DE19840251B4

DE19840251B4 - Circuit chip, especially transponder with light protection

Info

Publication number: DE19840251B4
Application number: DE19840251A
Authority: DE
Inventors: Andreas Plettner; Karl Haberger
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2018-09-04
Also published as: WO2000014800A1; DE19840251A1

Abstract

Schaltungschip aus einem halbleitenden Substrat (2) einer Dicke von weniger als 50 μm mit einer Vorderseite und einer Rückseite, wobei in der Vorderseite eine integrierte Schaltung definiert ist, wobei auf der Vorderseite und der Rückseite jeweils eine Lichtschutzschicht (6, 8; 12, 16; 48, 60) zumindest über Bereichen, in denen aktive Elemente der integrierten Schaltung definiert sind, vorgesehen ist, wobei die Lichtschutzschicht (6, 8; 12, 16; 48, 60) aus Metall, einem Halbleitermaterial, das einen geringeren Bandabstand als Silizium aufweist, oder einem hochleitfähigen Silizid gebildet ist.Circuit chip made of a semiconducting substrate (2) with a thickness of less than 50 μm with a front side and a rear side, an integrated circuit being defined in the front side, a light protection layer (6, 8; 12, 16 ; 48, 60) is provided at least over areas in which active elements of the integrated circuit are defined, the light protection layer (6, 8; 12, 16; 48, 60) made of metal, a semiconductor material that has a smaller band gap than silicon has, or a highly conductive silicide is formed.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schaltungschip und insbesondere einen Transponder, der eine Lichtschutzschicht aufweist, und insbesondere einen solchen Schaltungschip, der als extrem dünner (weniger als 50 µm) Schaltungschip zur Verwendung in elektronischen Etiketten verwendet werden kann.The present invention relates relate to a circuit chip and in particular a transponder, which has a light protection layer, and in particular one Circuit chip that is extremely thin (less than 50 µm) circuit chip for use in electronic Labels can be used.

Abgesehen von Solarzellen oder speziellen Sensoren werden Halbleiterbauelemente, beispielsweise integrierte Schaltungen (ICs), bis auf wenige Ausnahmen, beispielsweise mittels ultraviolettem Licht löschbare EPROMs, in optisch dichte Ge= häuse eingebaut. Bei speziellen Anwendungen, beispielsweise. sogenannte Chip-On-Board-Techniken, die ebenfalls ungehäuste Chips verwenden, wird die Oberfläche durch optisch nicht transparente Kleber vor Lichteinfall geschützt, um die gewünschte Funktion sicherzustellen.Except for solar cells or special sensors become semiconductor components, for example integrated circuits (ICs), with a few exceptions, for example using ultraviolet light erasable EPROMs, in optically sealed housing built-in. For special applications, for example. so-called Chip-on-board techniques, which also use bare chips the surface protected from light by optically non-transparent glue the desired Ensure function.

Ein Lichtschutz ist allgemein erforderlich, da die verwendeten Halbleiter aufgrund dessen, daß absorbiertes Licht im Halbleiter Landungsträgerpaare erzeugt, lichtempfindlich sind. Bei Silizium, das einen Bandabstand von 1,17 eV besitzt, setzt dieser Prozeß der Erzeugung von Ladungsträgerpaaren bei Wellenlängen unterhalb von etwa 1 μm ein. Diese Ladungsträgerpaare werden im Volumen des Siliziums generiert und diffundieren, wobei sie meist durch interne elektrische. Felder getrennt und beschleunigt werden. Die durch das lokal absorbierte Licht erzeugten Ladungsträger erhöhen die Stromleitfähigkeit in unerwünschter Weise und verursachen Potentialverschiebungen, die beispielsweise die Einsatzspannung von MOS-Transistoren verändern. In aller Regel werden durch die verstärkenden Eigenschaften der Transistoren diese unbeabsichtigten Belichtungseffekte weiter verstärkt, so daß bereits geringe Lichtmengen die Funktionalität drastisch be einflussen. Wenn kein Gehäuse verwendet wird, muß eine Passivierung die Aufgabe der Lichtunterdrückung übernehmen.Sun protection is generally required because the semiconductors used due to that being absorbed Light generated in the semiconductor landing carrier pairs, are sensitive to light. For silicon, which has a band gap of 1.17 eV owns, this process continues Generation of pairs of carriers at wavelengths below about 1 μm on. These pairs of carriers are generated in the volume of silicon and diffuse, whereby mostly through internal electrical. Fields are separated and accelerated. The charge carriers generated by the locally absorbed light increase the electrical conductivity in unwanted Way and cause potential shifts, for example change the threshold voltage of MOS transistors. Usually will through the reinforcing Properties of the transistors have these unintended exposure effects further strengthened, so that already Small amounts of light drastically affect functionality. If no housing must be used Passivation take over the task of light suppression.

