DE2163250A1

DE2163250A1 - Verfahren zur Unterdrückung des Wachstums von Erhebungen auf Metallfilmen

Info

Publication number: DE2163250A1
Application number: DE19712163250
Authority: DE
Inventors: Praveen; Mader Siegfried Reinhard; Matthews John Wauchope; New York N.Y. Chaudhari (V.StA.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-12-31
Filing date: 1971-12-20
Publication date: 1972-07-13
Also published as: DE2163250B2; GB1365930A; FR2120782A5

Description

Patentanwalt

MÜNCHEN 71 (Solln)

Franz-Hals-Straße 21

Telefon 796213

ID 296O München, 15. Dezember 1971

sch

International Business Machines Corporation

Armonk, N.Y. 10504, V. St. A.

Verfahren zur Unterdrückung des Wachstums von Erhebungen auf

Metallfilmen

Priorität: 31. Dez. 1970; V.St₀A.; Nr. IO3 242

Die Mehrlagen-Technologie wird für eine Vielzahl von Vorrichtungen, beispielsweise für Tunnelvorrichtungen nach Josephson, angewendet. Ein Problem, das häufig die Anwendung bestimmter Filme für die Mehrlagen-Technologie behindert und manchmal sogar ausschließt, besteht in dem örtlichen Wachstum und Fließen von Material an der Zwischenfläche zwischen metallischen Schichten oder an der Oberfläche einer Metallschicht. Ein derartiges Materialwachstum auf der Oberfläche einer Metallschicht kann zu elektrischen Kurzschlüssen oder mechanischer Zerstörung führen. Die Josephson-Tunnelvorrichtung ist besonders anfällig für Versagen durch elektrischen Kurzschluß. Bei einer solchen Vorrichtung ist eine Schicht aus supraleitendem Metall auf einem Substrat niedergeschlagen und von einer sehr dünnen nichtleitenden Schicht, häufig dem Metalloxid, bedeckt, auf welche wiederum eine weitere Metallschicht folgt. Die Ausbildung von Auswüchsen oder Defekten zwischen den beiden Metallschichten bewirkt ein Kurzschließen der Vorrichtung. Solche Auswüchse oder Defekte werden als "Erhebungen" (hillocks) bezeichnet. Da eine Viel-

Bayeriedie Vereinsbank München 820993

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zahl von Erhebungen bei oder nahe Raumtemperatur auf Schichten von Pb und Sn, den häufig für Josephson-Vorrichtungen verwendeten supraleitenden Materialien, nach der Wärmeübertragungsbehandlung auf Tiefsttemperatur wachsen, ist die ausgedehnte Verwendung derartiger Materialien durch das sich ergebende Versagen der Vorrichtungen außerordentlich beschränkt.

Auf Substraten niedergeschlagene metallische Filme unterliegen hohen Beanspruchungen, wenh die Herstellungstemperatur

^ und die Gebrauchstemperatur unterschiedlich sind. Die Spannungen werden durch unterschiedliche Wärmedehnung verursacht. Eine Entlastung dieser Spannungen in dem Material wird im allgemeinen durch plastisches Fließen oder eine Veränderung der Form erreicht. Dadurch , daß das Material zwangsläufig auf dem Substrat fest angeordnet ist und kleine Korngrößen hat, werden im allgemeinen die Arten und Mechanismen des plastischen Fließens auf diejenigen beschränkt, die durch die Wanderung von einzelnen Atomen oder durch Diffusionskriechdehnung bewirkt werden. Zur Zugspannungsentiastung diffundieren Atome von der Oberfläche in das Innere des Filmmaterials, wodurch dessen Dicke reduziert und seine Fläche vergrößert werden. Das Gegenteil trifft zu für die Druckspan-

w nungsentlastung. Zur Druckspannungsentiastung ist das diffundierte Material normalerweise nicht gleichmäßig auf der Oberfläche verteilt, sondern an einigen wenigen Bereichen in Erhebungen aufgehäuft. Diese Inhomogenität wird bewirkt durch das Vorhandensein verschiedener Pfade und Abkürzungswege niedrigen Widerstandes für die diffundierenden Atome. Erhebungen sind dann unerwünscht, wenn die Herstellung oder die Funktion des Films in der Vorrichtung eine glatte Oberfläche verlangen. Gemäß dem Stande der Technik wurde der Wuchs von Erhebungen dadurch verhindert, daß ein Material gewählt wurde, das bei der Aufbringtemperatur eine sehr niedrige Leitfähigkeit hat. Dies stellt eine Einschränkung der ver-

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wendbaren Materialien auf die Klasse der wärmebeständigen Metalle mit hohem Schmelzpunkt dar. Eine weitere Lösung des Problems der Bildung von Erhebungen ist in der US-Patentanmeldung Serial Nr, 889 100 vom 30. Dezember I969 der Anmelderin offenbart, wobei ein in den Film eingebautes zusätzliches Material die Atom- und Defektwanderung unterdrückt, welche für die Bildung von Erhebungen notwendig ist.

Bei den meisten zusammengesetzten Strukturen aus einem Metallfilm oder Legierungsfilm und einem Substrat hat das Metall oder die Legierung einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Substrat, und in dem Film bildet sich eine biaxiale Druckspannung aus, wenn die aus dem Film und dem Substrat zusammengesetzte Struktur von einer Temperatur auf eine höhere Temperatur angehoben wird. Ein der Arten, in welcher ein metallischer Film zur Entlastung der induzierten Druckspannung tendiert, besteht im Wachstum kleiner Vorsprünge oder Erhebungen auf der Filmobeifläche. Das Vorhandensein von Erhebungen auf der Oberfläche eines dünnen metallischen Films ist sowohl der Herstellung eines Films selbst als auch Vorrichtungen, in die der Film eingebaut werden soll, abträglich. Bei vielen Mchrschichtvorrxchtungen, die einen dünnen metallischen Film verwenden, sind dünne und zerbrechliche Isolier- (oder Schutz-)Schichten vorhanden, die durch die Bildung von Erhebungen auf dem metallischen Film während der Herstellung oder der Verwendung der Vorrichtung entweder beeinträchtigt oder vollständig zerstört werden.

