[go: up one dir, main page]

WO2013102660A1 - Ladungsmesseinrichtung - Google Patents

Ladungsmesseinrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2013102660A1
WO2013102660A1 PCT/EP2013/050102 EP2013050102W WO2013102660A1 WO 2013102660 A1 WO2013102660 A1 WO 2013102660A1 EP 2013050102 W EP2013050102 W EP 2013050102W WO 2013102660 A1 WO2013102660 A1 WO 2013102660A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
charge
capacitor
voltage
pole
effect transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/050102
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Clemens HELFMEIER
Christian Boit
Uwe Kerst
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Berlin
Original Assignee
Technische Universitaet Berlin
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Berlin filed Critical Technische Universitaet Berlin
Priority to US14/370,805 priority Critical patent/US9945891B2/en
Publication of WO2013102660A1 publication Critical patent/WO2013102660A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/24—Arrangements for measuring quantities of charge
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C16/00—Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06—Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/22—Safety or protection circuits preventing unauthorised or accidental access to memory cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2884—Testing of integrated circuits [IC] using dedicated test connectors, test elements or test circuits on the IC under test

Definitions

  • the invention relates to a device for measuring small amounts of charge and a corresponding measurement method. Furthermore, the invention relates to the use of such a charge measuring device and such a measuring method for detecting an effect on a semiconductor integrated circuit with a charged particle beam or a high-field electric field. In particular, such
  • the precise measurement of very small amounts of charge is of particular importance for various applications, in particular in the field of research, for example in basic research, the semiconductor industry and the like.
  • the measurement of charges plays an important role to detect an attack on a semiconductor circuit, which is to be spied out or manipulated, for example by means of a FIB attack.
  • the ions impinging on a semiconductor circuit thereby transmit charge to the integrated semiconductor circuit, which charge is easily measurable, at least during the on-going attack.
  • the sensitive data in such a microchip is stored only in cryptographically encrypted information. For this information, however
  • a drive circuit which is capable of capacitively driving a memory cell via a capacitor.
  • the capacitance is provided as an additional circuit element and isolates an antenna from the
  • EEPROM Electrical Erasable Programmable Read Only Memory
  • the technical object is achieved by a measuring device with the features of claim 1, a measuring method with the features of
  • Patent claim 8 and a use with the features of claim 10 created.
  • Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the
  • the invention is based on the idea to integrate in a semiconductor integrated circuit, a field effect transistor, a capacitor with a pole and another pole and a charge collecting device, wherein the
  • a charge collection device, the one pole of the capacitor and the gate terminal of the field effect transistor are conductively connected to each other and isolated from other circuit components of the semiconductor integrated circuit as well as possible. For example, if the semiconductor integrated circuit is exposed to a FIB attack, As a result, charges are accumulated on the capacitor via the charge collecting device. The charge stored on the capacitor changes the relationship between a voltage acting as a "gate voltage" which is connected to the further pole of the capacitor and the self-adjusting drain-source current in the field-effect transistor whose gate is connected to the one Pol of the capacitor, on which the charge is stored, is connected. Since the charge is stored in the capacitor and can not drain due to the isolation, so can
  • trained charge measuring device can be used to determine a FIB attack also in retrospect on the charge stored in the capacitor.
  • a semiconductor integrated circuit constructed as described, comprising a capacitor whose one pole is conductively connected to a charge collection device and a gate of a field effect transistor and otherwise completely from other elements of the integrated
  • Semiconductor circuit is isolated, thus represents a high-precision charge measuring device.
  • any electronic circuit is considered, which is formed on a semiconductor substrate. This may include different structures and circuit elements, which may be different
  • a semiconductor integrated circuit may be one or more integrated circuits fabricated in metal oxide semiconductor (MOS) technology or the like on a substrate.
  • MOS metal oxide semiconductor
  • the charge measuring device comprises a capacitor having a pole and a further pole; a field effect transistor comprising a source terminal, a drain terminal and a gate terminal, and a charge collecting device, which together in an integrated Semiconductor circuit are made, wherein the one pole of the capacitor is conductively connected to the charge collection device and the gate terminal of the field effect transistor, and the one pole of the capacitor, the gate terminal and the
  • Charge collection device are all isolated from other circuit elements.
  • a semiconductor circuit comprising a charge measuring device, wherein the
  • Charge measuring device comprises a capacitor having a pole and another pole, a field effect transistor, which comprises a source terminal, a drain terminal and a gate terminal, and a charge collecting means, wherein the one pole of the capacitor conductively connected to the charge collecting means and the Gate terminal of the field effect transistor is connected, and the one pole of the
  • Charge collection means are all isolated from other circuit elements, comprising the steps of: operating the charge measuring device such that a voltage is applied to the further pole of the capacitor and a drain-source current flows through the field-effect transistor, and determining a relationship between the voltage at the further pole of the capacitor and the drain-source current, comparing the determined relationship with a previously determined or calculated reference relationship between the voltage applied to the further pole of the capacitor and the drain-source current and deriving the charge quantity change, via the Charge collection device is stored in the capacitor.
  • Constant voltage source this voltage caused by the charge of the capacitor changes that voltage which must be applied across the further capacitor terminal to produce a predetermined drain-source current in the field-effect transistor.
  • a suitable use of the charge meter provides for the use of the
  • Charge measuring device for detecting a focused ion beam (FIB attack) attack on the semiconductor integrated circuit in which a change in the relationship between the "gate voltage" coupled via the further pole of the capacitor and the drain-source current is evaluated, and from this one
  • a state of charge of the capacitor is derived from a reference state and a thus determined Charge change is detected as a successful attack with a beam of charged particles (eg FIB attack) or an electric field of high field strength.
  • a beam of charged particles eg FIB attack
  • the device described and the method described are thus suitable for accurately measuring charges in the range of at least 800 seconds.
  • Charge metering may advantageously be employed as noted to detect current or past attacks (e.g., FIB attacks).
  • Capacitor again causes a change in the further connection of the
  • Capacitor required voltage which is needed as a "gate voltage" for the field effect transistor to achieve a given drain-source current.
  • the charge collection device is arranged as a conductive surface adjacent to a surface of the semiconductor integrated circuit but inside the inter-layer dielectric.
  • the further pole of the capacitor, the drain terminal and the source terminal of the field-effect transistor are led to terminals of the semiconductor integrated circuit. These ports can be used to provide a driver circuit or gauges to complete the
  • Charge measuring device which is implemented in the semiconductor integrated circuit, as a Field effect transistor are considered, the gate of which represents the further pole of the capacitor, wherein the threshold voltage of the gate depending on the on the
  • Capacitor is stored charge.
  • an embodiment of the method according to the invention thus provides that the threshold voltage of the field-effect transistor is determined as the relationship between the voltage applied to the further pole and the drain-source current.
  • a voltage current characteristic can be recorded, by means of which the threshold voltage can be easily determined.
  • the voltage is used, which at the other pole of the
  • Capacitor is applied. A development of the charge measuring device thus provides that the field effect transistor with a drain-source current measuring
  • Current measuring device is connected and the further pole of the capacitor is connected to a voltage source which is controllable or is driven, so that in the current measuring device, a current is measured, so that a relationship between the voltage applied to the other pole of the capacitor voltage and the drain Source current can be determined.
  • each FIB attack results in a charge change that is measurable via a change in the voltage necessary to realize a predetermined drain-source current.
  • the amount of charge or change in the amount of charge stored on the capacitor can be easily determined by the resulting difference in the voltage across the other pole of the capacitor.
  • the resulting voltage for generating a given drain-source current is dependent solely on the capacity and the stored charge.
  • a preferred embodiment of the charge measuring device thus provides that, as the voltage source which is connected to the further pole of the capacitor, an amplifier is provided, which derives the voltage from the drain-source current flowing through the field-effect transistor.
  • the field effect transistor is integrated in a driver circuit which consists of a predetermined current level or predetermined voltage level in cooperation with a via the capacitor and the field effect transistor feedback amplifier causes a predetermined target drain-source current, so that the voltage applied to the further pole compared to a reference voltage is a measure of the change in the charge on the capacitor based on the charge stored in the reference voltage detection charge.
  • the field effect transistor can be operated as a load of a current mirror whose current is determined by a constant current source.
  • the field effect transistor and a comparison transistor which are preferably similar, i. adapted, are designed as loads in the two branches of a current mirror, wherein the gate voltage of the comparison transistor is derived from the current of a constant current source and wherein the further pole of the capacitor is connected to an output of a differential amplifier , whose inputs with
  • Nodes are connected in the two current mirror branches.
  • the nodes, with where the inputs of the differential amplifier are connected, are thus for example either the source terminals of the field effect transistor and the
  • the comparison transistor itself is part of a further current mirror whose mirror transistor is fed by a constant current source.
  • the target level (e.g., the constant current) is generated in the semiconductor integrated circuit via a circuit incorporated therein. In such an embodiment, only the provision of the appropriate
  • the voltage level which is generated at the other pole of the capacitor in operation by means of the amplifier, can be used to provide a security functionality or not. Depending on whether one
  • the voltage level may enable or disable decryption of information stored in the semiconductor integrated circuit or information stored in associated memory.
  • it can be prevented, for example, that a microchip stores security-relevant data for decrypts a cryptographic verification step, if the corresponding semiconductor integrated circuit has previously been exposed to a FIB attack and thus there is a risk that the security-relevant data can be tapped unencrypted during the decision making.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a charge measuring device according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a charge measuring device according to a second embodiment
