JP4027974B2 - データキャリアの信頼性試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求の範囲第１項のおいて書きに記載された、データ記憶媒体の真贋検査方法に関するものである。
この種の方法は、例えばＥＰ０３１３９６７Ａ１号明細書から知られている。この方法では、集積回路の物理的構造が、チップ製造段階で特に影響を受けるので、集積回路は、この回路に固有の物理的諸特性として評価可能な特徴を備えている。これに関連して、上記公報には、抵抗測定法によって幾つかの位置において走査可能な不規則な表面構造を有する金属被膜を備えた集積回路を提供し、かくして得られた抵抗プロフィルを、データ記憶媒体の真贋判定のために特性データの形態で記憶することを提案している。しかしながら、このような不規則な表面構造の検知は複雑であり、測定技術の観点からすると検知が困難である。
同様に、ＷＯ９４／１５３１８号明細書には、請求の範囲第１項のおいて書きに記載された方法が開示されている。この公知の方法においては、データ記憶媒体の真贋検査のための物理的特性が、集積回路に個別に存在する回路の非可逆的に調整可能な電気的状態から判定される。集積回路の電気的特性は、データ記憶媒体に関する特性値を作成するのに用いられて、真贋判定のために評価される。集積回路の非可逆的に調整可能な電気的状態は、測定技術の観点からすれば検知が容易であるが、この検査方法は、データ記憶媒体の真贋検査を可能にするために集積回路をより複雑にものにしなければならない。
本発明の課題は、僅かな技術的努力によって信頼性の高い真贋検査を可能にするデータ記憶媒体の真贋検査方法を提供することである。
この課題は、本発明の請求の範囲第１項の特徴部分によって解決される。
本発明の基本概念は、データ記憶媒体の集積回路の少なくとも１つの領域に、エネルギー的に励起可能な材料を提供して、データ記憶媒体の真贋を判定するために、上記材料から放出される電磁放射線の少なくとも１つの特性を測定および評価することである。本発明においては上記測定が非接触的に行われるために、伝送プロトコルの中で定義されたデータ交換とは無関係に真贋検査が可能である。
上記励起は、その材料に対し外部から供給される電磁放射線によって生起されることが好ましく、その材料から放出される放射線は光学的に測定される。しかしながら、その材料はまた、データ記憶媒体の集積回路に設けられ手段によって作り出される電場によって励起されることも可能である。研究によれば、測定された電磁放射線は、集積回路のメモリ中に格納可能な、集積回路の２進特性値に変換可能である。測定された電磁放射線から導かれる２進特性値が、データ記憶媒体のメモリから読み出された特性値に相関するならば、その集積回路は、従ってデータ記憶媒体は真正であるとして認識される。内在する特性値は、外部装置からデータ記憶媒体に伝送される変数情報、例えばその装置によって作り出される乱数によって、データ記憶媒体の集積回路に付加的に関連付けられて出力情報を形成し、外部装置に伝送され、その外部装置によって、データ記憶媒体の真贋を判定するための評価がなされる。
集積回路に一体的に組み込むことができる多孔性シリコンのような半導体材料を使用するのが好ましい。多孔性シリコンの物理的特性に関しては、文献Prog.Quant.Electr.1994,Vol.18，201-227頁中の“Porous Silicon;A silicon structure with new optical properties（多孔性シリコン；新しい光学的特性を持ったシリコン構造）”F.Buda，J.Kohanoff共著の内容を参照されたい。この文献は、多孔性シリコンの発光の基礎になる原理について詳細に説明している。当然のことながら、電場によって適切に励起されると、測定技術によって検知可能な特徴的な電磁放射線を放出する特性を有する他の半導体材料（例えば、マンガンをドープされた硫化物、または硫化カドミウム）を使用することも可能である。
しかしながら、電場によって励起されると発光する、半導体材料以外の材料、例えばポリマーポリフェニレンビニール（ＰＰＶ）を使用してもよい。このポリマーは、例えばシリコン層に対するホトレジストの形態で、集積回路の製造段階で施すことができる。シリコン層は、ポリマーがその間に配置される２つの電極の一方を形成する。第２の電極は、例えば金属電極にすることが可能である。ポリマーを有するシリコン層および金属電極は、保護層によって覆うことができる。適切に励起されると、その材料の特徴である電磁放射線を放出する特性を有する他の適当な材料を使用することも可能である。これらの材料は、例えばラッカーや箔の中に分散させて、集積回路の層に施すことができる。
