DE3810494A1

DE3810494A1 - Integrierte halbleiterschaltungseinrichtung mit supraleitender schicht und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3810494A1
Application number: DE3810494A
Authority: DE
Inventors: Hideo Sunami; Toshikazu Nishino; Shoji Shukuri; Yasuo Wada; Yutaka Misawa; Takahiko Kato
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-03-27
Filing date: 1988-03-28
Publication date: 1988-10-27
Anticipated expiration: 2008-03-29
Also published as: DE3810494C2; US5266815A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Ausgestaltung von Leitungen in integrierten Halbleiterschaltungen und insbesondere auf Leitungen aus supraleitendem Material mit extrem geringem Widerstand.

Ferner betrifft die Erfindung eine Leitungsstruktur aus supraleitendem Oxidmaterial in Form eines dünnen Films und insbesondere eine Leitungsstruktur zum Aufbau von Multischicht- oder Mehrpegelleitungen in einer Halbleitereinrichtung sowie zum Aufbau eines Mehrschicht-Leitungssubstrats.

Die Erfindung ist zudem auf eine integrierte Schaltungseinrichtung gerichtet, die einen Thermodetektor oder Temperatursensor aufweist, in die supraleitende Materialien integriert sind, um Temperaturänderungen mit hoher Empfindlichkeit detektieren zu können.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Dünnfilms, insbesondere ein Verfahren, mit dessen Hilfe ein bei relativ hoher Temperatur supraleitender Dünnfilm fein strukturiert werden kann.

In einer konventionellen und beispielsweise in der JP-A-60- 65582 beschriebenen Einrichtung, in der supraleitende Materialien vorhanden sind, können sich schädliche Metalle, beispielsweise Erdalkalimetalle, wie Ba oder Alkalimetalle sowie Metalle zur Bildung eines tiefen Pegels in Silicium frei bewegen. Es wurden keine Überlegungen angestellt, supraleitende Materialien in integrierte Siliciumschaltungseinrichtungen zu integrieren.

Supraleiter liegen in der Regel in Form größerer Körper vor. Es wurde bisher kein Vorschlag unterbreitet, Supraleiter in integrierten Halbleiterschaltungen in Form dünner Filme zu verwenden.

Üblicherweise werden normale Leiter zur Bildung von Leitungsverbindungen verwendet. Der Widerstand dieser dichtgepackten Leitungen bewirkt eine Signalverzögerung und erlaubt somit nicht, die Betriebsgeschwindigkeit integrierter Schaltungseinrichtungen noch weiter zu erhöhen.

In "Superconduction and its Applications", Mai 1986, Sangyo Tosho, Tokyo, Seiten 161 bis 162, wurde bereits vorgeschlagen, einen Supraleiter als Material für dichtgepackte Leitungen zu verwenden, um das Problem der Signalverzögerung aufgrund des Leitungswiderstands zu lösen. Es wurden jedoch keine konkreten technologischen Hinweise gegeben.

In herkömmlichen Halbleitereinrichtungen ist der spezifische Widerstand des Leitermaterials nur in sehr geringem Umfang von der Temperatur abhängig. Er ändert sich nicht sehr stark, auch wenn die gesamte Einrichtung auf eine sehr niedrige Temperatur gebracht wird. Es werden somit keine zusätzlichen Vorteile erhalten. Das Einfrieren einer Halbleitereinrichtung führt also nicht in jedem Fall zu einem technisch wirksamen Effekt.

Bei hoher Temperatur supraleitende Dünnfilme aus gesintertem Material lassen sich auf einem Substrat durch Aufdampfen, Sputtern sowie durch Auftragen und Sintern eines organischen Lösungsmittels bilden, in welchem sich eine metallorganische Verbindung befindet. Dies wurde bereits in der japanischen Zeitschrift "Nikkan Kogyo", 24. April 1987, beschrieben. Zur Strukturierung des bei hoher Temperatur supraleitenden Dünnfilms können Ionen-Sputter-Ätzverfahren und Naßätzverfahren in aqua regia durchgeführt werden.

Entsprechend der Erfindung sollen supraleitende Leitungen in integrierten Einchip-Schaltungseinrichtungen zum Einsatz kommen.

Eine Aufgabe der Erfindung bezieht sich somit auf die Abdeckung bzw. Ummantelung der supraleitenden Leitungen. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, eine integrierte Schaltungseinrichtung zu steuern, in der sich supraleitende Leitungen befinden. Ferner ist es Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung supraleitender Leitungen anzugeben.

Es sei darauf hingewiesen, daß durch den Stand der Technik keine Vorschläge unterbreitet wurden, supraleitende Elemente in integrierte Halbleiterschaltungseinrichtungen zu integrieren. Ebenfalls wurde keine Anregung erhalten, die integrierten supraleitenden Materialien als Widerstände zu verwenden, und zwar oberhalb der jeweiligen kritischen Temperatur T _C.

Ziel der Erfindung ist es somit auch, eine Halbleitereinrichtung zu schaffen, die einen integrierten supraleitenden Widerstand enthält.

Der Stand der Technik hat sich auch nicht mit dem Problem der Zuverlässigkeit integrierter Schaltungseinrichtungen beschäftigt, in denen supraleitende Elemente vorhanden sind. Alkalimetalle, Erdalkalimetalle oder Schwermetalle, die Teil der Grundelemente des supraleitenden Materials sind, können in einen Siliciumkörper oder in einen Siliciumoxidkörper hineindiffundieren und auf diese Weise die elektrischen Eigenschaften der integrierten Schaltungseinrichtung erheblich verschlechtern. Es ist daher nicht unproblematisch, supraleitende Elemente als Leitungsverbindungen in integrierten Halbleiterschaltungseinrichtungen zu verwenden.

Es ist daher ein weiteres Ziel der Erfindung, eine stabile und hoch zuverlässige Leitungsverbindung aus supraleitendem Material für integrierte Halbleiterschaltungseinrichtungen zu schaffen.

Gemäß dem Stand der Technik kann durch Sputtern in einer Mischgasatmosphäre von Ar und O₂ ein Dünnfilm aus Ba (Pb_0,75Bi_0,25)O₃ mit einer Dicke von 200 bis 400 nm auf einer (1102)-Fläche eines Einkristall-Saphir-(Al₂O₃)-Substrats gebildet werden. Das Substrat wird dann bei einer Temperatur von 550°C über 12 Stunden getempert, um einen supraleitenden Film zu erhalten. Diesbezüglich wird kein Hinweis darauf geliefert, einen supraleitenden Dünnfilm auf einem amorphen Siliciumoxid-(SiO₂)-Film zu bilden.

In einem großen Dünnfilmbereich sind viele Korngrenzen vorhanden, die dazu führen, daß sich die kritische Temperatur T _C absenkt, daß sich die kritische Stromdichte J _C vermindert und daß sich ferner das kritische Magnetfeld H _C des supraleitenden Materials verkleinert, usw.

Aufgabe der Erfindung ist es daher auch, einen supraleitenden Dünnfilm in einer integrierten Einchip-Siliciumschaltungseinrichtung zu schaffen.

Eine der oben erwähnten Aufgaben läßt sich dadurch lösen, daß supraleitendes Material mit einem Isolationsfilm bedeckt bzw. von diesem ummantelt wird, um ein Herauslecken von Material aus dem supraleitenden Material zu verhindern, das für die integrierte Siliciumschaltungseinrichtung schädlich ist, wobei es sich hierbei um ein Material handelt, das Teil des Grundmaterials des supraleitenden Materials ist.

Eine andere der oben erwähnten Aufgaben läßt sich durch Bildung eines Widerstands aus supraleitendem Material lösen, durch Schaffung einer Sensorschaltung zur Erfassung von Widerstandsänderungen des aus supraleitendem Material bestehenden Widerstands sowie durch Bildung einer Schaltung zur Steuerung wenigstens der Spannung oder des Stroms an ihrem Ausgang, und zwar auf der Grundlage des Ausgangssignals der Sensorschaltung. Sämtliche Einrichtungen befinden sich auf demselben integrierten Halbleiterschaltungssubstrat.

Eine noch weitere der zuvor erwähnten Aufgaben läßt sich durch Bildung eines Dünnfilms aus supraleitendem Material lösen sowie durch Bildung eines Films, der den supraleitenden Dünnfilm in einer solchen Weise bedeckt oder ummantelt, daß aus dem supraleitenden Material keine schädlichen Bestandteile in ein Siliciumsubstrat oder in einen Siliciumoxidfilm hineindiffundieren können. Der aus supraleitendem Material bestehende Dünnfilm wird in mehrere diskrete Inseln unterteilt, damit er in einfacher Weise in einen Einkristall umgewandelt bzw. kristallisiert werden kann.

