DE4226888C2

DE4226888C2 - Diamant-Feldeffekt-Transistor und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE4226888C2
Application number: DE4226888A
Authority: DE
Inventors: Kalyankumar Das; David L Dreifus; Alison J Tessmer; Vasudev Venkatesan
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1991-08-14
Filing date: 1992-08-13
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2012-08-14
Also published as: JP3184320B2; DE4226888A1; JPH0677473A; GB2258760B; GB9217225D0; GB2258760A; US5254862A

Description

Die Erfindung betrifft Halbleitervorrichtungen und insbe sondere einen Hochtemperatur-Diamant-Feldeffekt-Transistor.

Diamant ist ein bevorzugtes Material für Halbleitervorrich tungen, weil es bessere Halbleitereigenschaften hat als traditionell verwendetes Silicium (Si), Germanium (Ge) oder Galliumarsenid (GaAs). Diamant stellt eine höhere Ener giebandlücke, eine höhere Durchschlagsspannung und eine höhere Sättigungsgeschwindigkeit als diese traditionellen Halbleitermaterialien zur Verfügung.

Diese Eigenschaften von Diamant ergeben eine wesentliche Zunahme der projizierten Grenzfrequenz und der maximalen Betriebsspannung im Vergleich zu Vorrichtungen, welche un ter Verwendung von Si, Ge oder GaAs gefertigt wurden. Si wird typischerweise nicht bei Temperaturen von höher als etwa 200°C verwendet, und GaAs wird typischerweise nicht über 300°C verwendet. Diese Temperaturbegrenzungen werden teilweise wegen den relativ kleinen Energiebandlücken für Si (1,12 eV bei Umgebungstemperatur) und GaAs (1,42 eV bei Umgebungstemperatur) verursacht. Im Gegensatz dazu weist Diamant eine große Bandlücke von 5,47 eV bei Umgebungstem peratur auf und ist bis auf etwa 1400°C thermisch stabil.

Diamant hat die höchste thermische Leitfähigkeit jeglicher Feststoffe bei Raumtemperatur und zeichnet sich durch gute thermische Leitfähigkeit über einen weiten Temperatur bereich aus. Die hohe thermische Leitfähigkeit von Diamant kann auf vorteilhafte Weise genutzt werden, um die Abwärme von einem integrierten Schaltkreis zu entfernen, ins besondere wenn die Integrationsdichten zunehmen. Zudem weist Diamant einen kleineren Neutronen-Querschnitt auf, was seine Zersetzung in radioaktiven Umgebungen herabsetzt, d. h., Diamant ist ein "strahlungshartes" Material.

Wegen der Vorteile von Diamant als ein Material für Halb leitervorrichtungen besteht derzeit ein Interesse an dem Wachstum und der Verwendung von Diamant für Hochtemperatur- Elektronikvorrichtungen und strahlungsgehärtete Elektronik vorrichtungen, insbesondere Feldeffekt-Transistoren, welche grundlegende Bausteine von modernen integrierten Schalt kreisen sind. In der Technik ist es z. B. bekannt, einen Diamant-MESFET (Metall-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor) zu bilden unter Verwendung einer Schnellwärme-Verarbeitungs- (RTP)-Technik zum Eintreiben und Aktivieren von Bor in einen Schichtträger aus Diamant vom Typ IIa, siehe Tsai et al. in "Diamant MESFET Using Ultrashallow RTP Boron Doping", IEEE Electron Device Letters, Bd. 12, Nr. 4, S. 157-159, April 1991. Der MESFET besitzt einen gleichrichtenden Metall- Halbleiter-Kontakt als die Gate- Elektrode. Der Tsai-Artikel schlägt vor, kubisches Bor nitrid als eine thermische Diffusionsquelle zu verwenden, um Bor als Dotiermittel vom p-Typ unter Verwendung einer RTP-Technik bei hoher Temperatur (d. h. etwa 1400°C) einzuführen. Unglücklicherweise übersteigt eine Verarbeitung bei solch hoher Temperatur die Fähigkeiten der meisten kommer ziell erhältlichen Prozessierkammern, welche typischerweise nur bis etwa 1200°C betrieben werden können. Darüberhinaus enthält der in diesem MESFET verwendete Diamant vom Typ IIa Stickstoff, welcher Stickstoffdonatoren erzeugt und einen Teil der Akzeptoren kompensiert. Dieses Kompensationsphäno men verringert die Effektivität eines Teils des Bor-Dotier mittels.

Ein anderer Feldeffekt-Transistor wird durch Hewett et al. in einem Artikel mit dem Titel "Fabrication of an Insulated Gate Diamond FET for High Temperature Applications" vorge schlagen, welcher bei der International High Temperature Electronics Conference in Albuquerque, New Mexico, im Juni 1991 vorgestellt wurde. Der IGFET (Feldef fekt-Transistor mit isoliertem Gate) umfaßt eine Bor-dotierte Diamantschicht, welche durch gleichförmiges Dotieren der Diamantschicht mit mehreren Ionenimplantierschritten gebildet wurde. Hewett schlägt vor, daß eine merkliche Verbesserung des spezifi schen Kontaktwiderstandes erhalten werden kann, indem die Source- und Drain-Bereiche der Vor richtung stärker dotiert werden, wie durch Verwendung eines zusätzlichen Ionenimplantierschrittes für diese Bereiche. Unglücklicherweise müssen die mehreren Implantierschritte bei sehr niedrigen Temperaturen (d. h. etwa 77°K) durchge führt werden und erfordern deshalb Flüssigstickstoff-Küh lung.