Bei ungehäusten Chips, die einem Lichteinfall unterliegen können, wird eine solche Passivierung üblicherweise durch eine schwarze Epoxybeschichtung erreicht, bei der die schwarze Färbung durch eingebrachten Ruß realisiert wird. Diese Epoxybeschichtung wird üblicherweise in Tropfenform aufgebracht. Eine solche Epoxybeschichtung weist jedoch eine Dicke auf, die bei extrem dünnen Chips, wie sie bei der Verwendung für elektronische Etiketten erforderlich ist, nicht hinnehmbar ist, da dadurch die Gesamtdicke des Chips unannehmbar erhöht wird.For unhoused chips that are exposed to light may be subject to such passivation is common achieved by a black epoxy coating, in which the black Coloring by introduced soot realized becomes. This epoxy coating is usually applied in the form of drops. However, such an epoxy coating has a thickness that is extremely thin Chips as required when using electronic labels is unacceptable, as this will affect the overall thickness of the chip is unacceptably increased.

Bei der Verwendung als elektronisches Etikett in der Form einer sogenannten Wegwerfelektronik soll der Chip zwischen zwei Papieren oder dünnen Kunststoffmaterialien eingebettet bzw. einlaminiert werden. Die optische Transparenz von weißem Papier eines Gewichts von 80 Gramm/m² mit einer Dicke von ca. 80 μm liegt empirisch bei ca. 12%. Durch eine Färbung kann diese optische Transparenz um mehr als eine Größenordnung gesenkt werden, wobei jedoch auch dann eine Störung nicht ausgeschlossen ist.When used as an electronic label in the form of so-called disposable electronics, the chip should be embedded or laminated between two papers or thin plastic materials. The optical transparency of white paper weighing 80 grams / m ² with a thickness of approx. 80 μm is empirically approx. 12%. This optical transparency can be reduced by more than an order of magnitude by coloring, but even then a malfunction cannot be ruled out.

Bei dem Einsatz eines Chips in elektronische Etiketten ist eine besonders flache Bauform des Chips erforderlich, um nach der Einbettung bzw. Einlaminierung desselben zwischen zwei Papiere bzw. andere dünne, flexible Substrate, beispielsweise Polymerfolien, papiertechnische Vorgänge, insbesondere das Bedrucken, nicht zu beeinträchtigen. Abdecklacke aus Polymeren mit optisch absorbierenden Füllstoffen, die üblicherweise als lichtundurchlässige Passivierungsschicht verwendet werden, können bei einem solchen Einsatz des Chips nicht verwendet werden, da die optische Transmission dieser Abdecklacke zu hoch ist, wenn dünne Abdecklackschichten im Bereich von 1 μm verwendet werden.When using a chip in electronic labels a particularly flat design of the chip is required in order to embedding or laminating the same between two papers or other thin, flexible substrates, for example polymer films, paper technology operations especially not to affect the printing. Masking varnishes made of polymers with optically absorbing fillers, the usual as opaque Passivation layer can be used in such an application of the chip can not be used because the optical transmission of these topcoats is too high if thin Masking layers in the range of 1 μm can be used.

Die DE 32 08 021 A1 zeigt eine integrierte Halb leiterschaltung, bei dem über aktiven Gebieten ein Schutzfilm vorgesehen ist, der beispielsweise aus Aluminium besteht. Dieser Schutzfilm soll empfindliche Schaltungselemente gegenüber Licht, das von außen auf das Halbleitersubstrat fällt, abschirmen.The DE 32 08 021 A1 shows an integrated semiconductor circuit in which a protective film is provided over active areas, which consists for example of aluminum. This protective film is intended to shield sensitive circuit elements from light that falls on the semiconductor substrate from the outside.

Gemäß der DE 41 43 587 C2 ist ein Halbleiterchip, der auf einem Substrat angeordnet ist, in einem Gießharzgehäuse untergebracht, das homogenes Graphitschwarz oder schwarzes Eisenoxid oder Anilinschwarz enthält, um Licht zu absorbieren. Diese Schrift lehrt ferner, zusätzlich zu der Gießharzeinkapselung eine weitere Lichtabschirmschicht vorzusehen, die beispielsweise aus Metallen oder Oxiden bestehen kann. Diese zusätzliche Lichtabschirmschicht ist nur über der von dem Substrat abgewandten Oberfläche des Schaltungschips angeordnet.According to the DE 41 43 587 C2 is a semiconductor chip, which is arranged on a substrate, housed in a cast resin housing, which contains homogeneous graphite black or black iron oxide or aniline black, in order to absorb light. This document also teaches, in addition to the encapsulation of casting resin, to provide a further light-shielding layer, which can consist, for example, of metals or oxides. This additional light shielding layer is only arranged over the surface of the circuit chip facing away from the substrate.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schaltungschip zu schaffen, der eine Lichtschutzschicht aufweist, die einen ultraflachen Aufbau des Schaltungschips und somit den Einsatz desselben in elektronischen Etiketten ermöglicht.The object of the present invention is to create a circuit chip that has a light protection layer has an ultra-flat structure of the circuit chip and thus enables the use of the same in electronic labels.

