JP3021439B1 - 耐タンパーデバイス - Google Patents

耐タンパーデバイス

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JP3021439B1
JP3021439B1 JP10328820A JP32882098A JP3021439B1 JP 3021439 B1 JP3021439 B1 JP 3021439B1 JP 10328820 A JP10328820 A JP 10328820A JP 32882098 A JP32882098 A JP 32882098A JP 3021439 B1 JP3021439 B1 JP 3021439B1
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Abstract

【要約】 【課題】 半導体回路の上に光学的単結晶(LiNbO3
など)を置いて外部からレーザビームを当てても秘密情
報を解読できないようにする。 【解決手段】 メモリなどの半導体回路の保護層102の
上に、誘電体粒子202を含有する誘電体分散層201を形成
する。誘電体粒子202が、誘電体分散層201の中に分散さ
れていることにより、電気力線103で示すように、電界
集中は緩和される。半導体チップの上にLiNbO3単結
晶104を置いた場合、半導体ゲート電極101の電位が情報
0,1に応じて異なっていても、単結晶104表面に至る
途中で電界は緩和され、単結晶104の屈折率に明確な違
いは生じない。したがって、レーザビームを当てても解
読はできなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐タンパーデバイ
スに関し、特に、外部からレーザビームを当てて半導体
に格納されている秘密情報を解読することに対抗する耐
タンパーデバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】秘密情報は通常、EEPROMなどの半
導体メモリに格納されている。秘密情報は、メモリにお
いて0あるいは1というデジタル情報の形で格納されて
おり、この0あるいは1は、メモリの電位の違いによっ
て区別される。メモリに記憶されている情報は、直接そ
のままの形では読み出せないようになっている。メモリ
から出力される際に暗号化されて、簡単には解読できな
いように保護されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の半導体
デバイスでは、デバイス中に格納されている秘密データ
を解読される可能性がある。半導体チップに格納されて
いる秘密情報を解読する方法として、パッケージを剥が
して、レーザビームを当てて解読する方法がある。半導
体回路の上に光学的単結晶(LiNbO3)を置き、外部
からレーザビームを当てる。格納されている情報の1,
0は、ゲート電位の違いによるものであり、ゲート電圧
に対応して単結晶材料の屈折率が変わる。この屈折率の
違いを、光学針の働きをするレーザビームで読み取るこ
とにより、情報が解読できる。
【0004】図6は、レーザビームによる解読の原理図
を示す。ゲート電極101は、EEPROMなど半導体メ
モリのゲート電極である。ゲート電極101の電位が、格
納されている情報の0,1に対応して高くなったり低く
なったりする。保護層102は、チップの表面を保護する
ための層である。103は電界の強さを矢印の疎密で表わ
した。104は解読のために置かれる光学的単結晶LiNb
3であり、電界の強弱に応じて屈折率が変わる。この
上からレーザビーム105を当てると、LiNbO3の屈折率
の違いを読み取ることができる。この結果、その下のゲ
ート電位の違いが分かり、格納されている情報0,1が
解読される。従来の半導体デバイスでは、このようにし
て秘密データが解読されるという問題があった。
【0005】本発明は、上記従来の問題を解決し、レー
ザビームを当てても秘密情報を解読できない耐タンパー
デバイスを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明では、耐タンパーデバイスを、半導体回路の
保護層の上に、誘電体粒子を含有する誘電体層を形成し
た構成とした。このように構成したことにより、半導体
のゲート電位による電界分布が、誘電体層によって緩和
されて、明確な屈折率の違いは生じないので、LiNbO
3単結晶を半導体チップの上に置き、レーザビームを当
てても解読はできなくなる。
【0007】また、誘電体層を、2種類以上の誘電率材
料を含有する層とした。このように構成したことによ
り、電界分布が2種類以上の誘電体層によって一層緩和
されて、レーザビームを当てても解読はできなくなる。
【0008】また、半導体回路の保護層の上に、誘電体
層の積層を形成した。このように構成したことにより、
