Herkömmlicherweise werden derartige Bauelemente auf der Rückseite mittels der elektrischen Durchkontak- tierungstechnologie (Via-hole-Technik) kontaktiert.

Diese Technologie ist beispielsweise in Heinz Beneking, Halbleiter Technologie B. G. Teubner-Verlag

Stuttgart, 1991 beschrieben und wird hauptsächlich in der MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuits)- Technik verwendet. Dies sind Hochfrequenz-IC's bei denen die Rückseite des Substrates eine Masseflache darstellt, d. h. die Rückseite des IC's ist vollständig metallisiert. Auf der Vorderseite des Substrates sind die Bauelemente (Widerstände, Transistoren und dergleichen), sowie weitere Verdrahtungsleitungen angebracht. Um eine elektrische Masseverbindung der Bauelemente von der Vorder-auf die Rückseite zu realisieren, werden in das Substrat durchgehende Löcher eingebracht, deren Flanken mit Metall überzogen werden. Damit ist die Metallisierung des Loches von der Vorder-und von der Rückseite aus zugänglich und kann vorderseitig mit den Bauelementen und rückseitig mit der Masse verbunden werden.

Nachteilig hieran ist, daß nicht nur die Rückseite des Substrates teilweise mit Metall beschichtet ist, sondern auch das Funktionselement selbst aus chmisch reaktivem Material besteht. In der Regel besteht das Funktionselement aus einer elektronischen oder optoelektronischen Struktur aus Halbleitermaterial wie GaAs. Dieses Halbleitermaterial ist chemisch weitgehend reaktiv (und korrodiert z. B.) und muß zusätzlich passiviert werden (z. B. mit Si02 oder Si3N4), was wiederum hohe Anforderungen an die Passivierungstechnik stellt.

Die Via-Hole-Technologie ist daher im wesentlichen auf elektronische/optoelektronische Komponenten beschränkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bauelement und ein Verfahren zu seiner Herstellung zur Verfügung zu stellen, das eine elektrische Rückseitenkontaktierung bei gleichzeitigem Erhalt

einer inerten Bauelementoberfläche ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch das Bauelement nach Anspruch 1 sowie durch das Verfahren nach Anspruch 10 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Bauelementes und des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in den abhängigen Ansprüchen gegeben.

Erfindungsgemäß wird das Bauelement hergestellt, indem auf einem Substrat auf der Vorderseite im Bereich eines späteren Kontaktbereiches eine elektrisch leitende Schicht abgeschieden und anschließend gegebenenfalls weitere Schichten zur Bildung des Funktionselementes aufgebracht werden.

Anschließend wird im Bereich des Kontaktbereiches von der Rückseite des Substrates her das Substrat, bei- spielsweise durch ein physikalisches oder chemisches Atzverfahren, mindestens bis zur elektrisch leitenden Schicht abgetragen und die so entstandene Vertiefung metallisiert. Dadurch ergibt sich ein Bauelement, das kein durchgehendes Loch an der Stelle der Kontaktierung aufweist und folglich nur rückseitig metallisiert ist. Dies ermöglicht eine hohe radiologische, chemische und physikalische Beständig- keit der Oberfläche des Bauelementes, da der rücksei- tige metallische Kontakt vollständig vorderseitig überdeckt ist. Als Kontaktmetall kann daher Edel- metall, unedles Metall oder auch eine Legierung verwendet werden ohne Rücksicht auf die Anforderung an die Oberseite des Bauelementes. Es ergibt sich folglich eine elektrische Rückseitkontaktierung unter Erhalt der Baulementoberfläche. Damit können die physikalischen, chemischen und/oder mechanischen Eigenschaften der Oberfläche vollständig genutzt werden, da diese zur freien Verfügung steht und nicht durch metallisierte Durchgangslöcher eingeschränkt

ist. So können auf der Oberfläche des Bauelementes auch weitere Diamantschichten aufgebracht werden, wie beispielsweise in Anspruch 3 beschrieben. Bei einer vollständigen Diamantbeschichtung der Vorderseite des Bauelementes können die hervorragenden chemischen, physikalischen, elektrischen, thermischen und/oder mechanischen Oberflacheneigenschaften des Diamants genutzt werden.

