专利名称：用于检测集成电路上的攻击的设备的制作方法
用于检测集成电路上的攻击的设备
狄领域
;^^开文本涉及一种用于冲&则通过接触集成电路的攻击的设备。该种攻击通 常是指'M^v攻击"，包括向集成电路的区域上直接施加导电探针以从集成电路采 集信号。在集成电路中，有源区包括用于处理机密数据的电路，例如银行卡芯片 或收费电^v^用中访问控制芯片中的电^各。
背景狄
为了保护位于有源区内的电路免受^f可非;^f^v， /"口的是^^; 整个或 部分电路表面的面罩。该面罩通常由一个或多个导电路径形成，其中该导电游4至 在^f呆护的有源区上部的一个或几个金属层中形成。
该导电路径的目的是检测它们的属性(例如它们的电阻或电容)的不连续性 或任何电气 文性。该导电路径以不规则和随机的方式沿要保护的电路的整个表面 或仅一个区i4^伸。如果"黑客"试图通过《1入一个或几个探针而跨过包4射鈔|^1
的金属层，那么^;则电^^检测出导电^^中的断裂。
该解决方案的缺点在于它不能检测覆盖导电路径的绝缘层的移除。 一旦导电 3斜錄露，那么"黑客"可^^夕卜部将该导电^4圣翻倍以模仿电气连续性。那么， 在没有被检测到的情况下，该导电赠4圣会中断。
发明内容
本发明的至少一种实施方式的目的在于通过检测覆盖集成电路的绝缘层的 移除，来改iiM"于侵入集成电路的攻击的检测。
这样，本发明的实施方式提供一种包括侵入攻击检测设备的集成电路。 该设备包括由导电材料形成并由绝缘材料包围的单个部件，该单个部件包 括至少一个蚀刻的或压缩的伸长的导电轨道，其中该导电轨道连接至移动 元件，该设备还包括至少一个远离所述部件的导电部分，以及用于检测该部件和导电部分之间电连接的电路。这会导致由于移除绝缘材料，在攻击 中所述轨道长度变化，使得移动元件移动，直到所述移动元件接触该导电 部分。
根据本发明的实施方式，该单个部件包括沿第一方向延伸的第一杆，沿第二 方向延伸的第j干，该第二方向相对于第一方向倾斜，并在第一结合区处连接至 第一杆的第一侧面，以及沿第三方向延伸的第三杆，该第三方向相对于第一方向 倾斜，并在第二结合区处连接至与第一侧面相对的第一杆的第二侧面，第一和第 二结合区沿第一方向移位。至少一个导电部分远离第一、第二和第三杆，并布置 为与第一或第二侧面相对。这会导致由于移除绝缘材料，在攻击中第二和第 三杆的长度变化，使得第一杆旋转，直到所述第一杆接触该导电部分。
根据本发明的实施方式，第一杆包括第一和第二端部。该导电部分布置为在 第一端部处与第一侧面相对，该电路包括在第二端部处布置为与第二侧面相对， 并远离第一、第二和第三杆的附加的导电部分。这会导致由于移除绝缘材料， 在攻击中第二和第三杆的长度变化，使得第一杆旋转，从而所述第一端部 与所述导电部分接触，所述第二端部与所述附加的导电部分接触。
根据本发明的实施方式，第^干在导电材料上具有更大横截面的第一^iiJl 继续延伸，第三杆导电材料上在具有更大横截面的第^til上继续延伸。
冲艮据本发明的实施方式，第二和第三杆属于导电^4圣。
根据本发明的实施方式，第^干的横截面在第一结合区处减小，以及第三杆 的横截面在所述第二结合区处减小。
根据本发明的实施方式，第一杆包括锥形表面，用于在所述第一杆旋转期间 支撑所述导电部分。
根据本发明的实施方式，第二和第三方向彼此平行并与第一方向垂直。
本发明的实施方式^y是供了一种用于制造集成电路的方法，该集成电路包括
用于;^则通过接触的攻击的设备，该方法包括步骤形成由导电材料形成，并由
绝纟"才料包围的单^p件，该单个部件包括至少一个伸长的并连接至移动元件的
导电4Ait，形成至少一个远离该部件的导电部分，以及形成用于冲&则所述部件和 所述导电部分之间产生电连接的电路，并包^ii火步骤。这会导致在导电執道中
5产生拉伸应力或压缩应力，以及由于移除绝^#料，在攻击中所述^il长度变化， 使得所述移动元件一直移动，直到所述移动元件4妻触导电部分。
