし易さなどにつ
いて配慮される必要がある。

【０００３】ここで、一般的対策としては、該ＩＣカー
ド等の内部にロジック回路を設けて該個人情報を暗号化
する方法や、所定のパスワードが外部から入力されたと
きだけ該個人情報の読み出しが実行されるといった制御
方法が用いられている。また、Ｉ／Ｏバッファを物理的
に破壊することによって、その後の第三者による該個人
情報の読み出しを抑制する方法も利用されている。

【０００４】しかしながら、上記のように個人情報を暗
号化するためのロジック回路を設ける方法では、回路規
模が大きくなってしまうと共に、特に非接触型ＩＣカー
ド等の製品においては消費電力が大きくなることも問題
となる。

【０００５】また、上記のように読み出しの制御方法に
工夫を凝らした場合でも、製品出荷前のテスト用として
読み出しコントロール専用のテストピン等を有している
回路では、該テストピンがセキュリティーホールとなっ
て、該テストピンを通じて第三者により容易にデータを
読み出される可能性があるという問題がある。

【０００６】さらに、回路の一部を物理的に破壊する方
法でも、回路配線が第三者に解析されれば、該破壊され
た部分を修復して個人情報が読み出されてしまう可能性
がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題を解消するためになされたもので、第三者による構
造解析及び不正な情報読み出しを抑制し得る集積回路と
回路集積方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、基板上
に複数のパターンが積層されることにより得られる集積
回路であって、基板上に形成された第一のパターンと、
第一のパターンより上層に形成され、一部のみが第一の
パターンに接続された第二のパターンと、第二のパター
ンに対向するよう形成され、第二のパターンに対して一
様に接続された第三のパターンとを備えたことを特徴と
する集積回路を提供することにより達成される。このよ
うな手段によれば、第二のパターンに対して一様に接続
された第三のパターンが第二のパターンに対向するよう
に形成されるため、第一のパターンと第二のパターンの
接続関係によらず、上方からは一様な第三のパターンが
認識される。これにより第三のパターンは、下層に形成
された第一のパターンと第二のパターンの接続関係を隠
蔽する。

【０００９】より具体的には、本発明の目的は、基板上
に形成された集積回路であって、基板上に形成された第
一の配線を含む第一配線層と、第一配線層の上に積層さ
れ、第一の配線上に形成された第一コンタクトを含む第
一絶縁層と、第一絶縁層の上に積層され、第一コンタク
トに接続された第二の配線及び第一コンタクトに接続さ
れず第二の配線と略同じパターンを有するダミー配線を
含む第二配線層と、第二配線層の上に積層され、第二の
配線及びダミー配線の上に形成された複数の第二コンタ
クトを含む第二絶縁層と、第二絶縁層の上に積層され、
複数の第二コンタクトにそれぞれ接続された複数の第三
の配線を含む第三配線層とを備えたことを特徴とする集
積回路を提供することにより達成される。

【００１０】このような手段によれば、上方からは、複
数の第二コンタクトを介して第二の配線及びダミー配線
に接続された第三の配線が認識されるため、下層に形成
された第一の配線と第二の配線の接続関係が隠蔽され
る。

【００１１】また、本発明の目的は、基板上に回路を集
積させる方法であって、基板上に第一の配線を形成する
ステップと、第一の配線上に第一コンタクトを形成する
ステップと、第一コンタクトに接続された第二の配線及
び第一コンタクトに接続されず第二の配線と略同じパタ
ーンを有するダミー配線を同層で形成するステップと、
第二の配線及びダミー配線の上に複数の第二コンタクト
を形成するステップと、複数の第二コンタクトにそれぞ
れ接続された複数の第三の配線を形成するステップとを
含むことを特徴とする回路集積方法を提供することによ
り達成される。

【００１２】このような手段によれば、第二の配線とダ
ミー配線を同層に形成し、該層の上に第二コンタクト及
び第三の配線を形成するという簡易なプロセスにより、
第一の配線と第二の配線の接続関係を物理的に隠蔽する
ことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下において、本発明の実施の形
態を図面を参照しつつ詳しく説明する。なお、図中同一
符号は同一または相当部分を示す。

