ПОКРЫТИЕ КРИСТАЛЛА ИНТЕГРАЛЬНОЙ СХЕМЫ Российский патент 2001 года по МПК H01L23/28 G06K19/73 

Настоящее изобретение относится к покрытию кристалла интегральной схемы (ИС) для полного или частичного покрытия электрических, электронных, оптоэлектронных и/или электромеханических компонентов кристалла ИС.

Подобные покрытия кристалла ИС защищают покрытые области кристалла ИС от повреждений за счет механической силы и влияний окружающей среды.

В случае кристаллов ИС, предусмотренных на карточках с ИС (Chip Card), карточках с микропроцессором (Smart Card) и тому подобном, покрытия кристаллов ИС до сих пор являются удаляемыми, например, химическими способами (например, за счет применения дымящей HNO₃) так, что относительно простым образом является возможным точный анализ схемы кристалла и/или манипуляции схемы кристалла.

Возможность произведения подобных анализов и/или манипуляций схемы кристалла является нежелательной, поскольку тем самым существует возможность злоупотребления.

В качестве примера следует назвать применяемые в секторе платного телевидения карточки с ИС (Chip card) или соответственно карточки с микропроцессором (Smart Card). Если обманщику удастся проанализировать схему, открывающую доступ к определенной телевизионной программе, относительно положения и функции отдельных компонентов и/или прохождения проводящих дорожек внутри кристалла ИС и найти возможности манипулировать ими за счет подходящих перемычек или тому подобного, то он может получить за счет этого возможность бесплатно пользоваться услугами, требующими оплаты.

Подобные возможности манипулирования имеют значение не только в секторе платного телевидения, но и также во всех видах, служащих для контроля права использования кристаллов ИС, и открывают бесчисленные возможности злоупотреблений, которые могут иметь следствием не только финансовые потери, но и существенный риск надежности.

В основе изобретения поэтому лежит задача такого дальнейшего развития покрытия кристалла ИС согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, чтобы посторонние анализы и/или манипулирования ИС могли надежно исключаться.

Эта задача решается согласно изобретению за счет признаков, заявленных в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.

Согласно этому предусмотрен активатор, который в активированном состоянии может полностью или частично разрушать электрические, электронные, оптоэлектронные и/или электромеханические компоненты кристалла ИС и который является активируемым при попытке, удалить покрытие кристалла ИС с кристалла ИС.

Таким образом является возможным, одновременно с удалением покрытия кристалла ИС производить разрушение существенных для надежности областей кристалла ИС.

Посторонние анализы и манипуляции с кристаллом ИС таким образом могут быть надежно предотвращены.

Предпочтительные формы дальнейшего развития изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Изобретение поясняется ниже более подробно на примерах выполнения со ссылкой на чертеж.

Чертеж показывает два размещенных друг над другом кристалла ИС, существенные для надежности области которых снабжены покрытием кристалла ИС согласно примеру выполнения изобретения.

На чертеже представлено сечение без штриховки. Ссылочной позицией 1 обозначен первый кристалл бескорпусной ИС в виде контроллера. В качестве контроллера, например, может быть применен блок фирмы Сименс SLE 44C20 с постоянной памятью (ROM), программируемой постоянной памятью (PROM), электронно стираемой программируемой постоянной памятью (EEPROM) и памятью с произвольной выборкой (RAM).

Первый кристалл ИС 1 закреплен на системном держателе 3 с помощью клеящего вещества 2.

Системный держатель 3 может быть, например, пластмассовой карточкой для изготовления карточки с микросхемой или карточки с микропроцессором; однако речь может идти также и о гибкой печатной плате или о так называемой выводной рамке.

На верхней согласно чертежу поверхности первого кристалла ИС 1 проходят проводящие дорожки 4 из алюминия.

Проводящие дорожки 4 покрыты первым слоем покрытия кристалла ИС в форме слоя 5 структуры нитрида кремния (Si₃N₄). Этот слой 5 служит для того, чтобы защищать кристалл ИС от повреждений за счет влияний окружающей среды, в частности от повреждений за счет влажности и сырости.

Над слоем 5 (Si₃N₄) предусмотрен второй слой покрытия кристалла ИС в виде полиимидного слоя 6. Полиимидный слой 6 защищает лежащие под ним структуры кристалла ИС от механических повреждений.

В названных слоях 5 и 6 покрытия кристалла ИС предусмотрены выемки, в которых освобождены площадки контактирования 7 из алюминия (Al-Pads).

Над первым кристаллом ИС 1 предусмотрен второй бескорпусный кристалл ИС 8 в виде специализированной ИС (заказной ИС).

Второй кристалл ИС 8 наклеен с помощью клеящего вещества 9 на уже ранее упомянутый полиимидный слой 6.

Второй кристалл ИС 8 имеет на своей верхней согласно чертежу стороне также площадки контактирования 7 из алюминия.

Площадки контактирования первого кристалла ИС и площадки контактирования второго кристалла ИС соединены друг с другом проволочными выводами 10.