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a charge measuring device
  • FIG. 4 shows yet another embodiment of a charge measuring device.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a charge measuring device 1.
  • This comprises a capacitor 2 with a pole 3 and a further pole 4.
  • the charge measuring device comprises a field effect transistor 5 with a source terminal 6, a drain terminal 7 and a gate terminal 8. Further includes the
  • Charge measuring device 1 a charge collection device 9 which
  • Manufacturing technology can be used, which is able to form field-effect transistors, capacitors and a charge collection device, for example in the form of a metallic surface.
  • MOS Metal Oxide Semiconductor
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the field effect transistor is formed, for example, as a normal blocking n-type field effect transistor on a silicon substrate.
  • the capacitor 2 may be formed by means of a so-called PIP technology or a MIM technology or between two regular metal levels or as a transistor (varactor).
  • the capacitor electrodes in the PIP technology made of polysilicon structures by an insulator, for example, from so-called interpoly oxide, isolated from each other. Interpolyoxide is similar to
  • the metallic structures are separated by an insulator.
  • the electrodes may be made of titanium nitride and the insulator may be made of silicon nitride (Si 3 N 4 ) or the like. Any other technoligies may also be used to form the capacitor.
  • a capacitor in a plane can be, for example, by means of
  • the bulk or well is used as an electrode and the gate made of polysilicon as the second electrode.
  • the gate oxide takes over the task of the dielectric.
  • the polarity of the capacitor is crucial: only the gate is highly insulated.
  • the charge measuring device 1 is integrated in the jointly manufactured
  • Charge-collecting device 9 and the gate terminal 8 of the field effect transistor 5 are conductively connected to each other and at the same time to all other
  • a decisive advantage of this embodiment is that all components of the charge measuring device 1 can be produced in the normal production process of a semiconductor integrated circuit, in which field effect transistors, capacitors and usually also electrically conductive surfaces or conductors, which can serve as charge collection device formed become. There are no further process steps necessary, as is necessary for example for the production of memory cells.
  • the Charge measuring device 1 can thus be incorporated into virtually any integrated circuit without significant additional effort, which is manufactured by means of conventional technology.
  • the charge collecting device 9 is preferably a metallic surface
  • the charge collection device 9 is completely surrounded by an insulator in a number of embodiments. In other embodiments, which are intended for example for a vacuum application, the charge collecting device 9 may be led to the surface of the integrated circuit to charge the charges
  • Charge accumulation device 9 charges are collected, which are then in the
  • Capacitor 2 are stored. Since the one pole 3 (as well as the
  • Charge-collecting device 9 and the gate terminal 8 and the associated gate 12 of the field effect transistor 5) are isolated, the charge without external influence can not "escape" and remains on the capacitor. If the field effect transistor 5 is now integrated into a driver circuit and the further pole 4 of the capacitor 2 is connected like a gate terminal of the field effect transistor 5, the field effect transistor 5 shows a different behavior depending on the charge stored in the capacitor 2 compared to a circuit in which the gate terminal 8 would be driven directly. During operation, there is thus a relationship between the voltage U ou t 10 applied to the further pole 4 and the drain-source current 1 1 of the field-effect transistor 5 which adjusts therefrom. From the relationship of the voltage U applied to the further pole 4 ou t 10 and the current flowing through the field effect transistor 5 drain-source current 1 1 can be applied to the in the capacitor. 2
  • the field-effect transistor 5 is thus connected in such a way that a current flow takes place therein.
  • the drain-source current I DS 1 1 is set in relation to the applied to the other pole 4 of the capacitor 2 voltage U ou t 10. By measuring this voltage U ou t 10 and the drain-source current l D s 1 1 can thus determine the charge that is stored in the capacitor 2. For this purpose, the knowledge of the capacitance of the capacitor 2 is necessary.
  • the charge measuring device 1 is formed together with other circuits in a microchip, for example, to serve as a sensor for a FIB attack.
  • the charge collecting device 9 is formed, for example, as a metallic surface near a surface of the microchip in the interlayer insulation. Even with weak ion currents, which are used for scanning the microchip, positive charges accumulate on its surface. To compensate for this, a charge shift takes place in such a way that negative charges accumulate on the charge collecting device 9 which serves as an antenna. As a result of this charge shift, a voltage occurs in the capacitor 2 and at the gate 12.
  • the voltages occurring in the capacitor 2 and at the gate 12 are usually so high that they are above the tunnel threshold, from which individual charge carriers can tunnel through the insulation of the gate 12 and of the capacitor 2, respectively.
  • the voltage applied to the gate 12 and the capacitor 2 is reduced.
  • the mirror charges flow away from the charge collecting device 9 (the antenna). On the capacitor 2, however, the charges remain in the
  • Capacitor 2 or are tunneled to the gate 12, so that in the capacitor 2, a charge remains stored. This can be detected at any time after completing the Fl B attack. A charge change compared to a reference state can thus be determined at any time.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a charge measuring device 1 '.
  • Like technical features are identified by the same reference numerals and, unless otherwise described, are identical or similar to those described with respect to other features and components.
  • the source terminal 6 of the field effect transistor 5 is connected in series with a current measuring or current regulating device 21.
  • a current measuring / current regulating device 21 is understood here to mean a device which either determines a current flowing through it or attempts to bring about a defined current flow through it.
  • the charge measuring device 1 has an amplifier 22 whose output 23 is conductively connected to the further pole 4 of the capacitor 2.
  • the voltage applied to the further pole 4 of the capacitor 2 voltage is derived by means of the amplifier 22.
  • the amplifier is fed back via the capacitor 2 and the field-effect transistor 5. If the current measuring / current regulating device 21 is operated in such a way that a predetermined drain-source current 1 1 flows through the field-effect transistor 5, then the voltage U ou derived via the amplifier 22 from this drain-source current ⁇ DS 1 1 t 10 at the further pole 4 of the capacitor 2 the
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a charge measuring device 1 ", which is similar to that according to Fig. 2.
  • the embodiment of Fig. 3 differs from that of Fig. 2 in that the current measuring / current regulating device 21 is not in But is disposed in the drain branch of the circuit, which means that the drain terminal 7 is connected to the current measuring / current regulating device 21.
  • the amplifier 22 and the current measuring / current regulating device 21 may each be implemented externally or wholly or partially in the semiconductor circuit, in which the field effect transistor 5, the capacitor 2 and the charge collecting device 9 are formed.
  • a possible wiring is shown as an example.
  • the source terminal 6 of the field effect transistor 5 of the charge measuring device is connected to ground 31.
  • the gate connection 8 is connected to the one pole 3 of the capacitor 2 and the charge collecting device 9 designed as an antenna.
  • Charge measuring device 1 are isolated from other components of the integrated circuit.
  • the field effect transistor 5 and a similar trained, adapted (English
  • Comparative transistor 32 are each as a load in one by two as
  • Mirror transistors 33, 34 designated field effect transistors formed current mirror 35 is arranged. Gate terminals 37, 38 of the mirror transistors 33 and 34 are each at the same potential, which is derived from the voltage applied to the drain terminal 39 of a mirror transistor 33 potential. This ensures that the drain-source current I DS i 41 through the one mirror transistor 33 and the one Branch 43 of the current mirror 35 is equal to the drain-source current I DS2 42 through the other mirror transistor 34 and the other branch 44.
  • the comparison transistor 32 is part of a further current mirror 45 together with a designated here as Einkoppeltransistor 46 field effect transistor.
  • a gate terminal 47 of the comparison transistor 32 and a gate terminal 48 of the comparison transistor 32 is part of a further current mirror 45 together with a designated here as Einkoppeltransistor 46 field effect transistor.
  • Einkoppeltransistors 46 are conductively connected to each other, wherein the potential of which is derived from that of the drain terminal 49 of the Einkoppeltransistors 46.
  • Einkoppeltransistor 46 is supplied with a predetermined constant current l 0 50.
  • Capacitor 2 generates a corresponding gate voltage at the gate terminal 8.
  • the voltage U ou t 1 0 at the other pole 4 is generated by means of an example designed as an operational amplifier amplifier 22 whose output 23 is connected to the other pole 4 of the capacitor 2.
  • the amplifier 22 is in this case
  • Field effect transistor 5 and the comparison transistor 32 sloping voltages at the node 52, which corresponds to the drain terminal 7 of the field effect transistor 5, and the node 53, which corresponds to the drain terminal 54 of the comparison transistor 32, driven. If the transistor 32 is optimally matched to the field-effect transistor 5, the same voltage drops across both transistors if the same current flows through both transistors. This is brought about via the current mirror 35 if the operational amplifier generates a suitable voltage at its output 23.
  • the appropriate voltage U ou t 1 0 is set at the output, which depends only on the capacitance of the capacitor 2 and the charge stored thereon ,
  • the voltage U ou t 1 0 at the other pole 4 of the capacitor 2, which drops across the resistor 55, is a measure of the on the capacitor. 2
  • the embodiment described in accordance with FIG. 4 represents an exemplary interconnection.
  • the constant current used in the circuit can also be provided via suitable
  • Circuits are formed in the integrated circuit, in which the others
  • the described charge measuring devices can be suitably used for
  • Detecting a FIB attack on such an integrated circuit can be used by the trained as an antenna charge collection device 9 at a suitable location near the surface, for example, the back of the integrated
  • Semiconductor circuit is arranged, i. above the components formed on the semiconductor substrate. It is likewise possible to evaluate the voltage level which sets itself at the further pole 4 in a further safety circuit (not shown) and, for example, to decrypt cryptographically encrypted data only if the voltage level Uout 10 which occurs during operation corresponds to the reference voltage level which is in the finished one
  • Capacitor and the charge collector is connected can be used as n- be formed conductive or p-type transistor of the depletion type or type of enrichment.
  • the design of the amplifier is not described in more detail here. However, the person skilled in various embodiments are well known.
  • a current control device is described here. However, other current control devices or current measuring devices can be used to measure the drain-source current through the transistor or set to a predetermined level, in order to relate the voltage applied to the other pole 4 for this purpose.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

Ladungsmesseinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen kleiner Ladungsmengen sowie ein entsprechendes Messverfahren. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer solchen Ladungsmesseinrichtung und eines solchen Messverfahrens zur Erkennung einer Einwirkung auf eine integrierte Halbleiterschaltung mit einem Strahl geladener Teilchen oder einem elektrischen Feld hoher Feldstärke. Insbesondere kann eine solche
Vorrichtung zum Erkennen eines so genannten Fokussierten-Ionenstrahl-Angriffs
(focused ion beam attack oder auch kurz FIB-Angriff) genutzt werden.
Die präzise Messung kleinster Ladungsmengen ist für unterschiedliche Anwendungen, insbesondere im Forschungsbereich, beispielsweise in der Grundlagenforschung, der Halbleiterindustrie und Ähnlichem von besonderer Bedeutung. Darüber hinaus spielt die Messung von Ladungen eine wichtige Rolle, um einen Angriff auf eine Halbleiterschaltung zu erkennen, welche beispielsweise mittels eines FIB-Angriffs ausgespäht oder manipuliert werden soll. Die auf eine Halbleiterschaltung dabei auftreffenden Ionen übertragen auf die integrierte Halbleiterschaltung Ladung, welche zumindest während des stattfindenden Angriffs leicht messbar ist.
Da es üblich geworden ist, sicherheitsrelevante und sensible Daten, beispielsweise Bankdaten, Zugriffsinformationen, persönliche Informationen, kryptografische Schlüssel usw. in Mikrochips zu speichern, welches integrierte Halbleiterschaltungen sind, besteht auch ein zunehmendes Interesse, die in solchen Mikrochips gespeicherten Informationen auszuspähen oder zu manipulieren. Teilweise lassen sich diese Informationen auch aus einem Mikrochip auslesen oder manipulieren, welcher nicht im Betrieb ist. Zumindest lassen sich jedoch über einen FIB-Angriff Manipulationen an einem solchen Mikrochip vornehmen, die ein Ausspähen bei einer nachfolgenden Benutzung des Mikrochips ermöglichen oder zumindest erleichtern. Daher besteht ein Interesse, an einer integrierten Halbleiterschaltung feststellen zu können, ob diese einem FIB-Angriff ausgesetzt war oder ist.
Zum Teil werden die sensiblen Daten in einem solchen Mikrochip nur in kryptografisch verschlüsselter Information abgelegt. Um diese Information jedoch beim
bestimmungsgemäßen Gebrauch nutzen zu können, werden diese Daten in der Regel während dieses bestimmungsgemäßen Gebrauchs in der integrierten Halbleiterschaltung entschlüsselt. Bei einem an geeigneter Stelle ansetzenden FIB-Angriff ist es daher im Betrieb mancher integrierter Halbleiterschaltungen möglich, die entschlüsselten Daten auszuspähen.
Aus der US 6,964,378 B2 ist ein Ansteuerschaltkreis bekannt, der in der Lage ist, kapazitiv eine Speicherzelle über eine Kapazität anzusteuern. Die Kapazität ist als zusätzliches Schaltungselement vorgesehen und isoliert eine Antenne von dem
Ansteuerschaltkreis der Speicherzelle. Während eines FIB-Angriffs sammelt sich auf der Antenne Ladung. Die Kapazität verhindert, dass die Ladung abfließen kann, so dass eine Spannung erzeugt wird, die auf die Speicherzelle wirkt, welche somit eine Änderung des entsprechenden Ladungszustands erfährt, welches wiederum messbar ist. Die
beschriebene Speicherzelle ist vorzugsweise als so genannte Floating-Gate-Zelle, EEPROM-Zelle (EEPROM = Electrical Erasable Programmable Read Only Memory) oder Flash-Zelle ausgebildet. Diese aus der US 6,964,378 B2 bekannte Vorrichtung ermöglicht es somit, einen stattgefundenen FIB-Angriff nachzuweisen.
Der Erfindung liegt somit die technische Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Einrichtung zur Messung von Ladungen sowie zum Detektieren eines FIB-Angriffs oder einer anderen Einwirkung eines Strahls geladener Teilchen oder eines elektrischen Feldes hoher Feldstärke auf eine integrierte Halbleiterschaltung sowie ein entsprechendes
Messverfahren und eine Verwendung zu schaffen.
Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Messeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , ein Messverfahren mit den Merkmalen des
Patentspruchs 8 sowie eine Verwendung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 geschaffen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, in eine integrierte Halbleiterschaltung einen Feldeffekt-Transistor, einen Kondensator mit einem Pol und einem weiteren Pol sowie eine Ladungssammelungseinrichtung zu integrieren, wobei die
Ladungssammelungseinrichtung, der eine Pol des Kondensators und der Gate-Anschluss des Feldeffekt-Transistors miteinander leitend verbunden werden und gegenüber weiteren Schaltungsbestandteilen der integrierten Halbleiterschaltung so gut wie möglich isoliert sind. Wird die integrierte Halbleiterschaltung beispielsweise einem FIB-Angriff ausgesetzt, so sammeln sich hierdurch über die Ladungssammelungseinrichtung Ladungen auf dem Kondensator. Die auf dem Kondensator gespeicherte Ladung verändert die Beziehung zwischen einer als "Gate-Spannung" wirkenden Spannung, die an dem weiteren Pol des Kondensators angeschlossen wird, und dem sich einstellenden Drain-Source-Strom in dem Feldeffekt-Transistor, dessen Gate mit dem einem Pol des Kondensators, auf dem die Ladung gespeichert ist, verbunden ist. Da die Ladung in dem Kondensator gespeichert ist und aufgrund der Isolierung nicht abfließen kann, kann eine so
ausgebildete Ladungsmesseinrichtung genutzt werden, um einen FIB-Angriff auch im Nachhinein über die in dem Kondensator gespeicherte Ladung festzustellen. Die
Spannung, welche an dem weiteren Pol des Kondensators, welcher nicht mit dem Gate leitend verbunden ist, anzulegen ist, um einen vorgegebenen Drain-Source-Strom bei gegebenen Betriebsbedingungen zu erhalten, ist somit von der in dem Kondensator gespeicherten Ladungsmenge abhängig. Eine wie beschrieben aufgebaute integrierte Halbleiterschaltung, welche einen Kondensator umfasst, dessen einer Pol mit einer Ladungssammelungseinrichtung und einem Gate eines Feldeffekt-Transistors leitend verbunden und ansonsten vollständig von anderen Elementen der integrierten
Halbleiterschaltung isoliert ist, stellt somit eine hochpräzise Ladungsmesseinrichtung dar.
Definitionen
Als integrierte Halbleiterschaltung wird hier jede elektronische Schaltung angesehen, die auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist. Diese kann unterschiedliche Strukturen und Schaltungselemente umfassen, die gegebenenfalls mittels unterschiedlicher
Fertigungsprozesse oder Fertigungstechnologien hergestellt sind. Vorzugsweise sind alle Bestandteile der integrierten Halbleiterschaltung mittels derselben Technologie hergestellt. Beispielsweise kann es sich bei einer integrierten Halbleiterschaltung um einen oder mehrere integrierte Schaltkreise handeln, die in Metalloxidhalbleitertechnologie (MOS) oder Ähnlichem auf einem Substrat hergestellt sind.
Bevorzugte Ausführungsform
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ladungsmesseinrichtung einen Kondensator mit einem Pol und einem weiteren Pol; einen Feldeffekt-Transistor, welcher einen Source-Anschluss, einen Drain-Anschluss und einen Gate-Anschluss umfasst, sowie eine Ladungssammelungseinrichtung, die gemeinsam in einer integrierten Halbleiterschaltung gefertigt sind, wobei der eine Pol des Kondensators leitend mit der Ladungssammelungseinrichtung und dem Gate-Anschluss des Feldeffekt-Transistors verbunden ist, und der eine Pol des Kondensators, der Gate-Anschluss und die
Ladungssammelungseinrichtung alle gegenüber weiteren Schaltungselementen isoliert sind. Ein Verfahren zum Messen einer Ladungsmenge mit Hilfe einer integrierten
Halbleiterschaltung, welche eine Ladungsmesseinrichtung umfasst, wobei die
Ladungsmesseinrichtung einen Kondensator mit einem Pol und einem weiteren Pol, einen Feldeffekt-Transistor, welcher einen Source-Anschluss, einen Drain-Anschluss und einen Gate-Anschluss umfasst, sowie eine Ladungssammelungseinrichtung umfasst, wobei der eine Pol des Kondensators leitend mit der Ladungssammelungseinrichtung und dem Gate-Anschluss des Feldeffekt-Transistors verbunden ist, und der eine Pol des
Kondensators, der Gate-Anschluss des Feldeffekt-Transistors und die
Ladungssammlungseinrichtung alle gegenüber weiteren Schaltungselementen isoliert sind, umfasst die Schritte: Betreiben der Ladungsmesseinrichtung in der Weise, dass an dem weiteren Pol des Kondensators eine Spannung anliegt und durch den Feldeffekt- Transistor ein Drain-Source-Strom fließt, und Ermitteln einer Beziehung zwischen der Spannung an dem weiteren Pol des Kondensators und dem Drain-Source-Strom, Vergleichen der ermittelten Beziehung mit einer zuvor ermittelten oder errechneten Referenzbeziehung zwischen der an dem weiteren Pol des Kondensators anliegenden Spannung und dem Drain-Source-Strom und Ableiten der Ladungsmengenänderung, die über die Ladungssammelungseinrichtung in den Kondensator gespeichert ist.
Betrachtet man den Kondensator mit der darauf gespeicherten Ladung als eine
Konstantspannungsquelle, so verändert diese durch die Ladung des Kondensators verursachte Spannung jene Spannung, die über den weiteren Kondensatoranschluss angelegt werden muss, um in dem Feldeffekt-Transistor einen vorbestimmten Drain- Source-Strom zu erzeugen.
Eine geeignete Verwendung der Ladungsmesseinrichtung sieht die Nutzung der
Ladungsmesseinrichtung zum Erkennen eines Angriffs mit einem fokussierten lonenstrahl (FIB-Angriffs) auf die integrierte Halbleiterschaltung vor, bei der eine Änderung der Beziehung zwischen der über den weiteren Pol des Kondensators eingekoppelten„Gate- Spannung" und des Drain-Source-Stroms ausgewertet wird, und hieraus eine
gegebenenfalls vorliegende Änderung eines Ladungszustands des Kondensators gegenüber einem Referenzzustand abgeleitet wird und eine so ermittelte Ladungsänderung als erfolgter Angriff mit einem Strahl geladener Teilchen (z.B. FIB- Angriff) oder einem elektrischen Feld hoher Feldstärke erkannt wird.
Die beschriebene Vorrichtung und das beschriebene Verfahren eignen sich somit, Ladungen im Attoamperesekundenbereich präzise zu vermessen. Die
Ladungsmesseinrichtung kann vorteilhaft, wie angegeben, zum Erfassen gegenwärtiger oder in der Vergangenheit erfolgter Angriffe (z.B. FIB-Angriffe) eingesetzt werden.
