本公開涉及電子芯片，更為具體地涉及一種防止從芯片的后表面進(jìn)行攻擊的電子芯片。

背景技術(shù)：

包括機(jī)密數(shù)據(jù)的電子芯片，如銀行卡芯片，很可能受到來自盜版者的攻擊，目的在于確定芯片的操作并從中提取機(jī)密信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，實(shí)施例提供了一種電子芯片，該電子芯片包括：第一導(dǎo)電類型的多個(gè)第一半導(dǎo)體條和第二導(dǎo)電類型的多個(gè)第二半導(dǎo)體條，該多個(gè)第一半導(dǎo)體條和多個(gè)第二半導(dǎo)體條在第一導(dǎo)電類型的區(qū)域上連續(xù)且交替地設(shè)置；設(shè)置在每個(gè)第二半導(dǎo)體條的端部的兩個(gè)檢測觸點(diǎn)；用于檢測每個(gè)第二半導(dǎo)體條的檢測觸點(diǎn)之間的電阻的電路；在電路元件之間在第二半導(dǎo)體條中延伸下降到第一深度的絕緣槽；以及延伸穿過每個(gè)第二半導(dǎo)體條的整個(gè)寬度下降到第二深度的絕緣壁，該第二深度大于第一深度。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二深度與第一深度的比值大于1.5.

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該芯片包括在第二半導(dǎo)體條的每個(gè)上的多個(gè)偏置觸點(diǎn)，每個(gè)偏置觸點(diǎn)通過開關(guān)連接到偏置電勢源。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)絕緣壁都具有位于絕緣槽中的部分。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一導(dǎo)電類型的摻雜區(qū)域位于每個(gè)絕緣壁的下部。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，絕緣壁具有范圍在50nm到150nm之間的寬度。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)檢測電路能夠比較第二半導(dǎo)體條中的兩個(gè)第二半導(dǎo)體條的電阻以及當(dāng)兩個(gè)第二半導(dǎo)體條的電阻的比值大于閾值時(shí)生成警報(bào)信號。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述閾值在2到5的范圍中。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)檢測電路能夠在兩個(gè)第二半導(dǎo)體條的檢測觸點(diǎn)上施加電壓，并且能夠比較從兩個(gè)第二半導(dǎo)體條中的一個(gè)流經(jīng)的電流的放大值與從兩個(gè)第二半導(dǎo)體條中另一個(gè)流經(jīng)的電流的放大值。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述電壓在300mv到600mv的范圍中。

上述內(nèi)容以及以下結(jié)合附圖將要詳細(xì)討論的其他特征和優(yōu)點(diǎn)的非限制性的具體實(shí)施方式。

附圖說明

圖1a為電子芯片的局部簡化俯視圖；

圖1b為電子芯片的截面圖并圖示了攻擊檢測電路的；

圖2a為電子芯片的實(shí)施例的局部簡化俯視圖；

圖2b為如圖2a中所示實(shí)施例的截面圖并圖示了檢測電路；

圖3為圖示了絕緣壁的一個(gè)示例的局部簡化截面圖；

圖4為圖示了絕緣壁的另一個(gè)示例的局部簡化橫截面圖；

圖5為圖示了絕緣壁的另一個(gè)示例的局部簡化橫截面圖；以及

圖6示出了連接到兩個(gè)阱的檢測電路的示例。

具體實(shí)施方式

由與本發(fā)明的申請人相同的申請人在2015年9月30日提交的法國專利申請no.15/59292，對應(yīng)于2016年3月16日提交的美國專利申請no.15/072,209，描述了防止盜版攻擊的電子芯片。圖1a和圖1b示出了與本專利申請的圖3a和圖3b相關(guān)的元素。

圖1a為電子芯片1的局部簡化俯視圖，圖1b為沿圖1a的平面b-b的截面圖并進(jìn)一步說明了攻擊檢測電路。

芯片1在例如由硅制成的p型摻雜半導(dǎo)體晶片3的上部包括交替的p型摻雜阱5和n型摻雜阱7，該p型摻雜阱5和n型摻雜阱7的間距小于5微米。阱5和阱7的每個(gè)都是條形的，p阱5可以是比半導(dǎo)體芯片3的區(qū)域摻雜更重的區(qū)域，或者p阱5可以是由n阱7界定的半導(dǎo)體晶片3的部分。

