Door de snelle ontwikkeling van 5G, kunstmatige intelligentie (AI) en het Internet of Things (IoT) is de vraag naar hoogwaardige materialen in de halfgeleiderindustrie dramatisch toegenomen.Zirkoniumtetrachloride (ZrCl₄), als belangrijk halfgeleidermateriaal, is een onmisbare grondstof geworden voor geavanceerde proceschips (zoals 3nm/2nm) vanwege de sleutelrol die het speelt bij de bereiding van hoge-k-films.
Zirkoniumtetrachloride en hoge-k-films
In de halfgeleiderproductie zijn high-k-films een van de belangrijkste materialen voor het verbeteren van chipprestaties. Door het continu krimpen van traditionele gate-diëlektrische materialen op siliciumbasis (zoals SiO₂) nadert hun dikte de fysieke limiet, wat resulteert in verhoogde lekstroom en een aanzienlijke toename van het energieverbruik. High-k-materialen (zoals zirkoniumoxide, hafniumoxide, enz.) kunnen de fysieke dikte van de diëlektrische laag effectief vergroten, het tunneleffect verminderen en zo de stabiliteit en prestaties van elektronische apparaten verbeteren.
Zirkoniumtetrachloride is een belangrijke precursor voor de productie van high-k-films. Zirkoniumtetrachloride kan worden omgezet in zeer zuivere zirkoniumoxidefilms via processen zoals chemische dampdepositie (CVD) of atomaire laagdepositie (ALD). Deze films hebben uitstekende diëlektrische eigenschappen en kunnen de prestaties en energie-efficiëntie van chips aanzienlijk verbeteren. Zo introduceerde TSMC een verscheidenheid aan nieuwe materialen en procesverbeteringen in zijn 2nm-proces, waaronder de toepassing van films met een hoge diëlektrische constante, wat resulteerde in een hogere transistordichtheid en een lager energieverbruik.
Dynamiek van de wereldwijde toeleveringsketen
In de mondiale halfgeleidertoeleveringsketen zijn het aanbod- en productiepatroon vanzirkoniumtetrachloridezijn cruciaal voor de ontwikkeling van de industrie. Momenteel nemen landen en regio's zoals China, de Verenigde Staten en Japan een belangrijke positie in bij de productie van zirkoniumtetrachloride en verwante materialen met een hoge diëlektrische constante.
Technologische doorbraken en toekomstperspectieven
Technologische doorbraken zijn de sleutelfactoren voor de toepassing van zirkoniumtetrachloride in de halfgeleiderindustrie. De optimalisatie van het atomaire laagdepositieproces (ALD) is de afgelopen jaren uitgegroeid tot een onderzoekshotspot. Het ALD-proces kan de dikte en uniformiteit van de film op nanoschaal nauwkeurig regelen, waardoor de kwaliteit van films met een hoge diëlektrische constante wordt verbeterd. Zo heeft de onderzoeksgroep van Liu Lei van de Universiteit van Peking een amorfe film met een hoge diëlektrische constante geproduceerd met behulp van een natchemische methode en deze met succes toegepast op tweedimensionale elektronische halfgeleidercomponenten.
Naarmate halfgeleiderprocessen steeds kleiner worden, breidt ook het toepassingsgebied van zirkoniumtetrachloride zich uit. TSMC is bijvoorbeeld van plan om in de tweede helft van 2025 de massaproductie van 2nm-technologie te realiseren, en Samsung stimuleert actief onderzoek en ontwikkeling van zijn 2nm-proces. De ontwikkeling van deze geavanceerde processen is onlosmakelijk verbonden met de ondersteuning van films met een hoge diëlektrische constante, en zirkoniumtetrachloride is als belangrijke grondstof van evident belang.
Kortom, de sleutelrol van zirkoniumtetrachloride in de halfgeleiderindustrie wordt steeds belangrijker. Met de popularisering van 5G, kunstmatige intelligentie (AI) en het Internet of Things (IoT) blijft de vraag naar hoogwaardige chips toenemen. Zirkoniumtetrachloride, als belangrijke voorloper van films met een hoge diëlektrische constante, zal een onvervangbare rol spelen bij het bevorderen van de ontwikkeling van de volgende generatie chiptechnologie. In de toekomst zullen de toepassingsmogelijkheden van zirkoniumtetrachloride, dankzij de voortdurende technologische vooruitgang en de optimalisatie van de wereldwijde toeleveringsketen, breder worden.
Plaatsingstijd: 14-04-2025