(57)【要約】【課題】両面電極構造をもつ無線認識用半導体チップを用いて、その上下を異方導電性接着剤でアンテナ導体で接続する構造のトランスポンダでは、異方導電性接着剤の中にある導電性粒子によって、表面の電極とシリコン基板がショートして、トランスポンダが動作不能となってしまう。【解決手段】半導体チップの主面およびその裏側の両面に電極をもち、当該の電極にアンテナを接続して当該の半導体チップの内部に存在する情報を無線で読み出す無線認識半導体装置において、当該の電極の大きさは当該の無線認識半導体装置の半導体基板のサイズと形状が相似形であるとする無線認識半導体装置において、当該の電極と当該のアンテナを接続するために異方導電性接着剤を用いて行なうとき、当該の異方導電性接着剤の中にある導電性粒子の表面は絶縁物で被覆されていることを特徴とする無線認識半導体装置。【効果】前記の課題を解決することができる。【選択図】図３
2004363415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面に電極を有する無線認識半導体装置の製造方法であって、
シリコン基板主面に導体層を形成する工程と、
シリコン基板裏面にエッチストップとして機能する裏面導体層を形成する工程と、
上記導体層の一部を第１のエッチングによって除去する工程と、
上記第１のエッチングによって除去された上記導体層の下のシリコン基板を上記裏面導体層まで第２のエッチングによって除去する工程と、
上記第２のエッチングによって除去された上記シリコン基板の下の裏面電極層を切断する工程と、
を有することを特徴とする無線認識半導体装置製造方法。
【請求項２】
半導体チップの主面およびその裏側の両面に電極をもち、当該の電極にアンテナを接続して当該の半導体チップの内部に存在する情報を無線で読み出す無線認識半導体装置において、当該の電極の大きさは当該の無線認識半導体装置の半導体基板のサイズと形状が相似形であることを特徴とする無線認識半導体装置。
【請求項３】
半導体チップの主面およびその裏側の両面に電極をもち、当該の電極にアンテナを接続して当該の半導体チップの内部に存在する情報を無線で読み出す無線認識半導体装置において、当該の電極の大きさは当該の無線認識半導体装置の半導体基板のサイズと形状が相似形であるとする無線認識半導体装置において、当該の半導体基板は主面の電極材料をマスクとして自己整合によりドライエッチングされていることを特徴とする無線認識半導体装置。
【請求項４】
半導体チップの主面およびその裏側の両面に電極をもち、当該の電極にアンテナを接続して当該の半導体チップの内部に存在する情報を無線で読み出す無線認識半導体装置において、当該の電極の大きさは当該の無線認識半導体装置の半導体基板のサイズと形状が相似形であるとする無線認識半導体装置において、当該の電極と当該のアンテナを接続するために異方導電性接着剤を用いて行なうことを特徴とする無線認識半導体装置。
【請求項５】
半導体チップの主面およびその裏側の両面に電極をもち、当該の電極にアンテナを接続して当該の半導体チップの内部に存在する情報を無線で読み出す無線認識半導体装置において、当該の電極の大きさは当該の無線認識半導体装置の半導体基板のサイズと形状が相似形であるとする無線認識半導体装置において、当該の電極と当該のアンテナを接続するために異方導電性接着剤を用いて行なうとき、当該の異方導電性接着剤の中にある導電性粒子の表面は絶縁物で被覆されていることを特徴とする無線認識半導体装置。
【請求項６】
請求項２の無線認識半導体装置において、半導体チップの電極にアンテナを接続して当該の半導体チップの内部に存在する情報を無線で読み出す無線認識半導体装置において、当該の半導体チップの中には複数のカウンタを持ち、第１のカウンタの下位ビット出力は第２以降のカウンタの上位ビットに入力されていて、当該の第１のカウンタは当該の半導体チップの情報の出力の制御に使用されて、第２以降のカウンタは当該の半導体チップ内のメモリのアドレスとして使用されることを特徴とする無線認識半導体装置。