Gildenblat et al. schlägt in "High Temperature Thin-Film Diamond Field-Effect Transistor Fabricated Using a Selec tive Growth Method", IEEE Electron Device Letters, Bd. 12, Nr. 2, S. 37-39, Februar 1991, ein Verfahren vor zur Her stellung eines Diamant-MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feld effekt-Transistor) durch Abscheiden eines homoepitaxialen Diamantfilmes auf einem Schichtträger. Bordotierung wird "in situ" erreicht durch Aufbringen von Borpulver auf dem Schichtträgerhalter vor der Abscheidung der Diamantschicht. Während des Wachstums der Diamantschicht ätzt das Plasma das Borpulver und bildet Borhydride. Das Bor wird so in die Diamantschicht in einer erwartungsgemäß gleichförmigen Ver teilung eingebaut. Der MOSFET umfaßt eine Siliciumdioxid- Isolierschicht, welche die Gitter- bzw. Gate-Elektrode von dem wirksamen Kanalbereich der Diamantschicht trennt. Ähn lich wurde vorgeschlagen, Diboran als eine gasförmige Quelle zur Plasmaabscheidung in Verbindung mit der Diamant schichtbildung zu verwenden, siehe Fountain et al. in "IGFET Fabrication on Homoepitaxial Diamond Using In Situ Boron and Lithium Doping", vorgestellt bei dem in Washing ton D.C. im Mai 1991 abgehaltenen Electrochemical Society Meeting.

Trotz der Fortschritte in der Technik von Diamant-Feldef fekt-Transistoren sind noch Verbesserungen notwendig, um kommerziell akzeptable Vorrichtungen herzustellen, die bei Temperaturen betrieben werden können, die über die Grenzen der konventionellen Halbleitermaterialien hinausgehen. Ohm'sche Kontakte niedrigen Widerstands für die Source- und Drain-Elektroden eines Diamant- Feldeffekt-Transistors sind ebenfalls wünschenswert, um die Betriebsleistung zu verbessern. Zudem erforderten die Verarbeitungsschritte des Stands der Technik zur Herstellung von Bor-dotierten Diamantschichten für Feldeffekt-Tran sistoren entweder komplizierte und teure Flüssigstickstoff- Kühlung oder hohe Temperaturen, die über den Bereich ty pischer kommerziell erhältlicher Verarbeitungs-Ausrüstung hin ausgingen. Zudem machten die Feldeffekt-Transistoren des Stands der Technik teuren Einkristall-Diamant als deren Komponente erforderlich.

Es ist daher Aufgabe vorliegender Erfindung, einen verbesserten Diamant-Feldeffekt-Transistor sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben zur Verfügung zu stellen, wobei der Diamant-Feldeffekt-Transistor einen geringeren elektrischen Widerstand für die Source- und Drain-Elektroden aufweist, keinen relativ teuren Einkristall-Diamantschichtträger erfordert und das Verfahren bei erhöhten Temperaturen betrieben wird.

Diese Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Feldeffekt-Transistor mit isoliertem Gate, welcher eine wirksame Diamantschicht umfaßt, die eine gewünschte Bor-Do tierkonzentration aufweist. Die Bor-Dotierkonzentration folgt einem gewünschten Profil, das sich in Tiefenrichtung in die Diamantschicht erstreckt mit einer höheren Dotier konzentration an der äußeren Oberfläche der Diamantschicht.

Die höhere Dotierung an der äußeren Oberfläche erzeugt elektrische Verbindungen niedrigen Widerstands für die Source- und Drain-Elektroden des Transistors. Zudem stellt die Bor-dotierte Diamantschicht den wirksamen Kanalbereich für den Feldeffekt-Transistor zur Verfügung. Demgemäß nimmt die gewünschte Bor-Dotierkon zentration im allgemeinen mit zunehmender Tiefe in die Dia mantschicht ab und stellt eine Gesamtdotierung des wirksa men Kanalbereichs zur Verfügung, welcher für einen einwand freien Betrieb des Feldeffekt-Transistors ausreicht.

Die wirksame Kanalschicht des Transistors wird durch Io nenimplantation bei nominaler Raumtemperatur oder etwas höheren Temperaturen, die unter Verwendung kommerziell er hältlicher Ionenimplantationsanlagen leicht erhalten werden können, hergestellt. Die hier verwendete Bezeichnung "nominale Raumtemperatur" bezieht sich auf ein Verfahren (z. B. das Implantierverfahren), welches bei etwa Raumtemperatur beginnt, und bei dem die Schritte des Verfahrens (z. B. Ionenimplantierung) dazu führt, daß die Temperatur des Diamanten auf etwas höhere Werte, wie bspw. etwa 100°C, erhöht wird.

Der Ionenimplantation folgt ein Glühbehandlungsschritt z. B. ein Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 950°C bis 1200°C. Dabei wird eine graphitisierte Schicht vom strahlungsge schädigten Außenoberflächenbereich der Diamantschicht ge bildet. Diese graphitisierte Schicht weist eine gutumris sene Grenze zu der darunterliegenden Diamantschicht auf. Die graphitisierte Schicht kann leicht entfernt werden, z. B. durch Anwendung einer Ätzung durch heiße Säure, um dadurch die darunterliegende Bor-dotierte Diamantschicht freizulegen.

Die freigelegte Diamantschicht weist ein Bor-Dotierungs-Kon zentrationsprofil auf, welches relativ hoch ist an der Au ßenoberfläche, da der Implantationsschritt eine im allgemeinen Gauß'sche Form erzeugt mit der als Logarithmus ausge drückten Konzentration gegen lineare Tiefe in die Dia mantschicht. Die Bildung und Entfernung der Graphitschicht entfernt einen Teil der Diamantschicht unter Zurücklassen der freigelegten Diamantschicht mit einem Bor-Dotierungs- Konzentrationsprofil, das einem in der Nähe ihrer Spitze bzw. ihres Peaks abgeschnittenen Teil der Gauß'schen Verteilung entspricht. Das abgeschnittene Gauß'sche Profil kann im allgemeinen angenähert sein durch eine Gerade, die durch eine Spitzen- bzw. Peak-Konzentration an der Ober fläche und einer vernachlässigbaren Konzentration in einer vorbestimmten Tiefe in der Diamantschicht definiert wird.

Das Verfahren gemäß der Erfindung erlaubt einen flexiblen Fertigungsprozeß, wobei ein gewünschtes Bor-Konzentrations profil durch Einstellung von Prozeßparametern erzeugt wer den kann. Die Bor-Implantierenergie, die Bor-Dosierung und die Temperatur der Diamantschicht während der Implantation kann ausgewählt werden, um damit ein gewünschtes Dotier- Konzentrationsprofil zu erzeugen. So kann die Breiten streuung und die Spitze bzw. der Peak der Gauß'schen Form der Bor-Dotierungskonzentration sowie der Teil der Gauß'schen Verteilung, der durch die Graphit-Ätzung entfernt wird, eingestellt werden.

