在全球半導體產(chǎn)業(yè)競爭日趨激烈、國家 “新質生產(chǎn)力” 戰(zhàn)略深入推進的背景下，先進材料制備裝備的自主可控成為突破產(chǎn)業(yè)鏈瓶頸的關鍵。噴霧干燥機作為高效顆粒制備核心設備，憑借其在粒徑精準控制、粉體純度保障及規(guī)模化生產(chǎn)適配性上的獨特優(yōu)勢，已從傳統(tǒng)粉體制造領域深度滲透至半導體材料核心環(huán)節(jié)，在納米級粉體、復合前驅體及功能化材料合成中展現(xiàn)出不可替代的作用。隨著智能化、綠色化技術迭代及跨領域工藝融合，噴霧干燥機正推動半導體材料制備從 “實驗室研發(fā)” 向 “工業(yè)化量產(chǎn)” 加速跨越，為寬禁帶半導體、二維材料等下一代技術突破提供核心支撐。

噴霧干燥機在半導體材料制備的核心應用場景 噴霧干燥機通過 “霧化 - 瞬時干燥 - 精準造粒” 的核心邏輯，針對半導體材料對 “高純度、窄粒徑分布、低缺陷” 的嚴苛需求，形成了多維度、定制化的應用方案，覆蓋從基礎粉體到功能器件前驅體的全鏈條生產(chǎn)。 

（一）半導體粉體材料：從硅基到寬禁帶化合物的精準制備 半導體粉體是芯片襯底、外延層及封裝材料的基礎，噴霧干燥機通過工藝優(yōu)化實現(xiàn)了不同體系粉體的高效合成。 

硅基材料：傳統(tǒng)硅溶膠或有機硅前驅體經(jīng)噴霧干燥霧化（離心式或壓力式）后，可制備粒徑 50-1000nm 的均勻硅粉，用于半導體封裝導熱填料或鋰電池硅基負極；而高純度二氧化硅（SiO?）粉體的制備中，噴霧干燥技術可精準控制球形度（≥95%）與分散性，所得產(chǎn)品作為 SOI 晶圓絕緣層或高純石英玻璃原料，純度可達 99.999% 以上，滿足 12 英寸晶圓制造要求。 

寬禁帶化合物半導體：在碳化硅（SiC）粉體工業(yè)化生產(chǎn)中，某頭部企業(yè)采用 “噴霧干燥 - 高溫碳化” 一體化工藝，將 Si (OC?H?)?與酚醛樹脂乙醇溶液經(jīng)壓力式噴嘴霧化（粒徑 50-100μm），在 300℃進風溫度下形成 Si-O-C 復合顆粒，再經(jīng) 1600℃惰性氣氛碳化 2 小時，最終得到純度＞99.9%、D50=2μm 的 4H-SiC 粉體，可直接用于 8 英寸 SiC 襯底外延；

氮化鎵（GaN）領域則通過離心霧化技術（粒徑 200-500nm）處理 Ga (NO?)?與 NH?Cl 水溶液，干燥后形成 Ga (OH)?-NH?Cl 復合顆粒，經(jīng) 600℃氨氣氛退火可制備直徑 50-100nm、長度 1-5μm 的 GaN 納米線，為紫外探測器、5G 射頻器件提供核心材料。 

Ⅲ-Ⅴ/Ⅱ-Ⅵ 族特種材料：針對磷化銦（InP）量子點、氧化鋅（ZnO）氣敏材料等，噴霧干燥機可實現(xiàn)納米級粉體的單分散性控制（分散度≥90%）。例如，InP 量子點制備中，通過低溫噴霧干燥（進風溫度＜150℃）快速固化前驅體溶液，避免量子點團聚或晶格缺陷，所得產(chǎn)品發(fā)光波長偏差＜5nm，適用于 Mini/Micro LED 顯示器件。 

（二）電子陶瓷與功能氧化物：提升器件性能的關鍵支撐 電子陶瓷是半導體傳感器、電容器的核心組成部分，噴霧干燥機通過控制晶粒尺寸與顆粒形貌，顯著提升材料介電性能與可靠性。 