Diese Aufgabe wird durch einen Schaltungschip gemäß Anspruch 1 gelöst.This task is accomplished by a circuit chip according to claim 1 solved.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein lichtgeschütztes Transpondermodul mit einem derartigen Schaltungschip zu schaffen, das trotz einer ultradünnen Ausbildung desselben eine optimale Lichtabschirmung des Schaltungschips ermöglicht.Another task of the present The invention consists in having a light-protected transponder module to create such a circuit chip that despite an ultra-thin design the same enables optimal light shielding of the circuit chip.

Diese Aufgabe wird durch ein Transpondermodul gemäß Anspruch 8 gelöst.This task is carried out by a transponder module according to claim 8 solved.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist die Lichtschutzschicht durch auf der Vorderseite angeordnete Metallanschlußflächen, die zur Kontaktierung der integrierten Schaltung dienen und die Bereiche, in denen die aktiven Elemente der integrierten Schaltung definiert sind, vollständig überdecken, gebildet. Ferner ist bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung auch auf der Rückseite des Schaltungschips eine solche Lichtschutzschicht angeordnet. Die Lichtschutzschicht kann auch mehrlagig aufgebaut sein, wobei zumindest zwei Metallebenen komplementär angeordnet sind, derart, daß über im wesentlichen jedem Bereich der Vorderseite des halbleitenden Substrats zumindest eine Metallage angeordnet ist. Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird der Lichtschutz durch eine dünne Metallschicht bewirkt, wobei eine solche Metallschicht vorzugsweise auf Vorder- und Rück-Seite des Schaltungschips vorgesehen ist.In preferred embodiments of the present invention, the light protection layer is formed by metal pads arranged on the front side, which serve for contacting the integrated circuit and completely cover the regions in which the active elements of the integrated circuit are defined. Furthermore, in preferred exemplary embodiments of the present invention, such a light protection layer is also arranged on the back of the circuit chip. The light protection layer can also be constructed in multiple layers, at least two metal levels being arranged in a complementary manner, such that at least one metal layer is arranged over essentially each area of the front side of the semiconducting substrate. In the preferred exemplary embodiments of the present invention, the light protection is brought about by a thin metal layer, such a metal layer preferably being provided on the front and rear sides of the circuit chip.

Das Absorptionsverhalten von Stoffen wird durch den imaginären Teil des Brechungsindexes derselben beschrieben. Die Eindringtiefe von sichtbarem Licht in niederdotiertes Silizium liegt im roten Bereich (700 nm) des Spektrums bei gut 10 μm, im blauen Teil des Spektrums bei Bruchteilen eines Mikrometers. Diese vergleichsweise hohe Transparenz im roten Bereich macht bei dünnen integrierten Schaltungen, die eine Dicke von 5 bis 20 μm aufweisen, auch eine Abschattung von der Rückseite her erforderlich.The absorption behavior of substances is through the imaginary Part of the refractive index described. The depth of penetration of visible light in low-doped silicon is in the red area (700 nm) of the spectrum at a good 10 μm, in the blue part of the spectrum at fractions of a micrometer. This comparatively high transparency in the red area makes thin integrated circuits that have a thickness of 5 to 20 μm, also shading from the back forth required.

Im bevorzugtesten Fall besitzt der erfindungsgemäße Schaltungschip eine Lichtabschirmungsschicht aus Metall, da bereits sehr dünne Metallschichten die effektivste Abschirmung von Licht liefern. Die Lichtschutzschicht aus Metall kann eine zusätzliche Funktionalität übernehmen, beispielsweise die einer elektrischen Abschirmung, die Funktion als Ätzmaske, beispielsweise bei der Chip-Vereinzelung, oder auch die Funktion als elektrisch oder insbesondere magnetisch leiten de Schicht. Insbesondere ist die Verwendung von Metall als Lichtschutzschicht vorteilhaft, da bereits Metallschichten einer Dicke von wenigen 100 nm eine ausreichende Lichtabschirmung ermöglichen. Die benötigten Metallschichten sind somit extrem dünn, so daß nicht die optische Eindringtiefe von Licht, sondern die Fertigungstechnik ein begrenzender Faktor für die Dicke eines Schaltungschips ist. Die Dicke der Lichtschutzschicht ist gegenüber der eigentlichen Chipdicke zu vernachlässigen. Wie oben bereits angesprochen wurde, kann die metallische Lichtschutzschicht ferner Zusatzfunktionen als ohnedies benötigte Kontakte, Zusatzfunktionen als ohnedies benötigte Elektrode beispielsweise für einen Ladekondensator oder Zusatzfunktionen als Wärmeleitschicht für eine laterale Entwärmung erfüllen.In the most preferred case, the circuit chip according to the invention a light shielding layer made of metal, since very thin metal layers provide the most effective shielding from light. The light protection layer metal can be an additional Take over functionality, for example that of an electrical shield, the function as an etching mask, for example in the chip separation, or also the function as an electrically or in particular magnetically conductive layer. In particular the use of metal as a light protection layer is advantageous, since metal layers with a thickness of a few 100 nm are sufficient Enable light shielding. The necessities Metal layers are therefore extremely thin, so that not the optical penetration depth of light, but manufacturing technology is a limiting factor for the Thickness of a circuit chip is. The thickness of the light protection layer is opposite to neglect the actual chip thickness. As mentioned above, the metallic light protection layer can also have additional functions than needed anyway Contacts, additional functions as an already required electrode, for example for one Charging capacitor or additional functions as a heat conducting layer for a lateral one Cooling fulfill.

Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.Developments of the present Invention are in the dependent claims explained.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present Invention are hereinafter made with reference to the accompanying drawings explained in more detail. It demonstrate:

1 eine schematische Querschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schaltungschips; 1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of a circuit chip according to the invention;

2 eine schematische Querschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schaltungschips; 2 is a schematic cross-sectional view of a second embodiment of a circuit chip according to the invention;

3 eine schematische Querschnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schaltungschips; 3 is a schematic cross-sectional view of a third embodiment of a circuit chip according to the invention;

4 eine schematische Querschnittansicht, der die Verwendung eines erfindungsgemäßen Schaltungschips in einem Transpondermodul zeigt; 4 is a schematic cross-sectional view showing the use of a circuit chip according to the invention in a transponder module;

5 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Transpondermoduls; und 5 schematically an embodiment of a transponder module according to the invention; and

6 eine schematische Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen Transpondermoduls. 6 is a schematic cross-sectional view of a transponder module according to the invention.

In der nachfolgenden Beschreibung werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schaltungschips beschrieben, bei denen die Lichtschutzschicht jeweils aus Metallbesteht. Es ist jedoch offensichtlich, daß eine Lichtschutzschicht, die aus einem Halbleitermaterial, das einen geringeren Bandabstand als Silizium aufweist, bzw. einem hochleitfähigen Silizid gebildet ist, ebenfalls eingesetzt werden kann, wobei jedoch die Verwendung einer Metallschicht die meisten Vorteile bietet.In the description below become preferred embodiments the circuit chips according to the invention described in which the light protection layer consists of metal. However, it is obvious that a light protection layer, the made of a semiconductor material that has a smaller band gap than Has silicon, or a highly conductive silicide is formed, can also be used, but using a Metal layer offers the most advantages.

Als Halbleitermaterial, das einen geringeren Bandabstand als Silizium aufweist, kann vorteilhaft beispielsweise Germanium eingesetzt werden, das bereits bei sehr geringen Dicken im Nanometerbereich Licht im sichtbaren Spektrum effizient absorbiert. Selbiges gilt für hochleitfähiges Silizid.As a semiconductor material that one has a smaller band gap than silicon, can for example advantageously Germanium can be used, even with very small thicknesses efficiently absorbs light in the visible spectrum in the nanometer range. The same applies to highly conductive Silicide.

In 1 ist ein Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schaltungschips dargestellt. Der Schaltungschip ist auf einem Siliziumsubstrat 2 gebildet, wobei in der in 1 oberen Oberfläche des Substrats 2 integrierte Schaltungen definiert sind. Über dieser Oberfläche ist eine dünne Passivierungsschicht 4 vorgesehen, die den Chip vor chemischen Einflüssen und Feuchtigkeit schützt. Diese dünne Passivierungsschicht kann vorteilhaft aus Siliziumnitrid bzw. Siliziumoxid bestehen. Auf dieser Passivierungsschicht 4 sind elektrische Anschlußflächen 6 vorgesehen. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind diese Anschlußflächen 6 nun derart ausgebildet, daß dieselbe zumindest sämtliche Bereiche, in denen aktive Elemente der integrierten Schaltung definiert sind, abdecken, so daß dieselben eine effektive Lichtabschirmung ermöglichen. Als Metalle kommen hierbei alle, insbesondere jedoch die im Rahmen der IC-Technik ohnedies verwendeten Metalle Al, W und Cu in Frage. Daneben können auch Ti, Ni oder TiN verwendet werden, wobei aufgrund der magnetischen Eigenschaften insbesondere auch Nickel als ferromagnetische, relativ korrosionsbeständige Schicht verwendet werden kann. Handelt es sich bei dem Siliziumsubstrat 2 um ein sehr dünnes Substrat im Bereich von 10 μm bzw. darunter, ist es vorteilhaft, auch auf der Rückseite des Substrats 2 eine Lichtschutzschicht 8 vorzusehen. Diese Lichtschutzschicht kann ebenfalls aus Metall, einem Halbleitermaterial, das einen geringeren Bandabstand als Silizium aufweist, oder einem hochleitfähigen Silizid gebildet sein. Vorteilhafterweise kann die Lichtschutzschicht ganzflächig auf der Rückseite des Substrats 2 ausgebildet sein.In 1 a cross section of a first embodiment of a circuit chip according to the invention is shown. The circuit chip is on a silicon substrate 2 formed, in which in 1 top surface of the substrate 2 integrated circuits are defined. There is a thin passivation layer over this surface 4 provided, which protects the chip from chemical influences and moisture. This thin passivation layer can advantageously consist of silicon nitride or silicon oxide. On this passivation layer 4 are electrical connection surfaces 6 intended. According to the present invention, these are pads 6 now designed in such a way that they cover at least all areas in which active elements of the integrated circuit are defined, so that they enable effective light shielding. Suitable metals here are all, but in particular the metals Al, W and Cu used in any case within the framework of IC technology. In addition, Ti, Ni or TiN can also be used, especially due to the magnetic properties in particular, nickel can also be used as a ferromagnetic, relatively corrosion-resistant layer. Is it the silicon substrate 2 around a very thin substrate in the range of 10 μm or less, it is advantageous also on the back of the substrate 2 a light protection layer 8th provided. This light protection layer can also be formed from metal, a semiconductor material that has a smaller band gap than silicon, or a highly conductive silicide. Advantageously, the light protection layer can cover the entire surface on the back of the substrate 2 be trained.