適切に励起されると特徴ある電磁放射線を放出する材料を備えた集積回路の製造には半導体技術の分野に於ける高度な知識と技術力を必要とするので、このような材料を集積回路上に設けることによって、このような真正である特徴を備えたデータ記憶媒体の偽造または変造を防止することができる。
本発明のさらなる利点および展開は特許請求の範囲および図面を参照した発明の詳細な説明に記載されている。
図１は、集積回路を備えたデータ記憶媒体の平面図を示す。
図２は、データ記憶媒体の断面図を示す。
図３ａおよび図３ｂはそれぞれ発光性半導体材料を備えた領域の実施態様を示す。
図４および図５はそれぞれ、真贋検査装置に接続されたデータ記憶媒体を示す。
図１は、デビットカードまたはメモリーカードとしてキャッシュレス支払いに使用される例えばテレホンカードのようなデータ記憶媒体１を示す平面図である。このデータ記憶媒体１は、図示されていない外部周辺装置に対し例えば接触面の形態の通信素子４を介して電気的に接続可能である電子モジュール２を備えている。通信素子４は、もちろん周知のように、コイルまたは光電素子の形態で作成することもでき、その場合は、データ記憶媒体と装置間のデータ交換を非接触的に行なうことができる。モジュール２の中央領域にはウィンドウ３が好適に設けられており、このウィンドウ３は、図面の簡略化のためにここでは省略されている集積回路の上方に配置されている。
図２は、図１に示すデータ記憶媒体１の断面の拡大詳細図を示す。図から明らかなように、電子モジュール２は、導電体７を介して通信素子４と電気的に接続されている集積回路５を備えている。集積回路５の通信素子４に対向している側には、例えば多孔性シリコンのような材料６を含み、かつ集積回路の保護層（ここでは図示されていない）で覆われた領域１３が少なくとも１つ存在している。
上記材料６は、透明な注型用配合物８で充填可能なウィンドウ３の下部に配置されている。ここに示されているように、導電体７は集積回路５と同様に注型用配合物８で覆うことができる。このように覆うことにより、データ記憶媒体を使用する際に、電気的な接続も含めて集積回路を確実に保護することができる。
図３ａおよび図３ｂは、材料６を備えた領域１３の拡大図をそれぞれ示している。領域１３は、非発光性シリコンを含むゾーン１４と、適切に励起された場合に発光する多孔性シリコン６を含むゾーン１２とを備えている。多孔性シリコン６を含むゾーン１２は、例えば図４に示すように電磁放射線による外部照射によって、さもなければ図５に示すように集積回路５上に設けられた手段によって電気的に励起することが可能である。領域１３の各ゾーン１２は、各ゾーンに割り当てられた１対の電極を備えることが可能で、それらは行と列で選択的に駆動され、特定のゾーンを電気的に励起して発光させることが可能である。図３ａに示すゾーン１２では、規則的な構造、すなわち多孔性シリコンがほぼ等しい比率で存在している。図３ｂに示すゾーン１２は、不規則的な構造、すなわち多孔性シリコンの比率がゾーンによって異なっている。ゾーン内における多孔性シリコンの比率と分布はランダムでよい。ゾーン１２の構造は、例えばフッ化水素酸水溶液中でシリコンを電気化学的にエッチングする製造工程により決まる。エタノールが使用されない場合には、図３ｂに示すランダムで不規則な構造が得られる。これらは、例えば幅を２ミクロン、長さを２〜１０ミクロンにすることが可能である。ゾーン１２の所望の大きさと空間的な配置は、例えば対応するマスクを製造工程中に使用することにより実現される。しかしながら、このことは公知であって本発明の主題ではないので、ここでこれ以上詳しい説明は省略する。
本発明に関して唯一の関心事は、領域１３内のゾーン１２の大きさと配置を、光検出器上に光学的に結像して、解像することができるという点である。真贋を判定するために、領域１３内の各ゾーン１２からの放出される放射線が検出され、この放射線の測定によって、各ゾーンは測定された放射線に関連付けられた２進値を持つことができる。２進値変換は、例えばその特定ゾーンについて検出された放射線を基準値に対して閾値比較することにより行なうことができる。図３ａに示された実施例では、ゾーン１２が規則的な構造であることから、ゾーン１２は同じ空間配列を有する集積回路としての優れた特徴を生み出している。しかしながら、図３ｂに示した実施例では、ゾーン１２がランダム構造であることから、集積回路毎に個別の真正である特徴が得られる。
