WO2000014681A2 - Circuit chip comprising a specific connection area configuration - Google Patents

Circuit chip comprising a specific connection area configuration Download PDF

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WO2000014681A2
WO2000014681A2 PCT/EP1999/006471 EP9906471W WO0014681A2 WO 2000014681 A2 WO2000014681 A2 WO 2000014681A2 EP 9906471 W EP9906471 W EP 9906471W WO 0014681 A2 WO0014681 A2 WO 0014681A2
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Andreas Plettner
Karl Haberger
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/482Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body
    • H01L23/485Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body consisting of layered constructions comprising conductive layers and insulating layers, e.g. planar contacts
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Definitions

  • the present invention relates generally to circuit chips and the arrangement of at least two pads on the same and in particular to ultra-thin circuit chips which are suitable for the construction of flat chip cards or electronic labels.
  • Disposable electronics require inexpensive chips or micro modules in ecologically acceptable carriers.
  • a contactless module which consists of an integrated circuit, ie a circuit chip, and an antenna coil
  • Such an electronic label requires a particularly flat design of the contactless module with a thickness application that is as small as possible, so as not to impair paper technology processes, such as printing, laminating, etc.
  • other thin, flexible substrates such as polymer films can also be used to produce electronic labels.
  • the area of application for electronic labels ranges from goods labeling to tickets to security papers and beyond to the domain of today's chip cards.
  • a number of special requirements must be made of the contacting technology for such thin chips. These refer to a low price, a low use of materials, easy contactability and above all a low overall height. The latter is essential if all advantages of thin chip technology are to be used.
  • peripheral circuitry In contrast to individual and, above all, power components, integrated circuits are generally connected to the peripheral circuitry by means of contacts which are planar in one plane, namely the useful surface of the semiconductor.
  • this peripheral circuitry is formed by the contact pins of a housing.
  • this peripheral circuitry is formed, for example, by conductor tracks on a substrate, which essentially corresponds to a conventional copper-clad printed circuit board.
  • current contacting techniques see for example the article "Packing trends: high-tech in the smallest format" H. Reichl u. a., Components, IC packaging, electronics 12/1998, referenced.
  • flip-chip bonding techniques are described there, in which the assembly of the chip and the contacting take place simultaneously.
  • the possibility of thin-film wiring is also described there.
  • the use of such a flip chip method for contactless chip cards is also described in DE-A-19639902.
  • DE-C-4430812 describes a method for producing an ion-sensitive field-effect transistor with a rear-side contact. A method is described there to implement freely selectable vertical contacts between the component level and the rear side metallization. The component level is then contacted exclusively from the rear, so that the metallization is only on the side remote from the sample liquid, which increases the short-circuit protection. All known contacting methods are disadvantageous in the production of ultra-flat chip card modules or electronic labels, since on the one hand exact adjustment methods are required and on the other hand the contacts generated prevent a further reduction in the thickness of such modules.
  • planar contact arrangement of conventional integrated circuits is based on their planar manufacture. This is based on the one-sided access to the surface and its structuring by means of lithographic processes.
  • Conventional integrated circuits generally have from a few 10 in the case of memories to several 100 connections in the case of complex logic components, which are usually arranged on the edge of the integrated circuits as so-called connection pads. Typical pad dimensions are in the range of 70 ⁇ m in order to keep the requirements for the adjustment accuracy during testing and contacting within tolerable limits.
  • Circuit chips suitable for disposable electronics largely have different requirements.
  • integrated circuits for transponder modules as the only peripheral circuitry, have a large-area inductance, ie an antenna coil and / or a capacitance, ie a dipole.
  • the thickness of these external connection elements is typically a few micrometers.
  • the integrated circuit draws its operating energy from an external high-frequency field and exchanges data with this high-frequency field. In the simplest case, this data exchange takes place by means of a data memory-programmed attenuation of the antenna circuit.
  • the antenna circuit forms a resonance circuit through a transistor that opens and closes and thus dampens the resonant circuit.
  • the object of the present invention is to create a circuit chip with a specific pad arrangement, which enables the simple and inexpensive production of ultra-flat chip cards or electronic labels.
  • the present invention provides a circuit chip consisting of a semiconducting substrate with a front and a back, an integrated circuit with a in the front of the semiconducting substrate A plurality of components is defined.
  • the integrated circuit has two connections which serve for signal coupling or signal coupling and can be interchanged without impairing the function of the integrated circuit.
  • the circuit chip has only two pads, one on the front of the semiconducting substrate and one on the back thereof, each of the pads being connected to one of the interchangeable terminals.
  • the integrated circuit has two connections for signal coupling or signal coupling and interchangeable without impairing the function of the integrated circuit, one of which is connected to the connection pad arranged on the front side, while the other of these is connected to the connection pad arranged on the rear side connected is.
  • the two pads are therefore considered to be electrically equivalent.
  • the circuit chip according to the invention When used for a transponder module, it therefore has only two connection areas, one of which is arranged on the front side and essentially covers it, while the other is arranged on the rear side and essentially covers it.
  • the metallic contacts are preferably made over a large area, taking up a maximum of the entire chip area. This results in a very simple and therefore imprecise adjustment and contacting with low contact resistance.
  • a low contact resistance is required to conduct the relatively high currents in the resonant circuit in the case of resonance. These determine the coil quality, which should be as high as possible in the sense of a narrow-band resonance.
  • connection surfaces according to the invention enables, for example, a connection that is as flat as possible when using the circuit chip in a transponder module Connection surfaces with the peripheral components, whereby, as stated above, two connections are usually sufficient for a transponder module in order to ensure both the energy supply and the bidirectional data flow.
  • This enables installation in or between thin substrates.
  • the construction of the circuit chip according to the invention enables a very low-mass micro module, which plays a role in the material costs and in particular in the disposal in the case of disposable electronics.
  • connection area on the front side and a connection area on the rear side of the circuit chip maximizes the area occupied by the connection areas, so that the bonding process can be carried out both in a simplified and in an accelerated manner.
  • the two contacts are designed to be electrically equivalent, so that the installation orientation with regard to the alignment of the upper side or the lower side is arbitrary.
  • large-area metallizations on the front or the back can take on further tasks, for example as light protection, as shielding, as equipotential bonding, as corrosion protection, as an attachment surface for magnetic or electrostatic handling, etc.
  • connection surfaces located on different main surfaces eliminate the risk of short circuits due to conductive adhesive and the like flowing into one another.
  • the circuit chip according to the invention is particularly suitable for installation in an insulation substrate, such that both main surfaces of the chip are essentially flush with it the main surfaces of the insulation substrate.
  • a full-area metallization can preferably be provided on the underside of the insulation substrate, as a result of which contact is made with the connection area provided on the underside of the circuit chip.
  • the contacting of the connection surface arranged on the upper side of the circuit chip can take place by means of a structured metallization, which is applied to this surface of the insulation substrate and the circuit chip.
  • FIG. 1 schematically shows a cross-sectional view of a circuit chip according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of a transponder module which contains a circuit chip according to the invention
  • Fig. 3 is a schematic representation illustrating how a metallization can be performed on the back of the circuit chip.