【請求項７】
請求項２の無線認識半導体装置において、半導体チップの主面およびその裏側の両面に電極をもち、当該の電極にアンテナを接続して当該の半導体チップの内部に存在する情報を無線で読み出す無線認識半導体装置において、当該の半導体チップの主面の電極の大きさは当該の無線認識半導体装置の半導体基板のサイズより大きなことを特徴とする無線認識半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線により半導体チップ内の番号を読み取りまたは書き込む半導体認識装置または無線ＩＣタグにおいて、これらを経済的かつ高信頼度的に作成するための構造に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電極形成法は特許文献１に記載のように、両面電極チップの電極をつける場合の表面または裏面は金メッキという従来手法で電極を形成していた。
【０００３】
従来の導電性粒子は特許文献２に記載のように粒子表面が導体であった。
【０００４】
従来の１２８ビットメモリでは、非特許文献１にあるように７ビットアドレスカウンタしかなく、制御回路は別であった。
【０００５】
従来の異方導電性接着剤の粒子は特許文献２に示すように粒子表面が導体であったものを利用していた。
【特許文献１】特開２００１−１４４１３５号公報
【特許文献２】国際公開第００／３６５５５号パンフレット
【非特許文献１】Ｋｌａｕｓ  Ｆｉｎｋｅｎｚｅｌｌｅｒ  （著），「ＲＦＩＤハンドブック―非接触ＩＣカードの原理と応用」，日刊工業新聞社，２００１年２月，ｐ．２１２
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電極形成法では、メッキ成長のための工程が必要であった。
【０００７】
従来の異方導電性粒子では半導体チップのサイドでショートを起こす問題があった。
【０００８】
従来の１２８ビットメモリでは、カウンタとは別に面積が大きな制御回路が必要であった。
【０００９】
従来の異方導電性接着剤の粒子は半導体チップのサイドでショートを起こすために、半導体チップのサイドを絶縁膜でカバーする方法がとられた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
まず、従来の電極形成法では、メッキ成長のための工程が必要であったが、ウエハ表面全面に蒸着膜をつける手段を提案する。
次に、従来の異方導電性粒子では半導体チップのサイドでショートを起こす問題があったが、表面に絶縁膜のある異方導電性粒子とする手段を提案する。
【００１１】
次に、従来の１２８ビットメモリでは、カウンタとは別に面積が大きな制御回路が必要であったが、制御カウンタを連結する手段を提案する。
次に、従来の異方導電性接着剤の粒子は半導体チップのサイドでショートを起こすために、半導体チップのサイドを絶縁膜でカバーする方法がとられたが、半導体チップのサイドの絶縁膜を不要とする手段を提案する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず、両面電極を用いた無線認識半導体装置に関して説明する。
【００１３】
無線ＩＣチップは、電磁波で無線ＩＣチップが動作するため、無線ＩＣチップに対して、エネルギーを供給し、データを送受信することが大きな特徴である。このため、無線ＩＣチップの中には、電磁波を処理する回路とメモリ回路とこれらの回路を制御する回路が含まれている。まず、電磁波を処理する回路においては、電磁波は交流波形であるため、交流波形を直流波形に変換する整流回路が用いられている。
【００１４】
