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KR20210052145A - Silicon backside protection device and operation method thereof - Google Patents

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KR20210052145A
KR20210052145A KR1020200029596A KR20200029596A KR20210052145A KR 20210052145 A KR20210052145 A KR 20210052145A KR 1020200029596 A KR1020200029596 A KR 1020200029596A KR 20200029596 A KR20200029596 A KR 20200029596A KR 20210052145 A KR20210052145 A KR 20210052145A
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고려대학교 산학협력단
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a silicon backside protection device comprises: a clock generating unit configured to generate a detection clock by using a capacitance change of a plurality of capacitor patterns disposed on a silicon substrate; a counter unit for counting the detection clock and outputting detection count information; and an attack response unit configured to perform a preset security operation on a semiconductor chip based on a difference between the detection count information and reference count information. Therefore, the silicon backside protection device can determine whether a rear surface of the semiconductor chip is attacked based on the capacitance change of the capacitor patterns disposed on a silicon protection substrate.

Description

실리콘 후면 보호 장치 및 그 동작 방법{SILICON BACKSIDE PROTECTION DEVICE AND OPERATION METHOD THEREOF}Silicon backside protection device and its operation method {SILICON BACKSIDE PROTECTION DEVICE AND OPERATION METHOD THEREOF}

본 출원은 실리콘 후면 보호 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 특히, 반도체 칩에 대한 후면 공격을 보호하고, 보호 장치의 크기를 최소화시킬 수 있는 실리콘 후면 보호 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다. The present application relates to a silicon back surface protection device and an operation method thereof, and in particular, to a silicon back surface protection device capable of protecting a back surface attack on a semiconductor chip and minimizing the size of the protection device, and an operation method thereof.

최근, 포텐셜 어택커(potential attacker)는 반도체 칩의 분석, 소위 리버스 엔지니어링(reverse engineering)을 수행하여 얻어진 정보로, 회로의 동작 모드를 변동시키거나 또는 그 메모리 내의 데이터 조작을 수행할 수 있다. 이러한 공격 행위는 특히 현금 카드 기능 또는 출입 허가 기능을 가진 보안 관련 회로에서 원하지 않는 결과를 야기할 수 있다.Recently, a potential attacker is information obtained by performing an analysis of a semiconductor chip, so-called reverse engineering, and can change an operation mode of a circuit or manipulate data in the memory. Such attack behavior can have undesirable consequences, especially in security-related circuits with cash card functions or access authorization functions.

특히, 포텐셜 어택커는 FIB(Focused Ion Beam) 방법, 프로빙(probing) 방법 및 포싱(forcing) 방법을 이용하여, 실리콘 기판의 표면에 대한 공격보다는 상대적으로 취약한 실리콘 기판의 후면 공격(Back side attack)을 취하고 있다. 왜냐하면, DES (데이터 암호화 표준), AES (고급 암호화 표준), 및 RSA와 같은 보안 관련 블록 엔진이 실리콘 기판의 표면(low metal layer)에 위치하기 때문이다. In particular, the potential attacker uses a FIB (Focused Ion Beam) method, a probing method, and a forcing method to prevent a relatively weak back side attack of a silicon substrate rather than an attack on the surface of the silicon substrate. I'm taking it. This is because security-related block engines such as DES (Data Encryption Standard), AES (Advanced Encryption Standard), and RSA are located on the low metal layer of the silicon substrate.

그러나, 반도체 칩의 후면은 반도체 공정상 깍아내기 때문에 반도체 칩의 후면에 보호층을 설계하는 것은 대단히 어렵다. 또한. 반도체 칩의 후면에 새로운 보호층을 설계하는 것은 전체 생산 비용을 증가시킬 수 있기 때문에, 제조업체는 추가적인 실리콘 층의 구현에 대하여 비용 부담이 되며, 전체적인 칩 사이즈가 증가되는 문제가 있다. However, it is very difficult to design a protective layer on the rear surface of the semiconductor chip because the rear surface of the semiconductor chip is cut off during the semiconductor process. Also. Since designing a new protective layer on the back side of the semiconductor chip can increase the overall production cost, the manufacturer is burdened with a cost for the implementation of an additional silicon layer, and there is a problem that the overall chip size is increased.

본 출원의 목적은 기판 보호층에 배치된 커패시터 패턴의 정전용량 변화에 기초하여, 반도체 칩에 대한 후면 공격 여부를 판단할 수 있는 실리콘 후면 보호 장치 및 그 동작 방법을 제공하기 위한 것이다. An object of the present application is to provide a silicon backside protection device capable of determining whether a backside attack on a semiconductor chip is based on a change in capacitance of a capacitor pattern disposed on a substrate protection layer, and a method of operating the same.

본 출원의 일 실시예에 따른 실리콘 후면 보호 장치는, 실리콘 기판에 배치된 복수의 커패시터 패턴들의 정전용량 변화를 이용하여, 감지 클럭을 생성하는 클럭 생성부, 상기 감지 클럭을 카운팅하여 감지 카운트 정보를 출력하는 카운터부 및 상기 감지 카운트 정보와 기준 카운트 정보 간의 차이에 기초하여, 상기 반도체 칩에 대한 기설정된 보안 동작을 수행하는 공격 대응부를 포함한다. The silicon back surface protection device according to the exemplary embodiment of the present application includes a clock generator that generates a sense clock using a change in capacitance of a plurality of capacitor patterns disposed on a silicon substrate, and calculates the sense clock to obtain sense count information. And an attack counter to perform a predetermined security operation on the semiconductor chip based on a difference between the output counter unit and the detection count information and the reference count information.

실시예에 있어서, 상기 복수의 커패시터 패턴들 각각은 서로가 일정 거리 이격된 제1 및 제2 금속 패턴 및 상기 제1 및 제2 금속 패턴 사이에 배치되어, 지그 재그 형상으로 형성된 절연체를 포함한다. In an embodiment, each of the plurality of capacitor patterns includes first and second metal patterns spaced apart from each other by a predetermined distance, and an insulator disposed between the first and second metal patterns and formed in a zigzag shape.

실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 금속 패턴 각각은 길이 방향으로 연장된 수평 전극 및 상기 수평 전극으로부터 일정 거리마다 폭 방향으로 연장된 수직 전극을 포함한다. In an exemplary embodiment, each of the first and second metal patterns includes a horizontal electrode extending in a length direction and a vertical electrode extending in a width direction every predetermined distance from the horizontal electrode.

실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 금속 패턴은 수직 전극이 서로 엇갈리게 배치되어, 길이 방향으로 평행하게 배치된다. In an embodiment, in the first and second metal patterns, vertical electrodes are disposed to be staggered and disposed in parallel in the length direction.

실시예에 있어서, 상기 복수의 커패시터 패턴들은 상기 실리콘 기판에 부착된 다단의 보호층들 중 더미 쉴드층에 하측으로 이웃한 패시브 쉴드층과 하나의 보호층에 배치되고, 상기 하나의 보호층은 로직에 사용되지 않는 제1 영역과 로직에 사용되는 제2 영역으로 구분된다. In an embodiment, the plurality of capacitor patterns are disposed on a passive shield layer and one passivation layer adjacent to the dummy shield layer from among the multi-stage passivation layers attached to the silicon substrate, and the one passivation layer is logic It is divided into a first area that is not used for and a second area that is used for logic.

실시예에 있어서, 상기 제1 영역과 상기 패시브 쉴드층의 영역은 전체 면적에 100% 비율로 상기 복수의 커패시터 패턴들이 배치된다. In an embodiment, the plurality of capacitor patterns are disposed in a ratio of 100% to the total area of the first area and the area of the passive shield layer.

실시예에 있어서, 상기 제2 영역은 전체 면적에 50% 비율로 상기 복수의 커패시터 패턴들이 배치된다. In an embodiment, the plurality of capacitor patterns are disposed in the second area at a ratio of 50% of the total area.