  • FIG. 1 a simple embodiment of a circuit chip according to the invention is shown schematically.
  • An integrated circuit 4 with a plurality of components is formed in the useful side of a semiconducting substrate 2.
  • the semiconducting substrate 2 has a thickness of 10 ⁇ m, for example.
  • Thin passivation layers 6 and 8 are applied to the top and bottom of the semiconducting substrate 2, respectively.
  • a metal layer 10 and 12 with a thickness of typically 0.5 ⁇ m is provided on each of these passivation layers 6 and 8.
  • the metal layer 10 is connected to the integrated circuit in the semiconducting substrate 2 via a conductive connection 14.
  • the metal layer 12 is on an arbitrary bige suitable way connected to the integrated circuit 4, as shown schematically by a connection 16 shown in dashed lines.
  • the metal layers 10 and 12 are preferably connected to two connections of the integrated circuit serving for signal coupling or signal coupling, which are interchangeable without impairing the integrated circuit, so that the circuit chip can be contacted externally in any orientation by means of the connection surfaces 10 and 12.
  • the passivation layers 6 and 8 serve to isolate the semiconductor substrate 2 from the connection areas which are formed by the metal layers 10 and 12. It should be noted that the passivation layer 8 is not necessarily present, as will be explained in more detail below.
  • the metal layers 10 and 12 can consist of any metal according to the specifications of the semiconductor technology and can be produced by means of the methods used there. Exemplary metals are Al, W, Cr, Ti, TiN, Cu or Au, as well as alloys and combinations thereof.
  • the conductive connection shown schematically at 16 in FIG. 1 can be implemented in different ways. For example, it can be implemented through a plated-through hole up to a suitably doped region of the integrated circuit. Alternatively, this conductive connection can be implemented via conductive structures provided on at least one side surface of the semiconducting substrate 2, two multilayer metallizations then being able to be provided on the useful side of the semiconductor substrate, which are used to connect the conductive structures provided on the side surface of the semiconductor substrate to a corresponding connection area serve the integrated circuit.
  • a plated-through hole for the conductive connection of the metal layer 12 can also be used up to a metallization level of a plurality of metallization levels on the useful side of the semiconducting substrate 2 are performed.
  • one or more contact holes are first etched, the depth of which corresponds to the later chip thickness. If a galvanic separation is to take place between the semiconducting substrate 2 and the rear side metallization 12, plasma oxide is subsequently deposited isotropically in the contact hole for lateral isolation. This oxide is subsequently anisotropically etched at the bottom of the hole, whereupon the hole is filled with a metal, preferably tungsten.
  • the semiconducting substrate is preferably still thinned in the wafer assembly until the semiconducting substrate has the desired thickness and the contact pin is exposed.
  • the back is then metallized with one of the metals mentioned above. This method is particularly suitable for extremely thin chips, while thick chips are less suitable for this method due to the limited aspect ratio that can be achieved by etching.
  • Another possibility is to completely dispense with an additional galvanic isolation between the rear side metallization 12 and the semiconducting substrate 2.
  • the passivation layer 8 on the back of the semiconducting substrate 2 is unnecessary.
  • the rear side metallization 12 is connected directly to the substrate, care being taken to ensure that a sufficiently good ohmic contact is established between the metallization layer 12 and the semiconducting substrate.
  • processing must take place on thin and mechanically no longer manageable wafers, this processing possibly involving temperature steps up to 450 ° C, which are not easily tolerated by thin wafers and in particular the components contained therein .
  • Ion implantation combined with a short-term annealing process can be used as a method for achieving good ohmic contacts on the back of thinned wafers.
  • RTP short-term annealing process
  • Such more or less transient processes can also be carried out on a
  • thin chip wafers attached to a handling wafer by means of organic adhesives can be used advantageously. After this processing, the backside metallization is then applied.
  • the rear side metallization 12 is connected directly to the semiconducting substrate 2, suitable insulation of the semiconductor substrate 2 from the integrated circuit 4 must of course be provided. Such isolation can expediently be implemented by blocking diode paths to the CMOS wells of the integrated circuit that are usually used.
  • a conductive connection of the rear side metallization 12 to the integrated circuit 4 could be realized by the provision of suitably doped conductive areas.
  • FIG. 2 shows a transponder module that contains a circuit chip according to the invention.
  • the circuit chip 20 is introduced into a recess in an insulation substrate 22 such that both main surfaces of the circuit chip 20 are essentially flush with the main surfaces of the insulation substrate 22.
  • a metallization layer 24 is preferably provided over the entire area on the rear side of the insulation substrate 22.
  • a structured metallization 26, which defines an antenna device in the form of a coil, is provided on the front side of the insulation substrate 22 and on parts of the circuit chip 20.
  • a connection end 28 of the coil is conductively connected to the front contact (not shown in FIG. 2) of the circuit chip 20.
  • a second connection end 30 of the structured metallization 26 is connected via a via 32 through the insulation substrate 22 to the metallization layer 24 provided on the rear side of the insulation substrate 22.
  • the metallization layer 24 contacts the rear side connection area (not shown in FIG. 2) of the circuit chip 20, so that this rear side connection is connected via the metallization layer 24 and the via 32 to the second connection end 30 of the structured metallization layer.
  • the circuit chip according to the present invention enables extremely simple contacting and moreover enables the creation of a flat transponder module with a thickness between 10 and 50 ⁇ m, possibly below up to 5 ⁇ m.
  • the contacting between the connection end 28 of the structured metallization 26 and the contacting between the metallization layer 24 and the circuit chip 20 can be carried out by any known contacting method.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of how a conductive structure can already be carried out on the edges of a circuit chip during the production of the circuit chips in order to produce a conductive connection to the rear side.
  • 3 shows two semiconductor chips 40 which are applied to an auxiliary carrier 42.
  • the integrated circuits in the chips 40 shown in FIG. 3 are formed in the upper regions thereof.
  • the chips are separated by means of an anisotropic KOH etching, which causes the 54-degree edges shown.
  • An insulation 44 and subsequently a metallization 46 can now advantageously optionally be applied to these beveled edges in order to produce the aforementioned conductive connection to the rear of the circuit chip.
  • the coil area can be approximately 2 to 100 square centimeters.
  • the thickness of the module should be in a range of 10 ⁇ m. This small thickness enables sufficiently low resistance values even with the substrate doping of 10 14 cm -3 , which is common in CMOS technology, which leads to a specific resistance of 1 to 10 Ohmcm leads. This series resistance of the substrate enters into the resonant circuit resistance when it makes direct contact with the rear side connection area and must be as low as possible in order to ensure sufficient coil quality.
  • the circuit chip according to the present invention has a semiconducting substrate, which preferably consists of monocrystalline or polycrystalline silicon.
  • the semiconducting substrate can also be replaced by other semiconductors or compound semiconductors, e.g. Gallium arsenide.
  • the semiconducting substrate can be realized by semiconducting polymers.

