DE10295878T5

DE10295878T5 - Gegen Reverse Engineering geschützte integrierte Schaltungen und Verfahren zur Herstellung derselben unter Verwendung einer auf Feldoxid endenden sichtbaren Metallkontaktleitung

Info

Publication number: DE10295878T5
Application number: DE10295878T
Authority: DE
Inventors: Lap-Wai South Pasadena Chow; James P. Westlake Village Baukas; William M. Jun. Camarillo Clark
Original assignee: HRL Laboratories LLC
Current assignee: HRL Laboratories LLC
Priority date: 2001-01-24
Filing date: 2002-01-03
Publication date: 2004-07-22
Also published as: JP5134615B2; WO2002059968A3; WO2002059968A2; US20020096776A1; JP4920862B2; JP2008010887A; US7294935B2; TW526608B; WO2002059968B1; GB2393851B; AU2002234203A1; JP2010103550A; GB0316906D0; GB2393851A; JP2004518295A

Abstract

Halbleitervorrichtung, die das Reverse Engineering erschwert oder verhindert, wobei die Vorrichtung umfasst:
(a) eine Feldoxidschicht, die auf einem Halbleitersubstrat angeordnet ist;
(b) einen Metallsteckkontakt, der innerhalb eines Kontaktbereichs und oberhalb der genannten Feldoxidschicht angeordnet ist; und
(c) ein mit dem genannten Metallsteckkontakt verbundenes Metall.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des Verhinderns des Reverse Engineering (der Zurückentwicklung) integrierter Schaltungen und/oder das Reverse Engineering derart schwierig und zeitaufwändig zu gestalten, dass das Reverse Engineering integrierter Schaltungen unmöglich gemacht wird.
Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung den Einsatz sichtbarer Metallkontaktleitungen, die au Feldoxid enden, um ein Reverse Engineering zu verhindern und/oder um abschreckend auf derartige Versuche zu wirken.
Die Bauweise und die Entwicklung von integrierten Halbleiterschaltungen setzt ein umfassendes Verständnis komplexer Strukturen und Prozesse voraus und kann viele Arbeitsstunden hoch ausgebildeter Fachleute erfordern und hohe Kosten erzeugen.
Zur Vermeidung dieser Kosten wenden einige Entwickler das umstrittene Reverse Engineering an, wobei von anderen hergestellte, bestehende Vorrichtungen zerlegt und genau untersucht werden, um die physikalische Struktur der integrierten Schaltung festzustellen. Danach wird die Vorrichtung nachgebaut. Durch die Ermittlung eines planaren optischen Bilds der Schaltungen und dessen eingehende Untersuchung und Nachbau wird ein für gewöhnlich erforderlicher Entwicklungsaufwand umgangen.
Derartige Praktiken schädigen den eigentlichen Entwickler des Produkts und beeinträchtigen dessen Wettbewerbsfähigkeit auf dem freien Markt, da der Entwickler erhebliche Ressourcen in die Entwicklung investieren musste, während dieser Aufwand bei dem Rückentwickler (Reverse Engineer) nicht entsteht.
Zur Vereitelung von Reverse Engineering-Versuchen wurden verschiedene Ansätze unternommen, im Besonderen auf dem Gebiet integrierter Halbleiterschaltungen.
Zum Beispiel geht aus US-A-5,866,933 hervor, wie Transistoren in einer Komplementär-Metalloxid-Halbleiterschaltung (CMOS) durch implantierte, verdeckte und innenverlegte Leitungen zwischen den Transistoren verbunden werden können. Erreicht wird dieses Verdecken durch Modifikationen der p+ und n+ Source/Drain-Masken. Die implantierten Zwischenverbindungen werden ferner dazu verwendet, dafür zu sorgen, dass eine UND-Schaltung mit drei Eingängen im Wesentlichen wie eine ODER-Schaltung mit drei Eingängen aussieht.