Schädliche Bestandteile des supraleitenden Materials, also Alkalimetalle oder Erdalkalimetalle, wie z. B. Ba, Sr, K, oder Schwermetalle, wie z. B. Pb, Cu, usw., die Grundbestandteile des supraleitenden Materials sind, können nicht aus diesem heraus in ein Siliciumsubstrat oder in einen Gate-Oxidbereich usw. in einen Feldoxidfilm hineindiffundieren, das das supraleitende Material mit einem Schmutzfilm aus Di₃N₄, TiN, usw., abgedeckt bzw. ummantelt ist. Hierdurch wird eine stabile und hochzuverlässige integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung mit Leitungen erhalten, deren Widerstand wenigstens in einem Teilbereich aufgrund der supraleitfähigen Eigenschaft den Wert Null annehmen kann.

Der Widerstand des supraleitenden Materials wird Null bei einer Temperatur unterhalb der kritischen Temperatur T _C, während er andererseits einen im wesentlichen konstanten Wert R _I annimmt, wenn sich die Temperatur oberhalb der kritischen Temperatur T _C befindet. Die kritische Temperatur kann z. B. im Bereich von 1 bis 10 Kelvin liegen. Das Verhältnis der Widerstände im normalen und supraleitenden Zustand ist daher Null oder unendlich groß. Diese aufgrund der Temperaturänderung auftretende Widerstandsänderung wird durch eine Temperatursensorschaltung detektiert, die auf demselben Substrat integriert ist wie der aus supraleitendem Material bestehende Widerstand. Bei einer ebenfalls auf demselben Substrat integriert angeordneten anderen Schaltung lassen sich entweder der Strom oder die Spannung oder beide Größen durch das Ausgangssignal der zuvor erwähnten Sensorschaltung steuern, so daß eine sehr genaue und zuverlässige Steuerung durch die Temperatur möglich ist.

Im allgemeinen ist es umso leichter, einen amorphen Körper durch Kristallisation in einen Einkristall zu überführen, je kleiner der Bereich ist, der einkristallin ausgebildet sein soll. Bei der Erfindung sind aus supraleitendem Material gebildete Dünnfilminseln vorhanden, die getrennt voneinander sind und jeweils in Einkristalle umgewandelt werden. Einkristalline Inseln eines ersten supraleitenden Materials sind mit einem leitenden Film aus einem zweiten Material verbunden, so daß insgesamt eine Leitungsstruktur mit extrem niedrigem Widerstand erhalten wird.

Als supraleitendes Material kann z. B. supraleitendes Oxidmaterial mit einer Perovskit-Struktur verwendet werden, das eine hohe kritische Struktur aufweist. Dieses bei hoher Temperatur supraleitende Material enthält jedoch viele solcher Elemente, die einen großen Diffusionskoeffizienten in Silicium besitzen, wie z. B. Kupfer, so daß unvorteilhafte Effekte im Silicium erhalten werden. Es enthält ferner andere Materialien, beispielsweise Ba, Sr, Y, usw., die in das Silicium hineindiffundieren und dort als Verunreinigungen vom p-Typ vorhanden sind. Kommt daher ein solches Material direkt mit dem Silicium in Kontakt, so kommt es zu einem Sperrschichtdurchbruch und/oder zu einem Ansteigen des Kontaktwiderstands, usw. Die genannten Elemente Ba, Sr, Y und Cu können ferner leicht in Siliciumoxid hineindiffundieren und dort Glas bilden. Befinden sich diese Elemente in einem Siliciumkörper, so können sie sich bei hohen Temperaturen und hohen elektrischen Feldern bewegen. Diese Elemente werden somit eine Änderung der an der Siliciumoberfläche induzierten Ladung bewirken und somit die Eigenschaften der Halbleitereinrichtung verschlechtern. Diese supraleitenden Materialien sind ferner außerordentlich oxidations- und reduktionsempfindlich, was zu einem Verlust der Supraleitfähigkeit führen kann.

Ein anderes Ziel der Erfindung besteht somit darin, die obenbeschriebenen Verschlechterungen der Eigenschaften der Halbleitereinrichtung bzw. des supraleitenden Materials zu verhindern, und zwar durch eine Wärmebehandlung bei oder nach der Bildung der supraleitenden Leitungsstruktur.

Eine andere der zuvor beschriebenen Aufgaben wird dadurch gelöst, daß eine Barrierenschicht bzw. Sperrschicht auf einem Halbleiterkörper gebildet wird oder zwischen einem Halbleiterkörper bzw. einem Oxidfilm und einer supraleitenden Leitung, um eine Diffusion der Grundelemente des supraleitenden Materials oder eine Reaktion solcher Elemente mit dem Film zu verhindern.

Da das supraleitende Oxidmaterial mit der Sperrschicht bedeckt bzw. von dieser ummantelt ist, können Metallelemente, die Teil des supraleitenden Oxidmaterials sind, nicht mehr in den Siliziumkörper oder in einen Isolationsfilm hineindiffundieren. Die Eigenschaften der Halbleitereinrichtung werden sich somit nicht verschlechtern. Da keine Oxidation oder Reduktion auftritt, wird auch die Supraleitfähigkeit des Materials nicht herabgesetzt.

Bei der konventionellen Herstellung eines Dünnfilmmusters in einem gesinterten Körper aus bei hoher Temperatur supraleitendem Material wird kein Augenmerk auf die Miniaturisierung der Musterstruktur gerichtet, ebenfalls nicht auf die Kompatibilität dieses Herstellungsprozesses mit der konventionellen Herstellungstechnologie zur Bildung von Halbleiterstrukturen. Es mußte daher eine Antwort auf die Frage gefunden werden, wie ein Dünnfilm aus einem bei hoher Temperatur supraleitenden Material in eine integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung integriert werden kann. Wird ein Dünnfilm aus einem bei hoher Temperatur supraleitenden Material auf der gesamten Oberfläche des Substrats gebildet, und soll er so strukturiert werden, daß ein gewünschtes Muster entsteht, so tritt ein Problem im Fall des Ionensputter-Ätzverfahrens auf, weil ein dickes Maskenmaterial erforderlich ist, da die Ätzrate für das Maskenmaterial und diejenige für das Filmmaterial nahe beieinanderliegen. Ferner ist die Gefahr einer Beschädigung der darunterliegenden Substratoberfläche groß.

Bei Anwendung des Naßätzverfahrens wird keine stabile Ätzrate für den gesinterten Körper erhalten, so daß der Ätzvorgang nicht genau genug steuerbar ist. Die Bildung feiner Strukturen ist darüber hinaus schwierig, da das isotrope Ätzen dominiert und der gesinterte Körper einen polykristallinen Körper enthält, der Korngrößen von etwa 1 µm aufweist.

Ziel der Erfindung ist es daher weiterhin, ein Verfahren zur Bildung einer feinen Struktur in einem bei hoher Temperatur supraleitenden Film aus einem gesinterten Material zu schaffen und den Einsatz eines Dünnfilms aus supraleitendem Material bei einer integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung zu erleichtern.

