TWI769333B - 硬體嵌入式安全系統及提供其的方法 - Google Patents

硬體嵌入式安全系統及提供其的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI769333B
TWI769333B TW107137677A TW107137677A TWI769333B TW I769333 B TWI769333 B TW I769333B TW 107137677 A TW107137677 A TW 107137677A TW 107137677 A TW107137677 A TW 107137677A TW I769333 B TWI769333 B TW I769333B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
stoichiometry
circuit elements
hardware
conductivity layer
Prior art date
Application number
TW107137677A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201937397A (zh
Inventor
哈索諾 席姆卡
迦尼士 海茲
洪俊九
麥克 史帝芬 羅德爾
雷維基 森古普塔
Original Assignee
南韓商三星電子股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 南韓商三星電子股份有限公司 filed Critical 南韓商三星電子股份有限公司
Publication of TW201937397A publication Critical patent/TW201937397A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI769333B publication Critical patent/TWI769333B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F21/70—Protecting specific internal or peripheral components, in which the protection of a component leads to protection of the entire computer
    • G06F21/71—Protecting specific internal or peripheral components, in which the protection of a component leads to protection of the entire computer to assure secure computing or processing of information
    • G06F21/73—Protecting specific internal or peripheral components, in which the protection of a component leads to protection of the entire computer to assure secure computing or processing of information by creating or determining hardware identification, e.g. serial numbers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/57—Protection from inspection, reverse engineering or tampering
    • H01L23/573—Protection from inspection, reverse engineering or tampering using passive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F21/10—Protecting distributed programs or content, e.g. vending or licensing of copyrighted material ; Digital rights management [DRM]
    • G06F21/12—Protecting executable software
    • G06F21/14—Protecting executable software against software analysis or reverse engineering, e.g. by obfuscation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F21/50—Monitoring users, programs or devices to maintain the integrity of platforms, e.g. of processors, firmware or operating systems
    • G06F21/55—Detecting local intrusion or implementing counter-measures
    • G06F21/56—Computer malware detection or handling, e.g. anti-virus arrangements
    • G06F21/567—Computer malware detection or handling, e.g. anti-virus arrangements using dedicated hardware
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F21/70—Protecting specific internal or peripheral components, in which the protection of a component leads to protection of the entire computer
    • G06F21/71—Protecting specific internal or peripheral components, in which the protection of a component leads to protection of the entire computer to assure secure computing or processing of information
    • G06F21/75—Protecting specific internal or peripheral components, in which the protection of a component leads to protection of the entire computer to assure secure computing or processing of information by inhibiting the analysis of circuitry or operation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/5228—Resistive arrangements or effects of, or between, wiring layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0207—Geometrical layout of the components, e.g. computer aided design; custom LSI, semi-custom LSI, standard cell technique
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/32—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials
    • H04L9/3271—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials using challenge-response
