DE10244446A1 - Semiconductor chip or semiconductor chip stack - Google Patents

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Abstract

Zur Anwendung in Chipkarten gedünnte Halbleiterchips (1) oder Halbleiterchipstapel besitzen Anordnungen der Richtungen (A, B) von Abschnitten der Leiterbahnen (2) auf einer (1,0,0)-Oberseite, die mit den {0,1,0}-Ebenen und den {0,0,1}-Ebenen des Siliziumkristalls Winkel (6, 7) von mindestens 10 DEG einschließen, um die Bruchsicherheit zu erhöhen.Semiconductor chips (1) or semiconductor chip stacks thinned for use in chip cards have arrangements of the directions (A, B) of sections of the conductor tracks (2) on a (1,0,0) upper side, which correspond to the {0,1,0} - Include planes and the {0,0,1} planes of the silicon crystal angles (6, 7) of at least 10 ° in order to increase the safety against breakage.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiterchip oder Halbleiterchipstapel mit einer integrierten Schaltung, die zum Einsatz in einer Chipkarte vorgesehen ist.The present invention relates to a semiconductor chip or semiconductor chip stack with an integrated Circuit which is intended for use in a chip card.

In Chipkarten, aber beispielsweise auch in elektronischen Briefsortieranlagen, werden die IC-Chips starken Biegungen ausgesetzt. Die mechanische Stabilität vieler Chips ist dafür nicht ausreichend. Wenn die Chips in ein stabilisierendes Gehäuse eingebaut werden, ist das zwangsläufig mit einer Erhöhung der Gesamtdicke verbunden. Im Chipkartenbereich ist die Dicke der Chips auf 185 μm begrenzt. Die Chipfläche wird hier zur Verminderung der Bruchgefahr auf maximal 25 mm2 begrenzt.In chip cards, but also in electronic letter sorting systems, for example, the IC chips are exposed to sharp bends. The mechanical stability of many chips is not sufficient for this. If the chips are installed in a stabilizing housing, this inevitably involves an increase in the overall thickness. In the chip card area, the thickness of the chips is limited to 185 μm. The chip area is limited to a maximum of 25 mm 2 to reduce the risk of breakage.

Wegen der Beschränkung der maximal zulässigen Dicke muss zum Einbau zweilagiger Chipstapel in Chipkarten der kleinere Chip bis auf 60 μm gedünnt werden. In Zukunft werden Chipstapel mit mehr als zwei Lagen verwendet, deren Chips sogar bis auf unter 20 μm gedünnt werden. Derart stark gedünnte Chips haben eine wesentlich geringere mechanische Stabilität als dicke Chips und neigen zu Kerbbrüchen am Chiprand, die sich über den gesamten Chip ausbreiten können.Because of the limitation of the maximum allowable thickness For the installation of two-layer chip stacks in chip cards the smaller one Chip can be thinned down to 60 μm. In the future, chip stacks with more than two layers will be used, whose chips are even thinned to less than 20 μm. Such thinned chips have a much lower mechanical stability than thick ones Chips and tend to break on the edge of the chip, which is over can spread the entire chip.

Dieses Problem hat seine Ursache vor allem darin, dass das kristalline Silizium des Chipsubstrates am leichtesten entlang der Hauptebenen des Kristallgitters bricht. Die Lage der Hauptebenen in dem Kristallgitter des Siliziums (Diamantstruktur) wird mit den Miller-Indizes der betreffenden Äquivalenzklassen {1,0,0}, (0,1,0} und {0,0,1} angegeben. Bei Sechs-Zoll-Wafern aus (1,0,0)-Material ist eine obere Hauptseite des Wafers eine (1,0,0)-Ebene. Die senkrecht dazu verlaufenden Hauptebenen der anderen Äquivalenzklassen stehen somit senkrecht aufeinander und auf der oberen Hauptseite des Wafers. Diese Tatsache wird dazu benutzt, Sollbruchstellen des Wafers zu präparieren. Zu diesem Zweck wird am Rand der Siliziumscheibe ein kleiner Kratzer erzeugt, der als Störung wirkt und einen Kerbbruch hervorruft. Beim Verbiegen des Wafers läuft von dieser Stelle ausgehend der Bruch durch den ganzen Wafer. Der Wafer kann so in einzelne Halbleiterchips vereinzelt werden.There is a cause for this problem especially in that the crystalline silicon of the chip substrate most easily breaks along the main planes of the crystal lattice. The location of the main planes in the crystal lattice of silicon (diamond structure) will with the Miller indices of the relevant equivalence classes {1,0,0}, (0,1,0} and {0,0,1}. For six-inch wafers made from (1,0,0) material an upper main side of the wafer is a (1,0,0) plane. The vertical the main levels of the other equivalence classes that run along this line perpendicular to each other and on the upper main side of the wafer. This fact is used to break down the wafer prepare. For this purpose, a small scratch is created on the edge of the silicon wafer, the as a disturbance works and causes a notch break. When bending the wafer runs from at this point, the break through the entire wafer. The wafer can be separated into individual semiconductor chips.

