(57)【要約】  本発明は、特にスマートカードに応用可能な、シリコンウエハベースのマイクロコントローラ、集積回路または同等物１、１４、２０などの部品を製造する方法に関し、この方法は、手段１８が、シリコンウエハを薄化しようとする場合に、前記部品を破壊または損傷するように計画され、特に、前記手段が前記ウエハの分極に作用し得、特に、シリコン基板ウエハが背面１７からのみ分極されることを特徴とする。本発明は、そのように製造された部品およびそのような部品を含んだスマートカードにも関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にスマートカードに応用可能な、前面と背面とを含んだ、シリコンウエハベースのマイクロコントローラ、集積回路または同等物（１、１４、２０）などの部品を製造する方法であって、手段（１８）が、シリコンウエハを背面から薄化しようとする場合に、前記部品を破壊または損傷するように計画されたことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記手段（１８）が前記ウエハ（１、１４、２０）の分極に作用しうることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
背面のみからシリコン基板ウエハを分極する工程を含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
オペレーションに応じて、基板（２、１５、２１）の分極を用いて、ウエハ（１、１４、２０）を試験する工程（１０１）と、
意図される部品のオペレーションに適した厚さまで基板（２、１５、２１）を薄くする工程と、
背面から基板を分極する工程と、
対応するウエハを切断する工程と
を含むことを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
背面から基板（２、１５、２１）を分極する工程が、
背面分極接続を形成するドープ材料（Ｎ＋またはＰ＋）を用いてボディタイ（１８）またはウェルによって背面をドープする工程と、
背面上に、導電性材料（１９）、例えば金属の層を被着させる工程と、
ウエハ（１、１４、２０）を切断する工程と、
背面が接地に接続された状態で、前記部品を調整する工程と
に存することを特徴とする、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
ウエハの切断（２９）が、前面分極接続を切り離すように実行されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ウエハの切断（３０）が、背面分極接続（２８）と前記回路（２６Ｄ）との間の接続を維持するように実行されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
更に、Ｎ＋ドープされ、絶縁材料の層（２５）によって背面メタライゼーション層から絶縁された追加のボディタイまたはダミー（２４）が、背面上に挿入されることを特徴とする、請求項５から７の一項に記載の方法。
【請求項９】
トランジスタ（４、５、６〜８、９、１０）または同等物などの要素を含むタイプの、特にスマートカードに応用可能な、マイクロコントローラなどの（前面（３）および背面を備えた）シリコンウエハ電子部品であって、シリコンウエハを背面から薄化しようとする場合に、前記部品を破壊または損傷する手段（１８）を含むことを特徴とするシリコンウエハ電子部品。
【請求項１０】
前記手段が前記ウエハの分極に作用しうることを特徴とする、請求項９に記載の部品。
【請求項１１】
基板技術、基板およびＮ型モウトまたは所謂二重モウト技術（２３）を用いた、ＣＭＯＳまたはＮＭＯＳ型トランジスタを含むことを特徴とする、請求項９または１０に記載の部品。
【請求項１２】
各要素またはトランジスタ或いは同等物に対して、背面のみからシリコン基板を分極するための背面分極接続を含むことを特徴とする、請求項９から１１の一項に記載の部品。
【請求項１３】