Unter den Arten von Mehrschichtenvorrichtungen, die durch die Bildung von Erhebungen auf metallischen Filmen nachteilig beeinflußt werden, befinden sich Magnetfilmvor-

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richtungen, supraleitende Tunnelvorrichtungen und Halbleitervorrichtungen, insbesondere solche mit Zwischenverbindungen auf mehreren Niveaus. Bei der Magnetfilmvorrichtung ist der leitende Metallfilm von dem Magnetfilm durch eine Isolierschicht getrennt; ein Wärmeübertragungsverfahren während der Herstellung der Struktur mit sich daraus ergebender Ausbildung von Erhebungen bewirkt abträgliche Kurzschlüsse zwischen der leitenden Schicht und der Magnetschicht. Bei der Tunnelvorrichtung ist ein supraleitender Film auf einem Substrat von einem weiteren supraleitenden Film durch eine Isolierschicht getrennt, und der Betrieb der Vorrichtung hängt ab von der strukturellen Integrität der Isolierschicht, die nachteilig gestört wird durch die Ausbildung von Hriiebungen auf der Zwischenfläche zwischen dem auf dem Substrat der Vorrichtung befindlichen Film und der Isolierschicht. Bei Halbleitervorrichtungen ist die Vorrichtung häufig durch eine Glasschicht geschützt, die durch die Bildung von Erhebungen auf den darunterliegenden leitenden Metallfilmen zu Bruch gehen kann; und im Fall von integrierten Schaltungen mit Zwischenverbindungen auf mehreren Niveaus können solche Erhebungen elektrische Kurzschlüsse zwischen übereinanderliegenden metallischen leitenden Schichten bewirken.

Dünnschicht-Tunnelvorrichtungen sind in dem Aufsatz "The Tunneling Cryotron - A Superconductive Logic Element Based on Electron Tunneling" von J. Matisoo in Proceedings of IEEE, Bd. 55, Nr. 2, Februar I967, S. 172 bis 180, beschrieben. Der gleiche Artikel beschreibt auch eine Stromvorrichtung, die nach dem Prinzip arbeitet, das von B.D. Josephson in Physical Letters, Bd. 1, S. 251 bis 253, Juli 1962, in dem Aufsatz "Possible New Effects in Superconducting Tunneling" beschrieben ist.

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Mit herkömmlichen Dünnschicht-Tunnelvorrichtungen sind sehr viele Probleme verbunden. Eines der größten Probleme resultiert aus der Wärmeübertragung zwischen einem Zustand niedriger Temperatur und Raumtemperatur. Dieses Verfahren kann durch Spannungen bewirkte strukturelle Veränderungen von Elektrodenmaterial zur Folge haben, was wiederum in der Ausbildung von Erhebungen resultiert und damit in einem Kurzschluß am TunnelVerbindungspunkt. Dies ist ein besonders schwieriges Problem bei Materialien wie Blei, Zinn und Indium und anderen Metallen mit niedrigem Schmelzpunkt, die zwischen einer Tiefsttemperatur, z.B. der Temperatur von flüssigem Stickstoff (77° K) oder der Temperatur von flüssigem Helium (4,2 K) und Raumtemperatur einer zyklischen Wärmebehandlung unterzogen werden. Eine solche zyklische Temperaturveränderung tritt auf, wenn Anschlußteile auf die Vorrichtung aufgebracht werden oder wenn das Kühlsystem versagt, das zur Erzeugung einer Arbeitsumgebung für die Vorrichtung verwendet wird. Eine zyklische Wärmebehandlung findet auch statt, wenn die Vorrichtungen zwischen dem Gebrauch gelagert oder repariert werden. Bei Josephson-Vorrichtungen, wo die Tunnelbarriere sehr dünn ist (z. B. 2-20 A), ist die Ausbildung von Erhebungen schädlich, da ganze Reihen dieser Vorrichtungen zerstört werden, wenn sich in voneinander getrennten Vorrichtungen in den Reihen kleine strukturelle Veränderungen ergeben. Infolge der Dünne der Isolierschicht entwickeln sich leicht schon aus der kleinsten Anzahl von Erhebungen kurzgeschlossene Verbindungspunkte .

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Zwischenschicht auf einem metallischen Film zu schaffen, der Druckspannungen unterliegt, die die Bildung von Erhebungen auf einer Oberfläche des Films bewirken, wenn die Zwischenfläche zwischen der Zwischenschicht und dem metallischen Film ein Weg niedriger Leitfähigkeit für die Komponenten des Films ist.

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Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Unterdrückung des Wachstums von Erhebungen&uf einer Oberfläche eines metallischen Films zu schaffen, der einem Wärmeübertragungsverfahren unterliegt, indem eine Zwischenschicht vorgesehen wird, die einen Weg niedriger Leitfähigkeit für eine Atombewegung des metallischen Films entlang der gemeinsamen Grenzfläche bildet.

Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen zur Unterdrückung des Wachstums von Erhebungen auf der Oberfläche eines auf ein Substrat aufgebrachten metallischen Films mit einem unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten,indem dem metallischen Film benachbart eine Unterlage vorgesehen wird, die sich fest mit dem Film verbindet und eine Bewegung der Atome des metallischen Films entlang der gemeinsamen Grenzfläche unterdrückt.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vielschicht-Vorrichtung zu schaffen, bei der ein leitender metallischer Film von einem zweiten leitenden metallischen Film durch eine dünne Isolierschicht getrennt ist, die durch die Ausbildung von Erhebungen auf der Oberfläche eines der metallischen Filme bei der Herstellung der Vielschichtvorrichtung oder während des Betriebs derselben nachteilig beeinflußt werden würde; dabei wird auf jedem der metallischen Filme eine Zwischenschicht vorgesehen, die die Diffusion von Atomen auf der gemeinsamen Grenzfläche zwischen der Zwischenschicht und dem metallischen Film hemmt.

Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Dünnschicht-Tunnelvorrichtung zu schaffen, bei der ein Elektronentunnelweg über eine zwischen den leitenden Filmen befindliche Isolierschicht führt, wobei die leitenden Filme eine Zusatzschicht aufweisen, die mindestens einem der leitenden Metallfilme benachbart vorgesehen ist" und die das Wachstum

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von Erhebungen auf der Oberfläche des einen der Isolierschicht benachbarten Films unterdrückt.

Erhebungen können auf einer Oberfläche eines metallischen Films wachsen, der unter Druckspannung steht. Das Materialvolumen der Erhebungen ist ungefähr gleich der Volumenänderung, die sich ergeben würde, wenn eine Entlastung der Beanspruchung unterhalb der Elastizitätsgrenze des Films stattfinden würde.

