À mesure que le processus mondial des semi-conducteurs évolue vers des nœuds avancés de 3 nm/2 nm, les matériaux en titane de précision (ASTM B265/B348, titane de haute pureté de grade 1/2/5 et alliages de titane) passent du statut de « matériaux auxiliaires » à des matériaux stratégiques clés pour la fabrication de semi-conducteurs, avec des avantages fondamentaux tels que l'ultra-haute pureté, l'ultra-faible impureté, une forte stabilité thermique, la résistance à la corrosion et propriétés non-magnétiques. L'attention et la demande du marché augmentent de manière synchrone.
Pilote principal : les processus avancés imposent des mises à niveau matérielles
Les processus avancés de semi-conducteurs (5 nm et moins) nécessitent trois exigences majeures pour les matériaux : une précision au niveau nanométrique, une propreté au niveau atomique et une stabilité environnementale extrême :
-Matériau cible en titane de haute pureté (grade 1, pureté supérieure ou égale à 99,999 %/5N) : matériau de noyau de pulvérisation PVD, utilisé pour la couche barrière d'interconnexion en cuivre, la fiche de contact, pour empêcher la diffusion d'atomes de cuivre de contaminer les plaquettes de silicium, déterminant directement le rendement et les performances de la puce, adapté à l'ensemble du processus 130-3 nm.
-Composants structurels de précision (grade 2/5) : table de travail de machine de lithographie, chambre de machine de gravure, bride à vide, bras robotique de plaquette, etc., avec un faible coefficient de dilatation thermique (8,6 × 10 ⁻⁶/degré) et une déformation par fluctuation de température de seulement 1/3 de l'alliage d'aluminium, garantissant une précision de positionnement au niveau nanométrique.
-Composants résistants à la corrosion (grade 7) : résistants à la corrosion acide/halogène forte dans les équipements de gravure et de nettoyage humides, sans pollution par les précipitations métalliques, adaptés aux conditions de travail extrêmes sous vide poussé et plasma puissant.
Principaux avantages des matériaux en titane standard américain
1. Ultra haute pureté + ultra-impuretés faibles : titane standard américain de qualité 1 de haute -impuretés d'oxygène/azote/carbone contrôlables<50ppm, no heavy metal pollution such as iron and nickel, meets SEMI F42 standards, and is suitable for advanced process atomic level cleanliness requirements.
2. Stabilité thermique + précision dimensionnelle : faible conductivité thermique (21,9 W/(m · K)), petit coefficient de dilatation thermique, tolérance jusqu'à ± 0,005 mm, douceur de surface Ra inférieure ou égale à 0,4 μm, adaptée à l'assemblage à l'échelle nanométrique et au scellage sous vide.
3. Résistance à la corrosion+non-magnétique+faible dégagement de gaz : couche d'oxyde naturel auto-cicatrisante-, résistante à la corrosion Cl ₂/F ₂/acide fort ; Circuits non magnétiques et n'interférant pas avec la précision ; Le taux de libération d'air est extrêmement faible sous ultra-vide poussé (UHV), garantissant la propreté de la chambre.
4. Léger et haute résistance : densité de 4,51 g/cm³ (40 % plus léger que l'acier inoxydable), résistance à la traction de grade 5 supérieure ou égale à 930 MPa, résistance spécifique deux fois supérieure à celle de l'acier inoxydable, adaptée aux exigences de légèreté des pièces mobiles à grande vitesse.
Scénarios d'application de base
-Matériau cible en titane de haute pureté (grade 1) : dépôt par pulvérisation PVD, utilisé pour la couche barrière des puces logiques/de stockage et la couche adhésive, avec une taille de marché mondiale de 1,87 milliard de dollars américains en 2024 et un TCAC de 9,3 % de 2026 à 2030.
-Chambre à vide/bride (grade 2) : système à vide pour équipement de gravure et de dépôt, résistant à la haute pression, à un faible dégagement de gaz et à une étanchéité fiable.
-Bras robotique/effecteur d'extrémité de précision (grade 5) : transfert de tranche, léger et haute résistance-, positionnement précis et aucune perte de particules.
-Revêtement/fixation résistant à la corrosion (grade 7) : équipement de traitement humide, résistant aux acides forts tels que HF/HCl, prolongeant la durée de vie de l'équipement et réduisant les coûts de maintenance.
Tendance du marché : substitution domestique + percée technologique
L’expansion de la capacité mondiale de semi-conducteurs (en particulier en Chine continentale) a entraîné une croissance rapide de la demande de matériaux de précision en titane. En 2023, la taille du marché chinois des pièces de précision en titane pour semi-conducteurs dépassera les 3 milliards de yuans, avec un taux de croissance annuel de plus de 25 %. Une production de masse stable de matériaux de précision en titane de qualité 1/2/5 aux normes américaines (y compris une feuille de titane ultra-mince de 0,05 mm, des matériaux cibles de haute-pureté et des composants structurels de précision) a été atteinte, avec des tolérances et une pureté atteignant des niveaux avancés internationaux, aidant ainsi la chaîne industrielle des semi-conducteurs à être contrôlable de manière indépendante.
Dans le cadre de processus avancés et de substitution nationale des roues motrices doubles, les matériaux en titane de précision conformes aux normes américaines sont devenus le principal support de la modernisation de l'industrie des semi-conducteurs. À l'avenir, ils continueront à progresser vers une pureté plus élevée (6N), des spécifications plus fines (inférieures ou égales à 0,05 mm) et un usinage plus précis (± 0,002 mm).
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