Все вышеописанное устройство окружено третьим слоем покрытия кристалла ИС в форме так называемой крышки-колокола (Globe Tор) 11, которая служит для того, чтобы защитить устройство от влияний окружающей среды и механических повреждений. Крышка-колокол 11 состоит в данном случае из эпоксидной смолы.

Описанное выше, показанное на чертеже, устройство представляет собой часть карточки с ИС, карточки с микропроцессором или тому подобного.

Первый, второй и третий слои покрытия кристалла ИС 5, 6 и 11 и клеящие вещества 2, 9 состоят, как правило, из материалов, которые являются химически удаляемыми. Для этого является пригодной, например, дымящая HNO₃, так как она разрушает покрытие кристалла ИС, однако не разрушает выполненные из алюминия проводящие дорожки 4 и площадки контактирования 7.

Чтобы предотвратить таким образом открытие возможности постороннего анализа и/или манипуляции существенных для надежности областей кристалла ИС, в покрытии кристалла ИС над этими областями предусмотрены активаторы.

Существенной для надежности областью, которая должна быть защищена от постороннего анализа и/или манипуляции, в случае карточек с микросхемой, карточек с микропроцессором и тому подобного при расположенных друг над другом кристаллах ИС, как правило, является расположенный снизу кристалл ИС контроллера 1.

Эта область должна быть существенной для надежности областью также в настоящем примере выполнения.

Активатор в настоящем примере выполнения является веществом, которое активируется при встрече с химически растворяющим покрытие кристалла ИС веществом в форме растворителя, травящего вещества или тому подобного, то есть, например, при встрече с дымящей HNO₃. При активировании выделяется вещество с восстановительным действием, которое разрушает состоящие из алюминия структуры кристалла ИС, как, например, проводящие дорожки 4, и тем самым делает невозможным посторонний анализ и/или манипуляцию существенных для надежности областей кристалла ИС.

В неактивированном состоянии активатор не воздействует на кристалл ИС.

Разрушение структур кристалла ИС после активирования активатора в настоящем примере выполнения происходит за счет растворения последнего путем химического восстановления.

Активатор в настоящем примере выполнения образован RCl₂. При встрече с HNO₃ согласно уравнению реакции
HNO₃ + RCl₂ ---> 2Cl^- + .....

образуются свободные радикалы, которые вследствие своего восстановительного характера разрушают расположенные под покрытием кристалла ИС структуры из алюминия.

Применение активаторов, которые при встрече с HNO₃ выделяют окисляющие вещества, не приводит здесь к желаемому успеху, так как окисляющие вещества вызывают воздействие на алюминиевые структуры только так долго, пока они не покроются окисным слоем, который тогда придает алюминиевой структуре функцию самозащиты и именно поэтому не приводит к разрушению алюминиевых структур.

Обозначенные на чертеже ссылочной позицией 12 активаторы могут предусматриваться над существенной для надежности областью в подобных окнам свободных пространствах или выемках, которые для этой цели освобождены в слое 5 (Si₃N₄) и/или в полиимидном слое 6; в готовом состоянии карточки с микросхемой, карточки с микропроцессором и тому подобное активатор окружен в этих свободных пространствах или соответственно выемках покрытием кристалла ИС.

Альтернативно к этому активатор может использоваться также в полиимидной матрице.

Не требуется, чтобы активатор в неактивированном состоянии уже вступал в контакт с подлежащими, при необходимости, разрушению алюминиевыми структурами.

Положение и место активатора могут приспосабливаться к изменяющимся требованиям или соответственно к соответствующим кристаллам ИС.

Вид активатора предпочтительно согласуется с подходящими для растворения покрытия ИС химическими веществами так, что при встрече любых растворителей с активатором надежно наступает желаемое активирование активатора.

Действие активирования, однако, выбирается произвольно, если за счет этого может предотвращаться только анализ и/или манипулирование с кристаллом ИС. Вместо вышепоясненного разрушения алюминиевой структуры за счет ее химического восстановления может быть также предусмотрено, например, разрушение кристалла ИС за счет создания энергии нагрева или тому подобного.

Можно также предусматривать множество различных активаторов, которые реагируют соответственно с различными растворителями соответствующим назначению образом так, что даже самые различные виды растворителей активируют по меньшей мере один активатор.

В покрытии кристалла ИС наряду с активатором, отдельно от него таким же образом, как и он, может быть предусмотрено также другое вещество, которое в состоянии активировать активатор согласно назначению. Таким образом вещество активатора может выбираться независимо от возможных растворителей, так как при удалении покрытия ИС освобождается как активатор, так и это активирующее его согласно назначению вещество.

Описанная последней возможность дает преимущество, что разрушение существенных для надежности структур кристалла ИС может происходить также при попытке сделать их доступными также не химическим путем.