背面分極接続がドープ材料のボディタイから構成されることを特徴とする、請求項１２に記載の部品。
【請求項１４】
導電性材料（１９）、例えば金属の層をその背面（１７）上に含むことを特徴とする、請求項９から１３の一項に記載の部品。
【請求項１５】
各ダミー（１８）が対応するＰ型トランジスタ（１４）のモウト１２のベース（背面）と電気的に接触した、実質的に規則的な分配で背面（１７）上に挿入された、Ｎ＋ドープ材料の多数のダミー（２４）または追加のボディタイも含むことを特徴とする、請求項９から１４の一項に記載の部品。
【請求項１６】
各ダミー（１８）または追加のボディタイが、電気的に絶縁性材料の層（２５）によって背面メタライゼーション層（１９）から絶縁されていることを特徴とする、請求項１５に記載の部品。
【請求項１７】
少なくとも請求項１から８の一項に記載の方法によって製造されたシリコンウエハ部品および／または、請求項９から１６の一項に記載の部品を含むスマートカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にスマートカードにおいて使用可能である、シリコンウエハを含む電子部品を製造する方法に関する。更に具体的には、該方法は、その動作特性のいくつかを決定し、不正な目的で、その秘密データのいくつかを入手するように計画された攻撃に対して前記部品を保護することを目的とする。本発明は、そのように実現された部品にも関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハ部品は前面および背面を有する。この前面は、Ｐ−基板および該基板と同じドーピングを有するトランジスタのためのＮ−モウトを分極するために、Ｎ＋またはＰ＋ドープ材料のボディタイまたはウェルを含むＣＭＯＳ型トランジスタ（Ｎ型トランジスタおよびＰ型トランジスタ）から通常は構成される電子部品を有する。シリコンウエハの厚さは一般に約６００〜７００μｍであり、この能動部品の最大厚さおよびモウトは約１０μｍである。
【０００３】
われわれは、スマートカードが機密情報を含んでいることおよび／またはそういった情報へアクセスするための通信手段として用いられることを知っている。これらのカードは、この情報を不法に取得しようとする人物による攻撃として知られている不正な操作を受け易い。
【０００４】
従来の攻撃は現行では、前面（能動部品を支持する側）から行われる。これらの攻撃は、光放射等によってフォールトを注入すること、或いは、電磁放射等の捕捉によって情報をサンプリングすることに存する。これらのフォールトは、メモリ内の情報の損失、メモリの不正確な読出し、論理層によって誤って解釈されうる論理レベルの劣化といった集積回路の異常な電子挙動を引き起こす。
【０００５】
したがって、現行では、最も頻繁に起こり効果的な攻撃は、知られているようにして前面に生じる。
【０００６】
しかし、攻撃者は背面に関心を持ち始めている。実際、背面は読み取り易い（トランジスタを一緒に接続する種々のメタライゼーション層などの妨害要素が少ない）。しかし、厚いシリコンが吸収バリアを形成する。
【０００７】
このバリアを横断するために、背面からの攻撃は、知られた方式では、（数十μｍまで）シリコンウエハを非常に薄くすることに存する。
【０００８】
現在、背面による部品の監視および／または妨害はシリコンによる吸収のために困難なままであるが、薄化方法が非常に急速に進歩しており、この種の攻撃がいっそう重要になり、その結果生じる脅威が著しく深刻なものになることは明らかである。
【０００９】
また、そういった回路の製造業者は、それらを試験および／またはデバッグするために、それらの回路の動作を知る必要がある。これらのデバッグ方法は背面から見られる行動監視技術の進歩につながり、攻撃者にとっての新しい技術の発展に間接的に貢献する。
【００１０】
この調査オペレーションは、悪意のある攻撃としてであろうと、テストまたはデバッグ目的であろうと、約２００μｍ未満の厚さまで、或いは数十μｍまでもシリコンウエハを薄化する工程を含む。