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Abstract

The invention relates to a circuit chip comprised of a semiconducting substrate (2) having a front side and a rear side, whereby an integrated circuit (4) with a plurality of components is defined in the front side of the semiconducting substrate (2). The integrated circuit (4) comprises two connections which are provided for inserting or extracting signals and which can be interchanged without impairing the function of the integrated circuit (4). The circuit chip comprises merely two connection areas (10, 12) of which one (10) is arranged on the front side of the semiconducting substrate (2) and the other (12) is arranged on the rear side of the same, whereby each of the connection areas is connected to one of the interchangeable connections.

Description

Schaltungschip mit spezifischer Anschlußflächenanordnung Circuit chip with specific pad arrangement
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Schaltungschips und die Anordnung von zumindest zwei Anschlußflächen auf denselben und insbesondere auf ultradünne Schaltungschips, die zum Aufbau von flachen Chipkarten oder elektronischen Etiketten geeignet sind.The present invention relates generally to circuit chips and the arrangement of at least two pads on the same and in particular to ultra-thin circuit chips which are suitable for the construction of flat chip cards or electronic labels.
Durch die Entwicklung der kontaktbehafteten und der kontaktlosen Chipkarten hat sich ein völlig neuer und schnell wachsender Markt für elektronische Mikro-Systeme ergeben. Integrierte Schaltungen werden nicht mehr lediglich in Großgeräte oder auch Handsysteme eingebaut, sondern sozusagen "nackt" in Chipkarten. Am Ende dieser Entwicklung steht die sogenannte Wegwerfelektronik, deren erster Vertreter die Telephonkarte war.The development of contact-based and contactless chip cards has given rise to a completely new and rapidly growing market for electronic micro-systems. Integrated circuits are no longer only installed in large devices or handheld systems, but rather "naked" in chip cards. At the end of this development is the so-called disposable electronics, the first representative of which was the telephone card.
Eine Wegwerfelektronik erfordert preisgünstige Chips bzw. Mikromodule in ökologisch akzeptablen Trägern. Darüberhinaus sind zunehmend flachere Module erforderlich, insbesondere im Falle elektronischer Etiketten, bei denen ein kontaktloses Modul, das aus einer integrierten Schaltung, d.h. einem Schaltungschip, und einer Antennenspule besteht, zwischen zwei Papieren eingebettet wird. Ein solches elektronisches Etikett setzt eine besonders flache Bauform des kontaktlosen Moduls mit einem möglichst geringen Dickenauftrag voraus, um papiertechnische Vorgänge, wie z.B. Bedrucken, Laminieren, usw., nicht zu beeinträchtigen. Neben Papieren können zur Herstellung elektronischer Etiketten auch andere dünne, flexible Substrate, wie z.B. Polymerfolien, verwendet werden. Der Anwendungsbereich für elektronische Etiketten reicht von der Warenkennzeichnung über Tickets bis hin zu Sicherheitspapieren und darüberhinaus bis in die Domäne der heutigen Chipkarten. An die Kontaktierungstechnologie für solche dünnen Chips ist eine Reihe von speziellen Anforderungen zu stellen. Diese beziehen sich auf einen geringen Preis, einen geringen Materialeinsatz, eine leichte Kontaktierbarkeit und vor allem eine geringe Bauhöhe. Letztere ist essentiell, wenn alle Vorteile der Dünnchip-Technologie genutzt werden sollen.Disposable electronics require inexpensive chips or micro modules in ecologically acceptable carriers. In addition, increasingly flatter modules are required, particularly in the case of electronic labels, in which a contactless module, which consists of an integrated circuit, ie a circuit chip, and an antenna coil, is embedded between two papers. Such an electronic label requires a particularly flat design of the contactless module with a thickness application that is as small as possible, so as not to impair paper technology processes, such as printing, laminating, etc. In addition to paper, other thin, flexible substrates such as polymer films can also be used to produce electronic labels. The area of application for electronic labels ranges from goods labeling to tickets to security papers and beyond to the domain of today's chip cards. A number of special requirements must be made of the contacting technology for such thin chips. These refer to a low price, a low use of materials, easy contactability and above all a low overall height. The latter is essential if all advantages of thin chip technology are to be used.
Im Gegensatz zu Einzel- und vor allem auch Leistungs-Bauelementen werden integrierte Schaltungen in aller Regel durch planar in einer Ebene, nämlich der Nutzoberfläche des Halbleiters liegende Kontakte, mit der peripheren Beschaltung verbunden. Diese periphere Beschaltung ist im einfachsten Fall durch die Kontaktstifte eines Gehäuses gebildet. Im Falle von speziellen Montagetechniken, beispielsweise der Chip-On-Board-Technologie, ist diese periphere Beschaltung beispielsweise durch Leiterbahnen auf einem Substrat, das im wesentlichen einer üblichen kupferkaschierten Leiterplatte entspricht, gebildet. Hinsichtlich derzeit gängiger Kontak- tierungstechniken sei beispielsweise auf den Artikel "Packa- ging-Trends: High-Tech im Kleinstformat" H. Reichl u. a., Bauelemente, IC-Packaging, Elektronik 12/1998, verwiesen. Beschrieben werden dort insbesondere Flip-Chip-Bondtechniken, bei denen die Montage des Chips und die Kontaktierung gleichzeitig erfolgt. Ferner ist dort die Möglichkeit einer Dünnfilmverdrahtung beschrieben. Die Verwendung eines derartigen Flip-Chip-Verfahrens für kontaktlose Chipkarten ist auch in der DE-A-19639902 beschrieben.In contrast to individual and, above all, power components, integrated circuits are generally connected to the peripheral circuitry by means of contacts which are planar in one plane, namely the useful surface of the semiconductor. In the simplest case, this peripheral circuitry is formed by the contact pins of a housing. In the case of special assembly techniques, for example chip-on-board technology, this peripheral circuitry is formed, for example, by conductor tracks on a substrate, which essentially corresponds to a conventional copper-clad printed circuit board. With regard to current contacting techniques, see for example the article "Packing trends: high-tech in the smallest format" H. Reichl u. a., Components, IC packaging, electronics 12/1998, referenced. In particular, flip-chip bonding techniques are described there, in which the assembly of the chip and the contacting take place simultaneously. The possibility of thin-film wiring is also described there. The use of such a flip chip method for contactless chip cards is also described in DE-A-19639902.
In der DE-C-4430812 ist ein Verfahren zum Herstellen eines ionensensitiven Feldeffekttransistors mit einem Rückseitenkontakt beschrieben. Dort ist ein Verfahren beschrieben, um frei wählbare vertikale Kontakte zwischen der Bauelementebene und der Rückseitenmetallisierung zu realisieren. Die Kontaktierung der Bauelementebene erfolgt dann ausschließlich von der Rückseite her, so daß sich die Metallisierung lediglich auf der von der Probenflüssigkeit entfernten Seite befindet, wodurch die Kurzschlußsicherheit erhöht wird. Sämtliche bekannte Kontaktierungsverfahren sind bei der Fertigung ultraflacher Chipkartenmodule oder elektronischer Etiketten nachteilig, da zum einen exakte Justageverfahren erforderlich sind, und zum anderen die erzeugten Kontaktierungen eine weitere Verringerung der Dicke von derartigen Modulen verhindern.DE-C-4430812 describes a method for producing an ion-sensitive field-effect transistor with a rear-side contact. A method is described there to implement freely selectable vertical contacts between the component level and the rear side metallization. The component level is then contacted exclusively from the rear, so that the metallization is only on the side remote from the sample liquid, which increases the short-circuit protection. All known contacting methods are disadvantageous in the production of ultra-flat chip card modules or electronic labels, since on the one hand exact adjustment methods are required and on the other hand the contacts generated prevent a further reduction in the thickness of such modules.
