保护MEMS单元免受红外线检查的方法和MEMS单元与流程

本发明涉及一种用于保护mems单元、尤其是mems传感器免受红外线检查的方法以及对此的mems单元和mems传感器。

背景技术

在过去这些年中，微系统（英语：microelectromechanicalsystem（微机电系统），mems）的重要性已经强烈增加。mems传感器、诸如基于mems的惯性传感器在无数电子设备和系统中被使用。

机密的、不能读出或复制的密钥的应用是针对网络化世界中的数据安全的基础。这些密钥例如被用于加密数据传输或也被用于对网络参与者进行鉴权。在首先纯软件密钥已在非易失性存储器中、必要时在特别受保护的存储区域中被使用并且还在被使用之后，该趋势明确地走向基于硬件的密钥的方向。当前最普遍的方法是所谓的sram-puf（physicalunclonablefunction（物理不可克隆函数）），其中在晶体管中的制造公差导致在施加工作电压之后存储单元的随机的然而能够重复的接通状态。然而，如果用显著的耗费，则sram-puf也已经不仅被读出而且也被复制。

申请us2015200775a描述对基于硬件的密钥的mems传感器的使用。对此，这些传感器的制造引起的、最不同的、独特的机电特性，诸如谐振频率（模式（moden））、电容、内部辅助信号由评估电路来检测并且被组成密钥。侵入式方法（invasivemethode），也即对传感器的打开，通常导致密钥的毁坏，因为例如在传感器内部的压力条件和传感器中的机械应力改变。

利用当前流行的、现代的红外线测量方法、例如ir振动法（ir-vibrometrie）或ir干涉法（ir-interferometrie），存在如下危险：密钥的部分可以通过对于ir光而言透明的硅而以非侵入方式被读出，由此明显减小密钥的安全性。

技术实现要素：

建议如下方法，利用这些方法，保护mems单元、尤其是mems传感器免遭红外线光谱检查，其方式是使这些检查被防止或至少变得困难。对此，至少一个层被装入（einbauen）到mems单元的结构中或者至少一个层被施加到mems单元的表面上，使得其由于其光学特性而将入射到其上或在其上所入射的红外线光的至少50%、尤其是至少90%吸收、反射或漫散射（diffusstreuen）。由此，借助红外线检查来对内部物理特性进行的非侵入式检查被防止或变得困难，并且尤其是保证或改善由这些特性所推导的机密或密钥的安全性。

在此情况下，主要出发点是：使得该系统对于ir光而言是不透明的，或者以如下程度来使透射（transmission）和/或光学清晰度（optischeschärfe）这样地最小化，使得对于测定所需的结构信息的读出或评估不再是可能的或者并不容易地是可能的。

如果所述至少一个层具有这样的结构特性（尤其是层厚度）和光学特性（尤其是材料特性），使得从每个入射角入射到所述至少一个层上的至少50%、尤其是至少90%的红外线光被所述至少一个层吸收、反射或漫散射，则该保护是特别高的。

为了此外特别好地保护该单元或该传感器，在一种优选的构型方案中，在该单元或传感器中的至少一个层这样来布置，使得来自每个方向的光在mems单元或mems传感器的表面和洞（kaverne）之间经过（passieren）所述至少一个层。

这样受保护的mems单元尤其是如下传感器，该传感器具有载体结构、传感器帽（sensorkappe）、由载体结构和传感器帽所限制的、真空的洞和被施加在载体结构上的、原本的、功能性的传感器结构。

在特别优选的构型方案中，至少一个层在制造该单元或该传感器时被引入或者被施加到对于所述洞的内部表面上，由此，这些层不应在没有到该单元中或该传感器中的侵入式干预的情况下和在没有大耗费的情况下被去除。

在可替代的、优选的构型方案中，至少一个层在制造该单元或该传感器之后被施加在该单元或该传感器的外部表面上。虽然，在此针对去除该层的保护常常被降低。但是，在此去除也是耗费的并且可能导致对该单元或传感器的损害。此外，该层的施加应在这些构型方案中更简单地被实现。