Obwohl dies in den Figuren nicht dargestellt ist, kann über die eigentlich abschirmende Metallschicht, die eine Dicke von wenigen 100 nm aufweist, noch eine oder mehrere ebenfalls sehr dünne Schichten eines Dielektrikums aufgebracht werden. Diesen kann die Aufgabe zufallen, durch eine destruktive Interferenz (Lambda/2-Interferenz) in Verbindung mit dem reflektierenden Metall die Einkopplung von Licht noch wirkungsvoller zu unterdrücken.Although not in the figures can be shown via the actually shielding metal layer, which is a thickness of a few 100 nm, one or more layers which are also very thin of a dielectric are applied. The task can do this by destructive interference (lambda / 2 interference) coupled with the reflective metal Suppress light more effectively.

Die in 1 gezeigten Metallschichten 6 dienen gleichzeitig als Anschlußflächen für die in dem Substrat 2 gebildeten integrierten Schaltungen. Dazu sind, in 1 nicht gezeigte, elektrisch leitfähige Verbindungen zwischen den Anschlußflächen 6 und den integrierten Schaltungen vorgesehen. Somit ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein zuverlässiger Lichtschutz realisiert, indem die Metallanschlußflächen 6 als großflächiger elektrischer Kontakt ausgebildet sind.In the 1 shown metal layers 6 also serve as pads for those in the substrate 2 formed integrated circuits. To do this, in 1 Not shown, electrically conductive connections between the pads 6 and the integrated circuits provided. Reliable light protection is thus realized in accordance with this exemplary embodiment by the metal connection surfaces 6 are designed as a large-area electrical contact.

In 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel dargestellt, bei der die Lichtschutzschicht durch eine mehrlagige Schicht gebildet ist. Dabei sind in einer auf der Passivierungsschicht 4 aufgebrachten Schicht 10 aus Siliziumnitrid oder Siliziumoxid ein metallischer Bereich oder eine Mehr zahl von metallischen Bereichen vorgesehen. Über diesem Schichtgebilde 10, 12 ist eine weitere Passivierungsschicht 14 aus Siliziumoxid bzw. Siliziumnitrid vorgesehen. Über dieser Schicht 14 sind dann wiederum Metallschichtabschnitte 16 vorgesehen. Die Metallbereiche 12 und 16 sind derart angeordnet, daß in der senkrechten Projektion stets mindestens eine Metallage zwischen der oberen Oberfläche der Struktur und der Oberfläche des Siliziumsubstrats 2 zu liegen kommt. Dies kann beispielsweise durch eine komplementäre Anordnung der Metallbereiche 12 und 16 erreicht werden.In 2 An alternative exemplary embodiment is shown in which the light protection layer is formed by a multilayered layer. There are one on the passivation layer 4 applied layer 10 a metallic area or a plurality of metallic areas is provided from silicon nitride or silicon oxide. Over this layered structure 10 . 12 is another passivation layer 14 provided from silicon oxide or silicon nitride. Over this layer 14 are then again metal layer sections 16 intended. The metal areas 12 and 16 are arranged in such a way that in the vertical projection there is always at least one metal layer between the upper surface of the structure and the surface of the silicon substrate 2 comes to rest. This can be done, for example, by a complementary arrangement of the metal areas 12 and 16 can be achieved.

Die Struktur, die in 2 gezeigt ist, kann beispielsweise realisiert werden, indem die für die Verdrahtungsebene des Chips ohnehin verwendeten Metallbeläge in der beschriebenen Form realisiert werden. Somit kann durch geeignete Ausgestaltung von ohnedies verwendeten Metallbelägen erreicht werden, daß von der Oberseite des Chips her kein Licht bis auf das Silizium vordringt. Der laterale Lichteinfall spielt demgegenüber eine untergeordnete Rolle. Zum einen sind aus fertigungstechnischen Gründen in der Nähe der seitlichen Ränder des Chips, d.h. der Sägekanten, keine aktiven Bauelemente angeordnet, um Probleme, die durch sogenannte Sliplines oder Microcracks entstehen, zu vermeiden. Dieser Sicherheitsabstand ist in aller Regel größer als die Eindringtiefe des Lichts. Jedoch kann auch bei Bedarf auch eine seitliche Lichtabschirmung durch Aufbringen einer entsprechenden Schutzschicht erfolgen.The structure in 2 is shown can be realized, for example, by realizing the metal coverings which are used anyway for the wiring level of the chip in the form described. Thus, by suitable design of metal coverings that are used in any case, it can be achieved that no light penetrates from the top of the chip down to the silicon. In contrast, the lateral incidence of light plays a subordinate role. On the one hand, for production reasons, no active components are arranged in the vicinity of the lateral edges of the chip, ie the saw edges, in order to avoid problems caused by so-called sliplines or microcracks. This safety distance is usually greater than the depth of penetration of the light. However, if necessary, lateral light shielding can also be carried out by applying an appropriate protective layer.

Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel ist identisch zu dem in 2 dargestellten, mit der Ausnahme, daß dasselbe eine Lichtschutzschicht 8 auf der Rückseite des Siliziumsubstrats 2 aufweist.This in 3 illustrated embodiment is identical to that in 2 with the exception that the same is a light protection layer 8th on the back of the silicon substrate 2 having.

Wie bereits erläutert, kann die metallische Lichtschutzschicht weitere Funktionen erfüllen, beispielsweise als Grenzflächenkontakt zum Anschluß einer peripheren Beschaltung. Ferner können geeignet angeordnete Lichtschutzschichten als Elektroden eines Kondensators dienen, beispielsweise eines Ladekondensators für den Betrieb eines Transponders oder einer anderen Ladungspumpe, beispielsweise für einen EEPROM-Speicher. Ein solcher Kondensator kann durch das Zwischenfügen eines Dielektrikums geringer Dicke oder hoher Dielektrizitätskonstante realisiert werden. Es ist somit möglich, eine Kapazität zu realisieren, wie sie insbesondere bei HDX-Verfahren (Half-Duplex-Verfahren) bei Transpondern als Energiespeicher benötigt wird. Zu diesem Zweck kann beispielsweise Aluminium oder Tantal mittels eines üblichen Anodisierprozesses mit einem Dielektrikum hoher Dielektrizitätskonstante überzogen werden.As already explained, the metallic light protection layer perform other functions, for example as an interface contact to connect one peripheral wiring. Can also suitably arranged light protection layers as electrodes of a capacitor serve, for example a charging capacitor for the operation of a transponder or another charge pump, for example for an EEPROM memory. On such a capacitor can be reduced by interposing a dielectric Thick or high dielectric constant will be realized. It is therefore possible to realize a capacity as in particular with HDX processes (half-duplex processes) Transponders as energy storage is needed. To this end can, for example, aluminum or tantalum using a conventional Anodizing process covered with a dielectric with a high dielectric constant become.

Überdies vorteilhaft an der Ausbildung der Lichtschutzschicht als Metallschicht kann die elektrische Abschirmung bzw. der Potentialausgleich sein, der sich durch eine elektrisch gut definierte Chip-Oberfläche ergibt. Dies gilt zum einen für Hochfrequenzanwendungen und zum anderen für Effekte in Zusammenhang mit elektrischen Potentialen, beispielsweise aufgrund einer Felddiffusion, einer Elektromigration oder einer Korrosion, bei einem direkten Kontakt des Chipträgers mit dem Chip, wenn der Chipträger beispielsweise aus Papier, das Chemikalien enthält, besteht, das eine Feuchtigkeit aufnehmen kann.moreover advantageous in the formation of the light protection layer as a metal layer can be the electrical shielding or the equipotential bonding results from an electrically well-defined chip surface. On the one hand, this applies to High frequency applications and for effects related to electrical potentials, for example due to field diffusion, electromigration or corrosion, with direct contact of the chip carrier with the chip if the chip carrier For example, paper that contains chemicals that is moisture can record.

4 zeigt schematisch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Schaltungschips, der vorzugsweise eine Dicke von weniger als 10 μm aufweist, in einem Transpondermodul. Der Chip 20 ist dabei in ein Isolationssubstrat 22 eingelassen. Auf der Oberfläche des Isolationssubstrats ist eine strukturierte Metallisierung vorgesehen, die als Antenne dient. Zur Kontaktierung der Anschlußflächen 6 des Chips 20 ist ein Eingangsanschlußende 26 der strukturierten Metallisierung 24 über eine leitfähige Struktur 28 mit einer Anschlußfläche verbunden, während ein Ausgangsanschlußende 30 der strukturierten Metallisierung 24 über eine leitfähige Überbrückung 32 mit der anderen Anschlußfläche des Chips 20 verbunden ist. Der Chip 20 entspricht im wesentlichen dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. 4 shows schematically the use of a circuit chip according to the invention, which preferably has a thickness of less than 10 microns, in a transponder module. The chip 20 is in an insulation substrate 22 admitted. A structured metallization, which serves as an antenna, is provided on the surface of the insulation substrate. For contacting the connection surfaces 6 of the chip 20 is an input terminal end 26 structured metallization 24 over a conductive structure 28 connected to a pad while an output terminal end 30 structured metallization 24 via a conductive bypass 32 with the other pad of the chip 20 connected is. The chip 20 essentially corresponds the in 1 illustrated embodiment.

