DE3812662A1 - Semiconductor component with superconducting connections - Google Patents

Semiconductor component with superconducting connections

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DE3812662A1
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semiconductor
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Tadashi Saitoh
Yasuo Wada
Shoji Shukuri
Eiichi Murakami
Masaaki Aoki
Kazuo Yano
Shigeru Honjyo
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Abstract

A semiconductor component is disclosed which comprises a functional zone and a connection zone, the connection zone having superconducting connections which form an improved connection pattern with the functional zone. The functional zone is constituted by a semiconductor chip or chips with IC, LSI etc. or partial zones of an individual FET element. The improved connection pattern, either within the chip or from chip to chip, provides semiconductor components which have short transit delay times and solve various technical problems which result from the contact between the superconducting material and the semiconductor material. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft in Halbleiter-Bauelement und mehr im einzelnen ein Halbleiter-Bauelement, welches zur Verwendung in Hochgeschwindigkeitscomputern oder Großcomputern mit großem Informationsverarbeitungsvermögen ausgelegt ist.The invention relates to semiconductor devices and more specifically, a semiconductor device which is for use in high-speed computers or large computers designed with great information processing ability is.

Die betroffenen Halbleiter-Bauelemente umfassen IC- oder LSI-Halbleiter-Bauelemente, welche als logische Schaltungen und/oder Speicherschaltungen in einem Computer verwendet werden können.The semiconductor components concerned include IC or LSI semiconductor devices, which act as logic circuits and / or memory circuits used in a computer can be.

Der Fortschritt bei hochintegrierten IC-Bauelementen wie beispielsweise dem Silizium-VLSI-Schaltkreis (Si-VLSI) ist in den letzten Jahren äußerst bedeutend. Durch Miniaturisierung des Elementaufbaus sind Erhöhungen der Operationsgeschwindigkeit sowie Vergrößerungen der Packungsdichte entwickelt worden. Was dabei benötigt oder gewünscht wird, ist die Mikrofertigungstechnik.The progress in highly integrated IC components such as for example, the silicon VLSI circuit (Si-VLSI) extremely significant in recent years. Through miniaturization of the element structure are increases in the operating speed as well as increases in packing density has been developed. What is needed or desired is microfabrication technology.

Bei Entwicklung der Mikrofertigungstechniken zur Verminderung der Bauelementabmessungen wird die RC-Verteilungs­ verzögerungszeit, welche dem Verbindungsverdrahtungswiderstand R und der dieser Verbindung zugehörigen Kapazität C zugeschrieben wird, nicht-vernachlässigbar. Technische Zweckdienlichkeiten zur Verminderung des Verbindungsver­ drahtungswiderstandes durch Abwandlung des Schaltungsverbindungsaufbaus sind z. B. in der japanischen Patentveröffentlichung JP-B-57-46 658 vorgeschlagen worden. In dieser Veröffentlichung ist in einer integrierten Schaltung mit einer Mehrzahl von partiellen Schaltkreiselementbereichen ein Paar Verbindungsverdrahtungen zum Verbinden der entsprechenden partiellen Schaltkreiselementbereiche vorgesehen. Eine der Verbindungen weist einen relativ hohen Widerstand auf, und die andere Verbindung weist einen relativ niedrigen Widerstand auf. Die beiden Verbindungen sind an mehreren Stellen verbunden. Diese Technik kann im Vergleich mit dem herkömmlichen Aufbau den äquivalenten Verbindungswiderstand vermindern, wodurch die Verteilungsverzögerungszeit vermindert wird und eine Verbesserung der Operationsgeschwindigkeit ermöglicht wird.In the development of micro-manufacturing techniques to reduce component dimensions, the RC distribution delay time attributed to the connection wiring resistance R and the capacitance C associated with this connection becomes non-negligible. Technical expediencies for reducing the connection resistance by wiring modification of the circuit connection structure are e.g. B. has been proposed in Japanese Patent Publication JP-B-57-46 658. In this publication, in an integrated circuit having a plurality of partial circuit element areas, a pair of connection wirings are provided for connecting the corresponding partial circuit element areas. One of the connections has a relatively high resistance and the other connection has a relatively low resistance. The two connections are connected at several points. This technique can reduce the equivalent connection resistance as compared with the conventional structure, thereby reducing the distribution delay time and allowing an improvement in the operation speed.

Diese Technik kann aber den Widerstand jeder Verbindungs­ verdrahtung selbst nicht vermindern. Also gibt es natürlich eine Grenze bei der Verminderung des Verbindungs- oder Ver­ drahtungswiderstandes und folglich der Verteilungsverzöge­ rungszeit.However, this technique can increase the resistance of any connection do not reduce the wiring itself. So of course there is a limit in reducing the connection or ver wire resistance and consequently the distribution delays time.

Zur Beseitigung dieser Beschränkung ist ein Konzept zur Bildung von Verbindungsverdrahtungen, welche Elemente und/oder Chips untereinander mit supraleitenden Materialien verbinden, vorgeschlagen worden in "Super-conductivity and its Applications", Sangyo Tosho, Mai 1986, Seiten 161-162. Durch Bilden von Zwischenelement- oder Zwischenchip- Verbindungsverdrahtungen mit supraleitenden Materialien kann der damit verknüpfte Verbindungswiderstand auf Null vermindert werden, und folglich kann die Laufzeit oder Verteilungsverzögerungszeit weitgehend vermindert werden.A concept for eliminating this limitation is Formation of connection wiring, which elements and / or chips with one another with superconducting materials connect, proposed in "Super-conductivity and its Applications ", Sangyo Tosho, May 1986, pages 161-162. By forming intermediate element or intermediate chip Connection wiring with superconducting materials the associated connection resistance can be zero can be reduced, and consequently the term or Distribution delay time can be largely reduced.

Die Erfinder haben jedoch im Verlauf der Forschung und Entwicklung das Vorhandensein von Problemen, wie unten beschrieben, bei der Anwendung von supraleitenden Materialien als Material für Verbindungsverdrahtungen entdeckt.However, the inventors have in the course of research and Develop the presence of problems as below described when using superconducting materials discovered as a material for connection wiring.

Eine typische MOS-IC-Struktur ist in Fig. 1 gezeigt. In einem Siliziumsubstrat 11 sind Halbleiterelemente wie beispielsweise MOS-Feldeffekttransistoren (FET) und MOS- Kondensatoren in aktiven Bereichen ausgebildet, welche durch eine umgebende Feldoxydschicht 18 definiert sind. In Fig. 1 ist auf der linken Seite ein MOS-FET und auf der rechten Seite ein MOS-Kondensator gezeigt. Der MOS-FET umfaßt einen Source-Bereich 13 und einen Drain-Bereich 14, welche im Abstand voneinander in der Oberfläche des Siliziumsubstrats 11 ausgebildet sind, ferner eine Gate- Elektrode 12, welche oberhalb des Siliziumsubstrats 11 über eine Gateoxydschicht 17 zwischen den Source- und Drain-Bereichen 13 und 14 ausgebildet ist. Der MOS-Kondensator umfaßt eine isolierende Oxydschicht 17 und eine Kondensatorelektrode 16, welche auf dem Siliziumsubstrat 11 ausgebildet ist. Verbindungsschichten 15 sind auf den Source- und Drain-Bereichen 13 und 14 ausgebildet sowie auf Stellen, wo Verdrahtungen gewünscht werden. Diese elektrischen Leiter, welche auf dem Substrat 11 gelegen sind, beispielsweise Elektroden 12 und 16 und Verbindungen 15, können aus supraleitendem Material gebildet sein. Wenn das Halbleiter-Bauelement unter die kritische Temperatur Tc des supraleitenden Materials abgekühlt wird, verschwindet die Verzögerung des Signals, die Widerständen in Verbindungsverdrahtungen und Leitbereichen zugeschrieben wird. Die Charakteristik oder das Betriebsverhalten des MOS-IC wird dann allein durch die materialeigene Charakteristik des MOS-FET usw. bestimmt.A typical MOS-IC structure is shown in FIG. 1. Semiconductor elements such as MOS field effect transistors (FET) and MOS capacitors are formed in a silicon substrate 11 in active areas, which are defined by a surrounding field oxide layer 18 . In Fig. 1 on the left side of a MOS FET and shown on the right side of a MOS capacitor. The MOS-FET comprises a source region 13 and a drain region 14 , which are formed at a distance from one another in the surface of the silicon substrate 11 , furthermore a gate electrode 12 , which is located above the silicon substrate 11 via a gate oxide layer 17 between the source and drain regions 13 and 14 are formed. The MOS capacitor comprises an insulating oxide layer 17 and a capacitor electrode 16 , which is formed on the silicon substrate 11 . Interconnect layers 15 are formed on the source and drain regions 13 and 14 , as well as where wiring is desired. These electrical conductors, which are located on the substrate 11 , for example electrodes 12 and 16 and connections 15 , can be formed from superconducting material. When the semiconductor device is cooled below the critical temperature Tc of the superconducting material, the delay in the signal, which is attributed to resistances in connection wiring and routing areas, disappears. The characteristic or the operating behavior of the MOS-IC is then determined solely by the material-specific characteristics of the MOS-FET etc.

Eine Verzögerungszeit t w eines Verdrahtungssystems kann im allgemeinen ausgedrückt werden in Form eines Verbin­ dungsverdrahtungswiderstandes R w und einer den Widerstand begleitenden Verbindungsverdrahtungskapazität C w als t w = C w · R w .A delay time t w of a wiring system can generally be expressed in terms of a connection wiring resistance R w and a connection wiring capacitance C w accompanying the resistance as t w = C w · R w .

Bei Verwendung eines supraleitenden Materials als Material des Verbindungssystems und durch Abkühlen des Systems unter die kritische Temperatur T c wird der Verbindungsverdrahtungs­ widerstand R w null. Dadurch wird die Verzögerungszeit t w des Verbindungssystems null.When using a superconducting material as the material of the connection system and by cooling the system below the critical temperature T c , the connection wiring resistance R w becomes zero. As a result, the delay time t w of the connection system becomes zero.

