DE19840251A1 - Circuit chip with light protection - Google Patents
Circuit chip with light protectionInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schaltungs chip, der eine Lichtschutzschicht aufweist, und insbesondere einen solchen Schaltungschip, der als extrem dünner Schal tungschip zur Verwendung in elektronischen Etiketten verwen det werden kann.The present invention relates to a circuit chip, which has a light protection layer, and in particular such a circuit chip, which is an extremely thin scarf Use tung chip for use in electronic labels can be detected.
Abgesehen von Solarzellen oder speziellen Sensoren werden Halbleiterbauelemente, beispielsweise integrierte Schaltun gen (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 ge wünschte Funktion sicherzustellen.Apart from solar cells or special sensors Semiconductor components, for example integrated circuits gene (ICs), with a few exceptions, for example by means of Ultraviolet light erasable EPROMs, in optically dense Ge built in housing. For special applications, for example so-called chip-on-board techniques, which are also unhoused Using chips, the surface is not optically transparent adhesive protected from light to prevent ge ensure the desired function.
Ein Lichtschutz ist allgemein erforderlich, da die verwende ten Halbleiter aufgrund dessen, daß absorbiertes Licht im Halbleiter Landungsträgerpaare erzeugt, lichtempfindlich sind. Bei Silizium, das einen Bandabstand von 1,17 eV be sitzt, setzt dieser Prozeß der Erzeugung von Ladungsträger paaren 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 Strom leitfähigkeit in unerwünschter Weise und verursachen Poten tialverschiebungen, die beispielsweise die Einsatzspannung von MOS-Transistoren verändern. In aller Regel werden durch die verstärkenden Eigenschaften der Transistoren diese unbe absichtigten Belichtungseffekte weiter verstärkt, so daß be reits geringe Lichtmengen die Funktionalität drastisch be einflussen. Wenn kein Gehäuse verwendet wird, muß eine Pas sivierung die Aufgabe der Lichtunterdrückung übernehmen.A sunscreen is generally required as the use th semiconductors due to the fact that absorbed light in Semiconductor landing carrier pairs generated, light sensitive are. For silicon, which has a band gap of 1.17 eV sits, this process continues the generation of charge carriers pair at wavelengths below about 1 µm. This Charge pairs are generated in the volume of the silicon and diffuse, mostly through internal electrical Fields are separated and accelerated. The local Charge carriers generated by absorbed light increase the current conductivity in an undesirable manner and cause pots tialshifts that, for example, the threshold voltage of MOS transistors change. As a rule, through the amplifying properties of the transistors this unbe intentional exposure effects further increased, so that be Even small amounts of light drastically reduce the functionality influence. If no housing is used, a pas activation 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 Ver wendung für elektronische Etiketten erforderlich ist, nicht hinnehmbar ist, da dadurch die Gesamtdicke des Chips unan nehmbar erhöht wird.For unhoused chips that are subject to incidence of light such passivation is usually carried out by achieved a black epoxy coating in which the black coloring is realized by soot introduced. This epoxy coating is usually in the form of drops upset. However, such an epoxy coating has one Thickness on extremely thin chips, such as those used in Ver application for electronic labels is not necessary It is acceptable because the total thickness of the chip is unsan is acceptably 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 Fär bung 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%. By coloring this optical transparency can be reduced by more than an order of magnitude, but even then interference is not excluded.
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, bei spielsweise Polymerfolien, papiertechnische Vorgänge, insbe sondere 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 to after the embedding or lamination of the same between two papers or other thin, flexible substrates, at for example polymer films, paper technology processes, esp especially the printing, not to interfere. Masking lacquers from polymers with optically absorbing fillers, the usually as an opaque passivation layer can be used in such a use of the chip not used because the optical transmission of this Masking lacquer is too high if thin layers of masking lacquer in the Range of 1 µm can be used.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schaltungschip zu schaffen, der eine Lichtschutzschicht auf weist, die einen ultraflachen Aufbau des Schaltungschips und somit den Einsatz desselben in elektronischen Etiketten er möglicht.The object of the present invention is a Circuit chip to create a layer of light protection has an ultra-flat structure of the circuit chip and thus the use of the same in electronic labels possible.