Bezugnehmend auf die 5a) bis 5c) wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Transpondermoduls näher erläutert. Wie am besten in der Draufsicht von 5a) zu sehen ist, ist auf einem Siliziumsubstrat 40 eine strukturierte Metallisierung 42 angeordnet, die als spiralförmige Spule ausgebildet ist, um eine Antenneneinrichtung zu definieren. Wie am besten in den 5b) und 5c) zu sehen ist, ist in einer Ausnehmung des Isolationssubstrats 40 ein Schaltungschip 44 derart angeordnet, daß die obere Oberfläche des Schaltungschips 44 bündig mit der oberen Oberfläche des Isolationssubstrats 40 ist. Um ein möglichst dünnes Transpondermodul zu realisieren, kann ferner die untere Oberfläche des Schaltungschips 44 bündig mit der unteren Oberfläche des Isolationssubstrats 40 sein. Wie in den 5b) und 5c) zu sehen ist, ist in der oberen Oberfläche des Schaltungschips 44 eine Anschlußfläche 46 definiert. Ein Bereich 48 der strukturierten Metallisierung 42 ist derart über dem Schaltungschip 44 ausgebildet, daß er im wesentlichen vollständig über der Oberfläche des Schaltungschips angeordnet ist. Obwohl bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Bereich 48 der strukturierten Metallisierung 42 im wesentlichen vollständig über der Oberfläche des Schaltungschips angeordnet ist, ist es ausreichend, wenn dieser Bereich zumindest in den Bereichen, in denen aktive Elemente der integrierten Schaltung definiert sind, angeordnet ist, so daß die Metallisierung zumindest in diesen Bereichen aktiver Elemente als Lichtschutz wirksam ist.Referring to the 5a ) to 5c), an exemplary embodiment of a transponder module according to the invention is explained in more detail below. As best in the top view of 5a ) can be seen is on a silicon substrate 40 a structured metallization 42 arranged, which is designed as a spiral coil to define an antenna device. As best in the 5b ) and 5c) can be seen, is in a recess of the insulation substrate 40 a circuit chip 44 arranged such that the top surface of the circuit chip 44 flush with the top surface of the insulation substrate 40 is. In order to implement the thinnest possible transponder module, the lower surface of the circuit chip can also be used 44 flush with the lower surface of the insulation substrate 40 his. As in the 5b ) and 5c) is seen in the top surface of the circuit chip 44 a pad 46 Are defined. An area 48 structured metallization 42 is like that over the circuit chip 44 formed that it is arranged substantially completely over the surface of the circuit chip. Although in the illustrated embodiment the area 48 structured metallization 42 is arranged substantially completely above the surface of the circuit chip, it is sufficient if this area is arranged at least in the areas in which active elements of the integrated circuit are defined, so that the metallization of at least in these areas of active elements is effective as light protection ,

Bei dem in 5b) dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Oberfläche des Schaltungschips 44 und der Metallisierung 48 eine Schicht 50 angeordnet, die sowohl als Passivierungsschicht als auch als Isolationsschicht dienen kann. In dem Fall, in dem keine Isolation der Metallisierung 48 von dem Substrat 44 notwendig ist, da die Oberflächenbereiche des Substrats beispielsweise nicht leitfähig sind, ist eine solche Schicht 50 nicht erforderlich, wie in 5c) dargestellt ist.At the in 5b ) illustrated embodiment is between the surface of the circuit chip 44 and metallization 48 a layer 50 arranged, which can serve both as a passivation layer and as an insulation layer. In the case where there is no isolation of the metallization 48 from the substrate 44 such a layer is necessary since the surface areas of the substrate are, for example, non-conductive 50 not required as in 5c ) is shown.

6 zeigt eine vollständige Querschnittansicht des erfindungsgemäßen Transpondermoduls, bei dem der Chip 44 in das Isolationssubstrat 40 eingebettet ist. Auf die Oberfläche des Substrats 40 ist die Antennenmetallisierung 42 aufgebracht, wobei anzumerken ist, daß die Anzahl der Windungen der Spule lediglich beispielhaft ist, wobei in 5a) lediglich aufgrund einer Vereinfachung der Darstellung nur zwei Windungen gezeigt sind. Ferner ist in 6 der die Oberfläche des Schaltungschips 44 im wesentlichen überlappende Metallisierungsbereich 48 dargestellt. Ferner zeigt 6 eine strukturierte oder ganzflächige Metallisierungsschicht 60 auf der Rückseite des Isolationssubstrats 40 und des Schaltungschips 44, die sowohl zur elektrisch leitfähigen Verbindung des Ausgangsanschlußendes 62 der strukturierten Metallisierung 42 über eine Durchkontaktierung 64 mit dem Schaltungschip 44 als auch als Lichtschutz dient. 6 shows a complete cross-sectional view of the transponder module according to the invention, in which the chip 44 into the isolation substrate 40 is embedded. On the surface of the substrate 40 is the antenna metallization 42 applied, it should be noted that the number of turns of the coil is only exemplary, in 5a ) only two turns are shown merely to simplify the illustration. Furthermore, in 6 the the surface of the circuit chip 44 essentially overlapping metallization area 48 shown. Furthermore shows 6 a structured or full-surface metallization layer 60 on the back of the insulation substrate 40 and the circuit chip 44 , both for the electrically conductive connection of the output terminal end 62 structured metallization 42 via a via 64 with the circuit chip 44 also serves as a sunscreen.

