DE19639033C1 - Analysierschutz für einen Halbleiterchip - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Analysierschutz für einen Halb­ leiterchip mit einer elektrisch isolierenden Abdeckung.

Die Entwicklungskosten eines integrierten Schaltkreises, nachfolgend Halbleiterchip genannt, sind bekanntlich sehr hoch, während die Herstellungskosten, insbesondere bei sehr hohen Stückzahlen, vergleichsweise gering ausfallen können. Halbleiterchips sind daher der Gefahr ausgesetzt, unerlaubt analysiert und kopiert zu werden. Es wurden deshalb verschie­ dene Maßnahmen entwickelt, die unautorisiertes Analysieren der Funktion und des Aufbaus eines Halbleiterchips verhindern sollen.

Da zum Analysieren ein unmittelbarer Zugriff auf die Chipo­ berseite erforderlich ist, besteht ein bekannter Analysier­ schutz darin, eine Abdeckung mechanisch fest mit dem Chip zu verbinden. Solange die Abdeckung vorhanden ist, ist der Halb­ leiterchip ausreichend geschützt. Die feste Verbindung soll das Ablösen der Abdeckung verhindern oder zumindest die Chi­ poberfläche bei diesem Vorgang zerstören. Grundsätzlich kann damit bereits ein guter Schutz erhalten werden. Mit entspre­ chend großem Aufwand ist es jedoch unter Umständen möglich, die Abdeckung so zu entfernen und die Oberfläche frei zugäng­ lich zu machen, daß Funktion und Aufbau des Halbleiterchips nachvollzogen werden können. Diese Sicherung erfüllt daher ihren Zweck nicht in jedem Fall zuverlässig.

Eine weitere Sicherung gegen das Analysieren eines Halbleiterchips ist aus der EP 03 78 306 A2 bekannt, wobei das Zerstören einer leitfähigen Schicht bei der versuchten Analyse zur Datenlöschung führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ko­ pierschutz für einen Halbleiterchip mit verbesserter Sicher­ heitsfunktion anzugeben.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Halbleiterchip mindestens einen resonanzfähigen Schwingkreis mit Spule und Kondensator aufweist, wobei die Abdeckung ein Dielektrikum des Kondensators bildet, und ferner eine Auswerteschaltung aufweist, welche den Halbleiterchip außer Funktion setzt, wenn der Schwingkreis durch Veränderung der Abdeckung außer Resonanz gebracht wird.

Ein Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, eine für die Funktion des Halbleiterchips notwendige elektrische Ver­ kopplung mit der Abdeckung herzustellen. Diese Verkopplung wird dadurch erreicht, daß die Abdeckung ein notwendiges Ele­ ment eines Schwingkreises mit Spule und Kondensator bildet, indem es die Dielektrizitätskonstante des Schwingkreiskonden­ sators beeinflußt. Bei Manipulation an der Abdeckung oder Entfernung der Abdeckung kann der Halbleiterchip wegen Ver­ stimmung des Resonanzkreises nicht mehr betrieben werden. Da der Betrieb aber Voraussetzung für eine detaillierte Analyse ist, erhält man somit einen zuverlässigen Schutz gegen Analy­ sieren und Kopieren des Halbleiterchips.

Wird die Abdeckung entfernt oder verändert, verändert sich auch das Schwingungsverhalten des Schwingkreises. Die Reso­ nanzfrequenz wird entweder verschoben oder die Schwingfähig­ keit wird zerstört. In beiden Fällen wird der Schwingkreis außer Resonanz gebracht und die Auswerteschaltung setzt den Halbleiterchip dauerhaft außer Funktion. Die Sicherheit wird dadurch weiter erhöht, daß mehrere Schwingkreise vorhanden sind, die gegeneinander verkoppelt sind. Ein Versuch, nach dem Abnehmen der Abdeckung eine Ersatzschaltung mit einer Re­ konstruktion der Abstimmung anzubringen, ist durch diese Maß­ nahme zum Scheitern verurteilt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Auswerteschaltung so ausgebildet, daß sie nach dem Aufbringen der Abdeckung zum Abschluß des Herstellungsvorganges des Halbleiterchips die Resonanzfrequenz des oder der Schwing­ kreise selbsttätig ermittelt und sie während des Betriebs des Halbleiterchips in Resonanz betreibt. Die Bestimmung der Re­ sonanzfrequenz findet nur einmalig vor der Inbetriebnahme des Halbleiterchips statt. Nach einem eventuellen Entfernen der Abdeckung ist es unmöglich, den Schwingkreis oder die Schwingkreise wieder wie ursprünglich abzustimmen. Bei dieser Ausführungsform werden Herstellungstoleranzen bezüglich der Abstimmung des Schwingkreises oder der Schwingkreise neutra­ lisiert, da die erfindungsgemäße Auswerteschaltung die Abstimmung im fertig montierten Zustand des Halbleiterchips und der Abdeckung ermittelt.

