Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilden
einer oxidischen supraleitenden Dünnschicht, und insbesondere
ein neuartiges Verfahren zum Bilden einer supraleitenden
Dünnschicht aus einem Verbundoxid vom Cu-Oxid-Typ, wie
beispielsweise ein Verbundoxid vom Y-Typ auf einem Siliciumsubstrat mit
hoher Steuerbarkeit einer Kristallorientierung.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Das Supraleitungsphänomen ist als ein pHänomen erachtet worden,
das einer Tiefsttemperatur innewohnt, die unvermeidlich Kühlen
durch flüssiges Hehum erfordert. 1986 berichteten jedoch
Bednorz und Müller, daß (La, Ba)&sub2;CuO&sub4; einen supraleitenden Zustand
bei einer Temperatur von 30 K zeigt. 1987 berichtete Chu, daß
YBa&sub2;Cu&sub3;Oy eine supraleitende kritische Temperatur in der
Größenordnung von 90 K aufweist, und 1988 berichtete Maeda von einem
supraleitenden Verbundoxid vom sogenannten Wismuth(Bi)-Typ mit
einer supraleitenden kritischen Temperatur größer als 100 K.
Diese supraleitenden Verbundoxide können einen supraleitenden
Zustand beim Kühlen unter Verwendung von kostengünstigem
flüssigen Stickstoff erzielen. Infolge davon ist die Möglichkeit
einer tatsächlichen Anwendung der Supraleiter-Technik
diskutiert und untersucht worden. Zu Beginn ist das supraleitende
Verbundoxid als gesinterter Körper durch einen
Festphasenreaktionsprozeß gebildet worden; neuerdings ist es jedoch möglich
geworden, daß es in Form einer Dünnschicht gebildet wird.
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Infolge davon ist es allmählich möglich geworden, eine erhöhte
Qualität zu erhalten.
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Bei der Anwendung der oxidischen supraleitenden Dünnschicht auf
dem Gebiet der Elektronik ist es erforderlich, eine Dünnschicht
abzuscheiden, die vor allem eine ausgerichtete (lined-up) oder
gleichmäßige Kristallorientierung aufweist. Insbesondere ist es
bekannt, daß oxidisches supraleitendes Material eine
bemerkenswerte Kristallanisotropie bezüglich ihrer supraleitenden
Eigenschaften aufweist. Zum Zeitpunkt der Abscheidung der oxidischen
supraleitenden Dünnschicht ist es deshalb erforderlich, die
Kristallorientierung bzw. -ausrichtung in Bezug auf den
Anwendungszweck der abgeschiedenen oxidischen supraleitenden
Dünnschicht zu steuern.
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Beispielsweise im Fall der Verwendung der oxidischen
supraleitenden Dünnschicht als supraleitender Strompfad, der es
erlaubt, daß ein supraleitender Strom parallel zur
Abscheidungsfläche des Substrats fließt, ist es erforderlich, die
oxidische supraleitende Dünnschicht so abzuscheiden, daß eine "c-
Achse" des Kristalls senkrecht zur Abscheidungsfläche des
Substrats verläuft. Insbesondere ist es erforderlich, daß die
oxidische supraleitende Dünnschicht eine [001]-orientierte
Dünnschicht ist. Jm Fall der Verwendung einer oxidischen
supraleitenden Dünnschicht in einem gestapelten bzw. geschichteten
SIS (Supraleiter-Isolator-Supraleiter) Josephson-Bauelement ist
es andererseits erforderlich, den supraleitenden Strom zu
veranlassen, senkrecht zur Abscheidungsfläche des Substrats zu
fließen. In diesem Fall ist es demnach erforderlich, die
oxidische supraleitende Dünnschicht so abzuscheiden, daß eine "c-
Achse" des Kristalls parallel zur Abscheidungsfläche des
Substrats verläuft, daß nämlich die oxidische supraleitende
Dünnschicht entweder in einer [100]-Orientierung oder einer
[110]-Orientierung ausgerichtet ist.