Die planare Kontaktanordnung herkömmlicher integrierter Schaltungen ist in deren planartechnischer Herstellung begründet. Diese beruht auf dem einseitigen Zugriff auf die Oberfläche und deren Strukturierung mittels lithographischer Verfahren. Übliche integrierte Schaltungen weisen in aller Regel von einigen 10 bei Speichern bis zu mehreren 100 Anschlüssen bei komplexen Logikbausteinen auf, die als sogenannte Anschluß-Pads meist am Rande der integrierten Schaltungen angeordnet sind. Typische Anschlußflächenabmessungen liegen im Bereich von 70 μm, um die Anforderungen an die Justiergenauigkeit bei einem Testen und bei der Kontaktierung in erträglichen Grenzen zu halten.The planar contact arrangement of conventional integrated circuits is based on their planar manufacture. This is based on the one-sided access to the surface and its structuring by means of lithographic processes. Conventional integrated circuits generally have from a few 10 in the case of memories to several 100 connections in the case of complex logic components, which are usually arranged on the edge of the integrated circuits as so-called connection pads. Typical pad dimensions are in the range of 70 μm in order to keep the requirements for the adjustment accuracy during testing and contacting within tolerable limits.
Bei für eine Wegwerfelektronik geeigneten Schaltungschips stellen sich weitgehend andere Anforderungen. Beispielsweise besitzen integrierte Schaltungen für Transpondermodule als einzige periphere Beschaltung eine großflächige Induktivität, d.h. eine Antennenspule und/oder eine Kapazität, d.h. einen Dipol. Die Dicke dieser externen Anschlußelemente liegt typischerweise bei einigen Mikrometern. Mittels der externen Anschlußelemente bezieht die integrierte Schaltung ihre Betriebsenergie aus einem externen Hochfrequenzfeld und tauscht Daten mit diesem Hochfrequenzfeld aus. Im einfachsten Fall erfolgt dieser Datenaustausch durch eine Daten- speicher-programmierte Dämpfung des Antennenkreises. Der Antennenkreis bildet zusammen mit einem integrierten Kondensator und einem Widerstand, der durch einen Transistor, der öffnet und schließt und damit den Schwingkreis dämpft, einen Resonanzkreis. Folglich benötigt eine solche integrierte Schaltung für einen Einsatz in einem Transpondermodul lediglich zwei externe Anschlüsse. Hierbei stellen sich kaum Probleme hinsichtlich einer Erwärmung, da die in der integrierten Schaltung umgesetzte Energie dem Strahlungsfeld des Schreib-Lesegeräts entstammt, entsprechend dem Raumwinkel relativ gering ist und zudem nur über kurze Zeit anliegt.Circuit chips suitable for disposable electronics largely have different requirements. For example, integrated circuits for transponder modules, as the only peripheral circuitry, have a large-area inductance, ie an antenna coil and / or a capacitance, ie a dipole. The thickness of these external connection elements is typically a few micrometers. By means of the external connection elements, the integrated circuit draws its operating energy from an external high-frequency field and exchanges data with this high-frequency field. In the simplest case, this data exchange takes place by means of a data memory-programmed attenuation of the antenna circuit. Together with an integrated capacitor and a resistor, the antenna circuit forms a resonance circuit through a transistor that opens and closes and thus dampens the resonant circuit. Consequently, such an integrated circuit requires only two external connections for use in a transponder module. Here hardly pose Problems with heating, since the energy converted in the integrated circuit comes from the radiation field of the read / write device, is relatively small in accordance with the solid angle and is also only present for a short time.
Seit langem wird die Rückseite herkömmlicher Schaltungschips mit metallischen Belägen versehen, um zum einen definierte Potentialverhältnisse und einen Ohmschen Kontakt zu erreichen, und um zu anderen diverse Lötverfahren einsetzen zu können. Für diese Metallisierung kommt eine Vielzahl von Metallen in Frage, die nach ihren Eigenschaften ausgewählt und kombiniert werden. Diese Eigenschaften sind beispielsweise die Bildung eines niedrigschmelzenden Eutektikums, das Legierungsverhalten, das Benetzungsverhalten, das Korrosionsverhalten, das Verhalten als Diffusionsbarriere sowie die mechanische Belastbarkeit. Typische bekannte Schichtaufbauten bestehen aus Kombinationen von Ti, TiN, W, Ni, AI, Au, Cr.The back of conventional circuit chips has long been provided with metallic coatings in order to achieve defined potential relationships and ohmic contact on the one hand and to be able to use various soldering processes on the other. A large number of metals come into question for this metallization, which are selected and combined according to their properties. These properties are, for example, the formation of a low-melting eutectic, the alloy behavior, the wetting behavior, the corrosion behavior, the behavior as a diffusion barrier and the mechanical strength. Typical known layer structures consist of combinations of Ti, TiN, W, Ni, Al, Au, Cr.
Überdies besteht die übliche Funktion eines Rückseitenkontakts bei konventionell gehäusten Chips darin, eine mechanisch und vor allem auch thermisch gut leitende Verbindung mit dem Gehäuse herzustellen.In addition, the usual function of a rear-side contact in conventionally packaged chips is to establish a mechanically and, above all, thermally well-conductive connection to the casing.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schaltungschip mit einer spezifischen Anschlußflächenanordnung zu schaffen, der die einfache und kostengünstige Fertigung ultraflacher Chipkarten oder elektronischer Etiketten ermöglicht.The object of the present invention is to create a circuit chip with a specific pad arrangement, which enables the simple and inexpensive production of ultra-flat chip cards or electronic labels.
Diese Aufgabe wird durch einen Schaltungschip gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a circuit chip according to claim 1.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Schaltungschip, der aus einem halbleitenden Substrat mit einer Vorderseite und einer Rückseite besteht, wobei in der Vorderseite des halbleitenden Substrats eine integrierte Schaltung mit einer Mehrzahl von Bauelementen definiert ist. Die integrierte Schaltung besitzt zwei zur Signaleinkopplung oder Signalauskopplung dienende und ohne Beeinträchtigung der Funktion der integrierten Schaltung vertauschbare Anschlüsse. Der Schaltungschip weist lediglich zwei Anschlußflächen auf, von denen eine auf der Vorderseite des halbleitenden Substrats und eine auf der Rückseite desselben angeordnet ist, wobei jede der Anschlußflächen mit einem der vertauschbaren Anschlüsse verbunden ist.The present invention provides a circuit chip consisting of a semiconducting substrate with a front and a back, an integrated circuit with a in the front of the semiconducting substrate A plurality of components is defined. The integrated circuit has two connections which serve for signal coupling or signal coupling and can be interchanged without impairing the function of the integrated circuit. The circuit chip has only two pads, one on the front of the semiconducting substrate and one on the back thereof, each of the pads being connected to one of the interchangeable terminals.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die integrierte Schaltung zwei zur Signaleinkopplung oder Signalauskopplung dienende und ohne Beeinträchtigung der Funktion der integrierten Schaltung vertauschbare Anschlüsse auf, wobei einer derselben mit der auf der Vorderseite angeordneten Anschlußfläche verbunden ist, während der andere derselben mit der auf der Rückseite angeordneten Anschlußfläche verbunden ist. Die beiden Anschlußflächen sind somit als elektrisch gleichwertig anzusehen. Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Schaltungschips für ein Transpondermodul besitzt derselbe somit lediglich zwei Anschlußflächen, von denen einer auf der Vorderseite angeordnet ist und dieselbe im wesentlichen bedeckt, während der andere auf der Rückseite angeordnet ist und dieselbe im wesentlichen bedeckt.According to the present invention, the integrated circuit has two connections for signal coupling or signal coupling and interchangeable without impairing the function of the integrated circuit, one of which is connected to the connection pad arranged on the front side, while the other of these is connected to the connection pad arranged on the rear side connected is. The two pads are therefore considered to be electrically equivalent. When the circuit chip according to the invention is used for a transponder module, it therefore has only two connection areas, one of which is arranged on the front side and essentially covers it, while the other is arranged on the rear side and essentially covers it.
