Với sự phát triển nhanh chóng của 5G, trí tuệ nhân tạo (AI) và Internet vạn vật (IoT), nhu cầu về vật liệu hiệu suất cao trong ngành bán dẫn đã tăng lên đáng kể.Zirconi tetraclorua (ZrCl₄), là một vật liệu bán dẫn quan trọng, đã trở thành nguyên liệu thô không thể thiếu cho các chip quy trình tiên tiến (như 3nm/2nm) do vai trò quan trọng của nó trong việc chế tạo màng high-k.
Zirconium tetrachloride và màng phim high-k
Trong sản xuất chất bán dẫn, màng high-k là một trong những vật liệu chính để cải thiện hiệu suất chip. Khi quá trình co lại liên tục của vật liệu điện môi cổng dựa trên silicon truyền thống (như SiO₂), độ dày của chúng tiếp cận giới hạn vật lý, dẫn đến rò rỉ tăng lên và mức tiêu thụ điện năng tăng đáng kể. Vật liệu high-k (như zirconium oxide, hafni oxide, v.v.) có thể làm tăng hiệu quả độ dày vật lý của lớp điện môi, giảm hiệu ứng đường hầm và do đó cải thiện độ ổn định và hiệu suất của các thiết bị điện tử.
Zirconium tetrachloride là tiền chất quan trọng để chế tạo màng high-k. Zirconium tetrachloride có thể được chuyển đổi thành màng zirconium oxide có độ tinh khiết cao thông qua các quy trình như lắng đọng hơi hóa học (CVD) hoặc lắng đọng lớp nguyên tử (ALD). Các màng này có đặc tính điện môi tuyệt vời và có thể cải thiện đáng kể hiệu suất và hiệu quả năng lượng của chip. Ví dụ, TSMC đã giới thiệu nhiều loại vật liệu mới và cải tiến quy trình trong quy trình 2nm của mình, bao gồm ứng dụng màng có hằng số điện môi cao, giúp tăng mật độ bóng bán dẫn và giảm mức tiêu thụ điện năng.
Động lực chuỗi cung ứng toàn cầu
Trong chuỗi cung ứng chất bán dẫn toàn cầu, mô hình cung ứng và sản xuất củazirconium tetraclorualà yếu tố quan trọng đối với sự phát triển của ngành. Hiện nay, các quốc gia và khu vực như Trung Quốc, Hoa Kỳ và Nhật Bản chiếm vị trí quan trọng trong sản xuất zirconium tetrachloride và các vật liệu có hằng số điện môi cao liên quan.
Những đột phá công nghệ và triển vọng tương lai
Những đột phá về công nghệ là yếu tố then chốt thúc đẩy ứng dụng zirconium tetrachloride trong ngành công nghiệp bán dẫn. Trong những năm gần đây, quá trình tối ưu hóa lắng đọng lớp nguyên tử (ALD) đã trở thành điểm nóng nghiên cứu. Quá trình ALD có thể kiểm soát chính xác độ dày và độ đồng đều của màng ở cấp độ nano, do đó cải thiện chất lượng của màng có hằng số điện môi cao. Ví dụ, nhóm nghiên cứu của Liu Lei thuộc Đại học Bắc Kinh đã chế tạo màng vô định hình có hằng số điện môi cao bằng phương pháp hóa học ướt và ứng dụng thành công vào các thiết bị điện tử bán dẫn hai chiều.
Ngoài ra, khi các quy trình bán dẫn tiếp tục tiến tới các kích thước nhỏ hơn, phạm vi ứng dụng của zirconium tetrachloride cũng đang mở rộng. Ví dụ, TSMC có kế hoạch đạt được sản xuất hàng loạt công nghệ 2nm vào nửa cuối năm 2025 và Samsung cũng đang tích cực thúc đẩy nghiên cứu và phát triển quy trình 2nm của mình. Việc thực hiện các quy trình tiên tiến này không thể tách rời khỏi sự hỗ trợ của các màng có hằng số điện môi cao và zirconium tetrachloride, với tư cách là một nguyên liệu thô chính, có tầm quan trọng hiển nhiên.
Tóm lại, vai trò chủ chốt của zirconium tetrachloride trong ngành công nghiệp bán dẫn đang ngày càng trở nên nổi bật. Với sự phổ biến của 5G, AI và Internet vạn vật, nhu cầu về chip hiệu suất cao tiếp tục tăng. Zirconium tetrachloride, với tư cách là tiền chất quan trọng của màng hằng số điện môi cao, sẽ đóng vai trò không thể thay thế trong việc thúc đẩy sự phát triển của công nghệ chip thế hệ tiếp theo. Trong tương lai, với sự tiến bộ liên tục của công nghệ và tối ưu hóa chuỗi cung ứng toàn cầu, triển vọng ứng dụng của zirconium tetrachloride sẽ rộng hơn.
Thời gian đăng: 14-04-2025