Nach einer erfindungsgemäßen Lösung wird ein organisches Lösungsmittel, das ein Metalloxidpulver enthält, auf ein Substrat z. B. durch Schleudern, Spritzen, und dergleichen aufgebracht. Anschließend werden das Substrat und die aufgebrachte Schicht getrocknet, um einen Metalloxidpulver- Film zu erhalten. Nachdem dieser Metalloxidpulver-Film in gewünschter Weise strukturiert worden ist, wird er gesintert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilquerschnittsansicht einer Halbleitereinrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Teilquerschnittsansicht einer Halbleitereinrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 eine perspektivische Teilquerschnittsansicht einer Halbleitereinrichtung nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 4 und 5 perspektivische Teilquerschnittsansichten einer Halbleitereinrichtung nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6 und 7 Querschnittsansichten einer Halbleitereinrichtung nach einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 8 eine Querschnittsansicht einer Halbleitereinrichtung nach einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 9 eine Querschnittsansicht einer Halbleitereinrichtung nach einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 10 eine Querschnittsansicht einer Halbleitereinrichtung nach einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 11 ein Schaltungsdiagramm eines dynamischen Speichers mit wahlfreiem Zugriff (DRAM) gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 12 ein Schaltungsdiagramm eines statischen Speichers mit wahlfreiem Zugriff (SRAM) gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 13 eine Querschnittsansicht durch eine Halbleitereinrichtung nach einem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 14A und 14B ein Schaltungsdiagramm einer Temperatursensorschaltung sowie eine graphische Darstellung des Widerstandswerts in Abhängigkeit der absoluten Temperatur eines supraleitfähigen Widerstands zur Erläuterung eines zwölften Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 15 und 16 ein Schaltungsdiagramm einer Temperatursensorschaltung sowie eine graphische Darstellung eines Stroms in Abhängigkeit der absoluten Temperatur zur Erläuterung eines dreizehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 17 und 18 ein Schaltungsdiagramm einer Temperatursensorschaltung sowie eine graphische Darstellung des Stroms in Abhängigkeit der absoluten Temperatur zur Erläuterung eines vierzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 19 ein Schaltungsdiagramm einer Leistungseinschalt- Schutzschaltung nach einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 20, 21 und 22 ein schematisch dargestelltes Schaltungsdiagramm eines Temperatursensors, eine graphische Darstellung eines Serienwiderstands in Abhängigkeit der absoluten Temperatur und eine graphische Darstellung des Widerstandswerts eines supraleitenden Widerstands in Abhängigkeit der absoluten Temperatur zur Erläuterung eines sechzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 23 ein Schaltungsdiagramm einer Stromeinstellschaltung zur Erläuterung eines siebzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 24 eine Querschnittsansicht einer Halbleitereinrichtung nach einem achtzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 25 eine Querschnittsansicht einer Halbleitereinrichtung nach einem neunzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 26 eine Querschnittsansicht einer Halbleitereinrichtung nach einem zwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 27 und 28 Querschnittsansichten einer Halbleitereinrichtung nach einem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 29A bis 29D Querschnittsansichten einer Halbleitereinrichtung zur Erläuterung eines zweiundzwanzigsten Ausführungsbeispiels der Erfindung und

Fig. 30A bis 30F Querschnittsansicht einer Halbleitereinrichtung zur Erläuterung eines dreiundzwanzigsten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Nachfolgend werden die Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 1 zeigt eine integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Auf einem Siliciumsubstrat 1 ist eine integrierte Schaltung vom MOS-Typ und/oder vom Bipolar-Typ gebildet. Wie üblich, wird durch Oxidation des Siliciumsubstrats 1 ein Feldoxidfilm 2 erhalten, der eine Dicke von 0,5 bis 1,0 µm aufweist. Anschließend wird ein Isolationsfilm 3 erzeugt, der mit einer Dicke von etwa 0,1 µm aufgebracht wird und der typischerweise ein Siliciumnitridfilm ist. Sodann wird ein supraleitendes Material in Form eines Films mit einer Dicke von etwa 1 µm durch Einsatz eines Sputterverfahrens, eines chemischen Niederschlagverfahrens (Chemical-Vapor-Deposition- Verfahren) (CVD-Verfahren) oder durch Einsatz eines anhand der Fig. 29A bis 29D und 30A bis 30F beschriebenen Verfahrens aufgebracht, wobei das supraleitende Material z. B. Ba, Pb_0,75Bi_0,25O₃ sein kann, das ein supraleitendes Oxidmaterial mit einer Perovskit-Kristallstruktur ist, oder
(Sr_0,05La_0,95)₂CuO₄ bzw. (Ba_0,05La_0,95)₂CuO₄
sein kann, das ein supraleitendes Oxidmaterial mit einer Kristallstruktur vom K₂NiF₄-Typ ist. Die gesamte Einrichtung wird dann wärmebehandelt, und zwar bei einer Temperatur von 500 bis 1300°C, wobei die integrierte Siliciumschaltung dieser Temperatur widerstehen kann. Bei Verwendung eines Hochenergielasers oder eines Elektronenstrahls mit hohem Strom während einer extrem kurzen Periode ist es möglich, die Hochtemperatur- Wärmebehandlung oberhalb von 1300°C durchzuführen, wobei die integrierte Siliciumschaltung dieser Temperatur auf Dauer allerdings nicht widerstehen könnte.

Durch Einsatz einer photolithographischen Technik, bei der z. B. Elektronenstrahlen und/oder Röntgenstrahlen zum Einsatz kommen können, verbleibt eine Resistschicht (Schutzlackschicht) in gewünschten Bereichen. Anschließend wird entsprechend Fig. 1 durch einen Sputter-Ätzvorgang oder durch einen Ionen-Zerkleinerungsvorgang (ion-milling) eine Leitung bzw. Schaltverbindung (wiring) in Form des supraleitenden Materialfilms 4 erhalten.

Sodann wird ein weiterer Isolationsfilm 3 mit einer Dicke von etwa 0,1 µm niedergeschlagen und durch einen Photoätzvorgang strukturiert, so daß die Isolationsfilme 3 den supraleitenden Film 4 umgeben, wie die Fig. 1 zeigt. Eine Kontaktöffnung 5 wird im oberen Isolationsfilm 3 gebildet. Eine Verbindungselektrode 6, typischerweise aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung, wird im Bereich der Kontaktöffnung 5 oberhalb des Isolationsfilms 3 erzeugt, um eine elektrische Verbindung zum supraleitenden Material zu erhalten.

Zweites Ausführungsbeispiel

Die Fig. 2 zeigt eine integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wird polykristallines Silicium als Verbindungselektrode verwendet, und steht speziell die polykristalline Siliciumelektrode über eine Kontaktöffnung 8 mit dem Siliciumsubstrat 1 in Verbindung, wie die Fig. 2 zeigt, so kann schädliches Material, welches im Film 4 aus supraleitendem Material enthalten ist, über die Verbindungselektrode 6 in das Siliciumsubstrat 1 diffundieren. Um eine derartige Diffusion zu verhindern, wird eine Sperrelektrode 7 erzeugt, die beispielsweise aus TiN, usw., besteht und eine Dicke von etwa 0,1 µm aufweist. Erst danach wird die Verbindungselektrode 6 gebildet. Das Sperrmaterial TiN (der Sperrelektrode 7) weist einen spezifischen Widerstand von etwa 5 × 10^-5 Ω · cm auf, so daß ein hinreichend niedriger Verbindungswiderstand erhalten wird. Andere Nitride von Übergangsmetallen, beispielsweise von Zr, Hf, V, Ni, Ta, Cr, W, Mo, lassen sich ebenfalls verwenden, um einen ähnlichen Effekt wie bei Verwendung von TiN zu erzielen. Diese anderen Nitride können in entsprechender Weise wie TiN eingesetzt werden.

Drittes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 3 zeigt eine Halbleitereinrichtung nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Film 4 aus einem supraleitenden Material soll mit einem Diffusionsbereich 9 verbunden werden, der im Oberflächenbereich eines Siliciumsubstrats 1 liegt. Zunächst wird eine Sperrelektrode 7 aus TiN oder dergleichen als Unterlage gebildet, so daß anschließend der Film 4 aus supraleitendem Material selektiv aufgebracht werden kann. Danach wird ein Isolationsfilm 3 niedergeschlagen, um das supraleitende Material des Films 4 einzukapseln.

Viertes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 4 und 5 zeigen zwei unterschiedliche Herstellungsschritte zur Bildung einer Halbleitereinrichtung nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde der Isolationsfilm 3 getrennt vom supraleitenden Film 4 strukturiert. Dies erfordert eine zusätzliche Ausrichtung einer Photomaske, so daß dadurch keine feinen Leitungsverbindungen erhalten werden können.

Entsprechend der Fig. 4 wird auf der gesamten Oberfläche eines Isolationsfilms 31 ein Film 4 aus einem supraleitenden Material gebildet, wobei im Anschluß daran auf der gesamten Oberfläche ein weiterer Isolationsfilm 32 erzeugt wird. Anschließend werden der obere Isolationsfilm 32, der supraleitende Film 4 und der untere Isolationsfilm 31 einem Photoätzprozeß unterworfen, usw. Sodann wird ein weiterer Isolationsfilm 33 auf allen Oberflächen gebildet. Durch richtungsabhängige bzw. anisotrope Trockenätzung des gesamten Bereichs wird erreicht, daß der Isolationsfilm 33 nur noch an den Seitenflächen des supraleitenden Films 4 verbleibt, wie in Fig. 5 zu erkennen ist. Auf diese Weise lassen sich alle Oberflächen des supraleitenden Films 4 durch die Isolationsfilms 3 abdecken, und zwar selbstausrichtend.

Zur Bildung der Verbindungsstrecke 6 können die unter den Fig. 1 und 2 erläuterten Schritte ausgeführt werden.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Halbleitereinrichtung in zwei unterschiedlichen Herstellungsschritten zur Erläuterung eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung. Entsprechend der Fig. 6 wird durch einen Photoätzprozeß im Siliciumsubstrat 1 eine Furche oder ein Graben 10 mit einer Tiefe von 1 µm und einer Breite von 1 µm gebildet. Die Substratoberfläche wird dann thermisch oxidiert, um einen Feldoxidfilm 2 zu erhalten, der eine Dicke von etwa 0,2 µm aufweist. Auf die gesamte Oberfläche wird dann ein Isolationsfilm 3 mit einer Dicke von etwa 0,1 µm aufgebracht. Im Anschluß daran wird ein Film aus supraleitendem Material 4 niedergeschlagen, um die verbleibende Furche bzw. den Graben 10 auszufüllen.