介電陶瓷材料：在多層陶瓷電容器（MLCC）用鈦酸鋇（BaTiO?）粉體生產(chǎn)中，采用 “水熱 - 噴霧干燥” 兩步法：先通過水熱反應（180℃）生成 200nm 初級 BaTiO?顆粒，再經(jīng)噴霧干燥形成 1-2μm 球形團聚體，最后 900℃煅燒解聚為單分散納米顆粒，介電常數(shù) ε＞4000，遠超傳統(tǒng)干燥工藝的 3500 上限。 “渦輪棒銷納米雙動力砂磨機 + 離心氣流噴霧干燥機” 全鏈方案，將 BaTiO?粉體 D50 控制在 80-100nm，球形度提升至 92%，為 MLCC 國產(chǎn)化替代提供核心材料保障。 

半導體金屬氧化物：用于氣敏傳感器的氧化錫（SnO?）、光電器件的二氧化鈦（TiO?）粉體，通過噴霧干燥的氣流式霧化技術（粒徑 100-300nm）實現(xiàn)單分散性，避免顆粒團聚導致的靈敏度下降。例如，SnO?氣敏材料經(jīng)噴霧干燥處理后，對甲醛的檢測下限降至 0.1ppm，響應時間縮短至 5 秒，較傳統(tǒng)烘干工藝性能提升 3 倍。 

（三）納米材料與前驅體：創(chuàng)新結構與功能的核心載體 噴霧干燥機在核殼結構、量子點等新型納米材料制備中，展現(xiàn)出 “一步成型” 與 “工藝兼容” 優(yōu)勢，為半導體器件功能創(chuàng)新提供可能。 

量子點與核殼結構：鎘硒（CdSe）、銦鎵砷（InGaAs）量子點的制備中，噴霧干燥機可通過精準控制霧化溫度與干燥時間，實現(xiàn)粒徑均一的納米晶（粒徑偏差＜3nm），用于太陽能電池光吸收層或生物傳感器；核殼結構材料如 SiO?@Si、Al?O?@SiC 的制備中，=將噴霧干燥與原子層沉積（ALD）技術結合，先通過噴霧干燥形成內(nèi)核顆粒，再經(jīng) ALD 包覆外殼層，所得復合顆粒界面結合強度提升 40%，可作為半導體封裝的導熱絕緣填料。

MOFs 衍生前驅體：金屬有機框架（MOFs）作為半導體納米粉體的新型前驅體，需通過干燥工藝保留其多孔結構。噴霧干燥機采用低溫（進風溫度 120-180℃）、低風速工藝，將 MOFs 溶液霧化干燥為多孔顆粒，經(jīng)后續(xù)煅燒可轉化為高純度氧化鋅（ZnO）、氧化鈷（Co?O?）等半導體粉體，純度＞99.95%，比表面積可達 200m2/g 以上，適用于光催化或鋰離子電池電極材料。 

（四）電子漿料與封裝材料：保障器件可靠性的關鍵環(huán)節(jié) 電子漿料與封裝材料直接影響芯片互連性能與長期穩(wěn)定性，噴霧干燥機通過改善粉體流動性與致密性，提升終端器件可靠性。 

導電漿料：銀漿、銅漿等半導體互連材料需超細金屬粉體（粒徑 50-200nm）作為原料，噴霧干燥機采用氣流式霧化技術，將金屬鹽溶液霧化后瞬時干燥，所得粉體松裝密度控制在 1.2-1.5g/cm3，流動性優(yōu)異（安息角＜30°），可減少漿料印刷過程中的斷線風險，適配柔性電子器件的精細線路制備（線寬＜10μm）。 

封裝陶瓷粉體：氧化鋁（Al?O?）、氮化鋁（AlN）等高導熱封裝基板，通過噴霧干燥的壓力式霧化（粒徑 1-5μm）改善粉體流動性，壓制后的生坯密度均勻性提升至 95%，經(jīng)燒結后導熱率可達 200W/m?K（AlN），滿足汽車電子、服務器芯片的高功率散熱需求。 

復合工藝融合：拓展應用邊界 跨技術聯(lián)用：噴霧干燥與 3D 打印結合，直接制備半導體器件原型（如定制化傳感器結構），無需后續(xù)成型工序；與 ALD 結合制備核殼結構顆粒（如 Al?O?@SiC），提升材料界面穩(wěn)定性，適用于高溫、高濕環(huán)境下的半導體器件。 低溫工藝開發(fā)：針對二維材料（如 MoS?、WS?）的層狀結構易破壞問題，開發(fā)低溫噴霧干燥工藝（進風溫度＜80℃），保留材料層間作用力，所得 MoS?粉體用于晶體管溝道層，遷移率可達 100cm2/V?s，接近單晶水平。