Die jeweils von Ritzrahmen umgebenen Chips werden üblicherweise so auf dem Wafer angeordnet, dass die internen Halbleiterstrukturen der integrierten Schaltungen, die Gräben zur elektrischen Isolation oder zur Ausbildung von Speicherzellentransistoren, die oberseitig aufgebrachten Leiterbahnen und dergleichen jeweils entlang der Hauptrichtungen des Kristalls ausgerichtet sind. Diese Strukturelemente verstärken daher die Bruchgefahr des Halbleiterchips zusätzlich. Das gilt insbesondere im Fall stark gedünnter Halbleiterchips.The chips surrounded by the scoring frame are common arranged on the wafer so that the internal semiconductor structures of the integrated circuits, the trenches for electrical isolation or to form memory cell transistors on the top applied conductor tracks and the like in each case along the main directions of the crystal are aligned. These structural elements therefore reinforce the risk of breakage of the semiconductor chip additionally. This is especially true in the case of much thinner Semiconductor chips.

Dieses Problem tritt verstärkt auf, wenn mehrere Halbleiterchips im Zuge der vertikalen oder kubischen Integration zu Halbleiterchipstapeln, so genannten Stacks, verbunden werden. Bei der vertikalen Integration müssen die Chips besonders dünn geschliffen werden, insbesondere wenn ein Einsatz in einer Chipkarte vorgesehen ist. Wenn die Chips der vertikalen Integration wie herkömmlich hergestellt werden, setzt sich die Bruchneigung durch den gesamten Chipstapel verstärkt fort.This problem is increasing if multiple semiconductor chips in the course of vertical or cubic Integration connected to semiconductor chip stacks become. With vertical integration, the chips have to be ground particularly thin are provided, in particular if use is made in a chip card is. If the vertical integration chips are made as conventional, the tendency to break continues through the entire stack of chips.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, anzugeben, wie zum Einsatz im Chipkartenbereich die Bruchgefahr gedünnter Chips, insbesondere bei vertikaler Integration, verringert werden kann.Object of the present invention It is necessary to state how the risk of breakage is to be used in the chip card area thinned Chips, especially with vertical integration, can be reduced can.

Diese Aufgabe wird mit dem Halbleiterchip oder dem Halbleiterchipstapel mit den Merkmalen des Anspruches 1 oder 3 gelöst. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This task is done with the semiconductor chip or the semiconductor chip stack with the features of claim 1 or 3 solved. Refinements result from the dependent claims.

Es kann nach wie vor ein Substrat aus kristallinem Silizium mit einer (1,0,0)-Ebene als Oberseite verwendet werden. Die für die integrierte Schaltung vorgesehenen metallischen Leiterbahnen auf der Oberseite werden, im Wesentlichen längs zweier zueinander senkrechter Richtungen ausgerichtet, die mit den {0,1,0}-Ebenen und den {0,0,1}-Ebenen Winkel von mindestens 10° einschließen. Wenn die Leiterbahnen daher schräg über die Hauptkristallebenen verlaufen, wirken sie mechanisch stabilisierend. Die metallischen Leiterbahnen sind außerdem polykristallin oder amorph und können daher in gewissen Grenzen verformt oder gedehnt werden. Sie wirken so zusätzlich mechanisch verstärkend, etwa vergleichbar den Fasern in einem gewebeverstärkten Verbundwerkstoff.It can still be a substrate made of crystalline silicon with a (1,0,0) plane as the top be used. The for the integrated circuit provided metallic conductor tracks become on the top, essentially along two perpendicular to each other Directions aligned with the {0,1,0} planes and the {0,0,1} planes Include an angle of at least 10 °. If the conductor tracks therefore diagonally across the Main crystal planes run, they have a mechanically stabilizing effect. The metallic conductor tracks are also polycrystalline or amorphous and can be deformed or stretched within certain limits. You act like this additionally mechanically reinforcing, roughly comparable to the fibers in a fabric-reinforced composite material.