基本的電路元件，即，諸如晶體管、電阻器、電容器或包括p-n結(jié)的組件，形成在p阱5的內(nèi)部和頂部以及n阱7的內(nèi)部和頂部。例如，mos晶體管9在圖1b的截面圖中示意性的示出?；窘M件形成在由絕緣槽11環(huán)繞的有源區(qū)域中。

每個(gè)p阱5均被提供有連接到接地gnd的偏置觸點(diǎn)13。每個(gè)n阱7均被提供有通過晶體管t1連接到高電勢源vdd的偏置觸點(diǎn)15。

每個(gè)n阱7在其上表面上在每個(gè)端部包括檢測觸點(diǎn)17。每個(gè)n阱7的檢測觸點(diǎn)17被連接到檢測電路19。每個(gè)檢測電路19在電勢vdd和接地gnd之間被供電。每個(gè)檢測電路19接收測試信號test并能夠提供報(bào)警信號a。

在可能發(fā)生在芯片啟動(dòng)的測試階段中，測試信號被芯片依次激活。接收測試信號的檢測電路阻斷相關(guān)聯(lián)的晶體管t1，并將檢測觸點(diǎn)17之間的阱的電阻與閾值相比較。當(dāng)沒有攻擊時(shí)，每個(gè)阱都具有比閾值低的電阻，并且沒有報(bào)警信號被傳送。

這里考慮一種情況，例如，盜版者用離子束從芯片的下表面蝕刻出空腔21以執(zhí)行攻擊?？涨?1橫向尺寸大于5微米。盜版者試圖在空腔內(nèi)安裝與位于下表面的組件的觸點(diǎn)，并分析芯片的操作。

空腔的存在影響n阱7，該n阱7的電阻增加。對應(yīng)的檢測電路19檢測到這樣一個(gè)電阻的增加，并傳送報(bào)警信號a。在該信號下，芯片破壞或隱藏機(jī)密數(shù)據(jù)，或者還停止其操作，盜版者無法繼續(xù)攻擊。

雖然使用阱電阻測量的這樣檢測裝置操作令人滿意，但是可能期望提高檢測閾值和簡化檢測電路。

在不同附圖中相同的元素被指定以相同的附圖標(biāo)記，此外，不同附圖并未按比例繪制。為清楚起見，只有對所描述的詳細(xì)實(shí)施例理解有用的元素和步驟被顯示和被詳細(xì)描述。特別地，在俯視圖中未示出基本電路組件。

在如下描述中，當(dāng)提到涉及位置的短語，例如“在……之上”、“在……之下”、“上面的”、“下面的”等，或提到方向類的短語如“豎直”等，都是針對截面視圖中的相關(guān)元素的方向而言。

在本說明書中，短語“連接”是指兩個(gè)元件之間的直接電連接，而短語“耦合的”是指兩個(gè)元件之間的可以是直接連接，也可以是通過一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)或被動(dòng)部件的連接，如電阻、電容、電感、二極管和晶體管等。

已經(jīng)分析了盜版者對如圖1a和圖1b所示的芯片1類型的芯片的攻擊。當(dāng)盜版者蝕刻攻擊空腔時(shí)，被損壞的阱的電阻只上升到在空腔靠近絕緣槽或者甚至到達(dá)絕緣槽時(shí)的電阻閾值之上?，F(xiàn)在，芯片1的n阱7的深度可能為1微米到2微米，絕緣槽11從上表面延伸向下到例如小于0.5微米的深度。盜版者通過連續(xù)嘗試可以蝕刻一個(gè)空腔，該空腔延伸穿過阱深的大部分并在距離槽的底部足夠長的距離處停止，使得攻擊不會被檢測到。這就存在盜版者仍能夠通過該空腔獲取他/她覬覦的信息的風(fēng)險(xiǎn)。該檢測電路應(yīng)當(dāng)被提供以避免這種風(fēng)險(xiǎn)，尤其采用閾值電阻的精確調(diào)節(jié)，這就引起實(shí)際的實(shí)施問題。