Unter Verwendung der Geraden-Annäherung der abgeschnittenen Gauß'schen Bor-Dotierungskonzentration kann ein Profil er halten werden, bei dem die Oberflächenkonzentration etwa 10²¹ Atome/cm³ beträgt, und in dem die Bor-Dotierung bei einer Tiefe von etwa 0,25 µm (2500 Å) vernachlässigbar wird, wie etwa 10¹⁵ Atome/cm³, welches etwa die Grenze des meßbaren Niveaus unter Verwendung der Sekundärionen- Massenspektrometrie (SIMS) ist. Es kann auch ein Profil erhalten werden, in dem die Oberflächenkonzentration etwa 10¹⁹ Atome/cm³ beträgt, und in dem die Tiefe, bei der die Konzentration vernachlässigbar wird, etwa 1,0 µm (10 000 Å) beträgt. Wie für einen Fachmann leicht verständlich, können der Oberflächenpeak und die Tiefe des gewünschten Konzen trationsprofils durch Einstellen der Prozeßparameter ausge wählt werden.

Die Source- und Drain-Elektroden für den Transistor können gebildet werden durch Abscheiden einer ersten Metallschicht, wie die eines schwer schmelzenden Metalls (z. B. Titan), und dann durch Ab scheiden einer zweiten Schicht aus Gold darauf, um das schwerschmelzende Metall vor Oxidation zu schützen. Die Zweischicht-Elektroden können dann geglüht werden. Die Source- und Drain-Elektroden weisen einen niedrigen elektrischen Widerstand auf wegen der hohen Bor-Dotierungskonzentration an der Oberfläche der Diamantschicht. In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können die Source- und bzw. Drain-Bereiche der Diamantschicht zusätzlicher Bor- Implantation, Glühbehandlung und Graphit-Ätzung unterzogen wer den, um noch höhere Bor-Konzentrationen in diesen Bereichen zu bilden. Dies steht im Gegensatz zu konventionellen Transistoren des Stands der Technik, welche ein im wesentlichen gleichförmiges Bor-Dotierungs-Konzentrations profil aufweisen.

Da die Bor-Dotierungskonzentration an der Oberfläche der Diamantschicht wunschgemäß hoch ist, um Source- und Drain- Elektroden niedrigen Widerstands zu bilden, ist ein iso liertes Gate für den Feldeffekt-Transistor er forderlich. Ein MESFET des Stands der Technik, d. h. ein Feldeffekt-Transistor mit einer direkt auf dem Kanalbereich gebildeten Gitter- bzw. Gate-Elektrode, würde einen über mäßig hohen Gate-Leckstrom aufweisen oder wäre mit der relativ hohen Bor-Dotierungskonzentration an der Ober fläche, wie in der Erfindung, einfach nicht imstande, zu arbeiten.

Das isolierte Gate kann gebildet werden durch Abscheiden einer isolierenden Schicht auf der Diamant schicht zwischen den Positionen der Source- und Drain-Elektroden. Beispielhafte Isolier schichten können Diamant, Siliciumdioxid, Siliciumnitrid, Aluminiumoxid und dgl., gebildet durch konventionelle Techniken, umfassen. Eine Metall-Kontaktschicht kann, ebenfalls unter Verwendung konventioneller Techniken, auf der Gate-Isolierschicht abgeschieden werden und nach einem Muster gebildet werden, um dadurch die isolierte Gate- Elektrode zu vervollständigen. Die isolierte Gate-Elektrode verringert den Leckstrom, der in anderen Diamant- Feldeffekt-Transistoren mit einem Schottky-Kontakt der Gate-Elektrode auftreten kann. Die Isolierschicht dient ebenso zur Passivierung der Oberfläche der Diamantschicht.

Fig. 1 zeigt eine Querschnitts-Seitenaufrißansicht ei nes Feldeffekt-Transistors mit isoliertem Gate gemäß vor liegender Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Querschnitts-Seitenaufrißansicht des in Fig. 1 gezeigten Feldeffekt-Transi stors mit isoliertem Gate während eines intermediären Prozeßschrittes.

Fig. 3 zeigt eine Querschnitts-Seitenaufrißansicht des in Fig. 1 gezeigten Feldeffekt-Transi stors mit isoliertem Gate während eines anderen intermediären Verarbeitungsschrit tes.

Fig. 4 zeigt eine den intermediären Prozeßschritten der Fig. 2 und 3 entsprechende theoretische Graphik der Bor-Dotierungskonzentration gegen die Tiefe in die Dia mantschicht.

Fig. 5 ist eine theoretische Graphik, die einen Bereich von Bor-Dotierungsprofilen zeigt, der mit einem einzigen Implantierschritt gemäß der Erfindung erzielbar ist und durch Geraden angenähert ist.

Fig. 6 zeigt eine Querschnitts-Seitenaufrißansicht einer anderen Ausführungsform des Feldeffekt- Transistors mit isoliertem Gate gemäß vorliegender Erfindung.

Fig. 7 zeigt eine gemessene, dem Beispiel entsprechende Graphik der Bor-Dotierungskonzentration gegen die Tiefe in die Diamantschicht.

Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen, in denen bevorzugte Ausführungs formen der Erfindung gezeigt sind, weiter beschrieben. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgestaltet werden und sollte nicht so ausgelegt werden, als wäre sie auf die hier dargelegten Ausführungsformen be schränkt. Vielmehr liefert die Anmelderin diese Ausfüh rungsformen, damit diese Offenbarung gründlich und voll ständig ist, und überträgt dem Fachmann den Bereich der Erfindung. In den Abbildungen sind die Dicken der Schichten und Bereiche zur Klarheit vergrößert dargestellt. Bezugszeichen werden verwendet, um durchweg ähnliche Elemente anzuzeigen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 wird ein Feldeffekt-Transistor mit isoliertem Gate 10 gemäß vorliegender Erfindung ge zeigt. Der Transistor 10 umfaßt einen Schichtträger 15 und eine Diamantschicht 20 auf dem Schichtträger. Die Diamant schicht 20 umfaßt einen äußeren, Bor-dotierten Teil 25 und einen undotierten, isolierenden Teil 30, der dem Schicht träger 15 benachbart ist. Die Diamantschicht 20 weist vor zugsweise einen relativ niedrigen Stickstoffgehalt auf, so daß Stickstoffdonoren nicht die Akzeptoren kompensieren.

