Med den raske utviklingen av 5G, kunstig intelligens (KI) og tingenes internett (IoT) har etterspørselen etter høyytelsesmaterialer i halvlederindustrien økt dramatisk.Zirkoniumtetraklorid (ZrCl₄), som et viktig halvledermateriale, har blitt et uunnværlig råmateriale for avanserte prosessbrikker (som 3nm/2nm) på grunn av sin nøkkelrolle i fremstillingen av høy-k-filmer.
Zirkoniumtetraklorid og høy-k-filmer
I halvlederproduksjon er høy-k-filmer et av nøkkelmaterialene for å forbedre brikkens ytelse. Etter hvert som prosessen med kontinuerlig krymping av tradisjonelle silisiumbaserte gate-dielektriske materialer (som SiO₂) nærmer seg tykkelsen den fysiske grensen, noe som resulterer i økt lekkasje og en betydelig økning i strømforbruket. Høy-k-materialer (som zirkoniumoksid, hafniumoksid, etc.) kan effektivt øke den fysiske tykkelsen på det dielektriske laget, redusere tunneleffekten og dermed forbedre stabiliteten og ytelsen til elektroniske enheter.
Zirkoniumtetraklorid er en viktig forløper for fremstilling av høy-k-filmer. Zirkoniumtetraklorid kan omdannes til høyrene zirkoniumoksidfilmer gjennom prosesser som kjemisk dampavsetning (CVD) eller atomlagsavsetning (ALD). Disse filmene har utmerkede dielektriske egenskaper og kan forbedre ytelsen og energieffektiviteten til brikker betydelig. For eksempel introduserte TSMC en rekke nye materialer og prosessforbedringer i sin 2nm-prosess, inkludert bruk av filmer med høy dielektrisk konstant, noe som oppnådde en økning i transistortetthet og en reduksjon i strømforbruk.
Global forsyningskjededynamikk
I den globale forsyningskjeden for halvledere, forsynings- og produksjonsmønsteret forzirkoniumtetraklorider avgjørende for utviklingen av industrien. For tiden har land og regioner som Kina, USA og Japan en viktig posisjon i produksjonen av zirkoniumtetraklorid og relaterte materialer med høy dielektrisk konstant.
Teknologiske gjennombrudd og fremtidsutsikter
Teknologiske gjennombrudd er nøkkelfaktorene for å fremme bruken av zirkoniumtetraklorid i halvlederindustrien. I de senere årene har optimalisering av atomlagsavsetningsprosessen (ALD) blitt et forskningsfokus. ALD-prosessen kan nøyaktig kontrollere tykkelsen og ensartetheten til filmen på nanoskala, og dermed forbedre kvaliteten på filmer med høy dielektricitetskonstant. For eksempel fremstilte forskergruppen til Liu Lei ved Peking University en amorf film med høy dielektricitetskonstant ved hjelp av våtkjemisk metode og anvendte den med hell på todimensjonale elektroniske halvlederenheter.
I tillegg, ettersom halvlederprosesser fortsetter å utvikle seg til mindre størrelser, utvides også anvendelsesområdet for zirkoniumtetraklorid. For eksempel planlegger TSMC å oppnå masseproduksjon av 2nm-teknologi i andre halvdel av 2025, og Samsung fremmer også aktivt forskning og utvikling av sin 2nm-prosess. Realiseringen av disse avanserte prosessene er uatskillelig fra støtten til filmer med høy dielektricitetskonstant, og zirkoniumtetraklorid, som et viktig råmateriale, er av selvinnlysende betydning.
Oppsummert blir zirkoniumtetraklorids nøkkelrolle i halvlederindustrien stadig mer fremtredende. Med populariseringen av 5G, AI og tingenes internett fortsetter etterspørselen etter høyytelsesbrikker å øke. Zirkoniumtetraklorid, som en viktig forløper for filmer med høy dielektrisk konstant, vil spille en uerstattelig rolle i å fremme utviklingen av neste generasjons chipteknologi. I fremtiden, med kontinuerlig teknologisk utvikling og optimalisering av den globale forsyningskjeden, vil anvendelsesmulighetene for zirkoniumtetraklorid bli bredere.
Publiseringstid: 14. april 2025