專利名稱：半導體器件、鑒別方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有包括有源元件的電路的半導體器件，該電路位于基板一側并且由保護結構覆蓋，該半導體器件進一步具有—第一和第二安全元件，該第一和第二安全元件都包括保護結構的局部區(qū)域和輸入與輸出，并且分別具有第一和第二阻抗，—測量第一和第二阻抗實際值的測量裝置，和—用于傳輸安全元件的測量實際值的連接裝置。
本發(fā)明還涉及通過讀取器來檢查半導體器件真實性的方法，該讀取器包括或可以訪問存儲器，該存儲器包括半導體器件的安全元件的參考值，該方法包括以下步驟—測量安全元件的實際值，由此產(chǎn)生第二信息，—傳輸所述實際值，—通過將實際值與從存儲器讀取的參考值進行比較來檢查真實性，并且—只有在實際值和參考值之間的差值小于規(guī)定的閾值時才認可真實性。
本發(fā)明還涉及半導體器件初始化的方法。
本發(fā)明還涉及包括這種半導體器件和讀取器的系統(tǒng)，該讀取器包括或具有對包括半導體器件安全元件的參考值的存儲器的存取裝置，該系統(tǒng)適用于執(zhí)行上述方法。
在未提前公布的申請WO IB02/05050(PHNL010859)中介紹了這種器件、這種方法和這種系統(tǒng)。那里的半導體器件優(yōu)選包括所謂的安全層，該安全層包括在電路中不均勻分布的顆粒。所述顆粒的存在為保護電路的局部區(qū)域提供阻抗，該保護結構尤其是包括鈍化層的鈍化結構。這種顆?？梢圆煌?，而且它們的濃度可以不同，在第一安全元件中一個局部區(qū)域的第一阻抗可以并有可能不同于第二安全元件中另一個局部區(qū)域的第二阻抗。這些阻抗可以通過類似于電容器、電阻器、傳感器、電感器、磁阻傳感器等等的方式來測量。所述阻抗可以在不同的條件下尤其是在不同的頻率下進行測量。
為了使用用于識別的實際值，優(yōu)選在制造過程中或者直接在制造之后，根據(jù)半導體器件的初始化來確定安全元件的初始值。這些初始值作為參考值儲存在存儲器中。這種存儲器可以位于適當?shù)淖x取器內(nèi)，或者可以例如通過電話、互聯(lián)網(wǎng)或者電纜連接而具有適當?shù)碾娺B接。為了檢查半導體器件的真實性，或者為了建立半導體器件及其用戶的身份，可以隨后將安全元件的實際值與存儲器中可以獲得的參考值進行比較。以這種方式，安全元件提供基于測量的物理實現(xiàn)(physical implementation)的安全特征。而且，安全元件可以用于檢查是否有任何人違反了半導體器件銷售者的意愿，為了修改電路而除去了鈍化結構。為了防止任何人可以讀取數(shù)據(jù)或者甚至是獲得其他人的現(xiàn)金，必須杜絕這種修改。
與所述半導體器件和所述系統(tǒng)有關的研究表明可以進一步提高安全性。這在參考值儲存在與實際值不同的位置，即含有該參考值的存儲器不是半導體器件本身的一部分的情況下尤其希望如此。鑒于現(xiàn)在電子系統(tǒng)都連接到多個其它系統(tǒng)的事實，而且鑒于如果讀取器只能訪問該存儲器，則將使用通?？梢垣@得的、用于交換關于參考值和/或?qū)嶋H值的信息的通訊系統(tǒng)的事實，這種改善是渴望得到的。
本發(fā)明的第一個目的是提供在開篇中提到的那種適合于改善的安全性的半導體器件。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種證明或者建立身份的改進方法。
第一個目的是這樣實現(xiàn)的，該連接裝置可以從讀取器接收第一信息并且可以傳輸基于實際值的測量產(chǎn)生的第二信息；該測量裝置可以以基于第一信息建立的方式測量實際值；而且存在處理裝置，用于基于第一信息建立安全元件這組實際值的測量程序，并且基于測量的實際值產(chǎn)生第二信息。
