【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体，具体地，涉及一种半导体物理不可克隆函数芯片及其制备方法。
技术介绍
1、物理不可克隆函数(puf，physically unclonable functions)是一种基于硬件的安全技术，利用硬件中内禀的不可重复变量来对给定的输入产生不可克隆的唯一设备响应。puf可以被认为是一种“硬件指纹”，类似于人类的指纹，它们是每一个人类个体均具有的、固定且独特的标识符号。但是这种类比是不精确的，因为目前的技术已经可以克隆(复制)出人类的指纹，但设计完善的puf是无法被当前技术克隆的。目前主流的puf均为采用半导体工艺制作的puf芯片。
2、puf的优点在于，其函数映射关系是内禀于芯片硬件的，不是通过算法计算得到的。且这种内禀于硬件自身的映射关系，由于自由度极大，以及无法进行有效的探测表征，具有了物理防克隆的特性。所谓物理防克隆，是指无法用物理手段克隆出一个实体副本。特别地，由于puf特性是内禀于芯片的，无法被外界提取，因此具有极高的安全性，这是puf技术得到重视的关键原因，因为传统的身份识别和信息加解密所依赖的口令或秘密，均是以代码的形式存储在芯片中的，容易被提取和破解。puf芯片往往是利用芯片加工过程中不可避免的随机性因素，比如结构的细微差异，材料组成的变化等，因此即使同一批次的芯片，每一个芯片个体在物理上都是不同的。这些差异，会体现在阈值电压、路径延迟时间、增益等指标上，经由特殊设计的puf芯片将其提取出来，就可以实现puf的特性。
3、但是目前的puf芯片的挑战-响应关系为线性的，因此，目前
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本申请实施例中提供了一种半导体物理不可克隆函数芯片及其制备方法。
2、本申请实施例的第一个方面，提供了一种半导体物理不可克隆函数芯片，包括：
3、交流偏置器件，所述交流偏置器件的输入端用于接收包含挑战序列的模拟信号；
4、半导体器件，至少包括：
5、沿垂直方向相对设置的第一电极和第二电极，所述第一电极与所述交流偏置器件的输出端电连接，所述第二电极接地；
6、混沌振荡功能层，设置于所述第一电极和所述第二电极之间，所述混沌振荡层至少包括多个相互交错堆叠的单元周期结构和量子隧穿层，且均通过所述单元周期结构分别与所述第一电极和所述第二电极电连接；所述混沌振荡功能层用于将包含挑战序列的所述模拟信号转换为包含与所述挑战序列对应的响应序列的高频随机噪声信号并输出。
7、在本申请一个可选实施例中，上述半导体物理不可克隆函数芯片，还包括：
8、数模转换模块，与所述交流偏置器件的输入端电连接，用于将包含挑战序列的第一数字信号转换为所述模拟信号；和/或，
9、模数转换模块，与所述混沌振荡功能层电连接，用于将所述混沌振荡功能层输出的交流信号转换为数字形态的，包含与所述挑战序列对应的响应序列的所述高频随机噪声信号并输出。
10、在本申请一个可选实施例中，所述混沌振荡功能层由砷化镓或砷化镓基体材料制成。
11、在本申请一个可选实施例中，所述单元周期结构至少包括沿垂直方向设置的：激励互感层、第一互感振荡层、振荡激发层、第二互感振荡层；其中，所述激励互感层由砷化镓铝材料制成，所述第一互感振荡层和所述第二互感振荡层由砷化镓材料制成；所述振荡激发层由具有离子掺杂的砷化镓材料制成。
12、在本申请一个可选实施例中，所述振荡激发层中的离子掺杂浓度不小于2*1017个/cm3。
13、在本申请一个可选实施例中，所述激励互感层的厚度为30～50埃米；和/或，所述第一互感振荡层的厚度为10～30埃米；和/或，所述振荡激发层的厚度为20～40埃米；和/或，所述第二互感振荡层的厚度为10～30埃米。
14、在本申请一个可选实施例中，所述量子隧穿层至少包括沿垂直方向设置的：隧穿激励层、第一隧穿振荡层、隧穿激发层、第二隧穿振荡层；其中，所述隧穿激励层由砷化铝材料制成，所述第一隧穿振荡层和所述第二隧穿振荡层由砷化镓材料制成，所述隧穿激发层由具有离子掺杂的砷化镓材料制成。
15、在本申请一个可选实施例中，所述隧穿激发层中的离子掺杂浓度不小于2*1017个/cm3。
16、在本申请一个可选实施例中，所述隧穿激励层的厚度小于15埃米；和/或，所述第一隧穿振荡层的厚度为10～30埃米；和/或，所述隧穿激发层的厚度为20～40埃米；和/或，所述第二隧穿振荡层的厚度为10～30埃米。
17、在本申请一个可选实施例中，上述半导体物理不可克隆函数芯片，还包括：
18、连接层，设置于所述混沌振荡功能层与所述第一电极之间；其中，所述连接层由具有离子掺杂的砷化镓材料制成。
19、在本申请一个可选实施例中，所述连接层的厚度小于5000埃米。
20、在本申请一个可选实施例中，上述半导体物理不可克隆函数芯片，还包括：
21、缓冲层，设置于半绝缘衬底层表面，并与所述混沌振荡功能层电连接；
22、所述第二电极设置于所述缓冲层表面，且与所述混沌振荡功能层绝缘独立。
23、在本申请一个可选实施例中，所述缓冲层包括：