Diese Aufgabe wird durch einen Schaltungschip gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a circuit chip according to claim 1 solved.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht da rin, ein Transpondermodul mit einem Schaltungschip zu schaf fen, das trotz einer ultradünnen Ausbildung desselben eine optimale Lichtabschirmung des Schaltungschips ermöglicht.Another object of the present invention is there rin to create a transponder module with a circuit chip fen, despite an ultra-thin formation of the same enables optimal light shielding of the circuit chip.
Diese Aufgabe wird durch ein Transpondermodul gemäß Anspruch 10 gelöst.This object is achieved by a transponder module 10 solved.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Schaltungschip aus einem halbleitenden Substrat mit einer Vorderseite und einer Rückseite, wobei in der Vorderseite eine integrierte Schal tung definiert ist, wobei auf der Vorderseite eine Licht schutzschicht zumindest über Bereichen, in denen aktive Ele mente der integrierten Schaltung definiert sind, vorgesehen ist, wobei die Lichtschutzschicht aus Metall, einem Halblei termaterial, das einen geringeren Bandabstand als Silizium aufweist, oder einem hochleitfähigen Silizid gebildet ist.The present invention provides a circuit chip a semiconducting substrate with a front and a Back, with an integrated scarf in the front device is defined, with a light on the front protective layer at least over areas in which active ele elements of the integrated circuit are provided is, the light protection layer made of metal, a semi-lead termaterial that has a smaller band gap than silicon has, or a highly conductive silicide is formed.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Transpondermo dul mit einem Isolationssubstrat, einem in das Isolations substrat derart eingefügten Schaltungschip, daß eine Haupt oberfläche des Schaltungschips im wesentlichen bündig mit einer Hauptoberfläche des Isolationssubstrats ist, und einer auf dieser Hauptoberfläche des Isolationssubstrats und der Hauptoberfläche des Schaltungschips angeordneten struktu rierten Metallisierung, die eine Antenneneinrichtung defi niert, wobei die strukturierte Metallisierung zum elektri schen Anschluß des Schaltungschips zumindest in Bereichen, in denen aktive Elemente der integrierten Schaltung defi niert sind, vollständig über der ersten Hauptoberfläche des Schaltungschips angeordnet ist, derart, daß dieselbe als Lichtschutzschicht wirksam ist.The present invention further provides a transponder mo dul with an isolation substrate, one in the isolation Substrate so inserted circuit chip that a main surface of the circuit chip essentially flush with is a main surface of the insulation substrate, and one on this main surface of the insulation substrate and the Main surface of the circuit chip arranged struktu metallization defi an antenna device niert, the structured metallization for electri connecting the circuit chip at least in areas, in which active elements of the integrated circuit defi are completely over the first main surface of the Circuit chips is arranged such that the same as Sun protection layer is effective.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Er findung 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 Lichtschutz schicht angeordnet. Die Lichtschutzschicht kann auch mehrla gig aufgebaut sein, wobei zumindest zwei Metallebenen kom plementär 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 Er is the light protection layer through on the front arranged metal pads that are used to contact the serve integrated circuit and the areas where the active elements of the integrated circuit are defined, completely cover, formed. It is also preferred Embodiments of the present invention also on such a light protection on the back of the circuit chip layered. The light protection layer can also be multiple gig built, with at least two metal levels com are arranged in such a way that over essentially any area of the front of the semiconducting substrate at least one metal layer is arranged. With the preferred Embodiments of the present invention is the Sun protection caused by a thin metal layer, whereby such a metal layer preferably on the front and Back side of the circuit chip is provided.