실시예에 있어서, 상기 클럭 생성부는 기설정된 커패시터 패턴의 개수 단위로 상기 감지 클럭을 생성하도록 적어도 둘 이상의 감지 센서를 포함한다. In an embodiment, the clock generator includes at least two detection sensors to generate the detection clock in units of a predetermined number of capacitor patterns.

실시예에 있어서, 상기 적어도 둘 이상의 감지 센서 각각은, 감지 저항, 상기 감지 저항에 일측이 연결되고, 출력 노드에 게이트측이 연결된 감지 트랜지스터 및 상기 감지 저항과 상기 감지 트랜지스터 사이에 위치한 입력 노드에 연결된 하나의 커패시터 패턴을 포함한다. In an embodiment, each of the at least two detection sensors includes a detection resistor, a detection transistor having one side connected to the detection resistor, a gate side connected to an output node, and an input node located between the detection resistor and the detection transistor. It contains one capacitor pattern.

실시예에 있어서, 상기 클럭 생성부는 상기 적어도 둘 이상의 감지 센서 중 하나의 감지 센서의 입력 노드를 통해 구동 전압을 제공받고, 다른 하나의 감지 센서의 출력 노드를 통해 상기 감지 클럭을 상기 카운터부로 출력한다. In an embodiment, the clock generator receives a driving voltage through an input node of one of the at least two detection sensors, and outputs the detection clock to the counter through an output node of another detection sensor. .

실시예에 있어서, 상기 클럭 생성부는 상기 하나의 감지 센서와 상기 다른 하나의 감지 센서 사이에 서로 직렬로 연결된 복수의 감지 센서들을 더 포함한다. In an embodiment, the clock generator further includes a plurality of detection sensors connected in series between the one detection sensor and the other detection sensor.

실시예에 있어서, 상기 구동 전압에 기초하여, 상기 감지 클럭에 대응되는 기준 클럭을 생성하는 기준클럭 생성부를 더 포함한다. In an embodiment, it further comprises a reference clock generator for generating a reference clock corresponding to the sense clock based on the driving voltage.

실시예에 있어서, 상기 감지 카운트 정보와 상기 기준 카운트 정보를 비교하고, 상기 제1 및 기준 카운트 정보 간의 차이에 기초하여 경보 신호를 출력하는 판단 모듈 및 상기 경보 신호에 기초하여, 기설정된 보안 동작을 수행하는 처리 모듈을 포함한다. In an embodiment, a predetermined security operation is performed based on a determination module for comparing the detection count information and the reference count information and outputting an alarm signal based on a difference between the first and reference count information, and the alarm signal. It includes a processing module to perform.

본 출원의 다른 실시예에 따른 실리콘 후면 보호 장치는 복수의 반도체 칩들이 실장된 실리콘 기판, 상기 실리콘 기판의 표면에 부착된 다단의 보호층들, 상기 다단의 보호층들 중 적어도 하나에 배치된 복수의 커패시터 패턴들 및 상기 복수의 커패시터 패턴들의 정전 용량 변화에 기초하여, 상기 반도체 칩에 대한 후면 공격 여부를 판단하는 보호 회로부를 포함한다. A silicon back surface protection device according to another exemplary embodiment of the present application includes a plurality of layers disposed on at least one of a silicon substrate on which a plurality of semiconductor chips are mounted, a plurality of protective layers attached to the surface of the silicon substrate, and the plurality of protective layers. And a protection circuit unit configured to determine whether a rear surface of the semiconductor chip is attacked based on the capacitor patterns of and the capacitance change of the plurality of capacitor patterns.

실시예에 있어서, 상기 적어도 하나는 상기 다단의 보호층들 중 더미 쉴드층 하측에 이웃한 패시브 쉴드층과 하나의 보호층을 포함하고, 상기 하나의 보호층은 로직에 사용되지 않는 제1 영역과 로직에 사용되는 제2 영역으로 구분된다. In an embodiment, the at least one includes a passive shield layer and one passivation layer adjacent to a lower side of the dummy shield layer among the multi-stage passivation layers, and the one passivation layer includes a first region not used for logic and It is divided into a second area used for logic.

실시예에 있어서, 상기 제1 영역과 상기 패시브 쉴드층의 영역은 전체 면적에 대해 100% 비율로 상기 복수의 커패시터 패턴들이 배치된다. In an embodiment, the plurality of capacitor patterns are disposed in a ratio of 100% of the total area to the first area and the area of the passive shield layer.

실시예에 있어서, 상기 제2 영역은 전체 면적에 대해 50% 비율로 상기 복수의 커패시터 패턴들이 배치된다. In an embodiment, the plurality of capacitor patterns are disposed in the second area at a ratio of 50% of the total area.

실시예에 있어서, 상기 보호 회로부는 기설정된 커패시터 패턴의 개수 단위로 상기 감지 클럭을 생성한다. In an embodiment, the protection circuit unit generates the sense clock in units of a preset number of capacitor patterns.

본 출원의 일 실시예에 따른 실리콘 후면 보호 장치의 동작 방법은 클럭 생성부가 실리콘 기판에 배치된 복수의 커패시터 패턴들 중 제1 적어도 둘의 커패시터 패턴을 이용하여, 감지 클럭을 생성하는 단계, 기준 클럭 생성부가 상기 제1 적어도 둘의 커패시터 패턴에 대응되는 제2 적어도 둘의 커패시터 패턴을 이용하여, 기준 클럭을 생성하는 단계, 카운터부가 상기 감지 클럭과 상기 기준 클럭을 카운팅하여 감지 카운트 정보와 기준 카운트 정보를 공격 대응부에 출력하는 단계 및 상기 공격 대응부가 상기 감지 카운트 정보와 상기 기준 카운트 정보 간의 차이에 기초하여, 상기 반도체 칩에 대한 기설정된 보안 동작을 수행하는 단계를 포함한다.In the operating method of the silicon back surface protection device according to the exemplary embodiment of the present application, the clock generation unit generates a sense clock by using at least two first capacitor patterns among a plurality of capacitor patterns disposed on a silicon substrate, and a reference clock Generating a reference clock by using a second at least two capacitor patterns corresponding to the first at least two capacitor patterns, by a counter unit counting the detection clock and the reference clock to detect detection count information and reference count information And outputting, to an attack counterpart, and performing a predetermined security operation on the semiconductor chip based on a difference between the detection count information and the reference count information by the attack counterpart.

실시예에 있어서, 상기 복수의 커패시터 패턴들은 상기 실리콘 기판에 부착된 다단의 보호층들 중 더미 쉴드층에 하측으로 이웃한 패시브 쉴드층과 하나의 보호층에 배치된다. In an embodiment, the plurality of capacitor patterns are disposed on a passive shield layer and one passivation layer adjacent to the dummy shield layer from among the multi-stage protective layers attached to the silicon substrate.

본 출원의 실리콘 후면 보호 장치 및 그 동작 방법은, 기판 보호층에 배치된 커패시터 패턴의 정전용량 변화에 기초하여, 반도체 칩에 대한 후면 공격 여부를 판단하고, 실리콘 후면 보호 장치의 크기를 최소화시킬 수 있다. The silicon back surface protection device and its operation method of the present application determine whether a back side attack on a semiconductor chip is made based on a change in capacitance of a capacitor pattern disposed on the substrate protection layer, and the size of the silicon back surface protection device can be minimized. have.