    • H04L9/3278—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials using challenge-response using physically unclonable functions [PUF]
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09C—CIPHERING OR DECIPHERING APPARATUS FOR CRYPTOGRAPHIC OR OTHER PURPOSES INVOLVING THE NEED FOR SECRECY
    • G09C1/00—Apparatus or methods whereby a given sequence of signs, e.g. an intelligible text, is transformed into an unintelligible sequence of signs by transposing the signs or groups of signs or by replacing them by others according to a predetermined system
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/53204—Conductive materials
    • H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/53204—Conductive materials
    • H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
    • H01L23/53214—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/53204—Conductive materials
    • H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
    • H01L23/53228—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being copper
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/53204—Conductive materials
    • H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
    • H01L23/53242—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being a noble metal, e.g. gold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/53204—Conductive materials
    • H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
    • H01L23/53257—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being a refractory metal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Technology Law (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

本公開闡述一種硬體嵌入式安全系統，其包括連接組件、電路元件及絕緣體。連接組件包括可變導電性層，可變導電性層對於第一化學計量而言是導電的且對於第二化學計量而言是絕緣的。可變導電性層對於連接組件的連接到電路元件的第一部分的第一部分而言是導電的。可變導電性層對於連接組件的連接到電路元件的第二部分的第二部分而言是絕緣的。因此，電路元件的第一部分是有效的且電路元件的第二部分是無效的。絕緣體相鄰於連接組件中的每一者的至少一部分。第一化學計量可無法通過對部分的絕緣體及可變導電性層進行光學成像及電子成像來與第二化學計量區分開。本公開的硬體嵌入式安全系統的性能可得到改善。

Description

硬體嵌入式安全系統及提供其的方法
本發明是有關於一種硬體嵌入式安全模塊（hardware-embedded security module）。
健全的硬體類安全解決方案（hardware-based security solution）對於各種計算裝置及應用而言變得越來越重要。安全模塊可限制對信息的存取，以防止知識產權侵權（IP piracy）、身份盜竊（identity theft）、服務盜竊及裝置複製。許多常用安全協議均使用密鑰，密鑰可作為非易失性記憶體（non-volatile memory，NVM）單元中的一組電荷來存儲在硬體中。最近，已采用實施物理不可複製功能（physically unclonable function，PUF）的電路來產生可用於認證的唯一簽名。傳統的硬體嵌入式安全模塊依賴於例如開關（switch）和/或閘極（gate）等用於保護的組件。通過使這些組件分散到裸片中的各個位置或者通過將這些組件隱藏在虛設閘極中以使這些組件保持隱藏來維持安全。因此，可對發現這些組件提供一定的阻礙措施。
儘管硬體嵌入式安全是有作用的，然而由於用於對裝置進行逆向工程的技術的進步，硬體嵌入式安全已變得不太安全。逆向工程利用在最先進的半導體製作中使用的相同的處理工具。舉例來說，可使用化學機械平坦化（chemical mechanical planarization，CMP）步驟、濕法蝕刻、乾法蝕刻、光學成像及電子成像（例如，剖視圖掃描電子顯微鏡（scanning electron microscopy，SEM）及透射電子顯微鏡（transmission electron microscopy，TEM））來對裝置進行逆向工程。因此，這些處理工具可用於揭示傳統的硬體嵌入式安全模塊的組件的結構及功能。舉例來說，在拋光/CMP步驟之後，常常可對內連線配線（其包括溝槽及通孔）進行逐層成像以提取相關閘極之間負責設定密鑰的內連線。因此，用於偽裝的（camouflage）虛設閘極可與用於密鑰的有效閘極區別開。得知內連線後便可直接暴露密鑰或者提供可處理的一組目標以進一步集中於成像或電探測（electrical probing）來發現密鑰。本地內連線（local interconnect）還可為安全密鑰的相關閘極的位置提供唯一的識別標記。然後可對通過逐層采集的圖像看到的結構進行數據挖掘，從而進行搜索。由於每一條導線或每一個通孔代表良好的、有效的電連接，因此每個內連線“圖案”可被認為代表涉及下方閘極的唯一邏輯組合。
因此，當前的硬體類的安全技術可采用被編程為或存儲為各種形式非易失性記憶體中的一種非易失性記憶體中的電荷的硬體密鑰形式以及以隱藏的或偽裝的閘極實施PUF的電路的形式。這些技術易於受到例如以下各種篡改攻擊：被動邊信道攻擊（passive side channel attack），例如差分功耗分析（differential power analysis）及電磁分析（electromagnetic analysis）。儘管存在一些對策，然而如果攻擊者能夠對裝置進行物理存取（physical access），這些技術也可落敗於專閘極的逆向工程行為，這是由於包括硬體密鑰的閘極可被識別及探測。因此，需要一種改善的機制來實施硬體類的安全。
本發明闡述一種硬體類的安全系統。所述系統包括連接組件、與所述連接組件耦合的電路元件及絕緣體。所述連接組件包括可變導電性層。所述可變導電性層對於第一化學計量（stoichiometry）而言是導電的且對於第二化學計量而言是絕緣的（即，視需要為充分非導電的）。所述第一化學計量與所述第二化學計量包括相同的元素。所述可變導電性層對於所述多個連接組件的第一部分是導電的，且對於所述多個連接組件的第二部分是絕緣的。所述連接組件的所述第一部分連接到所述電路元件的第一部分。所述連接組件的所述第二部分連接到所述電路元件的第二部分。因此所述電路元件的所述第一部分是有效的（active），而所述電路元件的所述第二部分是無效的（inactive）。所述絕緣體相鄰於所述連接組件中的每一者的至少一部分。所述第一化學計量可能無法通過對所述系統的包括所述絕緣體及所述可變導電性層的一部分進行光學成像及電子成像來與所述第二化學計量區分開。
所述硬體安全系統使用所述可變導電性層來偽裝有效的電路元件。由於導電相與絕緣相之間的化學計量差異不可成像，因此硬體電路系統能更好地耐受逆向工程。安全系統的性能可因此得到改善。
