JP2009087988A - Semiconductor device with analysis preventing circuit, and analysis preventing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、製造元以外の第三者による半導体装置の回路の構成、回路のレイアウト及び動作の解析を防止するための解析防止回路を具える半導体装置及び解析防止方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and an analysis prevention method including an analysis prevention circuit for preventing analysis of the circuit configuration, circuit layout, and operation of a semiconductor device by a third party other than the manufacturer.
最新技術の結晶である半導体装置、特に大規模集積回路(LSI)といった先端プロセスにより製造された半導体装置においては、回路の構成、回路のレイアウト及び動作といった設計事項が解析されてしまうと、第三者に容易に模倣されてしまうという問題があった。 In a semiconductor device that is a crystal of the latest technology, particularly a semiconductor device manufactured by a leading-edge process such as a large-scale integrated circuit (LSI), the design matters such as the circuit configuration, circuit layout, and operation are analyzed. There was a problem that it was easily imitated by a person.
第三者による物理的な解析を防止することを目的として、解析を防止したい半導体装置の一部領域、すなわち被保護回路領域の上側全て、又は上側の一部を導電層、又は1本の導電性の配線(パターン)で覆う構成、すなわち解析防止回路が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 For the purpose of preventing a physical analysis by a third party, a partial region of the semiconductor device to be prevented from being analyzed, that is, the upper side of the protected circuit region, or a part of the upper side is a conductive layer or a single conductive layer. A structure that is covered with a conductive wiring (pattern), that is, an analysis prevention circuit is known (for example, see Patent Document 1).
かかる特許文献1によれば、上述した導電層又は配線に所定の電圧を印加しておいて、この電圧の変化により切削加工といった解析行為を検出し、例えばテスタによる動作解析を不可能としている。 According to Patent Document 1, a predetermined voltage is applied to the above-described conductive layer or wiring, and an analysis act such as cutting is detected based on a change in the voltage, for example, operation analysis using a tester is impossible.
また、かかる特許文献1によれば、解析防止装置は、上述した導電層又は配線が切断又は加工されたことを検知し、かつこの検知に対応して少なくとも被保護回路領域の回路の動作を停止させてしまう信号を出力する検出器を備えている。
近年、微細加工技術の進展が著しい。例えば、集束イオンビーム(FIB;Focused Ion Beam)を用いる、例えば半導体装置を構成する絶縁膜のみを極めて細密に切削することが可能な微細加工技術が開発されている。 In recent years, the progress of microfabrication technology has been remarkable. For example, a microfabrication technique using a focused ion beam (FIB) that can cut only an insulating film constituting a semiconductor device extremely finely has been developed.
上記従来の解析防止回路をもってしても、このような微細加工技術の応用により、絶縁膜のみが剥ぎ取られ、解析防止回路及びその下部に位置している被保護回路領域の回路の構成要素が容易に露出させられ、構成要素及びそのレイアウトが外観により解析されてしまうおそれがある。 Even with the above-described conventional analysis prevention circuit, only the insulating film is peeled off by the application of such a microfabrication technology, and the analysis prevention circuit and the components of the circuit in the protected circuit region located below the analysis prevention circuit are provided. It is easily exposed and the components and their layout may be analyzed by appearance.
さらに、この露出させられた解析防止回路、特に配線(細線)状に形成された解析防止回路は、例えば複数本の配線を互いに接続し直して被保護回路領域が露出するように迂回させる迂回路が形成されるか、或いは短絡させられることにより物理的又は電気的に無効化されてしまうおそれがある。 Furthermore, the exposed analysis prevention circuit, particularly the analysis prevention circuit formed in a wiring (thin line) shape, for example, reconnects a plurality of wirings to each other so as to bypass the protected circuit area. May be physically or electrically invalidated by being formed or short-circuited.
結果として、被保護回路領域の電気的な動作解析が行われてしまうおそれがある。 As a result, there is a possibility that an electrical operation analysis of the protected circuit area is performed.
この発明の発明者は、鋭意研究を進める中で、被保護回路領域の上側に設ける解析防止回路の構成要素を複数本の細線、すなわち配線により構成し、特にこれら各配線に互いに異なる信号を割り振って入力動作させれば、上記従来の問題点を解決できることを見い出し、この発明を完成するに至った。 The inventor of the present invention, while advancing earnest research, configures the constituent elements of the analysis prevention circuit provided above the protected circuit area by a plurality of thin lines, that is, wirings, and particularly assigns different signals to these wirings. Thus, it has been found that the conventional problems can be solved by performing the input operation, and the present invention has been completed.
この発明は上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、第三者による半導体装置の回路の構成、レイアウトといった外観及び電気的な動作の解析をより効果的に防止することができる解析防止回路を具備する半導体装置及び解析防止方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to more effectively analyze the appearance and electrical operation of a circuit configuration and layout of a semiconductor device by a third party. An object of the present invention is to provide a semiconductor device including an analysis preventing circuit that can be prevented and an analysis preventing method.
この発明の解析防止回路を具える半導体装置の好適な構成例によれば、以下の構成を具えているのがよい。 According to a preferred configuration example of the semiconductor device including the analysis preventing circuit of the present invention, the following configuration is preferably provided.
すなわち、半導体装置は、回路素子が設けられていて、被保護回路素子領域が設定されている素子領域を含む基板を具えている。 That is, the semiconductor device includes a substrate including an element region in which circuit elements are provided and a protected circuit element region is set.