Wie oben angegeben, werden die metallischen Kontakte vorzugsweise großflächig ausgeführt, wobei sie maximal die gesamte Chipfläche einnehmen. Dadurch ergibt sich eine sehr einfache und damit unpräzise Justage und Kontaktierung mit geringem Übergangswiderstand. Ein geringer Übergangswiderstand ist erforderlich, um die im Resonanzfall relativ hohen Ströme im Schwingkreis zu leiten. Diese bestimmen die Spulengüte, die im Sinne einer engbandigen Resonanz möglichst hoch sein sollte.As indicated above, the metallic contacts are preferably made over a large area, taking up a maximum of the entire chip area. This results in a very simple and therefore imprecise adjustment and contacting with low contact resistance. A low contact resistance is required to conduct the relatively high currents in the resonant circuit in the case of resonance. These determine the coil quality, which should be as high as possible in the sense of a narrow-band resonance.
Die erfindungsgemäße Anordnung der Anschlußflächen ermöglicht beispielsweise beim Einsatz des Schaltungschips in einem Transpondermodul eine möglichst flache Verbindung der Anschlußflächen mit den peripheren Komponenten, wobei, wie oben angegeben, bei einem Transpondermodul im Regelfall zwei Anschlüsse genügen, um sowohl die Energieversorgung als auch den bidirektionalen Datenfluß sicherzustellen. Somit ist ein extrem flaches Transpondermodul mit einer Gesamtdicke im Bereich von 10 μm realisierbar. Dadurch ist der Einbau in oder zwischen dünne Substrate möglich. Insbesondere ermöglicht der erfindungsgemäße Aufbau des Schaltungschips ein sehr massearmes Mikromodul, was eine Rolle bei den Materialkosten und insbesondere bei der Entsorgung im Falle einer Wegwerfelektronik spielt. Bei der geringen Dicke des Schaltungschips, typischerweise im Bereich von 10 μm, kann ein Kontakt durch eine Anzahl von Verfahren auf die Rückseite des Schaltungschips geführt werden. Überdies liefert das Vorsehen einer Anschlußfläche auf der Vorderseite und einer Anschlußfläche auf der Rückseite des Schaltungschips eine Maximie- rung der durch die Anschlußflächen besetzten Fläche, so daß der Bondprozeß sowohl vereinfacht als auch beschleunigt durchgeführt werden kann.The arrangement of the connection surfaces according to the invention enables, for example, a connection that is as flat as possible when using the circuit chip in a transponder module Connection surfaces with the peripheral components, whereby, as stated above, two connections are usually sufficient for a transponder module in order to ensure both the energy supply and the bidirectional data flow. This means that an extremely flat transponder module with a total thickness in the range of 10 μm can be implemented. This enables installation in or between thin substrates. In particular, the construction of the circuit chip according to the invention enables a very low-mass micro module, which plays a role in the material costs and in particular in the disposal in the case of disposable electronics. Given the small thickness of the circuit chip, typically in the range of 10 μm, a contact can be made on the back of the circuit chip by a number of methods. In addition, the provision of a connection area on the front side and a connection area on the rear side of the circuit chip maximizes the area occupied by the connection areas, so that the bonding process can be carried out both in a simplified and in an accelerated manner.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden die beiden Kontakte elektrisch gleichwertig ausgebildet, so daß die Einbau-Orientierung hinsichtlich der Ausrichtung der Oberseite bzw. der Unterseite beliebig ist. Weiterhin können großflächige Metallisierungen auf der Vorderseite bzw. der Rückseite weitere Aufgaben übernehmen, beispielsweise als Lichtschutz, als Abschirmung, als Potentialausgleich, als Korrosionsschutz, als Ansatzfläche für eine magnetische oder elektrostatische Handhabung, usw..In preferred exemplary embodiments of the present invention, the two contacts are designed to be electrically equivalent, so that the installation orientation with regard to the alignment of the upper side or the lower side is arbitrary. Furthermore, large-area metallizations on the front or the back can take on further tasks, for example as light protection, as shielding, as equipotential bonding, as corrosion protection, as an attachment surface for magnetic or electrostatic handling, etc.
Überdies wird durch die auf unterschiedlichen Hauptoberflächen liegenden Anschlußflächen die Gefahr von Kurzschlüssen durch ineinander fließende Leitkleber und dergleichen beseitigt.Moreover, the connection surfaces located on different main surfaces eliminate the risk of short circuits due to conductive adhesive and the like flowing into one another.
Somit eignet sich der erfindungsgemäße Schaltungschip insbesondere zum Einbau in ein Isolationssubstrat, derart, daß beide Hauptoberflächen des Chips im wesentlichen bündig mit den Hauptoberflächen des Isolationssubstrats sind. Vorzugsweise kann auf der Unterseite des Isolationssubstrats eine ganzflächige Metallisierung vorgesehen sein, wodurch eine Kontaktierung des auf der Unterseite des Schaltungschips vorgesehenen Anschlußfläche realisiert wird. Die Kontaktierung der auf der Oberseite des Schaltungschips angeordneten Anschlußfläche kann mittels einer strukturierten Metallisierung, die auf diese Oberfläche des Isolationssubstrates und des Schaltungschips aufgebracht wird, erfolgen.Thus, the circuit chip according to the invention is particularly suitable for installation in an insulation substrate, such that both main surfaces of the chip are essentially flush with it the main surfaces of the insulation substrate. A full-area metallization can preferably be provided on the underside of the insulation substrate, as a result of which contact is made with the connection area provided on the underside of the circuit chip. The contacting of the connection surface arranged on the upper side of the circuit chip can take place by means of a structured metallization, which is applied to this surface of the insulation substrate and the circuit chip.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred exemplary embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 schematisch eine Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen Schaltungschips;1 schematically shows a cross-sectional view of a circuit chip according to the invention;
Fig. 2 eine schematische Querschnittansicht eines Trans- pondermoduls , das einen erfindungsgemäßen Schaltungschip enthält; und2 shows a schematic cross-sectional view of a transponder module which contains a circuit chip according to the invention; and
Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung, wie eine Metallisierung auf die Rückseite des Schaltungschips geführt werden kann.Fig. 3 is a schematic representation illustrating how a metallization can be performed on the back of the circuit chip.