示例性實施例涉及硬體嵌入式安全。提出以下說明是為了使所屬領域中的一般技術人員能夠製作並使用本發明，且以下說明是在專利申請及其要求的上下文中提供。對在本文中闡述的示例性實施例以及一般性原理及特徵的各種修改將顯而易見。示例性實施例主要是針對在具體實施方式中提供的具體方法及系統進行闡述。然而，所述方法及系統在其他實施方式中也將有效地發揮作用。
例如“示例性實施例”、“一個實施例”及“另一個實施例”等短語可指相同或不同的實施例以及多個實施例。實施例將針對具有某些組件的系統和/或裝置進行闡述。然而，所述系統和/或裝置可包括比圖中所示組件更多或更少的組件，且組件的排列及類型可發生變化，而此並不背離本發明的範圍。示例性實施例還將在具有某些步驟的具體方法的上下文中進行闡述。然而，所述方法及系統對於不與示例性實施例相矛盾的具有不同的和/或附加的步驟以及處於不同次序的步驟的其他方法而言也會有效地發揮作用。因此，本發明並非旨在僅限於圖中所示實施例，而是符合與本文中所述原理及特徵相一致的最廣範圍。
除非在本文中另外指明或明顯與上下文相矛盾，否則在闡述本發明的上下文中（尤其在以上申請專利範圍的上下文中）使用的用語“一（a及an）”及“所述（the）”以及相似的指示語應被視為涵蓋單數及複數兩者。除非另外注明，否則用語“包括（comprising）”、“具有（having）”、“包含（including）”及“含有（containing）”應被視為開放式用語（即，意指“包括但不限於”）。
除非另外定義，否則本文所用所有技術及科學用語的含意均與本發明所屬領域中的一般技術人員所通常理解的含意相同。應注意，除非另外規定，否則使用本文所提供的任何實例或示例性用語僅旨在更好地說明本發明而並非限制本發明的範圍。另外，除非另外定義，否則常用字典中定義的所有用語均不能被過度解釋。
本發明闡述一種硬體類的安全系統。所述系統包括連接組件、與所述連接組件耦合的電路元件及絕緣體。所述連接組件包括可變導電性層。所述可變導電性層對於第一化學計量而言是導電的且對於第二化學計量而言是絕緣的。所述可變導電性層對於所述多個連接組件的第一部分而言是導電的，且對於所述多個連接組件的第二部分而言是絕緣的。所述第一化學計量與所述第二化學計量可包括相同的元素，但元素的分率（fraction）不同。所述連接組件的所述第一部分連接到所述電路元件的第一部分。所述連接組件的所述第二部分連接到所述電路元件的第二部分。因此，所述電路元件的所述第一部分是有效的而所述電路元件的所述第二部分是無效的。所述絕緣體相鄰於所述連接組件中的每一者的至少一部分。所述第一化學計量可無法通過對所述系統的包括所述絕緣體及所述可變導電性層的一部分進行光學成像及電子成像來與所述第二化學計量區分開。
圖1至圖5是繪示使用具有變化的化學計量及導電性的組件的硬體嵌入式安全系統100、100'、100''、100'''及100''''的一些部分的示例性實施例的圖。為簡明起見，在圖1至圖5中未示出所有結構。在所示出的結構中可能存在未繪示出的子結構。圖1至圖5並非按比例繪示。另外，儘管圖中示出單個組件，然而所屬領域中的一般技術人員將認識到一般存在多個組件。
參照圖1，安全系統100包括形成在下伏層102上的電路元件110A及110B、連接組件120A及120B以及絕緣體130。下伏層102可包括各種結構。電路元件110A及110B用於為與系統100一起使用的裝置提供安全性。舉例來說，電路元件110A及110B可為用以被動地存儲密鑰的值（passively storing values of a key）的非易失性記憶體單元。在另一個實施例中，電路元件110A及110B可為用於PUF或其他加密編碼器電路的閘極或其他主動元件。在其他實施例中，電路元件110A及110B可為用於安全性的和/或另外需要進行偽裝的其他主動組件或被動組件。
連接組件120A及120B（統稱為120）分別包括可變導電性層122A及122B（統稱為122）及高導電性層124。連接組件120可為內連線配線、內連線通孔、金屬閘極或一般來說用於傳導電流的其他結構。在圖中所示實施例中，連接組件120可為內連線（interconnect）。高導電性層124可包含例如Cu、Al、Co、W、矽化物和/或Ru等材料。儘管一般來說期望在兩個連接組件120中是相同的，然而對於不同的連接組件120A與連接組件120B而言，高導電性層124也可包含不同的材料。在替代實施例中，可省略高導電性層124。在這種實施例中，連接組件120的電導通可主要是通過可變導電性層122A及122B進行。由於可變導電性層122一般來說具有比例如Cu、Al、Co、W、矽化物和/或Ru等材料低的導電性，因此一般來說期望包括高導電性層124。在連接組件120中還可存在其他層（圖中未示出）。
在所示出的實施例中，可變導電性層122A及122B位於高導電性層124下方。然而，在其他實施例中，可變導電性層122A和/或122B還可位於高導電性層124的側面上。在其他替代實施例中，可變導電性層122A和/或122B可處於高導電性層124內或處於高導電性層124的頂部上。一般來說期望可變導電性層122A及122B為薄的。舉例來說，可變導電性層122A及122B中的每一者可具有至少一奈米且不大於五奈米的厚度。在一些這種實施例中，可變導電性層122中的每一者不大於兩奈米厚。
可變導電性層122A是導電的，而可變導電性層122B是絕緣的（即，視需要為充分非導電的）。換句話說，對於所要使用的期望的組件即電路元件110A而言，可變導電性層122A具有足夠低的電阻。因此，可變導電性層122A的電阻能夠實現對電路元件110A的電連接。相比之下，可變導電性層122B具有足夠高的電阻，從而使期望的組件即電路元件110B無法正常工作。舉例來說，無法通過可變導電性層122B來與電路元件110B進行充分的電連接。然而，可變導電性層122A與可變導電性層122B可能無法通過對連接組件120及周圍區（例如，絕緣體130）的光學成像或電子成像（SEM或TEM）區分開。可變導電性層122A與可變導電性層122B可由相同的元素形成，但化學計量不同。這有助於使可變導電性層122A與可變導電性層122B無法通過光學成像或電子成像區分開。然而，由於化學計量存在差異，因此可變導電性層122A與可變導電性層122B具有不同的電性質。因此，可變導電性層122A是導電的，而可變導電性層122B是絕緣的。舉例來說，可變導電性層122可包括Tay Nx 層、Tiy Nx 層、Wy Nx 層、Hfy Nx 層、Zry Nx 層和/或Moy Nx 層，其中x及y表示變化的化學計量。對於這些材料而言，富氮相一般來說是絕緣的，而貧氮/富金屬相通常是導電的。舉例來說，通過查閱Tay Nx 的能帶結構，結果表明Ta3 N5 是絕緣的，而Ta2 N及TaN是導電的。因此，可變導電性層122A可包含Ta2 N和/或TaN。相比之下，可變導電性層122B可包含Ta3 N5 。
連接組件120A提供對電路元件110A的電連接。這是因為連接組件120A的兩種組成（例如可變導電性層122A與高導電性層124）均為導電的。因此，電路元件110A可被視為有效的或被接通的。相比之下，可變導電性層122B的絕緣性將高導電性層124與電路元件110B隔離開（即，視需要充分隔離開）。因此，電路元件110B與連接組件120B電隔離（儘管其物理連接到連接組件120B）。因此，電路元件110B可被視為無效的或被關斷的。
使用硬體安全系統100，具體來說與例如虛設閘極等其他安全機制一起使用會提高裝置抵禦探測的能力。舉例來說，連接組件120A可耦合到存儲有密鑰的一部分的記憶體單元（例如，電路元件110A是記憶體單元），而連接組件120B耦合到虛設記憶體單元。相似地，連接組件120A可耦合到在PUF的操作中所使用的閘極，而連接組件120B耦合到不被使用的閘極。在這種實施例中，電路元件110A可包括被使用的閘極，而電路元件110B可包括未被使用的閘極。被使用的電路元件110A通過連接組件120A電連接，而未被使用的電路元件110B通過連接組件120B充分斷開連接。可變導電性層122A與可變導電性層122B無法通過目前的光學成像技術及目前的電子成像技術區分開。因此，試圖對裝置（例如系統100）進行逆向工程的實體不能確定被連接的是電路元件110A和/或電路元件110B中的哪一個（或者兩個都不是）。因此，每一個安全模塊100可包括多個記憶體單元、閘極或其他電路元件110，由於所述多個記憶體單元、閘極或其他電路元件110物理連接，因此它們看起來具有相同的與連接組件120（例如，內連線）的電連接，但是它們具有獨特的功能或電連接。換句話說，使用具有可變導電性層122的連接組件120可更好地偽裝有效的電路元件110A。
