Med den hurtige udvikling af 5G, kunstig intelligens (AI) og Tingenes Internet (IoT) er efterspørgslen efter højtydende materialer i halvlederindustrien steget dramatisk.Zirconiumtetrachlorid (ZrCl₄), som et vigtigt halvledermateriale, er blevet et uundværligt råmateriale til avancerede proceschips (såsom 3nm/2nm) på grund af dets nøglerolle i fremstillingen af high-k-film.
Zirconiumtetrachlorid og high-k-film
Inden for halvlederfremstilling er high-k-film et af de vigtigste materialer til forbedring af chips ydeevne. Efterhånden som processen med kontinuerlig krympning af traditionelle siliciumbaserede gate dielektriske materialer (såsom SiO₂) nærmer sig deres tykkelse den fysiske grænse, hvilket resulterer i øget lækage og en betydelig stigning i strømforbruget. High-k-materialer (såsom zirconiumoxid, hafniumoxid osv.) kan effektivt øge den fysiske tykkelse af det dielektriske lag, reducere tunneleffekten og dermed forbedre stabiliteten og ydeevnen af elektroniske enheder.
Zirconiumtetrachlorid er en vigtig forløber for fremstillingen af high-k-film. Zirconiumtetrachlorid kan omdannes til zirconiumoxidfilm med høj renhed gennem processer som kemisk dampaflejring (CVD) eller atomlagsaflejring (ALD). Disse film har fremragende dielektriske egenskaber og kan forbedre chips' ydeevne og energieffektivitet betydeligt. For eksempel introducerede TSMC en række nye materialer og procesforbedringer i sin 2nm-proces, herunder anvendelsen af film med høj dielektricitetskonstant, hvilket opnåede en stigning i transistortætheden og en reduktion i strømforbruget.
Global forsyningskædedynamik
I den globale forsyningskæde for halvledere er forsynings- og produktionsmønsteret forzirconiumtetrachlorider afgørende for industriens udvikling. I øjeblikket indtager lande og regioner som Kina, USA og Japan en vigtig position i produktionen af zirconiumtetrachlorid og relaterede materialer med høj dielektricitetskonstant.
Teknologiske gennembrud og fremtidsudsigter
Teknologiske gennembrud er nøglefaktorer i at fremme anvendelsen af zirconiumtetrachlorid i halvlederindustrien. I de senere år er optimering af atomlagsaflejringsprocessen (ALD) blevet et forskningshotspot. ALD-processen kan præcist kontrollere filmens tykkelse og ensartethed på nanoskala og derved forbedre kvaliteten af film med høj dielektricitetskonstant. For eksempel fremstillede forskergruppen underlagt Liu Lei fra Peking University en amorf film med høj dielektricitetskonstant ved hjælp af vådkemisk metode og anvendte den med succes på todimensionelle elektroniske halvlederenheder.
Derudover udvides anvendelsesområdet for zirconiumtetrachlorid også, efterhånden som halvlederprocesser fortsætter med at udvikle sig til mindre størrelser. For eksempel planlægger TSMC at opnå masseproduktion af 2nm-teknologi i andet halvår af 2025, og Samsung promoverer også aktivt forskning og udvikling af sin 2nm-proces. Realiseringen af disse avancerede processer er uadskillelig fra understøttelsen af film med høj dielektricitetskonstant, og zirconiumtetrachlorid, som et vigtigt råmateriale, er af selvindlysende betydning.
Kort sagt bliver zirconiumtetrachlorids nøglerolle i halvlederindustrien stadig mere fremtrædende. Med populariseringen af 5G, AI og Internet of Things fortsætter efterspørgslen efter højtydende chips med at stige. Zirconiumtetrachlorid, som en vigtig forløber for film med høj dielektricitetskonstant, vil spille en uerstattelig rolle i at fremme udviklingen af næste generations chipteknologi. I fremtiden, med den kontinuerlige teknologiske udvikling og optimeringen af den globale forsyningskæde, vil anvendelsesmulighederne for zirconiumtetrachlorid blive bredere.
Opslagstidspunkt: 14. april 2025