结合附图，将在下述特定实施方式的非限制性描述中，详细描i^^发明的前
述目的，特;f咏优势。
图1意在示出iM技术的状态；
图2是根据本发明实施方式的用于通过和集成电踏接触^^r测攻击的设备的 简化俯视图3是图2的冲全测i殳备的筒^^黄截面4见图4是与图3类似的4黄截面-见图，示出了通过4矣触的攻击的原理；
图5是与图2类似的视图，示出了才財居本发明的该实施方式的检测设备在通 过才妄触的攻击中的运4亍；
图6示出了才財居^^则设^t争征尺寸，图2的;^则设备的运行^l丈的变化；以
及
图7和8是根据本发明实施方式的检测设备的细节的俯视图。 M实施方式
为了清^&见，在不同的附图中，相同的元件被指定了和集成电路表示中通 常使用的相同的附图标记，各种附图不依比例绘喇。在下述描述中，考虑包括基 底(例如，固态半#基底，绝缘体上;B吉构基底(SOI),等)的集成电路，其中该
基底由堆叠的绝纟斜才料层覆盖，其中在该绝缘材料层处提供不同金属层的金属轨
道。给定金属层上的金属專Ait可被布置在绝缘层的表面上或形成于绝缘层中，并 和该表面位于同一水平面上。距离基底最远的金属4Ait被称为指最后的金属层或 上金属层上的金44Ait。最后的金属层上的金属4Ail)^色缘层覆盖，通常该绝缘 层被称为钝化层。
根据本发明的实施方式，至少部分地通过给定金属层的金属轨道形成 一种设备，该设备用于检测覆盖给定金属层的金属轨道的绝缘层的移除。 有利的是，根据一种实施方式，形成检测设备的金属轨道也可属于保护面 罩的导电路径。本发明的实施方式基于下述事实用于制造集成电路的传统方法在不同金属层的金属轨道上引起拉伸应力的出现。这是由于下述事
实 一旦已经形成金属轨道和绝缘层，通常执行退火。退火使得金属轨道 的晶粒生长，晶界密度降低。假设包围金属轨道的绝缘材料强制金属轨道 保持它们的形状，那么这会在金属轨道中产生拉伸应力。移除包围金属轨 道的绝缘材料会释放这些轨道中的应力。本发明的实施方式提供了 一种用 于在侵入攻击中检测绝缘材料移除的设备。该设备包括机械开关，该机械 开关包括移动元件，其在释放应力时被移动以建立电接触。检测该电接触 的产生，该电接触代表绝缘材料移除。
图1是传统的具有保护面罩的集成电路的立体图。该电路包括由堆叠 的绝缘层覆盖的基底S，其中所述绝缘层与不同的金属层Ml...Ms相关联。 在这些金属层的一层(例如上金属层Ms)中形成由端子V和W划定的导 电路径L。导电路径L在其端部连接至能够检测导电路径L中断的电路(未 示出)。
图2示出了根据本发明实施方式的检测设备5。设备5包括连接至检 测电路C的机械开关10。更具体地，图2是根据本发明实施方式的集成电 路的同一金属层的金属轨道的部分简化俯视图，其中该金属轨道形成开关 10,检测电路C由方框示意性地表示。开关10可在同一金属层的层上几 个位置被复制。它还可以在同一集成电路的几个金属层上被复制。
在导电路径L所在层上形成开关10，其中导电路径包括第一和第二金 属轨道12、 14。它包括与长为L1，宽为￡1的金属轨道对应且沿直线中心 轴Al延伸的臂16。臂16将轨道12继续延伸，并具有比轨道12的横截面 小的4黄截面。开关IO进一步包括与长度为L2，宽度为￡2的金属轨道对应 且沿直线中心轴A2延伸的臂18。臂18将轨道14继续延伸，并具有比轨 道14的一黄截面小的横截面。轴Al和A2例如是平行的。在该实施方式中， 臂16、 18基本具有恒定的横截面。