因此，使用連接組件120會通過使電路元件能夠連接/斷開、同時提高對逆向工程的抵抗力來提高安全性。這種提高可在不需要額外的閘極或記憶體單元的條件下實現。連接組件120還可形成在佈局密度高的區中。因此，不需要耗用額外的面積。另外，可通過使用可變導電性層122增大內連線網絡中的連接性的排列來實現較長的密鑰。因此，所述機制是可擴展的。可提供連接組件120的多個實例。因此，連接組件120可在用於提供安全性的現用電路元件110中提供期望的隨機性。用於提供安全性的記憶體單元和/或閘極可不需要隱藏。此外，在形成連接組件120及可變導電性層122時使用的製程及材料是已知的。因此，製作采用安全系統100的裝置可能並不非常複雜。因此，使用硬體安全模塊100會改善性能。
圖2繪示與圖1所繪示的安全系統100類似的安全系統100'。類似的組件具有相似的標簽。因此，安全系統100'包括位於下伏層102上的電路元件110A及110B、連接組件120A'及120B'及絕緣體130，這些元件分別類似於電路元件110A及110B、連接組件120A及120B、絕緣體130及下伏層102。電路元件110A及110B用於為與系統100'一起使用的裝置提供安全性，且可包括非易失性記憶體單元、閘極和/或其他主動元件或被動元件。
連接組件120A'及120B'（統稱為120'）可為包括可變導電性層122A'及122B'（統稱為122'）及高導電性層124的通孔或內連線。層122A'、122B'及124的結構及功能分別類似於122A、122B及124的結構及功能。因此，可變導電性層122A'與可變導電性層122B'可由相同的元素形成，但化學計量不同，這會得到不同的導電性。舉例來說，可變導電性層122A'可為導電的，而可變導電性層122B'可為絕緣的。另外，並非只是沿著高導電性層124的一個側，可變導電性層122A'及122B'環繞高導電性層124的多個側。在替代實施例中，可變導電性層122A'及122B'可只分別位於連接組件120A'及120B'的底部處。
圖中還示出可選的可變導電性層126A及126B（統稱為126）。可變導電性層126的結構及功能類似於可變導電性層122及122'的結構及功能。因此，可變導電性層126中的一者或兩者可為導電的或絕緣的，但可由相同的元素形成，具有不同的化學計量，且可能無法通過光學成像及電子成像進行區分。因此，與電路元件110A及110B的連接可不僅因層122'發生變化，而且還會因層126而發生變化。舉例來說，還可在其連接期望被偽裝的連接組件120'（例如，通孔）上方形成額外的組件（圖中未示出）。改變層126A及126B的化學計量會實現這種可能。因此，可對連接的多個層分別進行配置，同時維持對逆向工程的抵抗力。
硬體安全系統100'共享系統100的有益效果。被使用的元件通過層122A'和/或126A/126B電連接，而未被使用的元件則不通過層122B'和/或126A/126B連接。由於層122A'與層122B'以及層126A與層126B無法通過目前的光學成像技術及電子成像技術區分開，因此無法使用逆向工程來確定是否電連接。使用具有可變導電性層122'及126的連接組件120'可更好地偽裝有效的電路元件。在安全方面的這種改進是可擴展的，是不需要額外的閘極或記憶體單元便可實現的，且不需要使用隱藏的結構和/或可使用已知的製程及材料。因此，使用硬體安全模塊100'會改善性能。
圖3繪示與圖1至圖2所繪示的安全系統100及100'類似的安全系統100''。類似的組件具有相似的標簽。因此，安全系統100''包括位於下伏層102上的電路元件110A及110B、連接組件120A''及120B''及絕緣體130，這些元件分別類似於電路元件110A及110B、連接組件120A/120A'及120B/120B'、絕緣體130及下伏層102。電路元件110A及110B用於為與系統100''一起使用的裝置提供安全性，且可包括非易失性記憶體單元、閘極和/或其他主動元件或被動元件。
連接組件120A''及120B''（統稱為120''）具體來說類似於圖2中所繪示的連接組件120A'及120B'。層122A''、122B''及124的結構及功能分別類似於122A/122A'、122B/122B'及124的結構及功能。因此，可變導電性層122A''與可變導電性層122B''可由相同的元素形成，但化學計量不同，這會得到不同的導電性。舉例來說，可變導電性層122A''可為導電的，而可變導電性層122B''可為絕緣的。另外，並非只是沿著高導電性層124的一個側，可變導電性層122A''及122B''環繞高導電性層124的多個側。
圖中還示出可選的可變導電性層126A'及126B'（統稱為126'）。可變導電性層126'的結構及功能類似於層122及122'的結構及功能。因此，可變導電性層126'中的一者或兩者可為導電的或絕緣的，但可由相同的元素形成，具有不同的化學計量，且可無法通過光學成像及電子成像進行區分。因此，與電路元件110A及110B的連接可不僅因層122''發生變化，而且還會因層126'而發生變化。舉例來說，還可在其連接期望被偽裝的連接組件120''（例如，通孔）上方形成額外的組件（圖中未示出）。改變層126A'及126B'的化學計量會實現這種可能。因此，可對連接的多個層分別進行配置，同時維持對逆向工程的抵抗力。另外，層126A'及126B'完全位於122A''及122B''上方。因此，如果122A''或122B''/126A'或126B'是絕緣的，則電流無法通過這些層的側壁傳導。
硬體安全系統100''共享系統100及100'的有益效果。被使用的元件通過層122A''和/或126A'/126B'電連接，而未被使用的元件則不通過層122B''和/或126A'/126B'連接。由於層122A''與層122B''以及層126A'與層126B'無法通過目前的光學成像技術及電子成像技術區分開，因此無法使用逆向工程來確定是否電連接。使用具有可變導電性層122''及126'的連接組件120''可更好地偽裝有效的電路元件。在安全方面的這種改進可為可擴展的，是不需要額外的閘極或記憶體單元便可實現的，且不需要使用隱藏的結構和/或可使用已知的製程及材料。另外，如果層126'及122''是絕緣的，則層126'及122''不太可能遭受電流泄漏。因此，使用硬體安全模塊100''會改善性能。
圖4繪示與圖1至圖3所繪示的安全系統100、100'和/或100''類似的安全系統100'''。類似的組件具有相似的標簽。因此，安全系統100'''包括連接組件120A'''及120B'''以及絕緣體130，這些元件分別類似於連接組件120A/120A'/120A''及120B/120B'/120B''以及絕緣體130。
連接組件120A'''及120B'''（統稱為120'''）可為包括可變導電性層122A'''及122B'''（統稱為122'''）及高導電性層124的內連線。層122A'''、122B'''及124的結構及功能分別類似於122A/122A'/122A''、122B/122B'/122B''及124的結構及功能。因此，可變導電性層122A'''與可變導電性層122B'''可由相同的元素形成，但化學計量不同，這會得到不同的導電性。舉例來說，可變導電性層122A'''可為導電的，而可變導電性層122B'''可為絕緣的。另外，並非只是沿著高導電性層124的一個側，可變導電性層122A'''及122B'''環繞高導電性層124的多個側。
在所示出的實施例中，可變導電性層122A'''及122B'''不毗鄰電路元件。而是，這些層122'''取代高導電性層124的一部分。在所示出的實施例中，層122A'''是導電的，而層122B'''是絕緣的。然而，如上所述，層122A'''與層122B'''無法區分開。因此，連接組件120B'''的其餘部分是電隔離的。因此，連接到可變導電性層122B'''左邊的電路元件與連接到可變導電性層122B'''右邊的電路元件隔離開。然而，連接到可變導電性層122A'''左邊的電路元件電連接到耦合到可變導電性層122A'''右邊的電路元件。
硬體安全系統100'''共享系統100、100'和/或100''的有益效果。使用具有可變導電性層122'''的連接組件120'''可更好地偽裝有效的電路元件。在安全方面的這種改進可為可擴展的，是不需要額外的閘極或記憶體單元便可實現的，且不需要使用隱藏的結構和/或可使用已知的製程及材料。因此，使用硬體安全模塊100'''會改善性能。
圖5繪示與圖1至圖4所繪示的安全系統100、100'、100''和/或100'''類似的安全系統100''''的平面圖。類似的組件具有相似的標簽。因此，安全系統100''''包括電路元件110A及110B、連接組件120A''''及120B''''及絕緣體130，這些元件分別類似於電路元件110A及110B、連接組件120A/120A'/120A''/120A'''及120B/120B'/120''/120B'''及絕緣體130。電路元件110A及110B用於為與系統100''''一起使用的裝置提供安全性，且可包括非易失性記憶體單元、閘極和/或其他主動元件或被動元件。由於電路元件110A及110B位於由實線繪示的層下方，因此這些元件110由虛線來示出。儘管圖中未示出，然而高導電性層124可位於層122A''''及122B''''頂部上和/或位於層122A''''和/或122B''''側面上。
