具有防止逆向工程特性的半导体器件的制作方法_3

文档序号:9252533阅读:来源:国知局
连接到器件604的栅极,这些器件共享泄漏电流,导致低压器件603被完全导通而器件604被完全截止。输出节点601A将充分接近地以实现逻辑“O”的功能并且直接与其他CMOS器件接口,而输出节点602A则将充分接近VCC以实现逻辑“ I ”的功能并且直接与其它CMOS器件接口。
[0063]在图7中,器件701是诸如2.5伏的低压P型器件,器件702是诸如2.5伏的高压P型器件,器件704是低压N型器件并且器件703是高压N型器件。通过将器件701的栅极连接到器件702的栅极,这些器件共享泄漏电流,导致低压器件701被完全导通而高压器件702被完全截止。类似地,通过将器件703的栅极连接至器件704的栅极,这些器件共享泄漏电流,导致高压器件703被完全截止而低压器件704被完全导通。输出节点701A将充分接近VCC以实现逻辑“I”的功能并且直接与其它CMOS器件接口,而输出节点702A将充分接近地以实现逻辑“O”的功能并且直接与其它CMOS器件接口。
[0064]IBG晶体管601、602、603和604的几何形状和尺寸可以与IBG晶体管701、702、703和704的几何形状和尺寸相相同。IBG晶体管601、602、603和604的几何形状和尺寸彼此之间可以不相同。IBG晶体管701、702、703和704的几何形状和尺寸彼此之间可以不相同。此外,栅极相连的晶体管的栅极电压电平是相等的。这两个器件之间唯一能识别的差异是高压晶体管和低压晶体管之间的掺杂水平的差异。因为图6中IBG晶体管的尺寸和几何形状可以与图7中器件的IBG晶体管相相同,所以不可能用传统的逆向工程拆卸技术确定这两个器件之间的差异。图6中所示IBG具有与图7中所示IBG相同的几何形状,其唯一差异是某些晶体管的掺杂水平。因此,如果用图6中说明的IBG和图7中说明的IBG来设计芯片,那么将很难确定每个设计所制成的器件的功能差异。
[0065]图6中所示IBG可以包括不同配置。在一个示例中,器件601是低压P型器件,器件602是高压P型器件,器件603是低压N型器件并且604是高压N型器件。在另一个示例中,器件601是高压P型器件,器件602是低压P型器件,器件603是高压N型器件并且604是高压N型器件。在另一个示例中,器件601是高压P型器件,器件602是低压P型器件,器件603是低压N型器件并且604是低压N型器件。在另一个示例中,器件601是高压P型器件,器件602是低压P型器件,器件603是低压N型器件并且604是高压N型器件。4器件IBG总共有16种可能的配置。
[0066]图8说明IBG电路的另一个实施例。所示器件801、802、803是P型器件并且可以是高压或低压器件的任意组合。器件804、805、806被示出为N型器件并且可以是高压或低压器件的任意组合。然而,所示出的6个器件可以为P型和N型器件的任意组合。6器件IBG总共有64种可能的配置。此外,IBG可以包括任意数目的具有2个到“η”个组合的有源器件,其中η是有源器件的数目。
[0067]图9Α和图9Β说明包括多路复用器的IBG电路。因为IBG电路可以被用于选择逻辑功能,其可以方便地与有效地将两个输入中的一个导向到其输出端的数字多路复用器相结合地实现这些电路。这些基于IBG的多路复用器唯一地基于IBG功能来选择输入。在图9Α中,晶体管901、902、905和906包括IBG电路,晶体管903、904、907和908包括多路复用器。在图9Β中,晶体管911、912、915和916包括IBG电路,晶体管917、918、913和916包括IBG多路复用器。在图9Α中,器件901和906是3.3伏器件而器件902、903、904、905、907和908是2.5伏器件。反相器910提供输入A的反相和输入B的反相。在图9Β中,器件912和915是3.3伏器件而器件911、913、914、916、917和918是2.5伏器件。反相器920提供输入A的反相和输入B的反相。基于IBG晶体管901、902、905和906的输出,图9Α所示多路复用器选择B输入,而基于IBG晶体管911、912、915和916的输出,图9Β所示多路复用器选择A输入。两个器件之间唯一可识别的差异是高压晶体管和低压晶体管之间的掺杂水平。因为图9Α中的晶体管的尺寸和几何形状可以与图9Β中的晶体管相同,所以不可能用传统的逆向工程拆卸技术确定这两个器件之间的差异。图9Α中所示IBG可以具有与图9Β中所示IBG相同的几何形状,其唯一差异就是某些晶体管的掺杂水平。因此,如果用图9Α和图9Β中所说明的电路来设计芯片,那么很难确定由每种设计所制造的器件的功能差异。这些电路之间的唯一差异就是3.3伏器件和2.5伏器件的配置。