도 1은 본 출원은 일 실시예에 따른 실리콘 후면 보호 장치에 대한 블록도이다.
도 2는 도 1의 커패시터 패턴을 보여주는 예이다.
도 3은 도 2의 커패시터 패턴이 배치되는 보호층을 설명하기 위한 도이다.
도 4는 도 1의 클럭 생성부를 설명하기 위한 회로도이다.
도 5는 도 4의 감지 센서를 보여주기 위한 도이다.
도 6은 도 1의 실리콘 후면 보호 장치의 동작을 구체적으로 설명하기 위한 도이다.
도 7은 도 3의 보호층이 제거된 실리콘 기판에 대한 평면도를 나타내는 도이다.
도 8은 도 3의 제3 보호층 레벨에서의 실리콘 기판에 대한 평면도를 나타내는 도이다.
도 9는 도 8의 평면도의 실리콘 기판에 복수의 커패시터 패턴들이 배치된 도이다.
도 10은 도 1의 실리콘 후면 보호 장치의 동작 프로스세스이다.
1 is a block diagram of a silicon back surface protection device according to an embodiment of the present application.
2 is an example of a capacitor pattern of FIG. 1.
FIG. 3 is a diagram illustrating a protective layer on which the capacitor pattern of FIG. 2 is disposed.
4 is a circuit diagram illustrating a clock generator of FIG. 1.
5 is a diagram illustrating the detection sensor of FIG. 4.
6 is a diagram specifically illustrating an operation of the silicon back surface protection device of FIG. 1.
7 is a plan view illustrating a silicon substrate from which the protective layer of FIG. 3 has been removed.
8 is a diagram illustrating a plan view of a silicon substrate at the third passivation layer level of FIG. 3.
9 is a view in which a plurality of capacitor patterns are disposed on the silicon substrate of the plan view of FIG. 8.
10 is an operation process of the silicon back surface protection device of FIG. 1.

이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 출원의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 출원의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 출원의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.Hereinafter, embodiments of the present application will be described with reference to specific embodiments and the accompanying drawings. However, the embodiments of the present application may be modified into various other forms, and the scope of the present application is not limited to the embodiments described below. In addition, embodiments of the present application are provided to more completely explain the present invention to a person skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation, and elements indicated by the same reference numerals in the drawings are the same elements.

그리고 도면에서 본 출원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다. 나아가, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the drawings, parts not related to the description are omitted in order to clearly describe the present application, and the thickness is enlarged to clearly express several layers and regions, and components having the same function within the scope of the same idea are the same reference. Describe using symbols. Furthermore, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.

도 1은 본 출원은 일 실시예에 따른 실리콘 후면 보호 장치(10)에 대한 블록도이고, 도 2는 도 1의 커패시터 패턴(110_1)을 보여주는 예이며, 도 3은 도 2의 커패시터 패턴(110_1)이 배치되는 보호층(40)을 설명하기 위한 도이다. 1 is a block diagram of a silicon back surface protection device 10 according to an embodiment, FIG. 2 is an example showing a capacitor pattern 110_1 of FIG. 1, and FIG. 3 is a capacitor pattern 110_1 of FIG. ) Is a diagram for explaining the protective layer 40 is disposed.

도 1을 참조하면, 실리콘 후면 보호 장치(10)는 클럭 생성부(100), 카운터부(200) 및 공격 대응부(300)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the silicon back surface protection device 10 may include a clock generator 100, a counter 200, and an attack counter 300.

먼저, 클럭 생성부(100)는 실리콘 기판에 배치된 복수의 커패시터 패턴들(110_1~110_N)을 이용하여, 감지 클럭(CKS)을 생성할 수 있다. First, the clock generator 100 may generate a sense clock CK S using a plurality of capacitor patterns 110_1 to 110_N disposed on a silicon substrate.

여기서, 복수의 커패시터 패턴들(110_1~110_N) 각각은 제1 및 제2 금속 패턴(111_1, 112_1)과 절연체(113_1)를 포함할 수 있다. Here, each of the plurality of capacitor patterns 110_1 to 110_N may include first and second metal patterns 111_1 and 112_1 and an insulator 113_1.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 금속 패턴(111_1, 112_1)은 서로가 일정 거리(D) 이격되도록 형성되고, 절연체(113_1)는 제1 및 제2 금속 패턴(111_1, 112_1) 사이에 일정폭(D)을 가지도록 형성될 수 있다. As shown in FIG. 2, the first and second metal patterns 111_1 and 112_1 are formed to be spaced apart from each other by a predetermined distance D, and the insulator 113_1 is the first and second metal patterns 111_1 and 112_1. It may be formed to have a certain width (D) between.

또한, 제1 및 제2 금속 패턴(111_1, 112_1)은 길이(L) 방향으로 연장된 수평 전극과 수평 전극의 일정 거리마다 폭(W) 방향으로 연장된 다수의 수직 전극을 포함할 수 있다. 이러한 제1 및 제2 금속 패턴(111_1, 112_1)의 각 수직 전극은 서로 엇갈리게 배치되어, 길이(L) 방향으로 평행하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 절연체(113_1)는 지그재그(Zigzag) 형상으로 형성될 수 있다. In addition, the first and second metal patterns 111_1 and 112_1 may include horizontal electrodes extending in the length (L) direction and a plurality of vertical electrodes extending in the width (W) direction for each predetermined distance between the horizontal electrodes. Each of the vertical electrodes of the first and second metal patterns 111_1 and 112_1 may be disposed to be alternately disposed and may be disposed parallel to each other in the length L direction. Accordingly, the insulator 113_1 may be formed in a zigzag shape.

실시예에 따라, 복수의 커패시터 패턴들(110_1~110_N)은 반도체 칩이 실장된 실리콘 기판에 부착된 보호층에 배치될 수 있다. Depending on the embodiment, the plurality of capacitor patterns 110_1 to 110_N may be disposed on a protective layer attached to a silicon substrate on which a semiconductor chip is mounted.

도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 칩(예컨대, 30_1, 30_2)이 실리콘 기판(20)에 실장되고, 실리콘 기판(20)의 표면에 보호층(40)이 부착되는 공정 상에서, 복수의 커패시터 패턴들(110_1~110_N)은 보호층(40)에 배치될 수 있다. As shown in FIG. 3, in a process in which semiconductor chips (eg, 30_1, 30_2) are mounted on the silicon substrate 20 and the protective layer 40 is attached to the surface of the silicon substrate 20, a plurality of capacitor patterns They 110_1 to 110_N may be disposed on the protective layer 40.

구체적으로, 보호층(40)은 반도체 칩(예컨대, 30_1, 30_2)을 보호하는 동시에 연산이나 로직에 사용되는 다단의 보호층들(예컨대, 41~44)과 패시브 쉴드층(예컨대, 45)을 포함할 수 있다. 여기서, 다단의 보호층들(예컨대, 41~44)과 패시브 쉴드층(예컨대, 45)은 금속으로 형성될 수 있다. Specifically, the protective layer 40 protects the semiconductor chip (eg, 30_1, 30_2), and at the same time provides multiple protective layers (eg, 41 to 44) and a passive shield layer (eg, 45) used for operation or logic. Can include. Here, the multi-stage protective layers (eg, 41 to 44) and the passive shield layer (eg, 45) may be formed of metal.

예를 들면, 보호층(40)이 제1 내지 제4 보호층(예컨대, 41~44)과 패시브 쉴드층(예컨대, 45)을 포함하고, 반도체 칩(예컨대, 30_1)이 ASIC에 해당하는 경우, 반도체 칩(예컨대, 30_1)이 실장된 실리콘 기판(20)의 표면 영역에 대응되는 제1 내지 제3 보호층(41~43)은 연산이나 로직에 사용되고, 제4 보호층(44)은 더미 쉴드층으로서 보호 용도로 사용될 수 있다.For example, when the protective layer 40 includes first to fourth protective layers (eg, 41 to 44) and a passive shield layer (eg, 45), and the semiconductor chip (eg, 30_1) corresponds to an ASIC , The first to third protective layers 41 to 43 corresponding to the surface area of the silicon substrate 20 on which the semiconductor chip (eg, 30_1) is mounted are used for operation or logic, and the fourth protective layer 44 is a dummy As a shield layer, it can be used for protection purposes.

또한, 반도체 칩(예컨대, 30_2)이 EEPROM, ROM 및 RAM에 해당하는 경우, 반도체 칩(예컨대, 30_2)이 실장된 실리콘 기판(20)의 표면 영역에 대응되는 제1 및 제2 보호층(41, 42)은 연산이나 로직에 사용되고, 패시브 쉴드층(45)과 제4 보호층(44)은 더미 쉴드층으로서 보호 용도로 사용될 수 있다.In addition, when the semiconductor chip (eg, 30_2) corresponds to the EEPROM, ROM, and RAM, the first and second protective layers 41 corresponding to the surface area of the silicon substrate 20 on which the semiconductor chip (eg, 30_2) is mounted. , 42) are used for operation or logic, and the passive shield layer 45 and the fourth protective layer 44 may be used for protection as dummy shield layers.