尤其是金属覆盖层（metallischelage）由于其在红外线范围内的光学特性而适合作为所述至少一个层的构型方案。附加的晶片也可以被考虑作为其他层，例如通过接合方法，如其例如也在传感器制造中所使用的那样。

附图说明

接下来，参照所附附图并且根据实施例来对本发明进一步予以描述。

在此，图1示意性地示出示例性的mems传感器。

具体实施方式

在借助激光ir振动法（laser-ir-vibrometrie）来在mems传感器上进行的测量中，已经测定典型地约50%范围内的红外线频率的透射值。利用这样的测量，可以确定在传感器结构中的频率并且因此作出对mems传感器的、puf所基于的物理特性的推论，并且因此作出对puf的推论。本发明涉及确保mems传感器免遭借助红外线光谱法（infrarot-spektroskopie）进行的检查。除了mems传感器以外，也可以使用mems单元，其原本的功能性mems结构这样鉴于puf功能性方面被优化，使得该mems单元不再可以实施（显著的（signifikant））传感器功能，而是优先用作puf单元。也应该保护这样的mems单元免遭红外线检查。

图1示出mems传感器1。该mems传感器1具有载体晶片11，其与其他层14的界限通过分割线12来阐明。mems传感器1具有其他层14，所述其他层与载体晶片11围成腔（kavität）或洞15。这些层14可以经由接合方法与层11连接。层14也被表示为所谓的传感器帽。在腔或洞15中优选地产生真空。mems传感器1的原本的、功能性的传感器结构13处在该洞15中并且处在该载体晶片11上。

层11和层14以及传感器结构13通常由硅组成，而在图1中的mems传感器具有金属层16或金属覆盖层16，该金属层或这些金属覆盖层处于层11和14的内部表面上，也即处于对于腔或洞15的面上。该金属层防止利用红外线光谱方法来对mems传感器的检查或者使其困难，因为其对于红外线频率而言（尽可能地）是不透明的并且因此使得对于光谱检查足够的透射值不被实现。层厚度和所使用的材料在此应该这样被选择，使得入射到所述层上的ir光的至少50%、尤其是至少90%被吸收、反射或漫散射。通过在mems传感器1的内部的位置（lage），使得通过对于puf的攻击者来进行的对所述层16的去除几乎是不可能的，因为这可能会严重地损坏该传感器1以及毁坏腔或洞15的真空。到传感器结构中的这样的干预也带来如下后果：使（例如由成型工艺）压印（einprägen）的机械应力状态或者压力情况改变并且由此使puf所基于的物理特性或传感器特性的精确表现轻微改变。因此，强烈提高操纵安全性。出于这些原因，在一种可替代的构型方案中，利用所引入的、也即埋入的（vergraben）层同样优选的是，使该层在对于洞的表面的附近处被引入。

在可替代的构型方案中，具有相应的光学特性的所述至少一个层也可以被引入到（尤其是埋入到）或施加到mems传感器的其他部位处。因此，例如在mems传感器的外部表面上的金属层也可以适用。在此，针对去除这些层的区域的保护不再像是如在之前所描述的实施例中的那样地高。但是，对这些层的打磨也仍然是耗费的并且可能损坏mems传感器，使得对mems传感器的puf的攻击至少很大程度地变得困难。

可替代地，也可以已经足够的是，将所述至少一个层仅设置在载体晶片中或载体晶片上或者仅设置在传感器帽中或传感器帽上。

除了金属层以外，具有所提到的光学特性的其他层原则上也适用。这些层在此可以以不同方式被施加。除了沉积或消融方法（abscheide-bzw.ablationsverfahren）以外也可以通过接合来施加层。因此可以例如借助接合方法来将至少一个附加的晶片施加在其余晶片层的表面上。