[0068]图10代表“与非”逻辑功能的实施方式,图11说明“或非”逻辑功能的实施方式。在图10中,与非门1010和或非门1011输出到基于IBG的多路复用器1012,诸如图9Α中所示IBG电路多路复用器,其选择与非门1010的输出。在图11中,与非门1110和或非门1111输出到基于IBG的多路复用器1112,诸如图9B中所示IBG电路多路复用器,其选择或非门1111的输出。在逆向工程中,这两种实现看上去是相同的,因为这些配置之间的区别就是IBG电路。如果没有IBG电路知识,将无法确定这些配置的逻辑功能。
[0069]图12说明逻辑功能“反相”的实施方式,其包括反相器1201和基于IBG的多路复用器1202,诸如图9A中所示的IBG电路多路复用器,其实施为选择反相输入。图13说明逻辑功能“缓冲”的实施方式,其包括反相器1301和基于IBG的多路复用器1302,诸如图9B中所示IBG电路多路复用器,其实施为选择非反相输入。图14说明逻辑功能“异或”的实施方式,其包括异或门1401、反相器1403和基于IBG的多路复用器1402,诸如图9A中所示的IBG电路多路复用器,其实施为选择门1401的输出。图15说明“异或非”逻辑功能的实施方式,其包括异或非门1501、反相器1503和基于IBG的多路复用器1502,诸如图9B中所示IBG电路多路复用器,其实施为以选择反相器1503的输出。通过前面的示例,因为图12中的“反相”和图13中的“缓冲”具有相同的外观,所以对具有“反相”和“缓冲”二者的芯片进行逆向工程将是很难执行的。因为图14中“异或”和图15中“异或非”具有相同的外观,所以对具有“异或”和“异或非”二者的芯片进行逆向工程是困难的。如上文所描述,如果没有对基于IBG电路的多路复用器的逻辑操作的知识,这些实施方式中的每一对都是无法确定的。
[0070]防逆向工程威慑的高电压/低电压方法的一个优势在于,大多数过程支持这种区另O。许多实施方式被设计为使用低电压内部电压,因为其内部电压随着特征尺寸减小而下降。但是,许多芯片外的器件操作于高电压下,并且这些芯片必须能够与这些器件接口。因此,仍然使用并正在开发使用较高电压的器件。有可能用P器件和N器件之间细微的掺杂变化来实现低压器件和高压器件之间的差异。
[0071]上文所描述的IBG器件包括用掺杂剂水平来控制器件特性的有源器件。作为示例,众所周知在特定的过程中2.5伏器件和3.3伏器件之间的掺杂浓度差为8xE16 atoms/cm3o具有在1χΕ17以下掺杂密度差异的构造可以用于IBG设计。IBG的示例如图16所示。
[0072]除了 2.5伏和3.3伏器件之外,器件还有许多其它组合。例如,2.5伏器件可以与5伏器件一起使用。1.8伏器件、1.5伏器件,或1.2伏器件可以与3.3伏器件一起使用。1.2伏器件可以与1.8伏或2.5伏器件一起使用。1.0伏器件可以与1.8伏器件、2.5伏器件,或3.3伏器件一起使用。0.85伏器件可以与1.8伏器件、2.5伏器件,或3.3伏器件一起使用。这个列表只是示例性的,并且可以使用由相同物理几何形状制成的器件的任意组合。
[0073]前面的示例说明了使用有源器件的IBG器件的一些可能的实施方式。实现IBG器件的另一种方式为使用无源器件。可以用硅化物多晶硅电阻器和非硅化物多晶硅电阻器来制作IBG。第一器件用于将第一偏置电压设定为有源偏置电压,并且第二器件用于将第二偏置电压设定为有源偏置电压。对传统逆向工程技术而言,硅化物多晶硅电阻器和非硅化物多晶硅电阻器之间的差别是不明显的,因为这些电阻器具有相同几何形状。图16A说明IBG器件的示例。图16B说明IBG器件的其它示例。
[0074]多晶硅具有相当高的电阻率,大约几百μ Ω-厘米。因为随着器件尺寸缩小,多晶硅局部互连的电阻增加,所以由多晶硅制成的电阻器件存在这种高电阻率的问题。电阻的增加导致功率消耗增加以及更长的RC时间延迟。因为所添加的硅化物减小电阻并且提升器件速度,所以将硅化物添加到多晶硅器件中。可以使用比多晶硅的电阻率低得多的任何硅化物。硅化钛(TiSi2)和硅化钨(WSi2)是通常使用的两种硅化物。
[0075]接下来,描述了一种形成硅化物的方法。自对准硅化物工艺通常使用硅化钛。最初,用化学溶液清洁晶片表面以去除污染物和颗粒。接下来,在真空室中使用氩对晶片进行溅射,以去除晶片表面的原生氧化物。接下来,对晶片表面的层进行溅射以在晶片表面上沉积钛层。这导致晶片在源极/漏极处和多晶硅栅极顶部上暴露有硅。接下来,通过使用热退火工艺在多晶硅上形成硅化钛。例如,可以在快速热处理中执行退火,从而在多晶硅顶部上以及源极/漏极的表面上形成硅化钛。因为钛不与二氧化硅反应,所以只在多晶硅直接与钛接触的位置形成硅化物。接下来,通过使用湿法蚀刻工艺将未反应的钛暴露于过氧化氛(H2O2)和硫酸(H2SO4)的混合物中,以去除未反应的钦。最后,对晶片进彳丁退火,以增加娃化钛的晶粒尺寸。晶粒尺寸的增加提高晶片的导电率并且降低了晶片的接触电阻。
[0076]在IBG器件中可以控制的另一个特性是阈值电压。
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