Ferner geht aus US-A-5,783,846 und US-A-5,930,663 eine weitere Modifikation der Source/Drain-Implantatmasken hervor, wobei die implantierten Verbindungsleitungen zwischen Transistoren eine eingefügte Lücke aufweisen, deren Länge ungefähr der Länge der verwendeten CMOS-Technologie entspricht. Diese Lücken bzw. Zwischenräume werden "Kanalblöcke" genannt.
Wenn die Lücke mit einem bestimmten Implantat "gefüllt" ist (abhängig davon, ob es sich bei der implantierten Verbindungsleitung um p oder n handelt), leitet die Leitung; wenn eine andere Art von Implantat zum Füllen der Lücke verwendet wird, leitet die Leitung nicht. Der Rückentwickler muss die Konnektivität auf der Basis der Auflösung des "n" oder "p" Implantats für die kleinste Strukturgröße des Kanalblocks bestimmen. Darüber hinaus werden die Transistorgrößen und die Metallanschlussführungen modifiziert, um dem Rückentwickler keine Hinweise anzubieten, die diesen bei der Ermittlung von Eingängen, Ausgängen, Gate-Leitungen und so weiter als Schlüssel zur Funktionsweise der Schaltung unterstützen könnten.
Die Ausführung der in den vorstehend genannten Patenten gelehrten Erfindungen zum Schutz einer integrierten Schaltung sorgt dafür, dass der Rückentwickler Schritte ausführen muss, die nicht immer erforderlich sind. Zu diesen Schritten zählen: die schichtweise Zersetzung der Schaltung, die sorgfältige Verarbeitung jeder Schicht (wobei dieser Vorgang für gewöhnlich ein Ätzschritt aufweisen muss), gefolgt von der Abbildung der Schicht mit exakter Passgenauigkeit in Bezug auf die anderen Schichten.
Wenn der Rückentwickler die Schaltung in einzelne Schichten zerlegt, kann er auch nach Metallleitungen suchen, die von den Drain-Kontakten zu einem Poly-Gate-Kontakt laufen. Dabei achtet der Rückentwickler in den untersten beiden Metallschichten auf Vertiefungen, die Anzeichen dafür sein können, dass sich darunter Metallstecker befinden. Somit kann die Kontaktposition bestimmt werden, was die Arbeit für den Rückentwickler erheblich vereinfacht. Dieses Problem wird in den älteren, vorstehend genannten Patenten nicht behandelt.
Somit besteht weiterhin eine Notwendigkeit für ein kostengünstiges, einfach implementierbares, schützendes Verfahren, das mit zu einem verbesserten Schutz gegen das Reverse Engineering von integrierten Halbleiterschaltungen beitragen kann, wobei es im Besonderen die Arbeit des Rückentwicklers sehr erschwert, die echten Kontakte mit Source- und Drain-Anschlüssen zu finden. Die vorliegende Erfindung stellt ein derartiges Verfahren bereit.
Bei der normalen Vorgehensweise für ein Reverse Engineering wird versucht, eine Grundstruktur einer integrierten Schaltung durch Identifizieren von Metallmustern in den Metallschichten der höheren Ebene in der Schaltung zu ermitteln. Nachdem eine grundlegende Schaltungsfunktion bestimmt worden ist, betrachtet der Rückentwickler nicht jedes weitere Transistorpaar, vielmehr verwendet er die Ähnlichkeit in den oberen Metallmustern und setzt voraus, dass jeder Schaltungsabschnitt mit diesem Muster identisch ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Hauptaufgabe zugrunde, einen Rückentwickler zu zwingen, jede Verbindung jedes CMOS-Transistorpaares in einer integrierten Schaltung zu überprüfen. Wenn der Rückentwickler zu einer derart detaillierten Überprüfung gezwungen ist, muss er ebenso viel Zeit und Geld investieren, wie dies erforderlich ist, um ein Reverse Engineering unerschwinglich zu machen, was wiederum de facto zu einem Schutz gegen Reverse Engineering führt.