第二個目的是這樣實現(xiàn)的，其中該方法包括以下步驟—提供包括以特定方式測量安全元件實際值的指令的第一信息；—從讀取器向該半導體器件傳輸所述第一信息；—基于第一信息建立安全元件一組實際值的測量程序；—根據(jù)測量程序測量安全元件的實際值；—基于測量的實際值產(chǎn)生第二信息；—從半導體器件向讀取器傳輸?shù)诙畔ⅲ弧ㄟ^將第二信息與參考信息進行比較來檢查真實性或者建立身份，所述比較是在參考信息和/或第二信息為可比較的格式時進行的；和—只有在它們可比較格式的第二信息中和參考信息中包含的至少大量元素(element)之間的差值小于規(guī)定的閾值時才認可真實性或者身份。
根據(jù)本發(fā)明，第一和第二信息不是實際值的簡單列表。第一信息是描述特定測量的協(xié)議(protocol)。對于一個相同的半導體器件可以存在-且優(yōu)選有第一信息的多種實施。第二信息是實際值的序列，其中在每次進行真實性檢查時該序列和實際值都可以不同。由于實際值在不同的物理條件下進行測量、順序不同或者測量不同的安全元件，因此這些實際值可能不同。而且，在一次真實性檢查中向器件傳送幾次第一信息將是比較好的。觀察到不需要第一信息指示所有安全元件的實際值的測量。
盡管第一信息可以看作是指示特定測量的協(xié)議，但是第一信息不必和測量程序一一對應。安全機構是基于第二信息與參考信息的比較。安全元件實際值的測量是信息的實質(zhì)部分，因為這基于物理和/或化學實施的特征提供了安全性。但是，不需要知道哪個特定的實際值與該信息的哪部分對應。
本發(fā)明的器件允許實施本身在密碼學中已知的機構作為詢問-應答機構。在這種機構中，這里通過讀取器運作的驗證器(verifier)詢問校準裝置(prover)，這里半導體器件，從而回答特定的問題，由此驗證校準裝置的身份或者真實性。換句話說，詢問-應答機構集成在可以并且優(yōu)選用于其它主要功能的半導體器件中。通過測量阻抗從而可以實現(xiàn)對本發(fā)明器件的測量。因此，可以通過標準的無源結構和互連來實現(xiàn)測量。
與沒有預先公布的申請中的器件和方法相比，本發(fā)明的主要優(yōu)點在于將要傳送給半導體器件的詢問數(shù)量(或者第一信息的變化數(shù)量)增加很多。通過其優(yōu)點，每個詢問只需要使用一次。期望可能的詢問數(shù)量超過10000，并且優(yōu)選100000或者甚至更多。半導體器件的身份或者真實性的檢查包括與參考信息的比較步驟。這種參考信息優(yōu)選以基本上和第二信息相同的格式進行儲存。這甚至可能導致要儲存太多的信息。為了限制數(shù)據(jù)庫中必要的儲存容量，設想并不是所有的詢問和相應的應答(例如第一和第二信息)都將儲存，而只儲存特定的子集，該子集可以任意或者特定地選擇。對將要傳送到半導體器件的詢問的選擇可以是隨機的選擇。但是，不排除在第一信息的集合中可以識別不同的子集。可以選擇一些子集以便具有特定的功能，例如用于校準或者用于擴展的安全性。一個非常特定的子集例如是在不同條件下測量的實際值的簡單列表。
為了可以實現(xiàn)這種詢問應答機構，提供處理裝置。它們通常是微處理器的形式，而且它們可以是半導體器件的獨立部分，但是它們也可以和用于執(zhí)行該器件的任何主要功能的任何微處理器集成在一起。
通常，將提供選擇理想的安全元件的開關功能和適用于驅(qū)動各個安全元件的驅(qū)動單元。這些功能可以集成在處理裝置或者測量裝置中，或者分開在這兩個裝置中。可以用晶體管或者可替代地用pin二極管、MEMS開關等來實現(xiàn)該開關功能。該驅(qū)動單元通常包括矩陣結構，以便尋址各個元件。