Auch die elektrisch leitende Schicht kann bereits als leitend dotierte Diamantschicht, beispielsweise mit einer Bor-Dotierung, aufgebracht werden. Die Dotie- rung kann dabei in vertikaler und horizontaler Rich- tung variabel gestaltet werden, je nachdem welches Bauelement mit der Diamantbeschichtung auf der Vorderseite des Substrates aufgebaut werden soll.

Als Substrat können beispielsweise Silizium, Quarz, Glas oder auch freistehender Diamant verwendet werden. Undotierter Diamant hat dabei die Vorteile, daß dieser vollständig nichtleitend ist, so daß eine Isolierung zwischen dem Diamantsubstrat und elektrisch leitenden Schichten des Funktionselementes bzw. der Kontaktmetallisierung entfallen kann. Damit werden weitere Schritte im Herstellungsverfahren eingespart, so daß sich die Herstellung insgesamt vereinfacht. In diesem Falle kann das Diamantsubstrat auch einstückig mit dem Funktionselement, das ebenfalls aus Diamantschichten aufgebaut sein kann, hergestellt werden.

Im Falle der Verwendung von Silizium als Substrat ist es erforderlich, zwischen das Substrat und die elektrisch leitende Schicht des Funktionselementes sowie zwischen das Substrat und die metallische Rückseitenkontaktierung eine elektrisch isolierende

Schicht einzubringen. Diese kann beispielsweise als Siliziumoxid oder Silciumnitrid abgeschieden bzw. durch Oxidation des Siliziumsubstrates zu Siliziumoxid hergestellt werden.

Vorteilhaft an der Verwendung von Diamant für das Funktionselement bzw. für die vollständige Beschich- tung der Vorderseite des Bauelementes ist insbeson- dere, daß Diamant hochtemperaturbeständig, vollstän- dig nichtleitend, chemisch inert ist und eine große Härte aufweist. Weiterhin eignet sich ein Bauelement mit einer vorderseitigen Diamantbeschichtung als Detektormaterial für korpuskulare Strahlung oder hochenergetische Röntgenstrahlung, da es radiologisch völlig beständig ist. Insbesondere weist es keine Selbsterwärmung auf. Die gegenüber Strahlung empfindlichen Metallschichten befinden sich dann geschützt lediglich auf der Rückseite des Bauelements.

Die erfindungsgemäßen Bauelemente können als Sensoren, Aktuatoren, aktive Bauelemente, Transi- storen, Dioden, Kondensatoren, Widerstände und dergleichen verwendet werden. Aufgrund ihrer hohen Beständigkeit eignen sie sich insbesondere als Sensoren, beispielsweise für Druck, Impedanz, Temperatur, insbesondere als gegen Chemikalien, korpuskulare Strahlung, Röntgenstrahlung, hohe Temperaturen und/oder magnetische Felder widerstands- fähige Sensoren. Daher können sie beispielsweise im Bereich der Medizintechnik wie beispielsweise der Kern-Spin-Tomographie oder auch für Instrumente der mikroinvasiven Chirurgie verwendet werden. Dort ist beispielsweise der Einsatz in Kathetern möglich, die gegenüber dem menschlichen Organismus vollständig abgeschlossen sein müssen, um eine hohe biomedizi-

nische Verträglichkeit zu erreichen. Diese erfordert auch die hier gewährleistete völlige Freiheit von chemisch reaktiven Elementen wie z. B. Metallen an der Oberfläche der Katheter, die mit dem Körper des Pati- enten in Kontakt kommt.