Zur Umsetzung dieser Aufgabe werden Schaltungstechniken verwendet, um das Muster eines folgenden Schaltungsabschnitts unvorhersehbar und nicht wiederholbar zu machen; diese Techniken sorgen mit anderen Worten dafür, dass die übliche Annahme fehlerhaft ist, dass ähnliche Metallmuster eine ähnliche Schaltungsfunktionalität einschließen.
Der Kern der vorliegenden Erfindung ist es, den Rückentwickler zu einer falschen Annahme zu führen, indem man einige Metallspuren auf Feldoxid enden lässt, das dicht an einem Kontaktbereich angeordnet ist. Der Rückentwickler nimmt fälschlicher Weise an, dass das Vorhandensein des Steckers einem echten Kontakt mit einer Source oder Drains dient, wobei dies tatsächlich eben nicht der Fall ist.
Das Feldoxid, das die Kontaktfläche definiert und begrenzt, ist versetzt, so dass es einen Teil der Kontaktfläche bedeckt. Danach werden die Vertiefung und der Metallstecker ausgerichtet, so dass der Metallstecker an Feldoxid angrenzend an die Source oder Drains endet.
Die Muster sind scheinbar identisch, allerdings handelt es sich bei den scheinbaren Verbindungen nicht um echte Verbindungen. Der Rückentwickler wird zu der falschen Schlussfolgerung in Bezug auf die Funktionalität des Schaltungsblocks verleitet.
Vorgesehen ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Halbleitervorrichtung, die das Reverse Engineering verhindert und/oder erschwert, wobei die Vorrichtung eine Feldoxidschicht umfasst, die auf einem Halbleitersubstrat angeordnet ist; einen Metallsteckkontakt, der innerhalb eines Kontaktbereichs und oberhalb der genannten Feldoxidschicht angeordnet ist; und ein mit dem genannten Metallsteckkontakt verbundenes Metall.
Vorgesehen ist gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Verhindern und/oder zum Erschweren des Reverse Engineering, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Aufbringen einer auf einem Halbleitersubstrat angeordneten Feldoxidschicht; Aufbringen eines innerhalb eines Kontaktbereichs und oberhalb der genannten Feldoxidschicht angeordneten Metallsteckkontakts; und Verbinden einen Metalls mit dem genannten Metallsteckkontakt.
Vorgesehen ist gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Halbleitervorrichtung, die das Reverse Engineering verhindert und/oder erschwert, wobei die Vorrichtung eine Feldoxidschicht umfasst, die auf einem Halbleitersubstrat angeordnet ist; einen Metallsteckkontakt, der außerhalb eines Kontaktbereichs und oberhalb der genannten Feldoxidschicht angeordnet ist; und ein mit dem genannten Metallsteckkontakt verbundenes Metall.
Vorgesehen ist gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Verhindern und/oder zum Erschweren des Reverse Engineering, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Aufbringen einer auf einem Halbleitersubstrat angeordneten Feldoxidschicht; Aufbringen eines außerhalb eines Kontaktbereichs und oberhalb der genannten Feldoxidschicht angeordneten Metallsteckkontakts; und Verbinden einen Metalls mit dem genannten Metallsteckkontakt.
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in Bezug auf die folgende Beschreibung, die anhängigen Ansprüche und die beigefügten Zeichnungen besser verständlich. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Feldeffekttransistors, der Bestandteil einer integrierten CMOS-Schaltung sein könnte;
1(a) schematisch eine Ansicht der üblichen Anordnung eines Kontaktsteckers im Verhältnis zu Feldoxid (ebenfalls Stand der Technik);
1(b) schematisch die relativen Anordnungen des Metallsteckers und der Metallisierungsschicht;
2 eine Prinzipskizze eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und
3 eine Prinzipskizze eines alternativen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung kann für jede Halbleitervorrichtung eingesetzt werden, vorzugsweise für integrierte CMOS-Schaltungen oder bipolare Siliziumschaltungen.