Der Schichtträger 15 kann ein isolierender Schichtträger aus einkristallinem Diamant sein, und die Diamantschicht 20 kann eine homoepitaxiale Diamantschicht sein. Der Schicht träger aus einkristallinem Diamant ist vorzugsweise etwa 250 µm dick, und die homoepitaxiale Schicht ist vorzugs weise etwa 0,25 µm bis etwa 2,5 µm dick. Eine polykristal line Diamantschicht kann ebenso verwendet werden und auf einem Schichtträger gebildet werden. Beispielhafte Schicht träger umfassen Silicium, Siliciumnitrid, Aluminiumoxid und Zusammensetzungen von Siliciumnitrid und Aluminiumoxid. Bei einem Silicium-Schichtträger beträgt die bevorzugte Dicke des Siliciums etwa 250 µm bis etwa 500 µm, und die bevor zugte Dicke einer polykristallinen Diamantschicht beträgt etwa 10 µm. Wie für einen Fachmann leicht verständlich, kann anstelle eines Schichtträgers 15 und einer separaten Diamantschicht 20 auf äquivalente Weise ein Schichtträger aus Einkristall-Diamant, der lediglich an einem äußeren Teil mit Bor dotiert ist, verwendet werden.

Der Transistor 10 umfaßt eine Source-Elektrode 31 und eine Drain-Elektrode 32 an der äußeren Oberfläche der Bor-dotierten Diamantschicht 25 in einer seitlich auseinander liegenden Beziehung. Die Source- Elektrode 31 und die Drain-Elektrode 32 sind vorzugsweise aus einer ersten Metallschicht 31a, 32a aus einem oder mehreren schwerschmelzenden Metallen und einer zweiten Schicht 31b, 32b aus Gold zum Schutz des darunter liegenden schwerschmelzenden Metalls vor Oxidation gebil det. Die Schicht 31a, 32a des schwerschmelzenden Metalls kann vorzugsweise etwa 20 nm bis etwa 40 nm (etwa 200 Å bis etwa 400 Å) dick sein, und die Goldschicht 31b, 32b kann vorzugsweise etwa 100 nm bis etwa 150 nm (etwa 1000 Å bis etwa 1500 Å) dick sein. Die Zweischicht-Elektroden können dann geglüht werden, um die Source-Elektrode 31 und die Drain-Elektrode 32 zu bilden. Beispielhafte schwerschmelzende Metalle sind Übergangsele ment-Metalle, und werden vorzugsweise ausgewählt aus der aus den Metallen der Gruppe IV-, Gruppe V- und Gruppe VI- Übergangselemente bestehenden Gruppe (CRC Handbuch, 71. Ausgabe) und umfassen Titan, Tantal, Wolfram, Molybdän, Hafnium und Niob. Das Verfahren zur Bildung der oben beschriebenen Source-Elektrode 31 und Drain-Elektrode 32 ist ähnlich dem Verfahren zur Bildung ohmscher Kontakte auf Diamant, wie durch Moazed et al. in "A Thermally Activated Solid State Reaction Process for Fabricating Ohmic Contacts to Semiconducting Diamond", J. Appl. Phys. 68 (5), 1. Sept. 1990, diskutiert.

Die Bor-dotierte Diamantschicht 25 gemäß vorliegender Er findung weist ein gewünschtes Bor-Dotierungs-Konzentrati onsprofil, das sich in Tiefenrichtung in die Diamantschicht 20 erstreckt, auf. Eine hohe Bor-Dotierungskonzentration an der Oberfläche der Bor-dotierten Diamantschicht 25 setzt den elektrischen Widerstand der Source- und Drain-Elektroden 31, 32 herab.

Der wirksame Kanalbereich des Transistors 10 ist der Be reich in der dotierten Diamantschicht 25 zwischen den Source- und Drain-Elektroden 31, 32 und erstreckt sich auf eine Tiefe von etwa 0,25 µm (2500 Å) bis etwa 1,0 µm (10000 Å). Wenn die Bor-Dotierungskonzen tration in diesem wirksamen Kanalbereich des Transistors 10 zu hoch gemacht werden würde, wäre der Kanalbereich nicht halbleitend und die Vorrichtung wäre demgemäß nicht im stande, als Feldeffekt-Transistor zu arbeiten. Deshalb weist die dotierte Diamantschicht 25 ein Bor-Dotierungs- Konzentrationsprofil auf, welches relativ hoch ist an der Oberfläche, um Source- und Drain-Kontakte 31, 32 niedrigen Widerstands zu gewährleisten. Darüberhinaus kann ebenso eine Bor-Dotierungskonzentration für den Kanalbereich ge wählt werden, der in Einklang steht mit dem Feldeffekt- Transistorbetrieb, indem ein Bor-Konzentrationsprofil zur Verfügung gestellt wird, das im allgemeinen mit zunehmender Tiefe in die Diamantschicht 25, wie nachstehend weiter er läutert wird, abnimmt.

Der Transistor 10 umfaßt ebenfalls eine Isolierschicht 35 auf der Bor-dotierten Diamantoberfläche 25, dem wirksamen Kanalbereich benachbart, und eine Gitter- bzw. Gate-Elek trode 36 auf der Gate-Isolierschicht 35. Die Gate-Isolier schicht 35 kann eine isolierende Diamantschicht oder eine Schicht aus Siliciumdioxid, Siliciumnitrid oder Aluminiumo xid sein. Die Gate-Isolationsstruktur führt zu einer Ver ringerung des Leckstroms, welcher sogar bei erhöhten Tem peraturen (z. B. etwa 300°C) relativ klein bleibt im Ver gleich zu anderen Diamant-Feldeffekt-Transistoren mit Schottky-Gates. Das isolierte Gate dient ebenso zur Passivierung der Oberfläche des Ka nalbereichs.