Darüber hinaus ist es jedoch auch möglich, über die Ladungssammelungseinrichtung Ladungen in anderen Situationen aufzunehmen und präzise zu vermessen. Wichtig ist auch in dem Fall, dass die Ladungssammelungseinrichtung, die mit dem einen Pol des Kondensators und dem Gate des Feldeffekt-Transistors leitend verbunden ist, isoliert ist, so dass darauf gesammelte Ladungen nur auf den Kondensator und nicht anderweitig abfließen können. Es versteht sich, dass bei der Ladungsaufnahme gegebenenfalls kurzfristig eine leitende Verbindung zu einem anderen, Ladungen tragenden Element ausgebildet werden kann. Ebenso ist es jedoch möglich, Ladungen in Form von
Spiegelladungen auf der beispielsweise als Antenne ausgebildeten
Ladungssammelungseinrichtung temporär zu erzeugen, was ebenfalls zu einer temporären Ladung des Kondensators führt. Die Ladungseinspeicherung in den
Kondensator bewirkt erneut eine Änderung der an dem weiteren Anschluss des
Kondensators benötigten Spannung, die als "Gate-Spannung" für den Feldeffekt- Transistor benötigt wird, um einen vorgegebenen Drain-Source-Strom zu erreichen.
Für eine Detektion eines FIB-Angriffs ist es vorteilhaft, die
Ladungssammelungseinrichtung als Antennenstruktur in der integrierten
Halbleiterschaltung auszubilden. Die Ladungssammlungseinrichtung ist somit beispielsweise als leitende Fläche benachbart zu einer Oberfläche der integrierten Halbleiterschaltung, jedoch im Innern des Zwischenschichtdielektrikums (inter level dielectric) angeordnet.
Bei einer einfachen Ausführungsform sind der weitere Pol des Kondensators, der Drain- Anschluss und der Source-Anschluss des Feldeffekt-Transistors auf Anschlüsse der integrierten Halbleiterschaltung geführt. Diese Anschlüsse können genutzt werden, um eine Treiberschaltung bzw. Messinstrumente zur Vervollständigung der
Ladungsmesseinrichtung anzuschließen. Vereinfacht kann die so ausgeführte
Ladungsmesseinrichtung, die in der integrierten Halbleiterschaltung realisiert ist, als ein Feldeffekt-Transistor angesehen werden, dessen Gate der weitere Pol des Kondensators darstellt, wobei die Schwellenspannung des Gates abhängig von der auf dem
Kondensator gespeicherten Ladung ist.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht somit vor, dass als Beziehung zwischen der an dem weiteren Pol anliegenden Spannung und dem Drain- Source-Strom die Schwellenspannung des Feldeffekt-Transistors ermittelt wird. Hierzu kann beispielsweise eine Spannungsstromkennlinie aufgenommen werden, anhand derer sich die Schwellenspannung einfach ermitteln lässt. Hierbei wird anstelle der sonst üblichen Gate-Spannung die Spannung verwendet, die an dem weiteren Pol des
Kondensators angelegt wird. Eine Weiterbildung der Ladungsmesseinrichtung sieht somit vor, dass der Feldeffekt-Transistor mit einer den Drain-Source-Strom messenden
Strommesseinrichtung verbunden ist und der weitere Pol des Kondensators mit einer Spannungsquelle verbunden ist, die ansteuerbar ist oder angesteuert wird, so dass in der Strommesseinrichtung ein Strom gemessen wird, so dass eine Beziehung zwischen der an dem weiteren Pol des Kondensators anliegenden Spannung und dem Drain-Source- Strom ermittelbar ist.
Es versteht sich, dass es ebenso ausreichend ist, eine Spannung zu ermitteln, welche an den weiteren Pol des Kondensators anzulegen ist, um einen vorbestimmten Drain- Source-Strom des Feldeffekt-Transistors bei ansonsten gleichen Betriebsbedingungen zu erzeugen. Eine Änderung dieser Spannung gegenüber einer Referenzspannung ist über die Kapazität des Kondensators unmittelbar mit der Ladung verknüpft, die auf dem Kondensator gespeichert ist. Somit führt beispielsweise jeder FIB-Angriff zu einer Ladungsänderung, die über eine Änderung der Spannung messbar ist, welche notwendig ist, um einen vorbestimmten Drain-Source-Strom zu realisieren.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die an dem weiteren Pol des Kondensators anliegende Spannung mittels eines Verstärkers aus dem durch den Feldeffekt-Transistor fließenden Drain-Source-Strom abzuleiten. Dies bedeutet, dass das Ausgangssignal des Verstärkers, die Spannung, die an dem weiteren Pol des Kondensators angelegt wird, über den Kondensator und den Feldeffekt-Transistor in den Verstärker zurückgekoppelt ist. Sorgt man nun dafür, dass der durch den Feldeffekt-Transistor fließende Drain- Source-Strom einen vorgegebenen Wert annimmt, so stellt sich an dem Pol des weiteren Kondensators eine Spannung ein, die abhängig von der auf dem Kondensator gespeicherten Ladung ist. Eine an dem Verstärkerausgang, der mit dem weiteren Pol gekoppelt ist, anliegende Spannung ist somit direkt ein Maß für die auf dem Kondensator gespeicherte Ladung, die über die Kapazität des Kondensators unmittelbar mit einer Spannung verknüpft ist. Da diese Kapazität aufgrund der Konstruktion der integrierten Halbleiterschaltung bekannt ist, lässt sich die Ladungsmenge bzw. eine Änderung der Ladungsmenge, die auf dem Kondensator gespeichert ist, durch die sich ergebende Differenz der Spannung an dem weiteren Pol des Kondensators auf einfache Weise ermitteln. Bei ausreichender Verstärkung des Verstärkers und einem Betrieb, bei dem der Verstärker nicht in Sättigung ist, ist die sich einstellende Spannung zur Erzeugung eines vorgegebenen Drain-Source-Stromes ausschließlich von der Kapazität und der gespeicherten Ladung abhängig.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Ladungsmesseinrichtung sieht somit vor, dass als die Spannungsquelle, die mit dem weiteren Pol des Kondensators verbunden ist, ein Verstärker vorgesehen ist, der die Spannung aus dem durch den Feldeffekt-Transistor fließenden Drain-Source-Strom ableitet.
Um einen konstanten vorgegebenen Stromfluss durch den Feldeffekt-Transistor zu erreichen, ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass der Feldeffekt-Transistor in eine Treiberschaltung integriert ist, die aus einem vorgegebenen Strompegel oder vorgegebenen Spannungspegel im Zusammenwirken mit einem über den Kondensator und den Feldeffekt-Transistor rückgekoppelten Verstärker einen vorgegebenen Soll- Drain-Source-Strom bewirkt, so dass die an dem weiteren Pol anliegende Spannung im Vergleich zu einer Referenzspannung ein Maß für die Änderung der Ladung auf dem Kondensator bezogen auf die bei der Referenzspannungserfassung gespeicherte Ladung ist. Beispielsweise kann der Feldeffekt-Transistor als Last eines Stromspiegels betrieben werden, dessen Strom durch eine Konstantstromquelle festgelegt ist.
Bei einer Ausführungsform ist beispielsweise vorgesehen, dass der Feldeffekt-Transistor und ein Vergleichstransistor, die vorzugsweise gleichartig, d.h. angepasst (englisch „matched"), ausgebildet sind, als Lasten in den zwei Zweigen eines Stromspiegels angeordnet sind, wobei die Gate-Spannung des Vergleichstransistors aus dem Strom einer Konstantstromquelle abgeleitet ist und wobei der weitere Pol des Kondensators mit einem Ausgang eines Differenzverstärkers verbunden ist, dessen Eingänge mit
Knotenpunkten in den zwei Stromspiegelzweigen verbunden sind. Die Knotenpunkte, mit denen die Eingänge des Differenzverstärkers verbunden sind, sind somit beispielsweise entweder jeweils die Source-Anschlüsse des Feldeffekt-Transistors und des
Vergleichstransistors oder die Drain-Anschlüsse des Feldeffekt-Transistors und des Vergleichstransistors abhängig davon, ob der Stromspiegel auf der jeweiligen Source- Seite ausgebildet oder auf der Drain-Seite ausgebildet ist. Ist der Stromspiegel auf der Source-Seite ausgebildet, d.h. der jeweilige Source-Anschluss mit dem Transistor des Stromspiegels verbunden, so stellen die Source-Anschlüsse die Knotenpunkte für die Eingänge des Differenzverstärkers dar.
Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der die Transistoren des
Stromspiegels, der Vergleichstransistoren sowie die Differenzverstärkerschaltung alle in derselben integrierten Halbleiterschaltung und in demselben Fertigungsprozess wie der Feldeffekt-Transistor, die Kapazität und die Ladungssammelungseinnchtung ausgebildet werden bzw. sind.
Bei einer Ausführungsform ist der Vergleichstransistor selbst Bestandteil eines weiteren Stromspiegels, dessen Spiegeltransistor von einer Konstantstromquelle gespeist wird.
Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Sollpegel (z.B. der Konstantstrom) in der integrierten Halbleiterschaltung über eine darin verbaute Schaltung erzeugt wird. Bei einer solchen Ausführungsform ist nur noch das Bereitstellen der geeigneten
Betriebsspannung für die integrierte Halbleiterschaltung und das Messen der Spannung an dem weiteren Pol des Kondensators notwendig, um eine Ladungsänderung auf dem Kondensator zu messen. Wird eine solche Ladungsmesseinrichtung in eine integrierte Halbleiterschaltung integriert, in der eine weitere zusätzliche sicherheitsrelevante
Schaltung realisiert ist, so kann der Spannungspegel, welcher an dem weiteren Pol des Kondensators in Betrieb mittels des Verstärkers erzeugt wird, benutzt werden, um eine Sicherheitsfunktionalität bereitzustellen oder nicht. Abhängig davon, ob eine
Ladungsänderung gegenüber einem Referenzzustand eingetreten ist, die somit auf eine Manipulation beispielsweise durch einen FIB-Angriff hindeutet, wird die
sicherheitsrelevante Funktion ausgeführt oder nicht ausgeführt. Beispielsweise kann der Spannungspegel eine Entschlüsselung von in der integrierten Halbleiterschaltung gespeicherten Informationen oder von in einem hiermit verbundenen Speicher gespeicherten Informationen freigeben oder sperren. Mit einer solchen Ausführungsform kann beispielsweise verhindert werden, dass ein Mikrochip sicherheitsrelevante Daten für einen kryptografischen Verifikationsschritt entschlüsselt, wenn die entsprechende integrierte Halbleiterschaltung zuvor einem FIB-Angriff ausgesetzt gewesen ist und somit die Gefahr besteht, dass während des Entschlüsseins die sicherheitsrelevanten Daten unverschlüsselt abgegriffen werden können.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ladungsmesseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 eine Ladungsmesseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer Ladungsmesseinrichtung; und