また、半導体装置、すなわち解析防止回路は、素子領域の上側に、少なくとも被保護回路領域上にまたがって設けられている複数のシールド配線を有するシールド配線層と、素子領域に作り込まれていて、複数のシールド配線それぞれに入力信号を入力する信号入力回路と、素子領域に作り込まれていて、複数のシールド配線それぞれの信号を検出信号として検出する検出回路と、素子領域に作り込まれていて、信号入力回路及び検出回路に接続されていて、複数の入力信号と検出信号とをシールド配線ごとに照合し、少なくとも被保護回路領域の回路素子の解析を無効化する信号を送出できる照合回路とを具えている。 In addition, the semiconductor device, that is, the analysis preventing circuit, is built in the element region and a shield wiring layer having a plurality of shield wirings provided over at least the protected circuit region above the element region, A signal input circuit that inputs an input signal to each of the plurality of shield wirings and a detection circuit that is built in the element region and detects a signal of each of the plurality of shield wirings as a detection signal, and a circuit that is built in the element region A collation circuit connected to the signal input circuit and the detection circuit, capable of collating a plurality of input signals and detection signals for each shield wiring, and transmitting a signal that invalidates at least analysis of circuit elements in the protected circuit area; It has.
また、この発明の解析防止方法によれば、上述した構成を有する半導体装置を準備するステップと、信号入力回路が、複数のシールド配線それぞれに入力信号を入力するステップと、検出回路が、複数のシールド配線それぞれの信号を検出信号として検出するステップと、照合回路が、複数の入力信号と検出信号とをシールド配線ごとに照合し、1本又は2本以上のシールド配線において入力信号と検出信号とが不一致であるとの照合結果に基づいて、少なくとも被保護回路領域の回路素子の解析を無効化する信号を送出するステップとを含む。 According to the analysis preventing method of the present invention, the step of preparing the semiconductor device having the above-described configuration, the step of inputting the input signal to each of the plurality of shield wirings, A step of detecting each signal of the shield wiring as a detection signal, and a collation circuit collates a plurality of input signals and detection signals for each shield wiring, and the input signal and the detection signal in one or more shield wirings And a step of sending a signal for invalidating the analysis of the circuit elements in the protected circuit area based on the result of the collation that the two are inconsistent.
この発明の解析防止回路によれば、被保護回路領域の上側に設ける解析防止回路の構成要素を複数本の細線、すなわちシールド配線により構成している。 According to the analysis preventing circuit of the present invention, the constituent elements of the analysis preventing circuit provided on the upper side of the protected circuit region are constituted by a plurality of thin wires, that is, shield wires.
また、各配線に異なる信号を割り振って入力動作させる。よって、シールド配線ごとに加工を検出することができ、複数本の配線を互いに接続し直して被保護回路領域が露出するように迂回させるといった従来の解析防止回路では検出不可能であった手法による加工を検出することができる。 Also, different signals are assigned to the respective wirings for input operation. Therefore, it is possible to detect the processing for each shield wiring, and it is based on a technique that cannot be detected by a conventional analysis prevention circuit such as connecting a plurality of wirings to each other so as to bypass the protected circuit area. Processing can be detected.
これらにより、例えば被保護回路領域の回路の動作を停止させるといった解析を防止するための手段を講じることができる。従って、被保護回路領域の回路の構成レイアウトといった機密事項をより効果的に保護することができる。 Thus, it is possible to take measures for preventing analysis such as stopping the operation of the circuit in the protected circuit area. Therefore, confidential matters such as the circuit configuration layout of the protected circuit area can be more effectively protected.
以下、図を参照して、この発明の実施形態につき説明する。なお、図には、この発明が理解できる程度に各構成成分の形状、大きさ及び配置関係が概略的に示されているに過ぎず、これによりこの発明が特に限定されるものではない。また、以下の説明に用いる各図において、同様の構成成分については同一の符号を付して示し、その重複する説明を省略する場合もあることを理解されたい。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The drawings merely schematically show the shape, size, and arrangement relationship of each component to the extent that the present invention can be understood, and the present invention is not particularly limited thereby. Moreover, in each figure used for the following description, it should be understood that the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof may be omitted.
(第1の実施形態)
〔半導体装置の構成例〕
図1(A)及び(B)を参照して、この発明の実施形態の解析防止回路を具える半導体装置の構成例につき説明する。
(First embodiment)
[Configuration example of semiconductor device]
With reference to FIGS. 1A and 1B, a configuration example of a semiconductor device including an analysis preventing circuit according to an embodiment of the present invention will be described.
図1(A)はこの発明の半導体装置の上面側の一部領域を透過的にみた、解析防止回路の構成を模式的に示す図である。図1(B)は図1(A)に示した一点鎖線で切断した切断面を示す模式的な図である。 FIG. 1A is a diagram schematically showing a configuration of an analysis preventing circuit as seen through a partial region on the upper surface side of the semiconductor device of the present invention. FIG. 1B is a schematic diagram illustrating a cut surface cut along a one-dot chain line illustrated in FIG.