Zusätzlich hierzu können geradlinige und ebene Strukturen von Bauelementen der integrierten Schaltung in dem Kristall ebenfalls Winkel von mindestens 10° mit den {0,1,0}-Ebenen und den {0,0,1}-Ebenen einschließen. Zu diesem Zweck werden bei der Herstellung der Halbleiterchips die Bauelemente auf dem Wafer in einem Winkel, vorzugsweise zwischen 15° und 45°, zu einer Hauptkristallebene ausgerichtet, die senkrecht auf der Oberseite des Wafers verläuft. Wegen dieser Ausrichtung können sich die bei der Strukturierung erzeugten Kanten nicht bruchauslösend auswirken.In addition to this, straight lines and flat structures of components of the integrated circuit in the crystal also angles of at least 10 ° with the Include {0,1,0} planes and the {0,0,1} planes. For this purpose in the manufacture of the semiconductor chips, the components on the Wafer oriented at an angle, preferably between 15 ° and 45 °, to a main crystal plane, that runs perpendicular to the top of the wafer. Because of this alignment can the edges created during the structuring do not cause breakage.

Da die Strukturen der Halbleiterbauelemente durch die bei der Herstellung eingesetzte Fotolithographie definiert werden, genügt es zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Halbleiterchips im Prinzip, den Wafer bei den Belichtungsprozessen um den angegebenen Winkel verdreht in den Stepper einzulegen (d. h. Flat oder Notch nicht unten oder seitlich, sondern um 15° bis 45° verdreht). Alle anderen Prozessschritte können im Wesentlichen unverändert bleiben. Die Anordnung der Chips auf dem Wafer ist auf diese Weise gegenüber der herkömmlichen Fertigung gedreht und die Sägestraßen werden schräg zu der Apparatur ausgerichtet. Für das Design und die Leitungsführung im Halbleiterchip selbst ergeben sich keine Änderungen, die internen Strukturen der Halbleiterbauelemente können insbesondere nach wie vor parallel zur Chipkante verlaufen, die ja nicht parallel zu einer Hauptkristallebene gesägt zu werden braucht.Since the structures of the semiconductor components are defined by the photolithography used in the production, it is sufficient in principle for the production of a semiconductor chip according to the invention to insert the wafer into the stepper rotated by the specified angle during the exposure processes (i.e. flat or notch not below or to the side, but instead rotated by 15 ° to 45 °). All other process steps can remain essentially unchanged. In this way, the arrangement of the chips on the wafer is rotated compared to conventional production and the sawing lines are aligned at an angle to the apparatus. For the design and the routing in the semiconductor chip itself no changes, the internal structures of the semiconductor components can in particular still run parallel to the chip edge, which does not need to be sawed parallel to a main crystal plane.

Bei einem erfindungsgemäßen Halbleiterchipstapel sind die Halbleiterchips, die die einzelnen Schaltungsebenen bilden, so zueinander ausgerichtet, dass die auf den Schaltungsebenen senkrecht stehenden Hauptkristallebenen aufeinanderfolgender Halbleiterchips von 0° und 90° verschiedene Winkel einschließen, und zwar vorzugsweise jeweils unterschiedlich große Winkel. Da jeweils zwei aufeinanderfolgend übereinander angeordnete Schaltungsebenen über eine gemeinsame Metallisierung als Interface miteinander verbunden sind, genügt es, wenn die Metallisierung zumindest des einen von zwei aufeinanderfolgenden Halbleiterchips in von 0° und 90° verschiedenen Winkeln zu den auf der Oberseite des Halbleiterchips senkrecht stehenden Hauptkristallebenen strukturiert ist. Wenn die so ausgestalteten Halbleiterchips zum Halbleiterchipstapel übereinander gesetzt und über die Metallisierung elektrisch miteinander verbunden werden, kommen die senkrecht zu den Schaltungsebenen verlaufenden Hauptkristallebenen ohne weitere Maßnahmen in von 0° und 90° verschiedenen Winkeln zueinander zu liegen. In einem anderen Ausführungsbeispiel sind in dem Halbleiterchipstapel nur Halbleiterchips miteinander verbunden, die bereits jeder für sich durch die oben beschriebene Ausrichtung der Leiterbahnen bruchsicher ausgestaltet sind.In a semiconductor chip stack according to the invention are the semiconductor chips that form the individual circuit levels, aligned to each other in such a way that the vertical ones on the circuit levels Main crystal planes of successive semiconductor chips different from 0 ° and 90 ° Include angles, and preferably angles of different sizes. Since two successively arranged circuit levels over one another common metallization are connected as an interface, enough it when the metallization of at least one of two successive Semiconductor chips in from 0 ° and 90 ° different Angles to those perpendicular to the top of the semiconductor chip Main crystal planes is structured. If the semiconductor chips designed in this way to the semiconductor chip stack one above the other set and over the metallization are electrically connected the main crystal planes perpendicular to the circuit planes without further action in from 0 ° and 90 ° different Angles to each other. In another embodiment are only semiconductor chips with each other in the semiconductor chip stack connected that everyone already for is unbreakable due to the alignment of the conductor tracks described above are designed.