Fig. 4 noch eine weitere Ausführungsform einer Ladungsmesseinrichtung.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Ladungsmesseinrichtung 1 . Diese umfasst einen Kondensator 2 mit einem Pol 3 und einem weiteren Pol 4. Zusätzlich umfasst die Ladungsmesseinrichtung einen Feldeffekt-Transistor 5 mit einem Source-Anschluss 6, einem Drain-Anschluss 7 sowie einem Gate-Anschuss 8. Ferner umfasst die
Ladungsmesseinrichtung 1 eine Ladungssammelungseinrichtung 9, welche
beispielsweise als Antenne ausgebildet ist. Sowohl der Kondensator 2 als auch der Feldeffekt-Transistor 5 sowie die Ladungssammelungseinrichtung 9 sind gemeinsam in einer integrierten Halbleiterschaltung ausgebildet. Hierbei kann jede bekannte
Fertigungstechnologie verwendet werden, die in der Lage ist, Feldeffekt-Transistoren, Kondensatoren und eine Ladungssammelungseinrichtung beispielsweise in Form einer metallischen Fläche auszubilden. Vorzugsweise werden die einzelnen Bestandteile, der Kondensator 2, der Feldeffekt-Transistor 5 und die Ladungssammelungseinrichtung 9, in einer MOS-Technologie (MOS = Metal Oxide Semiconductor) oder CMOS-Technologie (CMOS = Complementary Metal Oxide Semiconductor) ausgeführt. Der Feldeffekt- Transistor wird beispielsweise als normal sperrender n-Typ Feldeffekt-Transistor auf einem Siliziumsubstrat ausgebildet. Der Kondensator 2 kann mittels einer so genannten PIP-Technologie oder einer MIM- Technologie oder zwischen zwei regulären Metall ebenen oder als Transistor (Varaktor) ausgebildet sein. Hierbei sind die Kondensatorelektroden bei der PIP-Technologie aus Polysilizium hergestellte Strukturen durch einen Isolator, beispielsweise aus so genanntem Interpolyoxid, gegeneinander isoliert. Interpolyoxid ist ähnlich zu
Siliziumdioxid.
Bei der MIM-Technologie werden die metallischen Strukturen durch einen Isolator getrennt. Die Elektroden können beispielsweise aus Titannitrid und der Isolator aus Siliziumnitrid (Si3N4) oder Ähnlichem hergestellt sein. Beliebige andere Technoligien können ebenfalls zur Ausbildung des Kondensators verwendet werden.
Bei der Verwendung von zwei regulären Metallebenen als Kondensator sind die
Elektroden in zwei unterschiedlichen oder gleichen Metallebenen realisiert. Als
Dielektrikum kommt dann das normale Zwischenmetalldielektrikum (inter metal dielectric) zum Einsatz. Ein Kondensator in einer Ebene lässt sich beispielsweise mittels
ineinandergreifender fingerartiger Elektrodenstrukturen realisiern.
Bei der Verwendung eines Transistors wird das Bulk oder die Wanne als eine Elektrode verwendet und das aus Polysilizium hergestellte Gate als zweite Elektrode. Das Gateoxid übernimmt die Aufgabe des Dielektrikums. Bei der Verwendung eines Transistors als Kondensator ist die Polung des Kondensators entscheidend: nur das Gate ist hoch isoliert.
Die Ladungsmesseinrichtung 1 wird in der gemeinsam gefertigten integrierten
Halbleiterschaltung so hergestellt, dass der eine Pol 3 des Kondensators 2, die
Ladungssammelungseinrichtung 9 und der Gate-Anschluss 8 des Feldeffekt-Transistors 5 leitend miteinander verbunden sind und zugleich gegenüber sämtlichen weiteren
Elementen der integrierten Halbleiterschaltung isoliert sind. Ein entscheidender Vorteil dieser Ausführungsform ist es, dass sämtliche Bestandteile der Ladungsmesseinrichtung 1 in dem normalen Fertigungsprozess einer integrierten Halbleiterschaltung hergestellt werden können, in welchen Feldeffekt-Transistoren, Kondensatoren und in der Regel auch elektrisch leitende Flächen oder Leiter, welche als Ladungssammlungseinrichtung dienen können, ausgebildet werden. Es sind keine weiteren Prozessschritte notwendig, wie dies beispielsweise zur Fertigung von Speicherzellen notwendig ist. Die Ladungsmesseinrichtung 1 kann somit in nahezu jede integrierte Schaltung ohne nennenswerten Zusatzaufwand eingebracht werden, die mittels einer herkömmlichen Technologie gefertigt wird.
Die Ladungssammelungseinnchtung 9 ist vorzugsweise als metallische Fläche
ausgebildet, die in dem Zwischenschichtisolator nahe der Oberfläche der integrierten Halbleiterschaltung angeordnet ist. Um eine ausreichende Isolation zu erreichen, ist die Ladungssammelungseinrichtung 9 bei einer Reihe von Ausführungsformen vollständig von einem Isolator umgeben. Bei anderen Ausführungsformen, die beispielsweise für eine Anwendung im Vakuum gedacht sind, kann die Ladungssammelungseinrichtung 9 an die Oberfläche der integrierten Schaltung geführt sein, um Ladungen auf die
Ladungssammelungseinrichtung aufbringen zu können.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ladungsmesseinrichtung können über die
Ladungssammelungseinrichtung 9 Ladungen gesammelt werden, die dann in dem
Kondensator 2 gespeichert werden. Da der eine Pol 3 (ebenso wie die
Ladungssammelungseinrichtung 9 und der Gate-Anschluss 8 bzw. das zugehörige Gate 12 des Feldeffekt-Transistors 5) isoliert sind, kann die Ladung ohne äußere Einwirkung nicht "entweichen" und verbleibt auf dem Kondensator. Wird der Feldeffekt-Transistor 5 nun in einen Treiberschaltkreis integriert und der weitere Pol 4 des Kondensators 2 wie ein Gate-Anschluss des Feldeffekt-Transistors 5 verschaltet, so zeigt der Feldeffekt- Transistor 5 abhängig von der in dem Kondensator 2 gespeicherten Ladung ein abweichendes Verhalten gegenüber einer Verschaltung, bei der unmittelbar der Gate- Anschluss 8 angesteuert würde. Im Betrieb ergibt sich somit eine Beziehung zwischen der an dem weiteren Pol 4 anliegenden Spannung Uout 10 und dem sich dazu einstellenden Drain-Source-Strom 1 1 des Feldeffekt-Transistors 5. Aus der Beziehung der an dem weiteren Pol 4 anliegenden Spannung Uout 10 und dem durch den Feldeffekt-Transistor 5 fließenden Drain-Source-Strom 1 1 lässt sich auf die in dem Kondensator 2
gespeicherte Ladung zurückschließen. In einem vereinfachten Bild kann man den
Kondensator 2 und die darauf gespeicherte Ladung als Spannungsquelle ansehen, die die an dem weiteren Pol 4 anliegende Spannung Uout 10 erhöht oder erniedrigt, so dass beispielsweise die Schwellenspannung des Feldeffekt-Transistors 5, welche an den weiteren Pol 4 des Kondensators 2 anzulegen ist, von der Schwellenspannung, die an dem Gate-Anschluss 8 des Feldeffekt-Transistors 5 anzulegen wäre, um die Spannung abweicht, die die auf dem Kondensator gespeicherte Ladung aufgrund der Kapazität des Kondensators repräsentiert.
Zur Ermittlung der auf dem Kondensator 2 gespeicherten Ladung wird somit bei einer Ausführungsform der Feldeffekt-Transistor 5 so beschaltet, dass in diesem ein Stromfluss stattfindet. Der Drain-Source-Strom lDS 1 1 wird in Beziehung zu der an dem weiteren Pol 4 des Kondensators 2 anliegenden Spannung Uout 10 gesetzt. Über die Messung dieser Spannung Uout 10 und des Drain-Source-Stroms lDs 1 1 lässt sich somit die Ladung ermitteln, die in dem Kondensator 2 gespeichert ist. Hierfür ist die Kenntnis der Kapazität des Kondensators 2 notwendig.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Ladungsmesseinrichtung 1 mit anderen Schaltkreisen gemeinsam in einem Mikrochip ausgebildet, um beispielsweise als Sensor für einen FIB-Angriff zu dienen. Hierzu wird die Ladungssammelungseinrichtung 9 beispielsweise als metallische Fläche nahe einer Oberfläche des Mikrochips in der Zwischenschichtisolation ausgebildet. Selbst bei schwachen lonenströmen, die zum Abrastern des Mikrochips genutzt werden, sammeln sich an dessen Oberfläche positive Ladungen. Um diese zu kompensieren, findet eine Ladungsverschiebung in der Weise statt, dass sich negative Ladungen auf der Ladungssammelungseinrichtung 9, die als Antenne dient, ansammeln. Durch diese Ladungsverschiebung tritt in dem Kondensator 2 und an dem Gate 12 eine Spannung auf. Selbst bei sehr niedrigen lonenströmen sind die im Kondensator 2 und am Gate 12 auftretenden Spannungen in der Regel so hoch, dass diese oberhalb der Tunnelschwelle liegen, ab der einzelne Ladungsträger durch die Isolation des Gates 12 bzw. des Kondensators 2 tunneln können. Durch das Tunneln der Ladungen wird die am Gate 12 bzw. am Kondensator 2 anliegende Spannung verringert. Werden die an der Oberfläche des Mikrochips anhaftenden Ladungen neutralisiert, so fließen die Spiegelladungen von der Ladungssammelungseinrichtung 9 (der Antenne) wieder ab. Auf dem Kondensator 2 verbleiben jedoch die Ladungen, die in dem
Kondensator 2 oder an dem Gate 12 getunnelt sind, so dass in dem Kondensator 2 eine Ladung gespeichert bleibt. Diese ist auch nach Abschluss des Fl B-Angriffs jederzeit nachweisbar. Eine Ladungsänderung gegenüber einem Referenzzustand kann somit jederzeit festgestellt werden.
In der Regel wird es auch unmöglich sein, die durch einen solchen Tunnelvorgang auf den Kondensator übertragene Ladung durch das Aufbringen einer entgegengesetzten gleichgroßen Ladung auf dem Mikrochip über ein "Zurücktunneln" der Ladung zu kompensieren. Zwar kann ein Tunnelvorgang in der entgegengesetzten Richtung bewirkt werden, eine exakte Kompensation zu bewirken, dürfte jedoch praktisch unmöglich sein. Aufgrund der Isolation der Ladungssammelungseinrichtung 9, des einen Pols 3 des Kondensators 2 und des Gates 12 und des Gate-Anschlusses 8 kann eine unmittelbare Entladung nicht herbeigeführt werden. Somit ist ein solcher Angriff in jedem Fall auch nachträglich, auch wenn der Angriff erfolgte, während der Mikrochip nicht in Betrieb war, nachweisbar.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer Ladungsmesseinrichtung 1 ' dargestellt. Gleiche technische Merkmale sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet und, sofern sie nicht abweichend beschrieben sind, identisch oder gleichartig ausgebildet, wie die in Bezug auf andere Figuren beschriebenen Merkmale und Bestandteile. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist der Source-Anschluss 6 des Feldeffekt- Transistors 5 mit einer Strommess- oder Stromregeleinrichtung 21 in Reihe geschaltet.
Unter einer Strommess- /Stromregeleinrichtung 21 wird hier eine Vorrichtung verstanden, die entweder einen durch diese hindurch fließenden Strom bestimmt, oder einen festgelegten Stromfluss durch diese hindurch herbeizuführen sucht.
