JPH11250215A - Icチップおよびicカード - Google Patents

Icチップおよびicカード

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JPH11250215A
JPH11250215A JP5190898A JP5190898A JPH11250215A JP H11250215 A JPH11250215 A JP H11250215A JP 5190898 A JP5190898 A JP 5190898A JP 5190898 A JP5190898 A JP 5190898A JP H11250215 A JPH11250215 A JP H11250215A
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JP
Japan
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chip
silicon
integrated circuit
card
crystal defects
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Application number
JP5190898A
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English (en)
Inventor
Manabu Henmi
学 逸見
Shinichi Ofuji
晋一 大藤
Hideyuki Unno
秀之 海野
Shigeo Ogawa
重男 小川
Masahiko Maeda
正彦 前田
Tadao Takeda
忠雄 竹田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ICチップの裏面側から光学的に集積回路の
配置等の情報を読み出すことができないようにする。 【解決手段】 アルゴンガス中で、温度750℃で、1
68時間の熱処理を行うことにより、p型シリコン基板
17中の結晶欠陥18の密度を2×1012/cm3 とす
る。これにより、結晶欠陥18が赤外光の散乱体として
作用し、この結晶欠陥18がおびただしく存在している
ので、シリコンチップ2’の裏面側から赤外光を入射し
てもフラッシュメモリ35やCMOS回路38の配置等
を観察することができなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電子現金用のI
Cカードに搭載して好適なICチップおよびこのICチ
ップを搭載したICカードに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、コンピュータ関連技術の進歩に伴
い、電子現金用のICカードの開発が活発に行われてい
る。図3はこの電子現金用のICカードの一例を示す平
面図である。このICカードは非接触型であり、カード
1中に、ICチップ(シリコンチップ)2と大容量のコ
ンデンサ3とコイル4とが設けられている。このICカ
ード5では、コンデンサ3とコイル4とでLCカップリ
ング回路が構成され、このLCカップリング回路が外部
からの電波を受信する役割を果たす。
【0003】図4はICカード5におけるICチップ2
の搭載状況を示す断面構造図である。同図において、6
はカード1の基体、7は基体6に設けられた金属パッ
ド、8は金バンプ、9はICチップ2上に形成されたア
ルミニウム電極、10はICチップ2に作り込まれた集
積回路、11は異方性伝導膜(ACF:Anisotropic Co
nductive Film)、12はエポキシ樹脂やポリイミド等
の樹脂(防御膜)である。ICチップ2は集積回路10
が作り込まれている面(表面)を基体6側として配置さ
れている。また、ICチップ2のアルミニウム電極9を
金バンプ8を介して基体6上の金属パッド7に接続して
おり、その周囲に異方性伝導膜11を形成したうえ、I
Cチップ2をその裏面側から防御膜12で覆っている。
これにより、ICチップ2は、その前後左右上下が基体
6と防御膜12とで覆われ、簡単に取り出すことができ
ないように保護されている。
【0004】図5はICチップ2に作り込まれた集積回
路10のレイアウトを例示する図(ICチップ2を表面
側から見た図)である。同図において、13は不揮発性
メモリであるフラッシュメモリ、14は読み出し専用の
メモリ(ROM)、15は中央演算回路(CPU)、1
6は揮発性のランダムアクセスメモリ(RAM)であ