실시예에 따른 복수의 커패시터 패턴들(110_1~110_N)은 다단의 보호층들(41~44) 중 더미 쉴드층 하측으로 이웃한 패시브 쉴드층(45)과 하나의 보호층(예컨대, 43)에 배치될 수 있다. 여기서, 더미 쉴드층은 보호 용도로서만 사용되는 금속층일 수 있다. The plurality of capacitor patterns 110_1 to 110_N according to the embodiment are formed in the passive shield layer 45 and one protective layer (eg, 43) adjacent to the lower side of the dummy shield layer among the multi-stage protective layers 41 to 44. Can be placed. Here, the dummy shield layer may be a metal layer used only for protection purposes.

예를 들면, 더미 쉴드층이 제4 보호층(44)인 경우, 하나의 보호층(예컨대, 43)은 제3 보호층(43)일 수 있다. 이러한 제3 보호층(43)은 로직에 사용되지 않는 제1 영역과 로직에 사용되는 제2 영역으로 구분될 수 있다. For example, when the dummy shield layer is the fourth passivation layer 44, one passivation layer (eg, 43) may be the third passivation layer 43. The third passivation layer 43 may be divided into a first area not used for logic and a second area used for logic.

여기서, 제3 보호층(43)의 제1 영역과 패시브 쉴드층(45)의 영역은 각 영역 전체 면적에 100% 비율로 복수의 커패시터 패턴들(110_1~110_N)이 배치될 수 있다. 또한, 제3 보호층(43)의 제2 영역은 영역 전체 면적에 50% 비율로 복수의 커패시터 패턴들(110_1~110_N)이 배치될 수 있다. Here, a plurality of capacitor patterns 110_1 to 110_N may be disposed in the first area of the third passivation layer 43 and the area of the passive shield layer 45 at a ratio of 100% to the total area of each area. In addition, in the second region of the third passivation layer 43, a plurality of capacitor patterns 110_1 to 110_N may be disposed at a ratio of 50% to the entire area.

다음으로, 카운터부(200)는 클럭 생성부(100)로부터 출력받는 감지 클럭(CKS)을 카운팅하여 감지 카운트 정보(DCOUNT1)를 출력할 수 있다. 여기서, 카운트 정보(DCOUNT1)는 감지 클럭(CKS)에 대응되는 신호일 수 있다. Next, the counter unit 200 may output the detection count information D COUNT1 by counting the detection clock CK S output from the clock generation unit 100. Here, the count information D COUNT1 may be a signal corresponding to the detection clock CK S.

또한, 카운터부(200)는 클럭 생성부(100)로부터 감지 클럭(CKS)을 출력받을 때, 기준클럭 생성부(미도시)로부터 기준 클럭(CKR)을 출력받고, 기준 클럭(CKR)을카운팅하여 공격 대응부(300)에 기준 카운트 정보(DCOUNT2)를 출력할 수 있다. In addition, when the counter unit 200 outputs the detection clock CK S from the clock generation unit 100, the counter unit 200 receives the reference clock CK R from the reference clock generation unit (not shown), and the reference clock CK R ) May be counted to output the reference count information (D COUNT2) to the attack response unit 300.

여기서, 기준클럭 생성부(미도시)는 클럭 생성부(100)에 대한 복제 회로로서, 클럭 생성부(100)에 포함되거나 별도의 장치로 구성되어, 감지 클럭(CKS)에 대응되는 기준 클럭(CKR)을 카운터부(200)에 제공할 수 있다. Here, the reference clock generation unit (not shown) is a replication circuit for the clock generation unit 100, and is included in the clock generation unit 100 or configured as a separate device, and is a reference clock corresponding to the detection clock CK S (CK R ) may be provided to the counter unit 200.

다음으로, 공격 대응부(300)는 감지 카운트 정보(DCOUNT1)와 기준 카운트 정보(DCOUNT2) 간의 차이에 기초하여, 반도체 칩에 대한 기설정된 보안 동작을 수행할 수 있다. 여기서, 기설정된 보안 동작은 반도체 칩에 대한 후면 공격에 대해 보호하기 위한 동작으로, 반도체 칩에 대한 각 동작을 정지시키는 동작일 수 있다. Next, the attack response unit 300 may perform a predetermined security operation on the semiconductor chip based on a difference between the detection count information D COUNT1 and the reference count information D COUNT2. Here, the preset security operation is an operation for protecting against a back attack on the semiconductor chip, and may be an operation for stopping each operation on the semiconductor chip.

구체적으로, 공격 대응부(300)는 카운터부(200)를 통해 출력받는 감지 카운트 정보(DCOUNT1)와 기준 카운트 정보(DCOUNT2)를 비교할 수 있다. 그런 다음, 공격 대응부(300)는 감지 카운트 정보(DCOUNT1)와 기준 카운트 정보(DCOUNT2) 간의 차이에 기초하여, 기설정된 보안 동작을 수행할 수 있다. Specifically, the attack response unit 300 may compare the detection count information D COUNT1 output through the counter unit 200 and the reference count information D COUNT2. Then, the attack response unit 300 may perform a preset security operation based on a difference between the detection count information D COUNT1 and the reference count information D COUNT2.

본 출원의 실시예에 따른 실리콘 후면 보호 장치(10)는 보호층(40)에 배치된 복수의 커패시터 패턴들(110_1~110_N)을 이용하여 감지 클럭(CKS)을 생성할 수 있다. 또한, 실리콘 후면 보호 장치(10)는 감지 클럭(CKS)과 기준 클럭(CKR)을 카운팅하여 감지 카운트 정보(DCOUNT1)와 기준 카운트 정보(DCOUNT2)를 출력할 수 있다. 이때, 실리콘 후면 보호 장치(10)는 감지 카운트 정보(DCOUNT1)와 기준 카운트 정보(DCOUNT2) 간의 차이에 기초하여, 반도체 칩에 대한 기설정된 보안 동작을 수행할 수 있기 때문에, 실리콘 기판의 후면 공격에 대해 보호하면서, 실리콘 기판의 크기와 제조 비용을 최소화할 수 있다. The silicon back surface protection device 10 according to the embodiment of the present application may generate a sense clock CK S using a plurality of capacitor patterns 110_1 to 110_N disposed on the passivation layer 40. In addition, the silicon back surface protection device 10 may output the detection count information D COUNT1 and the reference count information D COUNT2 by counting the detection clock CK S and the reference clock CK R. At this time, since the silicon back surface protection device 10 can perform a predetermined security operation on the semiconductor chip based on the difference between the detection count information D COUNT1 and the reference count information D COUNT2, While protecting against attack, it is possible to minimize the size and manufacturing cost of the silicon substrate.

도 4는 도 1의 클럭 생성부(100)를 설명하기 위한 회로도이고, 도 5는 도 4의 감지 센서(예컨대,150_1)를 보여주기 위한 도이다. FIG. 4 is a circuit diagram illustrating the clock generation unit 100 of FIG. 1, and FIG. 5 is a diagram illustrating a detection sensor (eg, 150_1) of FIG. 4.

도 4를 참조하면, 클럭 생성부(100)는 기설정된 커패시터 패턴의 개수 단위로 감지 클럭(CKS)을 생성하기 위하여, 적어도 둘 이상의 감지 센서(예컨대, 150_1~150_5)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, the clock generator 100 may include at least two detection sensors (eg, 150_1 to 150_5) to generate the detection clock CK S in units of the number of preset capacitor patterns.