Wenn die Leiterbahnen zumindest eines Teils der Halbleiterchips des Halbleiterchipstapels schräg zu den Hauptkristallebenen ausgerichtet sind, aber die Seitenflächen der Chips, die Chipkanten, bei allen Halbleiterchips parallel zu den Leiterbahnabschnitten gesägt sind, dann können diese Seitenflächen coplanar zueinander ausgerichtet werden. Man erhält auf diese Weise einen eben begrenzten Chipstapel, in dem dennoch in den einzelnen Schaltungsebenen die Lagen der senkrecht zu den Schaltungsebenen liegenden Hauptkristallebenen untereinander verschieden sind. Die Hauptkristallebenen, die senkrecht auf den Schichtebenen stehen, können daher auch bei eben begrenzten Halbleiterchipstapeln von Chip zu Chip in von 0° und von 90° verschiedenen Winkeln zueinander ausgerichtet sein.If the conductor tracks at least a part the semiconductor chips of the semiconductor chip stack at an angle to the Main crystal planes are aligned, but the side faces of the Chips, the chip edges, parallel to all semiconductor chips Sawed track sections then you can these side faces coplanar with each other. You just get one in this way limited chip stack, in which nevertheless in the individual circuit levels the positions of the main crystal planes perpendicular to the circuit planes are different. The main crystal planes perpendicular to the Layer levels can therefore stand even with just limited semiconductor chip stacks from chip to chip in from 0 ° and of 90 ° different Angles to each other.

Es folgt eine genauere Beschreibung von Beispielen der Halbleiterchips oder Halbleiterchipstapel anhand der 1 und 2.A more detailed description of examples of the semiconductor chips or semiconductor chip stacks follows on the basis of FIG 1 and 2 ,

Die 1 zeigt ein Schema eines Halbleiterchips in Aufsicht.The 1 shows a schematic of a semiconductor chip in supervision.

Die 2 zeigt ein Schema eines Halbleiterchipstapels im Querschnitt.The 2 shows a schematic of a semiconductor chip stack in cross section.

In der 1 ist in Aufsicht ein Halbleiterchip 1 mit auf einer Oberseite aufgebrachten Leiterbahnen 2 dargestellt. Die Leiterbahnen sind hier im Wesentlichen längs zweier zueinander senkrechter Richtungen ausgerichtet. Die Abschnitte der Leiterbahnen sind so jeweils in der Richtung A oder in der Richtung B angeordnet, die in der 1 senkrecht beziehungsweise waagrecht gezeichnet sind. Die in der 1 dargestellte Oberseite des Halbleiterchips ist coplanar zu den {1,0,0}-Ebenen des betreffenden Substrats oder Halbleiterkristalls. Bei herkömmlichen Halbleiterchips sind die Chipkanten 4, 5 eine {0,1,0}-Ebene und eine {0,0,1}-Ebene. Statt dessen verlaufen hier die {0,1,0}-Ebenen oder die {0,0,1}-Ebenen zum Beispiel jeweils in einer der durch die beiden eingezeichneten Pfeile angegebenen Richtungen. Die Chipkanten 4, 5 können jedoch parallel zu den Leiterbahnen gesägt sein. Statt dessen ist es auch möglich, die seitlichen Chipkanten in einer durch die Pfeile dargestellten Richtung und in der senkrecht dazu verlaufenden Richtung anzuordnen. Die Leiterbahnen verlaufen dann schräg bezüglich der Chipkanten.In the 1 is a semiconductor chip under supervision 1 with conductor tracks applied on an upper side 2 shown. The conductor tracks are essentially aligned along two mutually perpendicular directions. The sections of the conductor tracks are each arranged in the direction A or in the direction B, which in the 1 are drawn vertically or horizontally. The in the 1 The illustrated top of the semiconductor chip is coplanar to the {1,0,0} planes of the substrate or semiconductor crystal in question. In conventional semiconductor chips, the chip edges are 4 . 5 a {0,1,0} plane and a {0,0,1} plane. Instead, the {0,1,0} planes or the {0,0,1} planes run in one of the directions indicated by the two arrows. The chip edges 4 . 5 can however be sawn parallel to the conductor tracks. Instead, it is also possible to arrange the lateral chip edges in a direction shown by the arrows and in the direction perpendicular to them. The conductor tracks then run obliquely with respect to the chip edges.