図1(A)及び(B)に示されるように、この発明の実施形態の半導体装置10は、基板12を具えている。基板12は、例えばシリコン基板といった、いわゆる半導体装置の製造に一般的に適用できる基板である。
As shown in FIGS. 1A and 1B, a
図1(A)及び(B)において、基板12の部分領域を占める、素子領域14のさらに一部分を示してあるが、基板12全体の平面形状は、所望の任意好適な形状とすることができる。
In FIGS. 1A and 1B, a further part of the
基板12は、上面である第1主表面12a及びこの第1主表面12aに平行して対向する下面である第2主表面12bを有している。
The
素子領域14には、トランジスタといった複数の回路素子16が設けられている。すなわち、回路素子16には、ゲート電極といったいわゆる配線構造、導電性イオンが打ち込まれたウエル領域、その他の領域等が含まれる。
In the
回路素子16自体については、所望の機能に対応した任意好適な従来公知の構成とすることができるため、その詳細な説明は省略する。
Since the
複数の回路素子16が集積されている素子領域14には、その一部領域として被保護回路素子領域14aが含まれている。ここで被保護回路素子領域14aとは、何らかの機密事項に関する領域、すなわち第三者による物理的な解析を防止したい領域を意味する。
The
被保護回路素子領域14aは、この例では、略長方形状の形状として示してあるが、これに限定されない。
In this example, the protected
素子領域14の、この例では被保護回路素子領域14a外には、解析防止回路18が設けられている(詳細は後述する。)。
An
基板12の第1主表面12a上には第1絶縁層20が設けられている。この第1絶縁層20は、シリコン酸化膜といった従来公知の任意好適な材料により形成することができる。
A first
この第1絶縁層20の表面20a上には、複数の配線を含む第1配線層22が設けられている。この第1配線層22は、任意好適なプロセスルールで、好ましくは例えばアルミニウム、銅といった任意好適な材料を用いて形成すればよい。
A
この第1配線層22は、第1コンタクト21により既に説明した回路素子16と電気的に接続されている。
The
この第1コンタクト21は、第1絶縁層20を貫通して設けられている。第1コンタクト21は、好ましくは例えばタングステンといった従来公知の任意好適な導電性材料とすることができる。
The
第1絶縁層20上には、第2絶縁層30が設けられている。この第2絶縁層30は、シリコン酸化膜といった従来公知の任意好適な材料により形成することができる。
A second
この第2絶縁層30は、第1絶縁層20の表面20a及び第1配線層22を覆って設けられている。
The second
第2絶縁層30の表面30a上には、第2配線層32が設けられている。この例では第2配線層32をシールド配線層として設けてある。このシールド配線層32は、第2コンタクト31により解析防止回路と接続されている。
A
また、第2絶縁層30上には、このシールド配線層32を覆って第3絶縁層40が設けられている。
A third insulating
このシールド配線層32は、解析防止回路18の構成要素の1つである。
The
シールド配線層32は、素子領域14の上側に設けられている。シールド配線層32は、個々のシールド配線(以下、シールド配線32と称する。)が少なくとも被保護回路領域14a上にまたがって設けられている。
The
この例では複数の直線状のシールド配線32が、互いに平行に配列されて設けられている。
In this example, a plurality of
これら複数のシールド配線32は、この例では、長方形の被保護回路素子領域14aの2つの互いに対向する辺に直交してまたがるように、設けられている。
In this example, the plurality of shield wirings 32 are provided so as to cross over two mutually opposing sides of the rectangular protected
これら複数のシールド配線32のうち、最も外側に位置する2本の外側面は、好ましくは、被保護回路素子領域14aの輪郭近傍、すなわち被保護回路素子領域14aの輪郭よりも外側に位置させるか、又は複数のシールド配線32同士の配線間隔よりも小さいことを条件として被保護回路素子領域14aの輪郭の内側に位置させるようにするのがよい。
Of the plurality of
複数のシールド配線32同士の配線間隔は、プロセスルールが許容する範囲内で可能な限り小さくするのがよい。 The wiring interval between the plurality of shield wirings 32 is preferably as small as possible within the range allowed by the process rule.