電界分布が誘電体層の積層によって一層緩和されて、レ
ーザビームを当てても解読はできなくなる。
【0009】また、半導体回路の保護層の上に、少なく
とも2種類の誘電体層を平面的に交互に並べた誘電体パ
ターン層を形成した。このように構成したことにより、
電界分布が誘電体パターン層によって緩和されて、レー
ザビームを当てても解読はできなくなる。
【0010】また、半導体回路の保護層の上に、磁性層
を形成した。このように構成したことにより、メモリの
情報による電界が磁性層で乱されてレーザビームを当て
ても解読はできなくなる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1記載の発明は、
半導体回路の保護層の上に、誘電体粒子を含有する誘電
体層を形成した耐タンパーデバイスであり、半導体のゲ
ート電位による電界分布を、誘電体層によって緩和する
という作用を有する。
【0012】本発明の請求項2記載の発明は、請求項1
記載の耐タンパーデバイスにおいて、前記誘電体層は、
2種類以上の誘電率材料を含有する層であるものであ
り、半導体のゲート電位による電界分布を、2種類以上
の誘電率材料を含有する誘電体層によって一層緩和する
という作用を有する。
【0013】本発明の請求項3記載の発明は、半導体回
路の保護層の上に、誘電体層の積層を形成した耐タンパ
ーデバイスであり、半導体のゲート電位による電界分布
を、誘電体層の積層によって一層緩和するという作用を
有する。
【0014】本発明の請求項4記載の発明は、半導体回
路と、前記半導体回路の上に形成した保護層と、前記保
護層の上に形成した誘電体パターン層とを備えた耐タン
パーデバイスにおいて、前記誘電体パターン層は、第1
の誘電体層および前記第1の誘電体層と異なる誘電率を
もつ第2の誘電体層の少なくとも2種類の誘電体層を平
面的に交互に並べて形成した誘電体パターン層である
タンパーデバイスであり、半導体のゲート電位による電
界分布を、誘電体パターン層によって緩和するという作
用を有する。
【0015】本発明の請求項5記載の発明は、半導体回
路の保護層の上に、磁性層を形成した耐タンパーデバイ
スであり、メモリの情報による電界を磁性層で乱して、
レーザビームを当てても解読できないようにするという
作用を有する。
【0016】以下、本発明の実施の形態について、図1
〜図5を参照しながら詳細に説明する。
【0017】(第1の実施の形態)本発明の第1の実施
の形態は、半導体回路の保護層の上に、誘電体粒子を含
有する誘電体層を形成した耐タンパーデバイスである。
【0018】図1は、本発明の第1の実施の形態の耐タ
ンパーデバイスの断面図である。図1において、ゲート
電極101は、EEPROMなど半導体メモリのゲート電
極である。保護層102は、チップの表面を保護するため
の層である。電気力線103は、電界の強さを矢印の疎密
で表わしたものである。光学的単結晶104は、解読のた
めに置かれるLiNbO3であり、電界の強弱に応じて屈
折率が変わる結晶である。誘電体分散層201は、母層よ
り誘電率の大きい誘電体粒子を分散させた層である。誘
電体粒子202は、誘電体分散層201の中に分散されたBa
TiO3粒子(誘電率εは、誘電体分散層201の誘電率よ
り大きい)である。
【0019】上記のように構成された本発明の第1の実
施の形態の耐タンパーデバイスの機能を説明する。
【0020】誘電体粒子202が、誘電体分散層201の中に
分散されていることにより、電気力線103で示すよう
に、電界集中は緩和される。半導体チップの上にLiNb
3単結晶を置いた場合、半導体ゲート電極の電位が情
報0,1に応じて異なっていても、単結晶表面に至る途
中で電界は緩和され、単結晶の屈折率に明確な違いは生
じない。すなわち、情報解読できない。
【0021】誘電率の大きい粒子により、電気力線が乱
されるので、メモリの0,1に対応した電界が単結晶ま
で届かずに、電界の変化が拡散されて一様になる。
【0022】上記のように、本発明の第1の実施の形態
では、耐タンパーデバイスを、半導体回路の保護層の上
に、誘電体粒子を含有する誘電体層を形成した構成とし
たので、メモリの情報に対応する電界の変化が、誘電体
粒子により乱されて、単結晶を介して情報を読み取るこ
とができなくなる。
【0023】(第2の実施の形態)本発明の第2の実施
の形態は、半導体回路の保護層の上に、誘電率が異なる
2種類以上の誘電体材料を含有する誘電体層を形成した
耐タンパーデバイスである。
【0024】図3は、本発明の第2の実施の形態の耐タ
ンパーデバイスの断面図である。図2において、誘電体
分散層301は、誘電体を分散させた層である。誘電体粒
子302は、誘電体分散層301の中に分散されたBaTiO3
粒子(誘電率ε1)である。誘電体粒子303は、誘電体粒
子302同様、誘電体分散層301中の分散された誘電体粒子
302と異なる誘電率を有するTiO2粒子(誘電率ε2)で