Das Absorptionsverhalten von Stoffen wird durch den imagi nären Teil des Brechungsindexes derselben beschrieben. Die Eindringtiefe von sichtbarem Licht in niederdotiertes Si lizium 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 determined by the imagi nary part of the refractive index described. The Visible light penetration into low-doped Si silicon is good in the red region (700 nm) of the spectrum 10 µm, in the blue part of the spectrum at fractions of a Micrometer. This comparatively high transparency in the red Range makes thin integrated circuits that one Have thickness of 5 to 20 microns, also a shade of the back required.
Im bevorzugtesten Fall besitzt der erfindungsgemäße Schal tungschip eine Lichtabschirmungsschicht aus Metall, da be reits 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 Ätzmas ke, 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 Lichtab schirmung 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 Chip dicke zu vernachlässigen. Wie oben bereits angesprochen wur de, kann die metallische Lichtschutzschicht ferner Zusatz funktionen 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 scarf according to the invention has tungschip a light shielding layer made of metal, because be Very thin metal layers are the most effective shielding deliver of light. The light protection layer made of metal can take on additional functionality, for example that of an electrical shield, the function as an etching mask ke, for example in the chip separation, or also Conduct function as electrical or in particular magnetic de layer. In particular, the use of metal as Light protection layer is advantageous because there are already metal layers a sufficient light from a thickness of a few 100 nm enable shielding. The required metal layers are thus extremely thin, so that not the optical penetration depth of light, but the manufacturing technology a limiting The factor for the thickness of a circuit chip is. The fat the light protection layer is opposite the actual chip neglect thickness. As mentioned above de, the metallic light protection layer can also add functions as contacts required anyway, additional functions as an anyway required electrode, for example Charging capacitor or additional functions as a heat conducting layer for lateral cooling.
Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den ab hängigen Ansprüchen dargelegt.Further developments of the present invention are in the dependent claims.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention are referred to below with reference to the attached drawing nations explained in more detail. Show it:
Fig. 1 eine schematische Querschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schal tungschips; Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of a scarf device chips according to the invention;
Fig. 2 eine schematische Querschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schal tungschips; Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of a second embodiment of a scarf chip according to the invention;
Fig. 3 eine schematische Querschnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schal tungschips; Fig. 3 is a schematic cross-sectional view of a third embodiment of a scarf device chips;
Fig. 4 eine schematische Querschnittansicht, der die Ver wendung eines erfindungsgemäßen Schaltungschips in einem Transpondermodul zeigt; Fig. 4 is a schematic cross-sectional view showing the use of a circuit chip according to the invention in a transponder module;
Fig. 5 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfin dungsgemäßen Transpondermoduls; und Fig. 5 shows schematically an embodiment of a transponder module according to the invention; and
Fig. 6 eine schematische Querschnittansicht eines erfin dungsgemäßen Transpondermoduls. Fig. 6 is a schematic cross-sectional view of an inventive transponder module.
In der nachfolgenden Beschreibung werden bevorzugte Ausfüh rungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schaltungschips be schrieben, bei denen die Lichtschutzschicht jeweils aus Me tall besteht. Es ist jedoch offensichtlich, daß eine Licht schutzschicht, die aus einem Halbleitermaterial, das einen geringeren Bandabstand als Silizium aufweist, bzw. einem hochleitfähigen Silizid gebildet ist, erfindungsgemäß eben falls eingesetzt werden kann, wobei jedoch die Verwendung einer Metallschicht die meisten Vorteile bietet.Preferred embodiments are described in the following description Examples of the circuit chips according to the invention wrote in which the light protection layer each made of Me tall exists. However, it is obvious that a light protective layer made of a semiconductor material that a has a smaller band gap than silicon, or one highly conductive silicide is formed, according to the invention if can be used, however, the use 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 ab sorbiert. Selbiges gilt für hochleitfähiges Silizid.As a semiconductor material that has a smaller band gap than Having silicon can advantageously be, for example, germanium can be used, which already with very small thicknesses in Nanometer-scale light efficiently in the visible spectrum sorbed. The same applies to highly conductive silicide.