구체적으로, 적어도 둘 이상의 감지 센서(예컨대, 150_1~150_5) 각각은 하나의 감지 저항(RS), 하나의 감지 트랜지스터(TRS) 및 하나의 커패시터 패턴(예컨대, 110_1)을 포함할 수 있다. Specifically, each of the at least two sensing sensors (eg, 150_1 to 150_5) may include one sensing resistor R S , one sensing transistor TR S , and one capacitor pattern (eg, 110_1).

도 5에 도시된 바와 같이, 감지 트랜지스터(TRS)는 감지 저항(RS)에 일측이 연결되고, 출력 노드(NOUT)에 게이트측이 연결될 수 있다. 또한, 하나의 커패시터 패턴(예컨대, 110_1)은 감지 트랜지스터(TRS)와 감지 저항(RS) 사이에 위치한 입력 노드(NIN)에 연결될 수 있다. 즉, 감지 저항(RS)은 입력 노드(NIN)와 감지 트랜지스터(TRS)가 병렬로 연결되고, 감지 트랜지스터(TRS)는 감지 저항(RS)과 입력 노드(NIN)가 병렬로 연결될 수 있다. As illustrated in FIG. 5, one side of the sensing transistor TR S may be connected to the sensing resistor R S and a gate side may be connected to the output node N OUT. In addition, one capacitor pattern (eg, 110_1) may be connected to an input node N IN located between the sensing transistor TR S and the sensing resistor R S. That is, the sensing resistor (R S ) is the input node (N IN ) and the sensing transistor (TR S ) are connected in parallel, and the sensing transistor (TR S ) is the sensing resistor (R S ) and the input node (N IN ) in parallel. Can be connected to.

다시 도 4를 참조하면, 클럭 생성부(100)는 적어도 둘 이상의 감지 센서(예컨대, 150_1~150_5) 중 제1 감지 센서(150_1)의 입력 노드(NIN)를 통해 구동 전압(VCC)을 제공받을 수 있다. 또한, 클럭 생성부(100)는 적어도 둘 이상의 감지 센서(예컨대, 150_1~150_5) 중 제5 감지 센서(150_5)의 출력 노드(NOUT)를 통해 감지 클럭(CKS)을 카운터부(200)로 출력할 수 있다. Referring to FIG. 4 again, the clock generation unit 100 applies a driving voltage V CC through an input node N IN of the first detection sensor 150_1 among at least two detection sensors (eg, 150_1 to 150_5). Can be provided. In addition, the clock generation unit 100 receives the detection clock CK S through the output node N OUT of the fifth detection sensor 150_5 among at least two detection sensors (eg, 150_1 to 150_5). Can be printed as

이때, 클럭 생성부(100)는 후면 공격에 대한 커버리지를 확보하기 위하여, 서로가 직렬로 연결된 제2 내지 제4 감지 센서(150_2~150_4)가 제1 및 제5 감지 센서(150_1, 150_5) 사이에 위치할 수 있다. At this time, in order to secure coverage against a rear attack, the clock generator 100 includes the second to fourth detection sensors 150_2 to 150_4 connected in series between the first and fifth detection sensors 150_1 and 150_5. Can be located in

예를 들면, 제2 감지 센서(150_2)는 입력 노드(NIN)를 통해 제1 감지 센서(150_1)의 출력 노드(NOUT)에 연결될 수 있다. 또한, 제3 감지 센서(150_3)는 입력 노드(NIN)를 통해 제2 감지 센서(150_1)의 출력 노드(NOUT)에 연결될 수 있다. 또한, 제4 감지 센서(150_4)는 입력 노드(NIN)를 통해 제3 감지 센서(150_1)의 출력 노드(NOUT)에 연결될 수 있다. 또한, 제5 감지 센서(150_5)는 입력 노드(NIN)를 통해 제4 감지 센서(150_1)의 출력 노드(NOUT)에 연결될 수 있다. For example, the second detection sensor 150_2 may be connected to the output node N OUT of the first detection sensor 150_1 through the input node N IN. In addition, the third detection sensor 150_3 may be connected to the output node N OUT of the second detection sensor 150_1 through the input node N IN. In addition, the fourth detection sensor 150_4 may be connected to the output node N OUT of the third detection sensor 150_1 through the input node N IN. In addition, the fifth detection sensor 150_5 may be connected to the output node N OUT of the fourth detection sensor 150_1 through the input node N IN.

즉, 제1 내지 제4 감지 센서(150_1~150_4) 각각은 출력 노드(NOUT)가 다른 하나의 감지 센서의 입력 노드(NIN)에 연결되고, 제2 내지 제5 감지 센서(150_2~150_5) 각각은 입력 노드(NIN)가 다른 하나의 감지 센서의 출력 노드(NOUT)에 연결될 수 있다. That is, each of the first to fourth detection sensors 150_1 to 150_4 has an output node N OUT connected to an input node N IN of another detection sensor, and the second to fifth detection sensors 150_2 to 150_5 ) Each of the input nodes N IN may be connected to an output node N OUT of another sensor.

이하, 도 6을 참조하여, 카운터부(200)와 공격 대응부(300)에 대해 보다 구체적으로 설명될 것이다. Hereinafter, with reference to FIG. 6, the counter unit 200 and the attack response unit 300 will be described in more detail.

도 6은 도 1의 실리콘 후면 보호 장치(10_2)의 동작을 구체적으로 설명하기 위한 도이다. 6 is a diagram specifically illustrating an operation of the silicon back surface protection device 10_2 of FIG. 1.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 실리콘 후면 보호 장치(10_2)는 클럭 생성부(100), 기준클럭 생성부(101), 카운터부(200) 및 공격 대응부(300)를 포함할 수 있다. 이하, 도 1 내지 도 5에서 설명된 동일한 부재번호의 클럭 생성부(100), 카운터부(200) 및 공격 대응부(300)에 대한 중복된 설명은 생략될 것이다. 1 to 6, the silicon back surface protection device 10_2 may include a clock generation unit 100, a reference clock generation unit 101, a counter unit 200, and an attack response unit 300. Hereinafter, redundant descriptions of the clock generation unit 100, the counter unit 200, and the attack response unit 300 having the same reference numbers described in FIGS. 1 to 5 will be omitted.

먼저, 카운터부(200)는 감지클럭 카운터(210)와 기준클럭 카운터(220)를 포함할 수 있다. First, the counter unit 200 may include a detection clock counter 210 and a reference clock counter 220.

감지클럭 카운터(210)는 클럭 생성부(100)로부터 생성된 감지 클럭(CKS)을 카운팅하여 공격 대응부(300)로 출력할 수 있다. The detection clock counter 210 may count the detection clock CK S generated by the clock generation unit 100 and output to the attack response unit 300.

다음으로, 기준클럭 카운터(220)는 기준클럭 생성부(101)로부터 생성된 기준 클럭(CKR)을 카운팅하여 공격 대응부(300)로 출력할 수 있다. Next, the reference clock counter 220 may count the reference clock CK R generated from the reference clock generation unit 101 and output to the attack counter 300.

여기서, 기준클럭 생성부(101)는 복수의 커패시터 패턴들 중 클럭 생성부(100)를 통해 기설정된 제1 적어도 둘 이상의 커패시터 패턴(110_1~110_5)에 대응되는 제2 적어도 둘 이상의 커패시터 패턴(110_1~110_5)을 이용하여, 기준 클럭(CKR)을 생성할 수 있다. 이때, 제2 적어도 둘 이상의 커패시터 패턴(110_1~110_5)의 개수와 제1 적어도 둘 이상의 커패시터 패턴(110_1~110_5)의 개수는 서로 동일할 수 있다. 즉, 기준클럭 생성부(101)는 감지 클럭(CKS)에 대응되는 기준 클럭(CKR)을 생성할 수 있다. Here, the reference clock generation unit 101 includes second at least two capacitor patterns 110_1 corresponding to the first at least two or more capacitor patterns 110_1 to 110_5 preset through the clock generation unit 100 among the plurality of capacitor patterns. ~110_5) may be used to generate the reference clock CK R. In this case, the number of the second at least two or more capacitor patterns 110_1 to 110_5 and the number of the first at least two or more capacitor patterns 110_1 to 110_5 may be the same. That is, the reference clock generation unit 101 may generate a reference clock CK R corresponding to the detection clock CK S.