In Fig. 1 ist schematisch ein einfaches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schaltungschips dargestellt. In der Nutzseite eines halbleitenden Substrats 2 ist eine integrierte Schaltung 4 mit einer Mehrzahl von Bauelementen gebildet. Das halbleitende Substrat 2 weist beispielsweise eine Dicke von 10 μm auf. Auf die Oberseite und der Unterseite des halbleitenden Substrats 2 sind jeweils dünne Passivie- rungsschichten 6 und 8 aufgebracht. Auf diesen Passivie- rungsschichten 6 und 8 ist jeweils eine Metallschicht 10 und 12 einer Dicke von typischerweise 0,5 μm vorgesehen. Die Metallschicht 10 ist über eine leitfähige Verbindung 14 mit der integrierten Schaltung in dem halbleitenden Substrat 2 verbunden. Ebenso ist die Metallschicht 12 auf eine belie- bige geeignete Art und Weise mit der integrierten Schaltung 4 verbunden, wie schematisch durch eine gestrichelt dargestellte Verbindung 16 gezeigt ist. Die Metallschichten 10 und 12 sind vorzugsweise mit zwei zur Signaleinkopplung oder Signalauskopplung dienenden Anschlüssen der integrierten Schaltung verbunden, die ohne Beeinträchtigung der integrierten Schaltung vertauschbar sind, so daß der Schaltungschip in einer beliebigen Ausrichtung mittels der Anschlußflächen 10 und 12 extern kontaktiert werden kann. Die Pas- sivierungsschichten 6 und 8 dienen zur Isolation des Halbleitersubstrats 2 von den Anschlußflächen, die durch die Metallschichten 10 und 12 gebildet sind. Dabei ist anzumerken, daß die Passivierungsschicht 8 nicht notwendigerweise vorhanden ist, wie nachfolgend ausführlicher erläutert wird.In Fig. 1, a simple embodiment of a circuit chip according to the invention is shown schematically. An integrated circuit 4 with a plurality of components is formed in the useful side of a semiconducting substrate 2. The semiconducting substrate 2 has a thickness of 10 μm, for example. Thin passivation layers 6 and 8 are applied to the top and bottom of the semiconducting substrate 2, respectively. A metal layer 10 and 12 with a thickness of typically 0.5 μm is provided on each of these passivation layers 6 and 8. The metal layer 10 is connected to the integrated circuit in the semiconducting substrate 2 via a conductive connection 14. Likewise, the metal layer 12 is on an arbitrary bige suitable way connected to the integrated circuit 4, as shown schematically by a connection 16 shown in dashed lines. The metal layers 10 and 12 are preferably connected to two connections of the integrated circuit serving for signal coupling or signal coupling, which are interchangeable without impairing the integrated circuit, so that the circuit chip can be contacted externally in any orientation by means of the connection surfaces 10 and 12. The passivation layers 6 and 8 serve to isolate the semiconductor substrate 2 from the connection areas which are formed by the metal layers 10 and 12. It should be noted that the passivation layer 8 is not necessarily present, as will be explained in more detail below.
Die Metallschichten 10 und 12 können aus einem beliebigen Metall nach Vorgabe der Halbleitertechnik bestehen und mittels der dort verwendeten Verfahren hergestellt werden. Beispielhafte Metalle sind AI, W, Cr, Ti, TiN, Cu oder Au, sowie Legierungen und Korabinationen derselben.The metal layers 10 and 12 can consist of any metal according to the specifications of the semiconductor technology and can be produced by means of the methods used there. Exemplary metals are Al, W, Cr, Ti, TiN, Cu or Au, as well as alloys and combinations thereof.
Die in Fig. 1 schematisch bei 16 dargestellte leitfähige Verbindung kann auf unterschiedliche Arten realisiert sein. Beispielsweise kann dieselbe durch eine Durchkontaktierung bis zu einem geeignet dotieren Bereich der integrierten Schaltung implementiert sein. Alternativ kann diese leitfähige Verbindung über auf zumindest einer Seitenfläche des halbleitenden Substrats 2 vorgesehene leitfähige Strukturen realisiert sein, wobei dann auf der Nutzseite des Halbleitersubstrats zwei mehrlagige Metallisierungen vorgesehen sein können, die zur Verbindung der auf der Seitenfläche des Halbleitersubstrats vorgesehenen leitfähigen Strukturen mit einem entsprechenden Anschlußbereich der integrierten Schaltung dienen.The conductive connection shown schematically at 16 in FIG. 1 can be implemented in different ways. For example, it can be implemented through a plated-through hole up to a suitably doped region of the integrated circuit. Alternatively, this conductive connection can be implemented via conductive structures provided on at least one side surface of the semiconducting substrate 2, two multilayer metallizations then being able to be provided on the useful side of the semiconductor substrate, which are used to connect the conductive structures provided on the side surface of the semiconductor substrate to a corresponding connection area serve the integrated circuit.
