一种RFID芯片与超级电容三维集成系统及其制备方法技术方案

本发明专利技术公开一种RFID芯片与超级电容三维集成系统及其制备方法。该RFID芯片与超级电容三维集成系统包括：硅衬底(200)；RFID芯片(201)，其位于所述硅衬底(200)正面；超级电容，其位于所述硅衬底(200)背面，位置与所述RFID芯片(201)相对应，但不相互接触；硅通孔结构，其贯穿所述硅衬底(200)，位于所述RFID芯片(201)的两侧；其中，所述RFID芯片(201)的芯片正电极(2021)和芯片负电极(2022)分别通过两侧的所述硅通孔结构与所述超级电容的电容接触正电极(2131)和电容接触负电极(2132)电气连通；封装基板218，其与所述电容接触正电极(2131)和所述电容接触负电极(2132)电气连接。

【技术实现步骤摘要】
一种RFID芯片与超级电容三维集成系统及其制备方法
本专利技术属于集成电路封装领域，具体涉及一种RFID芯片与超级电容三维集成系统及其制备方法。
技术介绍
射频识别技术(RadioFrequencyIdentification，RFID)，是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体(电子标签或射频卡)进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的，其被认为是21世纪最具发展潜力的信息技术之一。为了管理RFID芯片的睡眠模式，微型电池因其相对高的能量密度成为很好的选择。然而，考虑到对于数据传输有源模式的能量管理，微型电池在功率密度和循环寿命方面存在缺陷。相反，超级电容因具有高功率密度和循环寿命，可以保证数据的高速和稳定传输。传统地，可以将超级电容和RFID芯片置于同一块封装基板上，通过金属引线键合的方式将超级电容和RFID芯片电气连通。然而这种封装模式，不仅会占用大量的基板面积，影响封装密度；还会因为采用较长的金属引线降低数据传输速度以及能量供应效率。因此，为了缩小RFID芯片的尺寸和保证能量的局部传输，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种RFID芯片与超级电容三维集成系统，其特征在于，/n包括：/n硅衬底(200)；/nRFID芯片(201)，其位于所述硅衬底(200)正面；/n超级电容，其位于所述硅衬底(200)背面，位置与所述RFID芯片(201)相对应，但不相互接触；/n硅通孔结构，其贯穿所述硅衬底(200)，位于所述RFID芯片(201)的两侧；/n其中，所述RFID芯片(201)的芯片正电极(2021)和芯片负电极(2022)分别通过两侧的所述硅通孔结构与所述超级电容的电容接触正电极(2131)和电容接触负电极(2132)电气连通；/n封装基板218，其与所述电容接触正电极(2131)和所述电容接触负电极(2...

【技术特征摘要】
1.一种RFID芯片与超级电容三维集成系统，其特征在于，
包括：
硅衬底(200)；
RFID芯片(201)，其位于所述硅衬底(200)正面；
超级电容，其位于所述硅衬底(200)背面，位置与所述RFID芯片(201)相对应，但不相互接触；
硅通孔结构，其贯穿所述硅衬底(200)，位于所述RFID芯片(201)的两侧；
其中，所述RFID芯片(201)的芯片正电极(2021)和芯片负电极(2022)分别通过两侧的所述硅通孔结构与所述超级电容的电容接触正电极(2131)和电容接触负电极(2132)电气连通；
封装基板218，其与所述电容接触正电极(2131)和所述电容接触负电极(2132)电气连接。


2.根据权利要求1所述的RFID芯片与超级电容三维集成系统，其特征在于，
所述硅通孔结构，包括：
硅通孔；
第一绝缘介质(206)、第一铜扩散阻挡层(207)和导电铜柱(208)，其中，所述第一绝缘介质(206)覆盖所述硅通孔的侧壁和所述硅衬底(200)的上表面，且在所述RFID芯片(201)表面没有覆盖；所述第一铜扩散阻挡层(207)覆盖所述第一绝缘介质(206)；所述导电铜柱(208)覆盖两侧的所述第一铜扩散层(207)，且完全填充所述硅通孔，其顶部与所述第一铜扩散阻挡层(207)的顶部齐平；
第三绝缘介质(215)、铜扩散阻挡层/籽晶层叠层(216)和铜薄膜(217)，其中，所述第三绝缘介质(215)在所述导电铜柱(208)、所述芯片正电极(2021)和所述芯片负电极(2022)的表面形成开口；所述铜扩散阻挡层/籽晶层叠层(216)分别覆盖芯片正电极(2021)及其左侧区域表面，和芯片负电极(2022)及其右侧区域表面；铜薄膜(217)分别覆盖两侧的铜扩散阻挡层/籽晶层叠层(216)表面；
左侧的铜扩散阻挡层/籽晶层叠层(216)和铜薄膜(217)电气连接左侧的导电铜柱(208)和芯片正电极(2021)；右侧的铜扩散阻挡层/籽晶层叠层(216)和铜薄膜(217)电气连接右侧的导电铜柱(208)和芯片负电极(2022)。


3.根据权利要求1所述的RFID芯片与超级电容三维集成系统，其特征在于，
所述超级电容，包括：
硅纳米孔结构；
第二绝缘介质(209)，其覆盖所述硅纳米孔结构表面；
集流体(210)，其覆盖所述第二绝缘介质(209)表面；
赝电容材料(211)，其覆盖所述集流体(210)表面；
固态电解质(212)，其覆盖所述赝电容材料(211)表面，且完全填充硅纳米孔；
其中，集流体(210)和赝电容材料(211)在硅纳米孔结构的中间区域呈现断裂状态，使得超级电容分成两个电极区域；第二绝缘介质(209)还覆盖除导电铜柱(208)底部以外的硅衬底(200)背面区域；两侧的集流体(210)还覆盖导电铜柱(208)底部区域；
电容接触正电极(2131)和电容接触负电极(2132)，其分别位于两侧导电铜柱(208)下方的集流体(210)表面。


4.根据权利要求1所述的RFID芯片与超级电容三维集成系统，其特征在于，
所述集流体(210)为TaN/Ru叠层、TaN/Co叠层、TaN/Ta/Cu叠层中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的RFID芯片与超级电容三维集成系统，其特征在于，

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宝，陈琳，孙清清，张卫，
申请(专利权)人：复旦大学，上海集成电路制造创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31