다음으로, 공격 대응부(300)는 판단 모듈(310)과 처리 모듈(320)을 포함할 수 있다. Next, the attack response unit 300 may include a determination module 310 and a processing module 320.

구체적으로, 판단 모듈(310)은 감지클럭 카운터(210)를 통해 출력받는 감지 카운트 정보(DCOUNT1)와 기준클럭 카운터(220)를 통해 출력받는 기준 카운트 정보(DCOUNT2)를 비교할 수 있다. Specifically, the determination module 310 may compare detection count information D COUNT1 output through the detection clock counter 210 and reference count information D COUNT2 output through the reference clock counter 220.

또한, 판단 모듈(310)은 감지 카운트 정보(DCOUNT1)와 기준 카운트 정보(DCOUNT2) 간의 차이에 기초하여, 경보 신호를 출력할 수 있다. 여기서, 경보 신호는 반도체 칩에 대한 후면 공격을 식별하기 위한 신호일 수 있다. 예를 들면, 감지 카운트 정보(DCOUNT1)와 기준 카운트 정보(DCOUNT2) 간의 차이가 기설정된 크기 이상인 경우, 판단 모듈(310)은 경보 신호를 처리 모듈(320)로 출력할 수 있다. 또한, 감지 카운트 정보(DCOUNT1)와 기준 카운트 정보(DCOUNT2)가 서로 동일한 경우, 판단 모듈(310)은 경보 신호를 출력하지 않을 수 있다. Also, the determination module 310 may output an alarm signal based on a difference between the detection count information D COUNT1 and the reference count information D COUNT2. Here, the warning signal may be a signal for identifying a rear attack on the semiconductor chip. For example, when the difference between the detection count information D COUNT1 and the reference count information D COUNT2 is greater than or equal to a preset size, the determination module 310 may output an alarm signal to the processing module 320. In addition, when the detection count information D COUNT1 and the reference count information D COUNT2 are the same, the determination module 310 may not output an alarm signal.

즉, 이러한 판단 모듈(310)은 감지 카운트 정보(DCOUNT1)와 기준 카운트 정보(DCOUNT2) 간의 차이에 기초하여 경보 신호를 출력함으로써, 반도체 칩에 대한 후면 공격 여부를 판단할 수 있다. That is, the determination module 310 may determine whether the semiconductor chip is attacked by the rear surface by outputting an alarm signal based on a difference between the detection count information D COUNT1 and the reference count information D COUNT2.

실시예에 따라, 판단 모듈(310)은 감지 카운트 정보(DCOUNT1)와 기준 카운트 정보(DCOUNT2) 간의 차이에 기초하여, 경보 신호의 레벨을 조절할 수 있다. 여기서, 경보 신호는 복수의 전압 레벨을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the determination module 310 may adjust the level of the alarm signal based on a difference between the detection count information D COUNT1 and the reference count information D COUNT2. Here, the alarm signal may include a plurality of voltage levels.

예를 들면, 감지 카운트 정보(DCOUNT1)와 기준 카운트 정보(DCOUNT2) 간의 차이가 기설정된 크기 미만인 경우, 판단 모듈(310)은 경보 신호의 레벨을 저전압 레벨로 조절하고, 저전압 레벨의 경보 신호를 처리 모듈(320)로 출력할 수 있다. 또한, 감지 카운트 정보(DCOUNT1)와 기준 카운트 정보(DCOUNT2) 간의 차이가 기설정된 크기 이상인 경우, 판단 모듈(310)은 경보 신호의 레벨을 고전압 레벨로 조절하고, 고전압 레벨의 경보 신호를 처리 모듈(320)로 출력할 수 있다. For example, when the difference between the detection count information (D COUNT1 ) and the reference count information (D COUNT2 ) is less than a preset size, the determination module 310 adjusts the level of the alarm signal to a low voltage level, and the low voltage level alarm signal May be output to the processing module 320. In addition, when the difference between the detection count information (D COUNT1 ) and the reference count information (D COUNT2 ) is greater than or equal to a preset size, the determination module 310 adjusts the level of the alarm signal to a high voltage level, and processes the alarm signal of the high voltage level. It can be output to the module 320.

다음으로, 처리 모듈(320)은 판단 모듈(310)을 통해 출력받는 경보 신호에 기초하여, 기설정된 보안 동작을 수행할 수 있다. Next, the processing module 320 may perform a preset security operation based on an alarm signal output through the determination module 310.

실시예에 따라, 처리 모듈(320)은 고전압 레벨의 경보 신호에 기초하여, 반도체 칩에 대한 각 동작을 한번에 정지시킬 수 있다. 또한, 처리 모듈(320)은 저전압 레벨의 경보 신호에 기초하여, 반도체 칩에 대한 각 동작을 선택적으로 정지시킬 수 있다. Depending on the embodiment, the processing module 320 may stop each operation of the semiconductor chip at once based on an alarm signal of a high voltage level. Also, the processing module 320 may selectively stop each operation of the semiconductor chip based on an alarm signal of a low voltage level.

본 출원에서, 제1 적어도 둘의 커패시터 패턴(예컨대, 110_1~110_5)을 제외한 클럭 생성부(100), 제2 적어도 둘의 커패시터 패턴(예컨대, 110_6~110_10)을 제외한 기준클럭 생성부(101), 카운터부(200) 및 공격 대응부(300)는 보호 회로부로 지칭될 수 있다. 즉, 이러한 보호 회로부는 클럭 생성부(100), 기준클럭 생성부(101), 카운터부(200) 및 공격 대응부(300)를 통해 커패시터 패턴(예컨대, 110_1~110_5)의 정전 용량 변화에 기초하여, 상기 반도체 칩에 대한 후면 공격 여부를 판단할 수 있다. In the present application, the clock generation unit 100 excluding the first at least two capacitor patterns (eg, 110_1 to 110_5), the reference clock generation unit 101 excluding the second at least two capacitor patterns (eg, 110_6 to 110_10) , The counter unit 200 and the attack response unit 300 may be referred to as a protection circuit unit. That is, the protection circuit unit is based on the change in capacitance of the capacitor pattern (eg, 110_1 to 110_5) through the clock generation unit 100, the reference clock generation unit 101, the counter unit 200, and the attack response unit 300. Thus, it is possible to determine whether the semiconductor chip is attacked on the back side.

도 7은 도 3의 보호층(40)이 제거된 실리콘 기판(20)에 대한 평면도를 나타내는 도이고, 도 8은 도 3의 제3 보호층(43) 레벨에서의 실리콘 기판(20)에 대한 평면도를 나타내는 도이며, 도 9는 도 8의 평면도의 실리콘 기판(20)에 복수의 커패시터 패턴들(110_1~110_N)이 배치된 도이다. 7 is a plan view of the silicon substrate 20 from which the protective layer 40 of FIG. 3 has been removed, and FIG. 8 is a view of the silicon substrate 20 at the level of the third protective layer 43 of FIG. 3. FIG. 9 is a plan view, and FIG. 9 is a view in which a plurality of capacitor patterns 110_1 to 110_N are disposed on the silicon substrate 20 of FIG. 8.

도 3 및 도 7 내지 도 9를 참조하면, 복수의 반도체 칩들은 실리콘 기판(20)에 실장될 수 있다. 여기서, 복수의 반도체 칩들은 EEPROM, ASIC, RAM 및 ROM 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 3 and 7 to 9, a plurality of semiconductor chips may be mounted on the silicon substrate 20. Here, the plurality of semiconductor chips may include at least one of EEPROM, ASIC, RAM, and ROM.

이러한 다단의 보호층들(41~44)은 복수의 반도체 칩들을 보호하도록 또는 로직 연산에 사용되도록 실리콘 기판(20)의 표면에 부착될 수 있다. 예를 들면, 다단의 보호층들(41~44)은 복수의 반도체 칩들이 실장된 실리콘 기판(20)의 전면에 부착될 수 있다. The multi-stage protective layers 41 to 44 may be attached to the surface of the silicon substrate 20 to protect a plurality of semiconductor chips or to be used in a logic operation. For example, the multi-stage protective layers 41 to 44 may be attached to the entire surface of the silicon substrate 20 on which a plurality of semiconductor chips are mounted.