Wenn ein Source-Widerstand R s vorhanden ist, wird die Steil­ heit oder Vorwärtssteilheit g m eines MOS-Transistors von der Eigensteilheit g m ° abgesenkt aufIf a source resistor R s is present, the steepness or forward steepness g m of a MOS transistor is lowered from the inherent steepness g m °

Durch Verminderung des Source-Widerstandes R s auf Null unter Anwendung eines supraleitenden Materials kann die Verminderung der Steilheit g m aufgrund des Vorhandenseins eines Source-Widerstandes vermieden werden.By reducing the source resistance R s to zero using a superconducting material, the reduction in the slope g m due to the presence of a source resistance can be avoided.

Die Gate-Eingangs-Verzögerungszeit t g kann ausgedrückt werden in Form einer Gate-Kapazität C g und eines Gatewiderstandes R g als t g = R g · C g . Wenn der Gate-Widerstand null ist, wird t g = 0. Also kann die Eingangsverzögerungszeit vernachlässigt werden.The gate input delay time t g can be expressed in the form of a gate capacitance C g and a gate resistance R g as t g = R g · C g . If the gate resistance is zero, t g = 0. So the input delay time can be neglected.

Wenn ein supraleitendes Material praktisch in einem MOS-IC usw. verwendet wird, können Kontakte zwischen dem Halbleiter und dem supraleitenden Material Probleme verursachen.If a superconducting material is practical in a MOS IC etc. can be used, contacts between the semiconductor and cause problems for the superconducting material.

1. Wenn ein supraleitendes Material direkt auf einer Halbleiteroberfläche abgeschieden wird, können die Metallelemente wie beispielsweise Ba, Cu, usw., welche in dem supraleitenden Material enthalten sind, in die Oberfläche und in die Masse des Halbleiterelements eindringen und dieses dadurch verunreinigen.1. If a superconducting material directly on a Semiconductor surface is deposited, the metal elements such as Ba, Cu, etc., which in the superconducting material are contained in the surface and penetrate into the mass of the semiconductor element and contaminate it.

2. Wenn ein supraleitendes Material direkt mit einem Halbleiterkörper verbunden wird, kann an der Kontaktfläche eine Energie- oder Potentialschwelle hergestellt werden. Ein Strom, der anderenfalls durch diese Kontaktfläche fließen würde, kann durch die Diodenwirkung aufgrund dieser Potentialschwelle blockiert werden.2. If a superconducting material directly with a Semiconductor body is connected can at the contact surface an energy or potential threshold is established. A current, otherwise through this contact area would flow through the diode effect due to this Potential threshold are blocked.

Diese von den Erfindern entdeckten technischen Probleme stellen ernsthafte Hindernisse bei der Realisierung praktischer Halbleiter-Bauelemente dar.These technical problems discovered by the inventors pose serious obstacles in realizing practical Semiconductor components.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Halbleiter-Bauelement mit einer äußerst kleinen Verteilungsverzögerungszeit geschaffen. In den Halbleiter-Bauelementen gemäß diesem Aspekt der Erfindung sind Schaltungsverbindungsver­ drahtungen, welche Halbleiterchips wie beispielsweise ICs und LSIs und/oder Halbleiter-Logikschaltungen und/oder Halbleiter-Speicherschaltungen verbinden, welche in einem gleichen Substrat, das heißt in aktiven Bereichen, ausgebildet sind, aus supraleitendem Material oder supraleitenden Materialien gebildet. Solche Halbleiter-Bauelemente zeigen einen Aufbau, bei welchem die supraleitende Verbindungsverdrahtung nicht direkt mit dem Aktivbereich verbunden ist.According to one aspect of the invention, a semiconductor device with an extremely small distribution delay time created. In the semiconductor devices according to this Aspect of the invention are circuit connection ver wires, which semiconductor chips such as ICs  and LSIs and / or semiconductor logic circuits and / or Connect semiconductor memory circuits, which in a same Substrate, that is to say in active areas, made of superconducting material or superconducting materials educated. Such semiconductor devices show one Structure in which the superconducting connection wiring is not directly connected to the active area.

Gemäß einem beschränkteren Aspekt der Erfindung wird ein Halbleiter-Bauelement geschaffen, bei welchem die supraleitende Verdrahtung und der nicht direkt mit der supraleitenden Verdrahtung verbundene Aktivbereich verbunden sind über eine Verbindungseinrichtung, die aus einem von den supraleitenden Materialien verschiedenen leitenden Material wie beispielsweise einem normalen leitenden Metall gebildet wird. Bei Verwendung solch eines Aufbaus können der aktive Bereich und die supraleitende Verdrahtung getrennt und unabhängig voneinander hergestellt werden. Auf diese Weise kann eine Verunreinigung des aktiven Bereichs zum Zeitpunkt der Herstellung vermieden werden, um ein Halbleiter-Bauelement zu schaffen, welches leicht herzustellen ist und eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.According to a more limited aspect of the invention, a Semiconductor device created, in which the superconducting Wiring and the not directly with the superconducting Wiring connected active area connected are via a connection device, which consists of one of the superconducting materials different conductive Material such as a normal conductive metal is formed. When using such a structure the active area and the superconducting wiring are separated and be made independently. On this can contaminate the active area to be avoided at the time of manufacture To create semiconductor device, which is easy to manufacture is and has a high reliability.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Halbleiter-Bauelement geschaffen, bei welchem ein aktiver Bereich und eine elektrisch damit verbundene supraleitende Verbindungsverdrahtung physisch direkt verbunden sind und die Störstellenkonzentration und/oder die Störstellenkon­ zentrationsverteilung in dem Halbleiter-Grenzflächenbereich des aktiven Bereichs, der mit der supraleitenden Verbin­ dungsverdrahtung in Kontakt steht, so gewählt werden, daß sie vorbestimmte Bedingungen erfüllen. Gemäß diesem Aspekt wird ein Halbleiter-Bauelement geschaffen, bei welchem an der Grenzfläche zwischen dem supraleitenden Verbindungsglied und dem aktiven Bereich ein Kontakt mit erwünschter Charakteristik oder gewünschten Charakteristiken gebildet wird. According to another aspect of the invention, a semiconductor device created in which an active area and an electrically connected superconducting Connection wiring are physically directly connected and the impurity concentration and / or the impurity concentration concentration distribution in the semiconductor interface region of the active area connected to the superconducting connector cable wiring is in contact, be selected so that they meet predetermined conditions. According to this aspect a semiconductor component is created, in which the interface between the superconducting connector and the active area a contact with desired Characteristic or desired characteristics formed becomes.  

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine Schaltungsverbindung mit äußerst kleinem Widerstand hergestellt werden kann. Daher kann die Verteilungsverzögerungszeit aufgrund der Schaltungsverbindungsverdrahtung bedeutend vermindert werden, um ein Halbleiter-Bauelement hoher Operationsgeschwindigkeit zu realisieren.An advantage of the invention is that a circuit connection manufactured with extremely low resistance can be. Therefore, the distribution delay time significant due to the circuit connection wiring can be reduced to a semiconductor device higher Realize operational speed.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in folgendem: Da bei der Verbindung der supraleitenden Verbindungsverdrahtung mit dem aktiven Bereich kein Kontakt zwischen dem supraleitenden Material und dem Halbleitermaterial besteht oder keine Schwelle zum Blockieren des Stroms bei dem Kontakt zwischen den beiden Materialien vorhanden ist, kann ein Halbleiter-Bauelement von hoher Zuverlässigkeit und ausgezeichneten Arbeitskenngrößen verwirklicht werden.Another advantage of the invention is as follows: Because when connecting the superconducting connection wiring with the active area no contact between the superconducting material and the semiconductor material or no threshold to block current on the contact can exist between the two materials a semiconductor device of high reliability and excellent working parameters can be realized.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es keine Verunreinigung in dem Halbleiter-Grenzflächenbereich in dem Aktivbereich gibt, welche durch den direkten Kontakt zwischen der supraleitenden Verbindungsverdrahtung und dem aktiven Bereich verursacht wird, oder selbst dann, wenn eine Verunreinigung auftritt, die der Verunreinigung zugeschriebene Verschlechterung der Operationsgeschwindigkeit des aktiven Bereichs äußerst gering ist. Auf diese Weise kann ein stabil betreibbares Halbleiter-Bauelement geschaf­ fen werden.Another advantage of the invention is that it no contamination in the semiconductor interface area in the active area through direct contact between the superconducting connection wiring and the active area, or even if a contamination occurs that is attributed to the contamination Deterioration in operation speed of the active area is extremely small. In this way can create a stable operable semiconductor device be opened.

Die Erfindung kann aus verschiedenen Teilen oder verschiedenen Schritten und deren Anordnungen bestehen. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend im einzelnen anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:The invention can consist of different parts or different Steps and their orders exist. Embodiments the invention are described in detail below of the drawings. It shows:

Fig. 1 einen Querschnitt eines Halbleiter-MOS-IC-Elements zur Erläuterung der Erfindung; Fig. 1 shows a cross section of a semiconductor MOS-IC element for explaining the invention;

Fig. 2 und 3 Querschnitte von Halbleiter-Bauelementen gemäß Ausführungsformen der Erfindung; Fig. 2 and 3 are cross-sections of semiconductor devices according to embodiments of the invention;

Fig. 4 bis 8 Querschnitte weiterer Ausführungsformen, bei welchen ein supraleitendes Material in den Verbindungsverdrahtungen zwischen Halbleiterchips des Typs IC, LSI, usw. verwendet wird. Dabei zeigen die Fig. 7 und 8 besondere Fälle, in denen ein supraleitendes Material in der Mehrlagen-Ver­ drahtungsplatte verwendet wird; FIGS. 4 to 8 are cross sections of other embodiments in which a superconducting material in the connection wirings between the semiconductor chip of the type IC, LSI, etc. is used. Here, Figs 7 and in which a superconducting material is used in the multilayer Ver drahtungsplatte 8 special cases.