Durch eine beidseitige Kontaktierung der Diamant- schichten mit einer Metallisierung lassen sich neben den oben genannten Anwendungen auch vertikale Struk- turen und Bauelemente wie z. B. Back-Gate-Transi- storen, Photodioden, Photoleiter usw. realisieren.

Ferner können pn-Dioden durch unterschiedlich dotierte epitaktische Diamantlayer hergestellt werden.

Diamantschichten können beispielsweise auf Silizium- substraten großflächig in Schichtdicken von einigen um bis mm abgeschieden und dotiert werden. Die Abscheidung erfolgt üblicherweise durch Verwendung von plasmagestützen Verfahren oder Heißdrahtver- fahren. Mit Hilfe von Si02 als Maskenmaterial ist eine selektive Abscheidung möglich. Die so herge- stellten Schichten besitzen, verglichen mit natür- lichen Diamanten, annähernd identische mechanische, chemische und physikalische Eigenschaften.

Der Abtrag des Substrates im Kontaktbereich kann mit herkömmlichen Atzverfahren erfolgen. Hierfür steht beispielsweise die trockenchemische, naßchemische oder auch physikalische Atzung zur Verfügung.

Die Definition sämtlicher Strukturen erfolgt mit bekannten Lithographiverfahren wie sie in der Mikro- systemtechnik üblich sind.

Im folgenden werden einige beispielhafte Bauelemente

beschrieben.

Es zeigen Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Bauelement ; Fig. 2 ein weiteres erfindungsgemäßes Bauelement ; Fig. 3 ein weiteres erfindungsgemäßes Bauelement.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Bauelement, bei dem ein Funktionselement 2 auf einem Siliziumsubstrat 4 aufgebracht ist. Zwischen dem Siliziumsubstrat 4 und dem Funktionselement befindet sich eine elek- trisch isolierende Diamantschicht 3, die bei der Herstellung des Bauelementes als Bekeimungsschicht dient.

Das Funktionselement 2 weist eine elektrisch aktive, dotierte Schicht, beispielsweise eine p++-Schicht (mit quasi-metallischem Verhalten) auf. Dieses Funktionselement 2 ist auf seiner Unterseite durch eine Metallisierungsschicht 6 aus einem Kontaktmetall wie beispielsweise WSi, WSi : N, Ti, Au elektrisch kontaktiert. Diese Metallisierungsschicht 6 erstreckt sich durch eine Öffnung im Substrat 4 bis zur Rückseite des Funktionselementes 2. Sie ist ihrerseits über eine Siliziumdioxid-Schicht 5 von dem Siliziumsubstrat 4 elektrisch isoliert. Zur Herstel- lung dieses Bauelementes wird zuerst auf einem Siliziumsubstrat 4 die Bekeimungsschicht 3 aus Diamant abgeschieden. Anschließend wird die elek- trisch aktive, Bor-dotierte p++-Schicht 2 auf der Bekeimungsschicht in der gezeigten Struktur abge- schieden. Die Schichtdicken betragen dabei typi- scherweise für die elektrisch aktive dotierte Schicht

2 ca. 500 nm und für die Bekeimungsschicht 3 ca.

100 nm. Im Anschluß hieran wird die Öffnung in dem Substrat 4 rückseitig eingebracht. Zu dieser Rückseitenstrukturierung wird zuerst die Öffnung in dem Silicimsubstrat 4 naßchemisch, anisotrop in KOH geätzt. Zur Strukturierung dieser Öffnung wurde dabei eine Si3N4-Maske verwendet. Anschließend wird die undotierte Bekeimungsschicht 3 bis zu einer definier- ten Tiefe innerhalb der elektrisch aktiven dotierten Schicht 2 durchgeätzt. Diese trockenchemische Atzung e-folgte in einem Ar/02-Plasma mit einer Atzrate von ca. 350 nm/min und mit einer Tiefe von ca. 350 nm.

