專利名稱：基于半導(dǎo)體襯底的裝置、其制造方法和rfid裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于RFID裝置尤其是RFID應(yīng)答器的基于半導(dǎo)體襯底的裝置，具有半導(dǎo)體襯底和構(gòu)建在該半導(dǎo)體襯底上的電子電路裝置。
背景技術(shù)：
在RFID (RFID :Radio-frequency identification (射頻識別))技術(shù)領(lǐng)域中，已知無源的和有源的裝置或者應(yīng)答器。無源裝置理解為如下裝置這些裝置僅僅從對應(yīng)的讀 /寫單元吸取用于通信和用于處理內(nèi)部過程所需的能量。這樣，無源裝置不需要自己的電源，但是另一方面其僅僅工作在距讀/寫單元相對較短的距離上。有源裝置擁有自己的能量供給。它們或者具有內(nèi)置的能量存儲器或者被連接到外部的電網(wǎng)上。由此，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)更大的通信作用范圍、而且能夠?qū)崿F(xiàn)更大的數(shù)據(jù)存儲器的管理或集成傳感器的運(yùn)行。作為有源RFID裝置用的能量存儲器例如已知了電池或電容器。這里，涉及附加組件，它們與具有用于RFID通信的電子電路裝置的基于半導(dǎo)體襯底的裝置一起被設(shè)置在電路板上。公開文獻(xiàn)US 2008/0129510 Al示出了一種這樣的RFID系統(tǒng)。在此，基于半導(dǎo)體襯底的裝置連同構(gòu)建在半導(dǎo)體襯底上的電子電路裝置以及膜電池被設(shè)置在一個共同的襯底上并且通過導(dǎo)體條彼此連接。

發(fā)明內(nèi)容
具有權(quán)利要求1中所述特征的基于半導(dǎo)體襯底的本發(fā)明裝置提供了如下優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了一種緊湊的RFID電路單元，其減少了在基于半導(dǎo)體襯底的裝置方面所需的外部接線的規(guī)模以及相應(yīng)RFID裝置的部件數(shù)量。按照本發(fā)明，基于半導(dǎo)體襯底的裝置為此具有同樣構(gòu)建在半導(dǎo)體襯底上的、用于RFID裝置能量供給的薄層電池。因?yàn)樵诎雽?dǎo)體襯底上進(jìn)行用于結(jié)構(gòu)化電子電路裝置的結(jié)構(gòu)化措施，因此也可以使用相應(yīng)的措施在同一半導(dǎo)體襯底上構(gòu)建薄層電池。這樣，基于半導(dǎo)體襯底的裝置是具有集成的薄層電池的RFID芯片。半導(dǎo)體襯底優(yōu)選是硅襯底(Si襯底)或砷化鎵襯底(GaAs襯底)。在本發(fā)明意義上的RFID裝置理解為用于借助在高頻范圍中的電磁波進(jìn)行識別的裝置，其中英文術(shù)語“Radio Frequency (射頻)(RF)”通常特定于高頻和超高頻或射頻頻帶。常用頻率例如處于13. 56MHz。該RFID裝置尤其是RFID應(yīng)答器。該應(yīng)答器是無線電通信設(shè)備，其接收并自動應(yīng)答或者轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)入的信號。應(yīng)答器的概念由英語術(shù)語“Transmitter (發(fā)送器)”和“Responder (應(yīng)答器)”組成，并且由此是“應(yīng)答發(fā)送器”。按照本發(fā)明的一個有利的擴(kuò)展方案，該電路裝置設(shè)置在半導(dǎo)體襯底的一側(cè)，并且薄層電池設(shè)置在半導(dǎo)體襯底的位于對面的另一側(cè)。通過這種方式，一方面優(yōu)化地使用襯底表面并且另一方面提供了可簡單地集成在RFID裝置中的RFID芯片。按照本發(fā)明的另一個有利的擴(kuò)展方案規(guī)定，用于對RFID裝置進(jìn)行能量供給的薄層電池通過同樣構(gòu)建在半導(dǎo)體襯底上的連接結(jié)構(gòu)被電連接到電路裝置上。由此，不需要外部的用于能量供給的布線。