Fig. 9, 10 und 11 Diagramme zur Erläuterung der Kenngrößen des Kontakts zwischen dem supraleitenden Material und dem Halbleitermaterial, und zwar: Fig. 9, 10 and 11 are diagrams for explaining the characteristics of the contact between the superconducting material and the semiconductor material, namely:

Fig. 9 die Beziehung zwischen der Störstellenkonzentration an der Halbleitergrenzfläche und dem Kontaktwiderstand; Fig. 9 shows the relationship between the impurity concentration at the semiconductor interface and the contact resistance;

Fig. 10 die Beziehung zwischen dem Abstand x von der Grenzfläche zu dem p-n-Übergang und dem Übergangskriechstrom; und Fig. 10 shows the relationship between the distance x from the interface to the p-n junction and the Übergangskriechstrom; and

Fig. 11 die Beziehung zwischen der Störstellenkonzentration an der Halbleitergrenzfläche und der Höhe der an der Grenzfläche gebildeten Schottky-Schwelle; Fig. 11 shows the relationship between the impurity concentration at the semiconductor interface and the height of the formed at the interface Schottky threshold;

Fig. 12A, 12B und 12C Querschnitte einer Ausführungsform eines LDD-Elements, wobei die Figuren verschiedene Schritte des Fertigungsprozesses erläutern; sowie FIG. 12A, 12B and 12C are cross sections of an embodiment of an LDD member, said figures illustrate the various steps of the manufacturing process; such as

Fig. 13 und 14 Querschnitte von Ausführungen eines Schottky-FET und -HEMT. Fig. 13 and 14 are cross sections of embodiments of a Schottky FET and -HEMT.

Anhand von Fig. 2, welche eine erfindungsgemäße Aus­ führungsform eines Halbleiter-Bauelements zeigt, wird die Verbindungsstruktur zwischen einem supraleitenden Material eines supraleitenden Verbindungsgliedes und einem Halbleiter eines aktiven Bereichs beschrieben. Das Halbleiter-Bauelement umfaßt einen supraleitenden Verbindungsteil, wo supraleitende Verbindungsverdrahtungen ausgebildet sind, und einen aktiven Bereich, wo ein oder mehrere Halbleiterelemente ausgebildet sind. Supraleitende Verbindungsverdrahtungen 21 werden auf einem Isolatorsubstrat 22 durch die bekannte Photolithografietechnik gebildet. Dieses Isolatorsubstrat 22 kann ein gewöhnliches keramisches substrat zur Verwendung in integrierten Schaltungen sein oder ein Halbleitersubstrat, das mit einer Isolierbeschich­ tung versehen ist. Ein oxidiertes Silizium-Substrat ist besser als ein keramisches Substrat geeignet zur Ausbildung feiner Verbindungsstrukturen auf diesem und zur Anpassung des Substrats an das Halbleiterelement. Das für die supraleitenden Verbindungsglieder 21 verwendete Material ist z. B. YBa₂Cu₃O₇.Referring to Fig. 2, which form a guide according to the invention from a semiconductor device showing the connecting structure will be described a superconducting link and a semiconductor of an active region between a superconducting material. The semiconductor device includes a superconducting connection part where superconducting connection wirings are formed and an active region where one or more semiconductor elements are formed. Superconducting connection wirings 21 are formed on an insulator substrate 22 by the known photolithography technique. This insulator substrate 22 may be an ordinary ceramic substrate for use in integrated circuits or a semiconductor substrate which is provided with an insulating coating. An oxidized silicon substrate is better suited than a ceramic substrate for forming fine connection structures thereon and for adapting the substrate to the semiconductor element. The material used for the superconducting connecting members 21 is e.g. B. YBa₂Cu₃O₇.

Die supraleitende Dünnschicht kann mit Elektronenstrahlbeschichtung oder mit Aufstäubungsbeschichtung gebildet werden, während das Substrat aufgeheizt wird. Supraleitende Verbindungsglieder 21 einer mehrschichtigen Struktur werden gebildet durch Kombinieren von supraleitenden Schichten mit Isolierschichten, z. B. SiO₂-Isolierfilmen usw., unter Verwendung der Photolithografietechnik usw. Der auf diese Weise gebildete supraleitende Verbindungsverdrahtungsteil 26 hat praktisch eine Null-Verteilungsverzögerungszeit. Ein Aktivbereichsteil 27 mit Halbleiterschaltungen 24, welche in einem Silizium-Kristallsubstrat 23 durch die bekannten Mikro- oder Feinverfahren gebildet werden, wird mit den supraleitenden Verbindungsverdrahtungen 21 über Verbindungsmetallhöcker 25 verbunden. Da die supraleitenden Verbindungsverdrahtungen 21 des supraleitenden Verbindungsverdrahtungsteils 26 und die Halbleiterschaltungen 24 des Aktivbereichteils 27 keinen direkten Kontakt bilden, können der supraleitende Verbindungsverdrahtungsteil und der Aktivbereichsteil getrennt gefertigt werden, und folglich kann die Verunreinigung des Aktivbereichteils durch das Element oder die Elemente, welche das supraleitende Material bilden, vermindert werden.The superconducting thin film can be formed with electron beam coating or sputter coating while the substrate is being heated. Superconducting links 21 of a multilayer structure are formed by combining superconducting layers with insulating layers, e.g. B. SiO₂ insulating films, etc., using the photolithography technique, etc. The superconducting connection wiring part 26 thus formed practically has a zero distribution delay time. An active region part 27 with semiconductor circuits 24 , which are formed in a silicon crystal substrate 23 by the known micro or fine methods, is connected to the superconducting connection wirings 21 via connection metal bumps 25 . Since the superconducting connection wirings 21 of the superconducting connection wiring part 26 and the semiconductor circuits 24 of the active region part 27 do not make direct contact, the superconducting connection wiring part and the active region part can be manufactured separately, and consequently the contamination of the active region part by the element or elements comprising the superconducting material form, be reduced.

Anhand von Fig. 3 wird ein Halbleiter-Bauelement gemäß einer anderen Ausführungsform beschrieben.A semiconductor component according to another embodiment is described with reference to FIG. 3.

Supraleitende Verbindungsverdrahtungen sind auf einem Isolatorsubstrat ausgebildet. Die Bildung der supraleitenden Glieder kann entweder mittels Vakuumbeschichtung oder mittels billigem Druck erfolgen. Hier wird der letztere Prozeß erläutert. Pulver von La₂O₃, CuO und SrO₃ und ein Bindemittel werden gemischt, um eine Paste zu bilden. Diese Paste wird auf ein Tonerdekeramiksubstrat 32 gedruckt, um Strukturen zu bilden. Dann wird das Substrat 32 in einer Sauerstoffatmosphäre bei 1100°C zehn Stunden lang gesintert, um supraleitende Verbindungsverdrahtungen 31 zu bilden. Halbleiterschaltungen 34 werden in Silizium-Kristallsubstraten 33 mittels der bekannten feinen Prozesse (fine?) ausgebildet, um aktive Bereiche 37 zu bilden. Diese aktiven Bereiche 37 und der getrennt gefertigte supraleitende Verbindungsverdrahtungsteil 36 werden untereinander verbunden mit Metalldrähten 35 wie beispielsweise Golddrähten usw., um ein Halbleiter-Bauelement zu schaffen. Mit dieser Ausführungsform können ähnliche Vorteile wie mit der Ausführungsform von Fig. 2 erzielt werden. Die Metalldrähte 35 können aus einem supraleitenden Material gebildet werden.Superconducting connection wirings are formed on an insulator substrate. The superconducting members can be formed either by vacuum coating or by cheap printing. The latter process is explained here. Powder of La₂O₃, CuO and SrO₃ and a binder are mixed to form a paste. This paste is printed on an alumina ceramic substrate 32 to form structures. Then, the substrate 32 is sintered in an oxygen atmosphere at 1100 ° C. for ten hours to form superconducting connection wirings 31 . Semiconductor circuits 34 are formed in silicon crystal substrates 33 using the known fine processes to form active regions 37 . These active regions 37 and the separately fabricated superconducting connection wiring part 36 are connected to each other with metal wires 35 such as gold wires, etc., to create a semiconductor device. Advantages similar to those of the embodiment of FIG. 2 can be achieved with this embodiment. The metal wires 35 can be formed from a superconducting material.

Anhand von Fig. 4 wird eine weitere Ausführungsform beschrieben. Eine Struktur aus supraleitenden Verbindungsverdrahtungen 41 wird auf einem Isolatorsubstrat 42 aus Keramik oder Harz auf ähnliche Art gebildet wie im Fall von Fig. 2. Auf dem so gefertigten supraleitenden Verbindungsverdrahtungsteil 46 werden IC-Chips 44 durch ein Klebemittel 43 angebracht, um als aktive Bereiche zu dienen. Bondinseln auf den IC-Chips 44 werden mit den supraleitenden Verbindungsverdrahtungen 41 mittels der bekannten Drahtbondtechnik verbunden, um ein Halbleiter-Bauelement fertigzustellen. Auch bei dieser Ausführungsform wird kein direkter Kontakt zwischen dem Halbleitermaterial der IC-Chips, welche die aktiven Bereiche sind, und dem supraleitenden Material der supraleitenden Ver­ bindungsverdrahtungen 41 gebildet.Another embodiment will be described with reference to FIG. 4. A structure of superconducting connection wirings 41 is formed on an insulator substrate 42 made of ceramic or resin in a similar manner as in the case of Fig. 2. On the superconducting connection wiring part 46 thus manufactured, IC chips 44 are attached by an adhesive 43 to act as active areas serve. Bond pads on the IC chips 44 are connected to the superconducting connection wirings 41 by means of the known wire bonding technique to complete a semiconductor device. In this embodiment, too, no direct contact is formed between the semiconductor material of the IC chips, which are the active regions, and the superconducting material of the superconducting connection wiring 41 .