Für.die Zwecke der Erfindung wird angenommen, daß, da sich das Material auf der Oberfläche des metallischen Films an *

den Stellen der Erhebungen auf inhomogene Weise sammelt, die Massentraiisporterscheinung, die das Material zum Ort der Erhebung gebracht hat, ebenfalls inhomogen war. Weiterhin wird für die Zwecke der Erfindung angenommen, daß Massentransport auftreten kann durch inhomogene Diffusion entlang kurzen Diffusionswegen, die Korngrenzen oder -zwischenflächen sein können. Durch die Erfindung wird die inhomogene Diffusionserscheinung entlang dem kurzen Weg zwischen Grenzflächen blockiert, indem eine Zwischenschicht vorgesehen wird, die eine Grenzfläche niedriger Leitfähigkeit für den metallischen Film darstellt. Infolgedessen wird gemäß der Erfindung eine Unterdrückung des Wachstums der Erhebungen erreicht durch die Blockierung von Wegen hoher Leitfähigkeit für die * Wanderung von Atomen. Demzufolge werden in dem metallischen Film erzeugte Druckspannungen auf homogene Weise entlastet.

Zur ausbildung einer Erhebung ist ein Materialtransport von dem der Erhebung benachbarten Materialvolumen erforderlich. Normalerweise tritt ein derartiger Materialtransport über Abkürzungswege von dem umgebenden Materialvolumen zu dem Bereich der wachsenden Erhebung unter der sich aus der Druckspannung in dem Film ergebenden Antriebskraft auf. Derartige Abkürzungswege können Korngrenzen in dem Film oder Wege hoher

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Leitfähigkeit entlang einer Grenzfläche des Materials sein. Man hat für die Zwecke der Erfindung entdeckt, daß das Wachstum von Erhebungen auf der Oberfläche eines metallischen Films zum größten Teil aus der Diffusion von Atomen entlang der Grenzfläche zwischen dem Film und dem Substrat resultiert.

Bei der Anwendung der Erfindung wird die normalerweise auftretende Erhebungsdichte, die aus induzierter Druckspannung in einem metallischen Film resultiert, bedeutend vermindert ^ durch das Vorsehen eines Weges niedriger Leitfähigkeit, wo bisher ein Weg hoher Leitfähigkeit vorhanden war, der das Wachstum von Erhebungen auf dem metallischen Film begünstigte. Gemäß der Erfindung wird beispielsweise bei einem auf einem Substrat befindlichen metallischen Film, der normalerweise auf der der Grenzfläche zwischen dem Film und dem Substrat gegenüberliegenden Oberfläche Erhebungen aufweisen würde, eine Zusatz- oder Zwischenschicht zwischen dem metallischen Film und dem Substrat vorgesehen, die einen Weg niedriger Leitfähigkeit für die Wanderung von Atomen des metallischen Films darstellt. Ein Beispiel für eine Zwischenschicht für einen metallischen Pb-»Film ist entweder Ag oder Au. Es ist bekannt, daß Pb Ag wesentlich benetzt und daß Pb mit Au eine halbleitende Verbindung eingeht. Gemäß der Erfindung wird für einen aus Pb bestehenden metallischen Film eine Zwischenschicht von Ag verwendet, und es wird für einen metallischen Film aus Pb eine Zwischenschicht von Au verwendet.

Es werden nunmehr die Kriterien beschrieben, die die Zweckmäßigkeit einer Zwischenschicht gemäß der Erfindung bestimmen, so daß auf einem metallischen Film eine geeignete Grenzfläche erhalten wird. Die Zusatz- oder Zwischenschicht sollte in bezug auf die metallische Schicht, auf der das Wachstum von Erhebungen unterdrückt oder verhindert werden

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soll, eine hohe Oberflächenenergie haben, und die Energie ziiischen den beiden Schichten sollte niedrig sein; z. B. ist die Oberflächenenergie von Silber viel höher als die Oberflächenenergie von Blei, so daß das Silber in günstiger Weise von dem Blei benetzt werden kann. In einem Artikel von E. Grunbaum in Proc. Phys_o Soc, 1957i ist der Stand der Technik bezüglich des Benetzens von Ag durch Pb beschrieben.

Die Zusatz- oder Zwischenschicht und der metallische Film, auf dessen Oberfläche das Wachstum von Erhebungen unterdrückt oder verhindert werden soll, sollten fest miteinander verbunden sein, wodurch sichergestellt ist, daß eine dichte tJbergangsfläche der Atome von den beiden Materialien mit niedriger Leitfähigkeit erhalten wird. Obwohl Zwischenschichten, die für die Anwendung gemäß der Erfindung zum Schutz metallischer Filme vor dem Wachstum von Erhebungen geeignet sind, im allgemeinen ebenfalls metallisch sind, sind auch nichtmetallische Zwischenschichten geeignet, wenn zwischen dem metallischen Film und der Zwischenschicht eine epitaxiale Beziehung besteht.

Das Material der Zwischenschicht sollte nur dann schnell, in den metallischen Film einwandern, wenn als Ergebnis der Diffusion eine dauerhafte Verbindung gebildet wird. Eine feste Halbleiterverbindung wird beispielsweise durch Niederschlagen eines metallischen Bleifilms auf einer Goldzwischenschicht gebildet. Es ist wünschenswert, jedoch für die Zwecke der Erfindung nicht erforderlich, daß das Auflösungsvermögen des Materials der Zwischenschicht in dem Material des metallischen Films vernachlässigbar ist, wodurch sichergestellt wird, daß die physikalischen Eigenschaften des metallischen Films durch das Vorhandensein der Zwischenschicht nicht verändert werden und sich auch im Laufe der Zeit nicht verändern. Beispielsweise sind sowohl Ag als auch Au im wesentlichen unlöslich in Pb.

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Das Material des metallischen Films sollte das Material der Zwischenschicht benetzen.Infolgedessen wird zwischen dem metallischen Film und der Zwischenschicht eine feste Verbindung gebildet, und ein auf der Zwischenschicht niedergeschlagener sehr dünner Film des metallischen Films wird nicht infolge von Oberflächendiffusion agglomerieren und seine Kontinuität verlieren. Die physikalische Bedingung für das · Benetzen einer Schicht eines Materials durch eine Schicht eines anderen Materials besteht darin, daß die Oberflächenenergie der Zwischenschicht größer ist als die Summe der Oberflächenenergien der niedergeschlagenen Schicht und der Grenzfläche zwischen der niedergeschlagenen Schicht und der Zwischenschicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren beschriebene Von den Figuren zeigen:

Figur 1 eine idealisierte perspektivische Darstellung der metallurgischen Struktur eines metallischen Films, auf dessen Oberfläche infolge von Wärmebehandlung zwischen extremen Temperaturen sich Erhebungen ausgebildet haben;

Figur 2 einen schematischen Aufbauplan eines Verdampfungssystems, wobei eine zusammengesetzte Filmstruktur und eine Vielschichtfilmstruktur auf dem Substrat gemäß der Erfindung niederges chiag en s ind;