【００１４】一般に、集積回路（ＩＣ）内部に組み込ま
れた不揮発性メモリなどにおいては、通常製品出荷前に
必ず読み出し及び書き込みテストを行う必要があるた
め、該ＩＣには外部からテスト信号を取り込むためのテ
ストピンが設けられる。

【００１５】しかしながら、このようなテストピンが設
けられた状態で該ＩＣが組み立てられ製品出荷された場
合には、該製品が第三者により該テストピンを介して解
析され、該メモリに格納された情報が容易に読み出され
てしまう可能性がある。このため、上記メモリに個人情
報が記録されるＩＣカード等では、セキュリティーの観
点からテストピンを備えることは望ましくないこととさ
れる。

【００１６】図１は、一般的なテストピン回路の構成を
示す回路図である。図１に示されるように、一般的なテ
ストピン回路はテスト信号が外部から供給されるパッド
１と、パッド１に接続された信号線２と、保護ダイオー
ド３，５、保護抵抗７、プルダウン抵抗９、及びバッフ
ァ１１を備える。

【００１７】ここで、保護ダイオード３のアノードは信
号線２に接続され、カソードは電源電圧ノードに接続さ
れる。また同様に、保護ダイオード５のアノードは接地
ノードに接続され、カソードは信号線２に接続される。
また、保護抵抗７は信号線２に接続され、バッファ１１
は保護抵抗７に接続される。そして、保護抵抗７とバッ
ファ１１との間の中間ノードと接地ノードとの間にプル
ダウン抵抗９が接続される。

【００１８】上記のような構成を有するテストピン回路
では、保護ダイオード３，５は信号線２の電位を安定さ
せると共に、外部からパッド１を介して供給されたノイ
ズを逃がす。また、保護抵抗７はバッファ１１に供給さ
れる過電流を回避し、プルダウン抵抗９はパッド１にテ
スト信号が供給されないときにおけるバッファ１１への
入力信号を接地電位に固定する。

【００１９】上記のようなテストピン回路に対して、Ｉ
Ｃ組み立て後にテスト機能が働かないようレイアウト的
に構造を変更することにより、セキュリティー機能を持
たせることができる。図２は、このようなセキュリティ
ー機能を有する本実施の形態に係るテストピン回路の構
成を示す回路図である。

【００２０】図２に示されるように、本実施の形態に係
るテストピン回路は、図１に示された一般的なテストピ
ン回路に対し、ｍ個のポリ配線抵抗ＤＲ１〜ＤＲｍと、
各ポリ配線抵抗ＤＲ１〜ＤＲｍからｎ本ずつ引き出され
たメタル配線１２〜１４と、メタル配線１２〜１４の一
端を一体的に接続するポリ配線１５とをさらに備える。

【００２１】ここで、メタル配線１２〜１４はそれぞれ
スクライブライン１７まで引き出され、組み立て時にス
クライブライン１７で切断される。なお、該切断後はプ
ルダウン抵抗９によりバッファ１１に入力される信号の
レベルが安定化される。

【００２２】また、メタル配線１２とメタル配線１４が
接続される正常な状態を、上記切断後に第三者により容
易に再現されないようにするため、複数のメタル配線１
３ａ，１３ｂがダミーとして設けられる。さらに、第三
者により配線経路が容易に解析されないよう、類似の配
線パターンとして複数のポリ配線抵抗ＤＲ１〜ＤＲｍが
形成される。なお、ポリ配線抵抗ＤＲ１〜ＤＲｍは、後
に詳しく説明するように多結晶シリコン層により形成さ
れる。

【００２３】また、ポリ配線１５も多結晶シリコン層か
らなり、スクライブライン１７において切断されたメタ
ル配線１２〜１４の断面の腐食を回避する。

【００２４】図３は、図２に示されたポリ配線抵抗ＤＲ
１とメタル配線１２との接続部、及びポリ配線抵抗ＤＲ
ｍとメタル配線１４との接続部のレイアウトを示す平面
図である。図３に示されたように、メタル配線１２はメ
タル配線Ｗ１〜Ｗ３を含むｎ本の配線からなり、メタル
配線１４はメタル配線Ｗ４〜Ｗ６を含むｎ本の配線から
なる。そして、それぞれｎ本からなるメタル配線１２，
１４は共に、複数のポリ配線抵抗ＤＲ１，ＤＲｍの上部
に略並行に架設される。

