半导体器件的保护电路及包括该保护电路的半导体器件制造技术

工厂检查时，利用信号产生器（１）对被布线成是最上层的金属层、以单笔画的布局结构完全覆盖除ＰＡＤ以外的整个半导体器件的屏蔽线（２）提供０到１的信号跃变和１到０的信号跃变，直到通过屏蔽线（２）到达计数器（３）为止，用计数器（３）计数时钟脉冲（ＣＬＫ），并将其作为参考信息存储到非易失性存储器（５）中。出厂后，在半导体器件启动时及动作的待机状态时，再利用信号产生器（１）对屏蔽线（２）供应０到１的信号跃变和１到０的信号跃变，到通过屏蔽线（２）到达计数器（３）为止，用计数器（３）计数半导体器件内的适当的时钟脉冲数，并利用比较器（４）将它和事先存储到非易失性存储器（５）中的参考信息进行比较，若不一致，则输出欺骗检测信号（Ｓ１）。根据检测到屏蔽线（２）被窜改，保护电路输出的欺骗检测信号（Ｓ１），进行模式切换而切换到防止对半导体器件的欺骗解析、窜改信息的动作模式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种目的是保护半导体器件内部的机密信息免遭靠欺骗手段做的解析行为的破坏的保护电路及安装有该保护电路的半导体器件。
技术介绍
近年来，对半导体器件的电路信息、内部信息的机密性和安全性要求得越来越严格。至少是IC领域的半导体器件是以其安全性为特征，所以有必要保护重要信息免遭欺骗性解析，而防止内部信息被窜改、复制。采取可达成这样的严格保护功能的方法的实例正在不断地增加。下面，说明图14示出了传统保护电路的结构。图14中，140是屏蔽线，141是信号产生器，142是检测器，143是参考布线，S0是警报信号。在该保护电路中，应该保护的集成电路上设置了屏蔽线140。任意的信号从信号产生器141分别供应给屏蔽线140及参考布线143。从信号产生器141供来的信号分别通过屏蔽线140及参考布线143后，又供应给检测器142。检测器142将从屏蔽线140供来的信号和从参考布线143供来的信号进行比较，若认定有差异则输出警报信号S0。受到保护的集成电路会响应该警报信号S0而进入安全方式，实质上不可能进行欺骗性的解析或窜改(例如，日本特表2002-529928号公报(图1))。
技术实现思路
所述现有技术很容易遭到以下欺骗手段的欺骗。在屏蔽线被部分地切断或剥离后，利用FIB加工技术等适当方法，例如，以不会妨碍物理解析的迂回路线重新连结屏蔽线的欺骗手段、或从外部将导体路连接到屏蔽线当做旁通路使异常检测功能失效的欺骗手段。本专利技术的目的，在于提供一种高抗干扰性的保护电路及包括该保护电路的半导体器件。为解决上述课题，只要实现能够监视屏蔽线的物理特性，并将物理特性的变化作为对屏蔽线路线的窜改检测出来的保护电路即可。然而，因为屏蔽线的物理特性由受到保护的下层的形状及电性特性状态决定，所以设计时很难建立屏蔽线的物理特性的正确模型。此外，尚有制造误差、动作保证环境内的特性变动等，故很难实现。本专利技术的保护电路皆能够很容易地解决上述课题，且可进一步地提高抗干扰性。本专利技术的保护电路，包括至少一条屏蔽线，布置所述至少一条屏蔽线来覆盖半导体器件上应该保护的区域，且所述至少一条屏蔽线仅具有一条从起点到终点的路线；信号产生器，将信号提供给所述屏蔽线的起点；计数器，响应由所述信号产生器将信号提供给所述屏蔽线的起点而开始计测时间，响应该信号到达所述屏蔽线的终点而结束计测时间；以及比较器，将由所述计数器计测的时间和基准值进行比较，根据比较结果输出欺骗检测信号。上述保护电路的特征是，计测在屏蔽线传播的信号跃变的传播时间，将屏蔽线处于正常状态的传播时间作为基准值存储到非易失性存储器中，再进行相对比较来检测屏蔽线路线的窜改。首先，信号产生器对屏蔽线的起点传达信号跃变，利用计数器计测信号跃变到达屏蔽线的终点的时间作为正常状态的信息(基准值)存储到非易失性存储器中。其次，在半导体器件启动时或待机状态时重新计测信号跃变延迟时间，参考事先存储到非易失性存储器的正常状态的计数值，并在将动作保证环境内的屏蔽线物理特性变动作为容许误差考虑的情况下，利用比较器进行比较运算。于是，能够实现很容易检测屏蔽线是否被窜改的保护电路，故可检测下述情况而解决问题，亦即，在切断或剥离部分屏蔽线后，利用FIB加工技术等适当手段，以不会妨碍物理解析的迂回路线重新连接屏蔽线、或从外部将导体路作为旁通路连接到屏蔽线上。