Anhand der Fig. 5A und 5B werden noch weitere Aus­ führungsformen von Verbindungen beschrieben, welche sogenannte "Flip-Chip-Packungen" sind. In Fig. 5A werden supraleitende Verbindungsverdrahtungen 51 auf einem Keramik- oder einem Glassubstrat 52 ausgebildet. Dann werden Halbleiterchips 57 mit ICs (Integrated Circuit, Integrierte Schaltung) oder LSI (Large-scale integration, Großintegration) usw. mit Lötmittel oder halbleitendem Harz 55 auf dem Substrat 52 angebracht. Fig. 5B zeigt ebenfalls ein Flip-Chip-Halbleiter-Bauelement. Eine Oxyd- Isolierschicht 53 aus SiO₂ usw. wird auf einem Silizium- Substrat 52 ausgebildet, um ein Isolatorsubstrat zu bilden. Andere Teile des Halbleiter-Bauelements von Fig. 5B sind denen von Fig. 5A ähnlich.With reference to FIGS. 5A and 5B are still further implementation form of compounds described in which so-called "flip-chip packages" are. In Fig. 5A superconducting connection wirings are formed on a ceramic or a glass substrate 52 51st Then, semiconductor chips 57 with ICs (Integrated Circuit) or LSI (Large-scale Integration, etc.) with solder or semiconducting resin 55 are attached to the substrate 52 . Fig. 5B also shows a flip-chip semiconductor device. An oxide insulating layer 53 made of SiO₂, etc. is formed on a silicon substrate 52 to form an insulator substrate. Other parts of the semiconductor device of FIG. 5B are similar to those of FIG. 5A.

Anhand von Fig. 6 wird eine weitere Ausführungsform beschrieben. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 62 leitende Trägerglieder, genannt Leiterrahmen. Eine Verdrahtungsschicht 61-1, auf welcher eine supraleitende Verdrahtungsstruktur ausgebildet ist, wird mit einer Isolierklebeschicht 63 auf dem Leiterrahmen angebracht. Chips 64 mit ICs, Transistoren, usw. werden auf dieser Verdrahtungsschicht 61-1 auf ähnliche Art wie in dem in Fig. 4 gezeigten Fall angebracht. Die jeweiligen Chips 64 und die supraleitenden Verbindungsverdrahtungen sind verbunden unter Verwendung von Drähten 65 aus Gold usw. Die Figur zeigt einen Fall, in welchem Drahtbonden vorgenom­ men wird unter Verwendung von Bondinseln 61-2, welche auf der Verdrahtungsschicht 61-1 ausgebildet sind. Das Halb­ leiter-Bauelement dieses Typs ist, obzwar in der Figur nicht gezeigt, üblicherweise in ein Passivierungsmaterial wie beispielsweise Harz eingegossen in der Weise, daß es zwischen den Leiterrahmen 62 auf der rechten und der linken Seite angeordnet ist. Auch bei dieser Ausführungsform wird kein direkter Kontakt zwischen den supraleitenden Verdrahtungen und dem Halbleiter der Chips gebildet. Sie sind immer über eine Verbindungseinrichtung verbunden, die aus einem von den supraleitenden Materialien verschiedenen leitenden Material wie beispielsweise Golddraht gebildet ist. Another embodiment will be described with reference to FIG. 6. In the figure, reference numeral 62 denotes conductive support members, called lead frames. A wiring layer 61-1 on which a superconducting wiring structure is formed is attached with an insulating adhesive layer 63 on the lead frame. Chips 64 with ICs, transistors, etc. are mounted on this wiring layer 61-1 in a manner similar to that in the case shown in FIG. 4. The respective chips 64 and the superconducting connection wirings are connected using wires 65 made of gold, etc. The figure shows a case in which wire bonding is performed using bonding pads 61-2 formed on the wiring layer 61-1 . The semiconductor device of this type, although not shown in the figure, is typically cast in a passivation material such as resin such that it is disposed between the lead frames 62 on the right and left sides. In this embodiment, too, no direct contact is formed between the superconducting wirings and the semiconductor of the chips. They are always connected via a connecting device which is formed from a conductive material, such as gold wire, other than the superconducting materials.

Anhand der Fig. 7 und 8 werden Ausführungsformen beschrieben, welche die sogenannte "Mehrlagen-Verdrahtungsplatte" verwenden. In Fig. 7 wird ein supraleitender Verbindungsverdrahtungsteil 70, welcher einen mehrschichtigen dreidimensionalen Verdrahtungsaufbau aufweist, ausgebildet, indem auf einem aus Halbleitermaterial wie beispielsweise Silizium bestehenden Substrat 72 Schichten 78 aus organischem Isoliermaterial wie beispielsweise Poly-imide und supraleitende Verbindungsverdrahtungen 71 kombiniert werden. Sogenannte "Kontaktlöcher" 76 sind an ausgewählten Stellen ausgebildet, um die jeweiligen supraleitenden Verbindungsverdrahtungen 71, eine auf der unteren Fläche des Substrats 72 ausgebildete Erdelektrode 73 und die leitenden Bereich 77, welche die Erdungsleitungen bilden, zu verbinden mit leitenden Gliedern, welche die Kontaktlöcher ausfüllen oder bedecken. Die supraleitenden Verbindungsverdrahtungen 71 sind aus den jeweiligen Schichten aus supraleitendem Material in dem supraleitendem Verbindungsverdrahtungsteil 70 strukturiert durch das bekannte Verfahren wie beispielsweise Aufstäubung. Mehrere Chips 74, z. B. IC, LSI, usw., welche die aktiven Bereiche sind, werden auf dem supraleitendem Verbindungsverdrahtungsteil 70 angebracht über Bondinseln 79 und Löthöcker 75-1. Das Chip 74fa ist auch mit den supraleitenden Verdrahtungen 71 verbunden über Golddrähte 75-2, wodurch es mit einer (nicht gezeigten) Stromquelle verbunden wird. Das leitende Material, welches die Kontaktlöcher 76 ausfüllt oder bedeckt, kann ein supraleitendes Material sein.Embodiments using the so-called "multi-layer wiring board" will be described with reference to FIGS. 7 and 8. In Fig. 7, a compound superconducting wiring part 70 having comprising a multi-layer three-dimensional wiring structure formed by 72 layers 78 are combined organic insulating material such as poly-imides and superconducting connection wirings 71 on an existing semiconductor material such as silicon substrate. So-called "contact holes" 76 are formed at selected locations to connect the respective superconducting connection wirings 71 , a ground electrode 73 formed on the lower surface of the substrate 72 and the conductive regions 77 which form the ground lines to conductive members which fill the contact holes or cover. The superconducting connection wirings 71 are structured from the respective layers of superconducting material in the superconducting connection wiring part 70 by the known method such as sputtering. Several chips 74 , e.g. B. IC, LSI, etc., which are the active areas, are mounted on the superconducting connection wiring part 70 via bonding pads 79 and bumps 75-1 . The chip 74f a is also connected to the superconducting wirings 71 via gold wires 75-2 , whereby it is connected to a power source (not shown). The conductive material that fills or covers the contact holes 76 can be a superconducting material.

Das Halbleiter-Bauelement von Fig. 8 verwendet eine keramische Mehrlagen-Verdrahtungsplatte. Ähnlich dem Bauelement von Fig. 7 weist das Halbleiter-Bauelement von Fig. 8 einen supraleitenden Verbindungsteil 80 auf, welcher aus mehrlagigen supraleitenden Verdrahtungen 81-1, Kontaktlöchern 81-2 und mehrlagigen Isolierschichten 82 gebildet ist. In Abweichung von Fig. 7 sind die Isolierschichten 82 aus Keramik gebildet. Daher sind selbst ohne das Si-Substrat 72 von Fig. 7 die jeweiligen supraleitenden Verdrahtungen 81-1 und die Kontaktlöcher (auch das supraleitende Material) 81-2 fest gelagert durch die Steifheit der Isolierschichten 82. Ferner sind bei dieser Ausführungsform an der Vorderfläche und Rückfläche des supraleitenden Verbindungsteils 80 supraleitende Elektroden 86 für die externen Verbindungen ausgebildet. Einige der supraleitenden Elektroden 86 sind mit einem Isoliermaterial 83 beschichtet. Vorbestimmte Abschnitte dieser supraleitenden Elektroden 86 sind mit mehreren Chips, 84, IC usw., verbunden über Leiterglieder 85 wie beispielsweise Löthöcker. Fig. 8 zeigt Chips 84 nur auf der unteren Fläche. Es versteht sich, daß ebenso Chips auch auf der oberen Fläche vorgesehen werden können.The semiconductor device of Fig. 8 uses a ceramic multilayer wiring board. Similar to the component of FIG. 7, the semiconductor component of FIG. 8 has a superconducting connecting part 80 , which is formed from multi-layer superconducting wirings 81-1 , contact holes 81-2 and multi-layer insulating layers 82 . In deviation from Fig. 7, the insulating layers 82 are formed of ceramic. Therefore, even without the Si substrate 72 of FIG. 7, the respective superconducting wirings 81-1 and the contact holes (also the superconducting material) 81-2 are firmly supported by the rigidity of the insulating layers 82 . Furthermore, in this embodiment, superconducting electrodes 86 for the external connections are formed on the front surface and rear surface of the superconducting connection part 80 . Some of the superconducting electrodes 86 are coated with an insulating material 83 . Predetermined sections of these superconducting electrodes 86 are connected to a plurality of chips, 84 , IC, etc., via conductor members 85, such as solder bumps. Fig. 8 shows only 84 chips on the lower surface. It goes without saying that chips can also be provided on the upper surface.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen sind zwar nur supraleitende Verbindungsverdrahtungen in dem supraleitenden Verbindungsteil ausgebildet, es können aber auch andere Komponenten eingebracht werden. Der supraleitende Verbindungsteil kann auf einem Halbleiter-Wafer wie beispielsweise einem Si-Substrat oder einem zusammengesetzten Halbleitersubstrat wie beispielsweise GaAs gebildet werden. Ferner können in dem Wafer auch Elemente wie Dioden, Transistoren, usw. gebildet werden. Einer der wichtigen Punkte bei den oben beschriebenen Ausführungsformen besteht darin, daß das Halbleitermaterial in dem aktiven Bereich und die supraleitenden Verbindungsglieder keinen direkten Kontakt bilden. Wenn der Aufbau die getrennte Fertigung des supraleitenden Verbindungsteils und der aktiven Bereiche zuläßt, wie oben in Verbindung mit den beschriebenen Ausführungsformen beschrieben, bringt es ferner einen Vorteil mit sich, daß das Metallelement oder die Metallelemente, welche supraleitende Verbindungsglieder bilden, daran gehindert werden können, in das Halbleitermaterial einzudringen, wenn die supraleitenden Verbindungsglieder gefertigt werden. Although in the above-described embodiments only superconducting connection wiring in the superconducting Connection part trained, but it can other components can also be introduced. The superconducting Connector can be on a semiconductor wafer such as a Si substrate or a composite Semiconductor substrate such as GaAs formed will. Furthermore, elements can also be in the wafer such as diodes, transistors, etc. are formed. One of important points in the embodiments described above is that the semiconductor material in the active area and the superconducting connecting links do not make direct contact. When building the separate Manufacture of the superconducting connecting part and of the active areas, as above in connection with the described embodiments, brings it also has an advantage in that the metal element or the metal elements, which superconducting connecting links form, can be prevented from doing so Penetrate semiconductor material when the superconducting Links are made.  