【００２５】また、各メタル配線Ｗ１〜Ｗ６とポリ配線
抵抗ＤＲ１，ＤＲｍとの交点においては、該メタル配線
Ｗ１〜Ｗ６の下層にそれぞれ二箇所づつコンタクトＶ１
ａ〜Ｖ１６ａ，Ｖ１ｂ〜Ｖ１６ｂが設けられる。すなわ
ち例えば、メタル配線Ｗ１とポリ配線抵抗ＤＲ１との交
点においては、メタル配線Ｗ１の下層に二つのコンタク
トＶ１ａ，Ｖ１ｂが所定の間隔で形成される。

【００２６】しかしながら、図２に示されるようにメタ
ル配線１２はポリ配線抵抗ＤＲ１のみに接続されるた
め、メタル配線Ｗ１〜Ｗ３を含むｎ本の配線のうち少な
くともいずれか一つはコンタクトの少なくともいずれか
一つを介してポリ配線抵抗ＤＲ１に接続される。同様
に、メタル配線１４はポリ配線抵抗ＤＲｍのみに接続さ
れるため、メタル配線Ｗ４〜Ｗ６を含むｎ本の配線のう
ち少なくともいずれか一つはコンタクトの少なくともい
ずれか一つを介してポリ配線抵抗ＤＲｍに接続される。
これにより、図３に示されるように、ポリ配線抵抗ＤＲ
１の左側から流入した電流ｉはメタル配線１２及びメタ
ル配線１４を介してポリ配線抵抗ＤＲｍの右側へ流出す
る。

【００２７】図４は、図３に示された配線パターンの断
面構造を示す断面図であり、図４（ａ）は図３のＡ１−
Ａ２における断面構造を示し、図４（ｂ）は図３のＢ１
−Ｂ２における断面構造をそれぞれ示す。

【００２８】以下において、図３に示されたＡ１−Ａ２
における断面構造を、図４（ａ）を参照しつつ説明す
る。まず、ポリ配線抵抗ＤＲ１が多結晶シリコン層から
なる層Ｌ１として形成され、その上にシリコン酸化膜か
らなる絶縁層が層Ｌ２として積層される。その後、該絶
縁層をマスクし、ドライエッチングによってコンタクト
ＶＣ１を形成する部分に孔があけられ、ＣＶＤによりタ
ングステンが積層される。これにより、層Ｌ２において
コンタクトＶＣ１が形成される。

【００２９】次に、層Ｌ２の上面が化学的機械研磨（Ｃ
ＭＰ）により平坦化され、ＣＶＤによりアルミニウムが
層Ｌ３として積層される。そして、該アルミニウム層は
所定のメタル配線Ｗ１１〜Ｗ１６にパターニングされ、
その後ドライエッチングされる。そして、メタル配線Ｗ
１１〜Ｗ１６間がシリコン酸化膜によるＣＶＤで埋めら
れ層Ｌ３が形成される。なお、層Ｌ４及び層Ｌ５は上記
の層Ｌ２及び層Ｌ３と同様な方法により形成される。

【００３０】ここで、層Ｌ２においては一つのコンタク
トＶＣ１のみが形成されるため、層Ｌ３に形成されたメ
タル配線Ｗ１１〜Ｗ１６のうちコンタクトＶＣ１に接続
されたメタル配線Ｗ１２のみ層Ｌ１として形成されたポ
リ配線抵抗ＤＲ１に接続される。これにより、層Ｌ３に
形成されたメタル配線Ｗ１１〜Ｗ１６にそれぞれ対応し
て層Ｌ５に形成されたメタル配線Ｗ１〜Ｗ６のうち、コ
ンタクトＶ２ａを介してメタル配線Ｗ１２に接続された
メタル配線Ｗ２のみがポリ配線抵抗ＤＲ１に接続される
ことになる。