通过使其为具有专用振荡器并采用从专用振荡器对计数器供应脉冲的结构，便能够任意设定脉冲的周期，而可自由地设定时间计测的精度。因为半导体器件的基本时钟通常是从外部供应，所以有可能采取调整外部时钟的周期使其符合脉冲的计数值的欺骗手段，但通过在半导体器件内部具有专用振荡器，则能使从外部变更脉冲的周期变得较为困难，而可大幅度地提高抗干扰性。本专利技术的另一保护电路包括至少一个屏蔽线对，布置所述屏蔽线对来覆盖半导体器件上应该保护的区域，所述屏蔽线对中的一条屏蔽线和另一条屏蔽线具有相同的形状、相等的长度，且分别仅具有一条从起点到终点的路线；信号产生器，将某一电位提供给所述屏蔽线对中的一条屏蔽线和另一条屏蔽线的起点；以及检测器，用以将所述屏蔽线对中的一条屏蔽线的终点和另一条屏蔽线的终点之间的电位差和基准值进行比较，根据比较结果输出欺骗检测信号。上述保护电路的特征，是通过监视物理特性一致的2条屏蔽线的电阻特性的偏置变化来检测屏蔽线的窜改。将2条具有相同的形状和相等的布线长度的屏蔽线视为屏蔽线对，可使屏蔽线对的电阻特性一致。利用恒压源供应任意电压，用运算放大器将屏蔽线对的电阻特性之差作为偏置并变换成电压，利用其他的恒压源产生考虑了运算放大器的初始偏置的电压当做参考电压，将它和所取得的偏置电压进行比较，实现很容易即可检测屏蔽线的窜改的保护电路，故可检测下述情况而解决问题。亦即，在切断或剥离部分屏蔽线后，利用FIB加工技术等适当手段，以不会妨碍物理解析的迂回路线重新连接屏蔽线、或从外部将导体路作为旁通路连接到屏蔽线上。此外，采用设置具有和1个路线的屏蔽线相等的电阻值的半导体电阻器，且将屏蔽线及半导体电阻器作为运算放大器的输入进行连接的结构，很容易构成屏蔽线。即使偶然或故意以和成对的2条屏蔽线的电阻特性相同的方式重新连接路线来变更屏蔽线对的路线，因为成对的一方是受到屏蔽线保护的半导体电阻器，从外部难以变更半导体电阻器的电阻值，故可进一步提高抗干扰性。本专利技术的另一保护电路，包括至少一个屏蔽线对，布置所述屏蔽线对来覆盖半导体器件上应该保护的区域，所述屏蔽线对中的一条屏蔽线和另一条屏蔽线具有相同的形状、相等的长度，且分别仅具有一条从起点到终点的路线；信号产生器，将同相位的脉冲提供给所述屏蔽线对中的一条屏蔽线和另一条屏蔽线的起点；以及检测器，用以将所述屏蔽线对中的一条屏蔽线的终点和另一条屏蔽线的终点之间的电位差和基准值进行比较，根据比较结果输出欺骗检测信号。上述保护电路的特征，是利用对物理特性一致的两条屏蔽线上供应同相位的脉冲并评估其相位差来检测屏蔽线的窜改。利用脉冲产生器对屏蔽线对以任意的脉冲宽度同时提供同相位的脉冲，利用相位比较器取得两条屏蔽线的脉冲的相位差作为脉冲，在滤波电路除去相当于制造误差的初始相位差，并检测未除去的脉冲，这样实现很容易检测屏蔽线的窜改的保护电路，故可检测下述情况而解决问题。亦即，在切断或剥离部分屏蔽线后，利用FIB加工技术等适当手段，以不会妨碍物理解析的迂回路线重新连接屏蔽线、或从外部将导体路作为旁通路连接到屏蔽线上。基本上，上述保护电路是用以监视、评估一条路线的屏蔽线或屏蔽线对的电路，一次检测多个路线需要多个检测部，布局面积会增大。利用切换电路切换屏蔽线或屏蔽线对的路线并一条路线一条路线地检测一条路线，一条线路的检测部可由所有线路共用，从而可减小布局面积。此外，信号产生器供应给屏蔽线或屏蔽线对的信号，只对检测的路线供应真信号，对其他路线则供应伪信号，配合切换电路的路线切换而切换真信号供应路线，故难以从外部观察屏蔽线的信号并确定信号模式，从而进一步提高抗干扰性。上述保护电路中，也可准备多组物理特性一致的2条屏蔽线对，分别对其供应同相位的脉冲及相位差不同的脉冲，对相位差编码将其变换成信号模式，并和参考信号模式进行比较。对应于来自信号模式产生器的信号模式从脉冲产生器经由切换电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保护电路，其特征在于：包括：至少一条屏蔽线，布置所述至少一条屏蔽线来覆盖半导体器件上应该保护的区域，且所述至少一条屏蔽线仅具有一条从起点到终点的路线；信号产生器，将信号提供给所述屏蔽线的起点；计数器，响应 由所述信号产生器将信号提供给所述屏蔽线的起点而开始计测时间，响应该信号到达所述屏蔽线的终点而结束该计测时间；以及比较器，将由所述计数器计测的时间和基准值进行比较，根据比较结果输出欺骗检测信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-8-28 303823/20031.