Der in der 1 eingezeichnete Winkel 6 zwischen der Richtung B der in der 1 waagrechten Leiterbahnabschnitte und der durch den rechts eingezeichneten Pfeil angegebenen Richtung der einen Hauptkristallebene oder der zu dem Winkel 6 gehörende Supplementwinkel 7 liegt zwischen 10° und 80°, vorzugsweise zwischen 15° und 75°. Der Winkel 6 beträgt in dem in der 1 dargestellten Beispiel 67,5°. Die beiden Richtungen, die durch die eingezeichneten Pfeile angegeben sind, bilden einen Winkel von 45 Grad zueinander.The Indian 1 drawn angles 6 between the direction B in the 1 horizontal conductor track sections and the direction indicated by the arrow drawn on the right of the one main crystal plane or that to the angle 6 belonging supplement angle 7 is between 10 ° and 80 °, preferably between 15 ° and 75 °. The angle 6 is in the in the 1 example shown 67.5 °. The two directions, which are indicated by the arrows, form an angle of 45 degrees to one another.

Wenn bei einem Halbleiterchipstapel aus zwei Halbleiterchips die Hauptkristallebenen der Halbleiterkristalle oder Substrate zueinander einen Winkel von, in diesem Beispiel, 45° einnehmen, falls die Leiterbahnabschnitte beider Halbleiterchips längs der Richtungen A und B ausgerichtet sind, werden die Halbleiterchips bei der vertikalen Integration mit ihren parallel zueinander ausgerichteten jeweiligen Metallisierungen so miteinander verbunden, dass die Hauptkristallebenen der Chips in einem Winkel von 45° zueinander ausgerichtet sind und sich auf diese weise gegenseitig stabilisieren. Die Chipkanten 4, 5 sind in diesem Beispiel parallel zu den Abschnitten der Leiterbahnen 2, während die senkrecht zu den Schaltungsebenen liegenden Hauptkristallebenen der Chips miteinander einen Winkel von 45 Grad einschließen und mit der betreffenden Metallisierung des jeweiligen Chips einen Winkel von 22,5° bzw. von 67,5°.In the case of a semiconductor chip stack comprising two semiconductor chips, if the main crystal planes of the semiconductor crystals or substrates form an angle to one another of, in this example, 45 °, if the conductor track sections of both semiconductor chips are aligned along directions A and B, the semiconductor chips become parallel with their vertical integration The respective metallizations aligned with one another are connected to one another in such a way that the main crystal planes of the chips are aligned at an angle of 45 ° to one another and thus stabilize one another. The chip edges 4 . 5 are parallel to the sections of the conductor tracks in this example 2 , while the main crystal planes of the chips, which are perpendicular to the circuit planes, form an angle of 45 degrees with one another and, with the relevant metallization of the respective chip, form an angle of 22.5 ° or 67.5 °.

Die 2 zeigt ein Beispiel eines Halbleiterchipstapels im Querschnitt, bei dem auf einem unteren Halbleiterchip 1 ein erster weiterer Halbleiterchip 11 und ein zweiter weiterer Halbleiterchip 12 angeordnet sind. Die Halbleiterchips sind jeweils mit ihren Oberseiten 3 miteinander verbunden, die coplanar zu den {1,0,0}-Ebenen des Substrates oder Halbleiterkristalls sind. In der vereinfachten Darstellung der 2 sind die strukturierten Metallisierungen zwischen den Halbleiterchips weggelassen.The 2 shows an example of a semiconductor chip stack in cross section, in which on a lower semiconductor chip 1 a first further semiconductor chip 11 and a second further semiconductor chip 12 are arranged. The semiconductor chips are each with their tops 3 interconnected, which are coplanar to the {1,0,0} planes of the substrate or semiconductor crystal. In the simplified representation of the 2 are the structured metallizations between the semiconductor chips omitted.