【００３１】しかしながら、層Ｌ３においてはダミーと
してメタル配線Ｗ１１，Ｗ１３〜Ｗ１６が形成され、こ
れらダミーのメタル配線上にそれぞれダミーのコンタク
トＶ１ａ，Ｖ３ａ〜Ｖ６ａが層Ｌ４に形成され、さらに
その上にメタル配線Ｗ１〜Ｗ６が形成されるため、メタ
ル配線Ｗ１〜Ｗ６とポリ配線抵抗ＤＲ１，ＤＲｍの接続
部を上部から観察したときに得られるパターン像は同じ
ものとなる。すなわち、換言すれば、メタル配線Ｗ２と
ポリ配線抵抗ＤＲ１の接続関係を示す層Ｌ２の上に形成
された層Ｌ３〜Ｌ５が、層Ｌ２をマスクしていることに
なる。

【００３２】従って、上記のような構造によれば、第三
者が本回路を上部より観察した場合であっても、メタル
配線１２がポリ配線抵抗ＤＲ１のみに接続されているこ
と、及びメタル配線Ｗ２のみがポリ配線抵抗ＤＲ１に接
続されていることを知ることができない。

【００３３】また、上記のようにメタル配線Ｗ２とポリ
配線抵抗ＤＲ１の接続関係を決定する層Ｌ２の上にダミ
ーとしての層Ｌ３〜Ｌ５が形成されるため、第三者が該
配線関係に手を加えることを困難にすることができる。

【００３４】次に、図３に示されたＢ１−Ｂ２における
断面構造を、図４（ｂ）を参照しつつ説明する。Ｂ１−
Ｂ２における断面構造は、図４（ａ）に示されたＡ１−
Ａ２における断面構造と同様なものであるが、層Ｌ２に
おいては一つのコンタクトＶＣ２のみが形成されるた
め、層Ｌ３に形成されたメタル配線Ｗ１１〜Ｗ１６のう
ちコンタクトＶＣ２に接続されたメタル配線Ｗ１６のみ
層Ｌ１として形成されたポリ配線抵抗ＤＲｍに接続され
る。これにより、層Ｌ３に形成されたメタル配線Ｗ１１
〜Ｗ１６にそれぞれ対応して層Ｌ５に形成されたメタル
配線Ｗ１〜Ｗ６のうち、コンタクトＶ１６ａを介してメ
タル配線Ｗ１６に接続されたメタル配線Ｗ６のみがポリ
配線抵抗ＤＲｍに接続されることになる。

【００３５】しかしながら、層Ｌ３においてはダミーと
してメタル配線Ｗ１１〜Ｗ１５が形成され、これらダミ
ーのメタル配線上にそれぞれダミーのコンタクトＶ１１
ａ〜Ｖ１５ａが層Ｌ４に形成され、さらにその上にメタ
ル配線Ｗ１〜Ｗ６が形成されるため、メタル配線Ｗ１〜
Ｗ６とポリ配線抵抗ＤＲ１，ＤＲｍの接続部を上部から
観察したときに得られるパターン像は同じものとなる。

【００３６】従って、上記のような構造によれば、第三
者が本回路を上部より観察した場合であっても、メタル
配線１４がポリ配線抵抗ＤＲｍのみに接続されているこ
と、及びメタル配線Ｗ６のみがポリ配線抵抗ＤＲｍに接
続されていることを知ることができない。

【００３７】また、上記のようにメタル配線Ｗ６とポリ
配線抵抗ＤＲｍの接続関係を決定する層Ｌ２の上にダミ
ーとしての層Ｌ３〜Ｌ５が形成されるため、第三者が該
配線関係に手を加えることを困難にすることができる。

【００３８】ここで、上記図４（ａ）及び図４（ｂ）に
示された層Ｌ２に形成されるコンタクトＶＣ１，ＶＣ２
の位置は、シリコン酸化膜形成後に使用するマスクのパ
ターンを変更することにより容易に選択することができ
るため、ポリ配線抵抗ＤＲ１，ＤＲｍと接続するメタル
配線Ｗ１〜Ｗ６を容易に変更することができる。これに
より、接続関係の異なる回路を多種類生産することによ
って、万が一第三者により接続関係が解析された場合で
あっても、解析された接続関係を有する回路を限定的な
ものとしてセキュリティーを高めることができる。