Das Verfahren zur Herstellung des Feldef fekt-Transistors mit isoliertem Gate 10 gemäß der Erfindung kann am besten un ter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5 verstanden werden. Fig. 2 zeigt einen Teil der intermediären Struktur 11 während der Fertigung des in Fig. 1 gezeigten Feld effekt-Transistors mit isoliertem Gate 10. Im einzelnen umfaßt die intermediäre Struktur 11 die Diamantschicht 20, nachdem die Diamant schicht mit Borionen implantiert und anschließend geglüht worden ist. Der Implantationsprozeß erzeugt ein Bor-Dotie rungs-Konzentrationsprofil, welches grob in Fig. 4 gezeigt ist. Das Profil folgt üblicherweise einer im allgemeinen Gauß'schen Form, wenn die Konzentration in logarithmischem Maßstab ausgedrückt wird, und erstreckt sich von der Oberfläche bis zu einer Tiefe B, wie entlang der horizontalen Achse der Graphik in Fig. 4 gezeigt. Der Implantationsprozeß erzeugt eine räumliche Strahlungs schädigung (Leerstellen und Zwischengitteratome) in der Diamantschicht mit einem Profil, welches sich im all gemeinen vor dem Peak des Gauß'schen Bor-Konzentra tionsprofils zuspitzt, wie durch J. Prins in "Preparation of Ohmic Contacts to Semiconducting Diamond", J. Phys. D: Appl. Phys. 22, S. 1562-64, Juli 1989, beschrieben. Ob gleich die Anmelder nicht an irgendeine Theorie gebunden sein wollen, wird geglaubt, daß Zwischengitteratome bei der gewählten Implantationstemperatur diffundieren, was jene, die keine Leeerstellen besetzen, dazu befähigt, aus dem Ionen-beschädigten Bereich zu entkommen. Somit steigt während des Implantationsprozesses die unbewegliche Leer stellendichte in diesem Bereich mit der Ionen-Dosis an und übersteigt schließlich eine kritische Grenze bei der ausgewählten Temperatur und den gewählten Implantations bedingungen. Jenseits dieser Grenze kann das Diamantgitter graphitisieren, d. h. zu einer amorphen Kohlenstoffstruktur zusammenfallen, insbesondere beim Glühen bei höherer Temperatur. Somit wird nach Implantation und Erhitzen eine Graphitschicht 40 in einem Teil der dotierten Dia mantschicht 25 gebildet, welche sich bis auf eine Tiefe A erstreckt, wie in Fig. 2 gezeigt.

Die Grenze zwischen der Graphitschicht 40 und der darunter liegenden Diamantschicht 25 ist gut umrissen. Demgemäß kann die Graphitschicht 40 leicht durch eine folgende Ätzung mit heißer Säure entfernt werden. Beispielhafte Säureätzungen umfassen siedende Chrom-/Schwefelsäurelösung oder eine siedende 1 : 4 : 3-Lösung von Perchlorsäure, Schwefelsäure und Salpetersäure. Nachdem die Graphitschicht 40 geätzt wurde, wird die in Fig. 3 gezeigte intermediäre Struktur 12 gebildet.

Wie am besten unter Bezugnahme auf die Graphik von Fig. 4 und die intermediäre Struktur 12 der Fig. 3 zu verstehen, kann das Bor-Dotierungs-Konzentrationsprofil so gewählt werden, daß die freigelegte Oberfläche der dotierten Dia mantschicht 25 eine relativ hohe Bor-Dotierungskonzentra tion aufweist. Das Bor-Dotierungsprofil für den Teil der dotierten Diamantschicht 25 nach der Graphiterhitzung er streckt sich zwischen den Tiefen A und B in der Graphik der Fig. 4, entsprechend den in Fig. 3 gezeigten Tiefen A und B. Es hat sich gezeigt, daß eine Bor-Dotierungskonzentra tion von vorzugsweise mindestens etwa 10²⁰ Atome/cm³ an der Oberfläche der freigelegten Diamantschicht 25 (Tiefe A), ge messen durch die Senkundärionen-Massenspektrometrie (SIMS), ein ausreichend hohes Dotierniveau gewährleistet, um Source- und Drain-Elektroden 31, 32 niedrigen Widerstands sicherzustellen.

Die Prozeßparameter können während der Ionenimplantation und der Erhitzung eingestellt werden, um eine gewünschte Bor-Dotierungskonzentration zu bilden. Die Dosis kann z. B. in dem Bereich von etwa 5×10¹⁵ Ionen/cm² bis etwa 5×10¹⁷ Ionen/cm² gewählt werden. Die Energie der Borionen kann in einem Bereich von etwa 20 KeV bis etwa 80 KeV eingestellt werden. Die Schichtträgertemperatur kann z. B. so eingestellt werden, daß der Diamant bei nominaler Raum temperatur bleibt, oder daß eine Temperatur von etwa 200°C gehalten wird. Wie oben beschrieben, bedeutet nominale Raumtemperatur, daß der Implantationsprozeß bei etwa Raum temperatur startet, und daß die Ionenimplantation eine Erhöhung der Temperatur des Diamanten auf leicht erhöhte Werte, wie z. B. 100°C, verursacht. Eine bevorzugte Tempe ratur für den Diamanten während der Implantation beträgt etwa 100°C. Zusätzlich kann die Glühzeit und -tem peratur ebenso abgestimmt werden, um ein gewünschtes Profil zu bilden. Der Bor-implantierte Diamant kann z. B. bei einer Temperatur von etwa 950°C bis etwa 1200°C für eine Zeitdauer von etwa 30 min bis etwa 2 Std. geglüht werden. Genaue Prozeßparameter für ein gewünschtes Bor-Konzen trationsprofil kann auf empirische Weise erhalten werden.

Fig. 5 zeigt zwei lineare Annäherungen der Profile 1, 2, die gemäß des Verfahrens der Erfindung leicht erzielbar sind. Wie gezeigt, wurden die Profile 1, 2 zur leichteren Verständlichkeit durch Geraden angenähert. Das als 1 be zeichnete Profil, welches eine Bor-Dotierungskonzentration an der Oberfläche von etwa 10²¹ Atomen/cm³ aufweist, und welches sich auf eine Tiefe in den Diamanten von etwa 0,25 µm (2500 Å) erstreckt, kann erzielt werden. Das als 2 be zeichnete Profil weist eine Bor-Dotierungskonzentration an der Oberfläche von etwa 10¹⁹ Atomen/cm³ auf und erstreckt sich bis auf eine Tiefe von etwa 1,0 µm (10 000 Å). Ein gewünschtes Bor-Dotierungs-Konzentrationsprofil kann inner halb dem angenäherten, durch die Profile 1, 2 definierten Bereich erzielt werden, indem geeignete Prozeßparameter innerhalb der oben angegebenen Bereiche ausgewählt werden.