尤其是規(guī)定所述連接結(jié)構(gòu)被構(gòu)造為穿通接觸部或者至少具有穿通接觸部。連接結(jié)構(gòu)的該構(gòu)型特別適于基于半導(dǎo)體襯底的裝置，在其中電路裝置設(shè)置在半導(dǎo)體襯底的一側(cè)并且薄層電池設(shè)置在半導(dǎo)體襯底的位于對面的另一側(cè)。替換地，優(yōu)選規(guī)定用于對RFID裝置進(jìn)行能量供給的薄層電池通過襯底外部的布線被電連接到電路裝置上。該布線例如是借助鍵合技術(shù)建立的布線，即具有鍵合引線的布線。在本發(fā)明的一個有利擴(kuò)展方案中規(guī)定，基于半導(dǎo)體襯底的裝置具有至少一個設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上的用于天線(尤其是RFID天線)的天線連接接觸部。天線連接接觸部尤其構(gòu)造為適于所謂的“倒裝芯片”的鍵合焊盤。在本發(fā)明的另一個有利的擴(kuò)展方案中規(guī)定，將薄層電池構(gòu)造為三維薄層電池，在其中通過構(gòu)造相對于平面襯底表面擴(kuò)大的結(jié)構(gòu)化襯底表面而實(shí)現(xiàn)了高的面存儲器密度。本發(fā)明還涉及具有前述襯底裝置和天線的RFID裝置。該RFID裝置尤其是RFID 應(yīng)答器(RFID應(yīng)答發(fā)送器)。本發(fā)明的RFID裝置因此具有特別小的部件數(shù)量。按照本發(fā)明RFID裝置的一個有利的進(jìn)一步方案規(guī)定天線借助承載天線的載體與基于半導(dǎo)體襯底的裝置連接，其中天線的天線接觸部電接觸天線連接接觸部?；诎雽?dǎo)體襯底的裝置(RFID芯片)的很大程度的外部接線可以取消。尤其是規(guī)定載體實(shí)施為可粘接的或自粘接的。這樣的自粘接的載體例如是粘接標(biāo)簽。此外，本發(fā)明最后還涉及一種用于制造用于RFID裝置的基于半導(dǎo)體襯底的裝置的方法，具有步驟(a)在半導(dǎo)體襯底上構(gòu)建用于RFID裝置的電子電路裝置，(b)在同一半導(dǎo)體襯底上構(gòu)建用于RFID裝置的能量供給的薄層電池，以及(c)將薄層電池連接到電子電路裝置。這些步驟的實(shí)施順序可以視該裝置的構(gòu)型而定地變化或者部分或完全地重疊。 RFID裝置尤其是前述的RFID裝置，優(yōu)選是RFID應(yīng)答器。尤其規(guī)定在半導(dǎo)體襯底的一側(cè)上構(gòu)建電路裝置并且在半導(dǎo)體襯底的位于對面的一側(cè)上構(gòu)建薄層電池。


下面借助實(shí)施例的附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。其中
圖1示出了按照優(yōu)選實(shí)施例的、用于RFID裝置的構(gòu)造為RFID芯片的基于半導(dǎo)體襯底的裝置的示意性示圖，以及
圖2示出了由圖1所示基于半導(dǎo)體襯底的裝置和設(shè)置在載體上的天線組成的RFID裝置。
具體實(shí)施例方式圖 1 示出了構(gòu)造為 RFID 芯片(RFID “Radio-Frequency identification (射頻識別)的用于圖2所示的RFID裝置12的基于半導(dǎo)體襯底的裝置10?；诎雽?dǎo)體襯底的裝置10具有構(gòu)造為硅襯底的半導(dǎo)體襯底14、借助傳統(tǒng)工藝構(gòu)建在半導(dǎo)體襯底14的一側(cè)(在圖 1的示圖中為上側(cè))上的電子電路裝置18 (IC 集成電路)和構(gòu)建在位于側(cè)16對面的另一側(cè)(在圖1的示圖中為下側(cè))20上的薄層電池22。