特定的測量裝置將取決于要測量的阻抗的特定類型，該阻抗包括電容和電感，并且其分別預示著有效介電常數(shù)的變化和磁化率的變化。如果測量電容，可以使用指紋傳感器領域已知的測量裝置。例如，這種測量裝置是從US-A 5,325,442已知的驅(qū)動裝置和傳感裝置的整體。或者，尤其如果安全元件的數(shù)量相對較小時，可以用常規(guī)電路一個接一個地進行測量，在該常規(guī)電路中，傳感裝置與阻抗平行放置。如果測量電感，則可以使用例如在未預先公布的申請US60/434520、US60/434829、US60/439986(PHUS020611、PHUS020612、PHUS030014)中描述的傳感裝置。而且顯然可以改變有效介電常數(shù)和磁化率兩者，以便獲得阻抗更大的變化。
在本申請的上下文中，應當理解實際值的測量包括確定表示它或代表它或者相應于它的任何參數(shù)。由于甚至是在不同頻率下測量介電常數(shù)都會有不同的結果，所以很清楚這個實際值不需要是在任何其它地方可以獨立獲得的值。但是，它是實際測量的值，而且如果在相同的條件下重復該測量，它必須提供相同的實際值。
連接裝置和從讀取器向半導體器件傳輸信息的步驟不預示著任何特定的連接類型。信息的傳輸和接收可以是無線地、通過電流(galvanic)連接、通過電容耦合或者利用光電耦合裝置來進行。實現(xiàn)傳輸和接收的方法和相應的裝置本身是已知的。所述裝置的例子是天線、電感器、帶有焊料或金屬球的鍵合焊盤、膠水或焊接線(bondwire)、電容板、激光二極管、玻璃纖維。該連接裝置還包括任何有源器件例如放大器和整流器，以使傳輸和接收成為可能。
在特別合適的實施例中，第一信息還指定測量各個安全元件實際值的條件。這種物理條件包括進行測量的頻率和外部場的施加。該測量裝置設置有可以設定這些條件的單元。如果頻率改變，這可以通過使用頻率參考信號，例如器件的時鐘，和可編程分頻器來實現(xiàn)?？梢栽跁r域內(nèi)實現(xiàn)類似的方法。這里電壓或電流輪廓定義在時域中。該信號用于激發(fā)所選的安全元件。然后，該測量限定為一定間隔內(nèi)的峰值?？梢杂冒雽w器件中存在的任何裝置來提供外部場?；蛘撸梢园ㄅc其中實現(xiàn)這種裝置的讀取器的特定通信。
在特別優(yōu)選的實施例中，處理裝置包括用散列(hash)函數(shù)實現(xiàn)的處理器。該散列函數(shù)將任意長度的輸入壓縮為固定長度的輸出，并且具有雪崩特性，該雪崩特性使輸入串(flip)中的一位變?yōu)檩敵鲋械奈坏拇蠹s一半。這種散列函數(shù)更加吸引人，因為散列函數(shù)不能倒轉(zhuǎn)。
這意味著不能選擇第一信號從而得到安全元件、測量順序和物理條件的預先確定的選擇。
然而，可以進行第二信息和參考信息的比較，因為參考信息是用相同的散列函數(shù)產(chǎn)生的。
從Science，297(2002)，2026-2030，使用散列函數(shù)來保護數(shù)據(jù)就其本身是已知的。已知的系統(tǒng)基于激光脈沖來工作。本發(fā)明的器件的優(yōu)點是在單個半導體器件中實現(xiàn)保護的能力。讀取器可以非常簡單，而且應當設置有觸點、一些存儲器和實施用于向半導體器件提供第一信息的協(xié)議的處理器。因此，該系統(tǒng)可以在用于大量應用的半導體器件中實施，而且不需要包括光學元件。
使用散列函數(shù)尤其適用于安全元件，-更尤其適用于安全層-如本發(fā)明的器件中使用的，原因在于只可以自由選擇第一信息，從而不能指定阻抗值的有效測量。而且，由于散列函數(shù)具有隨機化的效果，因此消除了測量中的任何線性。
為了提高安全水平，對測量的實際值進行變換處理，從而第二信息不是實際值的簡單列表。變換處理的例子包括通過乘法、加法、減法來組合實際值；用一個或多個整數(shù)或者其它數(shù)值來修正各個實際值；對實際值應用安全函數(shù)例如散列函數(shù)；重復或者添加數(shù)值，從而第二信息的大小與測量的實際值的數(shù)量不對應。很清楚可以預見很多其它的變換處理。優(yōu)選的是施加安全函數(shù)，尤其是散列函數(shù)。