In Fig. 1 ist ein Querschnitt eines ersten Ausführungsbei spiels eines erfindungsgemäßen Schaltungschips dargestellt. Der Schaltungschip ist auf einem Siliziumsubstrat 2 gebil det, wobei in der in Fig. 1 oberen Oberfläche des Substrats 2 integrierte Schaltungen definiert sind. Über dieser Ober fläche ist eine dünne Passivierungsschicht 4 vorgesehen, die den Chip vor chemischen Einflüssen und Feuchtigkeit schützt. Diese dünne Passivierungsschicht kann vorteilhaft aus Sili ziumnitrid bzw. Siliziumoxid bestehen. Auf dieser Passivie rungsschicht 4 sind elektrische Anschlußflächen 6 vorgese hen. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind diese Anschluß flächen 6 nun derart ausgebildet, daß dieselbe zumindest sämtliche Bereiche, in denen aktive Elemente der integrier ten 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 Fra ge. Daneben können auch Ti, Ni oder TiN verwendet werden, wobei aufgrund der magnetischen Eigenschaften insbesondere auch Nickel als ferromagnetische, relativ korrosionsbestän dige 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 vorzuse hen. Diese Lichtschutzschicht kann ebenfalls aus Metall, ei nem Halbleitermaterial, das einen geringeren Bandabstand als Silizium aufweist, oder einem hochleitfähigen Silizid gebil det sein. Vorteilhafterweise kann die Lichtschutzschicht ganzflächig auf der Rückseite des Substrats 2 ausgebildet sein.In Fig. 1 is a cross section of a first game Ausführungsbei a circuit chip according to the invention is shown. The circuit chip is det gebil on a silicon substrate 2, with 2 integrated circuits are defined in the upper in Fig. 1 surface of the substrate. A thin passivation layer 4 is provided over this upper surface, 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 electrical pads 6 are hen vorgese. According to the present invention, these connection surfaces 6 are now designed such that they cover at least all areas in which active elements of the integrated circuit are defined, so that they enable effective light shielding. All metals come into question here, in particular, however, the metals Al, W and Cu used anyway in the context of IC technology. In addition, Ti, Ni or TiN can also be used, and because of the magnetic properties, nickel in particular can also be used as a ferromagnetic, relatively corrosion-resistant layer. If the silicon substrate 2 is a very thin substrate in the range of 10 μm or less, it is advantageous to also provide a light protection layer 8 on the back of the substrate 2 . This light protection layer can also be made of metal, a semiconductor material that has a smaller band gap than silicon, or a highly conductive silicide. The light protection layer can advantageously be formed over the entire area on the back of the substrate 2 .
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 eben falls sehr dünne Schichten eines Dielektrikums aufgebracht werden. Diesen kann die Aufgabe zufallen, durch eine de struktive Interferenz (Lambda/2-Interferenz) in Verbindung mit dem reflektierenden Metall die Einkopplung von Licht noch wirkungsvoller zu unterdrücken.Although this is not shown in the figures, over the actually shielding metal layer which is a thickness of a few 100 nm, one or more even if very thin layers of a dielectric are applied become. The task can fall to them by a de structural interference (lambda / 2 interference) in connection with the reflective metal, the coupling of light suppress even more effectively.
Die in Fig. 1 gezeigten Metallschichten 6 dienen gleichzei tig als Anschlußflächen für die in dem Substrat 2 gebildeten integrierten Schaltungen. Dazu sind, in Fig. 1 nicht gezeig te, elektrisch leitfähige Verbindungen zwischen den An schlußflächen 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.The metal layers 6 shown in FIG. 1 serve at the same time as connection pads for the integrated circuits formed in the substrate 2 . For this purpose, in Fig. 1 not shown te, electrically conductive connections between the connection surfaces 6 and the integrated circuits are provided. Reliable light protection is thus realized according to this exemplary embodiment in that the metal connection surfaces 6 are designed as a large-area electrical contact.
