Зі стрімким розвитком 5G, штучного інтелекту (ШІ) та Інтернету речей (IoT) попит на високопродуктивні матеріали в напівпровідниковій промисловості різко зріс.Тетрахлорид цирконію (ZrCl₄), як важливий напівпровідниковий матеріал, став незамінною сировиною для передових технологічних мікросхем (таких як 3 нм/2 нм) завдяки своїй ключовій ролі у створенні плівок з високим k.
Тетрахлорид цирконію та плівки з високим k
У виробництві напівпровідників плівки з високим коефіцієнтом k є одним з ключових матеріалів для покращення продуктивності мікросхем. У процесі безперервного стиснення традиційних кремнієвих діелектричних матеріалів для затворів (таких як SiO₂) їхня товщина наближається до фізичної межі, що призводить до збільшення витоку та значного збільшення споживання енергії. Матеріали з високим коефіцієнтом k (такі як оксид цирконію, оксид гафнію тощо) можуть ефективно збільшувати фізичну товщину діелектричного шару, зменшувати тунельний ефект і таким чином покращувати стабільність і продуктивність електронних пристроїв.
Тетрахлорид цирконію є важливим попередником для отримання плівок з високою діелектричною проникністю (high-k). Тетрахлорид цирконію можна перетворити на високочисті плівки оксиду цирконію за допомогою таких процесів, як хімічне осадження з парової фази (CVD) або атомно-шарове осадження (ALD). Ці плівки мають чудові діелектричні властивості та можуть значно покращити продуктивність та енергоефективність мікросхем. Наприклад, TSMC представила різноманітні нові матеріали та вдосконалення процесу у своєму 2-нм процесі, включаючи застосування плівок з високою діелектричною проникністю, що дозволило збільшити щільність транзисторів та зменшити споживання енергії.
Динаміка глобального ланцюга поставок
У світовому ланцюжку поставок напівпровідників структура поставок та виробництватетрахлорид цирконіюмають вирішальне значення для розвитку галузі. Наразі такі країни та регіони, як Китай, Сполучені Штати та Японія, займають важливе місце у виробництві тетрахлориду цирконію та пов'язаних з ним матеріалів з високою діелектричною проникністю.
Технологічні прориви та перспективи на майбутнє
Технологічні прориви є ключовими факторами у просуванні застосування тетрахлориду цирконію в напівпровідниковій промисловості. В останні роки оптимізація процесу атомного шарового осадження (ALD) стала актуальною темою досліджень. Процес ALD дозволяє точно контролювати товщину та однорідність плівки на нанорівні, тим самим покращуючи якість плівок з високою діелектричною проникністю. Наприклад, дослідницька група Лю Лея з Пекінського університету підготувала аморфну плівку з високою діелектричною проникністю методом мокрої хімії та успішно застосувала її у двовимірних напівпровідникових електронних пристроях.
Крім того, оскільки процеси виробництва напівпровідників продовжують розвиватися до менших розмірів, сфера застосування тетрахлориду цирконію також розширюється. Наприклад, TSMC планує досягти масового виробництва 2-нм технології у другій половині 2025 року, а Samsung також активно просуває дослідження та розробки свого 2-нм процесу. Реалізація цих передових процесів невіддільна від підтримки плівок з високою діелектричною проникністю, і тетрахлорид цирконію, як ключова сировина, має очевидне значення.
Підсумовуючи, ключова роль тетрахлориду цирконію в напівпровідниковій промисловості стає дедалі помітнішою. З популяризацією 5G, штучного інтелекту та Інтернету речей попит на високопродуктивні чіпи продовжує зростати. Тетрахлорид цирконію, як важливий попередник плівок з високою діелектричною проникністю, відіграватиме незамінну роль у сприянні розвитку чіп-технологій наступного покоління. У майбутньому, з постійним розвитком технологій та оптимізацією глобального ланцюга поставок, перспективи застосування тетрахлориду цирконію розширяться.
Час публікації: 14 квітня 2025 р.