JP2007227498A - Semiconductor integrated circuit device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路装置、及びその製造方法に関するものであり、特に集積回路に対する外部からの観察、解析、不正読み出し、加工、データ改ざん等の攻撃を防止できるシールドを備えた半導体集積回路装置、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor integrated circuit device provided with a shield capable of preventing attacks such as external observation, analysis, unauthorized reading, processing, and data alteration on the integrated circuit. And a manufacturing method thereof.
スマートカードなどの機密情報を保持するセキュリティ用途のLSIにおいては、攻撃者からの様々な攻撃を防止するための対策、いわゆる耐タンパー(tamper resistant)技術が必要である。耐タンパー技術の1つとして、リバースエンジニアリングやプロービング、レーザカッターやFIB(Focused Ion Beam;集束イオンビーム)などの物理的な攻撃に対抗するためのシールド技術が挙げられる。 A security LSI such as a smart card that holds confidential information requires a countermeasure for preventing various attacks from an attacker, so-called tamper resistant technology. As one of the tamper resistance techniques, there are reverse engineering, probing, shield techniques for combating physical attacks such as laser cutters and FIB (Focused Ion Beam).
従来のシールドを備えた半導体集積回路装置は、ICチップの集積回路部分を覆うように集積回路の上方にアルミニウム層を設け、上方からの観察による集積回路内部の解析の防止を行っている。(例えば、特許文献1参照。)。 In a semiconductor integrated circuit device having a conventional shield, an aluminum layer is provided above the integrated circuit so as to cover the integrated circuit portion of the IC chip, thereby preventing analysis inside the integrated circuit by observation from above. (For example, refer to Patent Document 1).
また、集積回路上に設けられる、少なくとも1層の「パッシベーション層」と呼ばれる、該集積回路の静的な内部信号手段が電子顕微鏡によって観察されるのを防止する保護膜が、該集積回路の全表面を最適に監視しているかを検出するために、該保護膜の下に集積回路表面を覆うように蛇行する金属線を設け、この金属線にパルス信号を流し、該パルス信号からの計数値と基準値とを比較することで、前記保護膜の存在の検出を行っているものもある(例えば、特許文献2参照。)。
ところが、従来の半導体集積回路装置では、集積回路上方のみにしかシールドが設けられていないため、集積回路の下方、すなわちチップ裏面からの加工や改ざんなどの攻撃を防止する対策が不十分であるという問題があった。 However, in the conventional semiconductor integrated circuit device, since the shield is provided only only above the integrated circuit, there are insufficient measures to prevent attacks such as processing and falsification from below the integrated circuit, that is, from the back surface of the chip. There was a problem.
また近年、集積回路の裏面から解析を実施する技術が向上しており、こうした解析技術では、例えば、FIBを用いてチップ裏面から加工を行い、集積回路内部の配線の切断や、配線の引き出し、あるいは配線間の接続を行うことも可能であるため、集積回路内部の回路情報、メモリデータ、動作信号などの情報を取得することや、それらの改ざんは容易に行われる可能性がある。 Also, in recent years, techniques for performing analysis from the back surface of an integrated circuit have been improved. In such analysis technology, for example, processing is performed from the back surface of a chip using FIB, cutting of wiring inside the integrated circuit, drawing of wiring, Alternatively, since connection between wirings can be performed, information such as circuit information, memory data, and operation signals in the integrated circuit can be easily obtained and tampered with them.
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、チップ裏面からのFIB等による加工や改ざんなどの攻撃に対して、集積回路の保護を行うことのできる半導体集積回路装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a semiconductor integrated circuit device capable of protecting an integrated circuit against attacks such as processing and tampering by FIB from the back surface of the chip, and its An object is to provide a manufacturing method.
前記の課題を解決するため、本発明の半導体集積回路装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた集積回路と、前記集積回路の下方を覆うように前記半導体基板上にウェルで形成された1本、または複数本から成る裏面シールド配線と、前記裏面シールド配線の一端に接続された、任意のパターン信号を発生する裏面シールド配線用パターン発生回路と、該裏面シールド配線用パターン発生回路に、前記裏面シールド配線、及び該裏面シールド配線とは異なる基準信号線を介して接続された裏面シールド配線用パターン検出回路と、を備え、前記裏面シールド配線用パターン発生回路は、前記発生したパターン信号を、前記裏面シールド配線、及び前記基準信号線を介して前記裏面シールド配線用パターン検出回路に入力し、前記裏面シールド配線用パターン検出回路は、該裏面シールド配線を介して入力された信号と、前記基準信号線を介して入力された信号の一致/不一致を検出するものである。 In order to solve the above problems, a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is formed with a semiconductor substrate, an integrated circuit provided on the semiconductor substrate, and a well on the semiconductor substrate so as to cover a lower portion of the integrated circuit. One or a plurality of back shield wirings, a back shield wiring pattern generation circuit for generating an arbitrary pattern signal connected to one end of the back shield wiring, and the back shield wiring pattern generation circuit A back shield wiring pattern detection circuit connected via a reference signal line different from the back shield wiring, and the back shield wiring pattern generation circuit includes the generated pattern. The signal is input to the back shield wiring pattern detection circuit via the back shield wiring and the reference signal line, Face shield interconnection pattern detecting circuit is for detecting a signal input through the back surface shield wire, the match / mismatch of the input signal through the reference signal line.
これにより、前記集積回路の裏面からの、FIB等による加工や改ざんなどの攻撃を困難にすることができ、結果、集積回路の保護を行うことができる。また、裏面シールド配線をウェルで形成したので、その形状を顕微鏡観察することができないようにでき、該裏面シールド配線に対する改ざんへの耐性が強くなる効果もある。 Thereby, it is possible to make it difficult to attack from the back surface of the integrated circuit, such as processing or falsification by FIB or the like, and as a result, the integrated circuit can be protected. Further, since the back shield wiring is formed of a well, the shape of the back shield wiring cannot be observed with a microscope, and there is an effect that resistance to tampering with the back shield wiring is enhanced.