一般に、整流回路には、全波整流回路と倍圧整流回路の２種類がある。従来の全波整流回路の入力部は、第１の電極と第２の電極はデバイスの表面にあって、それぞれ、ＭＯＳトランジスタのゲートに接続されている。全波整流回路では、電磁波が入力される端子の部分は、対称に回路が構成される。それらの入力端子は、二つのトランジスタのゲートに接続される。そのため、シリコン基板の表面にトランジスタを二つ形成する必要があって、チップの同一の表面から電極を取り出す必要がある。そのため、シリコン基板はこれらの電極とは別の電位であって、これらの電極とショートすることは出来ない。また、シリコン基板の同一表面上から電極を取り出さなければ、アンテナを実装することが出来ない。全波整流回路では、基板電位が無線ＩＣチップの入力とは別電位になる。
【００１５】
一方、倍圧整流回路では、基板電位を無線ＩＣチップの入力と兼用することが可能となる。したがって、倍圧整流回路では基板と同電位である無線ＩＣチップの裏面を電極として使うことが可能となる。
【００１６】
両面電極を用いた半導体装置における倍圧整流回路の入力部は、例えば、コンデンサを形成しており、上側電極、ポリシリコン、酸化膜、コンデンサ用拡散部、下側電極などから構成されている。ポリシリコンは、上側電極と接続している。無線ＩＣチップと上側電極は、酸化膜で絶縁されている。また、コンデンサ用拡散部は、酸化膜を介してコンデンサを構成するための電極として用いることが可能である。このコンデンサはシリコン基板上に構成されているため、シリコン基板をグランド端子とすることが可能である。
【００１７】
倍圧整流回路では、回路を対称形に組む必要がなく、基板電位をグランドに固定することが可能である。そのため、アンテナ端子としてシリコン基板の裏面から取り出すことが可能となる。もちろん、デバイス表面から２端子取り出すことも可能であるが、チップサイズが０．５ｍｍ角、０．３ｍｍ角、０．１５ｍｍ角、０．１ｍｍ角、０．０５ｍｍ角、０．０１ｍｍ角と小さくなるにつれて、同一表面から二つの電極を取り出すには、場所が狭くなる。狭い場所から複数の端子を取り出すと、電極サイズの減少のみならず、その電極間のスペースを小さくしてしまうため、アンテナ端子との接続が極めて困難となる。
【００１８】
無線ＩＣチップの基板は、Ｐ型とＮ型に分かれるが、いずれの基板であっても倍圧整流回路を形成することは可能である。また、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハにおいては、裏面電位が浮いてしまうが、裏面のシリコン及び酸化膜を除去することにより、アクティブな面を露出させて接続することが可能となる。次に、前記の整流回路の中には、無線ＩＣチップの入力インピーダンスを変更する回路が組み込まれている。入力インピーダンスが変化すると、アンテナのインピーダンスと半導体装置のインピーダンスの間でアンマッチが発生して、反射率の変化が起こる。反射率の変化はリーダで読み取れられて、情報の受信をリーダ側で行うことができる。図９に第１のアンテナ端子１１と半導体基板１８と第２の電極１６の平面図パターンを示している。図９に関して、図２の工程により電極とチップが相似形に作成されることを述べる。図９のアンテナ端子１１は図２では具体的に図２のスパッタ層２１により形成される。周囲の形状はエッチング部２２により相似形に決定される。次に、図９の半導体基板１８は図２において具体的にシリコン基板２３により形成される。シリコン基板２３はエッチング部２２によるパターンで図２のドライエッチ部２５の形状で相似形に決定される。次に、図９の第２のアンテナ端子１６は図２において具体的に裏面スパッタ層２４により形成される。裏面スパッタ層２４はスクライブ部２６による形状で相似形に決定される。従って、製造工程的に、図９のアンテナ端子１１と半導体基板１８と第２のアンテナ端子１６は相似形に形成される。
【００１９】
図１は両面電極構造を示している。
【００２０】
図１（ａ）は両面電極構造の回路図を示している。第１のアンテナ端子１１はコンデンサ１２に接続されており、このコンデンサは第１のダイオード１３と第２のダイオード１５に接続されている。第１のダイオードは電子回路１４に接続される。第２のアンテナ端子はグランドであるが、これは第２のダイオード１５と電子回路に接続されている。
