集成電路是將電子元件依照電路互連“，集成”在晶片上，實現(xiàn)特定功能的電路系統(tǒng)。在當代，集成電路已滲透到社會發(fā)展的各個領(lǐng)域，是信息產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的基礎(chǔ)和動力。在經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整中，集成電路產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略性、先導(dǎo)性地位凸顯，有望從根本上對制造業(yè)進行改造，在完成產(chǎn)業(yè)升級同時滿足國家信息安全的需要。隨著需求的不斷提升，未來的集成電路需兼具低功耗、小尺寸、高性能等綜合素質(zhì)，LED顯示屏傳統(tǒng)工藝的改進已不足以滿足這些要求。為此，集成電路制造業(yè)必須拓展相應(yīng)制造技術(shù)以順應(yīng)新的發(fā)展趨勢。我國集成電路產(chǎn)業(yè)近20年來取得了顯著發(fā)展，總結(jié)了國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀，并對未來LED顯示屏發(fā)展進行了展望。

　　摩爾定律時代的挑戰(zhàn)及LED顯示屏技術(shù)進步

　　集成電路發(fā)明已屆60周年，在學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的共同推動下，集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展基本遵循著摩爾定律所預(yù)測的節(jié)奏，即集成電路上可容納的元器件的數(shù)目 ，約每隔18～24個月便會增加一倍，性能也將提升1倍。摩爾定律的核心即芯片集成度的提高，主要由集成電路制造工藝來實現(xiàn)。因此，LED顯示屏集成電路制造在整個集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)著尤為重要的地位，一方面推動著摩爾定律的演進，另一方面為集成電路設(shè)計業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品，同時支撐著龐大的集成電路專用裝備和材料市場。

　　在摩爾定律的作用下，單個晶體管的平均價格一直呈指數(shù)的趨勢逐年下降，如圖1所示。在各個技術(shù)節(jié)點里，都有一些關(guān)鍵的LED顯示屏制造工藝技術(shù)的進步支撐著摩爾定律的發(fā)展。

　　在摩爾定律時代，芯片制造的工藝技術(shù)主要有5個方面的挑戰(zhàn)，集成電路從業(yè)者通過技術(shù)進步不斷突破挑戰(zhàn)，適應(yīng)了摩爾定律的發(fā)展要求。

　　LED顯示屏新材料及工藝

　　自本世紀以來，芯片制造商應(yīng)用了越來越多的LED顯示屏新元素，在器件及工藝優(yōu)化中使用了64種新的元素。這些新材料的應(yīng)用支撐了集成電路70%的性能提升，所有新材料的應(yīng)用都需要大量的LED顯示屏工藝和集成實驗。如圖3所示的石墨烯的應(yīng)用，在400℃下將石墨烯直接生長在圖形化的導(dǎo)線上，其電阻率比沉積銅低2倍，擊穿電流密度高1.4倍，電磁化壽命長40倍。另一個新材料的應(yīng)用是Ge元素的引入，在CMOS FinFET的技術(shù)中，應(yīng)用基于SiGe應(yīng)力工程的技術(shù)，可為高性能低功耗的LED顯示屏應(yīng)用器件提供好的解決方案。

　　(a)Ta/Cu元素的濺射

　　(b)400℃下石墨烯在Cu表面的 CVD沉積

　　(c)SiNx保護層的沉積

　　應(yīng)用于后端銅工藝的石墨烯沉積工藝流程示意圖

　 LED顯示屏工藝波動

隨著器件CD尺寸的縮小，LED顯示屏制造工藝的波動對器件的性能及良率的影響顯得越來越大。比如，對于FinFET器件，要求精確的控制調(diào)節(jié)Vth的摻雜工藝，其波動要求在100個原子以內(nèi)，而且器件尺寸越小，其對工藝的波動就越敏感。如圖4所示，器件Vth的變化主要來源于摻雜(random dopant fluctuation，RDF)、工藝變化(process variation effect，PVE)、功函數(shù)波動(work function fluctuation，WKF)，而來自界面阱波動(interface trap fluctuation，IFT)的影響很小。