為了在關(guān)于半導(dǎo)體襯底14的襯底尺寸方面相同位置需求的情況下提高其表面積，將薄層電池22構(gòu)造為三維薄層電池。為了將薄層電池22電連接到電路裝置18，裝置18同樣具有構(gòu)建在半導(dǎo)體襯底14上和/或中的連接結(jié)構(gòu)M，26，它們在圖1中所示的裝置10中被構(gòu)造為穿通接觸部(通孔)28,30.薄層電池22 借助完全覆蓋電池22的包封層32被包封并且由此相對環(huán)境影響被保護(hù)。在襯底14或裝置10的一側(cè)16上還設(shè)置有用于接觸在圖2中所示的天線38的天線連接接觸部34，36，這些天線與電路裝置18電連接。圖2示出構(gòu)造為RFID應(yīng)答器的RFID裝置12。天線38設(shè)置在構(gòu)造為粘接載體的載體42的設(shè)置有粘接劑或連接層的一側(cè)40上，并且在載體42的該側(cè)40上也與基于半導(dǎo)體襯底的裝置10連接，其中天線38的天線接觸部(未示出)電接觸裝置10的天線連接接觸部16，18。相應(yīng)的RFID裝置12這樣可以被粘接到要借助高頻輻射來識別的對象上。薄層電池22承擔(dān)對基于半導(dǎo)體襯底的裝置(RFID芯片)10的能量存儲器功能并且由此能夠——除了 RFID裝置12的已知功能外——也實(shí)現(xiàn)新的功能，例如在詢問和應(yīng)答之間的時間分離，尤其是用于避免沖突的延遲的應(yīng)答，不同頻率上的功能分離、例如在“充電” 頻率情況下的能量獲得和電池充電以及在其它“探測”頻率情況下的RF通信。同樣可能的是，在一個頻率處的“編程”(例如給設(shè)置有RFID裝置的商品施加序列號和狀態(tài))和在其它頻率處的純讀出的組合。有利地，如此制造這種RFID裝置即首先在半導(dǎo)體襯底14的一側(cè)16上以已知的半導(dǎo)體工藝方法制造電路裝置例如RFID專用集成電路(RFID-ASIC)或微控制器。接著，在位于對面的側(cè)20上進(jìn)行表面結(jié)構(gòu)化、在該結(jié)構(gòu)化表面和包封上施加薄層電池22的電極和電解質(zhì)、以及在薄層電池22和電路裝置18之間建立連接。因?yàn)殡娐费b置18在基于半導(dǎo)體襯底的裝置(半導(dǎo)體芯片)10的一側(cè)18上僅僅需要極薄的層，因此可以使用半導(dǎo)體襯底14 的絕大部分來產(chǎn)生深結(jié)構(gòu)，這些深結(jié)構(gòu)為三維薄層電池22提供極大的表面。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了 RFID裝置的構(gòu)建的簡化。這里，得到了組件數(shù)量的最小化，尤其是取消了附加的外部電池或電容器，在理想情況下這種有源的能發(fā)射的RFID裝置僅僅還由兩個部件、即由天線22和作為具有集成的薄層電池22的RFID芯片構(gòu)造的基于半導(dǎo)體襯底的裝置10構(gòu)成，而不具有其它的電路板、電容器或其它部件。由此通過部分或完全地取消電路板和或布線而得到了可靠性的提高。此外，還提高了仿制和偽造安全性，因?yàn)椴豢赡芡ㄟ^RFID芯片的電壓連接進(jìn)行無意或有目操縱措施(例如短時的電壓陷落所謂的 "brownout (掉電)”)。由此，重要的示例性應(yīng)用是例如用于真實(shí)性安全的加密通信、在所使用的器件情況下的完整性控制(“終端產(chǎn)品中的全部器件是否安裝或存在于生產(chǎn)線終端上？”)、“電子加工檢驗(yàn)單”的有效產(chǎn)品監(jiān)控或電子循環(huán)卡(具有全部的在生產(chǎn)過程期間執(zhí)行的工藝步驟的記錄)等等。
權(quán)利要求