Wieder auf Fig. 1 beziehend, können die Source- und Drain-Elektroden 31, 32 durch Ab scheidung einer Schicht eines schwerschmelzenden Metalls 31a, 32a auf der freigelegten dotierten Diamantschicht 25 gebildet werden. Die Goldschicht 31b, 32b wird auf der er sten Schicht abgeschieden und geglüht. Insbesondere kann die Haftfähigkeit der Elektroden 31, 32 verbessert werden durch Glühen der Metallschichten bei einer Temperatur von etwa 800°C bis etwa 850°C für eine Zeitdauer von etwa 15 min bis etwa 90 min. Zudem kann die Gate-Isolierschicht 35 auf der Diamantschicht 25 abgeschieden werden durch kon ventionelle Techniken, wie durch die chemische Dampfab scheidung (CVD) oder das Plasma-verstärkte CVD-Verfahren (PECVD). Beispielhafte Materialien für die Isolierschicht 35 umfassen isolierender Diamant, Siliciumdioxid, Silicium nitrid und Aluminiumoxid. Die Gate-Elektrode 36 wird ebenfalls durch konventionelle Techniken, wie durch CVD oder PECVD, auf der Isolierschicht 35 gebildet.

Wie in einer alternativen Ausführungsform des Transistors 10′ der Fig. 6 gezeigt, kann eine zusätzliche Verbesserung in der Verringerung des Widerstands der Source- und Drain-Elektroden 31′, 32′ durch eine zweite Bor-Implantation, Glühen und Graphitätzen des Source-Bereichs 37′ und des Drain- Bereichs 38′ der Diamantschicht 25′ erhalten werden. Die zweite Implantation kann vorzugsweise mit einer höheren Bordosis als bei der Anfangsimplantation durchgeführt werden. Eine bevorzugte Dosis für die zweite Implantation beträgt etwa 10¹⁶ Ionen/cm² bis etwa 5×10¹⁷ Ionen/cm². Die Temperatur während der zweiten Implantation ist ebenso typischerweise höher als während der Anfangsimplantation. Ein bevorzugter Temperaturbereich für die zweite Implan tation liegt bei etwa 100°C bis etwa 300°C, und die Energie beträgt etwa 30 KeV bis etwa 80 KeV.

Das folgende Beispiel wird vorgelegt, um die Erfindung wei ter zu erläutern, und ist nicht zu deren Einschränkung aus zulegen.

Beispiel

Eine Schicht eines undotierten, polykristallinen Diamanten wird auf einem Silicium-Schichtträger durch eine konventio nelle CVD-Technik abgeschieden. Bor-Implantation wird bis zu einer Dosis im Bereich von etwa 3,5×10¹⁶ Ionen/cm² bei einer mittelmäßigen Beschleunigung von etwa 60 KeV in ei nem kommerziell erhältlichen Ionenimplantationsanlage durchge führt. Die Implantation wird mit dem Schichtträger bei no minaler Raumtemperatur durchgeführt, die, wie oben be schrieben, durch die während des Implantationsprozesses erzeugte Wärme auf etwa 100°C ansteigt.

Ein anschließendes Glühen der implantierten Diamant schicht wird bei einer Temperatur von etwa 1200°C für etwa 30 min durchgeführt. Die graphitisierte Oberflächenschicht wird durch Behandlung des Schichtträgers in einer heißen Lösung aus Chromsäure und Schwefelsäure entfernt. Fig. 7 zeigt eine Graphik des implantierten Bor-Dotierungsprofils gegenüber der Tiefe der Diamantschicht auf einem Silicium schichtträger, wie unter Verwendung der Sekundärionen-Mas senspektrometrie (SIMS) gemessen. Die Graphik zeigt eine abgeschnittene Gauß'sche Dotier-Konzentration, die in der freigelegten Diamantschicht zurückbleibt, mit einer relativ hohen Bor-Konzentration an der Oberfläche der Schicht, die sich an 10²¹ Atome/cm³ annähert. Wie ebenfalls leicht aus der Graphik ersichtlich ist, fällt die Konzentration im allgemeinen ab und wird nahezu vernachlässigbar nach 0,5 µm (5000 Å) in der Diamantschicht.

Die direkt auf der relativ hoch dotierten Diamantschicht abgeschiedenen Metallschichten dienen als ohmsche Kontakte. Dazu werden ausgewählte Flächen metallisiert, um Source- und Drain-Elektroden zu bilden. Der Feldeffekt-Transistorbetrieb wird durch Abscheiden eines isolierten Gates, umfassend eine Schicht aus Siliciumdioxid und einen anschließend darauf abgeschiedenen Metallfilm, und durch Anwendung geeigneter Vorspannungen auf die Source-, Gate- und Drain-Elektroden erhalten.

Zusammenfassend kann durch das Verfahren gemäß der Erfin dung ein gewünschtes Bor-Dotierungsprofil erzielt werden, ohne Flüssigstickstoff-Kühlung oder Aufheizen auf eine Tem peratur, die über die Temperaturen, bei denen konventio nelle Prozeßkammern betrieben werden können, hinausgeht, zu erfordern. Das Verfahren stellt ein flexibles Fertigungs verfahren zur Erzielung einer gewünschten Bor-Dotierungs konzentration zur Verfügung, bei dem die Borionen-Implan tation bei Raumtemperatur oder leicht erhöhten Temperatu ren, die gut innerhalb der Prozeßgrenzen konventioneller Prozeßkammern und -ausrüstung liegen, erreicht werden kann. Der Feldeffekt-Transistor mit isoliertem Gate 10, 10′ gemäß der Erfindung stellt eine verbesserte Hochtemperatur-Leistung zur Verfügung und weist einen niedrigen Widerstand bei der Source-Elektrode 31, 31′ und Drain-Elektrode 32, 32′ auf.