ある。
【0025】上記のように構成された本発明の第2の実
施の形態の耐タンパーデバイスの機能を説明する。
【0026】誘電体粒子302及び303の分散により、電気
力線103で示すように、電界集中は緩和される。半導体
チップの上にLiNbO3単結晶を置いた場合、半導体ゲ
ート電極の電位が情報0,1に応じて異なっていても、
単結晶表面に至る途中で電界は緩和され、従って単結晶
の屈折率に明確な違いは生じない。すなわち、情報解読
出来ない。複数の誘電体粒子を分散させることにより電
界集中の緩和効果をさらに強める。
【0027】誘電率の大きい粒子により、電気力線が乱
されるので、メモリの0,1に対応した電界が単結晶ま
で届かずに、電界の変化が拡散されて一様になる。誘電
率の異なる誘電体粒子により、一層複雑に電気力線が乱
されるので、誘電体層が薄くても同じ効果が得られる。
【0028】上記のように、本発明の第2の実施の形態
では、耐タンパーデバイスを、半導体回路の保護層の上
に、誘電率が異なる2種類以上の誘電体材料を含有する
誘電体層を形成したので、メモリの情報に対応する電界
の変化が、誘電率の異なる誘電体粒子により一層強く乱
されて、単結晶を介して情報を読み取ることができなく
なる。
【0029】(第3の実施の形態)本発明の第3の実施
の形態は、半導体回路の保護層の上に、誘電体層の積層
を形成した耐タンパーデバイスである。
【0030】図3は、本発明の第3の実施の形態の耐タ
ンパーデバイスの断面図である。図3において、誘電体
積層層401は、誘電体を積層させた層である。誘電体材
料積層層402は、BaTiO3層(誘電率ε1)による層で
ある。誘電体材料積層層403は、誘電体材料積層層402と
異なる誘電率を有するTiO2層(誘電率ε2)である。
誘電体材料積層層402および403を積層していく。
【0031】上記のように構成された本発明の第3の実
施の形態の耐タンパーデバイスの機能を説明する。
【0032】電界集中はこの誘電体材料積層層402およ
び403により緩和される。半導体チップの上にLiNbO3
単結晶を置いた場合、半導体ゲート電極の電位が情報
0,1に応じて異なっていても、単結晶表面に至る途中
で電界は緩和され、従って単結晶の屈折率に明確な違い
は生じない。すなわち、情報解読出来ない。
【0033】上記のように、本発明の第3の実施の形態
では、耐タンパーデバイスを、半導体回路の保護層の上
に、誘電体層の積層を形成したので、メモリの情報に対
応する電界の変化が、複数の誘電体層により乱されて、
単結晶を介して情報を読み取ることができなくなる。
【0034】(第4の実施の形態)本発明の第4の実施
の形態は、半導体回路の保護層の上に、誘電体粒子を含
有するパターンを形成した耐タンパーデバイスである。
【0035】図4は、本発明の第4の実施の形態の耐タ
ンパーデバイスの断面図である。図4において、誘電体
材料パターン部分502は、BaTiO3(誘電率ε1)によ
るパターン部分である。誘電体材料パターン部分503
は、誘電体材料パターン部分502と異なる誘電率を有す
るTiO2(誘電率ε2)によるパターン部分である。パ
ターン部501は、誘電体材料パターン部分502と503から
構成されるパターンである。ここでは市松模様のパター
ンを形成させた。
【0036】上記のように構成された本発明の第4の実
施の形態の耐タンパーデバイスの機能を説明する。
【0037】電界集中はこのパターンにより緩和され
る。半導体チップの上にLiNbO3単結晶を置いた場
合、半導体ゲート電極の電位が情報0,1に応じて異な
っていても、単結晶表面に至る途中で電界は緩和され、
従って単結晶の屈折率に明確な違いは生じない。すなわ
ち、情報解読できない。
【0038】誘電率の異なる誘電体層が平面的に交互に
並んでいるので、電界がパターンの形状に応じて乱され
るので、単一の誘電体層より強く電界が平均化される。
パターンの形状がランダムで細かい程効果は大きい。
【0039】上記のように、本発明の第4の実施の形態
では、耐タンパーデバイスを、半導体回路の保護層の上
に、誘電体粒子を含有するパターンを形成したので、メ
モリの情報に対応する電界の変化が、複数の誘電体層の
パターンにより乱されて、単結晶を介して情報を読み取
ることができなくなる。
【0040】(第5の実施の形態)本発明の第5の実施
の形態は、半導体回路の保護層の上に、磁性層を形成し
た耐タンパーデバイスである。
【0041】図5は、本発明の第5の実施の形態の耐タ
ンパーデバイスの断面図である。図5において、磁性層
601は、磁性層である。磁性体粒子602は、磁性体粒子で
あり、磁性層601の中に分散されている。
【0042】上記のように構成された本発明の第4の実
施の形態の耐タンパーデバイスの機能を説明する。
【0043】この磁性層の影響を受け電界集中は緩和さ
れる。半導体チップの上にLiNbO3単結晶を置いた場