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Andererseits weist das supraleitende Verbundoxidmaterial
üblicherweise eine komplizierte kristalline Struktur auf, und
lediglich dann, wenn es auf einem Substrat aus einem speziellen
Material unter einer speziellen Bedingung abgeschieden wird,
kann eine gewünschte spezifische Kristallorientierung erhalten
werden. Beispielsweise als Substrat, auf welchem eine oxidische
supraleitende Dünnschicht abgesrhieden wird, ist es
erforderlich, ein Substratmaterial zu wählen, das gittermäßig mit dem
oxidischen supraleitenden Material zusammenpaßt und eine
geringere gegenseitige Diffusion zu dem oxidischen supraleitenden
Material hat. Insbesondere können eine (100)-Ebene eines MgO-
Einkristalls und eine (001)-Ebene oder eine (110)-Ebene eines
SrTiO&sub3;-Einkristalls usw. verwendet werden.
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Das vorstehend genannte oxidische Einkristallsubstrat ist
jedoch üblicherweise teuer und steht in geringer Menge zur
Verfügung. Das ist einer der Hinderungsgründe für eine
tatsächliche Anwendung des oxidischen Supraleiters. Außerdem ist eine
große Abmessung des oxidischen Einkristallsubstrats sehr
schwierig zu erhalten, weshalb es nicht als geeignetes Material
bezeichnet werden kann, wenn eine oxidische supraleitende
Dünnschicht mit großer Abmessung angestrebt wird. Unter diesen
Umständen ist vorgeschlagen worden, als Substrat zur Bildung für
die oxidische supraleitende Dünnschicht ein Siliciumwafer zu
verwenden, bei dem es sich um ein kostengünstiges und
hochqualitatives Substratmaterial handelt, das aktuell problemlos zur
verfügung steht.
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Wenn das Siliciumsubstrat als Substrat zur Bildung der
oxidischen supraleitenden Dünnschicht verwendet wird, reagiert
jedoch die oxidische supraleitende Dünnschicht mit Silicium
(Si) des Substratmaterials mit dem Ergebnis, daß die gebildete
oxidische supraleitende Dünnschicht lediglich eine deutlich
verschlechterte supraleitende Eigenschaft hat oder diese
vollständig verloren hat.
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Um zu verhindern, daß die oxidische supraleitende Dünnschicht
mit dem Substratmaterial reagiert, ist auch vorgeschlagen
worden, eine Pufferschicht auf der Abscheidungsfläche des
Substrats zu bilden, und daraufhin die oxidische supraleitende
Dünnschicht auf der Pufferschicht abzuscheiden.
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Diese Verfahren sind in den Druckschriften Japn. J. Appl.
Phys., Band 29, Nr. 6, Juni 1990, S. L955-L957, H. Myoren et
al.: "Crystalline qualities and critical current densities of
A&sub5;-grown Ba&sub2;YCU&sub3;Ox thin films on silicon with buffer layers",
und in der EP-A-0 490 776 offenbart, die den Stand der Technik
gemäß Artikel 54(3) EPÜ beschreibt.
Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
neuartiges Verfahren zum Bilden einer oxidischen supraleitenden
Dünnschicht auf einem Siliciumsubstrat unter freier Steuerung
ihrer Kristallorientierung zu schaffen.
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Die verschiedenen Dünnschichtorientierungen sind in Bezug auf
die Substratoberfläche festgelegt. Beispielsweise bedeutet
"[001]-ausgerichtete Dünnschicht" eine Dünnschicht, deren
[001]-Achse senkrecht zur Oberfläche des Substrats verläuft.