また、個々のシールド配線32の長さは、可能な限り短く、すなわち好ましくは例えば直線状に配設して構成するのがよい。
The length of each
個々のシールド配線32の線幅及び複数のシールド配線同士の間隔は、いずれも好ましくは一定とし、かつ例えば0.1μmから5μm程度の範囲として設けるのがよい。
The line width of each
このようにシールド配線32を可能な限り短くする構成とすれば、シールド配線に対する加工をより効果的に検出することができる。よって、シールド配線32自体の加工が困難になるため、解析防止効果がより向上する。
Thus, if the
シールド配線層32は、好ましくは例えば多層配線構造の最上層の配線構造として構成するのがよい。
The
この例では、半導体装置10は、多層配線構造を有するものとし、かつシールド配線層32を単独の配線層である第2配線層(32)として設ける構成について説明したが、これに限定されず、シールド配線層32を例えば第1配線層22と同一層に設けてもよく、また第2配線層32よりもさらに上層の配線層として設けてもよい。
In this example, the
さらに、シールド配線32は、その全長が2層以上の配線層に分割される構成とすることもできる。この場合には、分割されたシールド配線の部分同士を、ヴィアホールを導電性材料で埋め込んだ従来公知のいわゆる埋込みヴィアといった構成により、電気的に接続するのがよい。
Further, the
図1(A)及び(B)に示すように、この発明の解析防止回路18は、既に説明したシールド配線32に加えて、信号入力回路34、検出回路36及び照合回路38を具備している。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
信号入力回路34は、基板12の素子領域14の被保護回路素子領域14a外に設けられている。この信号入力回路34の出力端子は、複数のシールド配線32それぞれの一端に接続されている。信号入力回路34は、複数のシールド配線32それぞれに、互いに異なる入力信号を入力することができる。
The
検出回路36は、素子領域14の被保護回路素子領域14a外に作り込まれている。この検出回路36の入力端子は、複数のシールド配線32それぞれの信号入力回路34の出力端子が非接続の他端に接続されている。検出回路36は、複数のシールド配線32それぞれの信号を検出する。
The
すなわち、複数のシールド配線32それぞれの一端には信号入力回路34の出力端子が接続されており、複数のシールド配線32それぞれの他端には検出回路36の入力端子が接続されている。
That is, the output terminal of the
照合回路38は、この例では素子領域14の被保護回路素子領域14a外に作り込まれている。この照合回路38は、信号入力回路34及び検出回路36の出力端子に接続されている。
In this example, the
照合回路38は、信号入力回路34が複数のシールド配線32それぞれに入力した入力信号と検出回路36がシールド配線32それぞれにつき検出した検出信号とを、入力された入力信号に対応するシールド配線32ごとに照合する。
The collating
照合回路38は、照合結果に基づいて、すなわち、信号入力回路34が入力した入力信号(この場合には電圧の大きさで定義される信号)と検出回路36が検出した検出信号(の大きさ)とが異なっていた場合には、少なくとも被保護回路素子領域の回路素子が非動作となるように、或いは半導体装置10全体が非動作となるように、又は解析が不可能となるように無効化する信号、すなわち後述するリセット信号又は遮断信号を送出することができる機能を有している。
The
ここでいう無効化とは、例えばLSI内部の記憶保持回路の設定を消去してしまうことにより、少なくとも被保護回路素子領域の回路素子が通常、すなわち非解析の状態であれば動作する所定の信号を入力しても非動作となる状態にすること等を意味する。 Invalidation here refers to, for example, a predetermined signal that operates if at least the circuit elements in the protected circuit element area are normal, that is, in an unanalyzed state, by erasing the setting of the memory holding circuit inside the LSI. This means that even if is input, it becomes inactive.
例えば、LSIの内部には、一般にフリップフロップ回路、レジスタ回路、ランダムアクセスメモリ(RAM)といったデータの記憶保持を行う構成要素、すなわち記憶保持回路が存在する。 For example, the LSI generally includes components that store and hold data such as flip-flop circuits, register circuits, and random access memories (RAM), that is, memory holding circuits.
これらはいずれも、いわゆるリセット端子を有している。このリセット端子にリセット信号が入力されると、記憶されているデータはその一部又は全部が消去されることになる。 Each of these has a so-called reset terminal. When a reset signal is input to the reset terminal, a part or all of the stored data is erased.
また、LSI内部に供給される電源供給をオフ状態で遮断することができるためのスイッチ回路を設けておけば、このスイッチ回路をオフする遮断信号の入力により、LSI全体の動作を停止させることができる。 In addition, if a switch circuit is provided for shutting off the power supply supplied to the LSI in an off state, the operation of the entire LSI can be stopped by inputting a cutoff signal for turning off the switch circuit. it can.
すなわち、照合回路38の出力端子は、上述した記憶保持回路のリセット端子又は電源供給を遮断するスイッチ回路に接続する構成とされる。
That is, the output terminal of the
このような解析防止回路を具える半導体装置によれば、複数のシールド配線に個別に入力信号を入力することができる。また、複数のシールド配線それぞれに互いに異なる入力信号を入力して、シールド配線ごとに独立して入力信号と検出信号との照合を行う。よって、配線の迂回といった加工が行われたとしてもその加工の検出を容易に行うことができる。従って、半導体装置の動作解析といった物理的な解析を効果的に防止することができる。 According to the semiconductor device including such an analysis preventing circuit, input signals can be individually input to the plurality of shield wirings. Also, different input signals are input to each of the plurality of shield wires, and the input signal and the detection signal are independently verified for each shield wire. Therefore, even if processing such as detouring of wiring is performed, the processing can be easily detected. Therefore, physical analysis such as operation analysis of the semiconductor device can be effectively prevented.
〔動作〕
ここで、既に説明した第1の実施形態の半導体装置の動作につき、図1(A)及び(B)、並びに図2を参照して説明する。
[Operation]
Here, the operation of the semiconductor device of the first embodiment already described will be described with reference to FIGS. 1A and 1B and FIG.
図2はこの発明の第1の実施形態の半導体装置、すなわち解析防止回路の動作を説明するためのフローチャートである。 FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the semiconductor device of the first embodiment of the present invention, that is, the analysis preventing circuit.