在另一個實施例中，給處理器提供多個散列函數(shù)和變換處理；并且第一信息具有子集，該子集決定將對第一信息和/或測量的實際值應用散列函數(shù)和變換處理中的哪一個。
阻抗的變化優(yōu)選在電路上橫向地實現(xiàn)。這具有第一個優(yōu)點，即，可以用已知的工藝容易地提供該變化，例如通過濕法化學沉積來施加層、進行局部照射或者等離子體處理從而實現(xiàn)化學改性、構圖和提供多個層以便形成結構和厚度的差別。其第二個優(yōu)點是保護結構可以具有鈍化功能。優(yōu)選地，它包括已知材料和成分的分離的鈍化層，例如氮化硅。第三個優(yōu)點是可以選擇保護結構，使得它不透明并且在不破壞下部電路的情況下不能被除去。
這里發(fā)現(xiàn)，為了清楚起見，保護結構不需要完全覆蓋半導體器件，盡管這看上去是最實際的。而且發(fā)現(xiàn)，保護結構不必是器件的頂層。例如焊接片、電感器和傳輸線的結構最好位于保護結構的頂部。由于保護結構相對于各個有源元件例如二極管和晶體管來說將具有相對大的尺寸，所以優(yōu)選將其設置在互連結構的頂層。還發(fā)現(xiàn)保護結構可以包括器件的封裝材料。
保護結構優(yōu)選包括帶有不均勻分布的顆粒的安全層。這種層可以通過例如從WO99/65074可以知道的溶膠-凝膠處理來提供。所包括的顆?？梢允侨魏晤愋偷?，而且在本質(zhì)上可以是非晶的和晶體的。尤其優(yōu)選的是介電常數(shù)與溶膠-凝膠涂層中的基質(zhì)材料充分不同的顆粒，以及具有磁化率的顆粒。這里優(yōu)選軟磁材料，尤其優(yōu)選是鐵氧體。
本發(fā)明半導體器件的保護結構優(yōu)選包括多個安全元件，每個安全元件包括保護結構的局部區(qū)域和輸入與輸出，而且具有阻抗，各個安全元件的阻抗取決于保護結構中安全元件的位置。以這種方式，可能的詢問數(shù)量增加得非常多。
半導體器件適合于集成在任何裝置和任何載體中。裝置的合適的例子是計算機、移動通信裝置例如移動電話、用于數(shù)字數(shù)據(jù)的復制的裝置，例如那些適合于數(shù)字視頻盤(DVD)的裝置等等。合適的載體包括智能卡、識別標簽、證券紙、磁、光和其它記錄載體。
參考本發(fā)明的方法，優(yōu)選包括至少一個糾錯步驟。可以在實際測量之后的步驟中的任何位置中進行這種糾錯。糾錯機構本身是已知的。在具有無線通信的手持式設備例如移動電話或者芯片卡中實現(xiàn)該半導體器件的情況下，由于能量效率的原因而優(yōu)選糾錯在-至少主要在-讀取器中完成。廣泛糾錯的一個可選方案是在懷疑是否該接受該器件的情況下，執(zhí)行進一步的詢問。如果執(zhí)行的詢問中的偏差(deviation)是系統(tǒng)化的，則嵌入的傳感器可以檢測任何背景作用，例如溫度、背景電或者磁場等等。
本發(fā)明還涉及半導體器件初始化的方法。半導體器件的初始化為初始化讀取器，或者尤其是中央數(shù)據(jù)庫，提供第一信息和相應的第二信息的集合，該第二信息儲存為參考信息。
參考附圖進一步說明本發(fā)明的這些和其它的方面，其中

圖1示出該半導體器件第一實施例的橫截面示意圖；圖2示出該半導體器件第二實施例的橫截面示意圖；圖3示出該半導體器件第三實施例的橫截面示意圖；圖4是該系統(tǒng)簡圖；圖5示出該半導體器件測量裝置的實施例；和圖6示出該半導體器件測量裝置的另一個實施例。
附圖是示意性地畫出，而且沒有依照比例，并且不同附圖中相同的附圖標記表示對應的元件。本領域技術人員很清楚，在本發(fā)明思想的范圍內(nèi)，可以存在本發(fā)明可替代的但是等效的實施例，而且本發(fā)明的范圍僅僅由權利要求來限定。