Figuren Umrißzeichnungen, die Querschnitte darstellen, 3A, 3B, welche die Bildung von Erhebungen auf der Ober-3C, 3D fläche eines metallischen Films und die Unterdrückung derselben gemäß der Erfindung veranschaulichen, wobei

Figur 3A einen metallischen Film auf dem Substrat und

eine Erhebung auf der gegenüberliegenden Oberfläche zeigt, welche durch Diffusion von Atomen des metallischen Films entlang der Grenzfläche des Substrats gebildet wurde,

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Figur 3B zeigt, wie eine Zwischenschicht gemäß der

Erfindung, die zwischen dem metallischen Film und dem Substrat gebildet ist, einen Weg geringer Leitfähigkeit für die Diffusion von Atomen des Films schafft, wodurch die Bildung von Erhebungen an der gegenüberliegenden Oberfläche des Films verhindert wird,

Figur 3C eine Vielschichten-Tunnelvorrichtung zeigt mit einer dünnen Oxidschicht zwischen zwei metallischen Filmen, wobei die Ausbildung einer Erhebung die Funktionscharakteristik der Vorrichtung wirksam zerstört hat,

Figur 3D das Vorsehen von Zwischenschichten gemäß der Erfindung zeigt,und zwar zwischen dem unteren Film von Figur ^C und dem Substrat und auf der Oberfläche des oberen metallischen Films der Struktur, wodurch die Ausbildung von Erhebungen vermieden wird;

Figur kA eine schematische Darstellung einer Tunnelvorrichtung mit in einer Reihe verlaufender Geometrie, wobei darin Zwischenschichten gemäß der Erfindung vorgesehen sind;

Figur kB eine schematische Darstellung einer Tunnelvorrichtung mit kreuzstreifenförmiger Geometrie, wobei Zwischenschichten gemäß der Erfindung vorgesehen sind;

Figur kC einen Querschnitt an den Verbindungspunkten der Tunnelvorrichtungen der Figuren 4Aund kB, wobei die Positionen der Zivischenschichten in bezug auf die metallischen Filme der Vorrichtung gezeigt sind;

Figur ^D ein Strom-Spannung-Diagramm einer Josephson-Tunnelvorrichtung mit der in Figur kC dargestellten Struktur an der Oxidbarriere.

Negative Spannungen in einem Film führen zu Druckspannungen innerhalb eines Films. Diese Spannungen werden entlastet oder eliminiert durch die Übertragung von Atomen vom Inneren auf die freie Oberfläche eines Films. Die freie Oberfläche bildet den Gegensatz zur Grenzfläche des Films mit dem Substrat. Die Übertragung der Atome auf die freie Fläche eines

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Films tritt auf durch plastisches Fließen in dem Film. Im wesentlichen gibt es drei physikalische Mechanismen von plastischem Fließen in kristallinen Materialien: einen Diffusionskriechdehnung genannten Gitterlückehmechanismus, einen Versetzungsmechanismus und das Gleiten eines Korns über ein anderes. Wenn plastisches Fließen gleichmäßig in dem gesamten Film auftritt, wird die Materialübertragung vom Inneren des Films auf dessen freie Oberfläche homogen verteilt, und es tritt kein Wachstum von Erhebungen auf. Wenn jedoch plastisches Fließen in örtlichen Bereichen auftritt, bewirkt die Massenübertragung auf die freie Oberfläche die Ausbildung von Erhebungen. Diese Erhebungen können unterdrückt werden, wenn man das plastische Fließen entweder in dem gesamten Film in homogener Weise auftreten läßt oder wenn das plastische Fließen vollständig verhindert wird. Gemäß der Erfindung wird plastisches Fließen entweder verhindert, oder es findet in homogener Weise statt. Dies wird erreicht, indem selektiv eine oder mehrere Zwischenschichten mit dem Film in Verbindung gebracht werden.

Für die praktische Ausübung der Erfindung angestellte Untersuchungen bezüglich des Wachstums von Erhebungen auf metallischen Pb- und Sn-Filmen infolge von Wärmebehandlung von etwa 20 C auf Tiefsttemperaturen, d. h.die Temperatur von flüssigem Stickstoff (77°K) oder flüssigem Helium (4,2°K), haben gezeigt, daß das Wachstum von Erhebungen auftrat, wenn man sich höheren Temperaturen näherte. Eine Berücksichtigung der Daten dieser Untersuchungen mit bekannten Daten über das Wachstum von Erhebungen auf Al infolge einer Wärmebehandlung auf etwa 600°K führt zu dem Schluß, daß das Wachstum von Erhebungen ein mit der Temperatur in Beziehung stehender Geschwindigkeitsprozeß ist. Es wird für die Zwecke der Erfindung angenommen, daß der maßgebliche Geschwindigkeitsprozeß die Atomdiffusion ist. Diese Annahme erhält Gültigkeit durch die Wirksamkeit· der geeigneten Wege niedriger Leit-

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fähigkeit der Zwischenflächen, die gemäß der Erfindung vorgesehen sind und die das Wachstum von Erhebungen unterdrücken.

Figur 1 ist eine idealisierte Wiedergabe eines Teils eines dünnen Films,auf dem infolge von durch Wärmebehandlung erzeugten Druckspannungen Erhebungen gewachsen sind. Ein typischer dünner Film 1-12 ist auf dem Substrat 1-10 niedergeschlagen. Der gezeigte Film ist polykristallin, d. h. seine Körner 1-14 sind an den Korngrenzen 1-16 miteinander verbunden; typische Erhebungen 1-18 auf dem Film 1-12 sind in Figur 1 gezeigt. Die Erhebungen 1-18 sind aufgrund der unterschiedlichen Wärmedehnung des Films 1-12 und des Substrats 1-10 gewachsen, wodurch infolge von Defektbewegungen in dem Film 1-12 und entlang der Grenzfläche zwischen dem Film 1-12 und dem Substrat 1-10 ein Atommassenfluß gefördert wurde.