То, что в покрытии кристалла ИС предусмотрен вышеописанный активатор, позволяет производить автоматическое разрушение существенных для надежности областей кристалла ИС при попытке сделать их доступными за счет удаления покрытия кристалла ИС.

С учетом того факта, что подлежащие разрушению структуры при этом имеют крайне малые размеры, количество активатора, которое должно предусматриваться при соответствующем позиционировании, также является крайне малым.

Дальнейшая мера по повышению надежности против постороннего анализа и/или манипулирования с кристаллом ИС состоит в том, что менее существенный для надежности кристалл ИС, то есть в настоящем примере выполнения специализированный кристалл ИС 2, располагают точно над существенной для надежности областью другого кристалла ИС, то есть в настоящем примере выполнения точно над самой существенной для надежности областью кристалла ИС контроллера 1. Вследствие отсутствия оптической доступности за счет этого также предотвращается возможность анализировать и/или манипулировать с кристаллом ИС без удаления покрытия.

Вышеописанный пример выполнения касался так называемой chip- on-chip-on-flex-конструкции (чип на чипе на гибкой основе) с chip- and wire-(чип и провод) технологией соединений. Само собой разумеется, что изобретение не ограничивается подобной конструкцией, а может также использоваться в случае одиночных кристаллов ИС, а также при любом количестве произвольно расположенных и произвольно соединенных друг с другом кристаллов ИС.

Кроме того, не существует также никакого ограничения на примененные согласно вышеприведенному описанию материалы. Они могут быть заменены на любые другие материалы, коль скоро они выполняют задуманную для них задачу.

Путем описанного, соответствующего изобретению выполнения покрытия кристалла ИС является простым образом возможным в значительной степени независимо от выполнения устройства надежно исключить посторонние анализы и манипулирования с кристаллом ИС.

Использование: покрытия кристалла интегральной схемы электрических, электронных, оптоэлектронных и/или электромеханических компонентов. Сущность изобретения: в покрытии кристалла интегральной схемы предусмотрен активатор, при активировании которого выделяется вещество, которое в состоянии полностью или частично разрушить электрические, электронные, оптоэлектронные и/или электромеханические компоненты кристалла и который является активируемым при попытке удалить покрытие кристалла. Техническим результатом изобретения является надежное предотвращение посторонних анализов и/или манипулирований с кристаллом интегральной схемы. 1 с. и 15 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Покрытие кристалла интегральной схемы (ИС) для полного или частичного покрытия электрических, электронных, оптоэлектронных и/или электромеханических компонентов кристалла ИС, отличающееся тем, что предусмотрен активатор, при активировании которого выделяется вещество, которое в состоянии полностью или частично разрушить электрические, электронные, оптоэлектронные и/или электромеханические компоненты кристалла ИС, и который является активируемым за счет попытки удалить покрытие кристалла ИС с кристалла. 2. Покрытие кристалла интегральной схемы по п.1, отличающееся тем, что имеется покрытие на бескорпусном кристалле ИС, предусмотренном на карточке с микросхемой или карточке с микропроцессором. 3. Покрытие кристалла интегральной схемы по п.1 или 2, отличающееся тем, что кристалл ИС является блоком контроллера или специализированным блоком. 4. Покрытие кристалла интегральной схемы по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что активатор предусмотрен в выемке, предусмотренной в покрытии кристалла ИС. 5. Покрытие кристалла интегральной схемы по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что активатор введен в матрицу материала покрытия. 6. Покрытие кристалла интегральной схемы по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что при активировании активатора выделяется вещество с восстановительным действием. 7. Покрытие кристалла интегральной схемы по п.6, отличающееся тем, что электрические, электронные, оптоэлектронные и/или электромеханические компоненты кристалла ИС разрушаются веществом с восстановительным действием. 8. Покрытие кристалла интегральной схемы по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что электрические, электронные, оптоэлектронные и/или электромеханические компоненты кристалла ИС представляют собой алюминиевые структуры. 9. Покрытие кристалла интегральной схемы по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что активатор представляет собой RCl₂. 10. Покрытие кристалла интегральной схемы по п.9, отличающееся тем, что при активировавши RCl₂ образуется свободный радикал. 11. Покрытие кристалла интегральной схемы по п.10, отличающееся тем, что свободный радикал является веществом с восстановительным действием. 12. Покрытие кристалла интегральной схемы по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что активирование активатора происходит посредством растворителя, растворяющего покрытие кристалла ИС. 13. Покрытие кристалла интегральной схемы по любому из пп.1 - 11, отличающееся тем, что активирование активатора происходит посредством накопленного внутри покрытия ИС активирующего средства. 14. Покрытие кристалла интегральной схемы по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что над существенной для надежности областью кристалла ИС расположен второй кристалл ИС. 15. Покрытие кристалла интегральной схемы по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что активатор в покрытии кристалла ИС предусмотрен над защищаемой от постороннего анализа и/или манипуляции областью кристалла ИС. 16. Покрытие кристалла микросхемы по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что покрытие кристалла ИС выполнено из нескольких слоев.