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光学成像微电子学微结构技术-结构微型化元件




来源:yiyi
时间:2017-6-12 22:08:35

光学成像微电子学微结构技术-结构微型化元件

    微电子学中,由于结构可以缩小到亚微米的范围,因此一个工
作部件上单位面积的元件组装密度比传统技术允许的密度高出许多
倍。所以尽管处理费用增加了,然而单个元件的成本却大大降低。
比如,如果结构的线性尺寸减小为l/2,利用并行过程可以在基底
上生成4倍数量的结构。这样即使光刻法的费用增加了3倍,总体看
来仍然可以获得利润。除了费用方面的优势,结构微型化也使质量
得到很大改进。衡量集成电路的指标一般是功能密度和转换速度。
由于结构小型化,电路内部的连接路径相应缩短,这对信号处理速
度产生了直接影响。一个简单的计算已经表明,光的真空速度达0
.3mm/ps。一个电路信号每皮秒通过的路径受电容和电感的影响
,由于电路结构的减小,信号每皮秒通过的路径也相应缩短。
    光学成像意味着信息的平行传送。比如光刻法中,最小尺寸达
0.5微米的结构可被传送到1cm的板上,这样就得到了4X108个并行
像素。结构传送过程独立于传送的结构型式。只要在允许的最小尺
寸范围内,一个复杂的结构并不会比简单的结构花费更多。如果设
计巧妙,结构互相交错,在同样技术前提下可以得到更高的组装密
度。
    不过光传输导致的一个局限就是二维性。由于成像焦深有限,
所有传送的结构型式都是二维的。一个微电子电路很容易横向即在
J和v方向上扩展几毫米或者几厘米。在z向上也就是深度方向上,
却很少能扩展10μm以上。所以人们称整个微电子学是准二维的。
当然利用其他方法可以制造层层叠放的电路,不过这并不能改变这
样一个事实,那就是结构是以二维的形式传送的。不过光传送结构
的方法具有众多的优越性,这远远弥补了其不足。综上所述可以看
出,微电子学的第二个目标无疑是光刻法的应用。

通过以最低的成本在一个单独的晶片上生产数百万计的结构元件,
从而补偿了研发中昂贵的研发费用。由于降低了步骤的分散性,提
高了产出效率,人们可以更精确地描述和模拟生产过程。因此利用
软件工具设计电路,不仅更加精确,同时更加实用。可以说,批量
制造是微电子学的第三个目的。
    目前与微电子学相关的电子技术的研发原理发生了什么变化?
那就是利用少量的公差范围很小的标准元件组替代多路单个结构元
件,从而可以集中研究较少的标准结构元件,而且电路性能与传统
的基本电路相比可以提高很多倍。
    利用合适的计算机辅助设计工具可以设计最优化的复杂电路。
通过改进设计工具,正如不断提高结构元件的性能一样,人们可以
得到几年前技术上无法实现的一些功能。
    微电子学的基本思想同样适用于微结构技术。对于后者而言,
利用微电子学发展所积累的丰富知识是很有利的。即使某些过程需
要重新开发,但是从根本上讲,还是可以利用微电子学的理论和技
术基础。

(本文由上海光学仪器厂编辑整理提供, 未经允许禁止复制)

  
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