Die Chipkanten 4, 5 an den Seiten des in der 2 dargestellten Querschnitts bzw. innerhalb der Zeichenebene fallen erfindungsgemäß nicht mit den übrigen Hauptkristallebenen {0,1,0} und {0,0,1} zusammen. Die Chipkanten sind vielmehr in unterschiedlichen Winkeln zu diesen Hauptkristallebenen ausgerichtet. Die Chips können in dem Stapel daher kantenkonform übereinander gesetzt sein, während die senkrecht auf den Oberseiten 3 stehenden Hauptkristallebenen je zweier aufeinanderfolgender Halbleiterchips, vorzugsweise paarweise je zweier Halbleiterchips, jeweils in von 0° und 90° verschiedenen Winkeln zueinander ausgerichtet sind.The chip edges 4 . 5 on the sides of the in the 2 According to the invention, the cross section shown or within the plane of the drawing does not coincide with the other main crystal planes {0,1,0} and {0,0,1}. Rather, the chip edges are oriented at different angles to these main crystal planes. The chips in the stack can therefore be placed on top of one another in an edge-conforming manner, while those on the top are perpendicular 3 standing main crystal planes of two successive semiconductor chips, preferably in pairs of two semiconductor chips, are each aligned at angles different from 0 ° and 90 °.

Eine senkrecht auf der Oberseite 3 des Halbleiterchips 1 stehende Hauptkristallebene kann mit einer senkrecht auf der Oberseite 3 des ersten weiteren Halbleiterchips 11 stehenden Hauptkristallebene zum Beispiel einen Winkel von 55° bilden. Diese senkrecht auf der Oberseite 3 des ersten weiteren Halbleiterchips 11 stehende Hauptkristallebene kann mit einer senkrecht auf der Oberseite 3 des zweiten weiteren Halbleiterchips 12 stehenden Hauptkristallebene zum Beispiel einen Winkel von 17° bilden. Damit ist auch erreicht, dass zwischen den betreffenden Hauptkristallebenen des unteren Halbleiterchips 1 und des zweiten weiteren Halbleiterchips 12 ein Winkel von 55° – 17° = 38° oder 55° + 17° = 72° vorhanden ist, der also von den anderen Winkeln 55° und 17° verschieden ist. Hier sind somit die Winkel zwischen den betreffenden Hauptkristallebenen nicht nur je zweier aufeinanderfolgender, sondern je zweier beliebiger Paare von Halbleiterchips voneinander verschieden.One perpendicular to the top 3 of the semiconductor chip 1 standing main crystal plane can with a perpendicular on top 3 of the first further semiconductor chip 11 standing main crystal plane, for example, form an angle of 55 °. This vertically on the top 3 of the first further semiconductor chip 11 standing main crystal plane can with a perpendicular on top 3 of the second further semiconductor chip 12 main crystal plane, for example, form an angle of 17 °. This also means that between the relevant main crystal planes of the lower semiconductor chip 1 and the second further semiconductor chip 12 there is an angle of 55 ° - 17 ° = 38 ° or 55 ° + 17 ° = 72 °, which is different from the other angles 55 ° and 17 °. Here, the angles between the relevant main crystal planes are not only different from each other not only two successive but also any two pairs of semiconductor chips.

Die Leiterbahnen der Chips des Halbleiterchipstapels sind jeweils in unterschiedlichen Winkeln zu den Hauptkristallebenen ausgerichtet. Damit ist bereits eine gewisse Bruchsicherheit gewährleistet. Die Strukturen der Halbleiterbauelemente der integrierten Schaltung selbst können dann mit ihren geradlinigen oder ebenen Strukturen parallel bzw. coplanar zu den Hauptkristallebenen des Halbleiterkristalls oder Substrates ausgerichtet sein. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind jedoch auch diese Strukturen der Bauelemente selbst gegenüber den Hauptkristallebenen in einem Winkel von mehr als 0° und weniger als 90° ausgerichtet.The conductor tracks of the chips in the semiconductor chip stack are at different angles to the main crystal planes aligned. This already ensures a certain level of break resistance. The Structures of the semiconductor components of the integrated circuit yourself can then with their straight or flat structures parallel or coplanar to the main crystal planes of the semiconductor crystal or Be aligned substrate. In a preferred embodiment However, these structures of the components themselves are also opposite to the main crystal planes at an angle of more than 0 ° and aligned less than 90 °.

Das hat insbesondere den Vorteil, dass in diesem Fall die Leiterbahnen mit ihren beiden wesentlichen Richtungen außerhalb der senkrechten Hauptkristallebenen liegen, aber nach wie vor parallel zu den Strukturen der Halbleiterbauelemente ausgerichtet sein können. Bei einer speziellen und bevorzugten Ausgestaltung des Halbleiterchipstapels können die Halbleiterchips des Halbleiterchipstapels untereinander so ausgerichtet sein, dass die Leiterbahnen der verschiedenen Halbleiterchips in Winkeln von 0° bzw. 90° zueinander angeordnet sind, wie das auch bei herkömmlichen Chipstapeln der Fall ist.This has the particular advantage that in this case the traces with their two main ones Directions outside of the main vertical crystal planes are still parallel can be aligned with the structures of the semiconductor components. at A special and preferred embodiment of the semiconductor chip stack can Semiconductor chips of the semiconductor chip stack are aligned with one another in this way be that the conductor tracks of the various semiconductor chips in Angles of 0 ° or 90 ° to each other are arranged, as is the case with conventional chip stacks is.