図４は、本発明の電子モジュール２を有するデータ記憶媒体の真贋検査装置２０の簡単なブロック図を示す。図面の簡略化のために、ここではモジュールだけが示されている。電子モジュール２は、材料６、例えば多孔性シリコンを含む少なくとも１つの領域１３を備えた集積回路５を実質的に備えている。この実施例では、材料６はメモリ９および論理素子１０から切り離されている。さらに電子モジュール２は、通信素子４を備え、この通信素子４を介して集積回路５と装置２０との間でデータ交換が行われる。この実施例では、データ交換は、インタフェース２５を介して接触的に行っているが、非接触的、例えば誘導的あるいは光学的でも実施可能である。
装置２０は、通信素子４を介して集積回路のメモリ９の少なくとも部分的領域にアクセスしてデータの読取りおよび／または書き込みを行なう読み書き手段２４を備えている。上記アクセスは、集積回路の論理素子１０により適切に制御される。これらの公知の手段に加えて、この装置は、電磁放射線の照射により材料６を含む領域１３を励起発光させる手段２１を備えている。この励起手段２１は例えば、多孔性シリコン６を励起して、４００〜６５０ｎｍ、望ましくは約４８８ｎｍの波長で発光させるレーザーとすることができる。かくして放出される電磁放射線は、透明なウィンドウ３を通して計測手段２２により検出される。計測手段２２は、例えばホトダイオードの列またはマトリックスからなる光検出器とすることができる。検出器２２の寸法は、材料６を含む領域１３およびウィンドウ３の寸法に適合するように選択される。
図５に示す電子モジュール２は、材料６を電気的に励起する手段１１をさらに備えている。励起手段１１は、電子発光に必要な例えば１０⁵ｖｏｌｔ／ｃｍの電界強度を持つ電界を生成させる。材料６は、例えば多孔性シリコン、またはその他の発光重合体、例えばＰＰＶとすることもできる。励起手段１１は、集積回路の制御装置（ＣＰＵ）に属する論理素子１０により駆動される。励起手段１１は、例えば装置２０から受信する信号にしたがって制御装置により作動される。
図４および５に示す実施例では、データ記憶媒体の真贋が、一定の波長、例えば約６００ｎｍで材料６が発する電磁発光スペクトルを基準として判定される。発光スペクトルは励起スペクトルで判定される。しかしながら、データ記憶媒体の真贋を判定するために、励起スペクトルと発光スペクトルとの相関関係を評価してもよい。さらに、得られる発光スペクトルを異なる励起スペクトルと関係付けることもできる。例えば差を形成してその差を評価して真贋を判定する。真贋を検査するには、集積回路５のある領域１３内の発光ゾーン１２の空間配列を評価することもできるが、それはもちろん結果的に光検出器２２上の光学的結像ゾーン１２を評価することになる。測定された発光スペクトル、または励起スペクトルと発光スペクトルとの関係は、例えばこの集積回路に関する類としての特徴、または個々の特徴を示している。
しかしながら、真贋を検査するには、２進特性値を利用することも可能である。この２進特性値は、一方では材料６が放出する電磁放射線のスペクトル分布から得ることができ、また他方では、発光ゾーン１２の空間的配列から得ることができる。後者の場合、２進特性値の各ビットは、各ビットに対応する一定の発光ゾーンに割り当てることができる。手段２３は、ゾーン１２が発する放射線測定値を、例えばデータ記憶媒体のメモリに含まれる別のデータと関連付けることができる２進特性値に変換する。集積回路が試験され良品であることが判明した後、特性値は、例えばメモリ９の書換えが防止されている１つの領域に書き込まれる。データ記憶媒体の真贋を検査するには、もちろん格納されている特性値の作成時と同じ励起が選択され、そして励起によって生じて材料６から放出される電磁放射線が手段２２によって測定され、手段２３によって２進特性値に変換され、この値が装置２０によって、読取り／書き込み手段２４がメモリ９から読み出した特性値と比較される。比較の結果が正である場合には、そのデータ記憶媒体は真正であると認識される。

Claims (15)

1. メモリ素子（９）および論理素子（１０）を具備する少なくとも１つの集積回路（５）と、導電体（７）を介して前記集積回路（５）と電気的に接続可能な、外部装置（２０）と通信する通信素子（４）と、前記集積回路の上方に配置されているウインドウ（３）とを有する電子モジュール（２）を備えた、データ記憶媒体の真贋検査システムで使用されるデータ記憶媒体において、