Die gesamte Oberfläche wird später abgeätzt, so daß nur noch der supraleitende Film 4 in der Furche bzw. in dem Graben 10 verbleibt. Ein weiterer Isolationsfilm 32 wird auf die so erhaltene Struktur niedergeschlagen, um die supraleitende Leitung 4 vollständig durch den Isolationsfilm 3 abzudecken, wie die Fig. 7 zeigt.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Wie allgemein bekannt, steigt der Widerstandswert eines supraleitenden Materialfilms rapide an, wenn die Temperatur seinen kritischen Temperaturwert überschreitet. Unterhalb der kritischen Temperatur ist der Widerstandswert des supraleitenden Films Null. Wird die supraleitende Leitung bei einer Temperatur eingesetzt, bei der ihr Widerstandswert Null ist, und wird in einem Teilbereich der Leitung der supraleitende Zustand aufgehoben, um einen Widerstand zu bilden, so wird relativ viel Wärme erzeugt, was zur Beschädigung bzw. Unterbrechung der Leitungsverbindung führen kann.

Die Fig. 8 zeigt eine Halbleitereinrichtung nach einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In einem Isolationsfilm 3, der einen Film aus supraleitendem Material 4 bedeckt, befinden sich in bestimmten Abständen Kontaktöffnungen 5. Eine Nebenschluß- bzw. Shuntleitung 11, die z. B. aus einem Aluminiumfilm besteht, liegt auf dem Isolationsfilm 3 und steht im Bereich der Kontaktöffnungen 5 mit dem supraleitenden Film 4 in elektrischer Verbindung. Auch wenn der supraleitende Zustand des supraleitenden Films bereichsweise aufgehoben wird, um einen Widerstand zu bilden, braucht nicht mit einer Beschädigung oder Zerstörung der Leitungsverbindung gerechnet zu werden, da der Strom schnell über die Nebenschlußleitung 11 abgeführt wird.

Siebtes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 9 zeigt eine Halbleitereinrichtung nach einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Nebenschlußleitung 11 (shunt wiring) liegt auf dem Film 4 aus supraleitendem Material und erstreckt sich über dessen gesamte Länge. Es besteht somit ein elektrischer Kontakt mit der Nebenschlußleitung 11 im gesamten Oberflächenbereich der supraleitenden Leitung.

In den Strukturen nach den Fig. 1 und 2 kann der Isolationsfilm 3, der alle Oberflächen des supraleitenden Films 4 bedeckt, durch eine Sperrelektrode ersetzt sein, die z. B. aus TiN besteht, um das in Fig. 9 gezeigte Ausführungsbeispiel zu erhalten.

Achtes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 10 zeigt eine Halbleitereinrichtung nach einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Zwei supraleitende Filme 4 liegen auf unterschiedlichen Pegeln bzw. Höhen. Zwischen diesen beiden Schichten befindet sich ein Isolations-Zwischenfilm 12, der typischerweise aus einem Siliciumoxidfilm besteht und durch einen CVD-Prozeß gebildet ist. Für jeden supraleitenden Film 4 werden ein geeigneter Isolationsfilm 3 und eine geeignete Sperrelektrode 7 verwendet. Entsprechend Fig. 10 liegt keine Sperrschicht 7 am Boden einer Zwischenschicht-Verbindungsöffnung 13, so daß die supraleitenden Filme 4 in direktem Kontakt miteinander stehen. Ist ein kleiner Widerstand tolerierbar, so kann auch die Sperrschicht 7 am Boden der Verbindungsöffnung 13 verbleiben.

Neuntes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 11 zeigt eine DRAM-Schaltung nach einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im allgemeinen sind in einer Halbleiterspeichereinrichtung mehrere Speicherzellen matrixförmig angeordnet, um ein Feld bzw. Array zu erhalten. Lange Wortleitungen 22 und lange Bitleitungen 23 sind mit hoher Dichte vorhanden, um Information in die Speicherzellen einschreiben und Information aus diesen Speicherzellen auslesen zu können, Um eine derartige Speichereinrichtung mit hoher Geschwindigkeit betreiben zu können, ist es erforderlich, die Leitungswiderstände so gering wie möglich zu halten, da aufgrund der Widerstände in den Wortleitungen 22 und Bitleitungen 23, die nicht zu vernachlässigen sind, Signalverzögerungen auftreten. In einem dynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (DRAM bzw. dynamic random access memory) mit Kondensatoren 20, (DRAM bzw. dynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (DRAM bzw. dynamic random access memory) mit Kondensatoren 20, Schalttransistoren 21 und Leseverstärkern 25 (sense amplifiers) entsprechend Fig. 11 ist es daher von Vorteil, wenn wenigstens die Wortleitungen 22, die Bitleitungen 23 und/oder die Kondensatorplattenleitungen 24 aus einem supraleitenden Film 4 gebildet sind, der mit einem Isolationsfilm 3 und/oder einer Sperrelektrode 7 abgedeckt ist, wie oben beschrieben.

Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit kann eine Nebenschlußleitung vorgesehen sein, wie im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen 6 und 7 beschrieben worden ist, die parallel zu den supraleitenden Leitungen liegt.

Zehntes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 12 zeigt eine SRAM-Schaltung nach einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein statischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff (SRAM bzw. static random access memory) enthält eine matrixförmige Anordnung von Speicherzellen, wobei jede Speicherzelle hohe Widerstände 26 und vier Transistoren 27 aufweist. Wenigstens eine der Wortleitungen 22, Bitleitungen 23, Sourceleitungen 29 und Erdleitungen 28 kann aus einer supraleitenden Filmleitung 4 bestehen, die von einer Isolationsschicht 3 und/oder Sperrelektrode 7 abgedeckt ist, wie bereits oben beschrieben.

Die supraleitende Leitung nach der Erfindung kann in ähnlicher Weise auch bei Größtintegrations-Logikschaltungen zum Einsatz kommen. Auch in einem solchen Fall kann eine Teilnebenschlußleitung 11 oder eine Gesamtnebenschlußleitung 11 entsprechend den Fig. 8 und 9 vorteilhaft sein.

Elftes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 13 zeigt eine Halbleitereinrichtung nach einem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auf einem Halbleitersubstrat 1, das einen Source- und einen Drainbereich aufweist, liegt eine Gateelektrode 230. Eine Ausgangselektrode aus einem Leiter 250 besteht aus einem supraleitenden Oxidmaterial (La_1-xSr_x)₂CuO₄ und ist zwischen zwei Sperrschichten 240, 241 angeordnet, die z. B. aus Titannitrid TiN bestehen. Die Ausgangselektrode 250 erstreckt sich von den Source/Drain-Bereichen über den LOCOS-Oxidfilm 220. Auf der so erhaltenen Struktur liegt ein Oxidfilm 260, der als Zwischenschicht-Isolationsfilm dient, wobei auf diesem Oxidfilm 260 eine zweite Schichtelektrode 251 aus (La_1-xSr_x )₂CuO₄ angeordnet ist, die zwischen zwei Sperrschichten 242, 243 liegt. Auf der oberen Sperrschicht 243 liegt ein oberster Oxidfilm 261.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel die supraleitende Schicht aus (La_1-xSr_x )₂CuO₄ zwischen den Titannitrid-Sperrschichten aus TiN liegt, wird verhindert, daß Cu-, La- oder Sr-Atome in das Siliciumsubstrat hineindiffundieren und die Eigenschaften oder Zuverlässigkeit der Einrichtung verschlechtern können. Ferner wird verhindert, daß sich eine Verschlechterung der Supraleitfähigkeit des (La_1-xSr_x )₂CuO₄ ergibt.

Die obige Beschreibung bezieht sich auf Leitungen für MOS- Transistoren. Die Erfindung kann aber auch zur Bildung von Leitungen für bipolare Transistoren zum Einsatz kommen. Die Erfindung kann außerdem bei der Bildung von Multischicht- Leitungssubstraten herangezogen werden, bei denen keine Diffusionsbereiche im Halbleitersubstrat vorhanden sind. Die Sperrschicht, die in diesem Ausführungsbeispiel aus Titannitrid (TiN) besteht, kann auch aus irgendeinem anderen geeigneten Material hergestellt sein, das eine Diffusion der Elemente verhindert, die das supraleitende Material bilden.

Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel das supraleitende Oxidmaterial zwischen zwei Sperrschichten liegt, wird verhindert, daß da Metallelement, welches im supraleitenden Material vorhanden ist, in den Siliciumkörper oder den Siliciumoxidkörper hineindiffundieren und mit diesem reagieren kann. Die Betriebseigenschaften der Einrichtung werden somit durch diesen Effekt nicht herabgesetzt.

Zwölftes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 14A zeigt eine Temperatursensorschaltung nach einem zwölften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein supraleitender Widerstand 62 besteht aus BaPb_0,75Bi_0,25O₃, also aus einem supraleitenden Oxidmaterial mit einer Kristallstruktur vom Perovskit-Typ, oder aus
(Sr_0,05La_0,95)₂CuO₄ bzw. (Ba_0,05La_0,95)₂CuO₄,
also aus einem supraleitenden Oxidmaterial mit einer Kristallstruktur vom K₂NiF₄-Typ. Der supraleitende Widerstand 62 ist direkt mit einem Referenzwiderstand 63 verbunden, der ein normaler Widerstand ist, und empfängt an seinem anderen Anschluß eine Spannung V _CC. Die Widerstandswerte dieser beiden Widerstände 62 und 63 seien R und Rr. In diesem Fall ergibt sich ein Potential am Verbindungspunkt 67 dieser beiden Widerstände zu V _CC · Rr/R + Rr). Die Spannung an diesem Verbindungspunkt 67 gelangt an einen positiven Eingangsanschluß eines Spannungsfolgers, der durch einen Differenzverstärker 64 gebildet wird. Der Ausgang liegt immer auf demselben Potential wie der Verbindungspunkt 67 zwischen den Widerständen 62 und 63. Liegt daher die Temperatur unterhalb der kritischen Temperatur T _C, so nimmt der Widerstandswert R des supraleitenden Widerstands 62 den Wert Null an, wie die Fig. 14B zeigt. Das Potential am Verbindungspunkt 67 nimmt daher den Wert V _CC an. Der Ausgang der Steuerschaltung 61 liegt ebenfalls auf dem Wert V _CC. Durch den Lastwiderstand 65 fließt somit ein Strom der Größe V _CC/R _L. Die Versorgungsspannung V _L für die Steuerschaltung 61 genügt dabei der Bedingung V _L ≧ V _CC. Ist V _L < V _CC, so nimmt der Strom den Wert V _L/R _L an.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Steuerschaltung 61 ebenfalls durch einen Spannungsfolger gebildet, der einen Differenzverstärker 64 enthält. Die Steuerschaltung 61 kann aber auch durch einen einfachen Schalter realisiert werden, der geschlossen ist, wenn die Spannung einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Dreizehntes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 15 zeigt eine Temperatursensorschaltung nach einem dreizehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Wheatstone- Brücke wird durch drei Referenzwiderstände 63 aus normal leitendem Material und einem supraleitenden Widerstand 62 gebildet, der aus einem supraleitenden Material besteht. Die Widerstandswerte dieser Widerstände sind wie folgt eingestellt:

Hierbei ist R _S der Sättigungswiderstand des supraleitenden Widerstands 62 im normal leitenden Zustand.

Nimmt der supraleitende Widerstand 62 den Wert R _S = 0 an, wird also dieser Widerstand 62 in den supraleitenden Zustand überführt, so weist die linke Seite der Beziehung (1) auf dem Bruchstrich und unterhalb des Bruchstrichs gleiche Werte auf, so daß das Ungleichheitssymbol in der Beziehung (1) umgekehrt werden muß. Wird bei diesem Wechsel ein Schalter geschlossen, wenn die Temperatur T die kritische Temperatur T _C überschreitet, so daß ein Strom der Größe V _L/R _L durch den Lastwiderstand 65 fließt, wie die Fig. 16 zeigt.

Vierzehntes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 17 zeigt eine Temperatursensorschaltung nach einem vierzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Wheatstone- Brücke wird durch zwei supraleitende Widerstände 62 aus supraleitendem Material und vier Referenzwiderstände 63 aus normal leitendem Material gebildet. Die Widerstandswerte der supraleitenden Widerstände 62 im normal leitenden Zustand seien R _{S 1} und R _{S 2}. Die Widerstandswerte der jeweiligen Widerstände erfüllen dabei folgende Bedingungen:

und

Die Beziehung (3) gibt dabei den Fall an, bei dem sich nur ein supraleitender Widerstand im supraleitenden Zustand befindet (R _{S 1} = 0), während die Beziehung (4) den Fall angibt, bei dem sich beide supraleitenden Widerstände im supraleitenden Zustand befinden (R _{S 1} = R _{S 2} = 0). Drei Zustände mit zwei Übergangstemperaturen sind vorhanden.

Durch Ausnutzung der obigen Änderungen kann ein Schalter in der Steuerschaltung 61 nur in einem Temperaturbereich zwischen den beiden kritischen Temperaturen T _{C 1} und T _{C 2} geschlossen werden, wobei an diesen kritischen Temperaturen die supraleitenden Widerstände 62 jeweils in den supraleitenden Zustand überführt werden. Es fließt dann ein Strom der Größe V _L/R _L durch den Lastwiderstand 65, wie die Fig. 18 zeigt.

Beispielsweise erfüllen die Widerstandswerte R₁, R₂, R₃, R₄, R _{S 1} und R _{S 2} die Beziehungen (2), (3) und (4), wenn sie der Reihe nach zu 5 Ω, 10 Ω, 10 Ω, 10 Ω, 30 Ω und 30 Ω gewählt werden.

Fünfzehntes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 19 zeigt eine Schutzschaltung gemäß einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine integrierte Schaltung 69 enthält eine supraleitende Leitung 66 mit einer kritischen Temperatur T _{C 1} und einen supraleitenden Widerstand 62 mit einer kritischen Temperatur T _{C 2}.

Ist eine Versorgungs- bzw. Leistungsquelle mit einer supraleitenden Leitung 66 verbunden, die noch auf einer so hohen Temperatur T liegt, daß sich die supraleitende Leitung 66 nicht im supraleitenden Zustand befindet, gilt also T < T _{C 1}, so erzeugt der Widerstand R _{S 1} der supraleitenden Leitung 66 im normal leitenden Widerstand relativ viel Wärme, was zu einer Zerstörung der supraleitenden Leitung 66 führen kann.

Um dies zu vermeiden, sind eine Temperatursensorschaltung 60 und eine Steuerschaltung 61 vorhanden, die dafür sorgen, daß eine Spannungsquelle V _CC nicht mit dem Hauptteil 68 der integrierten Schaltung 69 verbunden ist, solange sich die Temperatur T nicht unterhalb des kritischen Temperaturwerts T _{C 1} befindet. Die kritische Temperatur T _{C 2} des in der Temperatursensorschaltung 60 vorhandenen supraleitenden Widerstands 62 wird so gewählt, daß T _{C 1} < T _{C 2} ist. Die Temperatursensorschaltung 60 kann in Übereinstimmung mit dem dreizehnten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 15 ausgebildet sein.

Sechzehntes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 20 zeigt einen temperaturempfindlichen Widerstand in Übereinstimmung mit einem sechzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in Fig. 20 zu erkennen ist, sind n supraleitende Widerstände 62 mit unterschiedlichen kritischen Temperaturen T _C in Reihe zueinander geschaltet. Die kritischen Temperaturen und die Widerstandswerte im normal leitenden Zustand für die jeweiligen supraleitenden Widerstände sind mit T _{C 1}, T _{C 2}, . . . , bzw. R _{S 2}, . . . , R _Sn bezeichnet. Der Gesamtserienwiderstand R ändert sich schrittweise in Abhängigkeit der Temperatur T, wie in Fig. 21 gezeigt ist. Durch geeignete Auswahl der kritischen Temperaturen T _{C 1}, T _{C 2}, . . . , T _Cn und Messung des Gesamtserienwiderstands R läßt sich die Umgebungstemperatur T detektieren bzw. bestimmen.

Im allgemeinen ändert sich die kritische Temperatur T _C eines supraleitenden Materials in Abhängigkeit der Stromdichte J innerhalb dieses Materials, wobei sich die Widerstandskurven für den Widerstand R parallel verschieben, wie der Fig. 22 zu entnehmen ist. T _C hängt somit auch von R ab. Der Widerstandswert R _S des supraleitenden Widerstands im normal leitenden Zustand ist im wesentlichen konstant. Die kritische Temperatur T _c kann somit durch den Strom I gesteuert werden.