Ferner weist die Ladungsmesseinrichtung 1 ' einen Verstärker 22 auf, dessen Ausgang 23 mit dem weiteren Pol 4 des Kondensators 2 leitend verbunden ist. Abhängig von dem in der Strommess-/Stromregeleinrichtung 21 fließenden Drain-Source-Strom lDS 1 1 wird die an dem weiteren Pol 4 des Kondensators 2 anliegende Spannung mittels des Verstärkers 22 abgeleitet. Anders betrachtet ist der Verstärker über den Kondensator 2 und den Feldeffekt-Transistor 5 zurückgekoppelt. Wird die Strommess-/Stromregeleinrichtung 21 so betrieben, dass ein vorgegebener Drain-Source-Strom 1 1 durch den Feldeffekt- Transistor 5 fließt, so gibt die über den Verstärker 22 aus diesem Drain-Source-Strom \DS 1 1 abgeleitete Spannung Uout 10 an dem weiteren Pol 4 des Kondensators 2 die
Beziehung zwischen der Spannung Uout 10 und dem Drain-Source-Strom 1 1 unmittelbar an. Somit ist Uout 10, die an dem weiteren Pol 4 des Kondensators 2 anliegende Spannung, unmittelbar ein Maß für die auf dem Kondensator 2 gespeicherte Ladung. Dies gilt immer dann, wenn der Verstärker 22 nicht in Sättigung betrieben wird und dessen Verstärkung ausreichend groß ist, wie dies beispielsweise bei üblichen Operationsverstärkern der Fall ist. Die sich einstellende Spannung Uout 10 ist bei vorgegebenem Drain-Source-Strom lDS 1 1 durch die Kapazität 2 und die darauf gespeicherte Ladung vorgegeben. In Bezug auf eine Referenzspannung U0Ut,Ref kann bei Kenntnis der Kapazität des Kondensators 2 die Ladung bzw. die Ladungsänderung gegenüber einem Referenzzustand errechnet werden, die auf dem Kondensator 2 gespeichert ist.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform einer Ladungsmesseinrichtung 1 " schematisch gezeigt, die ähnlich zu der nach Fig. 2 ist. Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach Fig. 2 dadurch, dass die Strommess-/Stromregeleinrichtung 21 nicht im Source-Zweig, sondern im Drain-Zweig der Schaltung angeordnet ist. Dies bedeutet, dass der Drain-Anschluss 7 mit der Strommess-/Stromregeleinrichtung 21 verbunden ist.
Ansonsten ist die Wirkungsweise der Ladungsmesseinrichtung 1 " analog zu der nach Fig. 2.
Der Verstärker 22 und die Strommess-/Stromregeleinrichtung 21 können jeweils extern oder ganz oder teilweise in der Halbleiterschaltung ausgeführt sein, in der auch der Feldeffekt-Transistor 5, der Kondensator 2 und die Ladungssammelungseinrichtung 9 ausgebildet sind.
In Fig. 4 ist schematisch eine mögliche Beschaltung exemplarisch dargestellt. Der Source-Anschluss 6 des Feldeffekt-Transistors 5 der Ladungsmesseinrichtung ist mit Masse 31 verbunden. Der Gate-Anschuss 8 ist mit dem einen Pol 3 des Kondensators 2 sowie der als Antenne ausgebildeten Ladungssammelungseinrichtung 9 verbunden. Das Gate 12 des Feldeffekt-Transistors 5, der eine Pol 3 des Kondensators und die
Ladungsmesseinrichtung 1 sind gegenüber anderen Bestandteilen der integrierten Schaltung isoliert.
Der Feldeffekt-Transistor 5 und ein gleich ausgebildeter, angepasster (englisch
"matched") Vergleichstransistor 32 sind jeweils als Last in einem durch zwei als
Spiegeltransistoren 33, 34 bezeichnete Feldeffekt-Transistoren gebildeten Stromspiegel 35 angeordnet. Gate-Anschlüsse 37, 38 der Spiegeltransistoren 33 und 34 befinden sich jeweils auf dem gleichen Potential, welches aus dem am Drain-Anschluss 39 des einen Spiegeltransistor 33 anliegenden Potentials abgeleitet ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Drain-Source-Strom lDSi 41 durch den einen Spiegeltransistor 33 und den einen Zweig 43 des Stromspiegels 35 gleich dem Drain-Source-Strom lDS2 42 durch den anderen Spiegeltransistor 34 und den anderen Zweig 44 ist.
Der Vergleichstransistor 32 ist Bestandteil eines weiteren Stromspiegels 45 gemeinsam mit einem hier als Einkoppeltransistor 46 bezeichneten Feldeffekt-Transistor. Ein Gate- Anschluss 47 des Vergleichstransistors 32 und ein Gate-Anschluss 48 des
Einkoppeltransistors 46 sind miteinander leitend verbunden, wobei deren Potential von dem des Drain-Anschlusses 49 des Einkoppeltransistors 46 abgeleitet ist. Der
Einkoppeltransistor 46 wird mit einem vorgegebenen Konstantstrom l0 50 gespeist.
Hierdurch ist vorgegeben, dass auch durch den Vergleichstransistor 32, durch den der Spiegelstrom lDS2 42 fließt, ein Strom mit derselben Größe wie der Konstantstrom l0 fließt. Somit ist IDS2 gleich l0. Aufgrund des Stromspiegels 35 gilt dasselbe für den Spiegelstrom IDSI 41 , der über den Stromspiegel 35 identisch zu dem Spiegelstrom lDS2 42 gehalten wird. Somit ist der Drain-Source-Strom lDS 1 1 , der durch den Feldeffekt-Transistor 5 fließt, durch den Konstantstrom l0 festgelegt und bestimmt. Um diesen Stromfluss durch den Feldeffekt-Transistor 5 zu erreichen, ist es notwendig, dass ein entsprechendes Potential an den weiteren Pol 4 des Kondensators 2 angelegt wird, welches dann wie oben beschrieben gemeinsam mit der gegebenenfalls gespeicherten Ladung auf dem
Kondensator 2 eine entsprechende Gate-Spannung am Gate-Anschluss 8 erzeugt.
Die Spannung Uout 1 0 an dem weiteren Pol 4 wird mittels eines beispielsweise als Operationsverstärker ausgebildeten Verstärker 22 erzeugt, dessen Ausgang 23 mit dem weiteren Pol 4 des Kondensators 2 verbunden ist. Der Verstärker 22 ist in dieser
Ausführungsform als Differenzverstärker ausgeführt und wird durch die über dem
Feldeffekt-Transistor 5 und dem Vergleichstransistor 32 abfallenden Spannungen an dem Knoten 52, welcher dem Drain-Anschluss 7 des Feldeffekt-Transistors 5 entspricht, und dem Knoten 53, der dem Drain-Anschluss 54 des Vergleichstransistors 32 entspricht, angesteuert. Ist der Transistor 32 zu dem Feldeffekt-Transistor 5 optimal angepasst, so fällt über beiden Transistoren dieselbe Spannung ab, wenn durch beide Transistoren derselbe Strom fließt. Dies wird über den Stromspiegel 35 herbeigeführt, sofern der Operationsverstärker eine geeignete Spannung an seinem Ausgang 23 erzeugt. Bei ausreichend großer Verstärkung des Verstärkers 22 und einem Betrieb, bei dem der Verstärker 22 nicht in Sättigung ist, stellt sich am Ausgang die geeignete Spannung Uout 1 0 ein, die nur von der Kapazität des Kondensators 2 und der darauf gespeicherten Ladung abhängig ist. Die Spannung Uout 1 0 an dem weiteren Pol 4 des Kondensators 2, die über dem Widerstand 55 abfällt, ist ein Maß für die auf dem Kondensator 2
gespeicherte Ladung, wie oben bereits erläutert ist. Da ein Verstärker einen
niederohmigen Ausgang zur Verfügung stellt, kann die Spannung Uout 10 gemessen werden, ohne die Schaltung nennenswert zu beeinflussen. Somit ist eine präzise
Messung der Spannung Uout 10 und hierüber der auf dem Kondensator 2 gespeicherten Ladung möglich, wobei in die Berechung der exakten Ladung die Kapazität des
Kondensators 2 eingeht.
Die gemäß Fig. 4 beschriebene Ausführungsform stellt eine beispielhafte Verschaltung dar. Auch der in der Schaltung verwendete Konstantstrom kann über geeignete
Schaltkreise in der integrierten Schaltung ausgebildet werden, in der die anderen
Elemente der Ladungsmesseinrichtung 1 "' ausgebildet sind.
Die beschriebenen Ladungsmesseinrichtungen können in geeigneter Weise zum
Erkennen eines FIB-Angriffs auf eine solche integrierte Schaltung verwendet werden, indem die als Antenne ausgebildete Ladungssammelungseinrichtung 9 an geeigneter Stelle nahe der Oberfläche, beispielsweise der Rückseite der integrierten
Halbleiterschaltung angeordnet ist, d.h. oberhalb der auf dem Halbleitersubstrat ausgebildeten Bauelemente. Ebenso ist es möglich, den sich an dem weiteren Pol 4 einstellenden Spannungspegel in einer weiteren, nicht dargestellten Sicherheitsschaltung auszuwerten und beispielsweise eine Entschlüsselung kryptografisch verschlüsselter Daten nur dann vorzunehmen, wenn der sich im Betrieb einstellende Spannungspegel Uout 10 dem Referenzspannungspegel entspricht, der in der fertigen
Ladungsmesseinrichtung 1 "' vor einem Angriff gemessen wurde, entspricht. Dies bietet den Vorteil, dass beispielsweise nach einem FIB-Angriff, bei dem ein Knoten freigelegt wurde, an dem die entschlüsselten Daten abgegriffen werden könnten, dieser Angriff erkannt wird und eine Entschlüsselung unterbleibt, so dass aus dem manipulierten Mikrochip, welchen die Halbleiterschaltung darstellt, keine entschlüsselten Daten ausgelesen werden können. Die Beziehung zwischen der Spannung an dem weiteren Pol 4 des Kondensators 2 und dem Drain-Source-Strom \DS 1 1 wird somit in der
Sicherheitsschaltung (die nicht dargestellt ist) ausgewertet.
Es versteht sich für den Fachmann, dass hier nur beispielhafte Ausgestaltungen angegeben sind. Der Feldeffekt-Transistor, dessen Gate mit dem einen Pol des
Kondensators und der Ladungssammelungseinrichtung verbunden ist, kann als n- leitender oder als p-leitender Transistor vom Verarmungstyp oder Anreicherungstyp ausgebildet sein. Die Ausgestaltung des Verstärkers ist hier nicht detaillierter beschrieben. Dem Fachmann sind jedoch unterschiedliche Ausgestaltungen wohl bekannt. Ferner ist hier eine Stromregeleinrichtung beschrieben. Es können jedoch auch andere Stromregeleinrichtungen oder Strommesseinrichtungen verwendet werden, um den Drain-Source-Strom durch den Transistor zu messen bzw. auf ein vorgegebenes Niveau einzustellen, um die an dem weiteren Pol 4 anliegende Spannung hierzu in Beziehung zu setzen.
Bezugszeichenliste
1 Ladungsmesseinrichtung
2 Kondensator
3 ein Pol des Kondensators
4 weiterer Pol des Kondensators
5 Feldeffekt-Transistor
6 Source-Anschluss
7 Drain-Anschluss
8 Gate-Anschluss
9 Ladungssammelungseinrichtung
10 Uout
1 1 Drain-Source-Strom lDS
12 Gate
21 Strommess-/Stromregeleinrichtung
22 Verstärker
23 Ausgang
31 Masse
32 Vergleichstransistor
33 Spiegeltransistor
34 Spiegeltransistor (anderer)
35 Stromspiegel
37 Gate-Anschluss des einen Spiegeltransistors (33)
38 Gate-Anschluss des anderen Spiegeltransistors (34)
39 Drain-Anschluss des einen Spiegeltransistors (33)
41 erster Drain-Source-Strom lDsi
42 zweiter Drain-Source-Strom lDS2
43 ein Zweig
44 ein anderer Zweig
45 weiterer Stromspiegel
46 Einkoppeltransistor
47 Gate-Anschluss des Vergleichstransistors (32)
48 Gate-Anschuss des Einkoppeltransistors (46)
49 Drain-Anschluss des Einkoppeltransistors (46)
50 Konstantstrom l0 Knoten (gleich Drain-Anschluss 7 des Feldeffekt-Transistors 5) Knoten (gleich Drain-Anschluss 54 Vergleichstransistors 32) Drain-Anschluss Vergleichstransistor (32)
Widerstand