連接組件120A''''及120B''''（統稱為120''''）可為包括可變導電性層122A''''及122B''''（統稱為122''''）及高導電性層124的內連線。層122A''''、122B''''及124的結構及功能分別類似於122A/122A'/122A''/122A'''、122B/122B'/122B''/122B'''及124的結構及功能。因此，可變導電性層122A''''與可變導電性層122B''''可由相同的元素形成，但化學計量不同，這會得到不同的導電性。舉例來說，可變導電性層122A''''可為導電的，而可變導電性層122B''''可為絕緣的。
在所示出的實施例中，可變導電性層122A''''及122B''''分別毗鄰電路元件110A及110B。然而，可變導電性層122A''''及122B''''並非分別沿著連接組件120A''''及120B''''的整個長度。而是，可變導電性層122A''''及122B''''只位於電路元件110A及110B的區中。
硬體安全系統100''''共享系統100、100'、100''和/或100'''的有益效果。使用具有可變導電性層122''''的連接組件120''''可更好地偽裝有效的電路元件。在安全方面的這種改進是可擴展的，是不需要額外的閘極或記憶體單元便可實現的，且不需要使用隱藏的結構和/或可使用已知的製程及材料。因此，使用硬體安全模塊100''''會改善性能。另外，儘管在圖1至圖5中繪示了具體實施方式，然而所屬領域中的一般技術人員將認識到，在其他實施例中可對各種特徵加以組合。舉例來說，具體系統可如在本文中所述包括內連線及通孔兩者。另外，所述方法及系統可擴展到不與本文中說明相矛盾的其他裝置。
圖6A至圖6D是繪示使用具有變化的化學計量及導電性的組件來存儲密鑰的硬體嵌入式安全模塊150A、150B、150C及150D的圖。為清晰起見，圖中僅示出系統150A、150B、150C及150D的一些部分。模塊150A、150B、150C及150D中的每一者分別包括四個閘極152、154、156及158，這四個閘極152、154、156及158中的每一者通過導電線160、162、164及166連接。導電線160、162、164及166可各自包括可變導電性層，例如層122A及122B。然而，在所示出的實施例中，可變導電性層對於線160、162、164及166而言將為導電的。舉例來說，可變導電性層可包含TaN。
圖6A至圖6D中還示出連接組件170A及170B。連接組件170A及170B可為通孔和/或內連線。連接組件170A類似於組件120A/120A'/120A''/120A'''/120A''''，而連接組件170B類似於組件120B/120B'/120B''/120B'''/120B''''。因此，連接組件170A中的可變導電性層的化學計量使得可變導電性層是導電的。相比之下，連接組件170B中的可變導電性層的化學計量使得可變導電性層是絕緣的。然而，如上所述，連接組件170A與連接組件170B無法區分開。
如在圖6A至圖6D中可看出，可基於連接組件170A及170B的使用來提供四個不同的密鑰。對於安全模塊150A而言，閘極152與閘極154以及閘極156與閘極158通過連接組件170A電連接。對於安全模塊150B而言，閘極152與閘極154通過連接組件170A電連接，而閘極156與閘極158通過連接組件170B隔離開。對於安全模塊150C而言，閘極156與閘極158通過連接組件170A電連接，而閘極152與閘極154通過連接組件170B隔離開。對於安全模塊150D而言，沒有閘極被電連接。由於存在連接組件170A及170B，因此在逆向工程期間，可無法通過光學成像或電子成像將四個安全模塊150A、150B、150C及150D區分開。
硬體安全系統150A、150B、150C及150D共享系統100、100'、100''、100'''和/或100''''的有益效果。使用具有可變導電性層的連接組件170A及170B可更好地偽裝有效的閘極152、154、156或158。在安全方面的這種改進是可擴展的，是不需要額外的閘極或記憶體單元便可實現的，且不需要使用隱藏的結構和/或可使用已知的製程及材料。因此，使用硬體安全模塊150可改善性能。
圖7是繪示用於提供硬體嵌入式安全系統的方法的示例性實施例的流程圖。為簡明起見，一些步驟可被省略、以另一種次序執行、包括子步驟和/或進行組合。方法300還在系統100的上下文中進行闡述。然而，方法300可結合其他系統使用，所述其他系統包括但不限於系統100'、100''、100'''、100''''和/或150。
通過步驟302，製作用於提供安全性的電路元件110A及110B。步驟302可包括形成非易失性記憶體單元或其他記憶體單元（例如，靜態隨機存取記憶體（static random access memory，SRAM）記憶體單元）、形成閘極以及現用組件的一些部分或提供其他結構。在步驟302中提供的電路元件期望被選擇性地電連接到彼此和/或被選擇性地電連接到正在形成的裝置中的其他結構。通過步驟304，還提供絕緣體130。
通過步驟306，形成連接組件120。步驟306包括形成導電的可變導電性層122A及絕緣的可變導電性層122B。還可形成高導電性層124。步驟306可以各種方式執行。舉例來說，如果沉積是使用原子層沉積（atomic layer deposition，ALD）執行，則可使用低溫熱原子層沉積來沉積絕緣的可變導電性層122B（例如，Ta3 N5 ），同時可使用電漿增強ALD來沉積導電的可變導電性層122A（例如，TaN）。可使用物理氣相沉積（physical vapor deposition，PVD）來沉積具有可變的導電性及化學計量的Tay Nx 。利用高氮氣流進行的PVD可形成絕緣的或高電阻的Tay Nx （例如，Ta3 N5 ）利用低氮氣流進行的PVD可形成導電的TaN或Ta2 N。舉例來說，連接組件120可使用兩個掩模形成。在連接組件120A的區中，在具有開孔的層間介電質上設置第一掩模。對絕緣體130進行蝕刻以在連接組件120A的位置形成溝槽。接著提供導電的可變導電性層122A。在層122A上沉積高導電性層124以填充溝槽。可執行平坦化。此製程形成連接組件120A。在連接組件120B的區中，在具有開孔的層間介電質上形成第二掩模。對絕緣體130進行蝕刻以在連接組件120B的位置形成溝槽。接著提供絕緣的可變導電性層122B。沉積高導電性層124以填充溝槽。可執行平坦化。此製程形成連接組件120B。作為另外一種選擇，可使用類似的雙掩模製程，所述雙掩模製程首先形成連接組件120B，接著形成連接組件120A。
在另一個實施例中，可均厚沉積導電的可變導電性層122A。接著沉積絕緣的可變導電性層122B。在導電的連接組件120A的期望部分中對層122B進行蝕刻。接著沉積高導電性層124。因此，可形成組件120A及120B。應注意，在這種實施例中，連接組件120B在層122B與電路元件110B之間可具有額外的導電的可變導電性層（圖式中未示出）。然而，由於存在層122B，因而仍未與電路元件110B電連接。
在另一個實施例中，連接組件120可具有不同的寬度。可使用其中形成有連接組件120的溝槽或通孔的寬度來對可變導電性層122A及122B的物理氣相沉積（PVD）進行微調。舉例來說，可在較寬的溝槽或通孔中形成絕緣的可變導電性層122B。這使得在較窄的結構上形成連接的通孔或內連線（例如連接組件120A），且在較寬的結構上形成斷開的通孔或內連線（例如連接組件120B）。在一些實施例中，可使用例如具有非准直離子通量的寬度選擇性勢壘蝕刻（width-selective barrier etch）。這種蝕刻可移除較寬的結構中的絕緣的可變導電性層122B但不會移除較窄的結構中的絕緣的可變導電性層122B。
在其他實施例中，可對高導電性層124使用非銅金屬化。在這種實施例中，可使用導電的可變導電性層122A（例如，Tay Nx 或Tiy Nx ）作為所有結構的勢壘層。可插入額外的層（例如，圖2中的層126A和/或126B）以提供期望的選擇性連接。在其他實施例中，可在線層的最低後端實施可變導電性層122A及122B。舉例來說，可將非金屬通孔或內連線處理與佈局著色（layout coloring）進行結合。在其他實施例中，可使用雙鑲嵌（dual-damascene，DD）製程。在每一個雙鑲嵌層內，只在通孔下方沉積可變導電性層122（例如，Tay Nx ）。在單鑲嵌（single damascene，SD）圖案化中，可只在通孔下方、可只在線或溝槽下方或者可在通孔下方以及在線或溝槽下方放置可變導電性層122。單鑲嵌法可在提高對於硬體密鑰而言可能的排列的數目和/或提高內連線的隱藏的網的偽裝程度方面實現更大的靈活性。因此，可形成連接組件120A及120B。可接著完成裝置的製作。