In Fig. 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel darge stellt, bei der die Lichtschutzschicht durch eine mehrlagige Schicht gebildet ist. Dabei sind in einer auf der Passivie rungsschicht 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 an geordnet, 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 Fig. 2 an alternative embodiment is Darge provides, in which the light protection layer is formed by a multi-layer. Here, in a layer 10 of silicon nitride or silicon oxide applied to the passivation layer 4 , a metallic area or a plurality of metallic areas are provided. A further passivation layer 14 made of silicon oxide or silicon nitride is provided over this layer structure 10 , 12 . Metal layer sections 16 are then again provided over this layer 14 . The metal regions 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 . This can be achieved, for example, by a complementary arrangement of the metal regions 12 and 16 .
Die Struktur, die in Fig. 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 Ausge staltung 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 Bauele mente angeordnet, um Probleme, die durch sogenannte Slip lines oder Microcracks entstehen, zu vermeiden. Dieser Si cherheitsabstand ist in aller Regel größer als die Eindring tiefe des Lichts. Jedoch kann auch bei Bedarf auch eine seitliche Lichtabschirmung durch Aufbringen einer entspre chenden Schutzschicht erfolgen.The structure shown in FIG. 2 can be realized, for example, by realizing the metal coverings that are used anyway for the wiring level of the chip in the form described. Thus can be achieved by suitable configuration of any used metal coverings 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, no active components are arranged in the vicinity of the lateral edges of the chip, ie the saw edges, for manufacturing reasons, in order to avoid problems caused by so-called slip lines or microcracks. This safety distance is generally greater than the penetration depth of the light. However, if necessary, lateral light shielding can also be carried out by applying a corresponding protective layer.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel ist identisch zu dem in Fig. 2 dargestellten, mit der Ausnahme, daß das selbe eine Lichtschutzschicht 8 auf der Rückseite des Sili ziumsubstrats 2 aufweist.The embodiment shown in Fig. 3 is identical to that shown in Fig. 2, with the exception that the same has a light protection layer 8 on the back of the silicon substrate 2 .
Wie bereits erläutert, kann die metallische Lichtschutz schicht weitere Funktionen erfüllen, beispielsweise als Grenzflächenkontakt zum Anschluß einer peripheren Beschal tung. Ferner können geeignet angeordnete Lichtschutzschich ten 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 Zwi schenfügen eines Dielektrikums geringer Dicke oder hoher Di elektrizitätskonstante realisiert werden. Es ist somit mög lich, eine Kapazität zu realisieren, wie sie insbesondere bei HDX-Verfahren (Half-Duplex-Verfahren) bei Transpondern als Energiespeicher benötigt wird. Zu diesem Zweck kann bei spielsweise Aluminium oder Tantal mittels eines üblichen Anodisierprozesses mit einem Dielektrikum hoher Dielektrizi tätskonstante überzogen werden.As already explained, the metallic light protection layer perform further functions, for example as Interface contact for the connection of peripheral sound tung. Suitably arranged light protection layers can also be used serve as electrodes of a capacitor, for example a charging capacitor for the operation of a transponder or another charge pump, for example for one EEPROM memory. Such a capacitor can by the Zwi of a dielectric of low thickness or high di electricity constant can be realized. It is therefore possible Lich to realize a capacity like that in particular with HDX (half duplex) processes with transponders is needed as an energy storage. For this purpose, at for example aluminum or tantalum using a conventional one Anodizing process with a dielectric high dielectric constant be covered.
Überdies vorteilhaft an der Ausbildung der Lichtschutz schicht als Metallschicht kann die elektrische Abschirmung bzw. der Potentialausgleich sein, der sich durch eine elek trisch gut definierte Chip-Oberfläche ergibt. Dies gilt zum einen für Hochfrequenzanwendungen und zum anderen für Effek te in Zusammenhang mit elektrischen Potentialen, beispiels weise aufgrund einer Felddiffusion, einer Elektromigration oder einer Korrosion, bei einem direkten Kontakt des Chip trägers mit dem Chip, wenn der Chipträger beispielsweise aus Papier, das Chemikalien enthält, besteht, das eine Feuchtig keit aufnehmen kann.Furthermore advantageous in the formation of light protection layer as metal layer can electrical shielding or the equipotential bonding, which is characterized by an elec tric well-defined chip surface results. This applies to one for high frequency applications and the other for effects te in connection with electrical potentials, for example wise due to field diffusion, electromigration or corrosion, if the chip comes into direct contact carrier with the chip if the chip carrier for example Paper that contains chemicals is moist can take up.