まず、信号入力回路34が、複数のシールド配線32に、かかる配線ごとに互いに異なる入力信号を入力する(S1)。
First, the
この例でいう入力信号とは、各シールド配線32に固有の大きさとして設定される電圧信号を意味する。
The input signal referred to in this example means a voltage signal set as a specific size for each
検出回路36は、複数のシールド配線32それぞれに入力された入力信号を検出信号として検出する(S2)。
The
照合回路38は、信号入力回路34が複数のシールド配線32それぞれに入力した固有の入力信号と、検出回路36がシールド配線32それぞれにつき検出した検出信号とをシールド配線32ごとに照合する(S3)。
The
この照合は、入力信号と検出信号とが一致しているか否かをシールド配線32ごとに行う(S4)。
This collation is performed for each
照合の結果、個々のシールド配線32に対する入力信号と検出信号とが一致した場合には、シールド配線32に対する信号入力、信号検出及び信号照合という上述した一連の動作を繰り返す。
As a result of the collation, when the input signal and the detection signal for each
照合回路38が1本又は2本以上のシールド配線32について検出信号が入力信号と異なっていることを検出した場合には、すなわち、信号入力回路34が入力した入力信号の大きさと検出回路36が検出した検出信号の大きさとが異なっていた場合には、照合回路38は、上述した記憶保持回路のリセット端子にリセット信号を送出して記憶保持回路をリセットするか、又は電源供給を遮断するスイッチ回路に遮断信号を送出して電源供給を遮断する。
When the
このようにして、照合回路38は、少なくとも被保護回路素子領域14aの回路素子が非動作、すなわち機能できなくして解析不能となるように、又は半導体装置10全体が非動作となるようにするか或いは機能を喪失させて解析不能となるように解析行為を無効化する(S5)。
In this way, the
(第2の実施形態)
〔半導体装置の構成例〕
図3を参照して、この発明の解析防止回路を具える半導体装置のさらなる構成例につき説明する。
(Second Embodiment)
[Configuration example of semiconductor device]
With reference to FIG. 3, a further configuration example of the semiconductor device including the analysis preventing circuit of the present invention will be described.
図3は半導体装置の上面側の一部領域を透過的にみた、解析防止回路の構成を模式的に示す図である。切断面を模式的に示す図については図1(B)と何ら変わるところがないため、その図示を省略する。 FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of the analysis preventing circuit, transparently viewing a partial region on the upper surface side of the semiconductor device. Since the drawing schematically showing the cut surface is not different from FIG. 1B, its illustration is omitted.
この構成例は、物理的な解析を検出するための信号として、クロック信号をさらに用いる点に特徴を有している。 This configuration example is characterized in that a clock signal is further used as a signal for detecting physical analysis.
この実施形態の半導体装置において、解析防止回路以外の構成については既に説明した第1の実施形態の構成と何ら変わるところがなく、用いられる用語の意味も特に説明しない限り同様であるため、解析防止回路以外の他の構成要素にかかる詳細な説明は省略する。 In the semiconductor device of this embodiment, the configuration other than the analysis prevention circuit is the same as the configuration of the first embodiment already described, and the meaning of the terms used is the same unless otherwise described. Detailed descriptions of the other constituent elements will be omitted.
図3に示されるように、この発明の実施形態の半導体装置10は、解析防止回路18の構成要素であるシールド配線層32を具えている。このシールド配線32自体の形状及び設置態様は、既に説明した第1の実施形態と何ら変わるところがない。
As shown in FIG. 3, the
すなわち、複数のシールド配線32、すなわちシールド配線層は、第1の実施形態と同様に、素子領域14の上側に設けられている。
That is, the plurality of
図3に示されるように、この実施形態の解析防止回路18は、第1の実施の形態で説明した構成と同一構成のシールド配線32及び信号入力回路34に加えて、クロック信号入力回路39、遅延検出回路36’、及び照合回路38’を具備している。
As shown in FIG. 3, the
クロック信号入力回路39は、基板12の素子領域14、この例では被保護回路素子領域14a外に設けられている。このクロック信号入力回路39の出力端子は複数に分岐されていて、後述する遅延検出回路36’、複数の第1フリップフロップ回路33及び第2フリップフロップ回路35にそれぞれ1対1の対応関係で接続されている。
The clock
クロック信号入力回路39は、複数の第1フリップフロップ回路33それぞれを介して、これら第1フリップフロップ回路33それぞれに対応する複数のシールド配線32それぞれに、クロック信号を入力することができる。
The clock
信号入力回路34は、第1の実施の形態と同様に素子領域14に設けられている。
The
信号入力回路34の出力端子は、複数の第1フリップフリップ回路33それぞれの入力端子に接続されている。
An output terminal of the
信号入力回路34は、複数のシールド配線32それぞれに、この第1フリップフロップ回路33を介して互いに異なる入力信号、好ましくこの例では互いに異なる大きさの電圧信号を入力することができる。
The
なお、クロック信号入力回路39は、これら第1フリップフロップ回路33及び第2フリップフロップ回路35の全てに同一周波数のクロック信号を入力する構成としてもよいし、これら第1フリップフロップ回路33及び第2フリップフロップ回路35それぞれに、互いに異なる周波数のクロック信号を入力する構成としてもよい。
The clock
遅延検出回路36’は、素子領域14、この例では被保護回路素子領域14a外に作り込まれている。この遅延検出回路36’の入力端子は、複数のシールド配線32それぞれに対応して接続されている複数の第2フリップフロップ回路35の出力端子に接続されている。
The delay detection circuit 36 'is formed outside the
遅延検出回路36’は、複数のシールド配線32それぞれの配線遅延、すなわち第1フリップフロップ回路33から出力された信号入力回路34が発生する電圧信号が第2フリップフロップ回路35に至るまでに要したクロック信号のクロック数(周期数)を検出して、これを遅延検出信号として出力する。
The