因此，通過使用方法300，可使用硬體安全系統100、100'、100''、100'''、100''''、150和/或類似的裝置。因此，可實現硬體安全系統100、100'、100''、100'''、100''''、150和/或類似的裝置中的一者或多者的優點。
已闡述了用於增強在硬體中提供的安全系統的方法及系統。所述方法及系統已根據所示出的示例性實施例進行了闡述，且所屬領域中的一般技術人員將容易地認識到，可存在實施例的變化，且任何變化均將處於所述方法及系統的精神及範圍內。因此，在不背離隨附申請專利範圍的精神及範圍的條件下，所屬領域中的一般技術人員可作出許多修改。
100、100'、100''、100'''、100''''、150A、150B、150C、150D‧‧‧系統/模塊102‧‧‧下伏層110A、110B‧‧‧電路元件120A、120B、120A'、120A''、120A'''、120A''''、120B'、120B''、120B'''、120B''''、120、120'、120''、120'''、120''''、170A、170B‧‧‧連接組件122A、122B、122A'、122A''、122A'''、122A''''、122B、122B'、122B''、122B'''、122B''''、126A、126B、126A'、126B'、122、122'、122''、122'''、122''''、126、126'‧‧‧層/可變導電性層124‧‧‧高導電性層130‧‧‧絕緣體152、154、156、158‧‧‧閘極160、162、164、166‧‧‧線/導電線300‧‧‧方法302、304、306‧‧‧步驟
圖1至圖5是繪示使用具有變化的化學計量及導電性的組件的硬體嵌入式安全模塊的一些部分的示例性實施例的圖。 圖6A至圖6D是繪示使用具有變化的化學計量及導電性的組件來存儲密鑰的硬體嵌入式安全模塊的圖。 圖7是繪示使用具有變化的化學計量及導電性的組件來提供硬體嵌入式安全模塊的方法的示例性實施例的流程圖。
100‧‧‧系統
102‧‧‧下伏層
110A、110B‧‧‧電路元件
120A、120B‧‧‧連接組件
122A、122B‧‧‧層/可變導電性層
124‧‧‧高導電性層
130‧‧‧絕緣體

Claims (20)

  1. 一種硬體嵌入式安全系統，包括：多個連接組件，包括可變導電性層，所述可變導電性層對於第一化學計量而言是導電的且對於第二化學計量而言是絕緣的，所述可變導電性層對於所述多個連接組件的第一部分而言是導電的且對於所述多個連接組件的第二部分而言是絕緣的，所述第一化學計量由多種元素組成，所述第二化學計量由所述多種元素組成；多個電路元件，與所述多個連接組件耦合，所述多個連接組件的所述第一部分連接到所述多個電路元件的第一部分，所述多個連接組件的所述第二部分連接到所述多個電路元件的第二部分，使得所述多個電路元件的所述第一部分是有效的且所述多個電路元件的所述第二部分是無效的；以及絕緣體，相鄰於所述多個連接組件中的每一者的至少一部分。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的硬體嵌入式安全系統，其中所述第一化學計量無法通過對部分的所述絕緣體及所述可變導電性層進行光學成像及電子成像來與所述第二化學計量區分開。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的硬體嵌入式安全系統，其中所述可變導電性層包括TayNx層、TiyNx層、WyNx層、HfyNx層、ZryNx層及MoyNx層中的至少一者，其中x及y表示變化的化學計量。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的硬體嵌入式安全系統，其中所述第一化學計量是貧氮化學計量且所述第二化學計量是富氮化學計量。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的硬體嵌入式安全系統，其中所述可變導電性層包括所述TayNx層，且其中所述第一化學計量包括Ta2N及TaN中的至少一種，並且所述第二化學計量包括Ta3N5。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的硬體嵌入式安全系統，其中所述多個連接組件選自多個閘極、多個內連線及多個導通孔。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的硬體嵌入式安全系統，其中所述多個連接組件的所述可變導電性層毗鄰所述多個電路元件。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的硬體嵌入式安全系統，其中所述多個連接組件中的每一者還包括高導電性層。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的硬體嵌入式安全系統，其中所述高導電性層包含Cu、Al、Co、W、Ru及矽化物中的至少一種。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的硬體嵌入式安全系統，其中所述高導電性層包括頂部、底部及多個側，所述可變導電性層覆蓋所述頂部與所述底部中的至少一者。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的硬體嵌入式安全系統，其中所述可變導電性層覆蓋所述多個側以及覆蓋所述頂部與所述底部中的至少一者。
  12. 如申請專利範圍第8項所述的硬體嵌入式安全系統，其中所述可變導電性層的多個部分與所述高導電性層的多個部分交錯。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的硬體嵌入式安全系統，其中所述可變導電性層的所述多個部分相鄰於所述多個電路元件且駐留在所述多個電路元件與所述高導電性層的所述多個部分之間。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的硬體嵌入式安全系統，其中所述多個連接組件的所述第一部分及所述第二部分被配置成偽裝的有效的所述多個電路元件的所述第一部分。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的硬體嵌入式安全系統，其中所述可變導電性層具有不大於五奈米的厚度。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的硬體嵌入式安全系統，其中所述厚度為至少一奈米。
  17. 如申請專利範圍第15項所述的硬體嵌入式安全系統，其中所述多個電路元件包括多個非易失性記憶體單元及多個閘極中的至少一者。
  18. 一種硬體嵌入式安全系統，包括：多個連接組件，包括可變導電性層，所述可變導電性層對於第一化學計量而言是導電的且對於第二化學計量而言是絕緣的，所述可變導電性層對於所述多個連接組件的第一部分而言是導電的且對於所述多個連接組件的第二部分而言是絕緣的，所述第一 化學計量及所述第二化學計量包括TayNx層、TiyNx層、WyNx層、HfyNx層、ZryNx層及MoyNx層中的至少一者，其中x及y表示變化的化學計量；多個電路元件，所述多個連接組件的所述第一部分連接到所述多個電路元件的第一部分，所述多個連接組件的所述第二部分連接到所述多個電路元件的第二部分，使得所述多個電路元件的所述第一部分是有效的且所述多個電路元件的所述第二部分是無效的，所述多個電路元件包括多個非易失性記憶體單元及多個閘極中的至少一者，所述多個連接組件的所述可變導電性層毗鄰所述多個電路元件；以及絕緣體，相鄰於所述多個連接組件中的每一者的至少一部分，所述第一化學計量無法通過對部分的所述絕緣體及所述可變導電性層進行光學成像及電子成像來與所述第二化學計量區分開。
  19. 一種提供硬體安全系統的方法，包括：提供包括可變導電性層的多個連接組件，所述可變導電性層對於第一化學計量而言是導電的且對於第二化學計量而言是絕緣的，所述可變導電性層對於所述多個連接組件的第一部分而言是導電的且對於所述多個連接組件的第二部分而言是絕緣的，所述第一化學計量由多種元素組成，所述第二化學計量由所述多種元素組成；提供多個電路元件，所述多個連接組件的所述第一部分連接 到所述多個電路元件的第一部分，所述多個連接組件的所述第二部分連接到所述多個電路元件的第二部分，使得所述多個電路元件的所述第一部分是有效的且所述多個電路元件的所述第二部分是無效的；以及提供絕緣體，所述絕緣體相鄰於所述多個連接組件中的每一者的至少一部分。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的方法，其中所述第一化學計量無法通過對部分的所述絕緣體及所述可變導電性層進行光學成像及電子成像來與所述第二化學計量區分開。