【００３９】以上より、本発明の実施の形態に係る集積
回路と回路集積方法によれば、既存のプロセス技術を利
用することにより、特別な回路を形成することなく第三
者による構造解析及び不正な情報読み出しを抑制でき、
回路規模及びコストを増大させることなく集積回路のセ
キュリティーを高めることができる。

【００４０】なお、上記においてはメモリに格納された
情報を読み出すためのテストピン回路を例にセキュリテ
ィーを考慮した回路集積方法を説明したが、テストピン
回路に限られず集積回路の形成に広く適用できることは
いうまでもない。

【００４１】

【発明の効果】本発明に係る集積回路によれば、上方か
らは第一のパターンと第二のパターンの接続関係によら
ず一様な第三のパターンが認識されることにより、下層
に形成された第一のパターンと第二のパターンの接続関
係が隠蔽されるため、第三者による構造解析及び不正な
情報読み出しを抑制することによってセキュリティーが
高められる。

【００４２】また、本発明に係る回路集積方法によれ
ば、簡易なプロセスにより第一の配線と第二の配線の接
続関係を物理的に隠蔽することができるため、回路規模
及びコストを増大させることなくセキュリティーが高め
られた集積回路を容易に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的なテストピン回路の構成を示す回路図で
ある。

【図２】本発明の実施の形態に係るセキュリティー機能
付きテストピン回路の構成を示す回路図である。

【図３】図２に示されたポリ配線抵抗と配線との接続部
のレイアウトを示す平面図である。

【図４】図３に示されたＡ１−Ａ２及びＢ１−Ｂ２にお
ける断面構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ パッド、２ 信号線、３，５ 保護ダイオード、７
保護抵抗、９ プルダウン抵抗、１１ バッファ、１
２〜１４，Ｗ１〜Ｗ６，Ｗ１１〜Ｗ１６ メタル配線、
１５ ポリ配線、１７ スクライブライン、ＤＲ１，Ｄ
Ｒ２，ＤＲｍポリ配線抵抗、Ｖ１ａ〜Ｖ６ａ，Ｖ１ｂ〜
Ｖ６ｂ，Ｖ１１ａ〜Ｖ１６ａ，Ｖ１１ｂ〜Ｖ１６ｂ，Ｖ
Ｃ１，ＶＣ２ コンタクト、Ｌ１〜Ｌ５ 層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に複数のパターンが積層されるこ
   とにより得られる集積回路であって、 前記基板上に形成された第一のパターンと、 前記第一のパターンより上層に形成され、一部のみが前
   記第一のパターンに接続された第二のパターンと、 前記第二のパターンに対向するよう形成され、前記第二
   のパターンに対して一様に接続された第三のパターンと
   を備えたことを特徴とする集積回路。
2. 【請求項２】 基板上に形成された集積回路であって、 前記基板上に形成された第一の配線を含む第一配線層
   と、 前記第一配線層の上に積層され、前記第一の配線上に形
   成された第一コンタクトを含む第一絶縁層と、 前記第一絶縁層の上に積層され、前記第一コンタクトに
   接続された第二の配線及び前記第一コンタクトに接続さ
   れず前記第二の配線と略同じパターンを有するダミー配
   線を含む第二配線層と、 前記第二配線層の上に積層され、前記第二の配線及び前
   記ダミー配線の上に形成された複数の第二コンタクトを
   含む第二絶縁層と、 前記第二絶縁層の上に積層され、前記複数の第二コンタ
   クトにそれぞれ接続された複数の第三の配線を含む第三
   配線層とを備えたことを特徴とする集積回路。
3. 【請求項３】 基板上に回路を集積させる方法であっ
   て、 前記基板上に第一の配線を形成するステップと、 前記第一の配線上に第一コンタクトを形成するステップ
   と、 前記第一コンタクトに接続された第二の配線及び前記第
   一コンタクトに接続されず前記第二の配線と略同じパタ
   ーンを有するダミー配線を同層で形成するステップと、 前記第二の配線及び前記ダミー配線の上に複数の第二コ
   ンタクトを形成するステップと、 前記複数の第二コンタクトにそれぞれ接続された複数の
   第三の配線を形成するステップとを含むことを特徴とす
   る回路集積方法。