【００１１】
この薄化は、回路の動作またはその部品（トランジスタ）の動作を妨害しない。
【００１２】
われわれは、シリコン基板は破壊（例えば、トランジスタの変えられた電気特性によって引き起こされるラッチアップまたは誤動作）を回避するために、非常に高く分極されなければならないことも知っている。
【００１３】
したがって、基板およびＰ型トランジスタの分極モウトに対して一定レベルの電位を提供するために、分極接続が、ドープ材料のボディタイとしてシリコンウエハの前面上に知られた方式で計画される。各々の分極接続は、１つの分極接続が約５〜２０個のトランジスタのグループに関連付けられるように、約５０μｍの半径に対して等電位性を提供する。
【００１４】
Ｎ型トランジスタに関し、この分極接続は、幅が約１μｍ、深さ数μｍの、電位ＶＳＳに接続されたＰ＋ドープ接続から構成される。Ｐ型トランジスタに関し、この分極接続は、Ｎ−モウトを分極するＮ＋ドープウェルであるボディタイから構成され、トランジスタを形成するＰ＋ドープボディタイを含む。分極接続を形成する前記ボディタイは電位ＶＤＤ（５または３ボルト）に接続されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記を考慮し、われわれはスマートカード部品を悪意のある攻撃から保護する必要性があることを理解しうる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、そういった部品を保護する問題を解決することを目的とし、ウエハを背面から薄くする工程を含んだ、特にスマートカード分野に応用可能で、背面からの攻撃に対して部品を保護するのに用いることのできるシリコンウエハをベースにした電子部品（または一連の部品）を製造するための方法を提案する。
【００１７】
したがって、本発明によれば、特にスマートカードに応用可能な、シリコンウエハをベースにしたマイクロコントローラ、集積回路または同等物などの部品を製造するための方法は、背面からシリコンウエハを薄くしようとする場合に前記部品を破壊または損傷するための手段が計画されることを特徴とする。
【００１８】
更に正確に言えば、これらの手段は前記ウエハの分極に作用しうる。
【００１９】
好適な形態によれば、該方法は、背面のみからシリコン基板ウエハを分極する工程を含む。
【００２０】
更に具体的には、該方法は、
オペレーションに応じて、基板の通常または正常な基板分極と、一般的な厚さを有するウエハを試験する工程と、
意図される部品のオペレーションに適した厚さまで基板を薄くする工程と、
背面から基板を分極する工程と、
対応するウエハを切断する工程と
を含む。
【００２１】
更に具体的には、背面から基板を分極する工程は、
背面分極接続を形成するドープ材料のボディタイまたはウェルによって背面をドープする工程と、
背面上に導電性材料（例えば、金属）の層を被着させる工程と、
ウエハを切断する工程と、
背面が接地に接続された状態で、部品を調整する工程と
に存する。
【００２２】
ウエハは分極の前面地点を切り離すように切断されるのが有利である。したがって、今後の悪意目的のどのような薄化もウエハの分極を除去し、これによって前記部品が破壊される。
【００２３】
ＣＭＯＳトランジスタから構成された回路に関して、背面分極接続は、Ｐ＋ドープボディタイから構成される。したがって、今後の不正目的のどのような薄化も基板の分極を除去し、電源が入るや回路を破壊する。
【００２４】
それにもかかわらず、攻撃者はこの方法を回避するデバイスを有し、該デバイスは回路に電源を入れる前に背面を再メタライゼーションすることに存する
攻撃者が用いるこのデバイスを阻止するために、本発明の方法の改善されたバージョンは、Ｐ型トランジスタのモウトに電気的に接触するダミー（ｄｅｃｏｙｓ）（また追加のボディタイ）を挿入することに存する。これらのダミーは、前面上に位置する通常の分極モウトの底部に背面を接続するＮ＋ドープボディタイから構成される。また、絶縁材料のディスクが前記ダミーと背面導電層との間に設けられる。
