Dzięki szybkiemu rozwojowi technologii 5G, sztucznej inteligencji (AI) i Internetu rzeczy (IoT) zapotrzebowanie na materiały o wysokiej wydajności w przemyśle półprzewodników dramatycznie wzrosło.Czterochlorek cyrkonu (ZrCl₄), jako ważny materiał półprzewodnikowy, stał się niezastąpionym surowcem do zaawansowanych układów scalonych (takich jak 3 nm/2 nm) ze względu na jego kluczową rolę w przygotowywaniu warstw o wysokiej współczynniku dielektryczności k.
Czterochlorek cyrkonu i filmy o wysokiej współczynniku k
W produkcji półprzewodników, warstwy o wysokiej wartości k są jednym z kluczowych materiałów do poprawy wydajności chipów. W miarę jak proces ciągłego kurczenia tradycyjnych materiałów dielektrycznych bramek na bazie krzemu (takich jak SiO₂), ich grubość zbliża się do fizycznej granicy, co powoduje zwiększony wyciek i znaczny wzrost zużycia energii. Materiały o wysokiej wartości k (takie jak tlenek cyrkonu, tlenek hafnu itp.) mogą skutecznie zwiększyć fizyczną grubość warstwy dielektrycznej, zmniejszyć efekt tunelowania, a tym samym poprawić stabilność i wydajność urządzeń elektronicznych.
Czterochlorek cyrkonu jest ważnym prekursorem do przygotowywania filmów o wysokiej wartości współczynnika k. Czterochlorek cyrkonu można przekształcić w wysokiej czystości filmy tlenku cyrkonu poprzez procesy takie jak osadzanie chemiczne z fazy gazowej (CVD) lub osadzanie warstw atomowych (ALD). Filmy te mają doskonałe właściwości dielektryczne i mogą znacznie poprawić wydajność i efektywność energetyczną układów scalonych. Na przykład TSMC wprowadziło szereg nowych materiałów i udoskonaleń procesu w swoim procesie 2 nm, w tym zastosowanie filmów o wysokiej stałej dielektrycznej, co pozwoliło na zwiększenie gęstości tranzystorów i zmniejszenie zużycia energii.
Globalna dynamika łańcucha dostaw
W globalnym łańcuchu dostaw półprzewodników schemat dostaw i produkcjiczterochlorek cyrkonusą kluczowe dla rozwoju przemysłu. Obecnie kraje i regiony takie jak Chiny, Stany Zjednoczone i Japonia zajmują ważną pozycję w produkcji czterochlorku cyrkonu i pokrewnych materiałów o wysokiej stałej dielektrycznej.
Przełomy technologiczne i perspektywy na przyszłość
Przełomy technologiczne są kluczowymi czynnikami promującymi zastosowanie czterochlorku cyrkonu w przemyśle półprzewodnikowym. W ostatnich latach optymalizacja procesu osadzania warstw atomowych (ALD) stała się gorącym punktem badań. Proces ALD może dokładnie kontrolować grubość i jednorodność filmu w skali nano, poprawiając w ten sposób jakość filmów o wysokiej stałej dielektrycznej. Na przykład grupa badawcza Liu Lei z Uniwersytetu Pekińskiego przygotowała amorficzny film o wysokiej stałej dielektrycznej metodą chemiczną na mokro i pomyślnie zastosowała go w dwuwymiarowych półprzewodnikowych urządzeniach elektronicznych.
Ponadto, w miarę jak procesy półprzewodnikowe są nadal rozwijane do mniejszych rozmiarów, zakres zastosowań czterochlorku cyrkonu również się rozszerza. Na przykład TSMC planuje osiągnąć masową produkcję technologii 2 nm w drugiej połowie 2025 r., a Samsung również aktywnie promuje badania i rozwój swojego procesu 2 nm. Realizacja tych zaawansowanych procesów jest nierozerwalnie związana ze wsparciem dla filmów o wysokiej stałej dielektrycznej, a czterochlorek cyrkonu, jako kluczowy surowiec, ma oczywiste znaczenie.
Podsumowując, kluczowa rola czterochlorku cyrkonu w przemyśle półprzewodników staje się coraz bardziej widoczna. Wraz z popularyzacją 5G, AI i Internetu rzeczy, popyt na wysokowydajne chipy stale rośnie. Czterochlorek cyrkonu, jako ważny prekursor filmów o wysokiej stałej dielektrycznej, odegra niezastąpioną rolę w promowaniu rozwoju technologii chipów nowej generacji. W przyszłości, wraz z ciągłym postępem technologii i optymalizacją globalnego łańcucha dostaw, perspektywy zastosowania czterochlorku cyrkonu będą szersze.
Czas publikacji: 14-kwi-2025