С бързото развитие на 5G, изкуствения интелект (AI) и Интернет на нещата (IoT), търсенето на високопроизводителни материали в полупроводниковата индустрия се увеличи драстично.Циркониев тетрахлорид (ZrCl₄), като важен полупроводников материал, се е превърнал в незаменима суровина за чипове с усъвършенствана технология (като 3nm/2nm), поради ключовата си роля в получаването на филми с висока k-факторна променлива.
Циркониев тетрахлорид и филми с висока k-факторна проекция
В производството на полупроводници, филмите с висока k-фактор са едни от ключовите материали за подобряване на производителността на чиповете. Тъй като процесът на непрекъснато свиване на традиционните силициеви диелектрични материали за гейтове (като SiO₂), дебелината им се доближава до физическия лимит, което води до увеличено изтичане и значително увеличение на консумацията на енергия. Материалите с висока k-фактор (като циркониев оксид, хафниев оксид и др.) могат ефективно да увеличат физическата дебелина на диелектричния слой, да намалят тунелния ефект и по този начин да подобрят стабилността и производителността на електронните устройства.
Циркониевият тетрахлорид е важен прекурсор за получаването на филми с висока диелектрична константа (high-k). Циркониевият тетрахлорид може да бъде превърнат във филми от циркониев оксид с висока чистота чрез процеси като химическо отлагане от пари (CVD) или атомно-слойно отлагане (ALD). Тези филми имат отлични диелектрични свойства и могат значително да подобрят производителността и енергийната ефективност на чиповете. Например, TSMC въведе различни нови материали и подобрения в процеса си в 2nm процес, включително прилагането на филми с висока диелектрична константа, което постигна увеличение на плътността на транзисторите и намаляване на консумацията на енергия.
Динамика на глобалната верига за доставки
В световната верига за доставки на полупроводници, моделът на доставки и производство нациркониев тетрахлоридса от решаващо значение за развитието на индустрията. В момента страни и региони като Китай, Съединените щати и Япония заемат важна позиция в производството на циркониев тетрахлорид и свързани с него материали с висока диелектрична константа.
Технологични пробиви и бъдещи перспективи
Технологичните пробиви са ключовите фактори за насърчаване на приложението на циркониев тетрахлорид в полупроводниковата индустрия. През последните години оптимизирането на процеса на отлагане на атомни слоеве (ALD) се превърна в гореща точка в научните изследвания. ALD процесът може точно да контролира дебелината и еднородността на филма в наномащаб, като по този начин подобрява качеството на филмите с висока диелектрична константа. Например, изследователската група на Лиу Лей от Пекинския университет е приготвила аморфен филм с висока диелектрична константа чрез мокър химичен метод и успешно го е приложила в двуизмерни полупроводникови електронни устройства.
Освен това, с напредването на полупроводниковите процеси към по-малки размери, обхватът на приложение на циркониевия тетрахлорид също се разширява. Например, TSMC планира да постигне масово производство на 2nm технология през втората половина на 2025 г., а Samsung също активно насърчава научноизследователската и развойна дейност в областта на своя 2nm процес. Реализацията на тези усъвършенствани процеси е неразделна от поддръжката на филми с висока диелектрична константа, а циркониевият тетрахлорид, като ключова суровина, е от самоочевидно значение.
В обобщение, ключовата роля на циркониевия тетрахлорид в полупроводниковата индустрия става все по-важна. С популяризирането на 5G, изкуствения интелект и Интернет на нещата, търсенето на високопроизводителни чипове продължава да нараства. Циркониевият тетрахлорид, като важен прекурсор на филми с висока диелектрична константа, ще играе незаменима роля в насърчаването на развитието на чип технологии от следващо поколение. В бъдеще, с непрекъснатото развитие на технологиите и оптимизирането на глобалната верига за доставки, перспективите за приложение на циркониевия тетрахлорид ще бъдат по-широки.
Време на публикуване: 14 април 2025 г.