因此希望獲得防護(hù)水平高于圖1a和圖1b所示芯片的電子芯片。

圖2a為防止攻擊的電子芯片30的一個(gè)實(shí)施例的局部簡化俯視圖；圖2b是為如圖2a所示電子芯片的截面圖并且進(jìn)一步圖示了攻擊檢測電路。

芯片30包括如圖1a和圖1b所示的芯片1的元件，即：

-在半導(dǎo)體槽3的上部中交替設(shè)置的條形p型摻雜阱5和n型摻雜阱7；

-絕緣槽11，將電路元件如晶體管9分隔；

-偏置觸點(diǎn)13和15，位于相應(yīng)的阱5和阱7上，觸點(diǎn)15通過晶體管t1連接到電勢源vdd；

-檢測觸點(diǎn)17，在n阱7的端部；以及

-對于每個(gè)n阱7的檢測電路19，當(dāng)該阱的檢測觸點(diǎn)17之間的阱的電阻大于閾值電阻時(shí)，能夠生成一個(gè)報(bào)警信號a。

芯片30進(jìn)一步包括絕緣壁32，該絕緣壁32在n阱7中反向延伸，從阱的上部向下延伸到大于槽深的深度。例如，絕緣壁的深度大于槽深的1.5倍。絕緣壁的深度可能為0.6微米的數(shù)量級，例如，在0.5微米到0.7微米的范圍內(nèi)，n阱7的部分34位于絕緣壁的下面。絕緣壁32中的每一個(gè)沿垂直于條的方向延伸穿過該條的整個(gè)寬度。

芯片30的操作與針對圖1a和圖1b所描述的芯片1的操作類似。事實(shí)上，n阱7的部分34在檢測觸點(diǎn)17之間提供該阱的電連通。在沒有通過鉆入后表面的攻擊的情況下，所有n阱7具有相同的電阻值，稱為標(biāo)準(zhǔn)值。

在盜版者鉆了空腔21的情況下，一旦該空腔達(dá)到位于絕緣壁32之下的n阱7的部分34，該n阱7的電阻增加。一旦該空腔21達(dá)到絕緣壁32的底部，則該電阻變得無限大。

為了使該攻擊不被檢測到，盜版者會在空腔達(dá)到絕緣壁的底部之前停止蝕刻，即遠(yuǎn)離槽的底部。n阱的大部分于是保持在基本元件和空腔之間。由此，盜版者不再可能標(biāo)識與空腔相對設(shè)置的各個(gè)獨(dú)立元件的作用。

因此，比槽更深的絕緣壁的出現(xiàn)能夠特別前攝性地應(yīng)對攻擊，從而提供一個(gè)特別高水平的對抗盜版者攻擊的防護(hù)。

當(dāng)相鄰阱之間的距離小于空腔21的橫向尺寸時(shí)，這樣一個(gè)特別高的防護(hù)水平對于布置在同一個(gè)n阱7的兩個(gè)相鄰的絕緣壁之間的電路元件是可以確保的。例如，相鄰絕緣壁被分隔開小于5微米的距離，絕緣壁32可以沿每個(gè)n阱7分布，或者只提供在包括特別需要被保護(hù)的電路元件的阱部分。

例如，絕緣壁可能沿大于條寬的長度延伸，也可能延伸通過多個(gè)p阱5和n阱7。

圖3為與圖2a和圖2b不同比例的局部簡化截面圖，示出了n阱7中的絕緣壁40的示例。絕緣壁40延伸穿過絕緣槽11。絕緣壁40包括例如由多晶硅制成的導(dǎo)電壁42，通過例如由氧化硅制成的絕緣壁44與n阱7隔離。

由于絕緣壁的位置在絕緣槽11中，該絕緣壁不占用供電路使用的空間。從而，可以在不增加芯片表面區(qū)域的情況下獲得特別高水平的盜版者攻擊防護(hù)。

另外，絕緣壁40的提供一般不會增加制造步驟，該絕緣壁40的結(jié)構(gòu)類似于在電子芯片中出于其他目的而經(jīng)常被提供的絕緣壁的結(jié)構(gòu)。

例如，壁寬的范圍為50納米到150納米。例如，絕緣壁40的氧化硅壁的厚度的范圍為5納米到20納米。

圖4為位于n阱7中的絕緣壁50的另一個(gè)示例的局部簡化截面圖。絕緣壁50包括導(dǎo)電壁42，其通過壁44與n阱7絕緣。例如，該導(dǎo)電壁連接到接地gnd。