Hohe Sicherheit wird alternativ auch dadurch erzielt, daß die Auswerteschaltung so ausgestaltet ist, daß sie den Schwing­ kreis oder die Schwingkreise mit einer festgelegten Frequenz betreibt.

Das Festlegen der spezifischen Resonanzfrequenz oder das Ab­ stimmen auf einen Normalwert durch die Auswerteschaltung wird selbsttätig durchgeführt und ist von außen nicht nachvoll­ ziehbar.

Grundsätzlich können die Spule und der Kondensator des Schwingkreises oder der Schwingkreise unterhalb einer herme­ tisch abschließenden Oberflächenschicht des Halbleiterchips als metallische Strukturen ausgebildet sein. Eine besonders einfache Herstellung kann jedoch dadurch erreicht werden, daß Spule(n) und Kondensator(en) unmittelbar auf der Oberflächen­ schicht des Chips als metallische Leiterbahnen aufgebracht sind. Bevorzugt wird ein Kondensator durch parallel verlau­ fende Leiterbahnabschnitte einer Spule gebildet. Das hat den Vorteil, daß Spule und Kondensator als einfache geometrische Struktur ausgebildet werden können.

Die Empfindlichkeit des Schwingkreises wird bevorzugt dadurch erhöht, daß die Spule und/oder der Kondensator die gesamte Chipoberfläche umspannen bzw. einnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispieles weiter beschrieben. Die einzige Figur zeigt schematisch eine perspektivische Teilschnitt-Ansicht eines Halb­ leiterchips in einem transparent dargestellten Gehäu­ se.

Ein Halbleiterchip 1 befindet sich etwa zentrisch in einem quaderförmigen Gehäuse 2 aus elektrisch isolierender Kunst­ stoffmasse, welches mit seinem oberen Bereich eine Abdeck­ schicht für die Oberseite des Halbleiterchips 1 bildet. Über der Chipoberfläche 3 liegt demnach eine Abdeckung 4 aus die­ lektrischem Material. Unmittelbar auf der Chipoberfläche 3 ist eine metallische Struktur 5 aufgebracht, welche eine Spu­ le und einen Kondensator eines Schwingkreises bildet. Die Spule wird von einer spiralförmig verlaufenden Leiterbahn 6 mit zwei endseitigen Anschlußpunkten 7 gebildet und umspannt möglichst den gesamten Umfangsbereich der Chipoberfläche 3. Der Kondensator ist durch parallel verlaufende Blind- Leiterbahnabschnitte 8 der Spule gebildet. Die Spule und der Kondensator sind elektrisch mit weiteren Bauteilen des Reso­ nanzschwingkreises verbunden, die im Halbleiterchip 1 inte­ griert sind. Im Halbleiterchip 1 befindet sich ferner eine elektronische Auswerteschaltung (nicht dargestellt), die mit dem Resonanzschwingkreis verbunden ist, und welche den Halb­ leiterchip 1 außer Funktion setzt, wenn der Resonanzschwing­ kreis nicht ordnungsgemäß schwingt.

Das dielektrische Kunststoffmaterial der Abdeckung 4 legt den Wert der Kapazität des Kondensators des Resonanzschwingkrei­ ses fest. Wird die Abdeckung 4 entfernt, so verändert sich auch der Kapazitätswert des Kondensators, da die geometrische Anordnung von dielektrischem Material und Kondensator zuein­ ander verändert wird. Der zugehörige Schwingkreis gerät außer Resonanz, was von der Auswerteschaltung festgestellt wird und nicht mehr umkehrbar zur Funktionsunfähigkeit des Halbleiter­ chips 1 führt.

Claims (8)

1. Analysierschutz für einen Halbleiterchip mit einer elek­ trisch isolierenden Abdeckung, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterchip (1) mindestens einen resonanzfähigen Schwingkreis mit Spule und Kondensator aufweist, wobei die Abdeckung (4) ein Dielektrikum des Kondensators bildet, und ferner eine Auswerteschaltung aufweist, welche den Halblei­ terchip (1) außer Funktion setzt, wenn der Schwingkreis durch Veränderung der Abdeckung (4) außer Resonanz gebracht wird.

2. Analysierschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Spule als metallische Leiterbahn (6) über der Oberseite des Halbleiterchips (1) auf der Chipoberfläche (3) ausgebildet ist.

3. Analysierschutz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator durch parallel verlaufende Leiterbahnab­ schnitte (8) der Spule gebildet ist.

4. Analysierschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schwingkreise vorhanden sind, die miteinander ge­ koppelt schwingen.

5. Analysierschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule die gesamte Chipoberfläche (3) umspannt.

6. Analysierschutz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator die freie Chipoberfläche (3) im wesentli­ chen einnimmt.

7. Analysierschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung nach Aufbringen der Abdeckung (4) die Resonanzfrequenz mindestens eines Schwingkreises ermit­ telt und diesen im Betriebszustand des Halbleiterchips (1) in Resonanz betreibt.

8. Analysierschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung mindestens einen Schwingkreis mit einer vorher festgelegten Frequenz betreibt.