一种保护电路，其特征在于包括至少一条屏蔽线，布置所述至少一条屏蔽线来覆盖半导体器件上应该保护的区域，且所述至少一条屏蔽线仅具有一条从起点到终点的路线；信号产生器，将信号提供给所述屏蔽线的起点；计数器，响应由所述信号产生器将信号提供给所述屏蔽线的起点而开始计测时间，响应该信号到达所述屏蔽线的终点而结束该计测时间；以及比较器，将由所述计数器计测的时间和基准值进行比较，根据比较结果输出欺骗检测信号。2.根据权利要求1所述的保护电路，其中所述基准值，是在所述屏蔽线的正常状态时利用所述计数器计测的时间。3.根据权利要求1所述的保护电路，其中所述比较器，考虑了所述屏蔽线的物理特性在所述半导体器件的动作保证环境内的变动而进行比较。4.根据权利要求1所述的保护电路，其中所述计数器，通过计数所述半导体器件的基本时钟脉冲来进行时间的计测。5.根据权利要求1所述的保护电路，其中所述计数器，通过计数从设置在所述半导体器件上应该保护的区域的振荡器输出的时钟脉冲来进行时间的计测。6.根据权利要求1所述的保护电路，其中所述屏蔽线有多条；所述信号产生器，将信号提供给所述多条屏蔽线中的某一条屏蔽线的起点；所述保护电路还包括将该信号已到达信号由所述信号产生器供应的屏蔽线的终点这件事传达给所述计数器的切换电路。7.根据权利要求1所述的保护电路，其中还包括设置在所述半导体器件上应该保护的区域的信号布线；所述信号产生器，将某一信号提供给所述屏蔽线的起点及所述信号布线的一端；所述保护电路还包括对已经到达所述屏蔽线的终点的信号和已经到达所述信号布线的另一端的信号进行比较，并根据比较结果输出欺骗检测信号的判定电路。8.根据权利要求7所述的保护电路，其中所述信号产生器包括随机数产生器。9.根据权利要求1所述的保护电路，其中还包括故障诊断器；所述故障诊断器，将取代利用所述计数器计测出的时间的测试信号提供给所述比较器，对对应于所提供的测试信号从所述比较器输出的信号和期待值进行比较，并根据比较结果输出故障检测信号。10.一种保护电路，其特征在于包括至少一个屏蔽线对，布置所述屏蔽线对来覆盖半导体器件上应该保护的区域，所述屏蔽线对中的一条屏蔽线和另一条屏蔽线具有相同的形状、相等的长度，且分别仅具有一条从起点到终点的路线；信号产生器，将某一电位提供给所述屏蔽线对中的一条屏蔽线和另一条屏蔽线的起点；以及检测器，用以将所述屏蔽线对中的一条屏蔽线的终点和另一条屏蔽线的终点之间的电位差和基准值进行比较，根据比较结果输出欺骗检测信号。11.根据权利要求10所述的保护电路，其中包括取代所述屏蔽线对中的一条屏蔽线的半导体电阻器；所述半导体电阻器，设置在所述半导体器件上应该保护的区域，具有和所述屏蔽线对中的一条屏蔽线相同的电阻特性；所述信号产生器，将某一电位提供给所述半导体电阻器的一端和所述屏蔽线对中的另一条屏蔽线的起点；所述检测器，将所述半导体电阻器的另一端和所述屏蔽线对中的另一条屏蔽线终点之间的电位差和基准值进行比较，根据该比较结果输出欺骗检测信号。12.根据权利要求10所述的保护电路，其中所述屏蔽线对有多个；所述信号产生器，将某一电位提供给所述多个屏蔽线对中的某一个屏蔽线对中的一条屏蔽线和另一条屏蔽线的起点，所述保护电路还包括用以将所述多个屏蔽线对中由所述信号产生器提供了电位的屏蔽线对的终点的电位提供给所述检测器的切换电路。13.根据权利要求10所述的保护电路，其中还包括设置在所述半导体器件上应该保护的区域的信号布线；所述信号产生器，将某一信号提供给所述屏蔽线对的起点和所述信号布线的一端；所述保护电路还包括对已到达所述屏蔽线对的终点的信号和已经到达所述信号布线的另一端的信号进行比较，并根据比较结果输出欺骗检测信号的判定电路。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：松野则昭，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]