开关10进一步包括与长度为L3,宽度为￡3的金属轨道对应且沿着垂 直于轴Al和A2的直线中心轴A3延伸的杆20。杆20包括中心部分22和 两个自由端23、 24。中心部分22包括两个相对的侧面25、 26。开关10 相对于对称平面P对称，其中该对称平面P距离端部23和24等距且对应 于与轴A3垂直的平面。将平面P和轴A3之间的交点称为O。将与轴Al和A2垂直并包含轴A3的平面称为P'。在与轨道12相对的端部，臂16 在结合区27处连接至中心部分22的表面25。在与导电轨道14相对的端 部，臂18在结合区28处连接至中心部分22的表面26。这样，臂16、 18 布置在杆20的两侧。并且，臂16、 18位于平面P的两侧。将结合区27 的中部和结合区28的中部之间(即在该实施方式中，轴Al和A2之间) 的距离称为间隙ec ，该S巨离沿方向A3 #1测量。
开关10进一步包括金属轨道29、 30。轨道29和臂16布置在杆20相 同的一侧，其中该轨道29在中心部分22的表面25上紧邻端部23 —部分 的反方向延伸。轨道30和臂18布置在杆20相同的一侧，该轨道30延伸 到中心部分22的表面26上的在端部24 —侧的一部分的前方。轨道29和 30连接至电路C，该电路C能够检测轨道29, 30是否彼此电连接。
在图2示出的实施方式中，臂16、 18，轨道12、 14以及杆20由单个部件构成。
图3示出了沿A-A的开关10的部分简化的横截面图。开关10在集成电路 31处形成，该集成电路包括半^M^基底32 (例如由硅形成的基底)，其中该基底 覆盖堆叠的绝缘层，在该绝缘层处布置不同金属层的金属轨道。例如，已经示出 金属层Ms-l的金属^cil34、 36,其和绝缘层38的表面位于同一水平面。已经进 一步示出覆盖绝缘层38和金44九道36和34的绝缘层40。金属层Ms 20、 29的 金^4Aii^绝缘层40 Ji^伸。例如，金属4Aii34、 36由铜制成，金^4Ait20、 29由铝制成。被称为钝化层的绝缘层46覆盖金属轨道20、 29和绝缘层40。层 40、 46由相同的绝纟4#沣牛(例如二氧^e圭)制成。
用于制造集成电路31的方法包括退火步骤，该退火步骤包括下述步骤，在 形^IA金属轨道20、 29的绝缘层46之后，在几十W中，例如50分钟内，将 集成电路31加热至某个温度(例如为几百度数量级例如400°C )，例如400°C的 温度并持续几十^4中(例如50 ^!中)。退火步骤使得金属M的金属晶粒度增力口， 尤其是由于晶界密度减小，而使得臂16、 18中金属晶粒度增加。晶粒度的增加 会在臂16、 18的金属晶粒中产生可拉伸的应力。该可拉伸的应力不肯^皮释故， il^由于存在绝缘层40、 46，其中该绝缘层包围臂16、 18并强制它们保持它们 初始的形状。
图4是与图3类似的—见图，并说明了通过接触的攻击的原理。该攻击包4舌在集成电路31的表面上期望发生接触的位置蚀刻开口 50的初始步骤，其中理想地 是考虑触点。开口 50由蚀刻绝缘层46形成。由于绝缘层40和46由相同的绝缘 材#^成，因此，不可能精确^W空制开口 50的深度。如^电路31中包^f关 IO的区域内执行攻击(例如，复制导电^各径L)，那么开口 50会至少部分穿入绝 缘层40。在形成开口50U,杆20完全脱离，臂16和18至少部分脱离。
移除围绕臂16、 18的绝*彖材沣+会导11#奪方文^#16、 18的可^立伸的应力，即， 长度L1和L2减小。由于臂16、 18在一个端部固定至轨道12、 14，因此，它们 的缩短使得棒杆20围绕中心0旋转，且轴A3基^4呆持在与平面P垂直的平面中。 棒杆20的旋##呈度旋转的足够多以接触到金属4腿29、 30。
图5是图2的详细视图，其示出了在蚀刻开口 50之后，开关10的状态。由 于臂16和18彼此不伸长，因此，它们的缩短已经引起杆20的旋转。可以观蕃 到由于弯曲而引起的臂16、 18的轻孩￡变形。应力辨3文后，端部24距离平面P，最 近的i^彖和平面P，之间的距离被称为杆20的空隙D。
连接至轨道29、 30的检测电路C检测杆20与金属轨道29、 30的接触。这 可以解释为与接触攻击对应，并使得集成电路31停iLi^行。