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Die vorstehend genannte sowie weitere Aufgaben der vorliegenden
Erfindung werden in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung durch ein Verfahren zum Bilden einer oxidischen
supraleitenden Dünnschicht 4 vom Cu-Oxid-Typ, die aus
[001]-ausgerichteten Kristallbereichen und [110]-ausgerichteten
Kristallbereichen in einem gemischten Zustand zusammengesetzt sind, auf
einem Siliciumsubstrat gelöst, umfassend die Schritte: Reinigen
einer [100]-Abscheidungsfläche eines Siliciumsubstrats 1 durch
eine verdünnte Hydrofluor-Säurenflüssigkeit und Erwärmen des
Siliciumsubstrats bei einer Temperatur von nicht weniger als
900ºC in einem Hochvakuum nicht größer als 133,322 x 10&supmin;&sup6; Pa
(10&supmin;&sup6; Torr), Bilden einer [100]-ausgerichteten ZrO&sub2;-Dünnschicht
2 in einem Bereich der gereinigten [100]-Abscheidungsfläche des
Siliciumsubstrats 1, wobei der Bereich letztendlich mit einer
[001]-ausgerichteten supraleitenden Dünnschicht aus einem
Verbundoxid vom Cu-Oxid-Typ gebildet ist, Bilden einer Y&sub2;O&sub3;-
Dünnschicht 3 auf der Abscheidungsfläche des Siliciumsubstrats
1 und der ZrO&sub2;-Dünnschicht 2, Bilden einer supraleitenden
Dünnschicht 4 aus Verbundoxid vom Cu-Oxid-Typ auf der
Y&sub2;O&sub3;-Dünnschicht 3, wobei die supraleitende Dünnschicht aus Verbundoxid
vom Cu-Oxid-Typ in einer [001]-Orientierung über der
ZrO&sub2;-Dünnschicht 2 kristallaufgewachsen wird, und wobei die
supraleitende Dünnschicht aus Verbundoxid vom Cu-Oxid-Typ in einer
[110]-Orientierung in dem anderen Bereich aufgewachsen wird.
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Wie vorstehend angeführt, ist es erforderlich, daß die
supraleitende Dünnschicht aus Verbundoxid eine [110]-Orientierung in
einem Fall und eine [001]-Orientierung in einem anderen Fall,
abhängig von ihrer aktuellen Anwendung, aufweist. Es ist
bereits versucht worden, auf einem Siliciumsubstrat eine
supraleitende Dünnschicht aus Verbundoxid zu bilden, die lediglich
eine dieser zwei Kristallorientierungen aufweist (siehe die
vorstehend angeführte EP-A-0 490 776). Ferner ist in der EP-A-
0 502 787, die unter den Artikel 54(3) EPÜ fällt, ein Verfahren
zum Bilden einer supraleitenden Dünnschicht aus Verbundoxid auf
dem Siliciumsubstrat berichtet worden, die unterschiedliche
Bereiche aufweist, die unterschiedliche Kristallorientierungen
haben.
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Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Bilden einer
oxidischen supraleitenden Dünnschicht steht einen
unterschiedlichen Weg zum Bilden einer supraleitenden Dünnschicht aus
einem Verbundoxid bereit, die unterschiedliche Bereiche mit
unterschiedlichen Kristallorientierungen aufweist, indem die
Kristallorientierung einer Pufferschicht geeignet gesteuert
wird, auf welcher die supraleitende Dünnschicht aus Verbundoxid
direkt abgeschieden wird.
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Insbesondere wird auf einer (100)-Abscheidungsfläche eines
Siliciumsubstrats eine ZrO&sub2;-Dünnschicht zunächst in einem
Bereich gebildet, um schließlich mit einer [001]-ausgerichteten
supraleitenden Dünnschicht aus Verbundoxid gebildet zu werden.
Diese ZrO&sub2;-Dünnschicht kann durch Abscheiden einer
ZrO&sub2;-Dünnschicht gebildet werden, um die gesamte Abscheidungsfläche des
Siliciumsubstrats abzudecken, woraufhin die abgeschiedene ZrO&sub2;-
Dünnschicht beispielsweise durch Ätzen mit einem Muster
versehen bzw. strukturiert wird. Die ZrO&sub2;-Dünnschicht, die auf der
(100)-Fläche des Siliciumsubstrats abgeschieden ist, ist dabei
in einer [100]-Orientierung ausgerichtet.
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Daraufhin wird eine Y&sub2;O&sub3;-Dünnschicht abgeschieden, um die
gesamte Abscheidungsfläche des Siliciumsubstrats abzudecken,
die teilweise mit der ZrO&sub2;-Dünnschicht beschichtet ist. Zu
diesem Zeitpunkt ist die Y&sub2;O&sub3;-Dünnschicht in einer
[100]-Orientierung auf der ZrO&sub2;-Dünnschicht, jedoch in einer
[110]-Orientierung in einem Bereich ausgerichtet, in welchem die
Y&sub2;O&sub3;-Dünnschicht direkt auf der Siliciumsubstratfläche abgeschieden ist,
die mit keiner ZrO&sub2;-Dünnschicht beschichtet ist.