Siebzehntes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 23 zeigt eine eingestellte Stromquelle in Übereinstimmung mit einem siebzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine stabilisierte Stromquelle enthält einen Differenzverstärker 64, der zur Bildung einer Stromsteuerschaltung 70 dient. Durch eine einstellbare Spannungsquelle 71 wird eine Spannung V₁ geliefert, um einen Strom einzustellen. In diesem Fall fließt ein Strom I durch einen supraleitenden Widerstand 62, wobei der Strom durch folgende Gleichung bestimmt ist:

Ein gewünschter Strompegel kann durch Änderung der Spannung V₁ eingestellt werden. Auf diese Weise läßt sich daher die kritische Temperatur T _C einstellen, wie bereits im Zusammenhang mit der Fig. 22 erläutert worden ist. Dieses Ausführungsbeispiel läßt sich auf irgendeines der in den Fig. 13, 15, 17, 19 und 21 gezeigten Ausführungsbeispiele anwenden, um die kritische Temperatur T _C einzustellen.

Die Eigenschaften eines supraleitenden Materials hängen von seiner Kristallstruktur ab. Wird ein bestimmtes Element durch Ionenimplantation eingebracht, so lassen sich z. B. die kritische Temperatur T _C, usw., verändern. Sind in einer einzigen integrierten Schaltung supraleitfähige Widerstände mit jeweils unterschiedlicher kritischer Temperatur T _C erforderlich, so lassen sich die unterschiedlichen Eigenschaften durch Implantation von Ionen in einen der Widerstände und/oder Änderung der Implantationsparameter erzielen, beispielsweise durch Änderung der Dosis oder der Beschleunigungsenergie.

Wird ferner ein supraleitender Widerstand durch einen hochenergetischen Laserstrahl selektiv bestrahlt, so lassen sich die Eigenschaften des supraleitenden Widerstands, insbesondere seine kritische Temperatur T _C, in einer einzelnen integrierten Schaltung in Abhängigkeit der Bestrahlungsmenge verändern bzw. einstellen.

Wie bereits oben beschrieben, enthalten die supraleitenden Materialien Erdalkalimetalle, wie z. B. Ba und Sr, oder Metalle, wie z. B. Pb oder Cu, die einen tiefen Pegel in Halbleitern bilden, insbesondere in Silicium, so daß es besser ist, die supraleitenden Widerstände durch Isolationsfilme abzudecken, soweit dies erforderlich ist, beispielsweise durch Si₃N₄-Filme, TiN-Filme, und dergleichen. Die supraleitenden Materialien können somit ohne weiteres in integrierte Siliciumschaltungen eingebaut werden.

Ganz allgemein steigt die kritische Temperatur T _C eines supraleitenden Materials an, wenn ein Magnetfeld angelegt wird. Die kritische Temperatur kann somit eingestellt oder verändert werden, je nach angelegtem Magnetfeld, ohne daß es erforderlich ist, einen entsprechenden Strom voreinzustellen, wie dies anhand der Fig. 23 erläutert worden ist.

Achtzehntes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 24 zeigt eine Halbleitereinrichtung nach einem achtzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Siliciumsubstrat 1 wird thermisch oxidiert, um einen Feldoxidfilm 2 mit einer Dicke von 1 µm zu bilden. Auf dem Feldoxidfilm 2 wird ein Isolationsfilm 3 gebildet, der typischerweise aus Siliciumnitrid Si₃N₄ besteht und eine Dicke von 0,1 µm aufweist. Der Isolationsfilm 3 verhindert ein Eintreten von Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Schwermetallen oder Übergangsmetallen, die zur Bildung eines supraleitenden Films 4 auf dem Isolationsfilm 3 dienen, in das Siliciumsubstrat 1 und/oder den Feldoxidfilm 2. Wie bereits erwähnt, befindet sich der supraleitende Film 4 auf dem Isolationsfilm 3 und ist so strukturiert, daß mehrere diskrete Inseln aus supraleitendem Material erhalten werden, wie die Fig. 24 zeigt. Das supraleitende Material kann z. B. Ba (Pb_0,75Bi_0,25)O₃ sein, also ein supraleitendes Oxid mit einer Perovskit-Kristallstruktur, oder
(Sr_0,05La_0,95)₂CuO₄ bzw. (Ba_0,05La_0,95)₂CuO₄
sein, also ein supraleitendes Oxidmaterial mit einer Kristallstruktur vom K₂NiF₄-Typ. Sodann wird eine Wärmebehandlung durchgeführt, und zwar bei der bestgeeigneten Temperatur, die vom Material des supraleitenden Films abhängt, um große Kristallkörner im supraleitenden Film zu erhalten oder den supraleitenden Film in einen Einkristall zu überführen bzw. zu kristallisieren. Im allgemeinen schmilzt Silicium bei etwa 1420°C. Nachteilig ist im vorliegenden Fall, daß sich die Diffusionsbereiche ausdehnen, wenn eine integrierte Siliciumschaltung auf eine Temperatur oberhalb von 1200°C aufgeheizt wird. Eine Wärmebehandlung zwischen 1200°C und 1420°C oder darüber ist daher schwierig. Bei Einsatz eines Lasers mit hoher Ausgangsleistung oder eines Elektronenstrahls mit großem Strom für eine sehr kurze Zeit ist es jedoch möglich, eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur oberhalb von 1200°C vorzunehmen, der im allgemeinen integrierte Siliciumschaltungen nicht widerstehen können, wenn sie längere Zeit aufrechterhalten wird.

Im Anschluß daran wird ein leitender Verbindungsfilm 14 aus TiN auf die so erhaltene Stuktur aufgebracht, der einen spezifischen Widerstand von 5 × 10^-5 Ω · cm aufweist, um die diskret ausgebildeten supraleitenden Filminseln 4 miteinander zu verbinden. Andere Materialien als Titannitrid TiN zur Erzielung eines ähnlichen Effekts können reine Metalle, wie z. B. Al, Cu, W, Mo, Mischungen dieser Metalle sowie Nitride und Silicide von Übergangsmetallen enthalten, z. B. von Zr, Hf, V, Ni, Ta, Cr, Mo, W.

Neunzehntes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 25 zeigt eine Halbleitereinrichtung nach einem neunzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der vertiefte Bereiche 15 getrennt voneinander in einem Feldoxidfilm 2 vorhanden sind, der sich auf einem Siliciumsubstrat 1 befindet. In diesen vertieften Bereichen 15 befindet sich jeweils ein supraleitender Materialfilm 4. Um eine solche Struktur zu erhalten, kommt ein sogenanntes Rückätzverfahren (etch-back method) zum Einsatz. Dabei wird nach Bildung des supraleitenden Films 4 auf der gesamten Oberfläche ein Glättungs- oder Abflachungsfilm aufgebracht, wobei auf der gesamten Oberfläche ein Ätzvorgang durchgeführt wird, und zwar bezüglich jedes vorspringenden Bereichs des supraleitenden Films 4.

Anschließend wird die bereits oben im Zusammenhang mit der Fig. 24 beschriebene Wärmebehandlung durchgeführt, um größere Kristallkörner im polykristallinen, supraleitenden Filmmaterial 4 in einen Einkristall zu überführen. Ein leitender Verbindungsfilm 14 kann im Anschluß daran auf die gesamte Oberfläche aufgebracht werden. Ein derartiger Film kann auch zwischen dem supraleitenden Material 4 und dem Feldoxidfilm 2 liegen, wie in Fig. 25 zu erkennen ist.

Zwanzigstes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 26 zeigt eine Halbleitereinrichtung nach einem zwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In einem Siliciumsubstrat 1 befinden sich Ausnehmungen 10 bzw. Furchen oder Kanäle. Ein Feldoxidfilm 2 wird auf der gesamten Oberfläche gebildet. Auf dem Feldoxidfilm 2 liegt ein leitender Verbindungsfilm 14. Ein supraleitender Materialfilm 4 wird auf der Oberfläche gebildet, um die verbleibenden Ausnehmungen bzw. Kanäle auszufüllen. Dann wird eine Wärmebehandlung durchgeführt, um den supraleitenden Film 4 in einen Einkristall oder in einen polykristallinen Film mit größeren Kristallkörnern zu überführen. Anschließend wird ein leitender Verbindungsfilm 14 aufgebracht.

Einundzwanzigstes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 27 und 28 zeigen eine Halbleitereinrichtung nach einem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Entsprechend der Fig. 27 wird auf einem Siliciumsubstrat 1 ein Feldoxidfilm 2 gebildet. Ein Isolationsfilm 3 wird auf der gesamten Oberfläche erzeugt, wonach ein Siliciumoxidfilm 16 mit Hilfe eines CVD-Verfahrens niedergeschlagen wird, der eine Dicke von etwa 1 µm aufweist. Dieser Siliciumoxidfilm wird dann bereichsweise weggeätzt. Auf die so erhaltene Struktur wird ein leitender Verbindungsfilm 14 aufgebracht.