Die Abbildung aus 1 zeigt den allgemeinen Aufbau einiger Elemente eines kennzeichnenden Feldeffekttransistors in einer integrierten CMOS-Schaltung 100. Die Schaltung 100 umfasst eine Source 1, einen Drain 2, Gate-Oxid 3, ein isolierendes Feldoxid 4, vorzugsweise Siliziumoxid. Ferner umfasst sie eine Schicht Polysilizium ("Poly") 5 aus Silizid und einen Kontaktstecker 7. Die Schaltung 100 ist auf einem Halbleitersubstrat 8 angeordnet.
Die Abbildung aus 1(a) zeigt wie ein Kontaktstecker 7 gemäß dem Stand der Technik im Verhältnis zu dem Feldoxid 4 positioniert ist. Der Kontaktstecker 7 ist über einer Schicht Silizid 6 und über der aktiven Fläche 9 angeordnet. In der Abbildung aus 1 kann ein derartiger Kontakt über die Source 1 und den Drain 2 platziert werden.
Die Abbildung aus 1(b) zeigt den orthogonal zu der Ebene der Metallisierungsschicht 10 angeordneten Kontaktstecker 7. Eine derartige relative Ausrichtung des Kontaktsteckers 7 ist gemäß dem Stand der Technik und gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
Beim Anblick der Metallisierung 10 nimmt ein Rückentwickler an, dass diese entweder zu der Source 1 oder dem Drain 2 oder dem Gate 3 führt. Er wird irregeführt und verunsichert, wenn das Metall zu dem Feldoxid 4 führt, wie dies als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in der Abbildung aus 2 dargestellt ist.
Die Abbildung aus 2 zeigt einen Kontaktstecker 7, wobei der Kontakt sich auf der rechten Seite des Feldoxids 4 befinden soll. Das Feldoxid 4 wird über ein Teilstück des Kontaktbereichs abgeschieden, und der Metallstecker 7, der normalerweise so platziert wäre, dass er an dem Kontaktbereich endet, endet stattdessen an dem Feldoxid 4.
Der Stecker 7 weist für gewöhnlich eine deutlich kleinere Fläche als der Kontaktbereich auf.
L₁₀ ist die Überlagerungsfläche zwischen dem Oxidbereich, dem normalen Kontaktbereich und der Platzierung des Steckers 7. Der Durchmesser des Steckers 7 ist vorzugsweise nicht größer als die kleinste Strukturgröße. L₁₀ kann jede durch den Hersteller spezifizierte Größe aufweisen und ist vorzugsweise 10% größer als die kleinste Strukturgröße. Eine bevorzugte Kontaktabmessung entspricht etwa dem Dreifachen der Durchgangsgröße.
Alternativ kann der Stecker 7 auch an einer Oxidschicht 4 enden, die an einer bestimmten Position in der Schaltung abgeschieden ist, an der kein Kontakt gegeben ist. Die Abbildung aus 3 zeigt ein derartiges Ausführungsbeispiel. Wie dies aus der Abbildung aus 3 ersichtlich ist, erstreckt sich der Kontaktstecker 7 nicht in den aktiven Bereich 9. Stattdessen endet er an der Oxidschicht 4.
In Bezug auf die vorstehende Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit einem verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung sind für den Fachmann Modifikationen ersichtlich. Die Erfindung wird diesbezüglich nicht durch die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern ausschließlich durch die Definition der anhängigen Ansprüche.
Zusammenfassung
Gegen Reverse Engineering Geschützte integrierte Schaltungen und Verfahren zur Herstellung derselben unter Verwendung einer auf Feldoxid endenden sichtbaren Metallkontaktleitung
Die vorliegende Erfindung betrifft Halbleitervorrichtungen, einschließlich integrierter Schaltungen, die gegen Reverse Engineering geschützt sind, mit zu Feldoxid führenden Metallspuren. Die Metallisierung führt für gewöhnlich zu den Gate-, Source- oder Drain-Bereichen der Schaltung, jedoch nicht zu dem isolierenden Feldoxid, wodurch ein Reverse Engineer irregeführt wird. Verfahren zur Herstellung derartiger Vorrichtungen.

