一种自毁器件及芯片

1.本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种自毁器件及芯片。


背景技术：

2.随着半导体技术的快速发展，芯片已经成为了信息技术的关键载体。当含有企业核心知识产权、个人隐私的芯片遗失会对信息安全造成极大威胁。因此利用瞬态电子技术在芯片的信息安全受威胁时使其功能甚至物理形态自行破坏(即自毁)显示极为迫切。瞬态电子技术的实现方式有应力破坏法、化学腐蚀法等。应力破坏法为实现高破坏精度和响应速度，微结构设计和工艺实现过程相对复杂。化学腐蚀法腔体工艺相对复杂，且采用的高分子聚合物材料和化学腐蚀剂难以实现长期稳定保存，存在安全隐患。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种自毁器件及芯片，易于与硅基功能电路集成，成本低、集成度高，隔离特性既保证芯片正常工作，又能快速自毁。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.本发明实施例的第一方面提供了一种自毁器件，所述自毁器件包括：第一自毁电极和第二自毁电极；中间硅层、第一硅层掺杂和第二硅层掺杂，所述中间硅层的一侧通过所述第一硅层掺杂连接所述第一自毁电极，所述中间硅层的另一侧通过所述第二硅层掺杂连接所述第二自毁电极；密封层，所述密封层配合所述第一硅层掺杂和第二硅层掺杂将所述中间硅层封闭；衬底，所述衬底与所述密封层连接；当所述第一自毁电极接收到第一预设阈值电信号，第二自毁电极接收到第二预设阈值电信号，衬底接收到第三预设阈值电信号，并持续第四预设阈值时长后，所述中间硅层在封闭空间内温度升高，使得器件被击穿或烧毁。
6.在一些实施例中，所述密封层采用热导率低的材料制成。
7.在一些实施例中，所述密封层包括第一埋氧层和第二埋氧层，所述第一埋氧层的底部与所述中间硅层的顶部连接，所述第一埋氧层的两侧分别连接所述第一自毁电极和第二自毁电极的内侧，所述第二埋氧层的顶部分别连接所述第一硅层掺杂的底部、中间硅层的底部和第二硅层掺杂的底部，所述衬底设置于所述第二埋氧层的底部。
8.在一些实施例中，所述自毁器件还包括寄生晶体管，所述寄生晶体管包括源极掺杂、漏极掺杂、栅电极和顶层硅，所述顶层硅的顶部两端分别连接所述源极掺杂和漏极掺杂，所述顶层硅的顶部中端连接所述栅电极，所述第一埋氧层的顶部与所述顶层硅的底部连接。
9.在一些实施例中，所述自毁器件还包括第一隔离层和第二隔离层，所述第一隔离层和第二隔离层均设置于所述第二埋氧层的顶部，所述第一隔离层设置于所述第一自毁电极和第一硅层掺杂的外侧，所述第二隔离层设置于所述第二自毁电极和第二硅层掺杂的外侧。
10.在一些实施例中，所述自毁器件还包括第三隔离层和第四隔离层，所述第三隔离
层和第四隔离层均设置于所述第一埋氧层的顶部，所述第三隔离层设置于所述顶层硅和源极掺杂的外侧，所述第四隔离层设置于所述顶层硅和漏极掺杂的外侧，所述寄生晶体管与所述第一自毁电极之间通过所述第三隔离层进行分隔，所述寄生晶体管与所述第二自毁电极之间通过所述第四隔离层进行分隔。
11.在一些实施例中，所述顶层硅的厚度为40～70nm，所述中间硅层的厚度为130～160nm，所述第一埋氧层的厚度为130～160nm，所述第二埋氧层的厚度为130～160nm。
12.在一些实施例中，所述第一预设阈值为正值，所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值，所述第一预设阈值电信号与所述第二预设阈值电信号的电压差值绝对值大于100v，所述第三预设阈值电信号的电压为8v。
13.在一些实施例中，所述第四预设阈值时长设定为10s～20s。
14.本发明实施例的第二方面提供了一种芯片，所述芯片包括如上所述的自毁器件。
15.根据本发明实施例的一种自毁器件及芯片，至少具有如下有益效果：在第一自毁电极和第二自毁电极之间施加高电压，衬底施加启动电压，导致碰撞电离，引发中间硅层、第一硅层掺杂和第二硅层掺杂的放大效应，放大电流，由于第一埋氧层和第二埋氧层热导率低，温度急剧升高，从而使得整个器件击穿或者烧毁。其设计灵活度高，易于与硅基功能电路集成，成本低、集成度高，双隔离特性既保证芯片正常工作，又能快速自毁。