실시예에 따른 커패시터 패턴(예컨대, 110_1)은 다단의 보호층들(41~44) 중 적어도 하나에 배치될 수 있다. 여기서, 적어도 하나는 다단의 보호층들(41~44) 중 더미 쉴드층에 해당하는 제4 보호층(44) 하단에 위치한 패시브 쉴드층(45)과 제3 보호층(43)을 포함할 수 있다. The capacitor pattern (eg, 110_1) according to the embodiment may be disposed on at least one of the multi-stage protective layers 41 to 44. Here, at least one may include a passive shield layer 45 and a third protective layer 43 located under the fourth protective layer 44 corresponding to the dummy shield layer among the multi-stage protective layers 41 to 44. have.

이때, 제3 보호층(43)은 로직에 사용되지 않는 제1 영역과 로직에 사용되는 제2 영역으로 구분될 수 있다. In this case, the third passivation layer 43 may be divided into a first area not used for logic and a second area used for logic.

도 8에 도시된 바와 같이, 제1 영역은 설명의 편의를 위하여 패시브 쉴드층(45)의 영역으로 포함시켜 도시하였다. As shown in FIG. 8, the first region is illustrated as being included as a region of the passive shield layer 45 for convenience of description.

실시예에 따라, 제3 보호층(43)의 제1 영역과 패시브 쉴드층(45)의 영역은 전체 면적에 대해 100% 비율로 복수의 커패시터 패턴들(110_1~110_N)이 배치될 수 있다. 이때, 제3 보호층(43)의 제2 영역은 전체 면적에 대해 50% 비율로 복수의 커패시터 패턴들(110_1~110_N)이 배치될 수 있다. According to an embodiment, a plurality of capacitor patterns 110_1 to 110_N may be disposed in a ratio of 100% to the total area of the first area of the third passivation layer 43 and the area of the passive shield layer 45. In this case, a plurality of capacitor patterns 110_1 to 110_N may be disposed in the second region of the third passivation layer 43 at a ratio of 50% of the total area.

도 10은 도 1의 실리콘 후면 보호 장치(10)의 동작 프로스세스이다. 10 is an operation process of the silicon back surface protection device 10 of FIG. 1.

도 1 내지 도 10을 참조하면, 먼저, S110 단계에서, 클럭 생성부(100)는 실리콘 기판(20)에 배치된 복수의 커패시터 패턴들(110_1~110_N) 중 제1 적어도 둘의 커패시터 패턴(예컨대, 110_1~110_5)을 이용하여, 감지 클럭(CKS)을 생성할 수 있다. Referring to FIGS. 1 to 10, first, in step S110, the clock generator 100 includes first at least two capacitor patterns (for example, among a plurality of capacitor patterns 110_1 to 110_N) disposed on the silicon substrate 20. , 110_1 to 110_5) may be used to generate the detection clock CK S.

이때, S120 단계에서, 기준 클럭 생성부(101)는 제1 적어도 둘의 커패시터 패턴(예컨대, 110_1~110_5)에 대응되는 제2 적어도 둘의 커패시터 패턴(예컨대, 110_6~110_10)을 이용하여, 기준 클럭(CKR)을 생성할 수 있다. At this time, in step S120, the reference clock generation unit 101 uses the second at least two capacitor patterns (eg, 110_6 to 110_10) corresponding to the first at least two capacitor patterns (eg, 110_1 to 110_5), It is possible to generate a clock (CK R ).

그런 다음, S130 단계에서, 카운터부(200)는 감지 클럭(CKS)과 기준 클럭(CKR)을 카운팅하여 감지 카운트 정보(DCOUNT1)와 기준 카운트 정보(DCOUNT2)를 출력할 수 있다. Then, in step S130, the counter unit 200 may output the detection count information D COUNT1 and the reference count information D COUNT2 by counting the detection clock CK S and the reference clock CK R.

이후, S140 단계에서, 공격 대응부(300)는 감지 카운트 정보(DCOUNT1)와 기준 카운트 정보(DCOUNT2) 간의 차이에 기초하여, 반도체 칩들(30_1~30_N)에 대한 기설정된 보안 동작을 수행할 수 있다.Thereafter, in step S140, the attack response unit 300 performs a predetermined security operation on the semiconductor chips 30_1 to 30_N based on the difference between the detection count information D COUNT1 and the reference count information D COUNT2. I can.

본 출원은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 출원의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present application has been described with reference to the exemplary embodiment illustrated in the drawings, this is only exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent other exemplary embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present application should be determined by the technical idea of the attached registration claims.

10: 실리콘 후면 보호 장치
100: 클럭 생성부
101: 기준 클럭 생성부
200: 카운터부
300: 공격 대응부
10: silicone back protection device
100: clock generation unit
101: reference clock generation unit
200: counter unit
300: attack response unit

Claims (20)