複数のシールド配線32それぞれの一端、すなわち入力端部には第1フリップフロップ回路33の出力端子が接続されており、複数のシールド配線32それぞれの他端、すなわち出力端部には第2フリップフロップ回路35の入力端子が接続されている。
The output terminal of the first flip-
上述した第1フリップフロップ回路33及び第2フリップフロップ回路35は、いずれもクロック信号入力回路39が発生するクロック信号が入力される入力端子を有しており、これに入力されるクロック信号の立ち上がりまたは降下のタイミングで動作するいわゆる同期式のフリップフロップ回路である。
Each of the first flip-
照合回路38’は、素子領域14、この例では被保護回路素子領域14a外に作り込まれている。この照合回路38’の入力端子は、遅延検出回路36’の出力端子に接続されている。
The verification circuit 38 'is formed outside the
また、照合回路38’の別の入力端子には、信号入力回路34の別の出力端子が接続されている。また、別の入力端子には、クロック信号入力回路39の別の出力端子が接続されている。
Further, another output terminal of the
照合回路38’には、各シールド配線32に固有の配線遅延、すなわち、入力される電圧信号が各シールド配線32を伝播するのに要するクロック信号の所定のクロック数が比較対象として読み出し及び対照可能なようにデータとしてプリセットされている。
The
照合回路38’は、このようなデータ記憶を担う構成要素として、好ましくは例えばいわゆるフリップフロップ回路やレジスタ回路を具える構成とするのがよい。
The
このクロック信号の所定のクロック数、すなわち特定の周期数とは、信号入力回路34が発生する電圧信号が、シールド配線32を通る、すなわち第1フリップフロップ回路33から第2フリップフロップ回路35に伝播するまでに要するクロック数であって、シールド配線32ごとに予め設定されている。
The predetermined number of clocks of the clock signal, that is, the specific number of cycles means that the voltage signal generated by the
照合回路38’は、遅延検出回路36’が出力した遅延検出信号の入力を受け、この遅延検出信号、すなわちシールド配線32を伝播するのに要したクロック信号のクロック数と、予め記憶されていた対応する所定のクロック数を読み出して、シールド配線ごとに対照できる機能を有している。
The
また、照合回路38’は、照合結果に基づいて、すなわち、遅延検出回路36’が検出した配線遅延が、所期の配線遅延と異なっていた場合には、少なくとも被保護回路素子領域の回路素子が非動作となるように、或いは半導体装置10全体が非動作となるように無効化するためのリセット信号又は遮断信号を送出できる機能を有している。
Further, the
ここでいう無効化とは、第1の実施の形態で説明したように、LSI内部の例えばフリップフロップ回路、レジスタ回路、ランダムアクセスメモリ(RAM)といった記憶保持回路の設定を消去してしまうことにより、少なくとも被保護回路素子領域の回路素子が通常、すなわち非解析の状態であれば動作する所定の信号(信号)を入力しても非動作となる状態にすること等を意味する。 The invalidation here means that, as described in the first embodiment, the setting of the memory holding circuit such as the flip-flop circuit, the register circuit, and the random access memory (RAM) in the LSI is deleted. This means that at least the circuit elements in the protected circuit element region are in a normal state, that is, in a non-analyzed state even if a predetermined signal (signal) that operates is input.
また、既に説明したように、スイッチ回路をオフする遮断信号の入力により、LSI全体の動作を停止させるようにしてもよい。 Further, as already described, the operation of the entire LSI may be stopped by inputting a cutoff signal for turning off the switch circuit.
すなわち、照合回路38’の出力端子は、上述した記憶保持回路のリセット端子又は電源供給を遮断するスイッチ回路に接続する構成とされる。
That is, the output terminal of the
このような解析防止回路を具える半導体装置によれば、複数のシールド配線に個別に入力信号が入力される。また、それぞれに互いに異なる入力信号を入力して、シールド配線ごとに独立して信号の照合を行う。 According to the semiconductor device having such an analysis preventing circuit, input signals are individually input to the plurality of shield wirings. Also, different input signals are input to each, and the signals are verified independently for each shield wiring.
よって、配線の迂回といった加工が極めて困難となる。従って、半導体装置の動作解析といった物理的な解析を効果的に防止することができる。 Therefore, processing such as detouring of wiring becomes extremely difficult. Therefore, physical analysis such as operation analysis of the semiconductor device can be effectively prevented.
また、このように、クロック信号を用いる構成とすれば、いわゆる同期設計が可能となるため、設計がより容易となり、半導体装置の開発期間をより短縮することができる。 In addition, when the clock signal is used as described above, so-called synchronous design is possible, so that the design becomes easier and the development period of the semiconductor device can be further shortened.
また、配線ごとに異なる周波数のクロック信号を割り振って入力できる構成とすれば、例えば配線レイアウト等の事情により、シールド配線の配線長や配線幅が局所的に異なったものとなってしまう場合でも、入力されるクロック周波数を対応させて調整することができるため、このような場合でも第三者による解析を的確に検出することができる。 In addition, if it is configured to be able to allocate and input clock signals with different frequencies for each wiring, even when the wiring length and wiring width of the shield wiring are locally different due to circumstances such as wiring layout, Since the input clock frequency can be adjusted correspondingly, analysis by a third party can be accurately detected even in such a case.