Wegen der jeweils unterschiedlichen Ausrichtung der Leiterbahnen zu den Hauptkristallebenen der einzelnen Substrate sind innerhalb des Halbleiterchipstapels von Chip zu Chip wechselnde Ausrichtungen der Hauptkristallebenen vorhanden. Senkrecht zu den Oberseiten der Chips, d. h. senkrecht zu den {1,0,0}-Ebenen, ist daher keine durch den gesamten Halbleiterchipstapel hindurchgehende einheitliche Hauptkristallebene vorhanden. Dadurch wird die Bruchsicherheit des Halbleiterchipstapels deutlich erhöht. Ein solcher Halbleiterchipstapel kann daher auch mit drei und mehr Halbleiterchips auf eine Dicke von höchstens 185 μm gebracht werden, was den Einsatz in standardisierten Chipkarten erlaubt. In dem Ausführungsbeispiel der 2 ist der Halbleiterchip 1 zum Beispiel 130 μm dick, der erste weitere Halbleiterchip 11 ist 30 μm dick, und der zweite weitere Halbleiterchip 12 ist 20 μm dick.Because of the different orientation of the conductor tracks to the main crystal planes of the individual substrates, orientations of the main crystal planes which change from chip to chip are present within the semiconductor chip stack. Perpendicular to the tops of the chips, ie perpendicular to the {1,0,0} planes, there is therefore no uniform main crystal plane which extends through the entire semiconductor chip stack. This significantly increases the break resistance of the semiconductor chip stack. Such a semiconductor chip stack can therefore also be brought to a thickness of at most 185 μm with three and more semiconductor chips, which allows use in standardized chip cards. In the embodiment of the 2 is the semiconductor chip 1 for example 130 μm thick, the first further semiconductor chip 11 is 30 μm thick, and the second further semiconductor chip 12 is 20 μm thick.

11
HalbleiterchipSemiconductor chip
22
Leiterbahnconductor path
33
Oberseitetop
44
Chipkantechip edge
55
Chipkantechip edge
66
Winkelangle
77
Supplementwinkelsupplementary angle
1111
erster weiterer Halbleiterchipfirst another semiconductor chip
1212
zweiter weiterer Halbleiterchipsecond another semiconductor chip
AA
Richtungdirection
BB
Richtungdirection

Claims (6)