In den vorhergehenden Ausführungsformen werden Aufbauten beschrieben, welche supraleitende Verbindungsglieder für die Verdrahtungen zwischen Chips wie beispielsweise IC, LSI, usw. verwenden. Die Erfindung ist nicht auf solche Aufbauten beschränkt. Die Verbindungen der Halbleiter-Bauelemente können Verbindungsverdrahtungen in einem diskreten Bauelement oder in einem Einzelelement wie beispielsweise einem FET (Field-effect transistor) umfassen, ferner Verbindungsverdrahtungen für verbindende Schaltkreiselemente, z. B. Verbindungsverdrahtungen in einem IC-Chip, Verbindungsverdrahtungen zur Verbindung von IC-Chips untereinander, wie oben beschrieben, oder Verbindungsverdrahtungen wie Leiterrahmen, wie in Fig. 6 gezeigt. Bedeutsam bei der Erfindung ist die Tatsache, daß in einem Halbleiter-Bauelement diejenigen Verbindungsverdrahtungen, bei denen die Verteilungsverzögerungszeit zum Problem wird, ohne Rücksicht auf den Ort der Verbindungsverdrahtung aus einem oder mehreren supraleitenden Materialien gebildet sind und ein Verbesserung an der Verbindung des supraleitenden Materials mit dem aktiven Bereich (z. B. FET, IC-Chip, usw.) erzielt wird. Die Konstruktion dieser Verbesserung ist oben unter den Aspekten und Vorteilen der Erfindung beschrieben, und bei den vorangehenden Ausführungsformen ist eine besondere Art des Aufbaus beschrieben worden. Nachfolgend wird nun ein Aufbau anderer Art beschrieben. Die folgenden Ausführungsformen sind für Verbindungsverdrahtungen in Halbleiterelementen vorgesehen.In the foregoing embodiments, structures are described which use superconducting connectors for the wiring between chips such as IC, LSI, etc. The invention is not limited to such structures. The connections of the semiconductor components can comprise connection wiring in a discrete component or in a single element such as an FET (field-effect transistor), furthermore connection wiring for connecting circuit elements, e.g. B. connection wiring in an IC chip, connection wiring for connecting IC chips to each other as described above, or connection wiring such as lead frame, as shown in Fig. 6. Significant in the invention is the fact that in a semiconductor device, those interconnect wirings where the distribution delay time becomes a problem are made of one or more superconducting materials regardless of the location of the interconnect wiring and an improvement in the connection of the superconducting material the active area (e.g. FET, IC chip, etc.) is achieved. The construction of this improvement has been described above in terms of aspects and advantages of the invention, and a particular type of construction has been described in the foregoing embodiments. A structure of a different kind will now be described below. The following embodiments are intended for connection wiring in semiconductor elements.

Bei den folgenden Ausführungsformen werden Ausführungen bezüglich des Verdrahtungsaufbaus in einem Einzelelement im einzelnen beschrieben. Es leuchtet ein, daß die folgenden Ausführunsformen in Kombination mit den vorhergehenden Ausführungsformen verwendet werden können.In the following embodiments, implementations regarding the wiring structure in a single element described in detail. It is obvious that the following Execution forms in combination with the previous ones Embodiments can be used.

Anhand von Fig. 9 wird die erfinderische Entdeckung beschrieben, welche den Kontakt zwischen dem supraleitenden Material und dem Halbleitermaterial verbessert. Fig. 9 erläutert die Beziehung des Kontaktwiderstands (Ω/cm²) des Kontakts, welcher von einem supraleitenden Material einer perovskite (?) Verbindung von Yttrium, Barium, Kupfer und Sauerstoff mit Silizium einer Temperatur unterhalb der kritischen Temperatur Tc gebildet wird, zu der Störstellenkonzentration an der Grenzfläche (surface ?) in einem p-leitenden oder n-leitenden Silizium. Wie aus der Figur ersichtlich, vermindert sich der Kontaktwiderstand rapide bei Störstellenkonzentrationen gleich oder größer als etwa 1,5×10¹⁸ cm-3. Die Grenzflächen-Stör­ stellenkonzentration des Halbleitermaterials kann vorzugsweise in diesem Bereich gewählt werden. Ferner kann zur Erzielung eines praktischen Werts des Kontaktwiderstands, 10-6 Ω/cm² oder weniger, die Störstellenkonzentration noch besser vorzugsweise bei oder oberhalb 4×10¹⁸ cm-3 gewählt werden ohne Rücksicht auf den Typ der Leitfähigkeit. Der Kontaktwiderstand zeigt tatsächlich eine Temperaturabhängigkeit, aber die in dieser Ausführungsform gezeigten Daten gelten im wesentlichen allgemein bei den Temperaturen bei der kritischen Temperatur Tc oder darunter. Und zwar gilt die Beziehung von Fig. 9 im wesentlichen allgemein bei nicht höher als Tc liegenden Temperaturen, und folglich kann die Störstellenkonzentration an der Halbleitergrenzschicht ohne Rücksicht auf die Arbeitstemperatur festgelegt werden, um den Kontaktwiderstand unter einen bestimmten Wert herabzudrücken.The inventive discovery will be described with reference to FIG. 9, which improves the contact between the superconducting material and the semiconductor material. Fig. 9 explains the relationship of the contact resistance (Ω / cm²) of the contact formed by a superconducting material of a perovskite (?) Compound of yttrium, barium, copper and oxygen with silicon at a temperature below the critical temperature Tc to the impurity concentration at the interface in a p-type or n-type silicon. As can be seen from the figure, the contact resistance decreases rapidly at impurity concentrations equal to or greater than about 1.5 × 10¹⁸ cm -3 . The interface impurity concentration of the semiconductor material can preferably be selected in this range. Furthermore, in order to obtain a practical value of the contact resistance, 10 -6 Ω / cm² or less, the impurity concentration can be selected more preferably at or above 4 × 10¹⁸ cm -3 regardless of the type of conductivity. The contact resistance actually shows a temperature dependency, but the data shown in this embodiment generally apply generally to the temperatures at the critical temperature Tc or below. Namely, the relationship of Fig. 9 applies generally generally at temperatures not higher than Tc , and hence the impurity concentration at the semiconductor interface can be determined regardless of the working temperature to lower the contact resistance below a certain value.

Anhand von Fig. 10 wird eine andere Charakteristik bezüglich des Kontakts zwischen dem Supraleiter und dem Halbleiter beschrieben. Diese Figur zeigt Meßergebnisse zur Beziehung zwischen dem Abstand x von der Grenzfläche zwischen dem Supraleiter und dem Halbleiter zu dem p-n-Übergang und dem Sperrstrom I L des Übergangs bei Anlegen einer Sperrvorspannung von 5 V. Es ist zu sehen, daß der Sperrstrom gut und bei einem im wesentlichen konstanten Wert liegt, wenn x 0,02 µm oder mehr beträgt. Daher ist vorzugsweise der Abstand x von der Grenzfläche zwischen dem Supraleiter und dem Halbleiter zu dem p-n-Übergang wenigstens gleich 0,02 µm zu wählen.Another characteristic regarding the contact between the superconductor and the semiconductor is described with reference to FIG. 10. This figure shows measurement results on the relationship between the distance x from the interface between the superconductor and the semiconductor to the pn junction and the reverse current I L of the transition when a reverse bias of 5 V is applied. It can be seen that the reverse current is good and at is a substantially constant value when x is 0.02 µm or more. Therefore, the distance x from the interface between the superconductor and the semiconductor to the pn junction should preferably be selected to be at least equal to 0.02 μm.