絕緣壁50因此在接地和n阱7之間形成電容元件。除了攻擊防護(hù)，這樣一個(gè)電容元件的出現(xiàn)通過穩(wěn)定n阱7的電勢而改善了芯片操作。

圖5為圖示出絕緣壁60的另一實(shí)施例的局部簡化截面圖。

通過一種方法獲得圖5的結(jié)構(gòu)，該方法包括對半導(dǎo)體晶片3的上層部分進(jìn)行n型摻雜以形成區(qū)域62的步驟，隨后還包括形成與圖4的絕緣壁50的結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)64的步驟，隨后還包括以條的形式形成p型摻雜阱5a的步驟。p阱5a在其端部與檢測觸點(diǎn)(未顯示)配合，并且p阱5a的電阻由攻擊檢測電路測量。

獲得的絕緣壁60包括一個(gè)位于結(jié)構(gòu)64之下并與其接觸的n型摻雜區(qū)域66。摻雜區(qū)域66延伸穿過阱5a的寬度，并與置于p阱5a的每一側(cè)的兩個(gè)n型摻雜阱(未在截面平面顯示)接觸。

在操作中，區(qū)域66被帶到施加到n阱的高電勢水平。沒有電流能夠在位于區(qū)域66任一側(cè)的p阱5a之間的部分流過區(qū)域66

僅作為示例，圖6示出了連接到兩個(gè)相似的n型摻雜阱7和7’的檢測電路80的示例。每個(gè)阱7和7’均顯示在簡化的俯視圖中。阱7具有檢測觸點(diǎn)17a和17b，阱7’具有檢測觸點(diǎn)17a’和17b’。觸點(diǎn)17a和17a’一起連接到電勢源vdd。在電勢vdd和接地gnd之間被供電的檢測電路80可以接收測試信號test和控制信號ctrl，并且還可以生成報(bào)警信號a。

檢測電路80包括兩個(gè)電阻測量電路82a和82b，每個(gè)電阻測量電路旨在施加在條7和7’的檢測觸點(diǎn)之間的經(jīng)調(diào)節(jié)的電勢差vdd-vr，以及提供電流ia和ib，該電流ia和ib為電流的鏡像(image)，之后流過條。電流鏡86被提供用以比較電流ia和ib從而提供報(bào)警信號。

每個(gè)測量電路82a和82b均包括：

-電壓調(diào)節(jié)器88，用于調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)90的電勢vr；

-開關(guān)92a和92b，用于根據(jù)由檢測電路80接收到的控制信號ctrl而施加節(jié)點(diǎn)90的電勢；以及

-電流鏡94a和94b，該電流鏡94a和94b能夠從源自從條的電流提供電流ia和ib，該電流流過電壓調(diào)節(jié)器88。

每個(gè)電壓調(diào)節(jié)器88均包括p溝道m(xù)os型晶體管pm1，該晶體管pm1的源極s1耦合到節(jié)點(diǎn)90，漏極d1耦合到節(jié)點(diǎn)96。晶體管pm1的柵極耦合到逆變器97的輸出，逆變器97的輸入耦合到節(jié)點(diǎn)90。經(jīng)調(diào)節(jié)的電勢vr等于逆變器97的閾值電勢。

每個(gè)開關(guān)92a和92b均包括兩個(gè)p溝道m(xù)os型晶體管pm2和pm3，該pm2和pm3的漏極d2和d3連接到節(jié)點(diǎn)90。晶體管pm2由信號ctrl控制。晶體管pm3的柵極耦合到接收信號ctrl的逆變器99的輸出節(jié)點(diǎn)98。

電路92a的晶體管pm2的源極s2和電路92b的晶體管pm3的源極s3連接到檢測觸點(diǎn)17b。電路92b的源極s2和電路92a的源極s3連接到檢測觸點(diǎn)17b’。

每個(gè)電流鏡94a和94b均包括n型mos晶體管nm4和nm5，該nm4和nm5的柵極耦合到節(jié)點(diǎn)96。晶體管nm4和nm5的源極s4和s5通過開關(guān)100耦合到接地gnd。晶體管nm4的漏極d4耦合到節(jié)點(diǎn)96。晶體管nm5的漏極d5連接到測量電路82a和82b的輸出節(jié)點(diǎn)102a和102b。