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Daraufhin wird die supraleitende Dünnschicht aus Verbundoxid
auf der Y&sub2;O&sub3;-Dünnschicht abgeschieden, die unterschiedliche
Bereiche mit unterschiedlichen Kristallorientierungen aufweist,
wie vorstehend angeführt. Die supraleitende Dünnschicht aus
Verbundoxid wird in einer [001]-Orientierung auf dem
[100]-ausgerichteten Bereich der Y&sub2;O&sub3;-Dünnschicht kristallaufgewachsen,
und die supraleitende Dünnschicht aus Verbundoxid wird in einer
[110]-Orientierung auf dem [110]-ausgerichteten Bereich der
Y&sub2;O&sub3;-Dünnschicht kristallaufgewachsen. Demnach wird die
supraleitende Dünnschicht aus Verbundoxid kristallaufgewachsen, um
aus unterschiedlichen Bereichen zu bestehen, die
unterschiedliche Kristallorientierungen in Übereinstimmung mit dem Muster
der ZrO&sub2;-Dünnschicht aufweist, die zuerst auf dem
Siliciumsubstrat gebildet wurde.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Abscheidungsfläche
des Siliciumsubstrats vor der Abscheidung der ZrO&sub2;-Dünnschicht
gereinigt. Das Reinigen der Abscheidungsfläche des
Siliciumsubstrats ist deshalb sehr vorteilhaft, weil es die
Kristallinität der Pufferschicht deutlich verbessern kann, die auf der
Abscheidungsfläche des Siliciumsubstrats gebildet ist, und es
ist deshalb sehr wirksam die Qualität der letztendlich
abgeschiedenen supraleitenden Dünnschicht aus Verbundoxid zu
erhöhen und für die Steuerbarkeit der Kristallorientierung der
letztendlich abgeschiedenen supraleitenden Dünnschicht aus
Verbundoxid.
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Insbesondere vor der Abscheidung der ZrO&sub2;-Dünnschicht wird die
Abscheidungsfläche des Siliciumsubstrats durch eine verdünnte
Hydrofluor(HF)-Säureflüssigkeit (50%) gereinigt, und daraufhin
wird das Siliciumsubstrat bei einer Temperatur von nicht
weniger als 900ºC in einem Hochvakuum von nicht größer als 133,322
x 10&supmin;&sup6; Pa (10&supmin;&sup6; Torr) erwärmt. Durch diese Behandlung kann die
Oberfläche des Siliciumsubstrats auf ein sehr hohes Niveau
gereinigt werden. Wenn mit anderen Worten die Temperatur und
der Vakuumgrad niedriger als die vorstehend genannten Werte
sind, werden die Qualität und die Kristallorientierung der
Pufferschicht und der auf dem Substrat gebildeten supraleitenden
Dünnschicht aus Verbundoxid verschlechtert. Eine
zufriedenstellende Wirkung kann dann nicht erzielt werden.
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Die Dicke der ZrO&sub2;-Dünnschicht, die zur Steuerung der
Kristallorientierung gebildet wird, liegt bevorzugt im Bereich von 50 Å
bis 30 Å (1 Å = 0,1 nm). Wenn die Dicke der ZrO&sub2;-Dünnschicht
kleiner als so Å ist, ist es möglich, zu verhindern, daß
Silicium von dem Siliciumwafer in die darüberliegende Schicht
diffundiert. Wenn im Gegensatz dazu, die Dicke der
ZrO&sub2;-Dünnschicht größer als 300 Å ist, wird die Oberflächenqualität der
ZrO&sub2;-Dünnschicht verschlechtert, und die Ausbreitung des
Kristallwachstums und damit die Kristallorientierung wird deutlich
behindert.
