JPH10270562A - 半導体集積回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体集積回路のリバースエンジニアリング
を防止するために、光学的にも電気的にも内部観測を阻
止する防御機構を有する半導体集積回路を提供する。 【解決手段】 不透明な導電性遮蔽膜（８２）を半導体
集積回路内部の配線層と同一層に配線（６）とギャップ
を保って形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路に関
し、詳しくは半導体集積回路の回路情報を不正に観測す
ることを阻害する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的な半導体集積回路（ＩＣ）の構造
は、半導体チップ表面にトランジスタ、ダイオード等の
素子を形成すると共に、チップ表面上に絶縁層と導体層
を交互に積み上げた積層構造の配線から成る。ＩＣの回
路構造は高度な知的財産が集約されていると共に、ＩＣ
内部の記憶素子には機密情報が電気的に記憶されている
可能性もあり、違法なリバースエンジニアリングから保
護する必要がある。しかしＩＣの導体層はポリシリコン
及びアルミニウム等の金属が用いられ、絶縁層にはシリ
コン酸化膜、シリコン窒化膜といった光学的に透明な材
料が用いられている。従って、第三者が表面の露出した
ＩＣを入手できたならば、光学顕微鏡等の光学観測手段
を用意することでＩＣ内部を容易に観察でき、回路情報
を解読するいわゆるリバースエンジニアリングが可能と
なる。また、電子ビームテスタ等を利用することでＩＣ
内部の電気的状態も観測可能となる。

【０００３】従来のＩＣは、ＩＣチップ自体に内部観測
を阻害する構造を有していないものの、一般的にはセラ
ミック製あるいはプラスチック製のパッケージに封止さ
れているため、故意にパッケージを開封しない限りＩＣ
チップ表面を観測することはできない。また、ＩＣチッ
プをパッケージに封止せずに直接プリント基板等に取り
付けるベアチップ実装に於いて、電気的な接続にワイヤ
ーボンディングを用いる場合は、ＩＣチップ並びにボン
ディングワイヤーを保護する目的で、不透明なエポキシ
樹脂を用いてＩＣチップ全体を封止するため、外部にＩ
Ｃチップが露出することはない。導電性のバンプを用い
て電気的な接続を行うフリップチップ方式を用いる場合
は、ＩＣチップ表面が実装基板側に向くため、実装状態
ではＩＣチップ表面が露出することはない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来技術は、ＩＣの耐環境性、耐久性、耐衝撃性、取
扱い容易性を向上させることが主目的であり、第三者に
よるＩＣ封止部分の開封に対する防御は考えられていな
い。したがって、セラミックパッケージに封止されたＩ
Ｃの場合、鋭利な刃物状のもの用いるか加熱することで
封止部分を剥離することが可能であり、容易にＩＣチッ
プ表面を露出させることができる。プラスチックパッケ
ージに封止されたＩＣ及びベアチップ実装されたＩＣに
於いても、アセトン等の有機溶剤や発煙硝酸を用いて封
止材をＩＣチップから剥離させることが可能である。こ
のような場合、従来技術のＩＣチップは内部観測に対す
る防御機構が搭載されていないため、ＩＣチップの開封
後、容易にＩＣチップのリバースエンジニアリングが可
能となる。本発明の目的は、上記従来の問題点を解決す
るために、光学的にも電気的にもＩＣ内部の観測を阻止
する構造を有するＩＣを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は光学的かつ電気的な遮蔽手段を半導体集
積回路内部の配線層と同一層に形成したものであり、具
体的には、請求項１に記載されたように、本発明にかか
る半導体集積回路は、不透明な導電性遮蔽膜を絶縁膜上
の配線とギャップを保って同一層に形成したことを特徴
とする。上記遮蔽膜は不透明であるので、たとえ第三者
が不法にＩＣの封止構造を剥離しＩＣチップを露出させ
ても、遮蔽膜の下にあるＩＣのデバイスや回路構造を光
学顕微鏡等の光学的な手段によって観察することを阻止
する。また導電性を有することから、電子ビームテスタ
等の電気的手段にてＩＣ内部を観測しようとしても、導
電性遮蔽膜全体が同一電位となるため遮蔽膜より下層の
電位分布を観測不可能とする。したがって、本発明にか
かる半導体集積回路のリバースエンジニアリングを防止
することができる。なお、この導電性遮蔽膜は電気的に
フローティング状態になくてもよく、電源または接地電
位を有する配線と電気的に接続されていても良い。

【０００６】さらに上記遮蔽膜と配線は同一層に形成さ
れているため、遮蔽膜のみを除去することが困難であ
る。換言するならば、第三者がＩＣ内部の遮蔽膜を剥離
しようと企てた場合、遮蔽膜の剥離と同時に同一層内の
信号配線や電源配線が寸断される。その結果、遮蔽膜を
剥離されたＩＣチップは、既に内部回路が破壊されてい
るため、第三者によって不法に内部回路を観測されるこ
とはない。これにより、半導体集積回路が持つ知的財産
並びに機密情報の漏洩を防ぐことが可能となる。

