具有防止电磁辐射作用的集成电路芯片制造技术

本发明专利技术涉及一个用于便携式物品特别是卡格式物品的芯片（５），该芯片包括一个上面集成有确定一个中央处理单元和存储单元的有源表面（１３）上的硅衬底层（１２），本发明专利技术的特征在于，芯片（５）还包括具有防止波长大于１μｍ的红外电磁辐射作用的物理手段（１７，１９，２０），本发明专利技术特别适用于芯片卡上。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
具有防止电磁辐射作用的集成电路芯片本专利技术涉及用于安装在便携式物品中特别是在卡片格式的便携式物品中的集成电路(IC)芯片。IC卡通常用在必需能可靠地存储和处理保密的信息的应用中，例如卫生、通话，收费电视或例如作为电子钱包应用的银行。这样的卡是一个具有一个IC或是一个里面安装一个集成电路的塑料卡片。在该芯片中，集成电路形成逻辑单元的复杂连接，在该集成电路中一个中央处理单元(CPU)通过数据总线和地址总线分配和控制存储在RAM、ROM或EEPROM型存储器中的信息。传统的逻辑单元是CMOS型的。它们由一个P型第一MOS晶体管和一个N型第二晶体管构成，所述两个晶体管相串联连接并由一个公用逻辑控制信号控制，所述公共逻辑信号由存在在电路的输入端的电信号和被包含在ROM或EEPROM存储器中的程序或被有关的电子电路产生的电子信号的共同作用产生。作为逻辑控制信号的作用，是使在价带与导带之间的电荷分布改变，从而引起所述的两个晶体管的控制切换增加。然而，某些能源也可能改变这种电荷分布，这种情况特别适合于电磁辐射，而特别是在从紫外到红外范围的电磁辐射。结果会导致下述情况发生：当利用这样的辐射照射所述芯片的一个区域即一组单元时，可以使在所述单元组中的一些晶体管不受逻辑电路发出的任何电控制地发生转换。这就是为什么攻击者能够在不破坏电路的条件下接近秘密的原因，攻击者通过把一个芯片的Vdd,Vss，时钟，I/O和复位垫连接起来，然后用在紫外光，可见光或红外光范围内的聚焦的电磁辐射照射在该芯片的电路的一个适合的区域上，并持续由攻击者选的时间t，就可以引起在所述区域内的晶体管发生转换，因此改变了编程在该芯片的存储器中的正常操作程序，并且特别是能使芯片完成在正常条件下是非法的操作。尽管用于防止集成电路不受电磁辐射作用的公知的手段一直在开发，但这些手段包含的软件的特征都是：在芯片的ROM和EEPROM存储器中的程-->序非常多与并与核查组件相连。然而这些公知的手段不仅不能有效地防止“光”攻击，而且还具有因需要占用芯片中的大量存储空间而使完成所需要的操作的执行速度明显下降的缺点。鉴于公知手段中存在的上述问题，本专利技术寻找要解决的技术问题是，提供一种用于包含芯片的便携物品的芯片，特别是包含芯片的卡片格式的物品的芯片，该芯片首先包括一个在有源表面上集成一些确定一个中央处理单元和存储器的电路的硅衬底层，还包括一个至少覆盖所述有源表面的一部分的附加硅层，从而使该芯片对在紫外光、可见光和红外光范围内的电磁辐射不敏感。按照本专利技术，解决这个技术问题的手段在于：所述的芯片还包括具有防止在波长比1μm长的红外光范围内的电磁辐射作用的物理手段。具体地说，具有防止电磁辐射作用的这些物理手段是硅的掺杂物，或者由表面的不规则性构成或者由至少一个金属层构成。通过下面结合附图的非限定性的描述可以更加清楚理解本专利技术。附图中：图1具有一个本专利技术的芯片的卡的透视图；图2是包括本专利技术的一个芯片的组件的透视图；图3A和3B是表示本专利技术的两类芯片的透视图；图4A、4B和4C是表示本专利技术的一芯片的第一实施例的三个改型横剖视图；图5A和图5B是表示本专利技术的手段提供给该芯片的防止光作用的效果的曲线；图6A,6B,6C和6D是表示通过本专利技术的芯片的第二实施例的四个变型例的剖视图；以及图7A,7B,7C和7D是表示通过本专利技术芯片的第三实施例的四个变型例的剖视图。虽然是以灵巧卡为例来讨论本专利技术的，但本专利技术在本质上也适用于安装在便携式物品例如一个微型卡格式或一个电子标签式用户识别组件(SIM)上的集成电路。灵巧卡是一种需要接触和/或不需要接触就能操作的标准的便携式物品，它特别被ISO标准7810和7816限定，这两个标准的内容作为参考结-->合与对本专利技术的描述中。如图1所示，灵巧卡首先包括一个塑料卡体2，还包括一个具有一些保持在与卡体2的表面齐平状态的区域4。卡体2是由可以是热塑性塑料也可以是热固性塑料的塑料材料制造。它构成一个扁平的方形的平行六面体形状，它的长度约85mm，宽度约54mm，厚约0.76mm。在图2中所示的电子组件3包括一个通过其后表面6固定到包括上述那些接触区4的环氧树脂厚度7上的集成电路即芯片器件5。在芯片5上的接触垫8借助于从孔10的开口穿出后通过环氧树脂厚度7的金属丝与所述的区域电连接。由芯片5和引线9构成的组件埋入在保护树脂11中。本专利技术的芯片5形成一个小的方形平行六面体形，实际上有一个约2mm边和约几百μm例如200μm厚度，芯片5有两个主要类型。