Die Verwendung der Metallisierungsschicht als Lichtschutz ermöglicht somit die Erzeugung ultraflacher Transpondermodule, da die Metallisierung bereits bei sehr geringen Dicken einen effektiven Lichtschutz ermöglicht. Somit können ein mit einem erfindungsgemäßen Schaltungschip aufgebautes Transpondermodul, bzw. ein Transpondermodul gemäß der vorliegenden Erfindung, vorteilhaft verwendet werden, um ein elektronisches Etikett zu fertigen. Insbesondere ist eine weitgehend automatisierte und extrem preiswerte Fertigung ohne weiteres möglich, so daß sich das erfindungsgemäße Transpondermodul als Wegwerfelektronik eignet. Überdies ist, wenn das erfindungsgemäße Transpondermodul zwischen zwei Papierschichten bzw. zwei dünne Polymerfolien eingefügt ist, durch die geringe Dicke desselben, gewährleistet, daß das gebildete elektronische Etikett ohne weiteres bedruckt werden kann. Typische Gesamtdicken für das erfindungsgemäße Transpondermodul können zwischen 5 und 50 μm liegen.The use of the metallization layer as Sun protection enables thus the generation of ultra-flat transponder modules, since the metallization already effective light protection at very small thicknesses. So you can one with a circuit chip according to the invention constructed transponder module, or a transponder module according to the present Invention, used advantageously to an electronic label to manufacture. In particular, it is largely automated and extreme inexpensive production possible without further ado, so that transponder module according to the invention suitable as disposable electronics. moreover is when the transponder module according to the invention inserted between two layers of paper or two thin polymer films, the small thickness of the same ensures that the formed electronic label can be easily printed. typical Total thickness for the transponder module according to the invention can between 5 and 50 μm lie.

Der Schaltungschip weist hier ein halbleitendes Substrat aus, das vorzugsweise aus mono kristallinem oder polykristallinem Silizium besteht. Jedoch kann das halbleitende Substrat auch durch andere Halbleiter bzw. Verbindungshalbleiter, z.B. Galliumarsenid, gebildet sein. Ferner kann das halbleitende Substrat durch halbleitende Polymere realisiert sein.The circuit chip points here semiconducting substrate, preferably made of monocrystalline or polycrystalline silicon. However, this can be semiconducting Substrate also by other semiconductors or compound semiconductors, e.g. Gallium arsenide. Furthermore, the semiconducting substrate be realized by semiconducting polymers.

Claims

Circuit chip made of a semiconducting substrate ( 2 ) a thickness of less than 50 μm with a front and a rear, an integrated circuit being defined in the front, a light protection layer on the front and the rear in each case ( 6 . 8th ; 12 . 16 ; 48 . 60 ) is provided at least over areas in which active elements of the integrated circuit are defined, the light protection layer ( 6 . 8th ; 12 . 16 ; 48 . 60 ) Made of metal, a semiconductor material that has a smaller band gap than silicon, or a highly conductive silicide.

Circuit chip according to Claim 1, in which the light protection layer on the front side is formed by metal connection surfaces ( 6 ; 16 ; 48 ), which serve to contact the integrated circuit and which completely cover the regions in which the active elements of the integrated circuit are defined.

Circuit chip according to Claim 1 or 2, in which the light protection layer on the front side is covered by at least two layers by an insulation layer ( 14 ) separate metal levels ( 12 . 16 ), wherein metal areas are arranged complementarily in the at least two metal levels, such that over substantially each area of the front of the semi-lead tendency substrate ( 2 ) at least one metal layer is arranged.

Circuit chip according to one of Claims 1 to 3, in which the light protection layer ( 6 ; 12 . 16 ; 48 ) on the front and / or the light protection layer ( 8th ; 60 ) on the back of Al, W, Cu, Ti, Ni or TiN or compounds thereof.

Circuit chip according to one of Claims 1 to 3, in which the light protection layer ( 6 ; 12 . 16 ; 48 ) on the front and / or the light protection layer ( 8th ; 60 ) made of germanium on the back.

Circuit chip according to claim 1, wherein the light protection layer also serves as a capacitor electrode on the front.

Circuit chip according to one of claims 1 to 6, in which the light protection layers consist of metal with one or more layers of one Dielectric is provided such that the electrical layer or the plurality of dielectric layers associated with the reflective metal cause destructive interference.

Transponder module with a circuit chip according to one of Claims 1 to 7 and an insulation substrate ( 40 ), which carries the circuit chip, the insulation substrate ( 40 ) a structured metallization ( 42 . 48 ), which has an antenna metallization ( 42 ), where a section ( 48 ) the structured metallization ( 42 . 48 ) defines the light protection layer on the front of the circuit chip.

Transponder module according to Claim 8, in which the light protection layer ( 60 ) on the back of the circuit chip through a connecting conductor between the antenna metallization ( 42 ) and a rear connection pad of the circuit chip is formed.