図１（ｂ）は両面電極構造の半導体チップの断面図を示している。半導体チップは半導体基板１８と素子層１７から構成されており、主面側には第１の電極１１があり、裏面側には第２の電極１６がある。
【００２１】
図１０は両面電極を用いた無線認識半導体装置の構成を示している。アンテナ１０１はグランド点１０２とペアで存在する。アンテナから入力された電磁波は整流回路１０３において整流されて直流電圧を発生させる。この電圧はコンデンサ１０４において電荷が蓄積される。クロック回路１０５は電磁波に乗せられてきた信号からクロックを抽出するものである。パワーオンリセット回路１０７はクロック信号を受けて、メモリ回路１０６の初期値を設定するものである。メモリ回路にはカウンタやデコーダやメモリ情報を持つメモリセルや書き込み回路などで構成されている。これらのデジタル回路はクロック信号で同期して動作する。クロック信号は電磁波の変調された信号を復調して発生させる。変調方式には、振幅で変調するＡＳＫ方式や、周波数で変調するＦＳＫ方式や、位相で変調するＰＳＫ方式がある。これらを組み合わせた方式も可能である。整流回路の中にはコンデンサやダイオードがあって、交流波形を直流波形に整流される。
【００２２】
図３は従来例の実施例を示している。導電粒子３１は接着剤３９の中にあって、第１のアンテナ導体３２は第１の接続導体粒子３３によって、シリコン基板３８の上の主面の電極３４と接続されている。また、第２のアンテナ導体３５は第２の接続導体粒子３６によって裏面の電極３７と接続している状態を示している。
【００２３】
図７は本発明における図３の前の工程を示す断面図である。つぶされる前の第１の接続導体粒子１１１とつぶされる前の第２の接続導体粒子１１２がそれぞれアンテナ導体と表面および裏面の電極の間にある。上および下のアンテナ導体の外部から圧力を加えることにより、図３の断面のような状態となる。
【００２４】
図２は本発明の実施例を示している。図２（ａ）はスパッタ層または金属等から成る導体層２１はシリコン基板２３の上にあって、また、当該のシリコン基板の裏には裏面スパッタ層２４または金属等から成る裏面導体層２１があって、当該のスパッタ層２１はエッチング部２２によってエッチングされた工程の直後の断面図を示している。エッチング部２２はスパッタ層２１がウエハ全面にある状態でその上にホトレジスト層を塗布し、その後マスクパターンを露光し、現像によりホトレジスト層のうちエッチング部２２が形成されるところを除去し、その後ウエットまたはドライプロセスによりスパッタ層をエッチングして形成する。図２（ｂ）は図２（ａ）の後の工程の断面図を示しており、支持テープ２７の上に前記のシリコン基板を貼りつけ、ドライエッチ部２５によってシリコン基板が分離される工程の直後の断面図を示している。表面のエッチング部２２によって自己整合的にシリコン基板はドライエッチによって分離する。図２（ｃ）は図２（ｂ）の後の工程の断面図を示している。スクライブ部２６は当該の裏面スパッタ層を分離するものであり、機械的応力により、自己整合的に分離がされるものである。この機械的応力については支持テープ２７の外部から、凹凸状の硬質ローラ等をこすり合わせることにより、機械的応力を発生させることが可能となる。スクライブ部は支持テープがある状態で作成される。支持テープの除去は従来方法により簡便に除去できる。すなわち、スパッタ層のある方の面を真空で吸着器に吸着して固定して、支持テープをめくるようにはがすことを容易に支持テープの除去を行うことができる。本発明者は本発明により次のことを主張するものである。すなわち、半導体チップの主面およびその裏側の両面に電極をもち、当該の電極にアンテナを接続して当該の半導体チップの内部に存在する情報を無線で読み出す無線認識半導体装置において、当該の電極の大きさは当該の無線認識半導体装置の半導体基板のサイズと形状が相似形であるとする無線認識半導体装置において、当該の半導体基板は主面の電極材料をマスクとして自己整合によりドライエッチングされていることを特徴とする無線認識半導体装置とすることである。このことにより簡便にシリコン基板を分離し、かつ表面の電極面積も最大にすることができる。図２においては、表面スパッタ層２１が表面電極１１に対応し、裏面スパッタ層が裏面電極１６に対応する。
