[發(fā)明專利]保護集成電路芯片免受激光攻擊的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010504549.6
• 申請日: 2010-10-08
• 公開（公告）號: CN102034688A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 帕斯卡·弗納拉;法布萊斯·馬里內(nèi)特
• 申請（專利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體(胡希)公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L23/552
• 代理公司: 北京安信方達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 張春媛;閻娬斌

技術(shù)領(lǐng)域

該發(fā)明與集成電路芯片免受激光攻擊的保護有關(guān)。

背景技術(shù)

圖1為在半導(dǎo)體襯底3的內(nèi)部和頂部上形成的集成電路芯片1的簡略截面圖。襯底3包含在其上部的有源層5，該有源層為外延層，電子器件(未示出)形成在該外延層中。在該圖中，有源層5由絕緣層7的堆疊和導(dǎo)電互連線路9的堆疊覆蓋。一般設(shè)置有若干連續(xù)的互連層。導(dǎo)電通孔(未示出)穿過絕緣層，以將導(dǎo)電線路一起連接至芯片的輸入-輸出端11，并連接至有源層5的器件，從而形成電路互連。

在某些器件中，例如，諸如付款卡的安全組件，有源區(qū)域5的區(qū)域可以處理和/或存儲諸如密鑰的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。這些器件可能會遭受一個目的在于獲得受保護的機密數(shù)據(jù)的篡改。

在已知的攻擊中，所謂的“故障攻擊”包括故意干擾芯片的操作，以及分析該干擾對其操作的影響。攻擊者特別會研究干擾對數(shù)據(jù)的影響，比如說輸出信號、用量或反應(yīng)時間。他可能通過統(tǒng)計研究或者其它方法推導(dǎo)出關(guān)鍵數(shù)據(jù)，比如說所用的算法，有可能還有密鑰。

為了故意讓芯片的電路出故障，攻擊模式包含用激光束對芯片的局部區(qū)域進行轟擊。因而，故障能夠被注入到某些存儲單元中和/或某些組件的行為可能會被改變。應(yīng)該注意的是，在激光攻擊中，芯片需要被通電。

由于在襯底的正面有金屬互連線路，很多時候激光攻擊在芯片的背面進行。實際上，在正面，激光束能通過雜亂的金屬線路而到達組件的幾率幾乎為零。而且，攻擊者無法移走互連層，因為這會讓芯片無法工作，從而不可能進行分析。

圖2為芯片1的簡化截面圖，圖示了在背面激光攻擊之前頻繁地對襯底3進行初步減薄的步驟。該步驟通過減少激光束經(jīng)過襯底而產(chǎn)生的衰減來提高激光攻擊的效率。為了讓激光束可以接觸到有源區(qū)域5的組件，攻擊者需要從襯底3的底面或背面中去除襯底3的一部分厚度。例如，由180微米厚度的襯底形成的芯片會在激光攻擊前被減少約130微米的厚度。

為了防御欺詐，通常在安全芯片中設(shè)置一個與保護電路耦接的攻擊探測器件。當(dāng)檢測到攻擊時，該保護電路對關(guān)鍵數(shù)據(jù)實施保護、隔離或者銷毀的措施。比如說，當(dāng)檢測到攻擊時，其可以將芯片的電源斷開，重置芯片，和/或減少攻擊者可以檢測芯片對干擾反應(yīng)的時間。

攻擊檢測方案可以是邏輯的。比加說，其可包含定時的將能夠確保數(shù)據(jù)未被修改的完整性測試引入到計算中。這樣的方案的缺點是需要引入額外的計算步驟，因此增加了芯片反應(yīng)時間。而且，完整性測試可能無法探測到攻擊者所引發(fā)的所有干擾。攻擊者則有可乘之機，使攻擊者能夠獲得關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

其它所謂的物理攻擊檢測方案特別包含對溫度變化、對紫外線、或?qū)射線敏感的、能夠檢測可疑行為的傳感器。象邏輯方案那樣，這些方案都不是完全可靠的。實際上，在檢測到攻擊以前，攻擊者有機會來獲得關(guān)鍵數(shù)據(jù)。另外，這些方案實旋起來是復(fù)雜的，而且增加了形成芯片所需要的硅表面面積。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個實施例的目的是提供一種用于保護集成電路芯片免受激光攻擊的系統(tǒng)，其克服了現(xiàn)有技術(shù)方案的至少一些缺點。

本發(fā)明的一個實施例的目的是提供一種可以改進或甚至替代現(xiàn)有方案的系統(tǒng)。

本發(fā)明的一個實施例的目的是提供一種在用常規(guī)方法探測到攻擊之前能夠防止攻擊者獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。

因此，本發(fā)明的一個實施例提供了一種用于保護集成電路芯片免受激光攻擊的方法，所述集成電路芯片形成在半導(dǎo)體襯底的內(nèi)部和頂部上，并且在襯底的上部中包含形成組件的有源部分，該方法包括以下步驟：在所述襯底中形成延伸于所述有源部分下方的吸雜區(qū)域，該區(qū)域的上限在距所述襯底的上表面范圍在5微米和50微米之間的深度處；以及在所述襯底中引入金屬雜質(zhì)，所述金屬雜質(zhì)適合于以范圍在每立方厘米10¹⁷和10¹⁸個原子之間的濃度保留在所述吸雜區(qū)域中。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，吸雜部位的形成包括在襯底中進行深注入惰性氣體的步驟，其后有一退火步驟。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該惰性氣體為氦氣。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該區(qū)域延伸穿過的厚度為0.5微米到5微米之間。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該吸雜區(qū)域通過氧氣的沉積形成。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該區(qū)域一直延伸到襯底的背面。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該方法包括在襯底中注入金屬原子的步驟。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該金屬雜質(zhì)包括鐵原子。