COMS门电路和TTL集成门电路外部结构的区别
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发布时间：2022-04-29 07:10
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时间：2022-04-29 22:14
与材料科学和晶体生长技术的关系 固态器件和集成电路的发明、发展与材料科学、晶体生长技术有渊源关系。40年代，晶体管现象的发现是由于当时锗、硅单元素半导体材料的研究达到了相当高的水平。制备集成电路芯片要求高质量、大直径硅单晶。对硅单晶的纯度、位错、均匀性、含氧量、微缺陷等的研究，以及砷化镓材料和其他新材料的研究，都依赖于材料科学和晶体生长技术发展。
与超纯化学的关系 在集成电路制备过程中，如引入微量不需要的杂质，就会引起电路失效。在几十道制备工序中所用的超纯试剂、超纯气体、超纯水和感光胶等，无不有赖于超纯化学的研究成果。
与光学、精密机械和电子、电工学的关系 集成电路专用设备和专用仪器仪表，是研究和生产集成电路必不可少的手段，制备工艺采用微米、亚微米量级的微细加工技术，高精度、高真空、高气压下操作实验和程序控制、自动化等都须借助于设备、仪器仪表的研究和制造。
与环境净化科学的关系 集成电路需要在洁净的环境下进行研制和生产。例如，掩模制作技术、光刻技术等要求在100级、局部0级的超净环境下操作。集成电路进一步向超集成密度发展，制备的环境条件离不开环境净化科学。
科学研究内容 集成电路的研究和发展包括 6个方面的内容。
设计和结构分析 早期，中、小规模集成电路设计和掩模版制作多靠人工完成,进入大规模集成阶段后,人工设计必须借助集成电路计算机辅助设计，通过人机交互自动实现。①逻辑设计：对数字逻辑电路来说包括初步逻辑设计、逻辑综合、绘制出逻辑图、划分并列出接线表、产生自动测试图案和进行逻辑模拟，由计算机模拟输出。②电路设计：在逻辑设计之后进行，包括初步电路设计、单元布局、电路分析、建立电路元件数学模型和通过计算机进行电路模拟计算。③器件设计：根据器件中的杂质分布计算器件的电特性。④工艺设计：模拟工艺过程，根据工艺参数对器件、电路的电性能参数的影响,选择最佳工艺条件,必要时也可对电路设计、器件设计提出修改。⑤版图设计：根据电路分析模拟完成电路设计图，进行电路几何图形和版图设计，并由计算机辅助制版系统实现自动制版。⑥编制计算机辅助测试程序。为了完成上述各种模拟设计，需要建立标准单元库和模型参数库。
计算机辅助设计新方法和手段的研究 研究如何用好计算机进行辅助设计，建立新方法和新手段是设计和结构分析中的新课题。为集成电路设计提供的常用软件有：①逻辑设计方面的如逻辑检查程序、逻辑综合程序、自动设计 PLA程序和测试码自动产生程序等。它们用于研究逻辑简化、布尔代数关系检查、测试码的自动产生和逻辑电路自动设计；②电路设计方面的如电路模拟程序、时序模拟程序、混合模拟程序和器件模型参数的优化提取程序；③器件设计方面的如一维、二维和三维的器件模拟程序；④工艺设计方面的如工艺模拟程序；⑤统计分析和优化设计方面的有工艺统计模拟程序和电路容差分析程序；⑥版图设计方面的如交互式版图编辑程序、自动布局、布线程序和设计规则检查程序等。
制备工艺和工艺物理 集成电路制备工艺是在硅平面工艺基础上逐步发展起来的。每当工艺技术有了新的突破，集成电路性能就向新的水平推进一步。因此，新的制备工艺和工艺物理研究是一项重要的内容。现有的制备工艺包括单晶大圆片的切、磨、抛、清洗、合金化、扩散掺杂、离子注入掺杂、氧化、表面钝化、光刻曝光和微细刻蚀、蒸发、溅射、压焊、化学汽相淀积工艺、外延生长、隔离技术、自对准技术、金属互连工艺、亚微米微细加工工艺技术等。在制备工艺的不断发展过程中，在传统的高温工艺基础上提出了低温工艺，在化学腐蚀工艺方面提出了干法工艺、全离子工艺，从机械对准发展为自对准技术等。
测试方法研究和测试手段 随着集成电路进入超大规模集成和系统集成阶段，大规模集成电路测试已成为一个重要方面。超集成元件数量增加和功能齐全，测试项目和测试速度已非人工所能胜任，计算机辅助测试已成为必要手段，而计算机辅助测试中新方法的研究、新图形的产生都属于这方面的研究内容。集成电路从设计开始就必须同时进行测试方法的设计。
可靠性和失效分析 集成电路把传统的电子电路的焊接点减少到几十个焊点,使电路的可靠性大大提高。可靠性高是集成电路的特点之一。可靠性的研究包括：①集成电路产品按宏观统计量抽样进行例行试验。例行试验的每一项目是模仿使用集成电路产品时的客观现场环境、恶劣条件进行的。模拟项目有振动、谐振、机械冲击、例行加速、高低温循环、高温存储、盐雾、高压水汽、动态加电老化、氦质谱检漏、辐照、静电感应、寄生参量效应等试验。这些项目按集成电路类别和使用要求选择进行。②建立失效分析模型,对不合格的集成电路产品进行失效分析。从集成电路的设计、制备工艺、原材料、封装、测试和使用条件各个环节寻找失效原因，进行综合性研究。
新集成电路的研制 硅集成电路的研究已开拓了广阔领域，而全部采用硅制作集成电路的局面正在发生变化。①砷化镓的电子迁移率比硅的高4～5倍，寄生电容又可以做得小，电路的速度更高，如数字逻辑集成电路的速度可达10吉赫，而电路功耗仅为硅集成电路类同样产品的1/25～1/40。砷化镓与其他Ⅲ－Ⅴ族化合物材料结合，可望获得更高的电子迁移率，并可以和光电器件集成在同一衬底上,它比硅器件更耐高温和辐射。在77K低温下工作优于4K的约瑟夫逊结器件。这是未来超高速超大规模集成电路的研究方向之一。②高电子迁移率晶体管由砷化镓和镓、铝、砷结合而成，速度甚高，室温单门延迟已达10～20皮秒。③光集成电路和光存储器能利用光子片借助光传递信息。这种芯片对光、电信号都能处理，预计芯片面积更小，速度快，发热量小。光存储器组成光盘具有存储14兆字节以上的容量。④超晶格器件是利用分子束外延把近似100埃的InAs、AlSb、GeSb三层结构分别以原子层一层一层地外延生长制成的，能达到高集成度和高速度。⑤三维集成电路使硅集成电路从传统的平面结构，走向立体多层结构。可利用现有集成电路工艺制作多层、层间用绝缘层隔离，并立体互连的结构。人们已提出叠层高密度结构和叠层多功能结构两种电路模式，这两种模式正向智能集成电路方向发展。
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时间：2022-04-29 23:32