Anschließend wird auf der gesamten Oberfläche des leitenden Verbindungsfilms 14 ein richtungsabhängiger Trockenätzvorgang durchgeführt, um den Film abzuätzen, mit Ausnahme derjenigen Bereiche, die sich an der Seite des Siliciumoxidfilms 16 befinden. Sodann wird der Siliciumoxidfilm 16 entfernt, und zwar in einer Fluorsäurelösung (fluoric acid solution), so daß nur noch die leitenden Verbindungsfilme 141 übrigbleiben. Danach wird ein supraleitender Film 4 niedergeschlagen, der die leitenden Verbindungsfilme 141 einbettet, wie die Fig. 28 zeigt. Der dünne leitende Verbindungsfilm 141 steht mit dem gesamten Querschnittsbereich des supraleitenden Films 4 in Kontakt. Der Widerstand in der Leitung läßt sich somit im Vergleich zu den in den Fig. 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsbeispielen verkleinern. Ein weiterer leitender Verbindungsfilm 14 wird auf der gesamten und so erhaltenen Oberfläche erzeugt.

Es wurden charakteristische Ausführungsbeispiele von Halbleitereinrichtungen nach der Erfindung beschrieben. Selbstverständlich sind auch Kombinationen zweier oder mehrerer Ausführungsbeispiele möglich.

Supraleitende Widerstände oder andere Widerstände können in einer integrierten Halbleiterschaltung vorhanden sein. Eine temperaturgesteuerte Schaltung läßt sich realisieren. Sie kann zur Steuerung einer integrierten Schaltung bei niedrigen Temperaturen verwendet werden.

Der Widerstand einer Leitung in einer integrierten Schaltung kann etwa auf den Wert Null reduziert werden, so daß sich die Betriebsgeschwindigkeit der Schaltung vergrößern läßt bei gleichzeitiger Reduzierung von Leistungsverlusten infolge von Leitungswiderständen.

Es ist ferner möglich, einkristalline, supraleitende Materialfilme oder supraleitende Materialfilme aus polykristallinem Material mit vergrößerter Korngröße zu erzeugen. Somit lassen sich Leitungsverbindungen mit extrem niedrigen Widerständen herstellen. Integrierte Schaltungen mit solchen Leitungsverbindungen weisen sehr niedrige Leistungsverluste und sehr hohe Signalübertragungsgeschwindigkeiten auf.

Zweiundzwanzigstes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 29A bis 29D zeigen ein zweiundzwanzigstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im folgenden wird beschrieben, wie ein supraleitendes Filmmuster erhalten wird.

Gemäß Fig. 29A wird ein organisches Lösungsmittel mit einem Metalloxidpulver auf die gesamte Oberfläche eines Siliciumsubstrats 1 aufgebracht, um einen Metalloxidpulver-Abdeckfilm 2 mit vorbestimmter Dicke zu erhalten. Nach Fig. 29B wird das Siliciumsubstrat 1 erhitzt, so daß das organische Lösungsmittel und das Wasser innerhalb des Abdeckfilms 2 verdampfen. Der Abdeckfilm 2 verdichtet sich daher und bildet einen Metalloxidpulverfilm 3 strukturiert, und zwar mit Hilfe eines photolithographischen Prozesses, um ein Metalloxidpulver- Filmmuster 4 mit vorbestimmter Musterform zu erhalten. Dann wird gemäß Fig. 29D das Siliciumsubstrat 1 auf eine hohe Temperatur erhitzt, um das Metalloxidpulver-Filmmuster 4 zu sintern, so daß ein Filmmuster 5 aus einem supraleitenden Material erhalten wird.

Beim oben beschriebenen Verfahren kann der Schritt zum Aufbringen eines organischen Lösungsmittels, das ein Metalloxidpulver enthält, ein Schritt sein, der auch beim Aufbringen eines Films in einem konventionellen Herstellungsprozeß einer Halbleitereinrichtung durchgeführt wird. Der Heizschritt zur Verdichtung des Metalloxidpulver-Abdeckfilms 2 kann in einem Temperaturbereich durchgeführt werden, der demjenigen ähnlich ist, der auch beim konventionellen Heizschritt zur Härtung des Photoresistfilms herangezogen wird. Der Schritt zur Bildung des Metalloxidpulver- Filmmusters 4 kann ein gewöhnlicher photolithographischer Verfahrensschritt sein, wie er auch beim konventionellen Herstellungsverfahren von Halbleitereinrichtungen abläuft. Durch ihn lassen sich minimale Abmessungen von 0,3 µm realisieren. Es kann aber auch ein Elektronenstrahl-Lithographieverfahren durchgeführt werden, bei dem sich feine Muster mit minimalen Abmessungen von weniger als 0,1 µm realisieren lassen.

Mit anderen Worten kann beim oben beschriebenen Verfahren ein supraleitendes Filmmuster mit einer gewünschten Strukturbreite in einfacher Weise auf einem Siliciumsubstrat gebildet werden, und zwar durch Bildung des Musters vor dem Sintern des Metalloxidpulverfilms bei hoher Temperatur.

Das oben beschriebene Verfahren kann wirkungsvoll durchgeführt werden, wenn ein supraleitender Film auf einem Halbleitersubstrat gebildet werden soll, um eine integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung zu erzeugen.

Dreiundzwanzigstes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 30A bis 30F zeigen ein dreiundzwanzigstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es sind in den Fig. 30A bis 30F verschiedene Schritte zur Herstellung eines Feldeffekttransistors gezeigt, der einen Leitungsbereich oder Leitungsbereiche aus supraleitendem Material enthält. Diese Schritte werden nun der Reihe nach im einzelnen beschrieben.

Gemäß Fig. 30A wird zunächst in einem Bereich eines (100)- orientierten Siliciumsubstrats 1 vom p-Typ mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von 10 Ω · cm, in dem ein Feldeffekttransistor gebildet werden soll, ein Gateoxidfilm 6 mit einer Dicke von 20 nm erzeugt, und zwar durch thermische Oxidation bei 1000°C in einer trockenen Sauerstoffatmosphäre für 20 Minuten. Im Anschluß daran wird ein Cyclohexanlösungsmittel (C₆H₁₀O), gemischt mit vorbestimmten Anteilen eines Pulvers aus Yttriumoxid (Y₂O₃), Bariumcarbonat (BaCO₃) und Kupferoxid (CuO), auf das Substrat 1 aufgeschleudert (spin-coated), um einen Metalloxidpulver-Abdeckfilm 2 mit einer Dicke von etwa 1 µm zu bilden.

Dann wird entsprechend der Fig. 30B der Metalloxidpulver- Abdeckfilm 2 bei einer Temperatur von 200°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 10 Minuten gebacken. Auf photolithographischem Wege und durch Naßätzen in aqua regia bei Raumtemperatur (23°C) für 20 Minuten wird sodann ein Muster mit einer Musterbreite von 2 µm geformt. Im Anschluß daran erfolgt ein Sintervorgang bei 950°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 3 Stunden, um eine supraleitende Gateelektrode 7 zu erhalten. Unter Verwendung der supraleitenden Gateelektrode 7 als Maske werden Arsen-(As)Ionen in das Siliciumsubstrat 1 implantiert, und zwar bei einer Beschleunigungsenergie von 30 KeV und einer Dosis von 3 × 10¹⁵ Atomen pro cm², um hochdotierte Bereiche 8 (N⁺-Bereiche) zu bilden.

Gemäß Fig. 30C wird durch ein chemisches Niederschlagverfahren (chemical vapor deposition) ein Oxidfilm 9 auf der so erhaltenen Struktur erzeugt und durch richtungsabhängige Ätzung in einem Trockenätzprozeß so abgeätzt, daß nur noch die Seitenflächen der supraleitenden Gateelektrode 7 von diesem Oxidfilm 9 bedeckt sind. Durch einen ähnlichen Prozeß wie derjenige, der bereits zur Bildung des Metalloxidpulver- Abdeckfilms 2 herangezogen worden ist, wird ein weiterer Metalloxidpulver-Abdeckfilm 2 mit einer Dicke von etwa 1 µm auf der so erhaltenen Strukturoberfläche gebildet. Schließlich wird auf photolithographischem Wege und durch Naßätzen in aqua regia ein Metalloxidpulver-Filmmuster 4 erhalten, wie in Fig. 30D gezeigt ist.