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Die Dicke der Y&sub2;O&sub3;-Dünnschicht, die zur Steuerung der
Kristallorientierung gebildet wird, liegt bevorzugt im Bereich von 300
Å bis 1000 Å. Wenn die Dicke der Y&sub2;O&sub3;-Dünnschicht kleiner als
300 Å ist, ist es nicht möglich, zu verhindern, daß Silicium
von dem Siliciumwafer in die darüberliegende Schicht
diffundiert. Wenn im Gegensatz dazu die Dicke der Y&sub2;O&sub3;-Dünnschicht
größer als 1000 Å ist, wird die Oberflächenqualität der Y&sub2;O&sub3;-
Dünnschicht verschlechtert, und die Ausbreitung des
Kristallwachstums und damit die Kristallorientierung werden stark
behindert.
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Die vorstehend genannten sowie weitere Aufgaben, Merkmale sowie
Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus der
folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der
Erfindung in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1A zeigt eine schematische Schnittansicht einer oxidischen
supraleitenden Dünnschicht, die in Übereinstimmung mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren gebildet ist, und
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Fig. 1B zeigt die Kristallorientierungen der oxidischen
supraleitenden Dünnschicht, die in Übereinstimmung mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren gebildet ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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In Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde
eine supraleitende Dünnschicht aus Verbundoxid vom Y-Ba-Cu-Typ
auf einer (100)-Abscheidungsfläche von zwei Siliciumwafern
gebildet.
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Einer der beiden Siliciumwafer wurde durch eine verdünnte
50%ige Hydrofluor-Säureflüssigkeit gereinigt und darauf für 10
Minuten in einem Ofen gehalten, der auf einer Temperatur von
930ºC gehalten wurde, und auf keinen höheren Druck als 133,322
x 10&supmin;&sup6; Pa (10&supmin;&sup6; Torr) evakuiert wird. Der andere Siliciumwafer
wurde durch eine 50%ige verdünnte Hydrofluor-Säureflüssigkeit
gereinigt, jedoch nicht der Wärmebehandlung unterworfen.
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Eine ZrO&sub2;-Dünnschicht wurde abgeschieden, um die gesamte
Abscheidungsfläche des behandelten Siliciumwafers und des nicht
behandelten Siliciumwafers abzudecken. Die Abscheidung von ZrO&sub2;
wurde durch einen MBE(Molekularstrahlepitaxie)-Prozeß unter
Verwendung von Zr-Metall als Target durchgeführt. Die
Abscheidungsbedingung ist wie folgt:
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Substrattemperatur : 820ºC
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Gasdruck : 133,322 x 10&supmin;&sup5; Pa (1 x 10&supmin;&sup5; Torr)
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Abscheidungsgeschwindigkeit : 0,5 Å/&sub5;
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Dünnschichtdicke : 100 A
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Daraufhin wurde die abgeschiedene ZrO&sub2;-Dünnschicht durch
reaktives lonenätzen unter Verwendung eines Gasgemisches aus CF&sub4;
und H&sub2; derart mit einem Muster versehen bzw. strukturiert, daß
ein Teil der abgeschiedenen ZrO&sub2;-Dünnschicht so entfernt war,
daß ein Teil des Siliciumsubstrats freiliegt.