在圖1中，半導體器件11具有硅襯底31，該硅襯底31具有第一側32。在這一側32上，器件11具有第一有源元件33和第二有源元件43。在這個例子中，這些有源元件33、43是具有發(fā)射極區(qū)域34、44、基極區(qū)域35、45和集電極區(qū)域36、46的雙極晶體管。
所述區(qū)域34-36、44-46設置在第一層37中，該第一層37覆蓋有構圖的氧化硅絕緣層38。對絕緣層38進行構圖，使得其在發(fā)射極區(qū)域34、44和基極區(qū)域35、45具有接觸窗。正如本領域技術人員已知的，可以用場效應晶體管代替該雙極晶體管或者除了該雙極晶體管之外還使用場效應晶體管。如本領域技術人員還已知的，可以在半導體器件11中集成其它元件例如電容器、電阻器和二極管。
在絕緣層38中的這些接觸窗口處，所述區(qū)域連接到互連39、40、41、42。本實施例中的互連在第一級(first level)和第二級(secondlevel)上延伸。眾所周知，互連結構可以包含更多的級。在互連和有源元件之間，通常存在沒有示出的阻擋層?；ミB39、40、41、42通過已知的方式由例如Al或者Cu制成，而且由電介質(zhì)層47覆蓋和相互絕緣，該電介質(zhì)層47優(yōu)選具有低介電常數(shù)。沒有示出附加設置的阻擋層。在這些電介質(zhì)層47之間存在另一個金屬層28。在該金屬層28中，第一安全元件12A的輸入14和輸出15互相之間的距離限定為4μm。第一安全元件還包括電介質(zhì)17，該電介質(zhì)17構成為保護結構50的局部區(qū)域，在本例中，該保護結構也是鈍化結構。在本實施例中，該鈍化結構包含厚度為0.50μm的磷硅酸玻璃粘合層51、厚度為0.60μm的SiN鈍化層52和厚度為3.0μm的磷酸單鋁的安全層53。通過旋涂水中的組合物，然后在大約100-150℃下干燥來施加該層，該組合物包括15wt％的磷酸單鋁、20-50wt％的顆粒?；蛘?，它可以通過噴涂5-10wt％磷酸單鋁的組合物來施加。在干燥之后，該層在400-500℃下退火，從而凝聚，因此發(fā)生從液相到固相的轉(zhuǎn)變。已經(jīng)對安全層53進行平坦化，而且在其上存在環(huán)氧材料作為封裝54?？梢詫Π踩珜?3進行構圖，以便限定例如用于與PCB的連接的接觸焊盤。
安全層53中包含的顆粒是TiO2、TiN、SrTiO3和/或改性的BaTiO3。這種改性的BaTiO3例如在US 6,078,494中公開。鈍化結構50中這些顆粒和其它材料的相對介電常數(shù)和導電率都示于表1。
磁性顆粒優(yōu)選為鐵氧體。具有所需導磁率的鐵氧體粉末可以在市場上買到。導磁率取決于材料和使用頻率。
表1鈍化結構中可能存在的幾種材料的相對介電常數(shù)(相對于真空的介電常數(shù))和導電率圖2示出本發(fā)明的半導體器件11的第二實施例。在本實施例的器件11中，第一安全元件12A是LC結構，該LC結構包括具有輸入14、輸出15和電介質(zhì)17的電容器，以及具有兩個繞組55、56的線圈。和圖1的實施例相反，輸入14和輸出15沒有位于鈍化結構50同一側的同一層中。輸入14和第二繞組56位于鈍化結構50和有源元件33、43之間的金屬層28中。每個都通過互連48連接到進一步的電路。相互連接的輸出15和第一繞組55位于鈍化結構50和封裝54之間附加的金屬層58中。通過附加的鈍化層59保護附加的金屬層58，以防封裝54的損害。
圖3示出本發(fā)明半導體器件11的第三實施例。這個實施例的器件11包括第一安全元件12A、第二安全元件12B和第三安全元件12C。所有這些安全元件12A、12B、12C都是具有公共輸出15的電容器，該輸出15連接到地平面。安全元件12A、12B、12C具有不同的輸入14A、14B、14C。這些可以很好地集成為陣列。可以理解，也可以相反地使用輸入14和輸出15，尤其是在使用交流電的情況下。