Entsprechend Fig. 30E wird das Metalloxidpulver-Filmmuster 4 bei 800°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 3 Stunden gesintert, um eine supraleitende Elektrode 10 zu erhalten. Auf der so gebildeten Struktur wird ein Zwischenisolationsfilm 11 erzeugt, in welchen auf photolithographischem Wege Kontaktöffnungen eingebracht werden.

Entsprechend der Fig. 30F laufen weitere Verfahrensschritte ab, die ähnlich denjenigen zur Bildung der supraleitenden Gateelektrode 7 gemäß Fig. 30B sind. Zunächst wird ein Metalloxidpulver- Abdeckfilm gebildet, der auf photolithographischem Wege strukturiert wird. Das sich ergebende Filmmuster wird bei 800°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 3 Stunden gesintert, um supraleitende Leitungen 12 mit einer Leitungsbreite von 2 µm zu erhalten. Der Aufbau des Feldeffekttransistors ist damit vollständig.

Bei den auf diese Weise hergestellten Feldeffekttransistoren wurden verschiedene Messungen zur Ermittlung ihrer elektrischen Eigenschaften durchgeführt. Bei Raumtemperatur (23°C) konnten normale Transistoreigenschaften ermittelt werden. Hierdurch ließ sich bestätigen, daß die jeweiligen supraleitenden Leitungsmuster ohne Leitungsbrüche hergestellt werden konnten. Die Transistoren wurden dann durch flüssigen Stickstoff auf 77° Kelvin heruntergekühlt. Dabei wurde angenommen, daß die jeweiligen supraleitenden Leitungsmuster in ihren supraleitenden Zustand überführt wurden. Verglichen mit den bei Raumtemperatur erhaltenen Ergebnissen wurde ein Leitungswiderstand von nur einem Zehntel des üblichen Leitungswiderstands erhalten, während die Schaltgeschwindigkeit des Transistors um das Zehnfache vergrößert war.

Wie oben beschrieben, ist es möglich, einen bei relativ hoher Temperatur supraleitenden Film aus einem gesinterten Körper mit einer feinen Struktur bzw. einem feinen Muster zu versehen, und zwar bei der Bildung eines Feldeffekttransistors in einem Siliciumsubstrat. Das Verfahren zur Bildung des oben beschriebenen supraleitenden Filmmusters ist technisch außerordentlich wichtig bei der Herstellung eines bei hoher Temperatur supraleitenden, gesinterten Films in einer Halbleitereinrichtung. Die industrielle Anwendbarkeit ist bedeutend.

Wie oben erwähnt, wird ein Feldeffekttransistor in einem Siliciumsubstrat gebildet. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, das Siliciumsubstrat durch ein anderes Halbleitersubstrat zu ersetzen, beispielsweise durch ein verbundenes Halbleitersubstrat wie etwa GaAs, InSb, InP, usw. Durch die Verwendbarkeit dieser Substrate wird die technische Bedeutung der Erfindung noch unterstrichen. Darüber hinaus kann der Metalloxidpulver-Abdeckfilm 2 statt durch Naßätzen auch trockengeätzt werden, z. B. bei Verwendung von Chlorseriengas (chlorine series gas) oder durch Fluorseriengas (fluorine series gas).

Gemäß den obigen Ausführungsbeispielen läßt sich ein feines Muster eines bei hoher Temperatur supraleitenden Films in einem gesinterten Körper bilden, der auf einem Halbleitersubstrat liegt. Es ist somit möglich, den supraleitenden Film bei der Bildung einer integrierten Halbleiterschaltung zu verwenden. Der Nutzeffekt der integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung läßt sich somit vergrößern.

Obwohl im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel nicht erwähnt ist, daß eine Sperrschicht und/oder Isolationsschicht vorhanden sein kann, ist es ersichtlich, daß auch bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 22 oder 23 supraleitendes Material von diesen Schichten umgeben sein kann.

Claims

1. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung, gekennzeichnet durch:

- einen Halbleiterkörper (1),
- eine Mehrzahl von im Halbleiterkörper (1) gebildeten Halbleiterelementen (21, 27),
- einen Film (4) aus supraleitendem Material, der elektrisch mit wenigstens einem der Halbleiterelemente (21, 27) verbunden ist, und
- ein Isolationselement (3, 7), das den supraleitenden Materialfilm (4) abdeckt und wenigstens zum Teil verhindert, daß Bestandteile des supraleitenden Materials nach außen diffundieren, wobei der mit dem Isolationselement (3, 7) abgedeckte Film (4) aus supraleitendem Material auf dem Halbleiterkörper (1) angeordnet ist.

2. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das supraleitende Material wenigstens ein Alkalimetall, Erdalkalimetall und/ oder ein Metall zur Bildung eines tiefen Pegels im Halbleiterkörper (1) enthält.

3. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolationselement (3, 7) ein Nitrid wenigstens des Siliciums und/oder eines Übergangsmetalls enthält.

4. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Film (11) aus leitendem Material, das sich vom supraleitenden Material unterscheidet, der in elektrischem Kontakt mit wenigstens ausgewählten Bereichen des supraleitenden Materialfilms (4) steht.

5. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung, gekennzeichnet durch:

- eine Mehrzahl von diskreten Inseln (4) aus einem ersten supraleitendem Material, und
- einen leitenden Film (14) aus einem zweiten leitenden Material, der mit den mehreren diskreten Inseln (4) elektrisch verbunden ist.

6. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung, gekennzeichnet durch:

- eine supraleitende Widerstandsschaltung (62) mit einem Film aus supraleitendem Material und
- eine Temperatursensorschaltung (60) zum Detektieren einer Temperaturänderung anhand des Widerstandswertes der supraleitenden Widerstandsschaltung.

7. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die supraleitende Widerstandsschaltung wenigstens zwei supraleitende Widerstände mit unterschiedlichen kritischen Temperaturen (T _C ) enthält.

8. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung (61) zur Steuerung wenigstens einer Spannung oder eines Stroms an einem Ausgang auf der Grundlage eines von der Temperatursensorschaltung gelieferten Ausgangssignals.

9. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einstellschaltung (70) zur Lieferung eines Stroms mit eingestelltem Pegel zum Film (4) aus supraleitendem Material, um die kritische Temperatur (T _C ) des supraleitenden Materials einzustellen.

10. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtungen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei supraleitenden Widerstände dieselben Hauptkomponenten und unterschiedliche, ionenimplantierte Dotierungsstoffe aufweisen.

11. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei supraleitenden Widerstände dieselben Hauptkomponenten aufweisen, jedoch unterschiedlich thermisch behandelt worden sind.

12. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Magnetfeldquelle (70) zum Anlegen eines Magnetfelds mit eingestellter Feldintensität an den supraleitenden Materialfilm (4), um die kritische Temperatur (T _C ) des supraleitenden Materials einzustellen.

13. Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilmmusters aus supraleitendem Material, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- auf ein Substrat (1) wird eine Schicht (2) aus einem organischen Lösungsmittel aufgebracht, das ein Metalloxidpulver enthält (Fig. 29A);
- das Substrat (1) wird getrocknet, um einen Metalloxidpulver- Film zu erhalten (Fig. 29B);
- der Metalloxidpulver-Film wird in gewünschter Weise strukturiert (Fig. 29C); und
- die so erhaltene Struktur wird gesintert (Fig. 29D).

14. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung gekennzeichnet durch:

- ein Halbleitersubstrat (1),
- einen wenigstens zum Teil auf dem Halbleitersubstrat (1) gebildeten Isolationsfilm (2),
- eine Leitungsschicht (4) aus supraleitendem Oxidmaterial, die auf dem Halbleitersubstrat (1) liegt, und
- eine Sperrschicht (7), die eine Diffusion von Metallionen aus der Leitungsschicht (4) verhindert und zwischen der Leitungsschicht (4) und dem Halbleitersubstrat (1) oder dem Isolationsfilm (2) angeordnet ist.

15. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (7) aus einem Material gebildet ist, das die Eigenschaften des supraleitenden Materials nicht verschlechtert.

16. Integrierte Halbleiterschwankungseinrichtungen gekennzeichnet durch:

- einen Halbleiterkörper (1),
- eine Leitungsschicht (4) aus einem supraleitenden Oxidmaterial und
- ein zwischen dem Halbleiterkörper (1) und der Leitungsschicht (4) liegendes Zwischenelement (3, 7), das eine Kontaktschicht zur Bildung eines niedrigen Kontaktwiderstands mit dem Halbleiterkörper (1) sowie eine Sperrschicht aufweist, die verhindert, daß Metallionen aus der Leitungsschicht (4) hinausdiffundierten.

17. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht aus einem Material gebildet ist, das die Eigenschaften des supraleitenden Oxidmaterials nicht verschlechtert.