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Außerdem wurde eine Y&sub2;O&sub3;-Dünnschicht abgeschieden, um die
gesamte freigelegte Abscheidungsfläche der Siliciumoberfläche
und die gemusterte Y&sub2;O&sub3;-Dünnschicht abzudecken. Die Abscheidung
von Y&sub2;O&sub3; wurde durch ein MBE-Prozeß unter Verwendung von Y-
Metall als Target durchgeführt. Die Abscheidungsbedingung ist
wie folgt:
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Substrattemperatur : 720ºC
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Gasdruck : 133,322 x 10&supmin;&sup5; Pa (1 x 10&supmin;&sup5; Torr)
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Abscheidungsgeschwindigkeit : 0,2 Å/s
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Dünnschichtdicke : 300 Å
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Schließlich wurde eine supraleitende Dünnschicht aus
Verbundoxid vom Y-Ba-Cu-Typ auf der abgeschiedenen Y&sub2;O&sub3;-Dünnschicht
durch Magnetronsputtern abgeschieden. Als Target wurde ein
Verbundoxid-Sinterkörper mit einem Atomverhältnis Y:Ba:Cu =
1,0:2,0:3,8 verwendet. Die Abscheidungsbedingung ist wie folgt:
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Substrattemperatur : 600ºC
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Sputtergas : Gasgemisch aus Ar und O&sub2; (O&sub2;/Ar+O&sub2;) = 0,2 (Volumenverhältnis)
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Gasdruck : 66,661 Pa (0,5 Torr)
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Abscheidungsgeschwindigkeit : 18 Å/min
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Dünnschichtdicke : 1000 Å
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In den zwei derart gebildeten Proben wurde die
Kristallorientierung eines Teils der oxidischen supraleitenden Dünnschicht,
die über der ZrO&sub2;-Dünnschicht angeordnet ist und die
Kristallorientierung
des anderen Teils der oxidischen supraleitenden
Dünnschicht durch Elektronenbeugung und Röntgenstrahlbeugung
untersucht. Der Teil der oxidischen supraleitenden Dünnschicht,
die über der ZrO&sub2;-Dünnschicht angeordnet ist, war in einer
[001]-Orientierung ausgerichtet, während der andere Teil der
oxidischen supraleitenden Dünnschicht in einer
[110]-Orientierung ausgerichtet war.
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Bei der Probe, die nicht der Reinigungsbehandlung vor der
Abscheidung der ZrO&sub2;-Dünnschicht unterworfen war, war hingegen
die supraleitende Dünnschicht aus Verbundoxid vom Y-Ba-Cu-Typ
in dem Bereich polykristallin, der nicht mit der
ZrO&sub2;-Dünnschicht beschichtet war, nämlich in dem Bereich, in welchem die
supraleitende Dünnschicht aus Verbundoxid vom Y-Ba-Cu-Typ
direkt auf der Y&sub2;O&sub3;-Dünnschicht abgeschieden war, die direkt
auf dem Siliciumwafer abgeschieden war&sub5; Außerdem war die
Kristallorientierung deutlich verschlechtert.
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Fig. 1A zeigt eine schematische Schnittansicht der oxidischen
supraleitenden Dünnschicht, die in Übereinstimmung mit dem
vorstehend angeführten Verfahren gebildet ist, und Fig. 1B zeigt
die Kristallorientierungen der oxidischen supraleitenden
Dünnschicht, die in Übereinstimmung mit dem vorstehend erläuterten
Verfahren gebildet ist.
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Wie in Fig. 1A gezeigt, weist die Probe
ZrO&sub2;-Dünnschichtbereiche 2 auf, die teilweise auf einem Siliciumsubstrat 1 gebildet
sind, und eine Y&sub2;O&sub3;-Dünnschicht 3 und eine supraleitende
Dünnschicht 4 aus Verbundoxid vom Y-Ba-Cu-Typ, die darauf in dieser
Reihenfolge abgeschieden sind.
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Die ZrO&sub2;-Dünnschichtbereiche 2, die Y&sub2;O&sub3;-Dünnschicht 3 und die
supraleitende Dünnschicht 4 aus Verbundoxid vom Y-Ba-Cu-Typ
weisen Kristallorientierungen auf, die in Fig. 1B gezeigt sind.
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Insbesondere sind die ZrO&sub2;-Dünnschichtbereiche 2, die teilweise
auf dem Siliciumsubstrat 1 gebildet sind, in einer
[100]-Orientierung ausgerichtet, und die Y&sub2;O&sub3;-Dünnschicht 3 ist in einer
[100]-Orientierung direkt über den ZrO&sub2;-Dünnschichtbereichen 2,
jedoch in einer [110]-Orientierung auf dem anderen Bereich
ausgerichtet, nämlich auf der freigelegten Abscheidungsfläche des
Siliciumsubstrats. Außerdem ist die supraleitende Dünnschicht 4
aus Verbundoxid vom Y-Ba-Cu-Typ, die auf der Y&sub2;O&sub3;-Dünnschicht 3
abgeschieden ist, welche die bezüglich der Kristallorientierung
voneinander unterschiedlichen Bereiche aufweist, in einer
[001]-Orientierung auf den [100]-ausgerichteten
Y&sub2;O&sub3;-Dünnschichtbereichen, jedoch in einer [110]-Orientierung auf den
[110]-ausgerichteten Y&sub2;O&sub3;-Dünnschichtbereichen ausgerichtet.