Halbleiterchip oder Halbleiterchipstapel mit mindestens einem Halbleiterkristall oder einem Substrat aus kristallinem Silizium mit Äquivalenzklassen von Hauptebenen des Kristalls, die mit den Miller-Indizes {1,0,0}, {0,1,0} und {0,0,1} bezeichnet werden, wobei eine Oberseite des Halbleiterkristalls oder Substrates durch eine (1,0,0)-Ebene gebildet wird, mit einer integrierten Schaltung und mit metallischen Leiterbahnen, die an der durch die (1,0,0)-Ebene gebildeten Oberseite im Wesentlichen längs zweier zueinander senkrechter Richtungen ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet , dass die Richtungen der Leiterbahnen eines betreffenden Halbleiterkristalls oder Substrates mit den {0,1,0}-Ebenen und den {0,0,1}-Ebenen Winkel von mindestens 10° einschließen.Semiconductor chip or semiconductor chip stack with at least one semiconductor crystal or a substrate made of crystalline silicon with equivalent classes of main planes of the crystal, which are denoted by the Miller indices {1,0,0}, {0,1,0} and {0,0,1} , wherein an upper side of the semiconductor crystal or substrate is formed by a (1,0,0) plane, with an integrated circuit and with metallic conductor tracks, which on the upper side formed by the (1,0,0) plane essentially are aligned along two mutually perpendicular directions, characterized in that the directions of the conductor tracks of a semiconductor crystal or substrate in question include angles of at least 10 ° with the {0,1,0} planes and the {0,0,1} planes. Halbleiterchip oder Halbleiterchipstapel nach Anspruch 1, bei dem geradlinige und ebene Strukturen von Bauelementen der integrierten Schaltung in dem betreffenden Halbleiterkristall oder Substrat ebenfalls Winkel von mindestens 10° mit den {0,1,0}-Ebenen und den {0,0,1}-Ebenen einschließen.Semiconductor chip or semiconductor chip stack according to claim 1, in the straight and flat structures of components of the integrated circuit in the relevant semiconductor crystal or The substrate also has an angle of at least 10 ° with the {0,1,0} planes and include the {0,0,1} planes. Halbleiterchipstapel, bei dem Halbleiterchips mit einem Halbleiterkristall oder Substrat aus kristallinem Silizium mit Äquivalenzklassen von Hauptebenen des Kristalls, die mit den Miller-Indizes {1,0,0}, {0,1,0} und {0,0,1} bezeichnet werden, mit Oberseiten, die jeweils coplanar zu den {1,0,0}-Ebenen des Halbleiterkristalls oder Substrates sind, dauerhaft aneinander befestigt sind und die Halbleiterkristalle beziehungsweise Substrate so zueinander ausgerichtet sind, dass die {0,1,0}-Ebenen beziehungsweise die {0,0,1}-Ebenen der Halbleiterkristalle beziehungsweise der Substrate aufeinanderfolgender Halbleiterchips jeweils in einem von 0° und 90° verschiedenen Winkel zueinander angeordnet sind.Semiconductor chip stack, with the semiconductor chips with a semiconductor crystal or substrate made of crystalline silicon with equivalence classes of major planes of the crystal, which have the Miller indices {1,0,0}, {0,1,0} and {0,0,1}, with tops, each coplanar to the {1,0,0} planes of the semiconductor crystal or substrate, are permanently attached to each other and the semiconductor crystals or substrates are aligned with one another such that the {0,1,0} planes or the {0,0,1} planes of the semiconductor crystals or the substrates of successive semiconductor chips each in one of 0 ° and 90 ° different angles are arranged to each other. Halbleiterchipstapel nach Anspruch 1 oder 2, bei dem mindestens ein weiterer Halbleiterkristall oder ein weiteres Substrat aus kristallinem Silizium vorhanden ist mit metallischen Leiterbahnen, die an einer durch eine (1,0,0)-Ebene gebildeten Oberseite im Wesentlichen längs zweier zueinander senkrechter Richtungen ausgerichtet sind, die mit den {0,1,0}-Ebenen und den {0,0,1}-Ebenen des weiteren Halbleiterkristalls beziehungsweise Substrates Winkel von mindestens 10° einschließen, mit den Halbleiterkristallen beziehungsweise Substraten gebildete Halbleiterchips mit Oberseiten, die jeweils coplanar zu den {1,0,0}-Ebenen der Halbleiterkristalle beziehungsweise Substrate liegen, dauerhaft aneinander befestigt sind, die Halbleiterkristalle beziehungsweise Substrate so zueinander ausgerichtet sind, dass die Richtungen von Abschnitten der Leiterbahnen der verschiedenen Halbleiterkristalle beziehungsweise Substrate jeweils in einem Winkel von 0° oder 90° zueinander angeordnet sind, und die Winkel zwischen den Richtungen von Abschnitten der Leiterbahnen und den {0,1,0}-Ebenen bzw. den {0,0,1}-Ebenen des betreffenden Halbleiterkristalls beziehungsweise Substrates für die vorhandenen Halbleiterkristalle beziehungsweise Substrate jeweils verschieden sind.Semiconductor chip stack according to claim 1 or 2, the at least one further semiconductor crystal or another Crystalline silicon substrate is present with metallic Conductor tracks on an upper side formed by a (1,0,0) plane in the Essentially longitudinal two mutually perpendicular directions are aligned with the {0,1,0} planes and the {0,0,1} planes of the further semiconductor crystal or include substrate angles of at least 10 °, With semiconductor chips formed in the semiconductor crystals or substrates with tops, each coplanar to the {1,0,0} planes of the semiconductor crystals or substrates, permanently attached to each other are, the semiconductor crystals or substrates to each other are aligned with the directions of sections of the traces of the various semiconductor crystals or substrates each at an angle of 0 ° or 90 ° to each other are arranged, and the angles between the directions of Sections of the conductor tracks and the {0,1,0} planes or the {0,0,1} planes of the relevant semiconductor crystal or substrate for the existing semiconductor crystals or substrates in each case are different. Halbleiterchip oder Halbleiterchipstapel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die gesamte Dicke höchstens 185 μm beträgt.Semiconductor chip or semiconductor chip stack according to one of claims 1 to 4, in which the total thickness is at most 185 μm. Halbleiterchipstapel nach Anspruch 5, der mehr als zwei Halbleiterchips enthält, wobei mindestens ein Halbleiterchip höchstens 20 μm dick ist.A semiconductor chip stack according to claim 5, which is more than contains two semiconductor chips, wherein at least one semiconductor chip is at most 20 μm thick.
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