光學成像微電子學微結(jié)構(gòu)技術(shù)-結(jié)構(gòu)微型化元件

  微電子學中，由于結(jié)構(gòu)可以縮小到亞微米的范圍，因此一個工
作部件上單位面積的元件組裝密度比傳統(tǒng)技術(shù)允許的密度高出許多
倍。所以盡管處理費用增加了，然而單個元件的成本卻大大降低。
比如，如果結(jié)構(gòu)的線性尺寸減小為l／2，利用并行過程可以在基底
上生成4倍數(shù)量的結(jié)構(gòu)。這樣即使光刻法的費用增加了3倍，總體看
來仍然可以獲得利潤。除了費用方面的優(yōu)勢，結(jié)構(gòu)微型化也使質(zhì)量
得到很大改進。衡量集成電路的指標一般是功能密度和轉(zhuǎn)換速度。
由于結(jié)構(gòu)小型化，電路內(nèi)部的連接路徑相應縮短，這對信號處理速
度產(chǎn)生了直接影響。一個簡單的計算已經(jīng)表明，光的真空速度達0
．3mm／ps。一個電路信號每皮秒通過的路徑受電容和電感的影響
，由于電路結(jié)構(gòu)的減小，信號每皮秒通過的路徑也相應縮短。
  光學成像意味著信息的平行傳送。比如光刻法中，最小尺寸達
0．5微米的結(jié)構(gòu)可被傳送到1cm的板上，這樣就得到了4X108個并行
像素。結(jié)構(gòu)傳送過程獨立于傳送的結(jié)構(gòu)型式。只要在允許的最小尺
寸范圍內(nèi)，一個復雜的結(jié)構(gòu)并不會比簡單的結(jié)構(gòu)花費更多。如果設(shè)
計巧妙，結(jié)構(gòu)互相交錯，在同樣技術(shù)前提下可以得到更高的組裝密
度。
  不過光傳輸導致的一個局限就是二維性。由于成像焦深有限，
所有傳送的結(jié)構(gòu)型式都是二維的。一個微電子電路很容易橫向即在
J和v方向上擴展幾毫米或者幾厘米。在z向上也就是深度方向上，
卻很少能擴展10μm以上。所以人們稱整個微電子學是準二維的。
當然利用其他方法可以制造層層疊放的電路，不過這并不能改變這
樣一個事實，那就是結(jié)構(gòu)是以二維的形式傳送的。不過光傳送結(jié)構(gòu)
的方法具有眾多的優(yōu)越性，這遠遠彌補了其不足。綜上所述可以看
出，微電子學的第二個目標無疑是光刻法的應用。

通過以最低的成本在一個單獨的晶片上生產(chǎn)數(shù)百萬計的結(jié)構(gòu)元件，
從而補償了研發(fā)中昂貴的研發(fā)費用。由于降低了步驟的分散性，提
高了產(chǎn)出效率，人們可以更精確地描述和模擬生產(chǎn)過程。因此利用
軟件工具設(shè)計電路，不僅更加精確，同時更加實用?？梢哉f，批量
制造是微電子學的第三個目的。
  目前與微電子學相關(guān)的電子技術(shù)的研發(fā)原理發(fā)生了什么變化?
那就是利用少量的公差范圍很小的標準元件組替代多路單個結(jié)構(gòu)元
件，從而可以集中研究較少的標準結(jié)構(gòu)元件，而且電路性能與傳統(tǒng)
的基本電路相比可以提高很多倍。
  利用合適的計算機輔助設(shè)計工具可以設(shè)計最優(yōu)化的復雜電路。
通過改進設(shè)計工具，正如不斷提高結(jié)構(gòu)元件的性能一樣，人們可以
得到幾年前技術(shù)上無法實現(xiàn)的一些功能。
  微電子學的基本思想同樣適用于微結(jié)構(gòu)技術(shù)。對于后者而言，
利用微電子學發(fā)展所積累的豐富知識是很有利的。即使某些過程需
要重新開發(fā)，但是從根本上講，還是可以利用微電子學的理論和技
術(shù)基礎(chǔ)。

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