실리콘 기판에 배치된 복수의 커패시터 패턴들의 정전용량 변화를 이용하여, 감지 클럭을 생성하는 클럭 생성부;
상기 감지 클럭을 카운팅하여 감지 카운트 정보를 출력하는 카운터부; 및
상기 감지 카운트 정보와 기준 카운트 정보 간의 차이에 기초하여, 상기 실리콘 기판에 실장된 반도체 칩에 대한 기설정된 보안 동작을 수행하는 공격 대응부를 포함하는, 실리콘 후면 보호 장치.
A clock generator configured to generate a sense clock by using a change in capacitance of a plurality of capacitor patterns disposed on the silicon substrate;
A counter unit for counting the detection clock and outputting detection count information; And
A silicon backside protection device comprising an attack response unit configured to perform a predetermined security operation on a semiconductor chip mounted on the silicon substrate based on a difference between the detection count information and the reference count information.
제1항에 있어서,
상기 클럭 생성부는 기설정된 커패시터 패턴의 개수 단위로 상기 감지 클럭을 생성하도록 적어도 둘 이상의 감지 센서를 포함하는, 실리콘 후면 보호 장치.
The method of claim 1,
The clock generator comprises at least two detection sensors to generate the detection clock in units of a predetermined number of capacitor patterns.
제2항에 있어서,
상기 적어도 둘 이상의 감지 센서 각각은
감지 저항;
상기 감지 저항에 일측이 연결되고, 출력 노드에 게이트측이 연결된 감지 트랜지스터; 및
상기 감지 저항과 상기 감지 트랜지스터 사이에 위치한 입력 노드에 연결된 하나의 커패시터 패턴을 포함하는, 실리콘 후면 보호 장치.
The method of claim 2,
Each of the at least two detection sensors
Sensing resistance;
A sensing transistor having one side connected to the sensing resistor and a gate side connected to an output node; And
And a capacitor pattern connected to an input node positioned between the sense resistor and the sense transistor.
제2항에 있어서,
상기 클럭 생성부는 상기 적어도 둘 이상의 감지 센서 중 하나의 감지 센서의 입력 노드를 통해 구동 전압을 제공받고, 다른 하나의 감지 센서의 출력 노드를 통해 상기 감지 클럭을 출력하는, 실리콘 후면 보호 장치.
The method of claim 2,
The clock generation unit receives a driving voltage through an input node of one of the at least two detection sensors and outputs the detection clock through an output node of another detection sensor.
제4항에 있어서,
상기 클럭 생성부는 상기 하나의 감지 센서와 상기 다른 하나의 감지 센서 사이에 서로 직렬로 연결된 복수의 감지 센서들을 더 포함하는, 실리콘 후면 보호 장치.
The method of claim 4,
The clock generator further comprises a plurality of detection sensors connected in series between the one detection sensor and the other detection sensor.
제4항에 있어서,
상기 구동 전압에 기초하여, 상기 감지 클럭에 대응되는 기준 클럭을 생성하는 기준클럭 생성부를 더 포함하는, 실리콘 후면 보호 장치.
The method of claim 4,
The silicon back surface protection device further comprising a reference clock generator configured to generate a reference clock corresponding to the sense clock based on the driving voltage.
제1항에 있어서,
상기 복수의 커패시터 패턴들 각각은 서로가 일정 거리 이격된 제1 및 제2 금속 패턴; 및
상기 제1 및 제2 금속 패턴 사이에 배치된 절연체를 포함하는, 실리콘 후면 보호 장치.
The method of claim 1,
Each of the plurality of capacitor patterns includes first and second metal patterns spaced apart from each other by a predetermined distance; And
Silicon back protection device comprising an insulator disposed between the first and second metal patterns.
제7항에 있어서,
상기 제1 및 제2 금속 패턴 각각은 길이 방향으로 연장된 수평 전극; 및
상기 수평 전극으로부터 일정 거리마다 폭 방향으로 연장된 수직 전극을 포함하는, 실리콘 후면 보호 장치.
The method of claim 7,
Each of the first and second metal patterns may include horizontal electrodes extending in a length direction; And
Silicon back protection device comprising a vertical electrode extending in the width direction every predetermined distance from the horizontal electrode.
제8항에 있어서,
상기 제1 및 제2 금속 패턴은 상기 수직 전극이 서로 엇갈리게 배치되어, 길이 방향으로 평행하게 배치되는, 실리콘 후면 보호 장치.
The method of claim 8,
In the first and second metal patterns, the vertical electrodes are disposed to be staggered to each other and are disposed parallel to each other in a length direction.
제1항에 있어서,
상기 복수의 커패시터 패턴들은 상기 실리콘 기판에 부착된 다단의 보호층들 중 더미 쉴드층에 하측으로 이웃한 패시브 쉴드층과 하나의 보호층에 배치되고,
상기 하나의 보호층은 로직에 사용되지 않는 제1 영역과 로직에 사용되는 제2 영역으로 구분되는, 실리콘 후면 보호 장치.
The method of claim 1,
The plurality of capacitor patterns are disposed on a passive shield layer and one passivation layer adjacent to the dummy shield layer downward among the multi-stage protective layers attached to the silicon substrate,
The one protective layer is divided into a first region not used for logic and a second region used for logic.
제10항에 있어서,
상기 제1 영역과 상기 패시브 쉴드층의 영역은 전체 면적에 최대 100% 비율로 상기 복수의 커패시터 패턴들이 배치되는, 실리콘 후면 보호 장치.
The method of claim 10,
The first area and the area of the passive shield layer, the plurality of capacitor patterns are disposed in a ratio of a maximum of 100% of the total area, the silicon back surface protection device.
제10항에 있어서,
상기 제2 영역은 전체 면적에 최대 50% 비율로 상기 복수의 커패시터 패턴들이 배치되는, 실리콘 후면 보호 장치.
The method of claim 10,
In the second area, the plurality of capacitor patterns are disposed at a maximum ratio of 50% over the entire area.
제1항에 있어서,
상기 감지 카운트 정보와 상기 기준 카운트 정보를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 경보 신호를 출력하는 판단 모듈; 및
상기 경보 신호에 기초하여, 기설정된 보안 동작을 수행하는 처리 모듈을 포함하는, 실리콘 후면 보호 장치.
The method of claim 1,
A determination module for comparing the detection count information and the reference count information, and outputting an alarm signal based on a result of the comparison; And
And a processing module that performs a preset security operation based on the alarm signal.
복수의 반도체 칩들이 실장된 실리콘 기판;
상기 실리콘 기판의 표면에 부착된 다단의 보호층들;
상기 다단의 보호층들 중 적어도 하나에 배치된 복수의 커패시터 패턴들; 및
상기 복수의 커패시터 패턴들의 정전용량 변화에 기초하여, 상기 반도체 칩에 대한 후면 공격 여부를 판단하는 보호 회로부를 포함하는, 실리콘 후면 보호 장치.
A silicon substrate on which a plurality of semiconductor chips are mounted;
Multiple protective layers attached to the surface of the silicon substrate;
A plurality of capacitor patterns disposed on at least one of the multi-stage protective layers; And
A silicon rear surface protection device comprising a protection circuit unit configured to determine whether a rear surface is attacked on the semiconductor chip based on a change in capacitance of the plurality of capacitor patterns.
제14항에 있어서,
상기 적어도 하나는 상기 다단의 보호층들 중 더미 쉴드층 하측에 이웃한 패시브 쉴드층과 하나의 보호층을 포함하고,
상기 하나의 보호층은 로직에 사용되지 않는 제1 영역과 로직에 사용되는 제2 영역으로 구분되는, 실리콘 후면 보호 장치.
The method of claim 14,
The at least one includes a passive shield layer and one protective layer adjacent to a lower side of the dummy shield layer among the multi-stage protective layers,
The one protective layer is divided into a first region not used for logic and a second region used for logic.
제15항에 있어서,
상기 제1 영역과 상기 패시브 쉴드층의 영역은 전체 면적에 대해 100% 비율로 상기 복수의 커패시터 패턴들이 배치되는, 실리콘 후면 보호 장치.
The method of claim 15,
The silicon back surface protection device, wherein the plurality of capacitor patterns are disposed in a ratio of 100% to the total area of the first area and the area of the passive shield layer.
제15항에 있어서,
상기 제2 영역은 전체 면적에 대해 50% 비율로 상기 복수의 커패시터 패턴들이 배치되는, 실리콘 후면 보호 장치.
The method of claim 15,
In the second area, the plurality of capacitor patterns are disposed at a ratio of 50% with respect to the total area.
제14항에 있어서,
상기 보호 회로부는 기설정된 커패시터 패턴의 개수 단위로 감지 클럭을 생성하는, 실리콘 후면 보호 장치.
The method of claim 14,
The protection circuit unit generates a detection clock in units of a predetermined number of capacitor patterns.
실리콘 후면 보호 장치의 동작 방법으로서,
클럭 생성부가 실리콘 기판에 배치된 복수의 커패시터 패턴들 중 제1 적어도 둘의 커패시터 패턴을 이용하여, 감지 클럭을 생성하는 단계;
기준 클럭 생성부가 상기 제1 적어도 둘의 커패시터 패턴에 대응되는 제2 적어도 둘의 커패시터 패턴을 이용하여, 기준 클럭을 생성하는 단계;
카운터부가 상기 감지 클럭과 상기 기준 클럭을 카운팅하여 감지 카운트 정보와 기준 카운트 정보를 공격 대응부에 출력하는 단계; 및
상기 공격 대응부가 상기 감지 카운트 정보와 상기 기준 카운트 정보 간의 차이에 기초하여, 상기 실리콘 기판에 실장된 반도체 칩에 대한 기설정된 보안 동작을 수행하는 단계를 포함하는, 실리콘 후면 보호 장치의 동작 방법.
As a method of operation of the silicon back protection device,
Generating a sense clock by using the first at least two capacitor patterns among a plurality of capacitor patterns arranged on the silicon substrate by a clock generator;
Generating, by a reference clock generation unit, a reference clock using second at least two capacitor patterns corresponding to the first at least two capacitor patterns;
Counting the detection clock and the reference clock by a counter unit and outputting detection count information and reference count information to an attack counterpart; And
And performing a predetermined security operation on the semiconductor chip mounted on the silicon substrate based on the difference between the detection count information and the reference count information by the attack counterpart.
제19항에 있어서,
상기 복수의 커패시터 패턴들은 상기 실리콘 기판에 부착된 다단의 보호층들 중 더미 쉴드층에 하측으로 이웃한 패시브 쉴드층과 하나의 보호층에 배치되는, 실리콘 후면 보호 장치의 동작 방법.

The method of claim 19,
The plurality of capacitor patterns are disposed on one passivation layer and a passive shield layer adjacent to the dummy shield layer from among the multi-stage passivation layers attached to the silicon substrate.

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