一种芯片电磁屏蔽结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种芯片电磁屏蔽结构，包括硅衬底、深阱和设于深阱上方的芯片，一设于芯片表面的金属屏蔽罩，所述的金属屏蔽罩由顶层密闭的矩形波屏蔽层和侧面凹凸状屏蔽层构成。本实用新型专利技术采用创新的布局布线方式，利用现有的工艺技术，结合深阱工艺，为芯片构造了一个密闭的空间，有效抵御电磁攻击，提高芯片的安全性能。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及芯片物理防护领域，尤其涉及一种芯片电磁屏蔽结构。
技术介绍
安全芯片通常存储了客户的机密信息，比如银行卡密码，指纹信息，数字电视付费信息等等，因此这类芯片的安全性就显得非常重要。如图5所示，目前针对安全芯片的主要攻击手段有:1.侵入式攻击主要原理是利用聚焦离子束(FIB)和微探针技术，对芯片进行金属线切断，重新连接，以及监测信号。侵入式攻击需要破坏芯片封装，不属于本专利讨论的重点。2.非侵入式攻击非侵入式攻击不需要破坏芯片封装，主要有旁道分析和故障攻击二大类方法。旁道分析主要的原理是由于芯片工作时，尤其在加解密时，功耗，电磁，等旁道信号的变化会给攻击者提供了有用的信息，通过简单功耗分析，差分功耗分析，电磁分析等统计学的方法，可以有效地破解安全芯片；故障攻击的主要原理是对芯片随机进行一定的能量注入干扰，比如激光，电压毛刺，电磁等，这些异常能量干扰有可能暴露系统漏洞，或者使芯片进入非安全工作模式，从而泄露机密数据。非侵入式攻击由于成本较低，成为攻击者首先考虑的方法。其中旁道分析中的功耗分析较为流行，针对这种分析方法目前已经有比较有效的防御措施，比如采用功耗平衡，随机加扰等方法，特别是当芯片规模比较大时，由于功耗曲线包含了很多其他模块的信息，攻击者很难提取出关键模块的真实功耗曲线，使得这种方法的前提条件难以满足。在这种情况下，攻击者会转而采用电磁分析的方法。与功耗分析相比，电磁分析的方法类似，但是该方法采样的是芯片工作时泄露的电磁信号，而不是工作时的功率消耗。如果攻击者知道关键安全模块的大致位置，便可以准确有效的获得其电磁数据，从而进行电磁分析，给芯片的安全造成很大的威胁。非侵入式攻击中的电磁攻击也是较为常用的方法，其原理和其他故障攻击一样，不同点在于采用电磁信号作为干扰源，使芯片有可能泄露关键数据或者运行在非安全模式下。因此，如果能设计一个电磁屏蔽结构，既可以屏蔽芯片外部的电磁干扰，又能防止电磁信号的泄露，将会大大增加芯片的安全性。目前，芯片的保护结构在物理方面的防御措施是非常不够的，针对电磁分析和攻击的研究也甚少。在微电子集成电路工艺中，之所以很难设计一个电磁屏蔽层的主要原因在于若采用同层金属来实现，会因为热膨胀系数的差异，导致金属出现分层剥离现象，严重影响芯片良率。为了解决这个问题，有些技术采用特殊的封装，或者单独在芯片表面覆盖一个金属层，但是这样会使芯片的成本较高，并且需要和封装厂家和生产厂家做技术沟通和配合。即使可以实现，在这些技术中，也没有考虑到芯片的侧面和背面保护，攻击者仍然可以获得电磁泄露信息和进行电磁攻击。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提出一种芯片电磁屏蔽结构。本技术采用的技术方案是，设计一种芯片电磁屏蔽结构包括硅衬底、深阱和设于深阱上方的芯片，一设于芯片表面的金属屏蔽罩，所述的金属屏蔽罩由顶层密闭的矩形波屏蔽层和侧面凹凸状屏蔽层构成。在一实施例中，所述的矩形波屏蔽层包括:顶层金属屏蔽层，次顶层金属屏蔽层，和连接顶层金属屏蔽层和次顶层金属屏蔽层的侧面金属屏蔽层，所述的顶层金属屏蔽层、次顶层金属屏蔽层和侧面金属屏蔽层形成一个表面密闭结构。所述的侧面凹凸状屏蔽层包括间隔设置的水平金属屏蔽层和连接水平金属屏蔽层的中间金属屏蔽层，所述的水平金属屏蔽层和中间金属屏蔽层形成一个侧面密封结构。与现有技术相比，本技术具备以下优点:1.结构简单，方便大规模数字电路实现。2.利用现有的工艺技术，生产加工时不需要生产厂家更改工艺技术。3.金属屏蔽层制造了一个密闭结构，对芯片各方向的电磁干扰进行屏蔽，同时也防止了电磁信息的泄露。4.金属屏蔽层对激光有一定的能量削减作用，在一定程度上可以抵御激光故障攻击。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的剖面图；图3为本技术的金属屏蔽层的结构示意图；图4为本技术的俯视图；图5为芯片攻击手段的种类分析图。具体实施方式以下结合附图和实施例对技术进行详细的说明。如图1、2所示，本技术提出的芯片电磁屏蔽结构，包括硅衬底1、深阱2、设于深阱上方的芯片，该芯片表面设置的金属屏蔽罩3，金属屏蔽罩由顶层密闭的矩形波屏蔽层和侧面凹凸状屏蔽层构成。如图3所示，矩形波屏蔽层包括:顶层金属屏蔽层4，次顶层金属屏蔽层5，和连接顶层金属屏蔽层4和次顶层金属屏蔽层5的侧面金属屏蔽层6，顶层金属屏蔽层4、次顶层金属屏蔽层5和侧面金属屏蔽层6形成一个表面密闭结构。如图2所示，侧面凹凸状屏蔽层包括:间隔设置的水平金属屏蔽层7和连接水平金属屏蔽层的中间金属屏蔽层8，水平金属屏蔽层7和中间金属屏蔽层8形成一个侧面密封结构。在本技术中，矩形波屏蔽层能够从芯片的上方屏蔽保护芯片，配合侧面凹凸状屏蔽层从侧面保护芯片，加上深阱2从背面屏蔽保护，整体组合构成一个密闭的屏蔽空间，这样就完全地抵御外界的电磁攻击，防止芯片的电磁泄漏。如图4所示，具体生产时，推荐将芯片关键的安全模块布置在芯片的中心位置，这样屏蔽效果最好，可以做到最大的防护。上述实施例仅用于说明本技术的具体实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和变化，这些变形和变化都应属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芯片电磁屏蔽结构，包括硅衬底（1）、深阱（2）和设于深阱上方的芯片，其特征在于：还包括一设于芯片表面的金属屏蔽罩（3），所述的金属屏蔽罩由顶层密闭的矩形波屏蔽层和侧面凹凸状屏蔽层构成。

【技术特征摘要】
1.一种芯片电磁屏蔽结构，包括硅衬底(I)、深阱(2)和设于深阱上方的芯片，其特征在于:还包括一设于芯片表面的金属屏蔽罩(3)，所述的金属屏蔽罩由顶层密闭的矩形波屏蔽层和侧面凹凸状屏蔽层构成。2.如权利要求1所述的芯片电磁屏蔽结构，其特征在于:所述的矩形波屏蔽层包括:顶层金属屏蔽层(4)，次顶层金属屏蔽层(5)，和连接顶层金属屏...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈杰，王良清，
申请(专利权)人：深圳国微技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：