Figur 2 zeigt eine schematische Anordnung eines geeigneten Apparates zum Niederschlagen eines zusammengesetzten Films auf einem Substrat gemäß den Prinzipien der Erfindung. Das gesamte System ist in einem evakuierten glockenförmigen Gefäß 2-10 eingeschlossen, das auf dem Substrat 2-11 steht, und die Kammer 2-13 wird durch einen auf dem Substrat 2-11 angeordneten Vakuumauslaß 2-12 evakuiert. Das Substrat 2-14 wird in dem Substrathalter 2-l6 gehalten. Eine Substratheizung 2-l8 hält das Substrat auf jeder vorbestimmten Temperatur. Das Zwischenmaterial und das Schichtmaterial werden sequentiell von getrennten Schmelztiegeln 2-20 urd. 2-22 Verdampft, welche von getrennten Energiequellen 2-24 bzw· 2-26 über Wicklungen 2-21 bzw.2-23 gespeist werden. Die Niederschlagsgeschwindigkeiten werden von Quarzkristall-Geschwindigkeitsmonitoren 2-28 und 2-30 überwacht, welche mit Quarzkristallen 2-29 bzw. 2-31 verbunden sind. Der Beginn und da s Ende eines Niederschlagvorganges wird durch den über einen Knopf L:-40 betätigten Verschluß 2-39 gesteuert, und die Trennwand 2-3- verhindert jede unerwünschte Verschmutzung sowohl

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des metallischen Filmmaterials als auch des Zwischenschichtmaterials·

Im folgenden sind Literaturstellen genannt, die detaillierte Informationen über Verdampfungsanordnungen und Dünnfilmtechnologie, wie sie für die vorliegende Erfindung nützlich sind, geben:

a) "Thin-Film Components and Circuits" von N. Schwartz u. a. in PHYSICS OF THIN FILMS - Advances in Research and Development, Band 2, 1964, Academic Press, S. 363-425.

b) "Focused-Beam Electron Bombardment Evaporator" von D.H. Blackburn u. a., THE REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS, Band 36, Nr. 7, JuIi I965, S. 9OI-9O3.

c) VACUUM DEPOSITION OF THIN¹FILMS von L. Holland, John Wiley and Sons, Inc., i960.

Die Prinzipien der Erfindung werden veranschaulicht unter Bezugnahme auf die Fxguren 3A-3D, die idealisierte Darstellungen der physikalischen Bedingungen für Atombewegung in Dünnfilmen sind, wobei die Figuren 3A und 3C Einschicht- und Vielschichtanordnungen zeigen, bei denen infolge von Atomwanderung die Bildung von Erhebungen aufgetreten ist; die Figuren 3Bund 3D stellen verwandte Anordnungen dar, bei denen die Atomwanderung durch das Vorhandensein von Zwischenschichten gemäß der Erfindung verhindert wurde.

In Figur 3A trägt ein Substrat 3A-1O einen metallischen Film 3A-I2 an der dazwischenliegenden Grenzfläche 3A-14. Im allgemeinen tritt die Atombewegung so schnell an den Korngrenzen 3A-I6 auf, daß die Atombewegung in den Körnern 3A-I8 als in Richtung auf die Korngrenzen 3A-I6 auftretend und an diesen endend betrachtet werden kann. Zur.Veranschaulichung sind nach oben gerichtete Pfeile 3A-2O den Korngrenzen 3A-I6 benachbart und nach unten gerichtete Pfeile 3A-22 den Korngrenzen 3A-I6 benachbart gezeigt. Die Pfeile 3A-2O und 3A-22 deuten generell die Atombewegung zur Oberfläche 3A-15 über

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die Korngrenzen 3A-I6 zur Grenzfläche 3A-I^ und entlang derselben an. In der Figur ist das Korn 3A-24 von der Grenzfläche 3A-26 nach oben gedrückt, was die Konsequenz der durch die Pfeile 3A-22 entlang der Grenzfläche 3A-I^t dargestellten Atombewegung ist. Das Korn 3A-24 ragt über die Oberfläche 3A-15 des Films 3A-12 um das Volumen 3A-28 hervor, welches etwa gleich dem Volumen 3A-26 ist, das durch die Atombewegung infolge von Diffusion entlang der Grenzfläche 3A-14 sich ergibt. Daher ist das Volumen 3A-28 beispielhaft für die Erhebungen, deren Ausbildung durch Anwendung der Erfindung unterdrückt wird.

Wie Figur 3Bzeigt, hat die auf dem Substrat 3B-IO niedergeschlagene Zwischenschicht 3B-30, die mit dem dünnen metallischen Film 3B-I2 die Grenzfläche 3B-32 bildet, das Auftreten einer mit der in Figur 3Agezeigten Erhebung 3A-28 vergleichbaren Erhebung verhindert. Infolge der Zwischenschicht 3B-3O in Figur 3Bist die Grenzfläche 3B-32 ein Weg niedriger Leitfähigkeit für Atomdiffusion von den Korngrenzen 3B-I6, und es findet im wesentlichen eine gleichförmige Atoniwanderung zur Oberfläche 3B-15 statt. Infolgedessen wird die Spannung, die das Anwachsen der Atomdiffusion zur Bildung des Volumens 3A-26 in Figur 3A zur Folge hatte, in der Konfiguration von Figur 3B entlastet durch ein gleichförmiges plastisches Fließen des Materials zur Oberfläche 3B-15· Die Pfeile 3B-2O und 3B-22 deuten die Atombewegung über die Korngrenzen 3B-I6 zur Oberfläche 3B-15 bzw. zur Grenzfläche 3B-3· ί"Π. Durch das Vorhandensein der Zwischenschicht 3B-3O v.ird die Atombewegung entlang der Grenzfläche 3B-32 von nied riger Leitfähigkeit hinreichend unterdrückt, um eine Ausbildung von Erhebungen auf der Oberfläche 3B-15 zu verhindern.

Die Anwendung der Erfindung bei der Unterdrückung oder Verhinderung des Wachstums nachteiliger Erhebungen in einer Vielschichten-Tunnelvorrichtung nach Josephson wird allgemein unter Bezugnahme auf die Figuren JC und 3D beschrieben,

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die idealisierte Wiedergaben von Vorrichtvmgen mit bzw. ohne Zwischenschichten gemäß der Erfindung sind. In Figur 3C ist die Vielschichtenvorrichtung auf einem Substrat 3C-IO angeordnet und weist einen ersten metallischen Film 3C-I2 auf, der an der Grenzfläche 3C-14 von dem Substrat 3C-IO getragen wird. Eine dünne Oxidschicht 3C-I6 ist auf der Oberseite 3C-I8 des metallischen Films 3C-12 gebildet, und anschließend ist darauf ein weiterer metallischer Film 3C-2O niedergeschlagen. Da die Grenzfläche 3C-14 zwischen dem Film 3C-12 und dem Substrat 3C-IO ein Weg hoher Leitfähigkeit für die Atome des metallischen Films 3C-12 ist, hat die Atomwanderung über die Korngrenzen 3^C-21 der Körner 3C-23 entlang der Grenzfläche 3C-I^ zur Bildung eines Volumens 3C-24 beigetragen, aus dem sich eine Erhebung 3C-26 an der Oberfläche 3C-28 des oberen metallischen Films 3C-2O erhoben hat. Infolge der Ausbildung der Erhebung 3C-26 ist die Oxidschicht 3C-I6 an der Stelle 3C-3O durchbrochen, und die obere Schicht 3C-2O und die untere Schicht 3C-12 sind in der Nähe dieser Stelle an den Stellen 3C-32 und 3C-3^ wirksam kurzgeschlossen. Zum Zweck der Veranschaulichung bestehen die Metallschichten 3C-12 und 3C-2O aus Pb und das Oxid ist Bleioxid.