   前記集積回路（５）は、励起されると発光する材料（６）を用いて形成された少なくとも１つの領域（１３）を有し、
   前記材料（６）および前記集積回路（５）が透明な注型用配合物（８）で覆われていると共に、前記ウィンドウ（３）が該透明な注型用配合物（８）で充填されており、
   前記材料（６）を含む前記領域（１３）は、前記材料（６）から放出される電磁放射線が前記ウインドウを通して測定手段（２２）により検出可能なように前記ウインドウの下部に配置されており、
   前記領域（１３）が、発光ゾーン（１２）と非発光ゾーン（１４）とを含んでいることを特徴とするデータ記憶媒体。
2. 前記領域（１３）の前記発光ゾーン（１２）と前記非発光ゾーン（１４）の配置が、前記データ記憶媒体の集積回路（５）に関する類としての特徴、または個々の特徴を示していることを特徴とする請求の範囲第１項記載のデータ記憶媒体。
3. 前記材料（６）が、発光性半導体または発光性ポリマーであることを特徴とする請求の範囲第第１項または第２項記載のデータ記憶媒体。
4. データ記憶媒体の真贋検査システムであって、該真贋検査システムが、
   請求の範囲第１項から第３項のいずれか１項記載のデータ記憶媒体（１）と、
   前記通信素子（４）を介して前記メモリ素子（９）の少なくとも一部の領域にアクセスする読取りおよびまたは書込み手段（２４）と、
   前記材料（６）を励起する手段（１１，２１）と、
   励起後前記材料（６）から放出される電磁放射線を測定する手段（２２）とを備えていることを特徴とするデータ記憶媒体の真贋検査システム。
5. 前記励起手段（２１）と、前記測定手段（２２）と、前記読取りおよびまたは書き込み手段（２４）とが、外部装置（２０）の構成要素であることを特徴とする請求の範囲第４項記載のシステム。
6. 前記励起手段（２１）がレーザーであり、かつ前記測定手段（２２）がホトダイオードの列またはマトリックスを有する光検出器であることを特徴とする請求の範囲第４項または第５項記載のシステム。
7. 前記材料（６）を励起する手段（１１）が前記集積回路（５）の１構成要素であること特徴とする請求の範囲第４項から第６項のいずれか１項記載のシステム。
8. 励起されると発光する発光性材料（６）で形成された少なくとも１つの領域（１３）とメモリ素子（９）と論理素子（１０）とを具備した少なくとも１つの集積回路（５）と、外部装置（２０）と通信する通信素子（４）とを有する少なくとも１つの電子モジュール（２）を備え、前記外部装置（２０）が前記集積回路および該集積回路の特性により決定される物理的性質を評価するデータ記憶媒体の真贋検査方法において、
   前記発光性材料（６）を励起して発光させ、
   前記集積回路（５）の上方に配置されている、前記電子モジュール（２）のウインドウ（３）と、前記発光性材料（６）および前記集積回路（５）を覆うとともに前記ウインドウ（３）を充填している透明な注型用配合物（８）とを通して、該発光の間に放出される電磁放射線を検出し、
   該検出された電磁放射線に基づいて前記データ記憶媒体に関する真贋判定を下すことを特徴とするデータ記憶媒体の真贋検査方法。
9. 前記材料が、前記データ記憶媒体の外部で生成される電磁放射線か、または前記集積回路により生成される電界によって励起されることを特徴とする請求の範囲第８項記載の方法。
10. 前記データ記憶媒体の真贋を判定するために、波長６００ｎｍの発光スペクトルを評価することを特徴とする請求の範囲第８項または第９項記載の方法。
11. 前記データ記憶媒体の真贋を判定するために、発光スペクトルと励起スペクトルの関係を評価することを特徴とする請求の範囲第10項記載の方法。
12. 前記データ記憶媒体の真贋を判定するために、異なる励起で得られる発光スペクトルの差異を評価することを特徴とする請求の範囲第10項記載の方法。
13. 前記材料から放出される電磁放射線が、前記集積回路の前記メモリに格納される２進特性値に変換されることを特徴とする請求の範囲第８項記載の方法。
14. 前記２進特性値が、放出される電磁放射線のスペクトル分布、および／または発光ゾーンの空間的配列から導出されることを特徴とする請求の範囲第13項記載の方法。
15. 検出された電磁放射線から導出される前記２進特性値を、前記集積回路の前記メモリから読み出される特性値と比較することを特徴とする請求の範囲第14項記載の方法。

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