【０００７】上記遮蔽膜には、配線に用いられる材料、
たとえば多結晶シリコンやＡｌ、Ａｕ、ＷＳｉＮ等の金
属を用いることができるが、不透明でかつ導電性を有す
るならばこれらに限定されるものではない。ただし、配
線に用いられる材料を使用すれば、半導体集積回路の製
造プロセスと親和性は非常に良好であるという利点があ
る。また、遮蔽膜と配線を異なる材料を用いて形成して
もよいが、同一の材料で形成すれば、半導体集積回路製
造プロセスが簡単で済むという利点があると同時に、機
械的手段または化学的手段を用いて遮蔽膜のみを除去す
ることが一層困難となる。

【０００８】本発明にかかる半導体集積回路は、一層の
配線層を有するものであっても多層配線構造を有するも
のであっても良い。その中でも、請求項２に記載された
発明は、特に多層配線構造を有する半導体集積回路に関
するものであり、複数の配線層のうち２以上の配線層
が、前記配線層が形成された絶縁膜上に配線とギャップ
を保って形成された不透明な導電性遮蔽膜を備えること
を特徴とする。複数の配線層のうち一つの配線層に上記
遮蔽膜を設ければ、それより下のＩＣの構造を光学的に
も電気的にも観測することを阻害することができるが、
上記遮蔽膜を２以上の配線層に設けるようにすれば、上
層にある遮蔽膜が剥離されても下層の遮蔽膜によってそ
れより下の回路構造や電位分布が不法に観測されること
を防ぐことができ、リバースエンジニアリングをより効
果的に防止することができる。

【０００９】さらに請求項３に記載された発明は、多層
配線構造を有する半導体集積回路において、上記不透明
な導電遮蔽膜を備えた配線層の配線が、その配線層の下
の配線と接続され、かつ前記他の配線層の回路の一部を
形成していることを特徴とする。このような構成を有す
る半導体集積回路では、上記遮蔽膜を備えた配線層の配
線およびその下の配線層の配線とで回路を構成するた
め、半導体集積回路の機能を分析する上で各配線層の配
線単独は意味をなさない。したがって、上記遮蔽膜を除
去することによってその配線層の配線が失われた場合、
もはや半導体集積回路の内部情報を観測することは不可
能となり、リバースエンジニアリングをより効果的に防
止することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１
の実施の形態にかかる半導体集積回路の構造を示す断面
図である。本実施の形態にかかる半導体集積回路は、シ
リコン基板１上にポリシリコンのゲート及び配線２が形
成され、絶縁膜３，５の上にそれぞれ金属第１層配線
４、金属第２層配線６が形成された多層配線構造を有す
る。なお、金属第２層配線はパッシベーション膜７によ
って覆われている。本実施の形態においては、絶縁膜６
上には金属第２層配線６と同一金属からなる不透明な導
電性遮蔽膜８２が形成されている。この遮蔽膜８２は、
電気的にフローティング状態になくてもよく、電源また
は接地電位を有する配線と電気的に接続されていても良
い。

【００１１】図２は、上記第１の実施の形態にかかる半
導体集積回路の構造を示す平面図である。これにより絶
縁膜６上における金属第２層配線と遮蔽膜８２の配置を
示す。遮蔽膜８２は、金属第２層配線６の周辺にギャッ
プ１０を介して導電遮蔽膜の金属が接近している。この
ギャップ１０は、金属第２層配線６と遮蔽膜８２との間
の電気的絶縁を確保するための微小間隔とする。すなわ
ち、絶縁膜７の遮蔽すべき領域のうちギャップ１０を除
く部分を遮蔽膜８２で覆う構造である。したがって、遮
蔽すべき領域のうちギャップ１０以外の領域は遮蔽膜８
２によって光学的にも電気的にも完全に遮蔽され、ＩＣ
チップ外からチップ内部の観測は困難となる。

【００１２】本実施の形態にかかる半導体集積回路を製
造する際には、上述のような遮蔽膜８２は、一般的に行
われているフォトリソグラフィとエッチングによって金
属第２層配線６と同時に形成することができる。すなわ
ち、絶縁膜５上にスパッタリングやＣＶＤにより金属材
料層を一様に形成する。上記金属材料層にレジストを塗
布しマスクを用いて配線パターンを露光する。このマス
クは、遮蔽膜に相当する部分も配線部分と同様に光を透
過または遮光するものである。このようなマスクを用い
て得られたレジストパターンに対してエッチングを施
し、上記金属材料層のうちギャップ１０に相当する部分
を除去することにより、金属第２層配線６および遮蔽膜
８２を形成することができる。

【００１３】なお、本実施の形態では、最上金属配線層
に、すなわち金属第２層配線と同一層６に遮蔽膜８２を
形成したが、下層配線層、すなわち絶縁膜３上に金属第
１層配線と同一層に遮蔽膜を形成してもよい。

