[其他]具有若干导电线路供传输高速信号用的电路

说明书

本发明涉及一种集成电路，该集成电路包括一半导体本体，半导体本体具有多个电路元件，所述诸电路元件之间有多个互连线。

具有若干导电线路用以传输高速信号的电路是经常使用的，也是众所周知的。事实上，任何半导体材料都能传输信号-无论是低速信号或是高速信号。但当所述信号的前沿很陡时会有这样一个很大的缺点，即导电材料，由于具有电阻R和电容C，会按RC时间常数使各前沿汇集在一起，就是说，各前沿变得“模糊”，而且会使信号的循环产生一定时延。此外，目前在实际电子电路和电子器件的设计和实践方面取得了很大的技术进展，使用这些电路和器件的时间在逐步缩短，同时它们的操作速率在逐步提高。因此为了防止给这些优点带来有害的影响，必须使通到所述电路和器件的输入端和输出端的导电线路能确保以特高的速度传送信号而不失真。

本发明的目的是提供一种能避免上述缺点的有效装置。

因此为使超高速电路能进行传输和工作，前序中所述的电路应具有这样的特点：所述半导体本体应具有分层的结构，且至少有一个第一半导体层具有第一禁带宽度，第二半导体层具有大于所述第一禁带宽度的第二禁带宽度，所述第一和第二半导体层之间形成一个界面，且一二维电荷载流子气体在所述界面附近形成电流通路，而在足够低的温度下和在垂直于所述界面的方向上施加足够高的磁场分量时，所述电流通路变得具有超导电性，从而使所述电流通路的纵向电阻实质上降到零。这样，在预定的温度和磁场条件下，所述电路的材料变成具有超电导性，且各导电线路的纵向电阻变为准零值，导电情况变得准理想，就是说，加到所述诸线路上的信号实质上在有关介质中能以光速传播，因而抑制了信号在普通导电材料传播过程中必然会出现的延迟和失真，从而有可能在不为它们的性能所限制的情况下应用这种超高速电子电路或器件。

此外，有一点必须指出的是，本发明的电路应用在上述条件下还具另一个显著的优点。实际上，从试验室的实验中发现，各导电线路的横向电阻值具有趋向于无穷大的倾向，这就是说，各导电线路完全与环境绝缘。

从下面参照附图以举例的形式所作的叙述可以清楚了解本发明是如何实施的。

唯一的附图显示了电路材料，可能存在的结构横截面。

所述材料应具有二维的载流子气体（电子或空穴）;它是从具有小禁带的材料和具有较大禁带的材料（或相反）叠层制得的。所述二维气体位于该两叠层的界面，而所述气体的存在使材料具有半导体的性能。有大量各色各样的材料，特别是Ⅲ-Ⅴ族元素的材料（特别适合此用途），包括它们的三元合金和四元合金，可以构成所述材料的大量组合物。本发明电路的一个最佳实施例选用了AlGaA/GaAs型组合物。但不言而喻，这个选择是没有任何限制的;其它组合物同样也极其适用，例如：

InP/GaInAs

GaAs/GaInAs

AlGaInAs/GaInAs

AlInAs/GaInAs

GaInP/GaAs等等

附图显示了具有若干导电线路的电路的外延结构横截面。

外延结构是在半绝缘的掺铬GaAs衬底层1上制取的;它由下列各层组成;由不掺杂AlGaAs构成厚度为L2（0.5微米≤L2≤1微米）的层2，由不掺杂GaAs构成厚度为L3（0.5微米≤L3≤1微米）的层3，由不掺杂AlGaAs构成厚度为L4（20埃≤L4≤100埃）的薄层4，由掺硅的AlGaAs构成厚度为L5（50埃≤L5≤500埃，N_D5≌10¹⁸厘米^-3）的层5，和由掺硅的GaAs构成厚度为L6（50埃＜L6＜500埃，N_D6≌10¹⁸厘米^-3）的层6。以2DEG表示的二维气体处在层3和层4的异质结上。层4和层5的厚度以及层5的掺杂是这样选取的，使得具有二维n_2D的气体电子，其密度在3×10¹¹厘米^-2的数量级。

该电子密度对应于相当于二维气体在磁场 ()/(B) 时第二兰道次能级的霍尔坪的形成，磁场 ()/(B) 的感应密度小于7泰斯拉，该效应是为获得这个霍尔坪而产生的（磁场的作用方向垂直于诸导电线路）。显然本发明可扩大应用于更高的气体浓度，并可扩大在更大的磁场下获取霍尔坪。

另一方面，为配合其它特性以获取准理想的导电状态，应保持低温。在所选用实施方案中，该温度在几个°K（4.2°K）绝对温度左右。