【００２５】
本発明では発明者は次のことを主張する。すなわち、経済的かつ特性的に安定に無線認識半導体装置を作成するために、半導体チップの主面およびその裏側の両面に電極をもち、当該の電極にアンテナを接続して当該の半導体チップの内部に存在する情報を無線で読み出す無線認識半導体装置において、当該の電極の大きさは当該の無線認識半導体装置の半導体基板のサイズと形状が相似形であることを特徴とする無線認識半導体装置とすることである。
【００２６】
図４は本発明の別の実施例を示している。本図は図３で示す導電粒子３１の詳細図である。この導電粒子は特殊な構造を持っており、絶縁物４１が導体４２の周囲にあることが特徴である。この構造により、図３のように半導体チップの横に導電粒子があっても、アンテナ導体とシリコン基板がショートすることがない。図３の第１の接続導体粒子３３および第２の接続導体粒子３５のような押しつぶされた形状の時は図４の絶縁物が破壊されて、内部の導体が露出して第１のアンテナ導体と主面の電極との接続や、第２のアンテナ導体と裏面の電極との接続を安定して行なうことができる。本発明者は本発明において次のことを主張する。すなわち、半導体チップの主面およびその裏側の両面に電極をもち、当該の電極にアンテナを接続して当該の半導体チップの内部に存在する情報を無線で読み出す無線認識半導体装置において、当該の電極の大きさは当該の無線認識半導体装置の半導体基板のサイズと形状が相似形であるとする無線認識半導体装置において、当該の電極と当該のアンテナを接続するために異方導電性接着剤を用いて行なうとき、当該の異方導電性接着剤の中にある導電性粒子の表面は絶縁物で被覆されていることを特徴とする無線認識半導体装置とすることである。
【００２７】
図５は本発明の別の実施例である。第１のカウンタ５１と第２のカウンタが無線認識半導体チップ内にあって、第１のカウンタ５１には制御回路５３が接続され、第２のカウンタにはメモリ回路５４が接続されている。また、第１のカウンタと第２のカウンタは接続されていて、第１のカウンタの最終段の出力は第２のカウンタの初段の入力となる。それぞれのカウンタは単純なトグルカウンタであってよい。本発明の発明者は本発明において次のことを主張する。すなわち、半導体チップの電極にアンテナを接続して当該の半導体チップの内部に存在する情報を無線で読み出す無線認識半導体装置において、当該の半導体チップの中には複数のカウンタを持ち、第１のカウンタの下位ビット出力は第２以降のカウンタの上位ビットに入力されていて、当該の第１のカウンタは当該の半導体チップの情報の出力の制御に使用されて、第２以降のカウンタは当該の半導体チップ内のメモリのアドレスとして使用されることを特徴とする無線認識半導体装置とすることである。このことによって、制御回路とメモリの制御が連動してシンプルに構成できることにより、当該の無線認識半導体チップの構成を簡潔に行なうことが可能となり、チップ面積の低減を行なうことが可能となる。
【００２８】
図６は本発明の別の実施例である。本発明では主面の電極６１は絶縁膜６２の上にあって、また、裏面の電極６３はエッチングされた半導体基板６５の裏面に存在する。この構造であれば導電粒子６４が図のような状態になって付いても表面の電極と基板は導電粒子の表面が導体であってもショートすることはない。これは、図のように、半導体基板が表面の絶縁膜よりも後退しているように形状が形成されていることによる。本発明は、外部と無線によりデータを送受信する半導体チップにおいて、当該の半導体チップは主面側に存在する電極と主面と逆側にある面に存在する電極をもっており、それぞれの電極は当該の半導体チップの外部にある第１の導体と第２の導体に接続されており、当該の第１の導体と当該の第２の導体により当該の半導体チップの外部アンテナまたは付属するコンデンサを形成することを特徴とする無線認識半導体装置であることを発明者は主張する。