Die Art und Weise, in welcher Zwischenschichten gemäß der * Erfindung die Ausbildung von Erhebungen einer Tunnelvorrichtung nach Josephson unterbinden, wird unter Bezugnahme auf die Figur 3D beschrieben. Durch das Vorsehen der z. B. aus Au bestehenden Zwischenschicht 3D-4O trenachbart der unteren Fläche der metallischen Schicht 3D-IO und der beispielsweise aus Au bestehenden Zwischenschicht 3D-42 benachbart der oberen Fläche der Schicht 3D-2O in Figur 3D wird die Ausbildung von Erhebungen auf der Schicht 3D-2O verhindert. Gemäß den Prinzipien der Erfindung kann eine • . Zwischenschicht an der Grenzfläche zwischen einem metallischen Film und dem tragenden Substrat oder an der äußeren Fläche des Films, auf· dem Erhebungen wachsen, vorgesehen werden. Das Vorsehen einer Zwischenschicht mit den für die

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Erfindung vaiangten Eigenschaften unterdrückt oder verhindert das Wachstum von Erhebungen auf einer Fläche der Vielschichtstruktur, da ein Weg niedriger Leitfähigkeit geschaffen wird, der Atomwanderung zu einer Stelle einer potentiellen Erhebung verhindert.

Es wird nunmehr die Anwendung der Erfindung in der Vielschichten-Technologie erläutert in Zusammenhang mit einer Supraleiter-Tunnelvorrichtung, bei der zumindest eine zusammengesetzte Filmstruktur gemäß den Prinzipien der Erfindung vorgesehen ist.

Figur 4A zeigt eine Dünnfilm-Tunnelvorrichtung mit einer in Reihe liegenden räumlichen Anordnung und mit Zwischenschichten gemäß der Erfindung. Die Vorrichtung weist eine stromleitende untere Schicht 4-10 und eine stromleitende obere Schicht 4-12 auf, die durch einen als Isolator wirkenden Tunnelwall 4-13 getrennt sind.

Zwischenschichten 4-lOA und 4-12A, die Wege niedriger Leitfähigkeit an den Außenflächen der Schichten 4-10 bzw. 4-12 bilden, sind gemäß der Erfindung in der Nähe des Ortes des Tunnelwalles vorgesehen. Durch Vorsehen der Zwischenschichten 4-10A und 4-12A wird das Wachstum von Erhebungen unterdrückt, und die Verbindung zwischen den Elektroden 4-10 und 4-12 wird nicht durch Wärmebehandlung der Vorrichtung gefährdet. Beispielhaft sind für aus Pb bestehende Elektroden 4-10 und 4-12 die Zwischenschichten 4i0A und 4-12A für die Zwecke der Erfindung entweder Ag oder Au. An den Elektroden 4-10 und 4-12 sind Verbinder 4-14 und 4-16 befestigt. Die Tunnelvorrichtung ist auf dem Substrat 4-18 angeordnet. Das Schaltelement 4-22 ist durch die Schicht 4-20 von den Elektroden 4-10 und 4-12 isoliert und ist über diesen Elektroden angeordnet. Das Schaltelement 4-22 wird benutzt zur Änderung der Schaltcharakteristik der Txtnnelverbixidung. Ein Strom I_c fließt durch das Schaltelement 'i-22 und baut ein Magnetfeld auf, das

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die Schaltcharakteristik der Tunnelverbindung ändert. Eine äußere Stromquelle wird verwendet zur Lieferung von Tunnelstrom über die Tunnelverbindung. Ein Voltmeter 4-24 wird verwendet zur Anzeige von Spannungsänderungen an dem Verbindungspunkt und ist mit der Elektrode 4-10 über den Kontakt 4-26 und mit der Elektrode 4-12 über den Kontakt 4-28 verbunden.

Die Tunnelvorrichtung von Figur 4A ist eine Josephson-Tunnelvorrichtung,,wenn der Tunnelwall, durch den Ladungsträger hindurchgelangen, sehr dünn ausgebildet ist, d. h. in der Größenordnung von 2-50 A. Die Walldicke beträgt vorzugsweise nicht mehr als 20 A zum Erhalt guter Charakteristiken für eine Josephson-Vorrichtung. Die Elektroden 4-10 und 4-12 haben im allgemeinen eine Dicke von 2000-20 000 X, können jedoch auch nur etwa 500 A dünn sein.- Wenn die Elektrodenfilme zu dünn sind, werden bestimmte Supraleiteigenschaften, wie beispielsweise eine kritische Temperatur T_c, beeinträchtigt, und es ist schwierig, Vorrichtungen mit reproduzierbaren Charakteristiken zu fertigen. Beide Elektroden 4-10 und 4-12 sind Supraleiter für die Josephson-Tunnelvorrichtung und bleiben im supraleitenden Zustand während der Umschaltung der Betriebszustände der Vorrichtung.

Figur 4b zeigt eine Dünnfilm-Tunnelvorrichtung mit Kreuzstreifengeometrie, bei der ebenfalls Zwischenschichten 4-lOA und 4-12A gemäß der Erfindung vorgesehen sind, um das Wachstum von Erhebungen zu verhindern. Bei dieser Geometrie ist die obere Elektrode 4-12 quer zur Richtung der unteren Elektrode 4-10 angeordnet. Die Elektroden 4-10 und 4-12 sind durch einen aus der Oxidschicht 4-13 bestehenden dünnen Wall getrennt. Die Verbinder 4-30 verbinden Außenleiter mit der Tunnelvorrichtung von Figur 4B_e Ein Strom I wird von einer nicht gezeigten äußeren Stromquelle geliefert. Ein Voltmeter 4-24 wird zur Anzeige von Spannungsänderungen am

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Verbindungspunkt, die durch eine Änderung des Tunnelstroms am Verbindungspunkt bewirkt sind, verwendet. Die gesamte Tunnelvorrichtung wird von dem Substrat 4-18 getragen, das beispielsweise aus Quarz oder Saphir bestehen kann.

Die Konfigurationen gemäß den Figuren 4A und 4B können in einfacher Weise erhalten werden durch das Niederschlagen von Schichten mittels herkömmlicher Verfahren unter Verwendung eines Verdampfungssys tenis, wie es in Figur 2 beschrieben ist. Obwohl in Figur kB kein Schaltelement gezeigt ist, ist. es selbstverständlich, daß ein solches in einfacher Weise wie bei Figur 4A vorgesehen werden könnte, wenn dies für bestimmte Betriebsgegebenheiten notwendig wäre.