【００２５】
したがって、不正な攻撃が試みられる間、シリコンウエハを薄化した後、以降の再メタライゼーション工程（新たな金属層の被着）が、背面分極接続を、電気的に逆であるダミーに接続し、これによって部品を破壊する短絡が誘発される。
【００２６】
本発明は、トランジスタまたは同等物などの要素を含むタイプの、特にスマートカードに応用可能なマイクロコントローラなどのシリコンウエハ電子部品にも関し、該シリコンウエハ電子部品が、背面からシリコンウエハを薄くしようとする場合に前記部品を破壊または損傷するための手段を含むことを特徴とする。
【００２７】
更に正確に言えば、これらの手段は前記ウエハの分極に作用しうる。
【００２８】
具体的には、各要素またはトランジスタ或いは同等物に関し、部品は、背面のみからシリコン基板を分極するための背面分極接続を含む。
【００２９】
好適な形態によれば、該背面分極接続はドープ材料のボディタイから構成される。
【００３０】
また、このシリコンウエハは、使用中に電位ＶＳＳに接続される導電性材料（例えば、金属）の層を背面上に含む。
【００３１】
本発明は、上記のような方法を用いて製造された少なくとも１つのシリコンウエハベースの部品と上記のような少なくとも１つのシリコンウエハ部品とを含んだ、スマートカードにも関する。
【００３２】
本発明は、本発明の実施形態の例を参照し、添付図面を用いながら以下の説明を読めば明白に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
添付の図１および２は知られたタイプのシリコンウエハおよび部品を表す。
【００３４】
図１はかなり拡大したシリコンウエハ１を示すが、実用的な目的のためおよび更に理解し易いように、相対的比率は重要視されていない。前記シリコンウエハ１は、その前面３上にＮ型トランジスタタイプの電子部品を有するシリコン基板２（Ｐ）を含み、トランジスタのポリシリコンゲート６に関連付けられた、それぞれＮ＋ドープ材料のボディタイとして４で記したソースＳおよび５で記したドレインＤを有する。
【００３５】
図１は基板の分極接続を形成するボディタイ７も示す。
【００３６】
ウエハ１のシリコン基板２は、この場合は図１の例上に示したＮ型トランジスタとして電子部品がラッチアップするのを防ぐために、知られた方式で高い分極を必要とする。
【００３７】
分極接続７は、断面の寸法が約１μｍのＰ＋ドープ材料のボディタイから構成される。この分極接続は接地（０ボルト）に接続されており、したがって、約５０μｍの半径にわたって基板の等電位性を提供する。ＣＭＯＳトランジスタの寸法を考慮すると、接続７のような１つの分極接続がトランジスタ５〜２０個毎に必要となる。
【００３８】
図２は、知られたタイプの図１の別の部分の部分断面図を示しており、シリコンウエハ１は、シリコン（Ｐ型）の同じ基板２を含み、その前面３はＰ型トランジスタに関連する。後者は８で示したソースＳおよび９で示したドレインＤを有し、Ｐ＋ドープ材料のボディタイから成る。トランジスタゲート１０も前面３上のソース８とドレイン９との間に計画される。
【００３９】
トランジスタが正確に動作することを保証するには、トランジスタが基板Ｐから絶縁されていなければならない。したがって、知られた方式で、Ｎ−モウト１２が設けられ、前面３上に挿入されたＮ＋分極ウェル１１によって電位ＶＤＤに分極される。
【００４０】
図３〜７を参照して、以下に本発明の具現化の形態の例を記載する。
【００４１】
図３はシリコンウエハ１４の部分断面図を表し、Ｎ型トランジスタおよびＰ型トランジスタがそれぞれ図の左右にあるのが示されている。
【００４２】
ウエハ１４は、図１に記載のような知られたＮ型トランジスタをその前面１６上に有するシリコン基板１５を含む。このＮ型トランジスタは、４で示したソースＳ、５で示したドレインＤ、およびポリシリコンゲート６を含み、ドレイン５およびソース４はＮ＋ドープ材料から構成される。Ｐ＋ドープボディタイである分極接続７も示している。
【００４３】