さらに、本発明の半導体集積回路装置は、前記集積回路の上方を覆うように前記集積回路表面に形成された1本または複数本から成る表面シールド配線と、前記表面シールド配線の一端に接続された、任意のパターン信号を発生する表面シールド配線用パターン発生回路と、該表面シールド配線用パターン発生回路に、前記表面シールド配線、及び該表面シールド配線とは異なる基準信号線を介して接続された表面シールド配線用パターン検出回路と、をさらに備え、前記表面シールド配線用パターン発生回路は、前記発生したパターン信号を、前記表面シールド配線、及び前記基準信号線を介して前記表面シールド配線用パターン検出回路に入力し、前記表面シールド配線用パターン検出回路は、該表面シールド配線を介して入力された信号と、前記基準信号線を介して入力された信号の一致/不一致を検出するものである。 Furthermore, the semiconductor integrated circuit device of the present invention is connected to one or more surface shield wirings formed on the surface of the integrated circuit so as to cover the upper side of the integrated circuit and one end of the surface shield wiring. A surface generation pattern generating circuit for generating an arbitrary pattern signal and a surface connected to the pattern generation circuit for the surface shield wiring via a reference signal line different from the surface shield wiring and the surface shield wiring A pattern detection circuit for shield wiring, and the pattern generation circuit for surface shield wiring transmits the generated pattern signal to the pattern detection circuit for surface shield wiring via the surface shield wiring and the reference signal line. The surface shield wiring pattern detection circuit inputs the signal input via the surface shield wiring. When, and detects a match / mismatch of the input signal through the reference signal line.
これにより、前記集積回路表面からの、顕微鏡観察や、FIB等による加工や改ざんなどの攻撃に対して、集積回路の保護を行うことができる効果がある。 Thereby, there is an effect that the integrated circuit can be protected against attacks from the surface of the integrated circuit, such as microscopic observation, processing by the FIB, or alteration.
また、本発明の半導体集積回路装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた集積回路と、前記集積回路の下方を覆うように前記半導体基板上にウェルで形成された1本、または複数本から成る裏面シールド配線と、前記集積回路の上方を覆うように前記集積回路表面に形成された1本または複数本から成る表面シールド配線と、前記裏面シールド配線の一端、及び前記表面シールド配線の一端に接続された、任意のパターン信号を発生するパターン発生回路と、該パターン発生回路に、前記裏面シールド配線、前記表面シールド配線、及びその両シールド配線とは異なる基準信号線を介して接続されたパターン検出回路と、を備え、前記パターン発生回路は、前記発生したパターン信号を、前記裏面シールド配線、前記表面シールド配線、前記基準信号線を介して前記パターン検出回路に入力し、前記パターン検出回路は、前記裏面シールド配線を介して入力された信号と、前記基準信号線を介して入力された信号の一致/不一致、及び前記表面シールド配線を介して入力された信号と、前記基準信号線から入力された信号の一致/不一致を検出するものである。 The semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes a semiconductor substrate, an integrated circuit provided on the semiconductor substrate, and a single well formed on the semiconductor substrate so as to cover a lower portion of the integrated circuit, or A plurality of back shield wires, one or more surface shield wires formed on the surface of the integrated circuit so as to cover the top of the integrated circuit, one end of the back shield wire, and the surface shield wires A pattern generation circuit for generating an arbitrary pattern signal connected to one end of the pattern, and a connection to the pattern generation circuit via a reference signal line different from the back shield wiring, the front shield wiring, and both shield wirings A pattern detection circuit, wherein the pattern generation circuit sends the generated pattern signal to the back surface shield wiring and the front surface seal. Wiring is input to the pattern detection circuit via the reference signal line, and the pattern detection circuit matches / matches the signal input via the back shield wiring and the signal input via the reference signal line. A mismatch or a match / mismatch between a signal input via the surface shield wiring and a signal input from the reference signal line is detected.
これにより、前記集積回路両面からの、顕微鏡観察や、FIB等による加工や改ざんなどの攻撃に対して、集積回路の保護を行えることに加え、前記裏面シールド配線と、前記表面シールド配線とで、パターン発生回路とパターン検出回路とを共有でき、装置の構成も単純にできる。 Thereby, in addition to being able to protect the integrated circuit against attacks such as microscopic observation and processing and tampering by FIB etc. from both sides of the integrated circuit, the back shield wiring and the front shield wiring, The pattern generation circuit and the pattern detection circuit can be shared, and the configuration of the apparatus can be simplified.
さらに、本発明の半導体集積回路装置は、前記裏面シールド配線は、複数層から構成されるものである。 Furthermore, in the semiconductor integrated circuit device of the present invention, the back shield wiring is composed of a plurality of layers.
これにより、前記集積回路裏面からの、FIB等による加工や改ざんなどの攻撃をさらに困難にすることができる効果がある。また、前記裏面シールド配線に対する改ざんへの耐性を、さらに強くできる。 Thereby, there is an effect that an attack such as processing or falsification by the FIB or the like from the back surface of the integrated circuit can be made more difficult. Further, the resistance to falsification of the back shield wiring can be further increased.
また、本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、半導体基板上に形成された集積回路の下方を覆うように、該基板上に1つの領域または複数の領域からなるウェルを形成し、該形成されたウェル上に、任意のパターン信号を発生するパターン発生回路、及び該パターン発生回路から前記ウェルを介して入力されるパターン信号と、前記パターン発生回路から入力されるパターン信号との一致/不一致を検出するパターン検出回路を含む集積回路を形成し、前記ウェルの一端と前記パターン発生回路、該ウェルの他端と前記パターン検出回路、及び前記パターン発生回路と前記パターン検出回路とを接続するものである。 In the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, a well composed of one region or a plurality of regions is formed on the substrate so as to cover a lower portion of the integrated circuit formed on the semiconductor substrate, and the formation is performed. A pattern generation circuit for generating an arbitrary pattern signal on the formed well, and a pattern signal input from the pattern generation circuit via the well and a match / mismatch between the pattern signal input from the pattern generation circuit Forming an integrated circuit including a pattern detection circuit for detecting the pattern, and connecting one end of the well and the pattern generation circuit, the other end of the well and the pattern detection circuit, and the pattern generation circuit and the pattern detection circuit It is.