在如图3A所示的第一种类型中，芯片5有一个上面集成有所述的那些电路的有源表面13和一个与所述有源表面13相背的面即背面6。然而有源层13被覆盖在一个硅附加层14里面，所述的硅附加层14通过一个密封层15密封到所述面13上。附加层14有一个顶面18和一个与密封层接触的底面19。优选的是使密封层15和附加层14覆盖整个有源表面13或至少覆盖除去接触垫8的有源表面13的大部分上，接触垫8通过贯穿所述层14和15形成的开孔或“孔隙”始终保持在可接近的状态。在实际上，所述各种层的厚度如下：深衬底层：约15μm，附加层：约150μm，密封层约10μm。不管上述的那种类型的芯片，本专利技术的芯片3都具有防止光作用的物理手段，即防止在紫外光，可见光和红外光范围的电磁辐射的手段，所述的范围被如下的波长限定：紫外光：10nm＜λ＜400nm；可见光：400nm＜λ＜700nm；以及红外光：0.7μm＜λ＜0.1mm在图4A,4B和4C所示的本专利技术第一实施例中，这些手段是硅掺杂物17。在本征的硅晶体中，所有的或几乎所有的原子都是硅原子。如图5A所示，一个本征的单晶硅在300°(K)下对大部分可见光和波长大于0.7μm的紫外光谱的电磁辐射是不透明的，其吸收系数大于100cm-1。然而这个吸收系数在波长大于1μm，即大致相应于红外光范围的电磁波谱衰减得非常快。-->因此远红外辐射能透过本征硅晶体。如图5B所示，在存在有Nd=1019原子/cm3的浓度的掺杂物时，光的吸收系数始终大于100cm-1，不仅在波长比1μm短的情况下，而且在比其长的情况下也是这样。甚至可以发现，吸收系数在波长从1μm增加到10μm时均匀地增加。这样一来，传统的用于改变硅的半导体性质的掺杂物可以用来改变硅本征半导体的光吸特性，从而使它的吸收系数在波长大于1μm即在红外光的范围内的情况下明显增加。在本专利技术中，掺杂物17的原子是与硅原子的化学性质不同的原子，掺杂物17的存在引起在本征硅晶格中的缺陷增加，这些原子例如可以是磷或硼原子。在硅中存在的掺杂原子的数目在1019～1020个原子/cm3，最好是1019个原子/cm3。在给定波长和厚度下的光吸收系数随着掺杂物的浓度增加而增加。掺杂物17可以在生长单晶硅的同时掺入该晶格中，或者可以对它们在惰性气氛下进行高温扩散，或使它们经过离子注入处理。掺杂物17可以存在在第一种类型芯片5或第二种类型的芯片5的硅衬底层12中。掺杂物17也可以掺在第二种类型芯片5的附加层中。在表示第二种类型的芯片5的图4A的变型例中，掺杂物17存在在芯片5的附加层中。这些掺杂物均匀分布在整个层14上。但是也可以使掺杂物只集中在所述层14的一部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芯片（５），用于含芯片便携式物品，特别是含芯片的卡片格式的物品，该芯片首先包括一个硅衬底层（１２），在其有源表面（１３）上集成一些确定一个中央处理单元和存储器的电路，其次包括一个覆盖所述有源表面（１３）的至少一部分的附加硅层（１４），所述芯片的特征在于：还包括一些用提供具有防止在波长比１μｍ大的红外范围电磁辐射作用的物理手段（１７，２０，２１）。

【技术特征摘要】
FR 1998-10-16 98/130291．一种芯片(5)，用于含芯片便携式物品，特别是含芯片的卡片格式的物品，该芯片首先包括一个硅衬底层(12)，在其有源表面(13)上集成一些确定一个中央处理单元和存储器的电路，其次包括一个覆盖所述有源表面(13)的至少一部分的附加硅层(14)，所述芯片的特征在于：还包括一些用提供具有防止在波长比1μm大的红外范围电磁辐射作用的物理手段(17,20,21)。2．如权利要求1所述的芯片(5)，其特征在于：所述的物理手段(17,20,21)包括具有防止在红外范围的电磁辐射作用的物理手段。3．如权利要求2所述的芯片(5)，其特征在于：所述物理手段(17,20,21)包括具有防止在紫外光、可见光和红外光的电磁辐射作用的物理手段。4．如权利要求1、2或3所述的芯片(5)，其特征在于：所述的附加硅层(14)通过一个密封层(15)与有源表面(13)密封。5．如权利要求1、2、3或4所述的芯片(5)，其特征在于：用于具防止电磁辐射作用的物理手段包括硅掺杂物(17)。6．如权利要求5所述的芯片(5)，其特征在于所述硅掺杂物(17)的浓度在每cm31017～1020个原子的范围内，最好在约每cm31019个原子的范围内。7．如权利要求5或6所述的芯片，其特征在于：所述的掺杂物(17)包括磷或硼。8．如权利要求5、6或7所述的芯片(5)，其特征在于：所述的硅掺杂物(17)以其部分远离其有源表面(13)的方式存在...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特莱迪尔，比阿特丽斯龙瓦洛特，
申请(专利权)人：雅斯拓股份有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]