[发明专利]基于MEMS金属桥换能元结构的集成电路芯片级自毁方法及结构

说明书

技术领域：

本发明属于信息安全领域，涉及的是一种基于MEMS金属桥换能元结构的集成电路芯片级自毁方法及结构，具体的说是一种采用互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺在芯片加工过程中在芯片内部制作与CMOS工艺相兼容的金属桥换能元，需要自毁功能作用时，在金属桥两端加电压，起爆金属桥换能元，破坏桥区上层及下层的结构并引发桥区金属液化飞溅，造成下层电路大面积短路，实现芯片自毁。

背景技术：

随着集成电路技术的不断发展，大多数高新技术企业的核心技术都固化于一个或多个集成电路芯片中，带有该集成电路芯片的系统若落入竞争对手手中，并遭到剖片等反向设计，就意味着企业的核心机密被盗取；同时在战争状态下，我方装备因各种原因遗留在敌方控制区中，为避免相关机密、数据被敌方获取，需将存储有我方重要数据或承载我方关键技术的芯片进行自毁。随着信息安全在当前社会中的重要性不断的提升，各种信息安全方法层出不穷，但大多基于软件的方法进行信息加密、软件自毁等方式实现信息安全。不适用于需要硬件被破坏却又不能对人员、环境造成损害及杀伤的场合。随着微机电系统(MEMS)设计加工技术的不断进步，MEMS技术被应用于换能元设计、制造领域。金属桥换能元是一种典型的MEMS换能元，其结构简单、工艺与CMOS工艺相兼容、本体破坏烈度小、与含能药剂相结合可以实现不同破坏烈度的控制。由此开发出一种基于MEMS金属桥换能元结构的集成电路芯片级自毁方法及结构，可以将金属桥换能元自毁结构与集成电路芯片集成设计、制造，实现低烈度芯片核心自毁。该结构与方法具有结构简单、成本低、工艺难度小、工艺兼容性好、不增加额外的自毁装置、自毁烈度可控、易于集成的特点。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于互补金属氧化物半导体(CMOS)加工工艺，将金属桥换能元集成与芯片内部，应用金属桥换能元起爆瞬间对其周边结构层的破坏作用与桥区金属液化飞溅效应，使得集成电路结构被破坏或被飞溅金属液体连通形成短路造成芯片毁坏的集成电路芯片级自毁方法及结构。

本发明的目的是这样实现的：加入了金属桥换能元带有自毁功能的集成电路芯片包括硅基底；晶体管层；金属互连层；绝缘层；金属桥层；表面焊盘层。其特征是：一种在金属桥换能元起爆瞬间对其周边结构层的破坏与桥区金属液化飞溅效应造成下层电路短路共同作用下集成电路芯片级自毁方法及结构，在硅片表面通过氧化、光刻、扩散、外延多晶硅、硅栅自对准、离子注入等工艺步骤制造集成电路中的晶体管。之后在晶体管表面淀积绝缘层并光刻通孔；然后溅射第一层金属互连层并光刻形成金属连线，在金属互连层表面淀积绝缘层，重复上述导线制作过程形成芯片金属互连层，当最后一层金属互连层形成后，在其表面再额外溅射一层金属，通过光刻、刻蚀获得金属桥形状。最后在金属桥层上表面淀积绝缘层，并光刻通孔，淀积绝缘层以保护芯片结构并进行表面金属化形成焊盘。其装配特征是：集成电路晶体管及无源器件区位于硅衬底表面，绝缘层与金属互连层交错排布位于晶体管上方，金属桥层位于最上层金属互连层上方，中间有绝缘层与金属互连层电气隔开，桥区位于需要毁坏的电路区正上方。导线层的电气连接通过通孔的方式与表面对应焊盘连接或通过内部连线方式与其他集成电路区域连接。

本发明还可以包括这样一些结构特征：

1、所述的集成电路芯片级自毁结构中的金属桥层，在多层互连的芯片中也可以位于其中任意一层金属互连层上；

2、所述的集成电路芯片级自毁方法与结构也可以在金属桥层桥区正上方芯片表面处涂覆含能药剂，增强自毁效果。

互补金属氧化物半导体(CMOS)加工工艺在批量低成本制造集成电路上有明显优势。本发明通过将可以与CMOS工艺兼容的金属桥换能元与集成电路在制造过程中相结合，将自毁结构直接集成于具有此类安全需求的集成电路芯片内部，通过芯片内部或外部控制命令，控制金属桥换能元起爆，实现集成电路芯片级自毁。此结构桥区尺寸及厚度可以根据芯片面积及自毁区域面积进行调整，可以与集成电路芯片实现一体化设计，并与电路结构在同一硅基底上集成，以达到系统集成与核心低烈度自毁的目的。此种自毁方式与结构的主要优点可以归结为：

1、自毁结构与CMOS加工工艺相兼容；

2、有钝化层保护，机构简单可靠可以长期储存；

3、在不工作状态下没有能量消耗；

4、封装内芯片自毁，自毁烈度低，表面无明显自毁特征，芯片安全性高。