これにより、前記集積回路裏面からの、FIB等による加工や、改ざんなどの攻撃に対して、該集積回路を保護する裏面シールド配線を備えた半導体集積回路装置を製造することができる。 As a result, a semiconductor integrated circuit device having a back shield wiring for protecting the integrated circuit against attacks such as processing by the FIB and tampering from the back surface of the integrated circuit can be manufactured.
本発明の半導体集積回路装置によれば、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた集積回路と、前記集積回路の下方を覆うように前記半導体基板上にウェルで形成された1本または複数本から成る裏面シールド配線と、前記裏面シールド配線の一端に接続されたパターン発生回路と、前記裏面シールド配線の他端に接続されたパターン検出回路とを備え、前記裏面シールド配線の一端に前記パターン発生回路で発生した信号が入力され、該入力した信号が前記裏面シールド配線の他端から出力され、前記パターン検出回路は、該裏面シールド配線の他端から出力される信号と、前記パターン発生回路で発生した信号との一致/不一致を検出するようにしたので、集積回路裏面からのFIB等による加工や、改ざんなどの攻撃に対して、集積回路の保護を行うことができる。また、前記裏面シールド配線を、ウェルで形成するようにしたので、その裏面シールド配線の形状を顕微鏡観察することも防止でき、該裏面シールド配線に対する改ざんへの耐性を強くできる。 According to the semiconductor integrated circuit device of the present invention, a semiconductor substrate, an integrated circuit provided on the semiconductor substrate, and one or a plurality of wells formed on the semiconductor substrate so as to cover a lower portion of the integrated circuit. A back shield wiring composed of a book, a pattern generation circuit connected to one end of the back shield wiring, and a pattern detection circuit connected to the other end of the back shield wiring, and the pattern at one end of the back shield wiring A signal generated in the generation circuit is input, the input signal is output from the other end of the back shield wiring, and the pattern detection circuit includes a signal output from the other end of the back shield wiring, and the pattern generation circuit Because of the detection of coincidence / non-coincidence with the signal generated by the It can be protected circuit. In addition, since the back shield wiring is formed of a well, it is possible to prevent the back shield wiring from being observed with a microscope, and the back shield wiring can be more resistant to tampering.
さらに、前記集積回路の上方を覆うように前記集積回路表面に形成された1本または複数本から成る表面シールド配線と、前記表面シールド配線の一端に接続されたパターン発生回路と、前記表面シールド配線の他端に接続されたパターン検出回路とをさらに備え、前記表面シールド配線の一端に前記パターン発生回路で発生した信号が入力され、該入力した信号が前記表面シールド配線の他端から出力され、前記パターン検出回路は、該表面シールド配線の他端から出力される信号と、前記パターン発生回路で発生した信号との一致/不一致を検出するようにしたので、前記集積回路の表面、あるいは裏面からの顕微鏡観察や、FIB等による加工や、改ざんなどの攻撃に対して、集積回路の保護を行うことができる。 Furthermore, one or a plurality of surface shield wirings formed on the surface of the integrated circuit so as to cover the upper side of the integrated circuit, a pattern generation circuit connected to one end of the surface shield wiring, and the surface shield wiring And a pattern detection circuit connected to the other end of the surface, the signal generated by the pattern generation circuit is input to one end of the surface shield wiring, the input signal is output from the other end of the surface shield wiring, Since the pattern detection circuit detects the coincidence / mismatch between the signal output from the other end of the surface shield wiring and the signal generated by the pattern generation circuit, the pattern detection circuit can detect from the front surface or the back surface of the integrated circuit. The integrated circuit can be protected against attacks such as microscopic observation, processing by FIB, tampering, and the like.
さらに、本発明の半導体集積回路装置の前記裏面シールド配線を、複数の層で形成するようにすれば、集積回路の裏面からのFIB等による加工や、改ざんなどの攻撃を、さらに困難にすることができる効果がある。 Furthermore, if the back shield wiring of the semiconductor integrated circuit device of the present invention is formed of a plurality of layers, it becomes more difficult to attack from the back surface of the integrated circuit by FIB or the like, or to attack such as tampering. There is an effect that can.
また、本発明の半導体集積回路装置の製造方法によれば、半導体基板上に形成された集積回路の下方を覆うようにウェルを形成し、前記ウェルの一端をパターン発生回路に接続し、その他端をパターン検出回路に接続するようにしたので、前記集積回路裏面からのFIB等による加工や、改ざんなどの攻撃を困難にする裏面シールド配線が形成された半導体集積回路装置を製造することができる。 Further, according to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, a well is formed so as to cover a lower portion of the integrated circuit formed on the semiconductor substrate, one end of the well is connected to the pattern generation circuit, and the other end Is connected to the pattern detection circuit, so that it is possible to manufacture a semiconductor integrated circuit device on which a back shield wiring is formed which makes it difficult to perform an attack such as processing or modification by FIB from the back surface of the integrated circuit.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態1における半導体集積回路装置の構成を示す図であって、図(a)は、半導体集積回路装置の斜視図であり、図(b)は集積回路の表面を示す図であり、図(c)は、その裏面を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
1A and 1B are diagrams showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment. FIG. 1A is a perspective view of the semiconductor integrated circuit device, and FIG. 1B shows a surface of the integrated circuit. Figure (c) is a diagram showing the back side.