TW107137677A 2017-11-16 2018-10-25 硬體嵌入式安全系統及提供其的方法 TWI769333B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762587357P 2017-11-16 2017-11-16
US62/587,357 2017-11-16
US15/927,239 US10381315B2 (en) 2017-11-16 2018-03-21 Method and system for providing a reverse-engineering resistant hardware embedded security module
US15/927,239 2018-03-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201937397A TW201937397A (zh) 2019-09-16
TWI769333B true TWI769333B (zh) 2022-07-01

Family

ID=66433657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107137677A TWI769333B (zh) 2017-11-16 2018-10-25 硬體嵌入式安全系統及提供其的方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US10381315B2 (zh)
KR (2) KR102075105B1 (zh)
CN (1) CN109800604B (zh)
TW (1) TWI769333B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10381315B2 (en) * 2017-11-16 2019-08-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for providing a reverse-engineering resistant hardware embedded security module

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6743473B1 (en) * 2000-02-16 2004-06-01 Applied Materials, Inc. Chemical vapor deposition of barriers from novel precursors
TW201532197A (zh) * 2014-01-30 2015-08-16 Semiconductor Energy Lab 半導體裝置、電子裝置及半導體裝置的製造方法
US20160377830A1 (en) * 2010-10-14 2016-12-29 Lensvector Inc. In-flight auto focus method and system for tunable liquid crystal optical element
TW201709346A (zh) * 2015-06-19 2017-03-01 半導體能源研究所股份有限公司 半導體裝置、其製造方法以及電子裝置

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW380308B (en) * 1997-07-03 2000-01-21 Motorola Inc Semiconductor device and a process for forming the device
TW405243B (en) * 1998-02-25 2000-09-11 Koninkl Philips Electronics Nv Semiconductor device comprising a mos transistor
US6528865B1 (en) 1999-01-22 2003-03-04 Intel Corporation Thin amorphous fluorocarbon films
US7005733B2 (en) 1999-12-30 2006-02-28 Koemmerling Oliver Anti tamper encapsulation for an integrated circuit
US6491978B1 (en) 2000-07-10 2002-12-10 Applied Materials, Inc. Deposition of CVD layers for copper metallization using novel metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) precursors
KR100343653B1 (ko) * 2000-09-22 2002-07-11 윤종용 금속 실리사이드층을 갖는 반도체 장치 및 그 제조방법
EP1193758A1 (en) 2000-10-02 2002-04-03 STMicroelectronics S.r.l. Anti-deciphering contacts
US6815816B1 (en) 2000-10-25 2004-11-09 Hrl Laboratories, Llc Implanted hidden interconnections in a semiconductor device for preventing reverse engineering
FI109770B (fi) 2001-03-16 2002-10-15 Asm Microchemistry Oy Menetelmä metallinitridiohutkalvojen valmistamiseksi
CN1745468B (zh) * 2002-09-30 2010-09-01 纳米系统公司 大面积纳米启动宏电子衬底及其用途
US6924552B2 (en) 2002-10-21 2005-08-02 Hrl Laboratories, Llc Multilayered integrated circuit with extraneous conductive traces
EP1820214A2 (en) 2004-12-01 2007-08-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. A method of forming an interconnect structure on an integrated circuit die
US7781862B2 (en) * 2005-05-09 2010-08-24 Nantero, Inc. Two-terminal nanotube devices and systems and methods of making same
WO2007031922A2 (en) 2005-09-15 2007-03-22 Nxp B.V. A structure for a semiconductor device and a method of manufacturing the same
JP2008141003A (ja) * 2006-12-01 2008-06-19 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
US7709401B2 (en) 2008-02-22 2010-05-04 International Business Machines Corporation Method of making thermally programmable anti-reverse engineering interconnects wherein interconnects only conduct when heated above room temperature
EP2399290B1 (en) 2008-12-29 2017-04-12 Nxp B.V. Semiconductor device with a physical structure for use in a physical unclonable function
US8492852B2 (en) * 2010-06-02 2013-07-23 International Business Machines Corporation Interface structure for channel mobility improvement in high-k metal gate stack