Eine Durchkontaktierung zur leitfähigen Verbindung der Metallschicht 12 kann ebenfalls bis zu einer Metallisierungsebene einer Mehrzahl von Metallisierungsebenen auf der Nutz- seite des halbleitenden Substrats 2 durchgeführt werden. Dazu wird oder werden zunächst ein oder mehrere Kontaktlöcher geätzt, deren Tiefe der späteren Chipdicke entspricht. Soll eine galvanische Trennung zwischen dem halbleitenden Substrat 2 und der Rückseitenmetallisierung 12 erfolgen, wird nachfolgend Plasmaoxid isotrop in dem Kontaktloch zur seitlichen Isolation abgeschieden. Dieses Oxid wird nachfolgend am Boden des Lochs anisotrop geätzt, woraufhin das Loch mit einem Metall aufgefüllt wird, vorzugsweise Wolfram. Im Anschluß daran wird das halbleitende Substrat vorzugsweise noch im Waferverbund gedünnt, bis das halbleitende Substrat die gewünschte Dicke hat und der Kontaktstift freigelegt ist. Im Anschluß daran wird die Rückseite mit einem der oben genannten Metalle metallisiert. Dieses Verfahren ist speziell für extrem dünne Chips geeignet, während sich dicke Chips aufgrund des begrenzten, ätztechnisch zu erreichenden Aspektverhältnisses für dieses Verfahren weniger eignen.A plated-through hole for the conductive connection of the metal layer 12 can also be used up to a metallization level of a plurality of metallization levels on the useful side of the semiconducting substrate 2 are performed. For this purpose, one or more contact holes are first etched, the depth of which corresponds to the later chip thickness. If a galvanic separation is to take place between the semiconducting substrate 2 and the rear side metallization 12, plasma oxide is subsequently deposited isotropically in the contact hole for lateral isolation. This oxide is subsequently anisotropically etched at the bottom of the hole, whereupon the hole is filled with a metal, preferably tungsten. Following this, the semiconducting substrate is preferably still thinned in the wafer assembly until the semiconducting substrate has the desired thickness and the contact pin is exposed. The back is then metallized with one of the metals mentioned above. This method is particularly suitable for extremely thin chips, while thick chips are less suitable for this method due to the limited aspect ratio that can be achieved by etching.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, vollständig auf eine zusätzliche galvanische Trennung zwischen der Rückseitenmetallisierung 12 und dem halbleitenden Substrat 2 zu verzichten. In diesem Fall ist die Passivierungsschicht 8 auf der Rückseite des halbleitenden Substrats 2 überflüssig. Somit ist die Rückseitenmetallisierung 12 direkt mit dem Substrat verbunden, wobei darauf geachtet werden muß, das ein ausreichend guter Ohmscher Kontakt zwischen der Metallisierungsschicht 12 und dem halbleitenden Substrat hergestellt wird. Um einen solchen guten Ohmschen Kontakt zu realisieren muß eine Prozessierung an dünnen und mechanisch nicht mehr frei handhabbaren Wafern erfolgen, wobei diese Prozessierung möglicherweise Temperaturschritte bis zu 450°C implizieren kann, die von dünnen Wafern und insbesondere den darin enthaltenen Bauelementen nicht ohne weiteres toleriert werden. Als Verfahren zur Erzielung guter Ohmscher Kontakte auf der Rückseite gedünnter Wafer kommen eine Ionenimplantation verbunden mit einem Kurzzeit-Ausheilverfahren (RTP (RTP = rapid thermal processing), z.B. per Laser) in Frage. Derartige mehr oder weniger transiente Verfahren können auch an einem, etwa mittels organischen Klebern auf einem Handlingwafer befestigten Dünnchip-Wafer vorteilhaft angewandt werden. Nach dieser Prozessierung wird dann die Rückseitenmetallisierung aufgebracht.Another possibility is to completely dispense with an additional galvanic isolation between the rear side metallization 12 and the semiconducting substrate 2. In this case, the passivation layer 8 on the back of the semiconducting substrate 2 is unnecessary. Thus, the rear side metallization 12 is connected directly to the substrate, care being taken to ensure that a sufficiently good ohmic contact is established between the metallization layer 12 and the semiconducting substrate. In order to achieve such a good ohmic contact, processing must take place on thin and mechanically no longer manageable wafers, this processing possibly involving temperature steps up to 450 ° C, which are not easily tolerated by thin wafers and in particular the components contained therein . Ion implantation combined with a short-term annealing process (RTP (RTP = rapid thermal processing), eg by laser) can be used as a method for achieving good ohmic contacts on the back of thinned wafers. Such more or less transient processes can also be carried out on a For example, thin chip wafers attached to a handling wafer by means of organic adhesives can be used advantageously. After this processing, the backside metallization is then applied.
Ist, wie oben beschrieben, die Rückseitenmetallisierung 12 direkt mit dem halbleitenden Substrat 2 verbunden, muß selbstverständlich eine geeignete Isolierung des Halbleitersubstrats 2 von der integrierten Schaltung 4 gegeben sein. Eine solche Isolierung kann zweckmäßigerweise durch sperrende Diodenstrecken zu den üblicherweise verwendeten CMOS-Wan- nen der integrierten Schaltung realisiert werden.If, as described above, the rear side metallization 12 is connected directly to the semiconducting substrate 2, suitable insulation of the semiconductor substrate 2 from the integrated circuit 4 must of course be provided. Such isolation can expediently be implemented by blocking diode paths to the CMOS wells of the integrated circuit that are usually used.
Alternativ könnte eine leitfähige Verbindung der Rückseitenmetallisierung 12 zu der integrierten Schaltung 4 durch das Vorsehen geeignet dotierter leitfähiger Bereiche realisiert werden.Alternatively, a conductive connection of the rear side metallization 12 to the integrated circuit 4 could be realized by the provision of suitably doped conductive areas.
In Fig. 2 ist ein Transpondermodul dargestellt, das einen erfindungsgemäßen Schaltungschip enthält. Der Schaltungschip 20 ist dabei in eine Ausnehmung eines Isolationssubstrats 22 derart eingebracht, daß beide Hauptoberflächen des Schaltungschips 20 im wesentlichen bündig zu den Hauptoberflächen des Isolationssubstrats 22 sind. Auf der Rückseite des Isolationssubstrats 22 ist vorzugsweise ganzflächig eine Metallisierungsschicht 24 vorgesehen. Auf der Vorderseite des Isolationssubstrats 22 sowie auf Teilen des Schaltungschips 20 ist eine strukturierte Metallisierung 26 vorgesehen, die eine Antenneneinrichtung in der Form einer Spule definiert. Ein Anschlußende 28 der Spule ist leitfähig mit dem Vorderseitenkontakt (in Fig. 2 nicht dargestellt) des Schaltungschips 20 verbunden. Ein zweites Anschlußende 30 der strukturierten Metallisierung 26 ist über eine Durchkontaktierung 32 durch das Isolationssubstrat 22 mit der auf der Rückseite des Isolationssubstrats 22 vorgesehenen Metallisierungsschicht 24 verbunden. Die Metallisierungsschicht 24 kontaktiert die Rückseitenanschlußflache (in Fig. 2 nicht dargestellt) des Schaltungschips 20, so daß diese Rückseitenan- schlußfläche über die Metallisierungsschicht 24 sowie die Durchkontaktierung 32 mit dem zweiten Anschlußende 30 der strukturierten Metallisierungsschicht verbunden ist. Es ist somit offensichtlich, daß der Schaltungschip gemäß der vorliegenden Erfindung eine überaus einfache Kontaktierung ermöglicht und überdies die Erstellung eines flachen Transpon- dermoduls einer Dicke zwischen 10 und 50 μm, möglicherweise darunter bis zu 5 μm, ermöglicht. Die Kontaktierung zwischen dem Anschlußende 28 der strukturierten Metallisierung 26 und die Kontaktierung zwischen der Metallisierungsschicht 24 und dem Schaltungschip 20 können mittels beliebiger bekannter Kontaktierungsverfahren durchgeführt werden.2 shows a transponder module that contains a circuit chip according to the invention. The circuit chip 20 is introduced into a recess in an insulation substrate 22 such that both main surfaces of the circuit chip 20 are essentially flush with the main surfaces of the insulation substrate 22. A metallization layer 24 is preferably provided over the entire area on the rear side of the insulation substrate 22. A structured metallization 26, which defines an antenna device in the form of a coil, is provided on the front side of the insulation substrate 22 and on parts of the circuit chip 20. A connection end 28 of the coil is conductively connected to the front contact (not shown in FIG. 2) of the circuit chip 20. A second connection end 30 of the structured metallization 26 is connected via a via 32 through the insulation substrate 22 to the metallization layer 24 provided on the rear side of the insulation substrate 22. The metallization layer 24 contacts the rear side connection area (not shown in FIG. 2) of the circuit chip 20, so that this rear side connection is connected via the metallization layer 24 and the via 32 to the second connection end 30 of the structured metallization layer. It is thus obvious that the circuit chip according to the present invention enables extremely simple contacting and moreover enables the creation of a flat transponder module with a thickness between 10 and 50 μm, possibly below up to 5 μm. The contacting between the connection end 28 of the structured metallization 26 and the contacting between the metallization layer 24 and the circuit chip 20 can be carried out by any known contacting method.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung, wie bei der Herstellung der Schaltungschips bereits eine leitfähige Struktur auf den Rändern eines Schaltungschips durchgeführt werden kann, um eine leitfähige Verbindung zur Rückseite herzustellen. In Fig. 3 sind zwei Halbleiterchips 40 dargestellt, die auf einen Hilfsträger 42 aufgebracht sind. Die integrierten Schaltungen sind dabei bei den in Fig. 3 gezeigten Chips 40 in den oberen Bereichen derselben gebildet. Die Vereinzelung der Chips erfolgt mittels eines anisotropen KOH-Ätzens, wodurch die dargestellten 54-Grad-Kanten bewirkt werden. Auf diese abgeschrägten Kanten kann nun vorteilhaft optional zunächst eine Isolation 44 und nachfolgend eine Metallisierung 46 aufgebracht werden, um die angesprochene leitfähige Verbindung zur Rückseite des Schaltungschips herzustellen.FIG. 3 shows a schematic illustration of how a conductive structure can already be carried out on the edges of a circuit chip during the production of the circuit chips in order to produce a conductive connection to the rear side. 3 shows two semiconductor chips 40 which are applied to an auxiliary carrier 42. The integrated circuits in the chips 40 shown in FIG. 3 are formed in the upper regions thereof. The chips are separated by means of an anisotropic KOH etching, which causes the 54-degree edges shown. An insulation 44 and subsequently a metallization 46 can now advantageously optionally be applied to these beveled edges in order to produce the aforementioned conductive connection to the rear of the circuit chip.