Viele Modifikationen und andere Ausführungsarten der Erfin dung werden dem Fachmann durch den Verdienst der in den vorangegangenen Beschreibungen und den dazugehörigen Abbil dungen dargestellten Lehren in den Sinn kommen. Es gilt daher, daß die Erfindung nicht auf die speziellen offenbar ten Ausführungsformen beschränkt ist, und daß Modifikatio nen und Ausführungsarten innerhalb des Bereichs der beilie genden Patentansprüche als umfaßt angesehen werden.

Claims

1. Feldeffekt-Transistor (10), umfassend:

a) einen Schichtträger (15),
b) eine Bor-dotierte Diamantschicht (20) auf dem Schicht träger, welche ein gewünschtes Bor-Dotierungs-Konzen trations-Profil, das sich in Tiefenrichtung in die Dia mantschicht von deren dem Schichtträger entgegengesetzten Oberfläche erstreckt, aufweist, wobei die Bor-Dotierungs konzentration relativ hoch ist an der Oberfläche der Dia mantschicht und mit zunehmender Tiefe in die Diamantschicht im allgemeinen abnimmt,
c) eine Drain-Elektrode (32) und eine Source-Elektrode (31) in seitlich auseinanderliegender Beziehung auf der relativ hoch dotierten Oberfläche der Diamantschicht, um damit ent sprechende ohmsche Kontakte niedrigen Widerstands zu bilden, und
d) eine isolierte Gate-Elektrode auf der Diamant schicht zwischen den Drain- und Source-Elektroden, die eine Isolierschicht (35) auf der relativ hoch dotierten Ober fläche der Diamantschicht und eine Gate-Elektrode (36) auf der Gate-Isolierschicht umfaßt.

2. Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Teil der Diamantschicht zwischen den Source- und Drain-Elektroden, und benachbart zu der isolier ten Gate-Elektrode, einen Kanal für den Transistor defi niert, und daß das gewünschte Bor-Konzentrationsprofil in dem Kanal für den Feldeffekt-Transistorbetrieb ausreicht.

3. Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die relativ hohe Bor-Dotierungskonzentra tion an der Oberfläche der Diamantschicht nicht weniger als etwa 10²⁰ Atome/cm³ beträgt.

4. Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das gewünschte Bor-Dotierungs-Konzentra tionsprofil durch eine abgeschnittene, im allgemeinen Gauß'sche Form wiedergegeben ist mit der als Logarithmus ausgedrückten Dotierungskonzentration gegen lineare Tiefe.

5. Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß das abgeschnittene Gauß'sche Profil an genähert ist durch eine Gerade, die sich zwischen einer Spitzen- bzw. Peak-Oberflächenkonzentration und einer ver nachlässigbaren Konzentration in einer vorbestimmten Tiefe in der Diamantschicht erstreckt.

6. Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Spitzen- bzw. Peak-Oberflächenkonzen tration etwa 10¹⁹ Atome/cm³ bis 10²¹ Atome/cm³ und die vernachlässigbare Konzentration etwa 10¹⁵ Atome/cm³ be tragen, und daß die mit der vernachlässigbaren Konzentra tion zusammenfallende, vorbestimmte Tiefe etwa 0,25 µm bis etwa 1,0 µm beträgt.

7. Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Source- und Drain-Elektroden jeweils eine geglühte Zweischichtstruktur mit einem schwerschmel zenden Metall (31a, 32a) auf der Diamantschicht und einer Goldschicht (31b, 32b) auf der Schicht des schwerschmel zenden Metalls umfaßt.

8. Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Gate-Isolierschicht ein Material umfaßt, das aus der aus isolierendem Diamant, Silicium dioxid, Siliciumnitrid und Aluminiumoxid bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

9. Feldeffekt-Transistor (10′) umfassend:

a) einen Schichtträger,
b) eine Bor-dotierte Diamantschicht (25′) auf dem Schichtträger,
c) eine Drain-Elektrode (32′) und eine Source-Elektrode (31′) in seitlich auseinanderliegender Beziehung auf der dem Schichtträger entgegengesetzten Oberfläche der Diamant schicht,
d) einen Teil der Diamantschicht, der sich zwischen Source- und Drain-Elektroden erstreckt und einen Kanal für den Transistor definiert, welcher ein gewünschtes Bor-Do tierungs-Konzentrationsprofil, das sich in Tiefenrichtung in den Kanal von dessen dem Schichtträger entgegengesetzten Oberfläche erstreckt, aufweist, wobei die Bor-Dotierungs konzentration relativ hoch ist an der Oberfläche des Kanals und mit zunehmender Tiefe in den Kanal im allgemeinen ab nimmt, und das gewünschte Bor-Dotierungs-Konzentrations profil für den Feldeffekt-Transistorbetrieb ausreicht, und
e) eine dem Kanal benachbarte, isolierte Gate-Elek trode auf der Diamantschicht, welche eine Isolierschicht (35) auf der Oberfläche der Diamantschicht und eine Gate-Elektrode (36) auf der Gate-Isolierschicht umfaßt.

10. Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die entsprechenden Bereiche der den Source- und Drain-Elektroden (32′, 31′) benachbarten Dia mantschicht (38′, 37′) eine höhere Bor-Dotierkonzentration aufweisen als die Oberfläche des Kanals, um dadurch ohm sche Kontakte niedrigen Widerstands zwischen den Source- und Drain-Elektroden und den jeweiligen Source- und Drain- Bereichen der Diamantschicht zu bilden.

11. Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die relativ hohe Bor-Dotierkonzentration an der Oberfläche der Diamantschicht, dem Kanal benachbart, nicht weniger als etwa 10²⁰ Atome/cm³ beträgt.

12. Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß das gewünschte Bor-Dotierungs-Konzentra tionsprofil durch eine abgeschnittene, im allgemeinen Gauß'sche Form wiedergegeben ist mit der als Logarithmus ausgedrückten Dotierungskonzentration gegen lineare Tiefe.

13. Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß das abgeschnittene Gauß'sche Profil an genähert ist durch eine Gerade, die sich zwischen einer Spitzen- bzw. Peak-Oberflächenkonzentration und einer ver nachlässigbaren Konzentration in einer vorbestimmten Tiefe in der Diamantschicht erstreckt.

14. Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 13, dadurch ge kennzeichnet, daß die Spitzen- bzw. Peak-Oberflächenkonzen tration etwa 10¹⁹ Atome/cm³ bis 10²¹ Atome/cm³ und die vernachlässigbare Konzentration etwa 10¹⁵ Atome/cm³ betra gen, und daß die mit der vernachlässigbaren Konzentration zusammenfallende, vorbestimmte Tiefe etwa 0,25 µm bis etwa 1,0 µm beträgt.

15. Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die Source- und Drain-Elektroden (32′, 31′) jeweils eine geglühte Zweischichtstruktur mit einem schwerschmelzenden Metall auf der Diamantschicht und einer Goldschicht auf der Schicht des schwerschmelzenden Metalls umfaßt.

16. Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die Gate-Isolierschicht ein Material umfaßt, das aus der aus isolierendem Diamant, Siliciumdio xid, Siliciumnitrid und Aluminiumoxid bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

17. Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekt-Transi stors (10) auf einer Diamantschicht (20), welches die folgenden Schritte umfaßt:

a) Implantieren von Borionen in die Diamantschicht, um ein gewünschtes Bor-Dotierungs-Konzentrationsprofil zu bil den, welches sich von deren Oberfläche in Tiefenrichtung in die Diamantschicht erstreckt,
b) Glühen der Bor-implantierten Diamantschicht,
c) Entfernen einer in einem Teil der Diamantschicht durch die Implantierungs- und Erhitzungsschritte gebildeten Graphitschicht (40), um eine relativ hoch dotierte Ober fläche der Diamantschicht freizulegen, und
d) Bilden einer Source-Elektrode (31), einer Drain- Elektrode (32) und einer isolierten Gate-Elektrode (35, 36) auf der Bor-dotierten Diamantschicht.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Implantierens von Borionen, um ein ge wünschtes Bor-Dotierungs-Konzentrationsprofil zu bilden, den Schritt des Implantierens von Borionen bei einer vorbe stimmten Energie, einer vorbestimmten Dosis und mit einer Diamantschicht bei einer vorbestimmten Temperatur umfaßt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Implantierens einer vorbestimmten Do sis von Borionen in die Diamantschicht das Implantieren ei ner Dosis von etwa 5×10¹⁵ Ionen/cm² bis etwa 5×10¹⁷ Io nen/cm² in die Diamantschicht umfaßt.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Implantierens von Borionen bei einer vorbestimmten Energie in die Diamantschicht das Implantie ren von Borionen mit einer Energie von etwa 20 KeV bis etwa 80 KeV umfaßt.

21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Implantierens von Borionen in die Dia mantschicht bei einer vorbestimmten Temperatur das Implan tieren von Ionen mit der Diamantschicht, die bei einer Tem peratur von etwa 100°C bis etwa 300°C gehalten wird, um faßt.

22. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Glühens den Schritt des Erhitzens der Diamantschicht auf eine Temperatur von etwa 950°C bis etwa 1200°C für eine Zeitdauer von etwa 30 min bis etwa 2 Std. umfaßt.

23. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Entfernens der Graphitschicht (40) den Schritt des Behandelns der implantierten und geglühten Dia mantschicht (20) in einer heißen Säurelösung umfaßt.

24. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bildens der Source- und Drain-Elektroden (31, 32) die Schritte des Abscheidens einer ersten Schicht eines schwerschmelzenden Metalls (31a, 32a) auf der Dia mantschicht und des Abscheidens einer zweiten Schicht aus Gold (31b, 32b) auf der Schicht des schwerschmelzenden Me talls umfaßt.

25. Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekt-Transi stors (10′) auf einer Diamantschicht, welches folgende Schritte umfaßt:

a) Implantieren von Borionen in die Diamantschicht, um ein gewünschtes Bor-Dotierungs-Konzentrationsprofil, wel ches sich von deren Oberfläche in die Tiefenrichtung in die Diamantschicht erstreckt, zu bilden,
b) Glühen der Bor-implantierten Diamantschicht,
c) Entfernen einer in einem Teil der Diamantschicht durch die Implantierungs- und Erhitzungsschritte gebildeten Graphitschicht, um eine relativ hoch dotierte Oberfläche der Diamantschicht freizulegen,
d) Durchführen von zweiten Implantierungs-, Glüh- und Graphitentfernungsschritten auf der Oberfläche von Source- und Drain-Bereichen (38′, 37′) der Diamantschicht, und
e) Bilden einer Source-Elektrode (32′), einer Drain- Elektrode (31′) und einer isolierten Gate-Elektrode (35, 36) auf der so dotierten Diamantschicht.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schritt des Implantierens von Borionen in die Diamantschicht ein Implantieren mit einer Dosis von etwa 5×10¹⁵ Ionen/cm² bis etwa 5×10¹⁷ Ionen/cm² in die Dia mantschicht umfaßt.

27. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schritt des Implantierens von Borionen in die Source- und Drain-Bereiche der Diamantschicht ein Im plantieren mit einer Dosis von etwa 1×10¹⁶ Ionen/cm² bis etwa 5×10¹⁷ Ionen/cm² in die Source- und Drain-Bereiche (38′, 37′) umfaßt.

28. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schritt des Implantierens von Borionen in die Diamantschicht das Implantieren von Borionen mit einer En ergie von etwa 20 KeV bis etwa 80 KeV umfaßt.

29. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schritt des Implantierens von Borionen in die Source- und Drain-Bereiche (38′, 37′) der Diamantschicht das Implantieren von Borionen mit einer Energie von etwa 30 KeV bis etwa 80 KeV umfaßt.

30. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schritt des Implantierens von Borionen in die Diamantschicht das Implantieren der Ionen, bei dem die Diamantschicht auf eine Temperatur von etwa 100°C bis etwa 300°C gehalten wird, umfaßt.

31. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schritt des Implantierens von Borionen in die Source- und Drain-Bereiche (38′, 37′) der Diamantschicht das Implantieren der Ionen, bei der die Diamantschicht auf eine Temperatur von etwa 100°C bis etwa 300°C gehalten wird, umfaßt.

32. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Schritte des Erhitzens der Dia mantschicht jeweils den Schritt des Glühens der Diamant schicht auf eine Temperatur von etwa 950°C bis 1200°C für eine Zeitdauer von etwa 30 min bis etwa 2 Std. umfaßt.

33. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Schritte des Entfernens der Gra phitschicht jeweils den Schritt des Behandelns der implan tierten und geglühten Diamantschicht in einer heißen Säure lösung umfaßt.