図1に示すように、本実施の形態1の半導体集積回路装置10は、集積回路が形成される集積回路領域11と、ディープウェルが形成されるディープウェル層12と、半導体基板13とからなり、前記集積回路領域11は、保護すべき集積回路が形成される保護集積回路領域14を含んでいる。前記集積回路領域11は、前記半導体基板13上に設けられ、前記ディープウェル層12は、該集積回路領域11の下方を覆うように前記半導体基板13上に設けられている。
As shown in FIG. 1, the semiconductor
本実施の形態1では、前記集積回路領域11の表面に、図1(b)に示すように、保護集積回路領域14の上方を覆うように表面シールド配線15が形成され、また、前記集積回路領域11の裏面には、図1(c)に示すように、保護集積回路領域14の下方を覆うように、前記半導体基板13上に、ディープウェルから構成される裏面シールド配線16が形成されている。なお、図1では、各シールド配線15、16が、1本の配線で、保護集積回路領域14全面を覆うように形成されているが、保護集積回路領域14を部分的に覆うように形成されていてもよいし、複数本で形成されていてもよい。
In the first embodiment, a
図2は、本実施の形態1の半導体集積回路装置における回路図である。
図2において、21はパターン発生回路、24はパターン検出回路、22及び23は前記パターン発生回路21から出力される比較基準信号s11,s21を、前記パターン発生回路24に入力するための比較基準信号線である。なお、前記パターン発生回路21及びパターン検出回路24は保護集積回路領域14に設けられている。
FIG. 2 is a circuit diagram of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment.
In FIG. 2, 21 is a pattern generation circuit, 24 is a pattern detection circuit, 22 and 23 are comparison reference signals for inputting comparison reference signals s11 and s21 output from the
前記パターン発生回路21は、任意のパターン信号を発生し、これを各シールド配線15,16の一端に攻撃検出用信号s12,s22として入力するとともに、該攻撃検出用信号s12,s22と同じパターンの比較基準信号s11,s21を比較基準信号線22,23の一端に入力するものである。
The
前記各シールド配線15、16の各一端には、前記パターン発生回路21が接続され、該各シールド配線15、16の各他端には、前記パターン検出回路24が接続されている。
The
そして、前記パターン検出回路24には、前記各シールド配線15,16と、前記比較基準信号線22,23とが接続されており、前記パターン発生回路21で発生された攻撃検出用信号s12,s22が、前記各シールド配線15、16を介して入力されると共に、該パターン発生回路21で発生された前記比較基準信号s11,s21が、前記比較基準信号線22、23を介して入力され、該入力された前記攻撃検出用信号s12,s22と前記比較基準信号s11,s21との比較を行い、それらの不一致が検出されたときに異常検出信号SENを出力するものである。
The shield lines 15 and 16 and the comparison
なお、本実施の形態1では、集積回路領域11の表面、裏面それぞれに形成されているシールド配線15、16及び比較基準信号線22、23が、表面、裏面それぞれに、1本ずつ形成される場合を例に挙げたが、これらは複数本であってもよい。
In the first embodiment, shield wirings 15 and 16 and comparison
図3は、本実施の形態1の表面シールド配線及び裏面シールド配線と、パターン発生回路、及びパターン検出回路との接続の一例を詳細に示した図である。 FIG. 3 is a diagram showing in detail an example of connection between the front shield wiring and the rear shield wiring of the first embodiment, the pattern generation circuit, and the pattern detection circuit.
図3において、30a〜30dはコンタクト、31はSTI(Shallow Trench Isolation)、32a〜32dはP型ウェル、33はN型ウェル、34a、34bはN+領域、35はディープP型ウェル、36は保護すべき集積回路の素子が形成される回路素子領域である。 3, 30a to 30d are contacts, 31 is STI (Shallow Trench Isolation), 32a to 32d are P type wells, 33 are N type wells, 34a and 34b are N + regions, 35 is a deep P type well, and 36 is a protection. A circuit element region in which elements of an integrated circuit to be formed are formed.
前記裏面シールド配線16は、ディープN型ウェルで形成される。
そして、前記半導体基板13、P型ウェル32a〜32d、及びディープP型ウェル35は、接地(GND)されており、裏面シールド配線16とのP−N接合面において逆電流が流れないように設計されている。
The
The
また、前記パターン発生回路21は、前記裏面シールド配線16の一端と、コンタクト30a及びN+領域34aを介して接続され、前記パターン検出回路24の他端と、N+領域34b及びコンタクト30bを介して接続される。さらに、前記パターン発生回路21は、前記表面シールド配線15の一端とコンタクト30cを介して接続され、前記パターン検出回路24は、前記表面シールド配線15の他端とコンタクト30dを介して接続されている。
The
次に、以上のように構成された半導体集積回路装置10において、集積回路に対する外部からのFIB等による加工や改ざんの攻撃があったことを検出する動作について説明する。
前記パターン発生回路21で発生したランダムな第1のパターン信号は、攻撃検出用信号s22として、コンタクト30a及びN+領域34aを介して前記裏面シールド配線16の一端に入力され、該信号s22は、該裏面シールド配線16の他端より、N+領域34b及びコンタクト30bを介して前記パターン検出回路24に入力される。
Next, in the semiconductor integrated
The random first pattern signal generated by the
また、前記パターン発生回路21で発生した前記第1のパターン信号は、比較基準信号s21として、前記比較基準信号線23を介して、前記パターン検出回路24に入力される。
The first pattern signal generated by the
さらに、前記パターン発生回路21で発生したランダムな第2のパターン信号は、攻撃検出用信号s12として、コンタクト30cを介して前記表面シールド配線15の一端に入力され、該信号s12は、前記表面シールド配線15の他端より、コンタクト30dを介して前記パターン検出回路24に入力される。
Further, the random second pattern signal generated by the
また、前記パターン発生回路21で発生した前記第2のパターン信号は、比較基準信号s11として、前記比較基準信号線22を介して、前記パターン検出回路24に入力される。
The second pattern signal generated by the