る。このICチップ2において、セキリュティに必須な
パスワードや現金の金額など重要な情報は、フラッシュ
メモリ13に格納されている。また、このICチップ2
において、外部からの電気信号の読み出しや書き込みに
は電気信号の暗号技術が使われる。従って、暗号情報を
知らない限り、フラッシュメモリ13に蓄えられている
情報を読み出すことは事実上不可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ICチップ2では、セキュリティの観点から充分な対応
がなされているとは言えない。すなわち、この業界で
は、シリコンチップの裏面側からシリコンチップ内に赤
外光を入射させて、シリコンチップの表面側に設けられ
た集積回路の配置を読み取ることが可能なことが知られ
ている。これをICカード5に搭載されたICチップ2
に利用すると、金額の改ざん等の不正使用を目的とした
情報収集が可能になってしまう。これに対抗するため
に、ICチップ2の裏面を粗面化(凹凸を設ける)し、
赤外光を乱反射させることが考えられるが、これも研磨
することによって乱反射を抑えることが可能なため、有
力な対抗策にはならない。こうした事情から、ICチッ
プ2の裏面側から光学的(赤外光)に集積回路10の配
置等の情報を読み出そうとする試みに対しては、必ずし
も充分であるとは言えない。
【0006】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、その裏面側
から光学的に集積回路の配置等の情報を読み出すことの
できないICチップを提供することにある。また、搭載
されたICチップの裏面側から光学的に集積回路の配置
等の情報を読み出すことのできないICカードを提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、第1発明(請求項1に係る発明)は、シリコ
ンチップに集積回路を作り込んでなるICチップにおい
て、シリコンチップ中の結晶欠陥の密度を1010/cm
3 以上としたものである。この発明によれば、シリコン
チップ中の結晶欠陥の密度を1010/cm3 以上とする
ことにより、遮光性が得られる。第2発明(請求項2に
係る発明)は、第1発明において、シリコンチップ中の
結晶欠陥が設けられている領域と集積回路の拡散層とを
離したものである。この発明によれば、シリコンチップ
中の結晶欠陥が設けられている領域と集積回路の拡散層
とを離すことにより、集積回路に対する結晶欠陥の影響
を避けることができる。
【0008】第3発明(請求項3に係る発明)は、第1
発明において、シリコンチップ中の結晶欠陥の寸法を
0.1ミクロン程度以上としたものである。この発明に
よれば、その寸法が0.1ミクロン程度以上の結晶欠陥
がシリコンチップ中に1010/cm3 以上の密度で設け
られる。第4発明(請求項4に係る発明)は、第1、第
2又は第3発明のICチップをICカードに搭載したも
のである。この発明によれば、第1、第2,第3発明と
同様の作用・効果を有するICカードが得られる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
き詳細に説明する。実施の形態の説明に入る前に、先
ず、本発明の原理について説明する。
【0010】〔原理〕シリコンチップの裏面側からシリ
コンチップ内に赤外光を入射させた場合、結晶欠陥があ
ると、その部分で赤外光が乱反射し、黒くなる(図2参
照)。この黒い部分(黒点)の向こう側は見えなくな
る。このような結晶欠陥がおびただしく存在すれば、い
ずれシリコンチップ全面が黒くなり、表面側の集積回路
の配置情報等を観察できなくなる。
【0011】しかし、通常、シリコンチップ内の結晶欠
陥数は、非常に少なく、130nm程度の寸法の結晶欠
陥としては、その密度が105 〜106 /cm3 程度で
ある。この程度の密度では、シリコンチップの裏面側か
ら入射される赤外光に対して黒点を作り、表面側の集積
回路の配置情報等を観察できなくするという目的は到底
達成することはできない。
【0012】そこで、通常のシリコンウエハを用いて、
結晶欠陥を増やす検討を行った。その結果、アルゴンガ
ス中で、温度750℃で、168時間の熱処理を行う
と、130nmの寸法の結晶欠陥が2×1012/cm3
程度発生することを見出した。これだけ多数の結晶欠陥
がランダムに存在した場合、単位面積(1cm2 )あた
