Med den snabba utvecklingen av 5G, artificiell intelligens (AI) och sakernas internet (IoT) har efterfrågan på högpresterande material inom halvledarindustrin ökat dramatiskt.Zirkoniumtetraklorid (ZrCl₄), som ett viktigt halvledarmaterial, har blivit ett oumbärligt råmaterial för avancerade processchips (såsom 3nm/2nm) på grund av dess nyckelroll i framställningen av filmer med högt k-innehåll.
Zirkoniumtetraklorid och filmer med hög k-innehåll
Inom halvledartillverkning är högkoldioxidfilmer ett av de viktigaste materialen för att förbättra chipprestanda. I takt med att traditionella kiselbaserade gate-dielektriska material (såsom SiO₂) krymper kontinuerligt närmar sig deras tjocklek den fysiska gränsen, vilket resulterar i ökat läckage och en betydande ökning av strömförbrukningen. Högkoldioxidmaterial (såsom zirkoniumoxid, hafniumoxid etc.) kan effektivt öka den fysiska tjockleken på det dielektriska lagret, minska tunneleffekten och därmed förbättra stabiliteten och prestandan hos elektroniska enheter.
Zirkoniumtetraklorid är en viktig prekursor för framställning av filmer med högt k-innehåll. Zirkoniumtetraklorid kan omvandlas till zirkoniumoxidfilmer med hög renhet genom processer som kemisk ångdeponering (CVD) eller atomlagerdeponering (ALD). Dessa filmer har utmärkta dielektriska egenskaper och kan avsevärt förbättra prestandan och energieffektiviteten hos chips. Till exempel introducerade TSMC en mängd nya material och processförbättringar i sin 2nm-process, inklusive tillämpningen av filmer med hög dielektricitetskonstant, vilket uppnådde en ökning av transistortätheten och en minskning av strömförbrukningen.
Global leveranskedjans dynamik
I den globala leveranskedjan för halvledare, leverans- och produktionsmönstret förzirkoniumtetrakloridär avgörande för industrins utveckling. För närvarande har länder och regioner som Kina, USA och Japan en viktig position i produktionen av zirkoniumtetraklorid och relaterade material med hög dielektricitetskonstant.
Teknologiska genombrott och framtidsutsikter
Teknologiska genombrott är nyckelfaktorer för att främja tillämpningen av zirkoniumtetraklorid inom halvledarindustrin. Under senare år har optimering av atomlageravsättning (ALD) blivit ett forskningsfokus. ALD-processen kan noggrant kontrollera filmens tjocklek och enhetlighet på nanoskala, vilket förbättrar kvaliteten på filmer med hög dielektricitetskonstant. Till exempel framställde Liu Leis forskargrupp vid Peking University en amorf film med hög dielektricitetskonstant med hjälp av våtkemisk metod och framgångsrikt tillämpade den på tvådimensionella elektroniska halvledarkomponenter.
Dessutom, i takt med att halvledarprocesser fortsätter att utvecklas mot mindre storlekar, expanderar även tillämpningsområdet för zirkoniumtetraklorid. Till exempel planerar TSMC att uppnå massproduktion av 2nm-teknik under andra halvan av 2025, och Samsung främjar också aktivt forskning och utveckling av sin 2nm-process. Förverkligandet av dessa avancerade processer är oskiljaktigt från stödet för filmer med hög dielektricitetskonstant, och zirkoniumtetraklorid, som ett viktigt råmaterial, är av självklar betydelse.
Sammanfattningsvis blir zirkoniumtetraklorids nyckelroll inom halvledarindustrin alltmer framträdande. Med populariseringen av 5G, AI och sakernas internet fortsätter efterfrågan på högpresterande chip att öka. Zirkoniumtetraklorid, som en viktig föregångare till filmer med hög dielektricitetskonstant, kommer att spela en oersättlig roll för att främja utvecklingen av nästa generations chipteknik. I framtiden, med kontinuerliga teknikutvecklingar och optimering av den globala leveranskedjan, kommer tillämpningsmöjligheterna för zirkoniumtetraklorid att bli bredare.
Publiceringstid: 14 april 2025