すなわち、前記表面シールド配線15と比較基準信号線22とには、また裏面シールド配線16と比較基準信号線23とには、同じパターン信号が入力される。
That is, the same pattern signal is input to the
前記パターン検出回路24では、表面シールド配線15を介した攻撃検出用信号s12と、比較基準信号線22を介した比較基準信号s11とが同一のパターン信号か否か、また、裏面シールド配線16を介した攻撃検出用信号s22と、比較基準信号線23を介した比較基準信号s21とが同一のパターン信号か否かのチェックを行い、攻撃検出用信号と比較基準信号とが同一のパターンでないことが検出されると、異常検出信号SENを出力させるようにする。
In the
例えば、第三者によって、集積回路領域11の裏面から、裏面シールド配線16の除去もしくは切断が行なわれると、該裏面シールド配線16を介して前記パターン検出回路24に入力される前記攻撃検出用信号s22のパターンが、前記比較基準信号s21と異なるようになるため、前記パターン検出回路24では、攻撃検出用信号s22と比較基準信号s21との不一致が検出され、異常検出信号SENが出力される。
For example, when the
そして、前記パターン検出回路24から異常検出信号SENが出力された場合に、例えば、そのSENの出力に応じて、図示しないCPUを停止させる信号を生成するようにすれば、集積回路の裏面あるいは表面から、該集積回路の動作解析が行われるのを防ぐことができる。
When the abnormality detection signal SEN is output from the
また、前記各シールド配線15、16を複数本の配線で構成し、隣接配線に異なるパターン信号が流れるように構成すれば、シールド配線間のショートも検出可能になる。
Further, if each of the
以上のように、本実施の形態1の半導体集積回路装置10によれば、当該装置10の基板上13上に、保護集積回路領域14の下方を覆うように、裏面シールド配線16を形成し、ランダムなパターン信号を発生させるパターン発生回路21と、該パターン発生回路21からの信号を検出する前記パターン検出回路24とを、前記裏面シールド配線16及び比較基準信号線23を介して接続し、前記パターン検出回路24において、前記裏面シールド配線16を介したパターン信号と、前記比較基準信号線23を介したパターン信号とが一致するか否かを検出して、一致しなければCPUの動作を停止させるようにしたので、集積回路裏面からの裏面シールド配線の顕微鏡観察を防止できるとともに、該集積回路裏面からのFIB等による加工や改ざんなどの攻撃に対して、集積回路を保護することができる。
As described above, according to the semiconductor integrated
また、本実施の形態1の半導体集積回路装置によれば、保護集積回路14の上方を覆うように該集積回路の表面に表面シールド配線を形成し、前記パターン発生回路21と、該パターン発生回路21からの信号を検出する前記パターン検出回路24とを、前記表面シールド配線15及び比較基準信号線22を介して接続し、前記パターン検出回路24において、前記表面シールド配線15を介したパターン信号と、前記比較基準信号線22を介したパターン信号とが一致するか否かを検出して、一致しなければCPUの動作を停止させるようにしたので、集積回路表面からの顕微鏡観察を防止できるとともに、該集積回路表面からのFIB等による加工や改ざんなどの攻撃に対して、集積回路を保護することができる。
Further, according to the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment, the surface shield wiring is formed on the surface of the integrated circuit so as to cover the upper side of the protection integrated
さらに、本実施の形態1では、前記裏面シールド配線16が、ウェルで形成されるようにしたので、該裏面シールド配線16の形状を顕微鏡で観察できないため、該裏面シールド配線16に対する改ざんへの耐性を強くすることができる。
Furthermore, in the first embodiment, since the
なお、本発明の実施の形態1では、表面シールド配線15、及び裏面シールド配線16のそれぞれにおけるパターン信号の発生、及び該パターン信号の一致/不一致の検出を、一つのパターン発生回路21、及びパターン検出回路24で行った場合を一例に挙げたが、前記表面シールド配線15、及び前記裏面シールド配線16ごとに、パターン発生回路及びパターン検出回路をそれぞれ個別に設けてもよい。
In the first embodiment of the present invention, the generation of pattern signals in each of the
また、本実施の形態1では、集積回路の表面、裏面の両方にシールド配線を設けた場合を一例に挙げたが、前述したシールド配線は裏面側にのみ設け、表面側には、前述した特許文献1や特許文献2等の従来の技術を用いるなどして、集積回路表面からの攻撃を防止する構成としてもよい。
In the first embodiment, the case where the shield wiring is provided on both the front surface and the back surface of the integrated circuit is described as an example. However, the shield wiring described above is provided only on the back surface side, and the above-described patent is provided on the front surface side. For example, a conventional technique such as Document 1 or
(実施の形態2)
本実施の形態2では、前記実施の形態1で説明した半導体集積回路装置の製造方法について説明する。図4は、本実施の形態2における半導体集積回路装置の製造方法の一連の流れの一例を示す図である。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, a method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device described in the first embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram showing an example of a series of flows of the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment.
(ステップ1)まず、半導体基板13上に、裏面シールド配線16を形成する。
具体的には、まず、図4(a)に示すように、公知の手法により、半導体基板a5の表面に酸化膜a4、窒化膜a3を形成し、活性領域形成マスクa1を使ってSTIa2を形成する。
(Step 1) First, the
Specifically, first, as shown in FIG. 4A, an oxide film a4 and a nitride film a3 are formed on the surface of the semiconductor substrate a5 by a known method, and an STIa2 is formed using the active region formation mask a1. To do.