16.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为根据实施例的自毁器件结构示意图。
19.附图标记说明如下：1、第一自毁电极；2、第二自毁电极；3、中间硅层；4、第一硅层掺杂；5、第二硅层掺杂；6、衬底；7、第一埋氧层；8、第二埋氧层；9、源极掺杂；10、漏极掺杂；11、栅电极；12、顶层硅；13、第一隔离层；14、第二隔离层；15、第三隔离层；16、第四隔离层。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
22.术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要
性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连通”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
25.下面对本技术实施例的技术方案进行简单阐述：
26.根据一些实施例，如图1所示，本技术提供了一种自毁器件，所述自毁器件包括：
27.第一自毁电极1和第二自毁电极2；
28.中间硅层3、第一硅层掺杂4和第二硅层掺杂5，所述中间硅层3的一侧通过所述第一硅层掺杂4连接所述第一自毁电极1，所述中间硅层3的另一侧通过所述第二硅层掺杂5连接所述第二自毁电极2；
29.密封层，所述密封层配合所述第一硅层掺杂4和第二硅层掺杂5将所述中间硅层3封闭；
30.衬底6，所述衬底6与所述密封层连接；
31.当所述第一自毁电极1接收到第一预设阈值电信号，第二自毁电极2接收到第二预设阈值电信号，衬底6接收到第三预设阈值电信号，并持续第四预设阈值时长后，所述中间硅层3在封闭空间内温度升高，使得器件被击穿或烧毁。
32.其中，电信号包括电压信号和电流信号。
33.基于上述实施例，第一预设阈值电信号、第二预设阈值电信号、第三预设阈值电信号和第四预设阈值时长均可根据实际需求设定。其中，第一预设阈值电信号和第二预设阈值电信号的电压差需要达到或超过器件自毁所需要的电压差值；第三预设阈值电信号为开启器件自毁所需的电信号值，第四预设阈值时长为开启器件自毁后器件自毁所需要的时长。
34.当器件自毁时，向衬底6、第一自毁电极1和第二自毁电极2施加电信号，若第一预设阈值电信号的电压大于第二预设阈值电信号的电压，电流方向由第一自毁电极1流向第一硅层掺杂4，第一硅层掺杂4流向中间硅层3，中间硅层3流向第二硅层掺杂5，第二硅层掺杂5最后流向第二自毁电极2。若第一预设阈值电信号的电压小于第二预设阈值电信号的电压，电流方向由第二自毁电极2流向第二硅层掺杂5，第二硅层掺杂5流向中间硅层3，中间硅层3流向第一硅层掺杂4，第一硅层掺杂4最后流向第一自毁电极1。在电流流动的过程中会产生焦耳热，热量计算方式为焦耳定律q＝i2×r×
t，密封层使得中间硅层3的热量难以散发出去，中间硅层3温度快速升高，使得器件被击穿或烧毁。
35.以下结合本说明书的附图1，对本公开的较佳实施方式予以进一步地详尽阐述。
36.根据一些实施例，所述密封层采用热导率低的材料制成。
37.基于上述实施例，热导率低的材料可以使得中间硅层3的热量难以传递出去，在器件自毁时，可以使得中间硅层3的温度迅速升高，器件因高温迅速自毁。
38.根据一些实施例，如图1所示，所述密封层包括第一埋氧层7和第二埋氧层8，所述第一埋氧层7的底部与所述中间硅层3的顶部连接，所述第一埋氧层7的两侧分别连接所述第一自毁电极1和第二自毁电极2的内侧，所述第二埋氧层8的顶部分别连接所述第一硅层掺杂4的底部、中间硅层3的底部和第二硅层掺杂5的底部，所述衬底6设置于所述第二埋氧层8的底部。
39.其中，如图1所示，衬底6可用作支撑器件的作用，第二埋氧层8用于隔离中间硅层3和衬底6。
40.进一步的，第一埋氧层7和第二埋氧层8的厚度设定为145nm，使用热导率低的材料制成，使得中间硅层3能够快速升温。
41.如图1所示，中间硅层3的两侧分别连接第一硅层掺杂4和第二硅层掺杂5，第一硅层掺杂4上侧连接第一自毁电极1，第二硅层掺杂5的上侧连接第二自毁电极2，第二埋氧层8的顶部分别连接第一硅层掺杂4的底部、中间硅层3的底部和第二硅层掺杂5的底部。中间硅层3与两侧的第一硅层掺杂4和第二硅层掺杂5形成npn器件，衬底6用于开启npn器件，根据焦耳定律q＝i2×r×
