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後摩爾時代LED電子顯示屏集成電路製造發展趨勢

文章出處:www.kazamigk.com 人氣:發表時間:2020-02-20 16:53

 集成電路是將電子元件依照電路互連,集成在晶片上,實現特定功能的電路係統。在當代,集成電路已滲透到社會發展的各個領域,是信息產業高速發展的基礎和動力。在經濟結構調整中,集成電路產業的戰略性、先導性地位凸顯,有望從根本上對製造業進行改造,在完成產業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,LED顯示屏傳統工藝的改進已不足以滿足這些要求。為此,集成電路製造業必須拓展相應製造技術以順應新的發展趨勢。我國集成電路產業近20年來取得了顯著發展,總結了國內集成電路產業的發展曆程及現狀,並對未來LED顯示屏發展進行了展望。

  摩爾定律時代的挑戰及LED顯示屏技術進步

  集成電路發明已屆60周年,在學術界和產業界的共同推動下,集成電路產業的發展基本遵循著摩爾定律所預測的節奏,即集成電路上可容納的元器件的數目 ,約每隔1824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,主要由集成電路製造工藝來實現。因此,LED顯示屏集成電路製造在整個集成電路產業鏈中占據著尤為重要的地位,一方麵推動著摩爾定律的演進,另一方麵為集成電路設計業實現產品,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的趨勢逐年下降,如圖1所示。在各個技術節點裏,都有一些關鍵的LED顯示屏製造工藝技術的進步支撐著摩爾定律的發展。

  在摩爾定律時代,芯片製造的工藝技術主要有5個方麵的挑戰,集成電路從業者通過技術進步不斷突破挑戰,適應了摩爾定律的發展要求。

  LED顯示屏新材料及工藝

  自本世紀以來,芯片製造商應用了越來越多的LED顯示屏新元素,在器件及工藝優化中使用了64種新的元素。這些新材料的應用支撐了集成電路70%的性能提升,所有新材料的應用都需要大量的LED顯示屏工藝和集成實驗。如圖3所示的石墨烯的應用,在400℃下將石墨烯直接生長在圖形化的導線上,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。另一個新材料的應用是Ge元素的引入,在CMOS FinFET的技術中,應用基於SiGe應力工程的技術,可為高性能低功耗的山東LED顯示屏應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表麵的 CVD沉積

  (c)SiNx保護層的沉積

  應用於後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,山東LED顯示屏製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,對於FinFET器件,要求精確的控製調節Vth的摻雜工藝,其波動要求在100個原子以內,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的變化主要來源於摻雜(random dopant fluctuation,RDF)、工藝變化(process variation effect,PVE)、功函數波動(work function fluctuation,WKF),而來自界麵阱波動(interface trap fluctuation,IFT)的影響很小。

此文關鍵字:後,摩爾,時代,LED,電子,顯示屏,集成電路,製造,

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