Die Durchbruchsspannung des Übergangs nimmt mit Vergrößerung des Abstands x zu. Wenn der Abstand x etwa 0,02 µm beträgt, liegt die Durchbruchsspannung bei 3 bis 4 V. Wenn der Abstand x auf etwa 0,07 µm erhöht wird, wird die Durchbruchsspannung ausreichend groß, d. h. etwa 10 V. Das liegt daran, daß die Störstellenkonzentration an der Grenzfläche zwischen dem Supraleiter und dem Halbleiter ausreichend hoch ist, d. h. nicht weniger als 1×10¹⁹ cm-3 und bei dem p-n-Übergangsabschnitt in der Größenordnung 1×10¹⁵ cm-3 liegt. Also ist die Feldintensitätsverteilung scharf, und ein Durchbruch kann leicht auftreten.The breakdown voltage of the transition increases as the distance x increases. If the distance x is about 0.02 µm, the breakdown voltage is 3 to 4 V. If the distance x is increased to about 0.07 µm, the breakdown voltage becomes sufficiently large, ie about 10 V. This is because the Impurity concentration at the interface between the superconductor and the semiconductor is sufficiently high, that is, not less than 1 × 10¹⁹ cm -3 and the pn junction section is on the order of 1 × 10¹⁵ cm -3 . So the field intensity distribution is sharp and a breakthrough can easily occur.

Die in dieser Ausführungsform gezeigten Ergebnisse können ähnlich für n⁺p-Übergänge und p⁺n-Übergänge gelten.The results shown in this embodiment can similarly apply to n⁺p transitions and p⁺n transitions.

Anhand von Fig. 11 wird ein Schottky-Kontakt zwischen einem Supraleiter und einem Halbleiter beschrieben. Die Figur zeigt die Beziehung der Höhe der Schottky-Sperrschicht, welche an der Grenzfläche zwischen dem Supraleiter und dem Halbleiter gebildet wird, zu der Störstellenkonzentration in dem Halbleiter. Wie aus der Figur ersichtlich, kann die Höhe der Schottky-Sperrschicht durch Steuern der Störstellenkonzentration frei entschieden werden. Die Sperrschichthöhe beginnt scharf abzunehmen, wenn die Störstellenkonzentration über etwa 1×10¹⁷ cm-3 ansteigt. Das in dieser Ausführungsform verwendete supraleitende Material ist ein Yttorium-Barium-Kupfer-Oxyd. Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung anderer supraleitender Materialien Beziehungen auftreten, die etwas unterschiedlich, aber im wesentlichen der Beziehung in Fig. 11 ähnlich sind. Daher wird es möglich, einen Schottky-Kontakt von vorherbestimmten Kenndaten zu erzeugen. Gute Kontaktcharakteristiken könnten insbesondere mit Grenzflächen-Störstellenkonzentrationen von 6×10¹⁷ cm-3 oder weniger erzielt werden. Es hat sich gezeigt, daß oberhalb dieser Konzentration sich insbesondere die Sperrkennlinie des Übergangs verschlechterte, und daß solche Übergänge für praktische Anwendungen nicht sehr geeignet waren.A Schottky contact between a superconductor and a semiconductor is described with reference to FIG. 11. The figure shows the relationship of the height of the Schottky junction formed at the interface between the superconductor and the semiconductor to the impurity concentration in the semiconductor. As can be seen from the figure, the height of the Schottky barrier layer can be freely decided by controlling the impurity concentration. The junction height begins to decrease sharply when the impurity concentration rises above about 1 × 10¹⁷ cm -3 . The superconducting material used in this embodiment is a yttorium barium copper oxide. It has been found that when using other superconducting materials, relationships occur which are somewhat different, but are essentially similar to the relationship in FIG. 11. Therefore, it becomes possible to generate a Schottky contact from predetermined characteristics. Good contact characteristics could be achieved in particular with interface impurity concentrations of 6 × 10¹⁷ cm -3 or less. It has been shown that above this concentration in particular the blocking characteristic of the transition deteriorated and that such transitions were not very suitable for practical applications.

Anhand der Fig. 12A, 12B und 12C wird eine Ausführungsform eines Bauelements mit schwachdotierter Drain-Elektrode (LDD) beschrieben. Dieser FET wird unter Nutzung der in den Fig. 9 und/oder 10 gezeigten Charakteristiken gefertigt.An embodiment of a component with a lightly doped drain electrode (LDD) is described with reference to FIGS. 12A, 12B and 12C. This FET is fabricated using the characteristics shown in FIGS. 9 and / or 10.

In Fig. 12A wird ein Element - Isolationsoxydfilm 122 - mit einer Dicke von 0,06 µm auf einem p-leitenden (100)- orientierten Silizium-Substrat 121 mit einem spezifischen Widerstand von 10 Ω · cm ausgebildet. Ein Gateoxydfilm 123 einer Dicke von 20 µm, ein polykristallines Siliziumgate 124 einer Dicke von 0,35 µm, seitliche Abstandsteile 125 und ein schwach dotierter Diffusionsbereich 126 von 10¹⁷ cm-3 werden durch die bekannten Verfahren gebildet.In Fig. 12A, an element - insulation oxide film 122 - having a thickness of 0.06 µm is formed on a p-type ( 100 ) - oriented silicon substrate 121 with a resistivity of 10 Ω · cm. A gate oxide film 123 of a thickness of 20 μm, a polycrystalline silicon gate 124 of a thickness of 0.35 μm, lateral spacers 125 and a lightly doped diffusion region 126 of 10¹⁷ cm -3 are formed by the known methods.

In Fig. 12B wird, nachdem ein Teil des in Fig. 12A gezeigten Gateoxydfilms 123 entfernt worden ist, ein Film aus einem supraleitenden Material (eine Yttrium-Barium-Kupfer-Sauerstoffverbindung) durch Aufstäuben bis zu einer Dicke von etwa 0,02 µm aufgetragen, Arsen wird ionenimplantiert durch Ionenimplantation bei einer Beschleunigungsenergie von 150 keV bis zu einer Dosis von 1×10¹⁶ cm-2, und der Aufbau wird durch kurzdauerndes Glühen bei 1000°C zehn Sekunden lang hitzebehandelt, um einen supraleitenden Film 127 und n⁺-Diffusionsbereiche 128 zu erzeugen. Hier war die Übergangstiefe des n⁺-Diffusionsbereich 128 0,01 µm, und die Arsenkonzentration an der Grenzfläche mit dem supraleitenden Film 127 betrug etwa 3×10²⁰cm-3.In Fig. 12B, after a part of the gate oxide film 123 shown in Fig. 12A has been removed, a film of a superconducting material (an yttrium-barium-copper-oxygen compound) is sputter-deposited to a thickness of about 0.02 µm Arsenic is ion-implanted by ion implantation at an accelerating energy of 150 keV up to a dose of 1 × 10¹⁶ cm -2 , and the assembly is heat-treated by short-time annealing at 1000 ° C for ten seconds to form a superconducting film 127 and n⁺ diffusion areas 128 to generate. Here, the transition depth of the n⁺ diffusion region 128 was 0.01 µm, and the arsenic concentration at the interface with the superconducting film 127 was about 3 × 10²⁰cm -3 .

Bei der vorliegenden Ausführungsform wurden n⁺-Bereiche gebildet, nachdem ein supraleitendes Material abgeschieden war. Es ist auch möglich, zuerst n⁺-Bereiche zu bilden und dann einen supraleitenden Film zu bilden. Letzteres ist vorteilhaft, wenn flache Übergänge zu bilden sind, da die Bedingungen zur Aktivierung der Störstelle willkürlich gewählt werden können.In the present embodiment, n⁺ areas formed after a superconducting material is deposited was. It is also possible to form n⁺ areas first  and then form a superconducting film. The latter is advantageous if flat transitions are to be formed because the conditions for activating the fault point are arbitrary can be chosen.

In Fig. 12C werden ein aus Phosphor-Silikatglas (PSG) gebildeter Zwischenschicht-Isolierfilm 129 und aus einem supraleitendem Material gebildete Verbindungsverdrahtungsglieder 120 auf dem Aufbau von Fig. 12B ausgebildet, um ein Halbleiterbauelement zu vollenden. In dieser Ausführungsform wird zur Bildung der Verbindungsverdrahtungen 120 ein supraleitendes Material verwendet. Gute Ergebnisse könnten auch unter Verwendung der herkömmlichen Aluminium- oder Aluminiumlegierungsverdrahtungen erzielt werden. Insbesondere für LSIs hoher Stromdichte ist es vorteilhaft, die Verbindungsverdrahtungen mit Aluminium oder Aluminiumlegierung zu bilden. Dies liegt daran, daß das supraleitende Material des Yttrium-Barium-Kupfer-Sauerstoffsystems eine maximal zulässige Stromdichte von höchstens etwa 10⁵ A/cm² besitzt. Dies ist für Hochstrom-LSIs nicht geeignet. Es ist möglich, ein supraleitendes Material als Gateelektrode zu verwenden.In Fig. 12C, an interlayer insulating film 129 made of phosphorus silicate glass (PSG) and connection wiring members 120 made of a superconducting material are formed on the structure of Fig. 12B to complete a semiconductor device. In this embodiment, a superconducting material is used to form the connection wirings 120 . Good results could also be achieved using conventional aluminum or aluminum alloy wiring. In particular for high current density LSIs, it is advantageous to form the connection wirings with aluminum or aluminum alloy. This is because the superconducting material of the yttrium-barium-copper-oxygen system has a maximum permissible current density of at most about 10⁵ A / cm². This is not suitable for high current LSIs. It is possible to use a superconducting material as the gate electrode.

Das Betriebsverhalten von Transistoren und ICs, welche Transistoren nutzen, wurde bedeutend verbessert bei Verwendung von supraleitendem Material oder supraleitenden Materialen für die Steuerelektrode (Gate), die Source- Elektrode, die Drain-Elektrode und die Verdrahtungsschichten. Wenn zum Beispiel eine Verzögerungszeit einer mit der herkömmlichen Minimalabmessung von 1,25 µm gefertigten Steuerelektrode 0,4 ns betrug, schuf eine ähnliche Steuerelektrode bei Verwendung eines supraleitenden Materials für sämtliche Leiter des Transistors eine Gate-Verzögerungszeit von 0,2 ns, was das Doppelte der herkömmlichen Ge­ schwindigkeit ist. The operating behavior of transistors and ICs, which Using transistors has been significantly improved when used of superconducting material or superconducting Materials for the control electrode (gate), the source Electrode, the drain electrode and the wiring layers. For example, if a delay time is one with the conventional minimum dimensions of 1.25 µm Control electrode was 0.4 ns, created a similar control electrode when using a superconducting material a gate delay time for all conductors of the transistor of 0.2 ns, which is twice the conventional Ge is dizziness.  