图6示出了在没有4腿29 、 30的情况下，根据间隙ec观测到的空隙D的变 化曲线51的实例。对于开关10来说，在长度L1、 L2和L3等于100pm， ￡1、 ￡2、 C3等于2pm，金属层Ms的金属轨道的厚度例如在0.3nm的数量级的 情况下，获得曲线51。理想地是，杆20的空隙D尽可能的大，以保证在攻击的 情况下，在杆20和金属轨道29、 30之间总是存在接触。在前述的实例中，对于 间隙ec在4nm凝:量级的情况下，可以获得4.5pm数量级的空隙D。
在该实施方式中，在属于保护面罩的导电赠、径L处形成开关10。臂16、 18 和杆20 ;电连接至4Ait 12、 14。轨道12和14连接至能够检测导电路径L中 断的电路。这样除了开关10提供的保护外，还提供了额外的保护。根据替换实 施方式，仅存在金属轨道29。在这种情况下，该电路能够4&则在金属轨道29和 M12或14中的一个之间是否已经产生了电接触。根据另一变形，4Ait29和 30对应于金属垫。il^"于几个开关10 ^Jtbf目邻布置时可以是有利的。
图7示出了4艮据本发明另一实施方式的开关52的详细^L图。开关52和开关 IO具有相同的结构，除了臂16在连接至杆20的端部处包括具有减小了的横截面 的部分54，使得结合区27具有相对于臂16减小了的宽度￡4的横截面。类似l也，臂18在连接至杆20的端部处包括具有减小了横截面的部分56，使得结合区28 相对于臂18具有减小了的宽度￡5的横截面。开关52的结合区27, 28在杆20 的旋转期间比开关10的结合区27, 28更容易变形，其中开关10的结合区27， 28具有更大的一黄截面。对于相同的间隙来说，这样能够获得比臂16, 18具有恒 定横截面的情况更大的空隙D。例如，在没有轨道29、 30，间隙ec在4nm数量 级的情况下，对于开关52来说，在长度L1 、 L2和L3等于lOOpm，宽度￡1 、 ￡2、 等于2nm，且金属层Ms的金属轨道的厚度在0,3nm的数量级，宽度￡4和￡5 在0.2pm的数量级的情况下，可以获得10nm数量级的空隙D。
通常，按下述原则确定结合区27、 28的形状在保证开关10足够的机械电 阻的情况下，在没有l^it29、 30时获得杆20最大可能的空隙D。根据一个实例， 每个结合区27、 28在与平面P垂直的平面中可具有漏斗的形状。根据另一实例， 每个结合区27、 28可包括通孔。
图8示出了4艮据本发明另一实施方式的开关60。开关60在杆20的每个端部 23包括定向的锥形表面62,这种定向使得在杆20的旋转中，锥形表面62最终 支撑金属轨道29。这能够改进杆20和金属轨道29之间的接触。
在前述实施方式中，开关10、 52、 60由导电材料的部分形成，在集成电路 制造方法的退火步骤期间，所述导电材料的部分产生拉伸应力。作为一种变形， 该开关可以由导电材料的部分形成，其中在退火步骤中，所述导电材料的部分出 现压缩应力。例如，该材料是半*材料，如多晶硅。由此，当应力辨，放时，开 关的臂16、 18易于拉长。在这种情况下，与图2中示出的开关10相比，臂16 布置在平面P的右侧，臂18布置在平面P的左侧，使得当应力#^文时，杆20在 右侧方向上旋转，以保证金属4Ail29, 30之间的电连接。
已经描述了本发明的特定实施方式。本领域技术人员能够想到^ft替换方式 和变形。尤其是，在前迷的实施方式中，开关10具有对称的形状。但是，这不 是必须的。此外，在前述的实施方式中，在旋转前，臂16、 18和杆20是直线形。 但是，在旋转前，臂16、 18和杆20也可以是曲线形。
权利要求