〔動作〕
ここで、この第2の実施形態の半導体装置の動作につき、図3及び図4を参照して説明する。
[Operation]
Here, the operation of the semiconductor device of the second embodiment will be described with reference to FIGS.
図4は、既に説明した第2の実施形態の半導体装置、すなわち解析防止回路の動作を説明するためのフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the semiconductor device of the second embodiment already described, that is, the analysis preventing circuit.
まず、クロック信号入力回路39が、第1フリップフロップ回路33を介して、複数のシールド配線32ごとにクロック信号を入力する。同時に信号入力回路34が、第1フリップフロップ回路33を介して、複数のシールド配線32ごとに入力信号である電圧信号を入力する(S1)。
First, the clock
入力されるクロック信号は、全てのシールド配線32について同一周波数であってよく、又はシールド配線32それぞれについて互いに異なる周波数であってもよい。
The input clock signal may have the same frequency for all the
この例でいう互いに異なる周波数のクロック信号とは、各シールド配線32に固有の周波数として予め設定されるクロック信号を意味する。
The clock signals having different frequencies in this example mean clock signals that are preset as frequencies unique to each
遅延検出回路36’は複数のシールド配線32それぞれに、信号入力回路34から入力された電圧信号が、第2フリップフロップ回路35に至るまでに要するクロック数(周期数)、すなわち配線遅延を検出する(S2)。
The
照合回路38’は、遅延検出回路36’が検出したクロック数と、プリセットされていたクロック数とをシールド配線32ごとに照合する(S3)。 The collation circuit 38 'collates the number of clocks detected by the delay detection circuit 36' with the preset number of clocks for each shield wiring 32 (S3).
この照合は、シールド配線32に入力された電圧信号がシールド配線32を伝播するのに要したクロック信号のクロック数と、予め記憶されていた所定のクロック数とを読み出して対照し、これらが一致しているか否かをシールド配線32ごとに行う(S4)。
This collation is performed by reading out the clock number of the clock signal required for the voltage signal input to the
照合の結果、シールド配線32ごとに予め設定されていたクロック数と検出されたクロック数とが一致、すなわち配線遅延が一致した場合には、上述したシールド配線32に対するクロック信号入力、配線遅延検出及び配線遅延照合という一連の動作を繰り返す。
As a result of the collation, when the number of clocks set in advance for each
照合回路38’が1本又は2本以上のシールド配線32について所定の配線遅延と異なっている配線遅延を検出した場合には、照合回路38’は、上述した記憶保持回路のリセット端子にリセット信号を送出して記憶保持回路をリセットするか、又は電源供給を遮断するスイッチ回路に遮断信号を送出して電源供給を遮断する。
When the
このようにして、照合回路38’は、少なくとも被保護回路素子領域14aの回路素子が非動作、すなわち機能できなくなるように、又は半導体装置10全体が非動作となるようにするか或いは機能を喪失させて解析を無効化する(S5)。
In this way, the
10:半導体装置
12:基板
12a:第1主表面
12b:第2主表面
14:素子領域
14a:被保護回路素子領域
16:回路素子
18:解析防止回路
20:第1絶縁層
20a、30a:表面
21:第1コンタクト
22:第1配線層
30:第2絶縁層
31:第2コンタクト
32:シールド配線(層)(第2配線層)
33:第1フリップフロップ回路
34:信号入力回路
35:第2フリップフロップ回路
36:検出回路
36’:遅延検出回路
38、38’:照合回路
39:クロック信号入力回路
40:第3絶縁層
10: Semiconductor device 12:
33: first flip-flop circuit 34: signal input circuit 35: second flip-flop circuit 36: detection circuit 36 ': delay
Claims (7)
前記素子領域の上側に、少なくとも前記被保護回路領域上にまたがって設けられている複数のシールド配線を有するシールド配線層と、
前記素子領域に作り込まれていて、複数の前記シールド配線それぞれに入力信号を入力する信号入力回路と、
前記素子領域に作り込まれていて、複数の前記シールド配線それぞれの信号を検出信号として検出する検出回路と、
前記素子領域に作り込まれていて、前記信号入力回路及び前記検出回路に接続されていて、複数の前記入力信号と前記検出信号とを前記シールド配線ごとに照合し、少なくとも前記被保護回路領域の回路素子の解析を無効化する信号を送出できる照合回路と
を含む解析防止回路を具えることを特徴とする半導体装置。 A circuit element is provided, and includes a substrate including an element region in which a protected circuit element region is set;
A shield wiring layer having a plurality of shield wirings provided over at least the protected circuit region above the element region; and
A signal input circuit that is built in the element region and inputs an input signal to each of the plurality of shield wires;
A detection circuit that is built in the element region and detects a signal of each of the plurality of shield wires as a detection signal;
Built in the element region, connected to the signal input circuit and the detection circuit, a plurality of the input signal and the detection signal are collated for each shield wiring, and at least of the protected circuit region What is claimed is: 1. A semiconductor device comprising: an analysis preventing circuit including a verification circuit capable of transmitting a signal for invalidating analysis of a circuit element.