Anhand der Fig. 13 und 14 werden Ausführungsformen des Schottky-Gate-FET beschrieben.Referring to Figs. 13 and 14 embodiments of the Schottky gate FET will be described.

Fig. 13 zeigt im Querschnitt den Aufbau eines MES-FET. Siliziumionen wurden in einen Oberflächenbereich eines halbionisierenden GaAs-Substrats 131 implantiert, wo ein FET zu bilden war, mit einer Beschleunigungsenergie von 75 keV und einer Dosis von 1×10¹³ cm-2 durch Ionenimplantation, um eine Kanalschicht 132 mit einer Störstellenkonzentration von 2×10¹⁷ cm-3 und einer Tiefe von 0,15 µm zu bilden. Eine supraleitende Gate- oder Steuerelektrode 133 eines Yttrium-Barium-Kupfer-Sauerstoff-Systemmaterials wurde durch Aufstäubung auf das GaAs-Substrat 131 auf eine Dicke von 0,3 µm aufgetragen. Dann wurden Siliziumionen durch Ionenimplantation mit einer Beschleunigungsenergie von 150 keV und einer Dosis von 1×10¹⁴ cm-2 in das GaAs-Substrat 131 implantiert, wobei die supraleitende Gate-Elektrode 133 als Maske verwendet wurde, um Source/Drain-Bereiche 134 mit einer Störstellenkonzentration von 1×10¹⁸ cm-3 und einer Tiefe von 0,3 µm zu bilden. Dann wurde ein Isolierfilm 135 aufgetragen und bearbeitet, um Kontaktlöcher aufzuweisen. Dann wurden aus einer Dreifachschicht von Gold-Germanium (Au-Ge), Nickel (Ni) und Gold (Au) gebildete Source/Drain-Elektroden 136 mit einer Dicke von 0,3 µm durch Abheben gebildet. Die Sperrschichthöhe des Schottky-Kontakts, der aus der Kanalschicht 132 und der supraleitenden Gate-Elektrode 133 gebildet wurde, betrug etwa 0,4 V, und die Schwellenspannung des MES FET betrug 0,2 V. Fig. 13 shows in cross section the structure of a MES-FET. Silicon ions were implanted into a surface area of a semi-ionizing GaAs substrate 131 where an FET was to be formed with an accelerating energy of 75 keV and a dose of 1 × 10¹³ cm -2 by ion implantation around a channel layer 132 with an impurity concentration of 2 × 10¹⁷ cm -3 and a depth of 0.15 µm to form. A superconducting gate or control electrode 133 of a yttrium-barium-copper-oxygen system material was sputter-deposited on the GaAs substrate 131 to a thickness of 0.3 µm. Then, silicon ions were implanted into the GaAs substrate 131 by ion implantation with an acceleration energy of 150 keV and a dose of 1 × 10¹⁴ cm -2 , using the superconducting gate electrode 133 as a mask to cover source / drain regions 134 with a Impurity concentration of 1 × 10¹⁸ cm -3 and a depth of 0.3 microns to form. Then an insulating film 135 was applied and processed to have vias. Then, a triple layer of gold germanium (Au-Ge), nickel (Ni) and gold (Au) formed source / drain electrodes 136 with a thickness of 0.3 µm by lifting. The barrier height of the Schottky contact formed from the channel layer 132 and the superconducting gate electrode 133 was about 0.4 V, and the threshold voltage of the MES FET was 0.2 V.

Während der herkömmliche MES-FET (Metall-Halbleiter-FET) bei Verwendung einer Gate-Elektrode aus Wolfram-Silizid (WSi₂) mit einer Gate-Länge von 0,8 µm eine Gate-Verzögerungszeit von 50 ps erbrachte, hatte der MES-FET dieser Ausführungsform bei ähnlicher Gate-Länge unter Verwendung einer supraleitenden Gateelektrode eine verbesserte Verzögerungszeit von 30 ps. While the conventional MES-FET (metal semiconductor FET) when using a gate electrode made of tungsten silicide (WSi₂) with a gate length of 0.8 µm has a gate delay time of 50 ps, the MES-FET had this Embodiment using similar gate length a superconducting gate electrode an improved delay time from 30 ps.  

Anhand von Fig. 14 wird eine Ausführungsform eines High-Electron-Mobility-Transistors (HEMT) beschrieben. Die Figur zeigt den Querschnittsaufbau eines HEMT-Elements. Auf einem halbisolierenden GaAs-Substrat 141 ließ man eine GaAs-Schicht 147 einer Dicke von 0,5 µm und eine n-leitende AlGaAs-Schicht 148 einer Dicke von 0,06 µm epitaxial aufwachsen, um einen Hetero-Übergang an der AlGaAs-Grenzfläche zu bilden. Eine supraleitende Gate-Elektrode 143, gebildet aus einem supraleitendem Film aus Yttrium-Barium-Kupfer-Sauerstoffsystemmaterial, mit einer Dicke von 0,3 µm wurde durch Aufstäuben aufgetragen. Dann wurde eine Isolierschicht 145 um die supraleitende Gate-Elektrode 143 herum aufgetragen. Auf dem Substrat wurden dort, wo der Isolierfilm 145 nicht gebildet wurde, durch selektives epitaxiales Wachstum Source/Drain-Bereiche 144 aus stark dotierten n-leitenden GaAs-Schichten einer Dicke von 0,2 µm gebildet. Auf diesen Source/Drain-Bereichen 144 wurden Source/Drain- Elektroden 146 gebildet. Hier hatte die n-leitende AlGaAs-Schicht 148 eine Donator-Konzentration von 5×10¹⁷ cm-3, und die Sperrschichthöhe des Schottky-Kontakts mit der supraleitenden Gate-Elektrode betrug etwa 0,6 V.An embodiment of a high-electron mobility transistor (HEMT) is described with reference to FIG. 14. The figure shows the cross-sectional structure of a HEMT element. On a semi-insulating GaAs substrate 141 , a GaAs layer 147 0.5 µm thick and an n-type AlGaAs layer 148 0.06 µm thick were grown epitaxially to make a heterojunction at the AlGaAs interface to build. A superconducting gate electrode 143 formed of a superconducting film made of yttrium-barium-copper-oxygen system material and having a thickness of 0.3 µm was applied by sputtering. Then an insulating layer 145 was applied around the superconducting gate electrode 143 . Where the insulating film 145 was not formed, source / drain regions 144 of heavily doped n-type GaAs layers with a thickness of 0.2 μm were formed by selective epitaxial growth on the substrate. Source / drain electrodes 146 were formed on these source / drain regions 144 . Here, the n-type AlGaAs layer 148 had a donor concentration of 5 × 10¹⁷ cm -3 , and the barrier layer height of the Schottky contact with the superconducting gate electrode was approximately 0.6 V.

Bei dem Halbleiterelement dieses Typs bilden die von der n-leitenden AlGaAs-Schicht 148 in die GaAs-Schicht 147 zugeführten Elektronen (Träger) ein zweidimensionales Gas, welches in der Nachbarschaft des Hetero-Übergangs 149 mit hoher Geschwindigkeit transportiert.In the semiconductor element of this type, the electrons (carriers) supplied from the n-type AlGaAs layer 148 into the GaAs layer 147 form a two-dimensional gas which transports in the vicinity of the heterojunction 149 at high speed.

Das HEMT-Element dieser Ausführungsform mit einer Gate-Länge von 0,9 µm zeigte verbesserte Kenndaten einer Schwellenspannung von -0,4 V und eines Verstärkungsfaktors 600 mS/mm. Es erbrachte ferner eine Gate Verzögerungszeit von 5 ps, was etwa die Hälfte des Wertes des herkömmlichen HEMT-Elements ist, welches eine Gate-Elektrode aus Titan-Platin (Ti-Pt) verwendet. The HEMT element of this embodiment with a gate length of 0.9 µm showed an improved characteristic data Threshold voltage of -0.4 V and a gain factor 600 mS / mm. It also resulted in a gate delay time of 5 ps, which is about half the value of the conventional one HEMT element is a gate electrode made of titanium platinum (Ti-Pt) used.  

Anstelle der n-leitenden Halbleiterschicht 148 kann eine p-leitende Halbleiterschicht verwendet werden, um ein Element zu bilden, welches positive Löcher mit hoher Geschwindigkeit transportiert. In solch einem Fall wird hinsichtlich der Beziehung zwischen der supraleitenden Gate-Elektrode 143 und der Halbleiterschicht 148 die Stör­ stellenkonzentration in der Halbleiterschicht 148 bei dem Kontaktabschnitt der supraleitenden Gate-Elektrode vorzugsweise so gewählt, daß sie gleich 6×10¹⁷ cm-3 oder weniger ist, wie in Verbindung mit Fig. 11 beschrieben.Instead of the n-type semiconductor layer 148 , a p-type semiconductor layer can be used to form an element that transports positive holes at high speed. In such a case, with respect to the relationship between the superconducting gate electrode 143 and the semiconductor layer 148, the impurity concentration in the semiconductor layer 148 at the contact portion of the superconducting gate electrode is preferably selected to be 6 × 10¹⁷ cm -3 or less as described in connection with FIG. 11.