図８は図６に至る製造工程の説明を行うための図面である。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の工程を経ることにより、図８の断面図の状態にすることは本発明に従い可能である。この形状ができたら、半導体基板１２１のみをエッチングする液体により、半導体チップのサイドをエッチングすることは容易に可能であり、この工程を経ることによって、図６の断面図の形状を得ることができる。図６の主面の電極６１は図１の第１のアンテナ端子１１と同等の機能を持ち、図６の裏面の電極６３は図１の第２のアンテナ端子と同等の機能を持っている。
【００２９】
【発明の効果】
まず、従来の電極形成法では、メッキ成長のための工程が必要であったが、ウエハ表面全面に蒸着膜をつける手段により、工程が簡略化できる効果が発生する。
次に、従来の異方導電性粒子では半導体チップのサイドでショートを起こす問題があったが、表面に絶縁膜のある異方導電性粒子とする手段により、周囲に導体が接触してもショートしない効果が発生する。
【００３０】
次に、従来の１２８ビットメモリでは、カウンタとは別に面積が大きな制御回路が必要であったが、制御カウンタを連結する手段により、小面積で制御回路が形成可能となる効果が発生する。
【００３１】
次に、従来の異方導電性接着剤の粒子は半導体チップのサイドでショートを起こすために、半導体チップのサイドを絶縁膜でカバーする方法がとられたが、半導体チップのサイドの絶縁膜を不要とする手段により、絶縁膜を形成する工程が省略化できる効果が発生する。
【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回路とデバイス構成の実施例を示す図面である。
【図２】本発明のウエハの加工実施例を示す図面である。
【図３】本発明のアンテナとの接続実施例を示す図面である。
【図４】本発明の導電粒子の実施例を示す図面である。
【図５】本発明の内部の回路構成実施例を示す図面である。
【図６】本発明のデバイス実施例を示す図面である。
【図７】本発明のアンテナ接続実施例を示す図面である。
【図８】本発明のアンテナ接続実施例を示す図面である。
【図９】本発明の半導体チップ実施例を示す平面図面である。
【図１０】本発明の半導体チップの回路実施例を示す図面である。
【符号の説明】
１１…第１のアンテナ端子
１２…コンデンサ
１３…第１のダイオード
１４…電子回路
１５…第２のダイオード
１６…第２のアンテナ端子
１７…素子層
１８…半導体基板
２１…スパッタ層
２２…エッチング部
２３…シリコン基板
２４…裏面スパッタ層
２５…ドライエッチ部
２６…スクライブ部
２７…支持テープ
３１…導電粒子
３２…第１のアンテナ導体
３３…第１の接続導体粒子
３４…主面の電極
３５…第２のアンテナ導体
３６…第２の接続導体粒子
３７…裏面の電極
３８…シリコン基板
３９…接着剤
４１…絶縁物
４２…導体
５１…第１のカウンタ
５２…第２のカウンタ
５３…制御回路
５４…メモリ回路
６１…主面の電極
６２…絶縁膜
６３…裏面の電極
６４…導電粒子
６５…エッチングされた半導体基板
１０１…アンテナ
１０２…グランド点
１０３…整流回路
１０４…コンデンサ
１０５…クロック回路
１０６…メモリ回路
１０７…パワーオンリセット回路
１１１…つぶされる前の第１の接続導体粒子
１１２…つぶされる前の第２の接続導体粒子
１２１…半導体基板。
【図１】
2004363415.tif 000003
【図２】
2004363415.tif 000004
【図３】
2004363415.tif 000005
【図４】
2004363415.tif 000006
【図５】
2004363415.tif 000007
【図６】
2004363415.tif 000008
【図７】
2004363415.tif 000009
【図８】
2004363415.tif 000010
【図９】
2004363415.tif 000011
【図１０】
2004363415.tif 000012