シリコンウエハ１４の前面上には、（知られたタイプの）Ｐ型トランジスタも存在し、そのソース８およびドレイン９、ポリシリコンゲート１０、Ｎ＋ドープ分極モウト１２、および電圧接続ＶＤＤ（３〜５ボルト）用のウェル１１（Ｎ＋ドープ）を有する。
【００４４】
本発明によれば、基板１４の背面１７は、Ｐ＋ドープ材料のボディタイ１８を含み、これは以下に動作を記載する背面分極接続を形成する。ボディタイ１８の断面寸法は約１０μｍである。
【００４５】
背面分極接続を形成するボディタイ１８を作成後、基板１５の背面１７を、接地接続（０ボルト）された金属などの導電性材料の層１９で被覆する。
【００４６】
本発明は、図４に示すような所謂二重モウトＮ型トランジスタを含むウエハにも適用される。
【００４７】
図４は、シリコン基板２１を含んだシリコンウエハ２０の断面図を示し、その前面２２上には知られたタイプの所謂「二重モウト」ＣＭＯＳ  Ｎ型トランジスタを有する。前記トランジスタは、４で示したソースＳ、５で示したドレインＤ（共にＮ＋ドープボディタイである）、Ｐ＋ドープボディタイである分極接続７、およびソースとドレインとを接続するポリシリコンゲート６を含む。ソース、ドレインおよび分極接続７は、Ｐ＋ドープ材料のモウト２３内に挿入される。本発明によれば、また図３の具現化の形態を参照すると、Ｐ＋ドープボディタイ１８Ａである背面分極接続が、シリコン基板２１の背面上に挿入される。背面分極ボディタイ１８Ａは、モウト２３のベースと接触している。図３の具現化の形態と同様、メタライゼーション層１７が背面上に計画され、これによって背面分極接続１８Ａも被覆される。
【００４８】
図５を参照して、本発明の改善された変形例を以下に記載する。
【００４９】
図５は、その前面１６上にＰ型トランジスタおよびＮ型トランジスタを有するシリコン基板１５を備えた図３のシリコンウエハ１４を示す。図３および図５では、類似しているか、または同一である要素は同じ参照番号を有する。これらの図面は、それぞれＰ型およびＮ型トランジスタの部品および上記の背面分極接続（Ｐ＋ドープ）を示す。
【００５０】
本発明のこの改善された変形例によれば、シリコン基板１５は、対応するＰ型トランジスタのモウト１２（それ自身Ｎ＋ドープされた）のベース（ウエハ１５の背面の方に向いている）と接触するような大きさのＮ＋材料でドープされた追加のボディタイ２４をその背面上に備える
以下に記載のように、これらの追加のボディタイ２４はダミーを形成する。
【００５１】
付加的なボディタイ２４（ダミー）のＮ＋ドープ材料は、ボディタイによって形成された空間の全部を占めるわけではないが、数百Å単位の厚さを残して、Ｎ＋ドープ材料が基板の背面まで延びないようにする。前記空間は、背面と同じ高さの絶縁性材料の層またはディスク２５で充填される。
【００５２】
基板１５の背面は、金属などの導電性材料の層１９で被覆される。したがって、ダミーまたは背面分極接続２４（Ｎ＋ドープ）は絶縁材料のディスク２５によって背面金属層１９から電気的に絶縁される。
【００５３】
具現化のこの変形例においては、厚さを低減し、次いで背面を再メタライゼーションすることに存する悪意のある試みは、必ず失敗する。
【００５４】
薄化後に、新しいメタライゼーション層を被着させることによる再メタライゼーションによって、背面分極ボディタイ１８（Ｐ＋）およびダミーまたは付加的なボディタイ２４（Ｎ＋）が電気的に接続される（図５参照）。この結果生じる短絡が部品を破壊する。
【００５５】
図６は一連のＣＮＯＳ電子部品２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄおよび２６Ｅを図で示す（類似する他のあらゆる部品と一緒にＮ型トランジスタも本発明に適用可能であることは明白である）。部品２６Ａ〜２６Ｅは、近接した状態および／または行と列で整列された状態で示されており、四角形で象徴的に表されている。
【００５６】