Obwohl die Erfindung hauptsächlich unter Bezug auf Silizium- oder GaAs-Bauelemente beschrieben worden ist, versteht es sich, daß andere Halbleiter auch verwendet werden können, einschließlich Materialien aus GaAlAs, InP, InGaAsP, und dergleichen.Although the invention is primarily with reference to Silicon or GaAs devices have been described, it is understood that other semiconductors are also used including materials made of GaAlAs, InP, InGaAsP, and the like.

Ferner ist die Erfindung mit Bezug auf YBa₂Cu₃O₇ als supraleitendes Material beschrieben worden; es ist zu bemerken, daß andere supraleitende Materialien ebenfalls verwendet werden können, einschließlich Materialien aus RE M₂Cu₃O7-w , worin RE wenigstens ein aus der Gruppe La, Y, Sr, Yb, Lu, Tm, Dy, Sc, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Ho und Er ausgewähltes Material ist und M wenigstens eines der Materialien Ba, Sr, Ca und K ist.Furthermore, the invention has been described with reference to YBa₂Cu₃O₇ as a superconducting material; it should be noted that other superconducting materials can also be used, including materials made from RE M₂Cu₃O 7- w , where RE is at least one from La, Y, Sr, Yb, Lu, Tm, Dy, Sc, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Ho and Er is selected material and M is at least one of Ba, Sr, Ca and K.

(Diese weisen eine sogenannte sauerstoffdefiziente perovskite-Struktur oder eine K₂NiF₄-Struktur auf und sind Hochtemperatur-Supraleit-Materialien, welche Supraleitfähigkeit bei Temperaturen nahe der flüssigen Stickstofftemperatur zeigen.)(These have a so-called oxygen deficiency perovskite structure or a K₂NiF₄ structure on and are high temperature superconducting materials which Superconductivity at temperatures close to the liquid Show nitrogen temperature.)

Die Erfindung ist anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden. Offensichtlich werden dem Fachmann beim Lesen und Verstehen der Beschreibung Abwandlungen einfallen. Die Erfindung schließt im Rahmen der Ansprüche sämtliche derartigen Änderungen ein.The invention is based on preferred embodiments have been described. Obviously, the specialist Variations in reading and understanding the description come to mind. The invention includes within the scope of the claims any such changes.

Claims (18)

1. Halbleiter-Bauelement, gekennzeichnet durch wenigstens einen Funktionsbereich (27; 37; 44; 57; 64; 74; 84; 121, 126, 128) mit einem Halbleiterbereich (24; 33; 44; 57; 64; 74; 84; 121, 126), welcher durch ein elektrisches Feld und/oder elektrischen Strom elektrisch arbeitet, einen Verbindungsbereich (26; 36; 46; 56; 61-1, 61-2, 62, 63; 70, 72, 73; 80; 127, 120, 129) mit supraleitenden Verbindungen (21; 31; 41; 51; 61-1, 61-2; 71; 81-1, 81-2; 127), welche dem Halbleiterbereich das elektrische Feld und/oder den elektrischen Strom zuführen, sowie Einrichtungen (25; 35; 45; 55; 58; 65; 75-1, 75-2; 85; 128) zum Verbinden des Halbleiterbereichs mit den supraleitenden Verbindungen in der Weise, daß kein direkter Kontakt der supraleitenden Verbindungen mit dem Halbleiterbereich hergestellt wird. 1. Semiconductor component, characterized by at least one functional region ( 27; 37; 44; 57; 64; 74; 84; 121, 126, 128 ) with a semiconductor region ( 24; 33; 44; 57; 64; 74; 84; 121, 126 ), which works electrically through an electric field and / or electric current, a connection area ( 26; 36; 46; 56; 61-1, 61-2, 62, 63; 70, 72, 73; 80; 127 , 120, 129 ) with superconducting connections ( 21; 31; 41; 51; 61-1, 61-2; 71; 81-1, 81-2; 127 ) which give the semiconductor area the electric field and / or the electric current supply, as well as devices ( 25; 35; 45; 55; 58; 65; 75-1, 75-2; 85; 128 ) for connecting the semiconductor region to the superconducting connections in such a way that no direct contact of the superconducting connections with the Semiconductor area is manufactured. 2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Verbinden aus Metall besteht.2. Component according to claim 1, characterized in that the device for connecting consists of metal. 3. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsbereich ein IC-Chip oder ein LSI-Chip ist.3. Component according to claim 1, characterized in that the functional area is an IC chip or an LSI chip is. 4. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsbereich ein Substrat (23; 32; 42; 52; 62; 72; 82) umfaßt, welches die supraleitenden Verbindungen trägt.4. The component according to claim 1, characterized in that the connection region comprises a substrate ( 23; 32; 42; 52; 62; 72; 82 ) which carries the superconducting connections. 5. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die supraleitenden Verbindungen einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen.5. The component according to claim 1, characterized in that the superconducting compounds have a multilayer Have structure. 6. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Verbinden eine Drahtbondeinrichtung und/oder eine Flip-Chip-Bondeinrichtung ist.6. The component according to claim 1, characterized in that the device for connecting a wire bonding device and / or a flip chip bonding device. 7. Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Glas oder Keramik besteht.7. The component according to claim 4, characterized in that that the substrate is made of glass or ceramic. 8. Halbleiterbauelement, gekennzeichnet durch ein Substrat (121), einen auf dem Substrat ausgebildeten Strompfadbereich (126), eine Einrichtung (124) zur Steuerung des Stromes in dem Strompfadbereich, wenigstens eine supraleitende Verbindung (120), die dem Strompfadbereich Strom zuführt, sowie wenigstens einen Halbleiterbereich (128), der zwischen dem Strompfadbereich und der supraleitenden Verbindung angeordnet ist in der Weise, daß kein direkter Kontakt zwischen dem Strompfadbereich und der supraleitenden Verbindung hergestellt wird.8. Semiconductor component, characterized by a substrate ( 121 ), a current path region ( 126 ) formed on the substrate, a device ( 124 ) for controlling the current in the current path region, at least one superconducting connection ( 120 ) which supplies current to the current path region, and at least one semiconductor region ( 128 ) which is arranged between the current path region and the superconducting connection in such a way that no direct contact is established between the current path region and the superconducting connection. 9. Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterbereich eine Störstellenkonzentration von nicht weniger als 1,5×10¹⁸cm-3 aufweist. 9. The component according to claim 8, characterized in that the semiconductor region has an impurity concentration of not less than 1.5 × 10¹⁸cm -3 . 10. Bauelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterbereich eine Dicke von nicht weniger als 0,02 µm aufweist.10. The component according to claim 9, characterized in that the semiconductor region has a thickness of no less than 0.02 µm. 11. Halbleiter-Bauelement, gekennzeichnet durch ein Substrat (131; 141), eine auf dem Substrat ausgebildete Stapelstruktur, die einen aktiven Bereich (132; 148, 147) bildet, einen Verbindungsbereich (133, 136; 143, 146), der mit der Stapelstruktur verbunden ist und wenigstens eine Elektrode (133; 143) aus supraleitendem Material aufweist, durch welche dem aktiven Bereich ein elektrisches Feld zugeführt wird, wobei wenigstens ein Teil des aktiven Bereichs, mit welchem die Elektrode in Kontakt steht, eine Störstellenkonzentration von nicht mehr als 6×10¹⁷ cm-3 aufweist.11. Semiconductor component, characterized by a substrate ( 131; 141 ), a stack structure formed on the substrate, which forms an active region ( 132; 148, 147 ), a connection region ( 133, 136; 143, 146 ), which is connected to is connected to the stack structure and has at least one electrode ( 133; 143 ) made of superconducting material, through which an electric field is supplied to the active region, at least a part of the active region with which the electrode is in contact no longer having an impurity concentration than 6 × 10¹⁷ cm -3 . 12. Bauelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode und der aktive Bereich einen Schottky- Kontakt bilden.12. The component according to claim 11, characterized in that that the electrode and the active area have a Schottky Make contact. 13. Bauelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelstruktur eine im wesentlichen nicht-dotierte Halbleiterschicht (147) umfaßt, wo sich Stromträger als zweidimensionales Gas bewegen.13. The component according to claim 11, characterized in that the stack structure comprises a substantially non-doped semiconductor layer ( 147 ), where current carriers move as a two-dimensional gas. 14. Halbleiter-Bauelement, gekennzeichnet durch wenigstens ein Halbleiterchip mit darin ausgebildeten Halbleiterelementen, welches erste Bondbereiche trägt, die aus elektrisch leitendem Material bestehen und auf einer Oberfläche des Chips angeordnet sind, Verbindungseinrichtungen, welche Verbindungsverdrahtungen aus supraleitendem Material aufweisen und zweite Bondbereiche aufweisen, sowie Leitglieder, welche aus einem elektrisch leitenden Material bestehen und die ersten Bondbereiche mit den zweiten Bondbereichen elektrisch verbinden.14. Semiconductor component, characterized by at least a semiconductor chip with semiconductor elements formed therein, which carries first bond areas that from consist of electrically conductive material and on a Surface of the chip are arranged, connecting devices, which connection wiring made of superconducting Have material and second bond areas have, as well as guide members, which from an electrical conductive material and the first bond areas electrically connect to the second bond areas. 15. Bauelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung ein Isolatorsubstrat um­ faßt, auf welchem die Verbindungsverdrahtungen ausgebildet sind.15. The component according to claim 14, characterized in that the connector means around an insulator substrate  summarizes on which the connection wiring is formed are. 16. Bauelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Halbleiterchips vorgesehen ist.16. The component according to claim 15, characterized in that a plurality of semiconductor chips is provided. 17. Bauelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitglieder Metallhöcker umfassen.17. The component according to claim 16, characterized in that that the guide members include metal bumps. 18. Bauelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Halbleiterchips auf dem Isolatorsubstrat getragen wird und die Leitglieder Metalldrähte umfassen.18. The component according to claim 16, characterized in that that the plurality of semiconductor chips on the insulator substrate is worn and the guide links metal wires include.
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