[發明專利]用于保護集成電路器件的系統和方法

有效

• 申請號: 201611273026.9
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106960842B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: S·吉耶;T·波特伯夫;J-L·當熱
• 申請（專利權）人: 智能IC卡公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 李隆濤

本發明的實施例提供用于保護集成電路(IC)器件免受攻擊的系統，所述IC器件(100)包括具有正表面(20)和背表面(21)的襯底(102)，所述IC器件進一步包括布置在襯底(102)的正表面上的正面部分(101)和疊層，所述層中的至少一層包括具有傳輸數據的導線的數據層，所述正面部分具有正表面(13)。所述系統包括布置在位于所述數據層以下的層中的內部屏障(12)以及包括配置為檢查所述內部屏障的至少一個部分的完整性的驗證電路。

技術領域

本發明大體上涉及集成電路封裝，并且更具體來說涉及用于保護集成電路免受攻擊的方法和器件。

背景技術

在許多諸如智能卡的嵌入式器件中使用的集成電路(IC)可以包含秘密的安全密鑰并執行秘密數據。IC需要確保免受來自外部的攻擊。

集成電路可能容易受到集成電路器件(諸如芯片、半導體器件等)的物理結構上的攻擊。

用于制造集成電路的微電子技術依賴于基于層的制造工藝。在這個工藝中，材料被沉積并蝕刻以形成對應于晶體管、導線和層到層的互連(也稱為通孔)的堆疊幾何形狀。因為這個層的工藝依賴于硅襯底以創造晶體管，所以第一層通常被用于蝕刻并沉積涉及晶體管創造的材料。

存在不同類型的對集成電路的依賴于集成電路的物理修改的攻擊。這些攻擊致力于獲取存儲在集成電路中的信息和/或將集成電路的操作特征改變為可以被攻擊者利用的其他特征。

IC可能遭到正面攻擊。因為IC制造工藝的內在結構，執行從正面侵入式攻擊的攻擊者容易進入的第一層是金屬互連層。這些金屬互連層真正地形成攻擊者可能試圖探測、修改或強迫為特定值的敏感資源，因為這些金屬互連層負責將有價值的信息從晶體管傳輸至晶體管。

正面攻擊可以由打開封裝的IC器件和使用外部探針從IC器件記錄電信號組成。為了抵擋正面攻擊，熟知的是使用保護屏障以防止這些攻擊。保護屏障可以是被動式或主動式的。

被動式保護屏障可以被用于防止查看電路并使攻擊更耗時。在不影響器件的操作的情況下，被動式保護屏障可以被移除。被動式保護屏障通常由多層電路中的金屬互連的上層構成。然而，在被動式保護屏障中未檢測到保護屏障中的破壞。

主動式保護屏障類似于被動式保護屏障。然而，主動式保護屏障中的破壞可以禁用集成電路。理論上，繞過主動保護屏障是可能的，但是這是復雜和耗時的，同時被限制于在攻擊下的集成電路的少量區域。

用于保護IC正面的保護屏障通常由頂部金屬層上的金屬結構組成以防止正面侵入式攻擊。這些結構包括設計攻擊者需要剪斷以訪問敏感信息的致密網。因為器件的微觀性質，對于攻擊者來說，這種操作涉及額外成本。

然而，稱為“背面攻擊”的新形式攻擊正在出現，攻擊不是通過IC的正表面進行，而是經由IC的背表面通過硅襯底進行。試圖從硅襯底向上訪問有價值結構的背面侵入式入侵近來公開在“Breaking and entering through the silicon，Clemens Helfmeier andal.，CCS 2013”中。背面攻擊構成一系列威脅。

普通的屏蔽技術不適用于防止這些類型的攻擊。

背面攻擊被詳述為對倒裝芯片器件進行電路修改或者在多層堆疊IC器件的下金屬層上進行電路修改。這些技術通常與諸如晶片減薄、激光切割和加熱、聚焦離子束(FIB)技術的侵入式攻擊組合使用。

因為IC器件設計包括幾個層，所以背面攻擊試圖到達下金屬層，例如經由背表面而不是從正表面穿過許多互連層。

傳統使用的傳統主動保護屏障被布置在IC器件的正表面上并不適用于防止經由襯底通過背表面的攻擊。

因此，需要改進方法和器件，以保護集成電路免受背面攻擊。

發明內容