24、第一缓冲层，设置于所述半绝缘衬底层表面，所述第一缓冲层由具有离子掺杂的砷化镓材料制成；
25、第二缓冲层，设置于所述第一缓冲层和所述混沌振荡功能层之间，且分别与所述第一缓冲层和所述混沌振荡功能层电连接；
26、所述第二电极设置于所述第一缓冲层表面，且与所述第一缓冲层绝缘独立。
27、在本申请一个可选实施例中，上述半导体物理不可克隆函数芯片，还包括：
28、数模转换模块，与所述交流偏置器件的输入端电连接，用于将包含挑战序列的第一数字信号转换为所述模拟信号；和/或，
29、模数转换模块，与所述混沌振荡功能层电连接，用于将所述混沌振荡功能层输出的交流信号转换为数字形态的，包含与所述挑战序列对应的响应序列的所述高频随机噪声信号并输出。
30、本申请实施例的第二个方面，提供了一种半导体物理不可克隆函数芯片的制备方法，包括：
31、在衬底层表面形成相互间隔的第二电极和混沌振荡层；
32、在所述混沌振荡层表面形成第一电极，形成包含所述第一电极、所述第二电极和所述混沌振荡层的半导体器件；
33、将所述半导体器件与所述交流偏置器件组装于芯片基板，形成半导体物理不可克隆函数芯片；其中，所述交流偏置器件的输入端用于接收包含挑战序列的模拟信号；所述第一电极与所述交流偏置器件的输出端电连接，所述第二电极接地；所述混沌振荡层至少包括多个相互交错堆叠的单元周期结构和量子隧穿层，且均通过所述单元周期结构分别与所述第一电极和所述第二电极电连接；所述混沌振荡功能层用于将包含挑战序列的所述模拟信号转换为包含与所述挑战序列对应的响应序列的高频随机本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体物理不可克隆函数芯片，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的半导体物理不可克隆函数芯片，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的半导体物理不可克隆函数芯片，其特征在于，所述混沌振荡功能层由砷化镓或砷化镓基体材料制成。
4.根据权利要求3所述的半导体物理不可克隆函数芯片，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的半导体物理不可克隆函数芯片，其特征在于，所述振荡激发层中的离子掺杂浓度不小于2*1017个/cm3。
6.根据权利要求4或5所述的半导体物理不可克隆函数芯片，其特征在于，所述激励互感层的厚度为30～50埃米；和/或，所述第一互感振荡层的厚度为10～30埃米；和/或，所述振荡激发层的厚度为20～40埃米；和/或，所述第二互感振荡层的厚度为10～30埃米。
7.根据权利要求3所述的半导体物理不可克隆函数芯片，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的半导体物理不可克隆函数芯片，其特征在于，所述隧穿激发层中的离子掺杂浓度不小于2*1017个/cm3。
9.根据权利要求
10.根据权利要求1所述的半导体物理不可克隆函数芯片，其特征在于，还包括：
11.根据权利要求10所述的半导体物理不可克隆函数芯片，其特征在于，所述连接层的厚度小于5000埃米。
12.根据权利要求1所述的半导体物理不可克隆函数芯片，其特征在于，还包括：
13.根据权利要求12所述的半导体物理不可克隆函数芯片，其特征在于，所述缓冲层包括：
14.一种半导体物理不可克隆函数芯片的制备方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种半导体物理不可克隆函数芯片，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的半导体物理不可克隆函数芯片，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的半导体物理不可克隆函数芯片，其特征在于，所述混沌振荡功能层由砷化镓或砷化镓基体材料制成。
4.根据权利要求3所述的半导体物理不可克隆函数芯片，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的半导体物理不可克隆函数芯片，其特征在于，所述振荡激发层中的离子掺杂浓度不小于2*1017个/cm3。
6.根据权利要求4或5所述的半导体物理不可克隆函数芯片，其特征在于，所述激励互感层的厚度为30～50埃米；和/或，所述第一互感振荡层的厚度为10～30埃米；和/或，所述振荡激发层的厚度为20～40埃米；和/或，所述第二互感振荡层的厚度为10～30埃米。
7.根据权利要求3所述的半导体物理不可克隆函数芯片，其特征在于，
8.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，
申请(专利权)人：苏州矗联电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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