US9331012B2 (en) 2012-03-08 2016-05-03 International Business Machines Corporation Method for fabricating a physical unclonable interconnect function array
US9171810B2 (en) 2013-11-21 2015-10-27 Nxp B.V. Electronic device incorporating a randomized interconnection layer having a randomized conduction pattern
US9589982B1 (en) * 2015-09-15 2017-03-07 Macronix International Co., Ltd. Structure and method of operation for improved gate capacity for 3D NOR flash memory
US9711464B2 (en) 2015-09-23 2017-07-18 International Business Machines Corporation Semiconductor chip with anti-reverse engineering function
US10026648B2 (en) 2016-03-08 2018-07-17 International Business Machines Corporation FDSOI with on-chip physically unclonable function
US9793207B1 (en) 2016-07-20 2017-10-17 International Business Machines Corporation Electrical antifuse including phase change material
US9735103B1 (en) 2016-07-20 2017-08-15 International Business Machines Corporation Electrical antifuse having airgap or solid core
US10297546B2 (en) * 2017-07-18 2019-05-21 Globalfoundries Inc. Interconnect structures for a security application
US10381315B2 (en) * 2017-11-16 2019-08-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for providing a reverse-engineering resistant hardware embedded security module

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6743473B1 (en) * 2000-02-16 2004-06-01 Applied Materials, Inc. Chemical vapor deposition of barriers from novel precursors
US20160377830A1 (en) * 2010-10-14 2016-12-29 Lensvector Inc. In-flight auto focus method and system for tunable liquid crystal optical element
TW201532197A (zh) * 2014-01-30 2015-08-16 Semiconductor Energy Lab 半導體裝置、電子裝置及半導體裝置的製造方法
TW201709346A (zh) * 2015-06-19 2017-03-01 半導體能源研究所股份有限公司 半導體裝置、其製造方法以及電子裝置

Also Published As

Publication number Publication date
TW201937397A (zh) 2019-09-16
KR102075105B1 (ko) 2020-02-07
CN109800604A (zh) 2019-05-24
CN109800604B (zh) 2024-05-07
US20190318998A1 (en) 2019-10-17
US10381315B2 (en) 2019-08-13
KR20200014874A (ko) 2020-02-11
US20190148312A1 (en) 2019-05-16
KR20190056282A (ko) 2019-05-24
US10916513B2 (en) 2021-02-09
KR102160083B1 (ko) 2020-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8394701B2 (en) Dielectric spacers for metal interconnects and method to form the same
KR102247918B1 (ko) 반도체 장치 및 이의 제조 방법
US10249496B2 (en) Narrowed feature formation during a double patterning process
CN106449524B (zh) 具有选择性的蚀刻停止衬层的自对准栅极系紧接触
US20070210890A1 (en) Electronic fuse with conformal fuse element formed over a freestanding dielectric spacer
JP2005504430A (ja) 交点磁気記憶集積回路用の自己整合電導線
US20120080792A1 (en) Metal Interconnection Structure and Method For Forming Metal Interlayer Via and Metal Interconnection Line
US20140203396A1 (en) Electrical Fuse Structure and Method of Formation
TW200913232A (en) Semiconductor device having a resistor and methods of forming the same
EP1193758A1 (en) Anti-deciphering contacts
JP2002158280A (ja) 半導体装置及びその製造方法
CN102171797A (zh) 用于改进的间隙填充、可靠性以及减小的电容的双金属互连
US9576901B1 (en) Contact area structure and method for manufacturing the same
US6352916B1 (en) Method of forming plugs in multi-level interconnect structures by partially removing conductive material from a trench
KR100744254B1 (ko) 다중 병렬 구조의 에프피지에이 구조 및 그 형성 방법
JP2007027343A (ja) 半導体装置及びその製造方法
TWI769333B (zh) 硬體嵌入式安全系統及提供其的方法
US7927990B2 (en) Forming complimentary metal features using conformal insulator layer
TW202103348A (zh) 磁穿隧接面裝置
CN108109968B (zh) 一种半导体器件及半导体器件的制造方法
US9123722B2 (en) Semiconductor constructions and methods of forming interconnects
US20160064269A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR100713301B1 (ko) 다중 병렬 구조의 에프피지에이 구조 및 그 형성 방법
US9054108B2 (en) Random local metal cap layer formation for improved integrated circuit reliability
KR100685531B1 (ko) 반도체 메모리 소자의 금속 배선 형성 방법