Figur Gezeigt einen Querschnitt der Tunnelverbindung der in Figuren 4A und 4B gezeigten Vorrichtungen. Die Tunnelverbindung weist zwei stromleitende e Elektroden 4-10 und 4-12 auf, die durch einen Tunnel-Oxidwall 4-13 voneinander getrennt sind. Zwischenschichten 4-lOA und 4-12A sind den Oberflächen der unteren Elektrodenschicht 4-10 bzw. der oberen Elektrodenschicht 4-12 benachbart an Grenzflächen 4-lOB und 4-12B vorgesehen. Die Zwischenschichten 4-lOA und 4-12A sind so gewählt, daß die Grenzflächen 4-10B und 4-12B Wege niedriger Leitfähigkeit für Atome der Elektrodenschichten 4-10 und 4-12 bilden. Für eine aus Pb bestehende Elektrodenschicht 4-10 und 4-12 bestehen geeignete Zwischenschichten 4-10A und 4-12A gemäß der Erfindung aus Ag oder Au. Als Auflage für die Vorrichtung von Figur 4C dient das Substrat 4-l8. Ein Tunnelstrom durchsetzt den Oxidwall 4-13 zwischen den beiden Elektroden 4-10 und 4-12. Wenn der Wall sehr dünn, ungefähr 2-20 A*, ist und die Elektroden Supraleiter sind, kann ein Josephson-Strom fließen. Bei dickeren Wällen findet der herkömmliche Tunnelvorgang statt.

In dem Diagramm von Figur 4D ist der Strom gegen die Spannung für die in Figuren 4A, 4B und 4C gezeigten Tunnelvorrichtungen aufgetragen. Insbesondere ist scnthl ein Josephson-Strom

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(Durchtunneln von Ladungsträgerpaaren) und ein herkömmlicher Tunnelvorgang (Durchtunneln einzelner Ladungsträger) veranschaulicht. Wenn kein Josephson-Strom (Nullspannungsstrom) vorhanden ist, ist die I-V-Kurve diejenige, die durch eine Linie dargestellt ist, welche am Kurvenanfang beginnt und zu einer Spannung V,. führt, wonach die Linie dem Kurvenverlauf von der Spannung V folgt. Wenn Josephson-Strom vorhanden ist, gelten die Kurven, die einen NuI1spannungsstrom enthalten.

Wenn die Schicht des Walles sehr dünn ist, kann Josephson-Strom am Verbxndungspunkt existieren. Dieser Stromfluß erzeugt keinen Spanungsabfall am Verbxndungspunkt, d. h. der Anfangsstrom steigt vom Wert null nach oben, es gibt jedoch keine Erhöhung der Spannung am Verbxndungspunkt. Der Verbxndungspunkt kann nur einen begrenzten hohen Strom I

ITl öl ^i-

leiten, und oberhalb dieses kritischen Stromwertes schaltet der Verbxndungspunkt abrupt auf die übliche Strom-Spannung-Charakteristik um, wobei sich eine entsprechende abrupte Erhöhung der Spannung am Verbxndungspunkt auf ungefähr V ergibt.

Der Übergang von einer 1 Spannung von etwa V auf Nullspannung bei abnehmendem Strom tritt bei einem Strom auf, der ™ etwas geringer ist als I , wodurch ein Hysteresiseffekt erzeugt wird. Dieser niedrigere Strom ist mit I . bezeich-

mxn

net. Die Richtung der Pfeile zeigt das Verhalten des Verbindungspunktes bei Vorhandensein von Josephson-Strom an. Bei Nullspannung ist ein Strom I vorhanden, und dann

max

erhöht sich die Spannung auf etwa V , wenn der kritische Stromwert überschritten wird. Wenn die Spannung unterhalb von V abgesenkt wird, wird der unteren Kurve bis zu einem bestimmten Punkt mit dem Wert I . gefolgt, an dem der Verbindungspunkt auf den Josephson-Tunnelvorgang umschaltet, und es kann ein Strom I durch den Verbxndungspunkt fließen.

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Der maximale Josephson-Strom I steht in Beziehung zu

* max ^e

Verluststrom, Oxidgleidxfiirmigkeit und zu dem Bereich, durch den sich die Partikelpaare hindurchtunneln. Um Erhebungen herum, die durch den Tunnelwall hindurch wachsen können, wenn sie nicht gemäß der Erfindung daran gehindert werden, tritt ein Restfluß auf_o

Um die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zu demonstrieren, wurde eine Zwischenschicht aus Gold auf einem Glassubstrat niedergeschlagen, und anschließend wurde ein Bleifilm auf die Oberfläche der Goldschicht niedergeschlagen. Das Wachstum von Erhebungen wurde auf der Oberfläche des Bleifilms während wiederholter Wärmebehandlung zwischen 80 und 300 K vergleichbar unterdrückt. Es wurde festgestellt, daß die supraleitende Übergangstemperatür für die zusammengesetzte Struktur innerhalb von 0,2 K des bekannten Wertes für reines Blei liegt. Die Restwiderstandsfähigkeit des Beispiels vor dem supraleitenden Übergang lag in dem Bereich von Z-k % der bekannten Raumtemperatur-Widerstandsfähigkeit des Beispiels«

Es wurde ein Ausführungsbeispiel einer Josephson-Tunnelvorrichtung in Übereinstimmung mit den Prinzipien der Erfindung konstruiert, die metallische Pb-Filme aufwies, die durch einen Bleioxidwall getrennt waren, wobei eine Zwischenschicht zwischen der unteren Pb-Schicht und dem Substrat vorgesehen war» Die I-V-Kurve zeigte einen Nullspannungs-Josephson-Strom, der in bezug auf ein externes Magnetfeld in hohem Maße empfindlich war. Die Werte für die in Figur kC gezeigten Ströme waren I «1,5 HiA und

max

I . «0,5 mA. Es wurde festgestellt, daß die Anwendung eines Magnetfeldes von 0,7 Gauss den Strom I . zerstörte, wie es für eine Josephson-Tunnelvorrichtung zu erwarten ist. Die in der I-V-Kurve beobachtete Hysterese hatte den in einer Josephson-Tunnelvorrichtung zu erwartenden Wert. Die Unterdrückung voä Erhebungen infolge des Vorhandenseins

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der Au-Zwischenschicht fand gemäß den Prinzipien der Erfindung statt.

