ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของ 5G, ปัญญาประดิษฐ์ (AI) และอินเทอร์เน็ตของทุกสรรพสิ่ง (IoT) ความต้องการวัสดุประสิทธิภาพสูงในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์จึงเพิ่มขึ้นอย่างมากเซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์ (ZrCl₄)เนื่องจากเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่สำคัญ กลายมาเป็นวัตถุดิบที่ขาดไม่ได้สำหรับชิปกระบวนการขั้นสูง (เช่น 3 นาโนเมตร/2 นาโนเมตร) เนื่องจากมีบทบาทสำคัญในการเตรียมฟิล์มไฮเค
ฟิล์มเซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์และไฮเค
ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ฟิล์มไฮเคเป็นหนึ่งในวัสดุสำคัญสำหรับการปรับปรุงประสิทธิภาพของชิป เนื่องจากกระบวนการหดตัวอย่างต่อเนื่องของวัสดุไดอิเล็กตริกเกตแบบซิลิกอนดั้งเดิม (เช่น SiO₂) ความหนาของฟิล์มจะเข้าใกล้ขีดจำกัดทางกายภาพ ส่งผลให้มีการรั่วไหลเพิ่มขึ้นและใช้พลังงานเพิ่มขึ้นอย่างมาก วัสดุไฮเค (เช่น เซอร์โคเนียมออกไซด์ แฮฟเนียมออกไซด์ เป็นต้น) สามารถเพิ่มความหนาทางกายภาพของชั้นไดอิเล็กตริกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดเอฟเฟกต์อุโมงค์ และปรับปรุงเสถียรภาพและประสิทธิภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
เซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์เป็นสารตั้งต้นที่สำคัญสำหรับการเตรียมฟิล์มไฮเค เซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์สามารถแปลงเป็นฟิล์มเซอร์โคเนียมออกไซด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงได้โดยผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การสะสมไอเคมี (CVD) หรือการสะสมชั้นอะตอม (ALD) ฟิล์มเหล่านี้มีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมและสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพและประสิทธิภาพการใช้พลังงานของชิปได้อย่างมาก ตัวอย่างเช่น TSMC ได้แนะนำวัสดุใหม่ๆ มากมายและปรับปรุงกระบวนการในกระบวนการ 2 นาโนเมตร รวมถึงการใช้ฟิล์มที่มีค่าไดอิเล็กตริกคงที่สูง ซึ่งช่วยเพิ่มความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์และลดการใช้พลังงานได้
พลวัตของห่วงโซ่อุปทานโลก
ในห่วงโซ่อุปทานเซมิคอนดักเตอร์ระดับโลก รูปแบบการจัดหาและการผลิตของเซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์มีความสำคัญต่อการพัฒนาอุตสาหกรรม ในปัจจุบัน ประเทศและภูมิภาคต่างๆ เช่น จีน สหรัฐอเมริกา และญี่ปุ่น ครองตำแหน่งที่สำคัญในการผลิตเซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์และวัสดุที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงที่เกี่ยวข้อง
ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและแนวโน้มในอนาคต
ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเป็นปัจจัยสำคัญในการส่งเสริมการใช้เซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการสะสมชั้นอะตอม (ALD) ได้กลายเป็นจุดสำคัญของการวิจัย กระบวนการ ALD สามารถควบคุมความหนาและความสม่ำเสมอของฟิล์มในระดับนาโนได้อย่างแม่นยำ จึงช่วยปรับปรุงคุณภาพของฟิล์มที่มีค่าไดอิเล็กตริกคงที่สูง ตัวอย่างเช่น กลุ่มวิจัยของ Liu Lei จากมหาวิทยาลัยปักกิ่งได้เตรียมฟิล์มอะมอร์ฟัสที่มีค่าไดอิเล็กตริกคงที่สูงโดยใช้วิธีเคมีแบบเปียก และนำไปใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เซมิคอนดักเตอร์สองมิติได้สำเร็จ
นอกจากนี้ เนื่องจากกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ยังคงพัฒนาไปสู่ขนาดที่เล็กลง ขอบเขตการใช้งานของเซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์จึงขยายตัวออกไปด้วยเช่นกัน ตัวอย่างเช่น TSMC วางแผนที่จะผลิตเทคโนโลยี 2 นาโนเมตรเป็นจำนวนมากในช่วงครึ่งหลังของปี 2025 และ Samsung เองก็กำลังส่งเสริมการวิจัยและพัฒนากระบวนการผลิต 2 นาโนเมตรอย่างแข็งขัน การตระหนักถึงกระบวนการขั้นสูงเหล่านี้ไม่สามารถแยกออกจากการสนับสนุนฟิล์มที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงได้ และเซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์ซึ่งเป็นวัตถุดิบหลักก็มีความสำคัญอย่างเห็นได้ชัด
โดยสรุป บทบาทสำคัญของเซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์มีความโดดเด่นเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ด้วยการแพร่หลายของ 5G, AI และอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง ความต้องการชิปประสิทธิภาพสูงจึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์ ซึ่งเป็นสารตั้งต้นที่สำคัญของฟิล์มที่มีค่าไดอิเล็กตริกคงที่สูง จะมีบทบาทสำคัญในการส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีชิปรุ่นต่อไป ในอนาคต ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีและการเพิ่มประสิทธิภาพของห่วงโซ่อุปทานทั่วโลก โอกาสในการใช้งานของเซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์จะกว้างขึ้น
เวลาโพสต์ : 14 เม.ย. 2568