本发明公开基于衬底耦合容性PUF的芯片防半侵入式攻击方法，所述方法是先在芯片衬底下方引入金属层对光子和电磁信号进行有效屏蔽；再采用芯片内部基于衬底‑氧化层‑金属层电容耦合脉冲失配检测的衬底耦合容性PUF实时检测芯片下方金属层的完整性；衬底耦合容性PUF结构包括:由衬底‑氧化层‑金属层构成电容、由P+扩散区构成的衬底电压检测点、采样放大电路，金属层是铜、铝或导电的光、电磁屏蔽层，采样放大电路用于检测不同位置衬底电压检测点的耦合电压大小并输出设定的PUF；本发明可防止金属层被破坏，不额外引入新的工艺流程，完全与CMOS工艺兼容，具有完备的半侵入式攻击防护，可有效提升安全芯片的半侵入式攻击防护以及整个芯片的硬件安全性防护能力。