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Für jede der zwei Proben wurden eine supraleitende kritische
Temperatur Tc und eine kritische Stromdichte Jc der [001]-
orientierten Bereiche und der [110]-ausgerichteten Bereiche der
supraleitenden Dünnschicht 4 aus Verbundoxid vom Y-Ba-Cu-Typ
gemessen. Das Meßergebnis ist wie folgt: Die kritische
Stromdichte Jc wurde bei 77 K gemessen.
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Bemerkung: Die Probe 1 wurde den Reinigungs- und
Erwärmungsbehandlungen ausgesetzt, während die Probe 2 der
Reinigungsbehandlung, jedoch nicht der
Wärmebehandlung ausgesetzt wurde.
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Bei der vorstehend angeführten Ausführungsform wird die
supraleitende Dünnschicht aus Verbundoxid vom Cu-Oxid-Typ aus dem
supraleitenden Material aus Verbundoxid vom Y-Ba-Cu-Typ
gebildet, bei dem es sich um ein typisches sogenanntes
supraleitendes Material vom Cu-Oxid-Typ mit hoher Tc handelt, welches
Material durch viele Forscher seit der Entdeckung von Bednorz
und Müller 1986 untersucht wurde, und von dem gesagt wird, daß
es ein oxidisches supraleitendes Material mit einer kritischen
Temperatur von nicht weniger als 30 K zeigt. Deshalb versteht
es sich, daß das Material der supraleitenden Dünoschicht aus
Verbundoxid vom Cu-Oxid-Typ nicht auf das supraleitende
Material aus Verbundoxid vom Y-Ba-Cu-Typ beschränkt ist; vielmehr
kann die supraleitende Dünnschicht aus Verbundoxid vom Cu-Oxid-
Typ aus einem beliebigen anderen supraleitenden Material vom
cu-Oxid-Typ mit hoher Tc gebildet werden, einschließlich einem
supraleitenden Material aus Verbundoxid vom Bi-Sr-Ca-Cu-Typ und
einem supraleitenden Material aus Verbundoxid vom Tl-Ba-Ca-Cu-
Typ.
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Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, kann das
erfindungsgemäße Verfahren eine supraleitende Dünnschicht aus
Verbundoxid auf einem Siliciumsubstrat abscheiden, die aus
mehreren Bereichen besteht, die benachbart zueinander liegen und
gewünschte unterschiedliche Kristallorientierungen aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist deshalb sehr wirksam bei der
Herstellung eines planaren Josephson-Bauelements und einer
intergrierten supraleitenden Schaltung, in welcher Josephson-
Bauelemente und supraleitende Verdrahtungen zusammengebaut
sind.
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Da der Siliciumwafer kostengünstig ist und problemlos zur
Verfügung steht, und da zur Ausbildung feiner Muster für das
Silicium zahlreiche technische Lösungen bereitstehen, ist die
Verwendung des Siliciumsubstrats zur Bildung einer oxidischen
supraleitenden Dünnschicht bei der Herstellung verschiedener
Baue]emente sehr wirksam. Da ein Siliciumwafer großer Abmessung
bereits kostengünstig zur Verfügung steht, kann die Verwendung
des Siliciumsubstrats den zukünftigen Bedarf für eine große
Abmessung der oxidischen supraleitenden Dünnschicht ausreichend
erfüllen.
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Die Erfindung ist soweit in Bezug auf die speziellen
Ansführungsformen dargestellt und erläutert. Es wird jedoch bemerkt,
daß die vorliegende Erfindung in keinster Weise auf die
Einzelheiten der dargestellten Strukturen beschränkt ist; vielmehr
können im Umfang der beiliegenden Ansprüche Änderungen und
Modifizierungen ausgeführt werden.