圖4示出半導體器件11連同存取器件(access device)2的實施例的示意圖。半導體器件11包括測量裝置4、處理裝置8和連接裝置6。此外，該半導體器件包括多個安全元件12。處理裝置8可以包含在用于整個半導體器件11的控制部分中，該器件例如包括具有金融或識別數(shù)據(jù)的存儲器。在這個例子中，該安全元件12是電容器，并且在一側連接到地平面。
在電子支付應用中，存取器件2可以是讀卡器，但是，通常它可以是任何器件，例如通過它來實現(xiàn)初始化的裝置。它包括或者連接到中央數(shù)據(jù)庫器件3?；蛘?，第一信息和相應參考信息的子集可以儲存在局部存儲器中。該中央數(shù)據(jù)庫器件3包含存儲器7。該存儲器是常規(guī)類型，并且包括用于讀取和儲存的讀取和存儲控制。為了將任何第二信息與參考信息進行比較，提供驗證控制9。中央數(shù)據(jù)庫器件3可以具有糾錯功能。
該半導體器件11中的電路如下面的方式運行將結合了第一信息的信號從存取器件2傳送給半導體器件11。該信號進入處理裝置8，第一信息在該處理裝置中轉(zhuǎn)變成測量程序。處理裝置8將該程序作為一列連續(xù)信號發(fā)送給測量裝置4，表明必須按照該順序并在測量程序指定的條件下測量該安全元件12。包括任何開關單元的測量裝置4確保依照所傳送信號指示的順序并且在所指示的物理條件下測量所述安全元件。
在測量第一阻抗的實際值之后，它可以儲存在處理裝置8中的暫存器中。在根據(jù)該程序測量實際值之后，將這些實際值轉(zhuǎn)換成第二信息。該第二信息可以是所測量實際值的列表。更優(yōu)選地，它是所測量實際值的變形形式。該變形可以在第一信息中被指定，或者它可以作為程序嵌入在處理裝置8中。該變形可以包括任何常規(guī)的加密術。優(yōu)選地，使用大量散列函數(shù)。這些散列函數(shù)可以根據(jù)初始化嵌入在集成電路的存儲器中。
存取器件2將為中央數(shù)據(jù)庫單元3提供作為大量實際值的變形或者列表的第二信息。這里，將在該第二信息和參考信息之間進行比較。根據(jù)第二信息和參考信息的比較，只有在這兩個值之間的差值小于預定的閾值例如3％時，才認可半導體器件11的真實性或者身份。預定的閾值將取決于測量裝置的精度。它同樣可以是10或20％，尤其是如果安全元件的數(shù)量大時，例如為10或更多。它同樣可以是小于1％。優(yōu)選地，使用糾錯機構，以便為實際值產(chǎn)生數(shù)字化的值，從而減小閾值。
圖5示出半導體器件11的測量裝置4的第一實施例。同樣示出安全元件12A、12B和12C。本實施例的測量裝置4測量安全元件12的阻抗的虛部。實際上，振蕩器82給計數(shù)器84提供信號，該信號的頻率取決于所測量安全元件12的該虛部。計數(shù)器84將該頻率與具有時鐘頻率的信號進行比較。這個信號來源于具有電容器87和電阻器88的振蕩器86，該電容器87和電阻器88都具有精確且公知的值。在二進制計數(shù)器84中的比較結構是可以被儲存的數(shù)字化信號。該數(shù)字化信號是所測量安全元件12的阻抗的實際值。該實際值可以以任何種類的國際單位的形式存在，也可以以任何半導體特定值的形式存在，因為，它不必與任何外部測量值進行比較。為了選擇將要測量哪個安全元件12A、12B、12C，提供選擇單元81。它將傳送信號，使得開關91、92、93之一導通，并且測量安全元件12A、12B、12C之一。該開關優(yōu)選為晶體管。或者，可以測量安全元件12的所需組合，以便將測量步驟減到最少或者使安全性變復雜。所述同時多重測量在本申請的上下文中理解為測量第一安全元件12A的實際值。選擇單元還在測量步驟后向計數(shù)器84提供信號，以便清除其結果。