分かり易いように、電子部品２６Ｄのみが、部品の、作動電位Ｖｓｓに接続されるスタッド２７および前面分極接続に接続されるスタッド２８（図３の参照番号７および１１）を示す。図３のボディタイ１８（および図４の１８Ａ）に相当する背面分極接続は見えていないが、背面上に計画されたメタライゼーション層１７に接続されている。図５の追加のボディタイまたはダミー２４は外部に接続されていない。
【００５７】
図６では、２本の波線は、ウエハを切断して回路のセットを得ることのできる２つの代替的方法を表している。
【００５８】
本発明の具現化の第１の形態によれば、前面分極に接続されたスタッド２８を除去するように、または相当するウエハまたは部品からスタッド２８を絶縁するように、ウエハは線２９に沿って切断される。
【００５９】
図３および４を参照すれば、われわれは攻撃の間、以降で背面からの基板厚さが低減されれば、ボディタイ１８のＶＳＳへの接続（背面分極接続）が除去され、ボディタイの絶縁が除去されることを理解することができる。したがって、この薄化によって、結果的には、
図３および４に関連する本発明の基本バージョン（二重モウトＰ型トランジスタ）のための基板分極は消失し、
所謂改善されたバージョン（図５）においては基板とＮモウト１２との間に短絡が生じる。
【００６０】
（図５に示したウエハに基づいて）本発明の方法の具現化の別の形態によれば、ウエハは線３０に沿って切断される（図６）。すなわち、前面分極スタッド２７は接続されたままである。
【００６１】
この場合、付加的な背面工程を行うことなく、使用中にスタッド２７および２８を電位ＶＳＳに接続することによって、同じ回路を通常の方式で用いることができる。
【００６２】
このことは、前面分極スタッドを保持するか否かに応じて、およびどのようにウエハを切断するかに応じて、付加的な背面分極工程を用いて、或いはこれらの工程を用いずに、同じ回路を用いることができることを意味する。
【００６３】
図７は本発明の方法の種々の工程のフローチャートを示す。
【００６４】
まず、ウエハが知られた方式で製造される（機能ブロック１００）。
【００６５】
第２の工程（ブロック１０１）においては、通常の厚さを有する製造されたウエハについて試験が実行される。次いで、該ウエハが数十μｍまで薄くされる（ブロック１０２）。
【００６６】
次いで、ボディタイが背面上に形成されて（ブロック１０３）、背面分極接続（図３、４および５の参照番号１８）が形成される。
【００６７】
本発明の所謂改善された変形例（図５）によれば、背面をメタライゼーションするための次工程（１０５）の前に、他の機能ブロックに点線で繋がれた２つの付加的な工程：
図５に２４で示したダミーまたは追加のボディタイ（Ｎ＋ドープ）の挿入工程（ブロック１０６）および
電気的絶縁性ディスク２５の被着工程（ブロック１０８）
が計画される。
【００６８】
次いで、背面をメタライズする（ブロック１０５）（図３、４および５）。
【００６９】
最後にウエハを切断する（ブロック１０８）。図６の説明に関連して示すように、分極スタッド２８を接続されたままにしておくように（切断線３０）また該スタッド２８を除去或いは切り離すように（切断線２９）、ウエハを切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】Ｎ型トランジスタを備えた、知られたタイプのシリコンウエハを示す拡大断面図である。
【図２】Ｐ型トランジスタを備えた、図１に示した知られたタイプのシリコンウエハの別の部分を示す断面図である。
【図３】本発明の「基本的な」バージョンのシリコンウエハの断面図であり、Ｎ型トランジスタおよびＰ型トランジスタを示す。
【図４】二重モウト型の、Ｎ型トランジスタを含む本発明のシリコンウエハを示す断面図である。
【図５】本発明の改善された変形例のシリコンウエハを示す断面図である。
【図６】本発明の隣接するウエハのセット示す平面図である。
【図７】本発明の方法における工程を示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2008530791.tif 000011
2008530791.tif 000012