t，npn器件流通的电流过大时，自身产生高热量进行自毁。
42.根据一些实施例，所述自毁器件还包括寄生晶体管，所述寄生晶体管包括源极掺杂9、漏极掺杂10、栅电极11和顶层硅12，所述顶层硅12的顶部两端分别连接所述源极掺杂9和漏极掺杂10，所述顶层硅12的顶部中端连接所述栅电极11，所述第一埋氧层7的顶部与所述顶层硅12的底部连接。
43.其中，如图1所示，第一埋氧层7用于隔离中间硅层3和顶层硅12。源极掺杂9、漏极掺杂10、栅电极11和顶层硅12组成另一个npn器件，不进行自毁时可正常使用寄生晶体管。
44.根据一些实施例，如图1所示，所述自毁器件还包括第一隔离层13和第二隔离层14，所述第一隔离层13和第二隔离层14均设置于所述第二埋氧层8的顶部，所述第一隔离层13设置于所述第一自毁电极1和第一硅层掺杂4的外侧，所述第二隔离层14设置于所述第二自毁电极2和第二硅层掺杂5的外侧。
45.其中，如图1所示，第一隔离层13和第二隔离层14用于分隔左右侧的器件，防止左右侧的器件与第一自毁电极1和第二自毁电极2发生接触导致短路。
46.根据一些实施例，如图1所示，所述自毁器件还包括第三隔离层15和第四隔离层16，所述第三隔离层15和第四隔离层16均设置于所述第一埋氧层7的顶部，所述第三隔离层15设置于所述顶层硅12和源极掺杂9的外侧，所述第四隔离层16设置于所述顶层硅12和漏极掺杂10的外侧，所述寄生晶体管与所述第一自毁电极1之间通过所述第三隔离层15进行分隔，所述寄生晶体管与所述第二自毁电极2之间通过所述第四隔离层16进行分隔。
47.基于上述实施例，如图1所示，第一埋氧层7的顶部依次连接有第三隔离层15、寄生晶体管和第四隔离层16，第一埋氧层7和第三隔离层15的左侧连接第一自毁电极1，第一埋氧层7和第四隔离层16的右侧连接第二自毁电极2。其中，第三隔离层15用于防止第一自毁电极1与源极掺杂9、顶层硅12连接发生短路或互相影响，第四隔离层16用于防止第二自毁
电极2与漏极掺杂10、顶层硅12连接发生短路或互相影响。
48.在一些优选的实施例中，所述顶层硅12的厚度设置为40～70nm之间，所述中间硅层3的厚度设置为130～160nm之间，所述第一埋氧层7的厚度设置为130～160nm之间，所述第二埋氧层8的厚度设置为130～160nm之间。
49.根据一些实施例，所述第一预设阈值为正值，所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值，所述第一预设阈值电信号与所述第二预设阈值电信号的电压差值绝对值大于100v，所述第三预设阈值电信号的电压为8v。
50.基于上述实施例，第一预设阈值和第二预设阈值可以根据实际需求设定。在一些实施例中，自毁器件的衬底6开启电压为8v，第一预设阈值电信号与第二预设阈值电信号的电压差值绝对值大于100v。在另一些实施例中，也可以设定为，第二预设阈值为正值，第二预设阈值大于第一预设阈值，第一预设阈值电信号与第二预设阈值电信号的电压差值绝对值大于100v，即，第一自毁电极1与第二自毁电极2电压差为100v以上。第一自毁电极1、第二自毁电极2以及衬底6通电时，可使得器件快速发热，以达到自毁的目的。
51.根据一些实施例，所述第四预设阈值时长设定为10s～20s。
52.根据一些实施例，本技术提供了一种芯片，所述芯片包括如上所述的自毁器件。
53.基于上述实施例，当芯片丢失需要远程控制器件自毁时，向芯片发送自毁信号，芯片控制向第一自毁电极1、第二自毁电极2和衬底6通电，控制第一自毁电极1与第二自毁电极2的电压差为100v以上，衬底6通8v电信号，达到10s～20s左右时，自毁器件中的中间硅层3因散热不足、热量过高而击穿或烧毁，进一步导致芯片被击穿或烧毁，当芯片击穿或烧毁后，无法运转，从而防止芯片内存储的信息被窃取。自毁器件可以设置于任何领域使用的芯片中，既能保证芯片正常工作，又能快速自毁。
54.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
55.虽然已参照几个典型实施方式描述了本公开，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本公开能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。