Claims

Halbleitervorrichtung, die das Reverse Engineering erschwert oder verhindert, wobei die Vorrichtung umfasst: (a) eine Feldoxidschicht, die auf einem Halbleitersubstrat angeordnet ist; (b) einen Metallsteckkontakt, der innerhalb eines Kontaktbereichs und oberhalb der genannten Feldoxidschicht angeordnet ist; und (c) ein mit dem genannten Metallsteckkontakt verbundenes Metall.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die genannte Feldoxidschicht weiter Siliziumoxid umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die genannte Halbleitervorrichtung integrierte Schaltungen umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die genannten integrierten Schaltungen weiter integrierte Komplementär-Metalloxid-Halbleiterschaltungen und bipolare integrierte Schaltungen auf Siliziumbasis umfassen.
Verfahren zum Erschweren und/oder Verhindern des Reverse Engineering, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Aufbringen einer auf einem Halbleitersubstrat angeordneten Feldoxidschicht; (b) Aufbringen eines innerhalb eines Kontaktbereichs und oberhalb der genannten Feldoxidschicht angeordneten Metallsteckkontakts; und (c) Verbinden einen Metalls mit dem genannten Metallsteckkontakt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die genannte Feldoxidschicht ferner Siliziumoxid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die genannte Feldoxidschicht integrierte Schaltungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die genannten integrierten Schaltungen ferner integrierte Komplementär-Metalloxid-Halbleiterschaltungen umfassen.
Halbleitervorrichtung, die das Reverse Engineering erschwert oder verhindert, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: (a) eine Feldoxidschicht, die auf einem Halbleitersubstrat angeordnet ist; (b) einen Metallsteckkontakt, der außerhalb eines Kontaktbereichs und oberhalb der genannten Feldoxidschicht angeordnet ist; und (c) ein mit dem genannten Metallsteckkontakt verbundenes Metall.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die genannte Feldoxidschicht weiter Siliziumoxid umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die genannte Feldoxidschicht integrierte Schaltungen umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die genannten integrierten Schaltungen ferner integrierte Komplementär-Metalloxid-Halbleiterschaltungen und bipolare integrierte Schaltungen auf Siliziumbasis umfassen.
Verfahren zum Verhindern und/oder Erschweren des Reverse Engineering, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: (a) Aufbringen einer auf einem Halbleitersubstrat angeordneten Feldoxidschicht; (b) Aufbringen eines außerhalb eines Kontaktbereichs und oberhalb der genannten Feldoxidschicht angeordneten Metallsteckkontakts; und (c) Verbinden einen Metalls mit dem genannten Metallsteckkontakt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die genannte Feldoxidschicht weiter Siliziumoxid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die genannte Feldoxidschicht integrierte Schaltungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die genannten integrierten Schaltungen weiter integrierte Komplementär-Metalloxid-Halbleiterschaltungen umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 9, 10, 11 oder 12, wobei die genannte Feldoxidschicht eine oberste Seite aufweist, wobei der genannten Metallsteckkontakt an der genannten obersten Seite der genannten Feldoxidschicht angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5, 6, 7, 8, 13, 14, 15 oder 16, wobei die genannte Feldoxidschicht eine oberste Seite aufweist, wobei der genannten Metallsteckkontakt an der genannten obersten Seite der genannten Feldoxidschicht angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 9, 10, 11 oder 12, wobei der genannte Metallsteckkontakt die genannte Feldoxidschicht berührt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5, 6, 7, 8, 13, 14, 15 oder 16, wobei der genannte Metallsteckkontakt die genannte Feldoxidschicht berührt.