Fig. 4 zeigt schematisch die Verwendung eines erfindungsge mäßen Schaltungschips, der vorzugsweise eine Dicke von weni ger als 10 µm aufweist, in einem Transpondermodul. Der Chip 20 ist dabei in ein Isolationssubstrat 22 eingelassen. Auf der Oberfläche des Isolationssubstrats ist eine strukturier te 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 struktu rierten Metallisierung 24 über eine leitfähige Überbrückung 32 mit der anderen Anschlußfläche des Chips 20 verbunden ist. Der Chip 20 entspricht im wesentlichen dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Fig. 4 shows schematically the use of a circuit chip according to the invention, which preferably has a thickness of less than 10 μm, in a transponder module. The chip 20 is embedded in an insulation substrate 22 . A structured metallization is provided on the surface of the insulation substrate and serves as an antenna. To contact the pads 6 of the chip 20 , an input terminal end 26 of the structured metallization 24 is connected to a pad via a conductive structure 28 , while an output terminal end 30 of the structured metallization 24 is connected to the other pad of the chip 20 via a conductive bridge 32 . The chip 20 corresponds essentially to the embodiment shown in FIG. 1.
Bezugnehmend auf die Fig. 5a) bis 5c) wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Transpondermo duls näher erläutert. Wie am besten in der Draufsicht von Fig. 5a) zu sehen ist, ist auf einem Siliziumsubstrat 40 eine strukturierte Metallisierung 42 angeordnet, die als spiralförmige Spule ausgebildet ist, um eine Antennenein richtung zu definieren. Wie am besten in den Fig. 5b) und 5c) zu sehen ist, ist in einer Ausnehmung des Isolationssub strats 40 ein Schaltungschip 44 derart angeordnet, daß die obere Oberfläche des Schaltungschips 44 bündig mit der obe ren Oberfläche des Isolationssubstrats 40 ist. Um ein mög lichst dünnes Transpondermodul zu realisieren, kann ferner die untere Oberfläche des Schaltungschips 44 bündig mit der unteren Oberfläche des Isolationssubstrats 40 sein. Wie in den Fig. 5b) und 5c) zu sehen ist, ist in der oberen Ober fläche des Schaltungschips 44 eine Anschlußfläche 46 defi niert. Ein Bereich 48 der strukturierten Metallisierung 42 ist derart über dem Schaltungschip 44 ausgebildet, daß er im wesentlichen vollständig über der Oberfläche des Schaltungs chips angeordnet ist. Obwohl bei dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel der Bereich 48 der strukturierten Metallisie rung 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, angeord net ist, so daß die Metallisierung zumindest in diesen Be reichen aktiver Elemente als Lichtschutz wirksam ist.Referring to Figure, the. 5a) to 5c) an embodiment of a Transpondermo invention will be explained in more detail below duls. As can best be seen in the top view of FIG. 5a), a structured metallization 42 is arranged on a silicon substrate 40 , which is designed as a spiral coil to define an antenna device. As best seen in Fig. 5b) and 5c) is seen in a recess of the Isolationssub disposed strats 40, a circuit chip 44 such that the upper surface of the circuit chip 44 is flush with the OBE ren surface of the insulating substrate 40. An AS POSSIBLE thin transponder module to realize the lower surface of the insulation substrate 40 may further of the circuit chip 44 is flush with the bottom surface to be. As can be seen in FIGS . 5b) and 5c), a pad 46 is defined in the upper upper surface of the circuit chip 44 . A region 48 of the structured metallization 42 is formed above the circuit chip 44 in such a way that it is arranged essentially completely above the surface of the circuit chip. Although in the exemplary embodiment shown the area 48 of the 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 is effective at least in these Be rich active elements as light protection.