噴霧干燥機的工業(yè)化與實驗室創(chuàng)新實踐 

（一）SiC 襯底粉體的規(guī)模化生產(chǎn)     某半導體企業(yè)定制 “閉式循環(huán)噴霧干燥 - 高溫碳化” 產(chǎn)線，核心參數(shù)如下： 前驅體：Si (OC?H?)?與酚醛樹脂乙醇溶液，固含量 30%； 霧化方式：壓力式噴嘴，霧化粒徑 80-100μm； 干燥條件：氮氣氛圍，進風溫度 320℃，排風溫度 120℃； 后續(xù)處理：1650℃惰性氣氛碳化 3 小時； 產(chǎn)品指標：SiC 粉體純度＞99.99%，粒徑 D50=2.2μm，球形度 90%，可滿足 8 英寸 SiC 襯底外延需求，產(chǎn)線年產(chǎn)能達 500 噸。 

（二）硒化銦晶圓的創(chuàng)新制備 北京大學團隊結合噴霧干燥與 “蒸籠” 法，突破二維硒化銦大面積制備瓶頸： 先通過噴霧干燥將非晶硒化銦溶液霧化干燥為 100-200nm 顆粒，保留元素均勻性； 采用 “固 - 液 - 固” 相變工藝，將顆粒置于密封容器中，加熱使銦形成液態(tài)密封圈，“蒸” 出的銦原子與硒原子按 1:1 比例結合； 最終制備出直徑 5cm 的硒化銦晶圓，基于該晶圓的晶體管遷移率達 300cm2/V?s，能效是 3nm 硅基芯片的 10 倍，為下一代高性能芯片提供新路徑。 

（三）MLCC 用 BaTiO?納米粉體的國產(chǎn)化突破 ： 水熱合成：Ba2+ 與 TiO?溶膠在 180℃反應生成 200nm 初級顆粒； 噴霧干燥：離心式霧化（轉速 20000r/min），進風溫度 200℃，形成 1-2μm 球形團聚體； 煅燒處理：900℃煅燒 2 小時，解聚為 80-100nm 單分散顆粒； 產(chǎn)品性能：介電常數(shù) ε＞4200，體積電阻率＞1012Ω?cm，滿足車規(guī)級 MLCC 需求，替代進口粉體，成本降低 40%。 

噴霧干燥機助力半導體材料產(chǎn)業(yè)升級 隨著寬禁帶半導體、二維材料、鈣鈦礦半導體等技術的快速發(fā)展，噴霧干燥機將向以下方向演進： 高精度控制升級：針對鈣鈦礦光伏材料的大面積成膜需求，開發(fā) “噴霧干燥 - 涂布” 一體化設備，實現(xiàn)前驅體溶液的均勻成膜（厚度偏差＜50nm），推動鈣鈦礦電池量產(chǎn)； 多材料兼容能力：拓展對高黏度、熱敏性、易氧化物料的適配性，例如針對金屬有機半導體（如并五苯），開發(fā)超低溫（＜60℃）、超低壓霧化工藝，避免材料分解； 國產(chǎn)化裝備深化：持續(xù)突破核心部件（如超高速離心霧化器、高精度溫控系統(tǒng)）的技術壁壘，進一步縮小與國外設備的差距，推動半導體材料制備裝備的全面自主可控； 綠色與低碳融合：開發(fā)太陽能輔助噴霧干燥系統(tǒng)，結合碳捕捉技術，實現(xiàn)全生命周期的低碳生產(chǎn)，響應 “雙碳” 目標。 噴霧干燥機已從單純的 “干燥設備” 升級為半導體材料制備的 “核心工藝平臺”。在國產(chǎn)化替代與技術創(chuàng)新的雙輪驅動下，以龍鑫智能為代表的裝備企業(yè)正打破國外壟斷，為半導體產(chǎn)業(yè)提供 “高效、精準、綠色” 的解決方案。未來，隨著跨領域技術融合與新材料需求的不斷涌現(xiàn)，噴霧干燥機將持續(xù)賦能半導體材料創(chuàng)新，為我國半導體產(chǎn)業(yè)突破 “卡脖子” 環(huán)節(jié)、實現(xiàn)高質量發(fā)展提供關鍵支撐。