Es wird nunmehr auf das in Figur 2 gezeigte Verdampfungssystem und das in Figur 3B gezeigte Beispiel einer zusammengesetzten Filmstruktur Bezug genommen. Der metallische Film 3B-I2 aus Blei wurde auf einem Film von entweder Ag oder Au

-k -6

mit einem Druck im Bereich von 10 bis 10 ram Hg niedergeschlagen. Es wurden Substrate 3B-10 aus Glas, oxidiertem Silizium und Quarz verwendet. Eine Wärmebehandlung der zu- ^ sammengesetzten Filmstrukturen zwischen Raumtagperatur und der Temperatur von flüssigem Stickstoff und zwischen Raum temperatur und der Temperatur von flüssigem Helium zeigte, daß durch Anwendung der Erfindung das Wachstum von Erhebungen unterdrückt wurde. Bei den Beispielen lag die Dicke der Au-Schicht im Bereich von IOO-3OO R und die Dicke des metallischen Pb-Films im Bereich von 3OOO-6OOO X.

Beispiele von metallischen Sn-Filmen auf Ag-Zwischenschichten, die mit Pb-Filmen auf Ag- oder Au-Zwischenschichten vergleichbar sind, wurden einer Wärmebehandlung von Raumtemperatur auf Tiefsttemperaturen unterworfen, und auf der metallischen Sn-Oberfläche trat kein Wachstum von Erhebungen auf.

Patentansprüchei

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Claims

Patentansprüc h. e

lJ Verfahren zur Unterdrückung des Wachstums von Erhebungen auf einer Oberfläche eines metallischen Films, wobei das Wachstum der genannten Erhebungen aus Druckspannungen in dem Film resultiert, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substrat vorgesehen wird, daß auf dem Substrat eine Zwischenschicht gebildet wird, die aus einem Material besteht, das eine Grenzfläche niedriger Leitfähigkeit für die Komponenten des metallischen Films bildet, und daß der metallische Film auf der genannten Zwischenschicht gebildet wird, so daß dazwischen die genannte Grenzfläche entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht mit dem metallischen Film eine intermetallische Verbindung bildet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten der Zwischenschicht in dem metallischen Film im wesentlichen unlöslich sind.

k. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der metallische Film Pb ist und daß die Zwischenschicht aus der aus Ag und Au bestehenden Gruppe gewählt ist.

¹J. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Film Sn und die Zwischenschicht Ag ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Film ein Supraleiter ist.

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ID 2960 - ar -

7. Verfahren zur Unterdrückung des Wachstums von Erhebungen auf einer Oberfläche eines metallischen Films, wobei das
Wachstum der Erhebungen aus Druckspannungen in dem Film resultiert, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Substrat vorgesehen ist, daß der metallische Film
auf dem Substrat gebildet wird, daß auf dem metallischen
Film eine Zwischenschicht gebildet wird, die aus einem Material besteht, das eine Grenzfläche niedriger Leitfähigkeit zwischen dem metallischen Film und der Zwischenschicht für die Komponenten des metallischen Films bildet.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht mit dem metallischen Film eine intermetallische Verbindung bildet.

9· Verfahren nach Anspruch 7_S dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten der Zwischenschicht in dem metallischen Film im wesentlichen unlöslich sind.

10. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekenn zeichnet, daß der metallische Film Pb ist und daß die Zwischenschicht aus der aus Ag und Au bestehenden Gruppe gewählt ist.

11. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekenn zeichnet, daß der metallische Film Sn und die Zwischenschicht Ag ist.

12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der metallische Film ein Supraleiter ist.

13· Verfahren zur Unterdrückung des Wachstums von Erhebungen auf einer Oberfläche einer Vielschichtenvorrichtung mit
einem ersten und einem zweiten metallischen Film, die voneinander durch eine angrenzende Isolierschicht getrennt sind,

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dadurch gekennzeichnet, daß für die genannte Vorrichtung ein Substrat vorgesehen ist und daß auf mhdestens einem der metallischen Filme auf dessen äußerer Oberfläche eine Zwischenschicht gebildet wird, die aus einem Material besteht, das mit dem metallischen Film eine Grenzfläche niedriger Leitfähigkeit für die Komponenten des genannten Films bildet.

l'i. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Vielschichtenvorrichtung eine Tunnelvorrichtung ist, bei der die Elektronen durch die genannte angrenzende Isolierschicht hindurchgelangen können.

15· Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichne t , daß der metallische Film Pb ist und daß die genannte Zwischenschicht aus der aus Ag und Au bestehenden Gruppe gewählt ist.

16. Verfahren nach Anspruch 13j dadurch gekennzeichne t , daß eine erste Zwischenschicht auf der anderen Fläche des ersten metallischen Films gebildet wird, wobei die erste Zwischenschicht aus einem ersten Material besteht, das für die Komponenten des ersten metallischen Films eine Grenzfläche niedriger Leitfähigkeit bildet, und daß auf der anderen Oberfläche des zweiten metallischen Films eine zweite Zwischenschicht gebildet wird, die aus einem zweiten Material besteht, das eine weitere Grenzfläche niedriger Leitfähigkeit für die Komponenten des zweiten metallischen Films bildet.

17· Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielschichtenvorrichtung

eine TunnelVorrichtung ist, bei der Elektronen durch die genannte angrenzende Isolierschicht hindurchgelangen können.

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ID 296O - Jf -

180 Verfahren nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichne t , daß die metallischen Filme Pb sind und daß jede Zwischenschicht aus der aus Ag und Au bestehenden Gruppe gewählt ist.

19. Vielschichtenvorrichtung, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten metallischen Film, die durch eine angrenzende Isolierschicht voneinander getrennt sind, und durch eine Zwischenschicht auf der Außenfläche eines der metallischen Filme, wobei die Zwischenschicht aus einem Material besteht, das für die Komponenten des genannten metallischen Films eine Grenzfläche niedriger Leitfähigkeit bildet.

20. Vielschichtenvorrichtung nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Filme supraleitend sind und daß die angrenzende Isolierschicht einen Tunnelvorgang von Elektronen zwischen den metallischen Filmen unterstützt.

21. Vielschichtenvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Filme Pb sind und daß die Zwischenschicht aus der aus Ag und Au bestehenden Gruppe gewählt ist.

22. Vielschichtenvorrichtung nach Anspruch 19i gekennzeichnet durch eine weitere Zwischenschicht auf dem anderen metallischen Film auf dessen Außenfläche, wobei die Zwischenschicht aus einem Material besteht, das für die Komponenten des metallischen Films eine Grenzfläche niedriger Leitfähigkeit bildet.

23. Vielschichtenvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Filme Pb sind und daß jede der Zwischenschichten aus tier aus Ag und Au bestehenden Gruppe gewählt ist«

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