りの黒点の総面積数Sは、 S=130nm×130nm×(2×1012/cm3 )×0.05mm=1.7 cm2 /cm2 ・・・・(1) となり、優に1cm2 を超える。但し、ここでは、シリ
コンウエハの厚さを50ミクロンとした。
【0013】このように、単位面積あたりの黒点の面積
が優に1cm2 を越えるため、このシリコンウエハの裏
面側から入射した赤外光は殆ど散乱されてしまって、表
面側に設けられた集積回路の配置等の情報は読み取るこ
とができない。こうした構造のシリコンウエハを使え
ば、シリコンチップの裏面側から入射される赤外光に対
して黒点を作り、表面側の集積回路の配置情報等を観察
できなくするという目的を達成することができる。
【0014】一方、130nmの寸法の結晶欠陥が2×
1012/cm3 程度あった場合、その一部がシリコンウ
エハ表面に露出するため、歩留まりの悪化や性能を劣化
させる要因となる。これを回避するには、シリコンウエ
ハ表面にエピタキシャル層を形成すればよい。集積回路
に使われるウエル拡散層の深さが3ミクロンの場合、エ
ピタキシャル層の厚さを3.5ミクロン以上にすると、
こうした結晶欠陥の影響を避けることができる。すなわ
ち、シリコンウエハ中の結晶欠陥が設けられている領域
と集積回路のウエル拡散層とを0.5ミクロン以上離す
ことにより、集積回路に対する結晶欠陥の影響を避ける
ことができる。
【0015】なお、実際には、130nmの欠陥は、図
2に示すように直径4ミクロン程度の黒点に見える。従
って、黒点の実質的な総面積Seff は、 Seff =2000nm×2000nm×3.14×(2×1012/cm3 )×0 .05mm=1300cm2 /cm2 ・・・・(2) となり、優に1000cm2 を越える。但し、ここで
は、シリコンウエハの厚さを50ミクロンとした。
【0016】すなわち、黒点の実質的な面積は1000
cm2 を越えているため、結晶欠陥の密度は2×1012
/cm3 より少なくても、充分遮光性が得られる。この
場合、1010/cm3 程度まで少なくしても充分遮光性
がある。いずれにしても、これらの密度の値は、通常の
良品シリコンウエハの結晶欠陥の密度(105 〜106
/cm3 程度)と比べて桁違いに大きく、上述した特殊
な熱処理を施すことにより得る。また、結晶欠陥の寸法
は、100nm(0.1ミクロン)程度以上であればよ
い。
【0017】〔実施の形態〕図1は本発明に係るICチ
ップ2’の要部を示す断面構造図である。同図におい
て、17はp型シリコン基板であり、その厚さd1は5
0〜200ミクロンである。18はp型シリコン基板1
7中の結晶欠陥であり、その寸法は130nm、密度は
2×1012/cm3 である。この結晶欠陥18は、アル
ゴンガス中で、温度750℃で、168時間の熱処理を
行うことによって得ている。
【0018】19はエピタキシャル法で堆積したp型シ
リコン層であり、その厚さd2は3.5ミクロンであ
る。20はn型拡散層であり、その深さd3は3ミクロ
ンである。21は素子間分離用のシリコン酸化膜、22
−1はソース・ドレインとして作用するn型拡散層、2
3はゲート絶縁膜として作用する薄いシリコン酸化膜、
24は浮遊ゲートとして作用する多結晶シリコン膜、2
5はゲート間絶縁膜として作用するシリコン酸化膜、2
6は制御ゲートとして作用する多結晶シリコン膜であ
る。
【0019】浮遊ゲート24,ゲート間絶縁膜25,制
御ゲート26およびソース・ドレイン22−1は浮遊ゲ
ートトランジスタ構造をなす。この浮遊ゲートトランジ
スタ構造はフラッシュメモリ35の単位セルを構成す
る。
【0020】22−2はソース・ドレインとして作用す
るn型拡散層、27−1,27−2はゲート絶縁膜とし
て作用する薄いシリコン酸化膜、28−1,28−2は
ゲート電極として作用する多結晶シリコン膜、29はソ
ース・ドレインとして作用するp型拡散層である。
【0021】ソース・ドレイン22−2とゲート絶縁膜
27−1とゲート電極28−1はnチャネルMOSトラ
ンジスタ36を構成する。ソース・ドレイン29とゲー
ト絶縁膜27−2とゲート電極28−2はpチャネルM
OSトランジスタ37を構成する。このnチャネルMO
Sトランジスタ36とpチャネルMOSトランジスタ3
7とでCMOS回路38が構成される。
【0022】30はシリコン酸化膜、31は第1層目の
アルミニウム配線層、32は層間絶縁膜として作用する
シリコン酸化膜、33は第2層目のアルミニウム配線
層、34は表面保護膜として作用する絶縁膜である。
【0023】この構造では、p型シリコン基板17中の
結晶欠陥18が赤外光の散乱体として作用し、この結晶