Ein Transpondermodul, wie es beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist, kann beispielsweise folgende Kenngrößen besitzen: Frequenz 13 MHz, L = 4 nH, C = 30 pF, Schwingkreisgüte > 20. Die Spulenfläche kann ca. 2 bis 100 Quadratzentimeter betragen. Wie bereits ausgeführt wurde, soll die Dicke des Moduls in einem Bereich von 10 μm liegen. Diese geringe Dicke ermöglicht ausreichend geringe Widerstandswerte auch bei den in der CMOS-Technik üblichen Substratdotierungen von 1014 cm-3, was zu einem spezifischen Widerstand von 1 bis 10 Ohmcm führt. Dieser Serienwiderstand des Substrats geht bei einer direkten Kontaktierung der Rückseitenanschlußflache durch dasselbe in den Schwingkreiswiderstand ein und muß möglichst niedrig sein, um eine ausreichende Spulengüte zu gewährleisten.A transponder module, as shown, for example, in FIG. 2, can have the following parameters, for example: frequency 13 MHz, L = 4 nH, C = 30 pF, resonant circuit quality> 20. The coil area can be approximately 2 to 100 square centimeters. As already stated, the thickness of the module should be in a range of 10 μm. This small thickness enables sufficiently low resistance values even with the substrate doping of 10 14 cm -3 , which is common in CMOS technology, which leads to a specific resistance of 1 to 10 Ohmcm leads. This series resistance of the substrate enters into the resonant circuit resistance when it makes direct contact with the rear side connection area and must be as low as possible in order to ensure sufficient coil quality.
Der Schaltungschip gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein halbleitendes Substrat aus, das vorzugsweise aus monokristallinem 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 according to the present invention has a semiconducting substrate, which preferably consists of monocrystalline or polycrystalline silicon. However, the semiconducting substrate can also be replaced by other semiconductors or compound semiconductors, e.g. Gallium arsenide. Furthermore, the semiconducting substrate can be realized by semiconducting polymers.

Claims

Patentansprüche claims
Schaltungschip aus einem halbleitenden Substrat (2) mit einer Vorderseite und einer Rückseite,Circuit chip made of a semiconducting substrate (2) with a front and a back,
wobei in der Vorderseite des halbleitenden Substrats (2) eine integrierte Schaltung (4) mit einer Mehrzahl von Bauelementen definiert ist,an integrated circuit (4) having a plurality of components is defined in the front of the semiconducting substrate (2),
wobei die integrierte Schaltung (4) zwei zur Signaleinkopplung oder Signalauskopplung dienende und ohne Beeinträchtigung der Funktion der integrierten Schaltung (4) vertauschbare Anschlüsse aufweist,The integrated circuit (4) has two connections which are used for signal coupling or signal coupling and can be exchanged without impairing the function of the integrated circuit (4),
wobei der Schaltungschip lediglich zwei Anschlußflächen (10, 12) aufweist, von denen eine (10) auf der Vorderseite des halbleitenden Substrats (2) und eine (12) auf der Rückseite desselben angeordnet ist, wobei jede der Anschlußflächen mit einem der vertauschbaren Anschlüsse verbunden ist.the circuit chip having only two pads (10, 12), one (10) on the front of the semiconducting substrate (2) and one (12) on the back thereof, each of the pads connected to one of the interchangeable terminals is.
Schaltungschip nach Anspruch 1, bei dem die Anschlußflächen (10, 12) jeweils großflächig, die Vorderseite und die Rückseite im wesentlichen bedeckend, angeordnet sind.Circuit chip according to Claim 1, in which the connection areas (10, 12) are each arranged over a large area, essentially covering the front and the back.
Schaltungschip gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die zumindest eine Anschlußfläche (12) auf der Rückseite über eine Durchkontaktierung durch den Schaltungschip mit einem Anschluß der integrierten Schaltung verbunden ist.Circuit chip according to Claim 1 or 2, in which the at least one connection area (12) on the rear side is connected to a connection of the integrated circuit via a through-connection through the circuit chip.
Schaltungschip gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Anschlußfläche (12) auf der Rückseite über auf zumindest einer Seitenfläche des halbleitenden Substrats (2) vorgesehene leitfähige Strukturen mit einem Anschluß der integrierten Schaltung (4) verbunden ist. Circuit chip according to Claim 1 or 2, in which the connection surface (12) on the back is connected to a connection of the integrated circuit (4) via conductive structures provided on at least one side surface of the semiconducting substrate (2).
5. Schaltungschip gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Anschlußfläche (12) auf der Rückseite direkt mit dem Substrat leitfähig verbunden ist.5. Circuit chip according to claim 1 or 2, wherein the pad (12) on the back is directly connected to the substrate.
6. Schaltungschip gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Anschlußflächen aus einer Metallschicht bestehen, die aus AI, W, Cr, Ti, TiN, Cu, Ni, Au oder Legierungen derselben gebildet ist.6. Circuit chip according to one of claims 1 to 5, in which the connection surfaces consist of a metal layer which is formed from Al, W, Cr, Ti, TiN, Cu, Ni, Au or alloys thereof.
7. Schaltungschip gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das halbleitenden Substrat (2) ein ultradünnes Halbleitersubstrat mit einer Dicke von weniger als 50 μm ist. 7. Circuit chip according to one of claims 1 to 6, wherein the semiconducting substrate (2) is an ultra-thin semiconductor substrate with a thickness of less than 50 microns.
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