選擇單元81可以是控制裝置8的一部分。此外，可以實施振蕩器86，以便成為半導體器件11的時鐘發(fā)生器。在那種情況下，它可以不在測量裝置4中，而且它的信號可以通過控制裝置8傳送給計數(shù)器84。為了獲得足夠精確的實際和參考值，即它們之間的差值小于3-5％的閾值，調(diào)整振蕩器82、86，從而在大約1％的范圍內(nèi)校正。這是以本領域技術人員公知的常用方法完成的，并且優(yōu)選通過提供恰當?shù)脑O計來完成。
優(yōu)選安全元件12C是其實際值已知的參考元件。這可以通過例如在互連結構中實現(xiàn)(implement)元件12C來實現(xiàn)；在鈍化結構50包含具有不均勻分布的顆粒的安全層53時尤其如此。參考安全元件12C可用于優(yōu)化測量結果，而且如果需要的話可以從二進制計數(shù)器84的結果推斷出(deduct)實際值。
圖6示出半導體器件11的測量裝置4的第二實施例，該第二實施例在很大程度上和第一實施例相同。在這種情況下，提供具有電阻器95的第二振蕩器94，以及開關96。在這種情況下，選擇單元81不僅選擇要測量的安全元件12A、12B、12C。它還選擇用其測量安全元件12A、12B、12C的振蕩器82、94。由于振蕩器82、94將用不同的刻度(scaled differently)，所以它們的頻率不同。因此，該實施例使得可以以兩種頻率測量阻抗。兩個得到的實際值都可以傳送給存取器件2。有可能在機能上位于二進制計數(shù)器84后面的比較器中對這些值進行相互比較。
簡而言之，本發(fā)明的半導體器件(11)包括電路和保護結構(50)。它設置有第一和第二安全元件(12A、12B)并且具有輸入和輸出(14、15)。安全元件(12A、12B)分別具有第一和第二阻抗，該第一和第二阻抗不同。該器件還設置有測量裝置、處理裝置和連接裝置。該處理裝置將接收的任何第一信息轉(zhuǎn)變?yōu)闇y量的特定程序。以此在器件(11)中實現(xiàn)詢問-應答機構。
權利要求
1.一種半導體器件，該半導體器件設置有包含有源元件的電路并且設置有保護結構，該半導體器件進一步設置有第一和第二安全元件，所述第一和第二安全元件中的每一個安全元件包括該保護結構的局部區(qū)域以及輸入和輸出，并且分別具有第一和第二阻抗，連接裝置，用于從讀取器接收第一信息并且用于傳輸?shù)诙畔?，所述第二信息根?jù)所述安全元件的一組實際值的測量來產(chǎn)生，所述安全元件的這組實際值的測量是以根據(jù)所述第一信息建立的方式來進行的，測量裝置，以根據(jù)所述第一信息建立的方式來測量所述第一和第二阻抗的實際值，以及處理裝置，根據(jù)所述第一信息建立所述安全元件的這組實際值的測量程序，并根據(jù)測量的所述實際值產(chǎn)生所述第二信息。
2.如權利要求1所述的半導體器件，其特征在于該測量方式包括確定測量順序。
3.如權利要求1或2所述的半導體器件，其特征在于該測量方式包括為要測量的所述第一和第二阻抗的實際值確定測量頻率，并且該測量裝置包括頻率設定電路。
4.如權利要求1所述的半導體器件，其特征在于該測量方式包括確定外部場強，在該外部場強下測量所述第一和第二阻抗的實際值，并且該測量裝置包括設定所述外部場強的裝置。
5.如權利要求1所述的半導體器件，其特征在于該處理裝置設置有至少一個在建立所述測量程序時將要應用于所述第一信息的散列函數(shù)。
6.如權利要求1所述的半導體器件，其特征在于該保護結構具有在電路上橫向變化的有效介電常數(shù)。
7.如權利要求1或6所述的半導體器件，其特征在于該保護結構具有在電路上橫向變化的有效磁化率。
8.如權利要求6或7所述的半導體器件，其特征在于該保護結構包括安全層，該安全層包含在電路上不均勻分布的顆粒。
9.一種裝置，包括根據(jù)權利要求1-8中任何一項所述的半導體器件。