前記素子領域の上側に、少なくとも前記被保護回路領域上にまたがって設けられている複数のシールド配線を有するシールド配線層と、
前記素子領域に作り込まれていて、複数の前記シールド配線それぞれの一端に、1対1の対応関係で接続されている複数の第1フリップフロップ回路と、
前記素子領域に作り込まれていて、前記シールド配線それぞれの他端に、1対1の対応関係で接続されている複数の第2フリップフロップ回路と、
前記素子領域に作り込まれていて、複数の前記第1フリップフロップ回路それぞれに入力信号を入力する信号入力回路と、
前記素子領域に作り込まれていて、複数の前記第1フリップフロップ回路及び前記第2フリップフロップ回路それぞれに接続されていて、クロック信号入力回路が生成した同一周波数のクロック信号であって、前記第1フリップフロップ回路に入力され、かつ前記シールド配線を経て前記第2フリップフロップ回路に至る第1クロック信号、前記第2フリップフロップ回路に入力される第2クロック信号、及び遅延検出回路に直接的に入力される第3クロック信号及び前記入力信号に基づいて、前記シールド配線それぞれの配線遅延を検出する当該遅延検出回路と
前記素子領域に作り込まれていて、複数の前記シールド配線それぞれについて所定の配線遅延を読み出し、当該所定の配線遅延と前記遅延検出回路が前記シールド配線それぞれにつき検出した配線遅延とを前記シールド配線ごとに照合し、少なくとも前記被保護回路領域の回路素子の解析を無効化する信号を送出できる照合回路と
を含む解析防止回路を具えることを特徴とする半導体装置。 A circuit element is provided, and includes a substrate including an element region in which a protected circuit element region is set;
A shield wiring layer having a plurality of shield wirings provided over at least the protected circuit region above the element region; and
A plurality of first flip-flop circuits built in the element region and connected to one end of each of the plurality of shield wires in a one-to-one correspondence;
A plurality of second flip-flop circuits formed in the element region and connected in a one-to-one correspondence relationship to the other ends of the shield wires;
A signal input circuit which is built in the element region and inputs an input signal to each of the plurality of first flip-flop circuits;
A clock signal of the same frequency generated in the element region, connected to each of the plurality of first flip-flop circuits and the second flip-flop circuit, and generated by a clock signal input circuit; A first clock signal that is input to one flip-flop circuit and reaches the second flip-flop circuit through the shield wiring, a second clock signal input to the second flip-flop circuit, and a delay detection circuit directly Based on the input third clock signal and the input signal, the delay detection circuit for detecting the wiring delay of each of the shield wirings and a predetermined wiring for each of the plurality of shield wirings, which are built in the element region Read the delay, the predetermined wiring delay and the delay detection circuit to each shield wiring An analysis preventing circuit including a matching circuit capable of collating the detected wiring delay for each shield wiring and sending at least a signal for invalidating the analysis of the circuit element in the protected circuit region. Semiconductor device.
前記信号入力回路が、複数の前記シールド配線それぞれに入力信号を入力するステップと、
前記検出回路が、複数の前記シールド配線それぞれの信号を検出信号として検出するステップと、
前記照合回路が、複数の前記入力信号と前記検出信号とを前記シールド配線ごとに照合し、1本又は2本以上の前記シールド配線において前記入力信号と前記検出信号とが不一致であるとの照合結果に基づいて、少なくとも前記被保護回路領域の回路素子の解析を無効化する信号を送出するステップと
を含む解析防止方法。 Preparing the semiconductor device according to claim 1;
The signal input circuit inputting an input signal to each of the plurality of shield wires; and
The detection circuit detecting a signal of each of the plurality of shield wires as a detection signal;
The collation circuit collates a plurality of the input signals and the detection signals for each shield wiring, and collates that the input signal and the detection signal do not coincide with each other in one or more shield wirings. And a step of transmitting a signal for invalidating the analysis of the circuit element in the protected circuit region based on the result.
前記遅延検出回路が、前記クロック信号入力回路が生成した同一周波数のクロック信号であって、前記第1フリップフロップ回路に入力され、かつ前記シールド線を経て第2フリップフロップ回路に至る第1クロック信号、前記第2フリップフロップ回路に入力される第2クロック信号、及び前記遅延検出回路に直接的に入力される第3クロック信号及び前記入力信号に基づいて、複数の前記シールド配線それぞれの配線遅延を検出するステップと、
前記照合回路が、複数の前記シールド配線それぞれについて所定の配線遅延を読み出し、当該所定の配線遅延と前記遅延検出回路が前記シールド配線それぞれにつき検出した配線遅延とを前記シールド配線ごとに照合し、1本又は2本以上の前記シールド配線において前記所定の配線遅延と検出された配線遅延とが不一致であるとの照合結果に基づいて、少なくとも前記被保護回路領域の回路素子の解析を無効化する信号を送出するステップと
を含む解析防止方法。 Preparing a semiconductor device according to claim 2;
The delay detection circuit is a clock signal of the same frequency generated by the clock signal input circuit, and is input to the first flip-flop circuit and reaches the second flip-flop circuit through the shield line A wiring delay of each of the plurality of shield wirings based on the second clock signal input to the second flip-flop circuit and the third clock signal input directly to the delay detection circuit and the input signal; Detecting step;
The collation circuit reads out a predetermined wiring delay for each of the plurality of shield wirings, and collates the predetermined wiring delay and the wiring delay detected by the delay detection circuit for each of the shield wirings for each shield wiring. A signal that invalidates at least the analysis of the circuit element in the protected circuit area based on a collation result that the predetermined wiring delay and the detected wiring delay do not match in one or more shield wirings A method for preventing analysis.
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