電流鏡86的輸入支路連接到電路82a的輸出102a，輸出支路連接到電路82b的輸出102b。電流鏡96包括p溝道m(xù)os型晶體管pm6和pm7，該pm6和pm7的柵極耦合到節(jié)點(diǎn)102，源極s6和s7耦合到電勢源vdd。晶體管pm6的漏極d6耦合到節(jié)點(diǎn)102a，晶體管pm7的漏極d7耦合到節(jié)點(diǎn)102b。

節(jié)點(diǎn)102b還通過由接收信號test的逆變器106的輸出控制的開關(guān)104耦合到接地。報(bào)警信號a對應(yīng)于節(jié)點(diǎn)102b的電勢水平。

在測試階段期間，當(dāng)測試信號test被激活時(shí)，控制信號ctrl接連地被帶到高電平，然后到低電平。

當(dāng)控制信號ctrl為高電平時(shí)，測量電路82a將電勢vr施加到檢測觸點(diǎn)17b’。電流17’流過條7’以及流過鏡94a的輸入支路。串聯(lián)連接的電流鏡94a和86被提供以向節(jié)點(diǎn)102b注入電流，該電流強(qiáng)度等于電流17’的電流強(qiáng)度。進(jìn)一步地，測量電路82b將電勢vr施加到檢測觸點(diǎn)17b。電流17流過條7以及流過鏡94b的輸入支路。電流鏡94b被提供用于將電流17放大因子k，并從節(jié)點(diǎn)102b吸收放大后的電流k*17。

在攻擊的情況下，當(dāng)阱7的電阻與阱7’的電阻比值大于放大因子k時(shí)，注入到節(jié)點(diǎn)102b的電流17’的電流強(qiáng)度大于從節(jié)點(diǎn)102b吸收的電流k*17。節(jié)點(diǎn)102b的電勢增加并在高電平處飽和。因此，報(bào)警信號a被傳送。

當(dāng)沒有攻擊時(shí)，電阻相等，并且電流17和17’相等。節(jié)點(diǎn)102b的電勢下降并在低電平處飽和。

當(dāng)測試信號test活動(dòng)且信號ctrl處于低電平時(shí)，操作與如上所述類似，阱7和7’的檢測節(jié)點(diǎn)17b和17b’的作用通過開關(guān)而被反置。當(dāng)阱7’的電阻與阱7的電阻的比值大于放大因子k時(shí)傳送報(bào)警信號a。

因此檢測電路能夠在測試階段期間連續(xù)地檢測在阱7和7’中的一個(gè)或另一個(gè)上的攻擊。

當(dāng)不存在測試信號test時(shí)，開關(guān)104導(dǎo)通，且沒有報(bào)警信號被傳送。

例如，放大因子k的范圍為2到5。例如，逆變器97的閾值電壓vr的范圍為300毫伏到600毫伏。

描述了特定實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會對此進(jìn)行多種變更、修改和改進(jìn)。尤其地，雖然偏置觸點(diǎn)15通過mos型晶體管而耦合到電勢源vdd，但偏置觸點(diǎn)15可以通過其他任何適當(dāng)類型的開關(guān)與電勢源vdd耦合，例如，雙極型晶體管。

此外，在對應(yīng)于以上所描述實(shí)施例的其他可能實(shí)施例中，可以交換n和p的導(dǎo)電類型，還可以交換mos晶體管的溝道類型，以及交換低gnd和高vdd的電勢值。

盡管已經(jīng)描述了檢測電路的具體的實(shí)施例，任何阱電阻檢測電路都可以被使用，特別地，先前所描述的專利申請中提到的類型的任何檢測電路可以被使用。

這些變更、修改和改進(jìn)旨在作為本公開的一部分，并且旨在屬于本公開的精神和范圍內(nèi)。因此，前述說明僅為示例性的而并非旨在限制。上述多種實(shí)施例可以結(jié)合以提供更進(jìn)一步的實(shí)施例。在以上詳細(xì)描述的實(shí)施例的啟示下，可以對實(shí)施例進(jìn)行這些以及其他一些改變。一般來說，在隨附的權(quán)利要求書中，使用的術(shù)語不應(yīng)被解釋為將權(quán)利要求限制到本說明書和權(quán)利要求書公開的具體實(shí)施方式，而是應(yīng)認(rèn)為包括了與權(quán)利要求書等價(jià)的全部可能的實(shí)施方式。因此，權(quán)利要求不受到公開內(nèi)容的限制。