次に、図4(b)に示すように、ディープN型ウェル形成マスクb1を使って、保護すべき集積回路が形成される保護集積回路領域14より広く、裏面シールド配線16に相当するディープN型ウェルb2を形成する。なお、ディープN型ウェルb2は、複数の領域に分けて形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 4B, using the deep N-type well formation mask b1, the deep N corresponding to the
そして、図4(c)に示すように、ディープP型ウェル形成マスクc1を使って、裏面シールド配線16に相当するディープP型ウェルc2を形成する。
Then, as shown in FIG. 4C, a deep P-type well c2 corresponding to the
(ステップ2)この後、前記裏面シールド配線16の上方に、パターン発生回路21の素子、及びパターン検出回路24の素子(図示せず)を含む回路素子領域36を形成する。
具体的には、まず、図4(d)に示すように、N型ウェル形成マスクd1を使って、Pチャネル型MOSトランジスタを形成する領域に、N型ウェルd2を形成する。この際、ディープN型ウェルb2の取り出し部にも再度P+(燐)などの不純物を注入しておくことで、ディープN型ウェルb2の浅い部分の不純物濃度を高め、該ウェルb2の深い部分の濃度に近づける。
(Step 2) Thereafter, a
Specifically, first, as shown in FIG. 4D, an N-type well d2 is formed in a region where a P-channel MOS transistor is to be formed using an N-type well formation mask d1. At this time, impurities such as P + (phosphorus) are again implanted into the extraction portion of the deep N-type well b2, thereby increasing the impurity concentration in the shallow portion of the deep N-type well b2 and increasing the depth of the deep portion of the well b2. Approach the concentration.
次に、図4(e)に示すように、P型ウェル形成マスクe1を使って、P型ウェルe2を形成し、次に、図4(f)に示すように、ゲート形成マスクf3を使って、ゲートf4を形成する。このゲートf4を形成する前に、トランジスタの閾値電圧を所定の値に調整するために、P型ウェル用チャネルドープ形成マスクf1、および、N型ウェル用チャネルドープ形成マスクf2を使って、チャネルドープしてもよい。 Next, as shown in FIG. 4E, a P-type well e2 is formed using a P-type well formation mask e1, and then as shown in FIG. 4F, a gate formation mask f3 is used. Thus, the gate f4 is formed. Before forming the gate f4, in order to adjust the threshold voltage of the transistor to a predetermined value, the channel doping is performed by using the channel doping formation mask f1 for the P-type well and the channel doping formation mask f2 for the N-type well. May be.
そして、図4(g)に示すように、P型ウェル用ソース/ドレイン領域形成マスクg3、および、N型ウェル用ソース/ドレイン領域形成マスクg4を使って、ソース/ドレイン領域g7を形成する。この際、ディープN型ウェルb2と、パターン発生回路(図示せず)またはパターン検出回路(図示せず)との接続点となる領域にB+(ボロン)などの不純物を注入し、N+領域g8を形成しておく。 Then, as shown in FIG. 4G, a source / drain region g7 is formed using a source / drain region formation mask g3 for P-type well and a source / drain region formation mask g4 for N-type well. At this time, an impurity such as B + (boron) is implanted into a region to be a connection point between the deep N-type well b2 and a pattern generation circuit (not shown) or a pattern detection circuit (not shown), and an N + region g8 is formed. Form it.
また、このソース/ドレイン領域形成前に、ホットキャリアによるリーク電流の増加や、特性変動を避けるために、P型ウェル用LDD(Lightly Doped Drain)領域形成マスクg1、および、N型ウェル用LDD領域形成マスクg2を使って、LDD領域g6を形成してもよい。 Before forming the source / drain regions, in order to avoid an increase in leakage current due to hot carriers and fluctuations in characteristics, a P-well LDD (Lightly Doped Drain) region formation mask g1 and an N-type well LDD region The LDD region g6 may be formed using the formation mask g2.
なお、前記パターン発生回路21の素子およびパターン検出回路24の素子については、図4には図示されていないが、このステップ2において、回路素子領域36に形成されるものとする。
The elements of the
(ステップ3)そして、前記ステップ2にて前記回路素子領域36に形成されたパターン発生回路21の素子およびパターン検出回路24の素子(図示せず)と、前記裏面シールド配線16とを接続するためのコンタクト30a,30bを形成する。さらに表面シールド配線を形成する場合は、前記パターン発生回路21の素子及びパターン検出回路24の素子(図示せず)と、表面シールド配線15とを接続するためのコンタクト30c,30dを形成する。
(Step 3) In order to connect the element of the
具体的には、図4(h)に示すように、層間絶縁膜h3を形成した後、コンタクトホール形成マスクh1を使って、コンタクトホールh2を形成し、タングステンなどの導電体材料をデポジションすることで、コンタクト30a,30b,30c,30dを形成する。
Specifically, as shown in FIG. 4H, after forming the interlayer insulating film h3, the contact hole h2 is formed using the contact hole formation mask h1, and a conductor material such as tungsten is deposited. Thus,
次に、図4(i)に示すように、第1配線形成マスクi1を使って、前記パターン発生回路21の素子(図示せず)とウェルb2の一端とを、及びパターン検出回路24の素子(図示せず)とウェルb2の他端とを接続するための第1配線i2を形成する。さらに表面シールド配線を形成する場合は、前記パターン発生回路21の素子(図示せず)と表面シールド配線15の一端とを、及びパターン検出回路24の素子(図示せず)と表面シールド配線15の他端とを接続するための第1配線i2を形成する。
Next, as shown in FIG. 4I, using the first wiring formation mask i1, the element (not shown) of the
(ステップ4)そして、前記回路素子領域36上に、該領域36内の各回路素子を接続するのに必要な配線を形成する。
(Step 4) Then, on the
(ステップ5)この後、さらに表面シールド配線を形成する場合は、必要な配線すべてを形成した後の最上位層に、表面シールド配線15を形成する。
(Step 5) Thereafter, when further forming the surface shield wiring, the
具体的には、図4(j)に示すように、(n−1)層(n>2)の層間絶縁膜を形成した後、ヴィアホール形成マスク(図示せず)を使って、該各層間絶縁膜上に形成された配線を接続するヴィアを形成する動作を繰り返すことで、層間絶縁膜j5,j6及び第(n−1)配線j4、コンタクト30c,30dに接続されたヴィアj3等を形成し、前記層間絶縁膜j5の上に、最上位層として、第n配線形成マスクj1を使って、表面シールド配線15に相当する第n配線j2を形成する。