1.一種用于RFID裝置(12)、尤其是RFID應(yīng)答器的基于半導(dǎo)體襯底的裝置(10)，具有半導(dǎo)體襯底(14)和構(gòu)建在該半導(dǎo)體襯底(14)上的電子電路裝置(18)，其特征在于同樣構(gòu)建在該半導(dǎo)體襯底(14)上的用于RFID裝置(12)的能量供給的薄層電池(22)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該電路裝置(18)設(shè)置在該半導(dǎo)體襯底 (14)的一側(cè)上，并且所述薄層電池(22)設(shè)置在半導(dǎo)體襯底(14)的位于對面的另一側(cè)(20) 上。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，用于對RFID裝置(12)進(jìn)行能量供給的薄層電池(22)通過同樣構(gòu)建在半導(dǎo)體襯底(14)上的連接結(jié)構(gòu)(24，26)被電連接到電路裝置(18)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述連接結(jié)構(gòu)(24,沈)被構(gòu)造為穿通接觸部(28，30)或者至少具有穿通接觸部(28，30)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，用于對RFID裝置(12)進(jìn)行能量供給的薄層電池(22 )通過襯底外部的布線被電連接到電路裝置(18 )上。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于至少一個設(shè)置在半導(dǎo)體襯底(14) 上的用于天線(38)的天線連接接觸部(34，36)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，將薄層電池(22)構(gòu)造為三維薄層電池，在其中通過構(gòu)造相對于平面襯底表面擴(kuò)大的結(jié)構(gòu)化襯底表面而實(shí)現(xiàn)了高的面存儲器也/又。
8.一種具有根據(jù)前述權(quán)利要求之一的基于半導(dǎo)體襯底的裝置(10)和天線(38)的RFID直ο
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的RFID裝置，其特征在于，所述天線(38)借助承載天線(38) 的載體(42)與所述基于半導(dǎo)體襯底的裝置(10)連接，其中所述天線(38)的天線接觸部電接觸天線連接接觸部(34，36)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述RFID裝置，其特征在于，所述載體(42)被實(shí)施為能粘接的或自粘接的。
11.一種用于制造用于RFID裝置、尤其是RFID應(yīng)答器的基于半導(dǎo)體襯底的裝置的方法，具有步驟在半導(dǎo)體襯底上構(gòu)建用于RFID裝置的電子電路裝置，在同一半導(dǎo)體襯底上構(gòu)建用于該RFID裝置的能量供給的薄層電池，以及將薄層電池連接到該電路裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于RFID裝置(12)、尤其是用于RFID應(yīng)答器的基于半導(dǎo)體襯底的裝置(10)，具有半導(dǎo)體襯底(14)和構(gòu)建在半導(dǎo)體襯底(14)上的電子電路裝置(18)。規(guī)定基于半導(dǎo)體襯底的裝置(10)還具有同樣還構(gòu)建在半導(dǎo)體襯底(14)上的用于RFID裝置(12)的能量供給的薄層電池(22)。本發(fā)明還涉及一種具有相應(yīng)的基于半導(dǎo)體襯底的裝置(10)的RFID裝置(12)以及一種用于相應(yīng)的基于半導(dǎo)體襯底的裝置(10)的方法。
文檔編號G06K19/07GK102243718SQ20111012003
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者克勞斯 A., 沃爾夫 J., 博內(nèi) L., 皮爾克 T. 申請人:羅伯特·博世有限公司