合、半導体ゲート電極の電位が情報0,1に応じて異な
っていても、単結晶表面に至る途中で電界は緩和され、
従って単結晶の屈折率に明確な違いは生じない。すなわ
ち、情報解読出来ない。
【0044】上記のように、本発明の第5の実施の形態
では、耐タンパーデバイスを、半導体回路の保護層の上
に、磁性層を形成したので、メモリの情報に対応する電
界の変化が、磁性層により乱されて、単結晶を介して情
報を読み取ることができなくなる。
【0045】
【発明の効果】以上のように、本発明では、耐タンパー
デバイスを、半導体回路の保護層の上に、誘電体粒子を
含有する誘電体層を形成した構成としたので、解読のた
め光学的単結晶(LiNbO3など)を半導体チップの上
に置きレーザビームを当てても、新たに設けた層により
半導体メモリのゲート電位に起因する電界は緩和され、
明確な光学的単結晶の屈折率の違いは生じず、外からの
解読ができなくなるという効果が得られる。
【0046】また、誘電体層を、誘電率が異なる2種類
以上の誘電体材料を含有する層としたので、電界は一層
緩和され、外からの解読ができなくなるという効果が得
られる。
【0047】また、半導体回路の保護層の上に、誘電体
層の積層を形成した構成としたので、電界は一層緩和さ
れ、外からの解読ができなくなるという効果が得られ
る。
【0048】また、半導体回路の保護層の上に、誘電体
粒子を含有するパターンを形成した構成としたので、電
界は一層緩和され、外からの解読ができなくなるという
効果が得られる。
【0049】また、半導体回路の保護層の上に、磁性層
を形成した構成としたので、電界が磁性層で緩和され、
外からの解読ができなくなるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の耐タンパーデバイ
スの断面図、
【図2】本発明の第2の実施の形態の耐タンパーデバイ
スの断面図、
【図3】本発明の第3の実施の形態の耐タンパーデバイ
スの断面図、
【図4】本発明の第4の実施の形態の耐タンパーデバイ
スの断面図、
【図5】本発明の第5の実施の形態の耐タンパーデバイ
スの断面図、
【図6】レーザビームによる情報解読の原理図である。
【符号の説明】
101 半導体メモリのゲート電極 102 半導体メモリの保護膜 103 電界分布 104 光学的単結晶(LiNbO3) 105 レーザビーム 201 誘電体分散層 202 誘電体粒子 301 誘電体分散層 302 誘電体粒子(ε1:BaTiO3) 303 誘電体粒子(ε2:TiO2) 401 誘電体積層層 402 誘電体材料積層層(ε1:BaTiO3) 403 誘電体材料積層層(ε2:TiO2) 501 パターン部 502 誘電体材料パターン部分(ε1:BaTiO3) 503 誘電体材料パターン部分(ε2:TiO2) 601 磁性層 602 磁性材料粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/10 451

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体回路と、前記半導体回路の上に形
    成した保護層と、前記保護層の上に形成した誘電体層と
    を備えた耐タンパーデバイスにおいて、前記誘電体層
    は、第1の誘電体からなる母層中に、少なくとも前記第
    1の誘電体と異なる誘電率をもつ第2の誘電体の粒子を
    分散させて形成した誘電体層であることを特徴とする耐
    タンパーデバイス。
  2. 【請求項2】 前記誘電体層は、前記母層中に、前記第
    2の誘電体の粒子と、前記第1の誘電体とも前記第2の
    誘電体とも異なる誘電率をもつ第3の誘電体の粒子とを
    分散させて形成した誘電体層であることを特徴とする請
    求項1記載の耐タンパーデバイス。
  3. 【請求項3】 半導体回路と、前記半導体回路の上に形
    成した保護層と、前記保護層の上に誘電率が異なる2種
    類以上の誘電体層を交互に重ねて形成した積層とを備え
    ことを特徴とする耐タンパーデバイス。
  4. 【請求項4】 半導体回路と、前記半導体回路の上に形
    成した保護層と、前記保護層の上に形成した誘電体パタ
    ーン層とを備えた耐タンパーデバイスにおいて、前記誘
    電体パターン層は、第1の誘電体層および前記第1の誘
    電体層と異なる誘電率をもつ第2の誘電体層の少なくと
    も2種類の誘電体層を平面的に交互に並べて形成した誘
    電体パターン層であることを特徴とする耐タンパーデバ
    イス。
  5. 【請求項5】 半導体回路の保護層の上に、強磁性粒子
    を誘電体層に分散させた磁性層を形成したことを特徴と
    する耐タンパーデバイス。
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