1、一种包括侵入攻击检测设备(5)的集成电路(31)，所述设备包括由导电材料形成并由绝缘材料(40，46)包围的单个部件，该单个部件包括至少一个蚀刻的或压缩的伸长的导电轨道(16，18)，所述导电轨道连接至移动元件(20)；至少一个远离所述部件的导电部分(29，30)；及用于检测所述部件和所述导电部分之间电连接的电路(C)，由于移除绝缘材料，在攻击中所述轨道的长度(L1，L2)变化，使得所述移动元件一直移动，直到所述移动元件接触所述导电部分。
2、 如权利要求1所述的集成电路，其中所述单个部件包括 沿第一方向(A3)延伸的第一杆(20);沿第二方向(A1)延伸的第j^干(16)，该第二方向相对于第一方向倾斜，并在第 一结合区(27)处连接至所述第一杆的第一侧面(25);以及沿第三方向(A2)延伸的第三杆(18)，该第三方向相对于第一方向倾斜，并在第 二结合区(28)处连接至与第^f则面相对的第一杆的第二侧面(26),所述第一和第二 结合区沿第一方向移位，其中所述至少一个导电部納29,30)远离所述第一、第二和第三杆，并布置为 与第一或第二侧面相对，这会导致由于移除绝缘材料，在攻击中所述第二和 第三杆的长度(L1,L2)变化，使得所述第一杆一直旋转，直到所述第一杆接 触该导电部分。
3、 如权利要求2所述的电路，其中所述第一杆(20)包括第一和第二端部 (23,24),其中所述导电部^(29)布置为在第一端部处与第一側面(25)相对，所述电 路包括在第二端部处布置为与第二侧面(26)相对，并远离第一、第二和第三杆(20， 16， 18)的附加的导电部新30)，这会导致由于去除绝缘材料，在攻击中所述第 二和第三杆的长度(L1,L2)变化，使得所述第一杆旋转，从而所述第一端部 与所述导电部分接触，所述第二端部与所述附加的导电部分接触。
4、 如权利要求2所述的电路，其中所述第J^f(16)在导电材料上的具有更大 横截面的第一4Ait(12)上继续延伸，其中所述第三杆(18)在导电材料上的具有更大横截面的第^^IAit(14)上继续延伸。
5、 如权利要求2所述的电路，其中所述第二和第三才f(16, 18)属于导电鴻农(L)。
6、 如权利要求2所述的电路，其中所述第^干(16)的横截面在所述第一结合 区(27)处减小，其中所述第三杆(18)的横截面在所述第二结合区(28)处减小。
7、 如权利要求2所述的电路，其中所述第一杆(20)包^#形表面(62),用于 在所述第一斥干^走寿争期间支撑所述导电部新29)。
8、 如权利要求2所迷的电路，其中所述第二和第三方向(A1， A2)彼此平行并 与所述第一方向(A1)垂直。
9、 一种用于制造集成电路的方法，所述集成电路包括用于检测通过接触的 攻击的i殳^(5)，所述方法包括步骤形成由导电材#^成，并由绝^##(40, 46)包围的单个部件，所述单个部 件包括至少一个延长的并连接至移动元件(20)的导电4iit(16,18),并形成至少一 个远离所述部件的导电部納29,30)，以及形Ai^于4全测所述部件和所述导电部分 之间产生电连接的电路；及退火，这导致在所述导电轨道中产生拉伸应力或压缩应力，以及由于移去除绝纟^才 料，在攻击中所述Mit长度(Ll,L2)变化，使得所述移动元件一直移动，直到所迷 移动元件接触所述导电部分。
全文摘要
本发明提供一种用于检测集成电路上的攻击的设备，包括侵入式攻击检测设备的集成电路。该设备包括由导电材料形成并由绝缘材料包围的单个部件，并包括至少一个蚀刻的或压缩的伸长的导电轨道，其中该导电轨道连接至移动元件，该设备还包括至少一个远离所述部件的导电部分以及检测该部件和导电部分之间电连接的电路。由于移除绝缘材料，在攻击中所述轨道的长度变化，使得移动元件移动，直到它接触该导电部分。
文档编号G01R31/00GK101650399SQ20091016260
公开日2010年2月17日 申请日期2009年8月13日 优先权日2008年8月13日
发明者克里斯蒂安·里弗罗, 帕斯卡·弗纳拉 申请人:意法半导体(胡希)公司