Auch hier wird die Struktur mittels eines Standard- Lithographieverfahrens definiert.

Als nächster Schritt wird das Siliziumsubstrat 4 <BR> <BR> <BR> <BR> durch Oxidation bzw. durch Sputterdeposition von Si02 als Isolationsschicht 5 isoliert. Auf diese Isolat- onsschicht 5 sowie auf die dotierte, elektrisch aktive Schicht 2 wird dann von der Rückseite des Substrates 4 her als Kontaktmetall durch Sputter- deposition und Aufdampfen WSi, WSi : N, Ti und/oder Au als Kontaktmetallschicht aufgebracht.

Die Abscheidung der Diamantschichten 3 und 2 erfolgte in einer MPECVD-Anlage (Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition). Die Dotierung der elektrisch aktiven Schicht 2 erfolgt mittels einer Bor Feststoffquelle. Diese wird zur Dotierung in Form eines Drahtes für einen Zeitraum von ca. 2 Stunden während der Abscheidung der Schicht 2 direkt in Plasma eingeführt. Die erreichte Dotierstoffkonzen- tration beträgt ca. 102° cl-3. Prinzipiell kann jedoch auch die Dotierung nach der Abscheidung der Diamant- schicht 2 durch Implantation erfolgen.

Das so aufgebrannte Bauelement kann beispielsweise in Verbindung mit einer weiteren derartigen Rückseiten- kontaktierung auf demselben Substrat als Heizelement dienen. Das Funktionselement 2 kann jedoch auch unmittelbar dazu dienen am Ende eines in Gewebe eingeführten Katheters Ströme hoher Intensität oder hohe Spannungen lokal in das der Schicht 2 unmittel- bar benachbarte Gewebe einzubringen.

Fig. 2 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Bau- element. Dieselben Bestandteile des Bauelementes sind mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet, und ihre Beschreibung wird daher im folgenden ausge- lassen. Zusätzlich zu dem in Fig. 1 gezeigten Bau- element ist die elektrisch aktive dotierte Schicht des Funktionselementes mit einer weiteren Diamant- schicht 1, die nominell undotiert ist, beschichtet.

Diese nominell undotierte Schicht weist eine Dicke bis zu 5 um auf. Durch diese Diamantschicht 1 wird das Bauelement auf der Oberfläche gegen chemische, physikalische oder sonstige Einflüsse extrem wider- standsfähig. Da das Bauelement mit der Diamantschicht 1 gegenüber der Außenseite lediglich eine Diamant- schicht aufweist, kann insbesondere die Hochtempe- raturbeständigkeit, die chemische Stabilität und die Unempfindlichkeit gegenüber korpuskularer Strahlung oder harter Röntgenstrahlung ausgenutzt werden Fig. 3 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Baule- ment, bei dem dieselben Bezugszeichen dieselben Bestandteile wie in Fig. 2 bezeichnen. Im Unterschied zu Fig. 2 besteht das Substrat 4 nicht aus Silizium sondern ebenfalls aus einer Diamantschicht (Diamant- quasi-Substrat). Da Diamant vollständig nichtleitend ist, kann hier auf die Isolierschichten 3 und 5 verzichtet werden. Dennoch ist ein vollständiger

Einschluß jeglicher Ströme zwischen der Kontakt- metallschicht 6 und der elektrisch aktiven, dotierten Schicht 2 gewährleistet.

Bei sämtlichen Figuren stellt elektrisch leitende Schicht 2 und die Metallschicht 6 den Rückseiten- kontakt für weitere auf der Vorderseite des Bauele- mentes angeordnete Schichten und Funktionselemente bzw. Bestandteile des Funktionselementes her, an den weitere Leiterbahnen, Leitungen oder elektrisch leitende Schichten angeschlossen werden können. Die Metallschicht 6 eignet sich als Lötpunkt auf der Rückseite des Bauelementes.