Claims

Patentansprüche
1 . Ladungsmesseinrichtung (1 , 1 ', 1 ", 1 "') umfassend:
einen Kondensator (2) mit einem Pol (3) und einem weiteren Pol (4);
einen Feldeffekt-Transistor (5), welcher einen Source-Anschluss (6), einen Drain-
Anschluss (7) und einen Gate-Anschluss (8) umfasst, sowie
eine Ladungssammelungseinrichtung (9), die gemeinsam in einer integrierten
Halbleiterschaltung gefertigt sind,
wobei der eine Pol (3) des Kondensators (2) leitend mit der
Ladungssammelungseinrichtung (9) und dem Gate-Anschluss (8) des Feldeffekt- Transistors verbunden ist, und der eine Pol (3) des Kondensators (2), der Gate- Anschluss (8) und die Ladungssammelungseinrichtung (9) alle gegenüber weiteren Schaltungselementen isoliert sind.
2. Ladungsmesseinrichtung (1 , 1 ', 1 ", 1 "') nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Feldeffekt-Transistor (5) mit einer den Drain-Source-Strom (1 1 ) messenden Strommesseinrichtung oder einen den Drain-Source-Strom (1 1 ) festlegenden Stromregeleinrichtung verbunden ist und der weitere Pol (4) des Kondensators (2) mit einer Spannungsquelle verbunden ist, die ansteuerbar ist oder angesteuert wird, so dass in der Strommesseinrichtung ein Strom gemessen wird oder durch die Stromregeleinrichtung ein Strom vorgegeben ist, so dass eine Beziehung zwischen der an dem weiteren Pol (4) des Kondensators (2) anliegenden Spannung (10) und dem Drain-Source-Strom (1 1 ) ermittelbar ist.
3. Ladungsmesseinrichtung (1 , 1 ', 1 ", 1 "') nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle, die mit dem weiteren Pol (4) des Kondensators (2) verbunden ist, einen Verstärker (22) umfasst, der die Spannung (10) aus dem durch den Feldeffekt-Transistor (5) fließenden Drain-Source-Strom ableitet.
4. Ladungsmesseinrichtung (1 , 1 ', 1 ", 1 "') nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldeffekt-Transistor (5) in eine Treiber- Schaltung integriert ist, die aus einem vorgegebenen Strompegel oder
vorgegebenen Spannungspegel im Zusammenwirken mit dem über den
Kondensator (2) und den Feldeffekt-Transistor (5) rückgekoppelten Verstärker (22), einen vorgegebenen Soll-Drain-Source-Strom (1 1 ) bewirkt, so dass die an dem weiteren Pol (4) anliegende Spannung (10) im Vergleich zu einer Referenzspannung ein Maß für die Änderung der Ladung auf dem Kondensator (2) bezogen auf den bei der Referenzspannungserfassung gespeicherten Ladung ist.
5. Ladungsmesseinrichtung (1 , 1 ', 1 ", 1 "') nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollpegel in der Treiberschaltung erzeugt wird.
6. Ladungsmesseinrichtung (1 , 1 ', 1 ", 1 "') nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, dass der Verstärker (22) und die Treiberschaltung in der
Halbleiterschaltung gemeinsam mit dem Feldeffekt-Transistor (5), dem Kondensator (2) und der Ladungssammelungseinrichtung (9) hergestellt sind.
7. Ladungsmesseinrichtung (1 , 1 ', 1 ", 1 "') nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Pol (4) des Kondensators (2) mit einer Sicherheitseinrichtung auf der integrierten Halbleiterschaltung gekoppelt ist, die ausgebildet ist, im Betrieb, bei dem die Spannung (10) an diesem weiteren Pol (4) mittels des über den Kondensator (2) und den Feldeffekt-Transistor (5) zurück gekoppelten Verstärkers (22) bereitgestellt ist, abhängig von dieser Spannung (10) eine Sicherheitsfunktion auszuführen oder nicht.
8. Verfahren zum Messen einer Ladungsmenge mit Hilfe einer integrierten
Halbleiterschaltung, welche eine Ladungsmesseinrichtung (1 , 1 ', 1 ", 1 "') umfasst, wobei die Ladungsmesseinrichtung (1 , 1 ', 1 ", 1 "'):
einen Kondensator (2) mit einem Pol (3) und einem weiteren Pol (4);
einen Feldeffekt-Transistor (5), welcher einen Source-Anschluss (6), einen Drain- Anschluss (7) und einen Gate-Anschluss (8) umfasst, sowie
eine Ladungssammelungseinrichtung (9) umfasst,
wobei der eine Pol (3) des Kondensators (2) leitend mit der
Ladungssammelungseinrichtung (9) und dem Gate-Anschluss (8) des Feldeffekt- Transistors (5) verbunden ist, und der eine Pol (3) des Kondensators (2), der Gate- Anschluss (8) des Feldeffekt-Transistors (5) und die
Ladungssammelungseinrichtung (9) alle gegenüber weiteren Schaltungselementen isoliert sind, wobei das Verfahren die Schritte umfasst,
Betreiben der Ladungsmesseinrichtung (1 , 1 ', 1 ",1 "') in der Weise, dass an dem weiteren Pol (4) des Kondensators (2) eine Spannung (10) anliegt und durch den Feldeffekt-Transistor (5) ein Drain-Source-Strom (1 1 ) fließt und Ermitteln einer Beziehung zwischen der Spannung (10) an dem weiteren Pol (4) des Kondensators (2) und dem Drain-Source-Strom (1 1 ),
Vergleichen des ermittelten Beziehung mit einer zuvor ermittelten oder errechneten Referenzbeziehung zwischen der an dem weiteren Pol (4) des Kondensators (2) anliegenden Spannung (10) und dem Drain-Source-Strom (1 1 ) und Ableiten der Ladungsmengenänderung die über die Ladungssammelungseinrichtung (9) in den Kondensator (2) eingespeichert ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem weiteren Pol (4) des Kondensators (2) anliegende Spannung mittels eines Verstärkers (22) aus dem durch den Feldeffekt-Transistor (5) fließenden Strom abgeleitet wird.
Verwendung der Ladungsmesseinrichtung oder des Verfahrens zum Messen einer Ladungsmenge nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Erkennen einer Einwirkung durch einen Strahl geladener Teilchen oder durch ein elektrisches Feld hoher Feldstärke auf die integrierte Halbleiterschaltung, indem eine Änderung der
Beziehung zwischen der über den weiteren Pol (4) des Kondensators (2)
eingekoppelten Spannung (10) und des Drain-Source-Strom (1 1 ) ausgewertet wird, und eine so ermittelte Ladungsänderung als erfolgte Einwirkung mittels eines Strahl geladener Teilchen oder Einwirkung mit einem elektrischen Feld hoher Feldstärke erkannt wird.
PCT/EP2013/050102 2012-01-06 2013-01-04 Ladungsmesseinrichtung Ceased WO2013102660A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/370,805 US9945891B2 (en) 2012-01-06 2013-01-04 Charge measuring device with integrated FET, capacitor, and charge accumulation device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012200168.9 2012-01-06
DE102012200168A DE102012200168A1 (de) 2012-01-06 2012-01-06 Ladungsmesseinrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013102660A1 true WO2013102660A1 (de) 2013-07-11