10.一種載體，包括根據(jù)權利要求1-8中任何一項所述的半導體器件。
11.一種通過讀取器檢查根據(jù)權利要求9的裝置、根據(jù)權利要求10的載體或半導體器件的真實性或建立它們的身份的方法，該讀取器包括或可以訪問存儲器，該存儲器包括通過所述半導體器件的安全元件的初始測量產(chǎn)生的參考信息，該器件包括第一和第二安全元件，所述第一和第二安全元件中的每一個包括保護結構的局部區(qū)域以及輸入和輸出，并且分別具有第一和第二阻抗，連接裝置，用于從讀取器接收第一信息和傳輸?shù)诙畔?，所述第二信息根?jù)所述安全元件的一組實際值的測量來產(chǎn)生，所述安全元件的這組實際值的測量是以根據(jù)所述第一信息建立的方式進行的，測量裝置，以根據(jù)所述第一信息建立的方式來測量所述第一和第二阻抗的實際值，以及處理裝置，根據(jù)所述第一信息建立所述安全元件的這組實際值的測量程序，并根據(jù)測量的所述實際值產(chǎn)生所述第二信息，該方法包括以下步驟提供第一信息，該第一信息包括以特定方式測量所述安全元件實際值的指令；將所述第一信息從所述讀取器傳輸?shù)剿霭雽w器件；根據(jù)所述第一信息建立所述安全元件的一組實際值的測量程序；根據(jù)所述測量程序測量所述安全元件的實際值；根據(jù)測量的所述實際值產(chǎn)生第二信息；將所述第二信息從該半導體器件傳輸?shù)皆撟x取器，通過將所述第二信息與參考信息進行比較來檢查真實性或建立身份，所述比較是在所述參考信息和/或所述第二信息為可比較的格式時進行的，并且只有在可比較格式的所述第二信息和所述參考信息中包括的至少大量元素之間的差值小于預定的閾值時，才認可真實性或者身份。
12.如權利要求11所述的方法，其中所述第一信息包括在特定的物理條件下測量安全元件實際值的指令。
13.根據(jù)權利要求1-8中任何一項所述的半導體器件和讀取器的系統(tǒng)，該讀取器包括或可以訪問存儲器，該存儲器包括該半導體器件的安全元件的參考值，該系統(tǒng)適合于執(zhí)行權利要求11到12中任何一項所述的方法。
14.一種對權利要求1-8中任何一項所述的半導體器件進行初始化的方法，該半導體器件用于權利要求13所述的系統(tǒng)中，在該方法中使用初始化讀取器，該方法包括以下步驟提供第一信息，該第一信息包括以特定方式測量所述安全元件實際值的指令；將所述第一信息從所述讀取器傳輸?shù)剿霭雽w器件；根據(jù)所述第一信息建立所述安全元件的一組實際值的測量程序；根據(jù)該測量程序測量所述安全元件的實際值；根據(jù)測量的所述實際值產(chǎn)生第二信息；將所述第二信息從所述半導體器件傳輸?shù)剿鲎x取器，將所述第二信息作為參考信息儲存在該初始化讀取器的存儲器中或者儲存在連接到該初始化讀取器的存儲器中。
全文摘要
本發(fā)明的半導體器件(11)包括電路和保護結構(50)。它設置有第一和第二安全元件(12A、12B)并且具有輸入和輸出(14、15)。安全元件(12A、12B)分別具有第一和第二阻抗，該第一和第二阻抗不同。該器件還設置有測量裝置、處理裝置和連接裝置。該處理裝置將接收的任何第一信息轉(zhuǎn)變?yōu)闇y量的特定程序。在器件(11)和讀取器中實施詢問－應答機構，以便檢查真實性或者建立該器件(例如智能卡)的身份。
文檔編號H01L23/544GK1795556SQ200480014379
公開日2006年6月28日 申請日期2004年5月17日 優(yōu)先權日2003年5月26日
發(fā)明者皮姆·T·圖伊利斯, 托馬斯·A·M·凱維納爾, 彼得拉·E·德容, 羅貝爾圖斯·A·M·沃爾特斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司