Specifically, as shown in FIG. 4 (j), after forming an interlayer insulating film of (n-1) layers (n> 2), each of these is used using a via hole formation mask (not shown). By repeating the operation of forming vias for connecting the wirings formed on the interlayer insulating film, the interlayer insulating films j5 and j6, the (n-1) th wiring j4, the via j3 connected to the
以上のように、本実施の形態2によれば、半導体基板13上に形成された集積回路の下方を覆うように、該基板13上にウェル領域b2を形成し、該形成されたウェル領域b2上に、任意のパターン信号を発生するパターン発生回路21、及び該パターン発生回路21からの信号を検出するパターン検出回路24を含む集積回路を形成し、前記ウェル領域b2の一端と前記パターン発生回路21、該ウェル領域b2の他端と前記パターン検出回路24、及び前記パターン発生回路21と前記パターン検出回路24とを接続して、半導体集積回路装置10を製造するようにしたので、前記集積回路裏面からの、FIB等による加工や、改ざんなどの攻撃に対して、該集積回路を保護する裏面シールド配線を備えた半導体集積回路装置10を製造することができる。
As described above, according to the second embodiment, the well region b2 is formed on the
さらに、最上層に、前記パターン検出回路24、及び前記パターン発生回路21と接続された表面シールド配線を形成するようにすれば、前記集積回路の表面からの、FIB等による加工や、改ざんなどの攻撃に対して、該集積回路を保護する表面シールド配線もさらに備えた半導体集積回路装置10を製造できる。
Furthermore, if a surface shield wiring connected to the
本発明は、半導体集積回路装置に対する外部からのデータ改ざんや不正読み出し等の攻撃に対抗できるセキュリティLSIを提供できるものとして有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a security LSI that can counter an attack such as data falsification or illegal reading from the outside on a semiconductor integrated circuit device.
10 半導体集積回路装置
11 集積回路領域
12 ディープウェル層
13 半導体基板
14 保護集積回路領域
15 表面シールド配線
16 裏面シールド配線
21 パターン発生回路
22、23 比較基準信号線
24 パターン検出回路
30a、30b、30c、30d コンタクト
31 STI
32a、32b、32c、32d P型ウェル
33 N型ウェル
34a、34b N+領域
35 ディープP型ウェル
36 回路素子領域
a1 活性領域形成マスク
a2 STI
a3 窒化膜
a4 酸化膜
a5 半導体基盤
b1 ディープN型ウェル形成マスク
b2 ディープN型ウェル
c1 ディープP型ウェル形成マスク
c2 ディープP型ウェル
d1 N型ウェル形成マスク
d2 N型ウェル
e1 P型ウェル形成マスク
e2 P型ウェル
f1 P型ウェル用チャネルドープ形成マスク
f2 N型ウェル用チャネルドープ形成マスク
f3 ゲート形成マスク
f4 ゲート
g1 P型ウェル用LDD領域形成マスク
g2 N型ウェル用LDD領域形成マスク
g3 P型ウェル用ソース/ドレイン領域形成マスク
g4 N型ウェル用ソース/ドレイン領域形成マスク
g5 サイドウォール
g6 LDD領域
g7 ソース/ドレイン領域
g8 N+領域
h1 コンタクトホール形成マスク
h2 コンタクトホール
h3,j5,j6 層間絶縁膜
i1 第1配線形成マスク
i2 第1配線
j1 第n配線形成マスク
j2 第n配線
j3 ヴィア
j4 第n−1配線
s11,s21 比較基準信号
s12,s22 攻撃検出用信号
DESCRIPTION OF
32a, 32b, 32c, 32d P-type well 33 N-
a3 Nitride film a4 Oxide film a5 Semiconductor substrate b1 Deep N type well formation mask b2 Deep N type well c1 Deep P type well formation mask c2 Deep P type well d1 N type well formation mask d2 N type well e1 P type well formation mask e2 P-type well f1 P-type well channel dope forming mask f2 N-type well channel dope forming mask f3 Gate forming mask f4 Gate g1 P-type well LDD region forming mask g2 N-type well LDD region forming mask g3 P-type well Source / drain region formation mask g4 N-type source / drain region formation mask g5 Side wall g6 LDD region g7 Source / drain region g8 N + region h1 Contact hole formation mask h2 Contact hole h3, j5, j6 Film i1 first wiring forming mask i2 first wiring j1 n th wiring forming mask j2 n-th wiring j3 via j4 (n-1) -th wires s11, s21 comparison reference signal s12, s22 attack detection signal
Claims (5)
前記半導体基板上に設けられた集積回路と、
前記集積回路の下方を覆うように前記半導体基板上にウェルで形成された1本、または複数本から成る裏面シールド配線と、
前記裏面シールド配線の一端に接続された、任意のパターン信号を発生する裏面シールド配線用パターン発生回路と、
該裏面シールド配線用パターン発生回路に、前記裏面シールド配線、及び該裏面シールド配線とは異なる基準信号線を介して接続された裏面シールド配線用パターン検出回路と、を備え、
前記裏面シールド配線用パターン発生回路は、前記発生したパターン信号を、前記裏面シールド配線、及び前記基準信号線を介して前記裏面シールド配線用パターン検出回路に入力し、
前記裏面シールド配線用パターン検出回路は、該裏面シールド配線を介して入力された信号と、前記基準信号線を介して入力された信号の一致/不一致を検出する、
ことを特徴とする半導体集積回路装置。 A semiconductor substrate;
An integrated circuit provided on the semiconductor substrate;
A back shield wiring composed of one or a plurality of wells formed on the semiconductor substrate so as to cover a lower portion of the integrated circuit;
A pattern generation circuit for backside shield wiring that generates an arbitrary pattern signal connected to one end of the backside shield wiring;
The back shield wiring pattern generation circuit includes the back shield wiring and a back shield wiring pattern detection circuit connected via a reference signal line different from the back shield wiring,
The back shield wiring pattern generation circuit inputs the generated pattern signal to the back shield wiring pattern detection circuit via the back shield wiring and the reference signal line,
The back shield wiring pattern detection circuit detects coincidence / mismatch between a signal input via the back shield wiring and a signal input via the reference signal line;
A semiconductor integrated circuit device.