欠陥18がおびただしく存在(2×1012/cm3 )し
ているので、シリコンチップ2’の裏面側から赤外光を
入射してもフラッシュメモリ35やCMOS回路38の
配置等を観察することはできない。
【0024】これにより、金額の改ざん等の不正使用を
目的とした情報収集を防御することができ、セキュリテ
ィが守られ、電子現金のICカードのシステムの維持に
大きく貢献する。さらに、この構造では、シリコンチッ
プ2’の裏面を削り込むような試みに対しても、結晶欠
陥18がランダムに分布しているのため、充分防御性が
維持される。
【0025】また、この構造では、結晶欠陥18が設け
られているp型シリコン基板17とn型拡散層20とが
0.5ミクロン離れているので、フラッシュメモリ35
やCMOS回路38に対する結晶欠陥の影響を避けるこ
とができ、歩留まりの悪化や性能の劣化を生じさせない
ようにすることができる。
【0026】なお、言うまでもないが、このシリコンチ
ップ2’は図3に示される如くICカード5に搭載さ
れ、図4に示される如くその前後左右上下が基体6と防
御膜12とで覆われ、簡単に取り出すことができないよ
うに保護される。
【0027】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、シリコンチップ中の結晶欠陥の密度を1
10/cm3 以上とすることによって遮光性が得られ、
その裏面側から光学的に集積回路の配置等の情報を読み
出そうとする試みに対し有効な防御策となる。これによ
り、セキュリティが守られ、電子現金のICカードのシ
ステムの維持に大きく貢献する。また、本発明によれ
ば、シリコンチップ中の結晶欠陥が設けられている領域
と集積回路の拡散層とを離すことにより、集積回路に対
する結晶欠陥の影響を避けることができ、歩留まりの悪
化や性能の劣化を生じさせないようにすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るICチップの要部を示す断面構
造図である。
【図2】 寸法130nmの結晶欠陥をシリコンチップ
の裏面側から赤外光で観察したときのディスプレイ上に
表示された像を示す写真である。
【図3】 電子現金用のICカードの一例を示す平面図
である。
【図4】 このICカードにおけるICチップの搭載状
況を示す断面構造図である。
【図5】 ICチップに作り込まれた集積回路のレイア
ウトを例示する図である。
【符号の説明】
1…カード、2’…ICチップ、3…コンデンサ、4…
コイル、5…ICカード、6…基体、10…集積回路、
11…異方性伝導膜、12…防御膜、13…フラッシュ
メモリ、14…ROM、15…CPU、16…RAM、
17…p型シリコン基板、18…結晶欠陥、19…p型
シリコン層、20…n型拡散層、35…フラッシュメモ
リ、36…nチャネルMOSトランジスタ、37…pチ
ャネルMOSトランジスタ、38…CMOS回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 重男 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 前田 正彦 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 竹田 忠雄 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコンチップに集積回路を作り込んで
    なるICチップにおいて、 前記シリコンチップ中の結晶欠陥の密度が1010/cm
    3 以上であることを特徴とするICチップ。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記シリコンチップ
    中の結晶欠陥が設けられている領域と前記集積回路の拡
    散層とが離れていることを特徴とするICチップ。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記シリコンチップ
    中の結晶欠陥の寸法が0.1ミクロン程度以上であるこ
    とを特徴とするICチップ。
  4. 【請求項4】 請求項1,2又は3記載のICチップを
    搭載したICカード。
JP5190898A 1998-03-04 1998-03-04 Icチップおよびicカード Pending JPH11250215A (ja)

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