Bei dem in Fig. 5b) dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Oberfläche des Schaltungschips 44 und der Me tallisierung 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 Oberflächen bereiche des Substrats beispielsweise nicht leitfähig sind, ist eine solche Schicht 50 nicht erforderlich, wie in Fig. 5c) dargestellt ist. In the embodiment shown in FIG. 5b), a layer 50 is arranged between the surface of the circuit chip 44 and the metalization 48 , which layer can serve both as a passivation layer and as an insulation layer. In the case where isolation of the metallization 48 from the substrate 44 is not necessary, since the surface areas of the substrate are, for example, non-conductive, such a layer 50 is not required, as shown in FIG. 5c).
Fig. 6 zeigt eine vollständige Querschnittansicht des er findungsgemäßen Transpondermoduls, bei dem der Chip 44 in das Isolationssubstrat 40 eingebettet ist. Auf die Oberflä che des Substrats 40 ist die Antennenmetallisierung 42 auf gebracht, wobei anzumerken ist, daß die Anzahl der Windungen der Spule lediglich beispielhaft ist, wobei in Fig. 5a) le diglich aufgrund einer Vereinfachung der Darstellung nur zwei Windungen gezeigt sind. Ferner ist in Fig. 6 der die Oberfläche des Schaltungschips 44 im wesentlichen überlap pende Metallisierungsbereich 48 dargestellt. Ferner zeigt Fig. 6 eine strukturierte oder ganzflächige Metallisierungs schicht 60 auf der Rückseite des Isolationssubstrats 40 und des Schaltungschips 44, die sowohl zur elektrisch leitfähi gen Verbindung des Ausgangsanschlußendes 62 der strukturier ten Metallisierung 42 über eine Durchkontaktierung 64 mit dem Schaltungschip 44 als auch als Lichtschutz dient. Fig. 6 shows a complete cross-sectional view of the transponder module according to the invention, in which the chip 44 is embedded in the insulation substrate 40 . On the Oberflä surface of the substrate 40 , the antenna metallization 42 is brought up, it should be noted that the number of turns of the coil is only exemplary, in Fig. 5a) le diglich only two turns are shown due to a simplification of the illustration. Furthermore, 6 of the surface of the circuit chip 44 is substantially overlap area pende metallization 48 shown in Fig.. Further, Fig. 6 shows a structured or full-surface metallization layer 60 on the back side of the insulation substrate 40 and the circuit chip 44, both the electrically leitfähi gen connection of the output terminal end of the textured gray th metallization 42 through a via 64 with the circuit chip 44 as well as light 62 serves.
Die Verwendung der Metallisierungsschicht als Lichtschutz ermöglicht somit die Erzeugung ultraflacher Transpondermo dule, 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 vor liegenden 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 wer den kann. Typische Gesamtdicken für das erfindungsgemäße Transpondermodul können zwischen 5 und 50 µm liegen.The use of the metallization layer as light protection thus enables the generation of ultra-flat transponder mo dule, since the metallization already with very small thicknesses enables effective light protection. Thus, a constructed with a circuit chip according to the invention Transponder module, or a transponder module according to the above lying invention, advantageously used to a to manufacture electronic label. One is in particular largely automated and extremely inexpensive production easily possible, so that the invention Transponder module is suitable as disposable electronics. Moreover, if the transponder module according to the invention between two Layers of paper or two thin polymer films is inserted, by the small thickness of the same, ensures that the formed electronic label printed without further ado that can. Typical total thicknesses for the invention Transponder modules can be between 5 and 50 µm.
Der Schaltungschip gemäß der vorliegenden Erfindung weist 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 halblei tende Polymere realisiert sein.The circuit chip according to the present invention has a semiconducting substrate, which is preferably made of mono crystalline or polycrystalline silicon. However can the semiconducting substrate by other semiconductors or compound semiconductors, for. B. gallium arsenide his. Furthermore, the semiconducting substrate can be made of semi-lead tend polymers be realized.
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