前記集積回路の上方を覆うように前記集積回路表面に形成された1本または複数本から成る表面シールド配線と、
前記表面シールド配線の一端に接続された、任意のパターン信号を発生する表面シールド配線用パターン発生回路と、
該表面シールド配線用パターン発生回路に、前記表面シールド配線、及び該表面シールド配線とは異なる基準信号線を介して接続された表面シールド配線用パターン検出回路と、をさらに備え、
前記表面シールド配線用パターン発生回路は、前記発生したパターン信号を、前記表面シールド配線、及び前記基準信号線を介して前記表面シールド配線用パターン検出回路に入力し、
前記表面シールド配線用パターン検出回路は、該表面シールド配線を介して入力された信号と、前記基準信号線を介して入力された信号の一致/不一致を検出する、
ことを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to claim 1,
One or more surface shield wirings formed on the surface of the integrated circuit so as to cover the upper side of the integrated circuit;
A pattern generation circuit for surface shield wiring that generates an arbitrary pattern signal connected to one end of the surface shield wiring;
The surface shield wiring pattern generation circuit, further comprising: the surface shield wiring, and a surface shield wiring pattern detection circuit connected via a reference signal line different from the surface shield wiring,
The surface shield wiring pattern generation circuit inputs the generated pattern signal to the surface shield wiring pattern detection circuit via the surface shield wiring and the reference signal line,
The surface shield wiring pattern detection circuit detects a match / mismatch between a signal input via the surface shield wiring and a signal input via the reference signal line.
A semiconductor integrated circuit device.
前記半導体基板上に設けられた集積回路と、
前記集積回路の下方を覆うように前記半導体基板上にウェルで形成された1本、または複数本から成る裏面シールド配線と、
前記集積回路の上方を覆うように前記集積回路表面に形成された1本または複数本から成る表面シールド配線と、
前記裏面シールド配線の一端、及び前記表面シールド配線の一端に接続された、任意のパターン信号を発生するパターン発生回路と、
該パターン発生回路に、前記裏面シールド配線、前記表面シールド配線、及びその両シールド配線とは異なる基準信号線を介して接続されたパターン検出回路と、を備え、
前記パターン発生回路は、前記発生したパターン信号を、前記裏面シールド配線、前記表面シールド配線、前記基準信号線を介して前記パターン検出回路に入力し、
前記パターン検出回路は、前記裏面シールド配線を介して入力された信号と、前記基準信号線を介して入力された信号の一致/不一致、及び前記表面シールド配線を介して入力された信号と、前記基準信号線から入力された信号の一致/不一致を検出する、
ことを特徴とする半導体集積回路装置。 A semiconductor substrate;
An integrated circuit provided on the semiconductor substrate;
A back shield wiring composed of one or a plurality of wells formed on the semiconductor substrate so as to cover a lower portion of the integrated circuit;
One or more surface shield wirings formed on the surface of the integrated circuit so as to cover the upper side of the integrated circuit;
A pattern generating circuit for generating an arbitrary pattern signal connected to one end of the back shield wiring and one end of the front shield wiring;
A pattern detection circuit connected to the pattern generation circuit via a reference signal line different from the back shield wiring, the front shield wiring, and both shield wirings,
The pattern generation circuit inputs the generated pattern signal to the pattern detection circuit via the back shield wiring, the front shield wiring, and the reference signal line,
The pattern detection circuit includes a signal input via the back shield wiring, a match / mismatch of the signal input via the reference signal line, and a signal input via the front shield wiring, Detects match / mismatch of signals input from the reference signal line,
A semiconductor integrated circuit device.
前記裏面シールド配線は、複数層から構成される、
ことを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 3,
The back shield wiring is composed of a plurality of layers.
A semiconductor integrated circuit device.
該形成されたウェル上に、任意のパターン信号を発生するパターン発生回路、及び該パターン発生回路から前記ウェルを介して入力されるパターン信号と、前記パターン発生回路から入力されるパターン信号との一致/不一致を検出するパターン検出回路を含む集積回路を形成し、
前記ウェルの一端と前記パターン発生回路、該ウェルの他端と前記パターン検出回路、及び前記パターン発生回路と前記パターン検出回路とを接続する、
ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 Forming a well consisting of one region or a plurality of regions on the substrate so as to cover the lower side of the integrated circuit formed on the semiconductor substrate;
A pattern generation circuit for generating an arbitrary pattern signal on the formed well, and a pattern signal input from the pattern generation circuit via the well and a pattern signal input from the pattern generation circuit Forming an integrated circuit including a pattern detection circuit for detecting a mismatch;
Connecting the one end of the well and the pattern generation circuit, the other end of the well and the pattern detection circuit, and the pattern generation circuit and the pattern detection circuit;
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
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---|---|---|---|---|
WO2011155114A1 (en) * | 2010-06-08 | 2011-12-15 | パナソニック株式会社 | Protection circuit, semiconductor device and electronic equipment |
US8878551B2 (en) | 2010-09-02 | 2014-11-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor integrated circuit device |
JP2018523290A (en) * | 2015-05-13 | 2018-08-16 | ナグラビジョン エス アー | Integrated circuit chip protection against physical and / or electrical changes |
WO2022008692A1 (en) * | 2020-07-10 | 2022-01-13 | Nagravision S.A. | Integrated circuit device with protection against malicious attacks |
-
2006
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