Family

ID=47522665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/050102 Ceased WO2013102660A1 (de) 2012-01-06 2013-01-04 Ladungsmesseinrichtung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9945891B2 (de)
DE (1) DE102012200168A1 (de)
WO (1) WO2013102660A1 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107991543B (zh) * 2017-12-18 2024-03-26 深圳芯能半导体技术有限公司 绝缘栅双极型晶体管的栅极电荷量测量电路及其测量方法
FR3084521B1 (fr) 2018-07-25 2020-08-14 Stmicroelectronics Rousset Procede de protection d'un module de circuit integre et dispositif correspondant
FR3084520B1 (fr) 2018-07-25 2020-08-14 Stmicroelectronics Rousset Procede de protection d'un circuit integre, et dispositif correspondant
FR3084492A1 (fr) * 2018-07-30 2020-01-31 Stmicroelectronics (Rousset) Sas Procede de detection d'une attaque par un faisceau de particules electriquement chargees sur un circuit integre, et circuit integre correspondant
FR3099259B1 (fr) 2019-07-24 2021-08-13 St Microelectronics Rousset Procédé de protection de données stockées dans une mémoire, et circuit intégré correspondant
KR102668039B1 (ko) * 2023-06-16 2024-05-21 전남대학교산학협력단 시스템 반도체에 대한 물리적 공격을 검출하기 위한 보안 회로

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000011719A1 (de) * 1998-08-18 2000-03-02 Infineon Technologies Ag Halbleiterchip mit oberflächenabdeckung
WO2002071485A2 (de) * 2001-03-07 2002-09-12 Infineon Technologies Ag Schaltung für fib-sensor
WO2008012464A2 (fr) * 2006-07-27 2008-01-31 Stmicroelectronics Sa Circuit eeprom de retention de charges pour mesure temporelle
WO2008084017A1 (fr) * 2007-01-05 2008-07-17 Proton World International N.V. Limitation d'acces a une ressource d'un circuit electronique

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5168174A (en) * 1991-07-12 1992-12-01 Texas Instruments Incorporated Negative-voltage charge pump with feedback control
US20020152044A1 (en) * 2001-02-12 2002-10-17 Matrics, Inc. Method, system, and apparatus for remote timing calibration of a RFID tag population
DE10154392A1 (de) 2001-11-06 2003-05-15 Philips Corp Intellectual Pty Ladungsdetektor-Halbleiterbauelement, System aus einem Ladungsdetektor-Halbleiterbauelement und einem Referenz-Halbleiterbauelement, Wafer, Verwendung eines Wafers und Verfahren zur qualitativen und quantitativen Messung einer Aufladung eines Wafers
US8384148B2 (en) * 2004-12-22 2013-02-26 Micron Technology, Inc. Method of making a floating gate non-volatile MOS semiconductor memory device with improved capacitive coupling

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000011719A1 (de) * 1998-08-18 2000-03-02 Infineon Technologies Ag Halbleiterchip mit oberflächenabdeckung
WO2002071485A2 (de) * 2001-03-07 2002-09-12 Infineon Technologies Ag Schaltung für fib-sensor
US6964378B2 (en) 2001-03-07 2005-11-15 Infineon Technologies Ag Circuit for a focused ion beam (FIB) sensor
WO2008012464A2 (fr) * 2006-07-27 2008-01-31 Stmicroelectronics Sa Circuit eeprom de retention de charges pour mesure temporelle
WO2008084017A1 (fr) * 2007-01-05 2008-07-17 Proton World International N.V. Limitation d'acces a une ressource d'un circuit electronique

Also Published As

Publication number Publication date
US20140375303A1 (en) 2014-12-25
US9945891B2 (en) 2018-04-17
DE102012200168A1 (de) 2013-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69003321T2 (de) MOS-integrierte Schaltung mit regelbarer Schwellspannung.
DE102006052863B4 (de) Schutzstruktur für Halbleitersensoren und deren Verwendung
DE69528298T2 (de) Analog MISFET mit einstellbarer Schwellspannung
DE102013202595B4 (de) Vorrichtung mit vertikaler Hall-Vorrichtung
WO2013102660A1 (de) Ladungsmesseinrichtung
DE10154392A1 (de) Ladungsdetektor-Halbleiterbauelement, System aus einem Ladungsdetektor-Halbleiterbauelement und einem Referenz-Halbleiterbauelement, Wafer, Verwendung eines Wafers und Verfahren zur qualitativen und quantitativen Messung einer Aufladung eines Wafers
DE2201028C3 (de) Verfahren zum Betrieb eines Feldeffekttransistors und Feldeffekttransistor zur Ausübung dieses Verfahrens
EP1715333B1 (de) Verfahren zur Signalauslesung an einem gassensitiven Feldeffekttransistor
DE2429836A1 (de) Verfahren zur bestimmung des stabilitaetsverhaltens von halbleiterschaltungen
DE102014013482B4 (de) Bipolares elektronisches Bauelement
DE10249009A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE69012382T2 (de) Referenzzelle für das Lesen von EEPROM-Speicheranordnungen.
DE102016222213A1 (de) MOS-Bauelement, elektrische Schaltung sowie Batterieeinheit für ein Kraftfahrzeug
DE112019000268T5 (de) Integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung, Stromsteuervorrichtung, die die integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung verwendet, und Automatikgetriebesteuervorrichtung, die die Stromsteuervorrichtung verwendet
DE10136798B4 (de) Eingangsschnittstellenschaltung für eine integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung
WO2002069284A1 (de) Zeiterfassungsvorrichtung und zeiterfassungsverfahren unter verwendung eines halbleiterelements
EP2027459A1 (de) Feuchtesensor und verfahren zum messen der feuchte eines gasförmigen mediums
DE19938403C2 (de) Schaltung
DE19781735B4 (de) Integriertes Gerät zum kapazitiven Messen von Nanometerabständen
DE10257870B4 (de) Halbleiterstruktur mit einer integrierten Abschirmung
DE102011113767B3 (de) Halbleiterdetektor mit einer Ladungsträgerinjektionseinrichtung und Betriebsverfahren dafür
DE19941684A1 (de) Halbleiterbauelement als Verzögerungselement und Verwendung eines Halbleiterbauelementes
DE102015221376A1 (de) Halbleiterbauelement sowie Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements und Steuergerät für ein Fahrzeug
DE19614010A1 (de) Halbleiterbauelement mit einstellbarer, auf einem tunnelstromgesteuerten Lawinendurchbruch basierender Stromverstärkung
DE10111462A1 (de) Thyristorstruktur und Überspannungsschutzanordnung mit einer solchen Thyristorstruktur

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13700074

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14370805

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13700074

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1