CMP拋光材料的介紹和應用領域及市場分析

1）在單晶硅片制造環節，單晶硅片首先通過化學腐蝕減薄，此時粗糙度在 10-20μm，在進行粗拋光、細拋光、精拋光等步驟，可將粗糙度控制在幾十個 nm 以內。一般來說，單晶硅片需要 2 次以上的拋光，表面才可以達到集成電路的要求。

2）在前半制程工藝中，主要應用在多層金屬布線層的拋光中。由于 IC 元件采用多層立體布線，需要刻蝕的每一層都有很高的全局平整度，以保證每層全局平坦化。CMP 平坦化工藝在此工藝中使用的環節包括：互聯結構中凹凸不平的絕緣體、導體、層間介質(ILD)、鑲嵌金屬(如 Al，Cu)、淺溝槽隔離(STI)、硅氧化物、多晶硅等。

隨著集成電路芯片工藝制程技術的不斷進步，對 CMP 工藝的需求不斷增加。CMP 技術最早使用在氧化硅拋光中，是用來進行層間介質(ILD)的全局平坦的，在集成電路芯片進入 0.35μm 節點后，CMP 更廣泛地應用在金屬鎢、銅、多晶硅等的平坦化工藝中。隨著金屬布線層數的增多，需要進行 CMP 拋光的步驟也越多。以 28nm 節點工藝為例，所需 CMP 次數為 12-13 次，而進入 10nm 制程節點后，CMP 次數會翻一番，達到 25-26 次。

技術門檻

拋光材料制備技術門檻較高，其中拋光墊的技術壁壘在于溝槽設計及提高壽命改良，拋光液的技術壁壘在于調整拋光液組成以改善拋光效果。對于拋光墊而言合理的溝槽設計幫助拋光液流動并帶走切削的細屑，使晶圓表面最終能形成完美的鏡面效果，另一方面作為耗材下游晶圓廠對拋光墊使用壽命的要求越來高，因此溝槽設計與使用壽命提高是拋光墊生產過程中的核心技術壁壘。拋光液的配方則是影響拋光效果的決定性因素。各大公司和研究機構通常非常注重拋光液配方的研究，同時根據拋光對象的不同對拋光液的組成進行調整，以獲得較好的拋光速率和拋光效果。

市場規模

全球市場規模約為 16.1 億美元，國內市場約占全球市場 20%份額。根據 SEMI 的統計數據，2016 年全球 CMP 拋光材料市場規模達到 16.1 億美元，估算 2017 年達到 17.2 億美元，其中，2016 年中國拋光材料的市場份額約占全球的 20%，市場規模約為 23 億人民幣。拋光材料的市場容量主要取決于下游晶圓產量，近年來一直保持較為穩定增長，預計未來能保持 4%的年均增長率，到 2020 年全球市場規模達到 19 億美元以上，其中拋光液的市場規模有望在 2020 年突破 12億美元的市場規模，是帶動拋光耗材市場成長主要動力。

全球產業格局及主要企業

CMP 拋光材料具有技術壁壘高，客戶認證時間長的特點，一直以來處于寡頭壟斷的格局。其一，美國和日本等國際巨頭利用先發優勢在研發和生產方面不斷革新，同時實行嚴格的專利保護封鎖技術防止外泄，構筑難以突破的技術壁壘；其二，對下游晶圓廠來說客戶認證的時間很長，新產品測試流程復雜，一般需要一年半深證兩年才能完成一種新產品的認證。

全球芯片拋光液市場主要被在美國、日本、韓國企業所壟斷。全球芯片拋光液主要被日本 Fujimi、Hinomoto Kenmazai 公司，美國卡博特、杜邦、Rodel、Eka，韓國的 ACE 等所壟斷，占據全球 90%以上的高端市場份額。

全球 CMP 拋光墊幾乎全部被陶氏所壟斷。陶氏公司占據全球拋光墊市場 79%的市場份額，在細分集成電路芯片和藍寶石兩個高端領域更是占據 90%的市場份額。此外，3M、卡博特、日本東麗、***三方化學等可生產部分芯片用拋光墊。