【００１４】次に本発明の第２の実施の形態について説
明する。図３は、第２の実施の形態にかかる半導体集積
回路の構造を示す断面図である。図３によれば、本実施
の形態にかかる半導体集積回路は、図１に示したのと同
様に、シリコン基板１上にポリシリコンのゲート及び配
線２が形成され、その上に金属第１層配線４、金属第２
層配線６が形成された多層配線構造を有する。ただし、
本実施の形態においては、絶縁膜５上に遮蔽膜８２が設
けられているのに加え、絶縁膜３上にも遮蔽膜８１が設
けられているのが特徴である。換言するならば、多層配
線構造を有する半導体集積回路において、金属第１層配
線４および金属第２層配線と同一層にそれぞれ遮蔽膜８
１および８２が形成されている。このように複数の配線
層に不透明な導体性遮蔽膜を設けることによって、仮に
遮蔽膜８２が剥離されても遮蔽膜８１によってそれより
下の回路構造や電位分布が不法に観測されることを防ぐ
ことができる。

【００１５】次に本発明の第３の実施の形態として、遮
蔽膜と同一層にある配線が下層の配線の一部を形成する
構成を図４の断面図に示す。図４は、金属第２層配線の
上に設けた絶縁膜９上に遮蔽膜８３と金属第３層配線１
１を形成した半導体集積回路の構成を示している。ここ
で、図４を図１と比較すると、本実施の形態にかかる半
導体集積回路においては、絶縁膜５上では切断されてい
る金属第２層配線６ａ，６ｂが絶縁膜９上に引き上げた
配線１１によって接続されている。すなわち、遮蔽膜８
３と同一層の金属第３層配線は、絶縁膜５上に形成され
た金属第２層配線６ａ，６ｂとともに一つの回路を形成
しているところに特徴がある。

【００１６】このような構造において仮に遮蔽膜８３を
剥離した場合、金属第２層以下の信号配線層から遮蔽膜
と同一層に引き上げた金属第３層配線１１もともに除去
される結果、ＩＣ内部配線が寸断され、内部回路が原型
を留めない。したがって、不法なリバースエンジニアリ
ングを阻止することができる。さらに、下層配線から遮
蔽膜と同一層に引き上げた金属第３層配線１１を適宜設
けることにより、遮蔽膜８３はＩＣの配線レイアウトに
左右されることなくＩＣチップのほぼ全面を遮蔽でき
る。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、半導体集積回路内の配
線層に不透明な導電性遮蔽膜を設けたので、遮蔽膜の下
にあるＩＣのデバイスや回路構造や電位分布を第三者が
光学顕微鏡等の光学的な手段や電子ビームテスタ等の電
気的手段によって観測することを阻止することができ
る。また、上記遮蔽膜と配線は同一層に形成されるた
め、遮蔽膜を除去することによって同一層内の信号配線
や電源配線が寸断される。したがって、本発明にかかる
半導体集積回路のリバースエンジニアリングを防止する
ことができ、ＩＣ外部の封止状態や実装状態に左右され
ることなく、ＩＣ内部の存在する知的財産並びに機密情
報の漏洩を防止できるという効果を有する。

【００１８】特に、請求項２に記載された発明によれ
ば、複数の配線層に不透明な導電性遮蔽膜を設けること
により、ＩＣ内部の観測を光学的にも電気的にも一層効
果的に阻害することができる。また、第三者が不法に一
の配線層の遮蔽膜を剥離しても、他の配線層の遮蔽膜に
よってその遮蔽膜より下層の構造を観測することを阻害
することができる。

【００１９】また、請求項３に記載された発明によれ
ば、上記遮蔽膜を備えた配線層の配線がその下の配線層
の回路の一部を形成しているので、上記遮蔽膜を除去す
ることによってその配線層の配線が失われた場合、もは
や半導体集積回路の内部情報を観測することは不可能と
なり、リバースエンジニアリングをより効果的に防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態にかかる半導体集
積回路の構造を示す断面図である。

【図２】 本発明の第１の実施の形態にかかる半導体集
積回路の構造を示す平面図である。

【図３】 本発明の第２の実施の形態にかかる半導体集
積回路の構造を示す断面図である。

【図４】 本発明の第３の実施の形態にかかる半導体集
積回路の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１…シリコン基板、２…ポリシリコンゲート及び配線、
３、５、９…絶縁膜、４…金属第１層配線、６、６ａ、
６ｂ…金属第２層配線、７…パッシベーション膜、８
１、８２、８３…遮蔽膜、１０…ギャップ、１１…金属
第３層配線。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 不透明な導電性遮蔽膜を絶縁膜上の配線
   とギャップを保って同一層に形成したことを特徴とする
   半導体集積回路。
2. 【請求項２】 絶縁膜で絶縁分離された複数の配線層を
   備えた半導体集積回路において、 前記複数の配線層のうち２以上の配線層は、 前記配線層が形成された絶縁膜上に前記配線層の配線と
   ギャップを保って形成された不透明な導電性遮蔽膜を備
   えることを特徴とする半導体集積回路。
3. 【請求項３】 請求項２に記載された半導体集積回路に
   おいて、 前記不透明な導電遮蔽膜を備えた配線層の配線は、 絶縁膜を挟んで前記配線層の下の他の配線層の配線と接
   続され、かつ前記他の配線層の回路の一部を形成してい
   ることを特徴とする半導体集積回路。