CMP抛光材料的介绍和应用领域及市场分析

1）在单晶硅片制造环节，单晶硅片首先通过化学腐蚀减薄，此时粗糙度在 10-20μm，在进行粗抛光、细抛光、精抛光等步骤，可将粗糙度控制在几十个 nm 以内。一般来说，单晶硅片需要 2 次以上的抛光，表面才可以达到集成电路的要求。

2）在前半制程工艺中，主要应用在多层金属布线层的抛光中。由于 IC 元件采用多层立体布线，需要刻蚀的每一层都有很高的全局平整度，以保证每层全局平坦化。CMP 平坦化工艺在此工艺中使用的环节包括：互联结构中凹凸不平的绝缘体、导体、层间介质(ILD)、镶嵌金属(如 Al，Cu)、浅沟槽隔离(STI)、硅氧化物、多晶硅等。

随着集成电路芯片工艺制程技术的不断进步，对 CMP 工艺的需求不断增加。CMP 技术最早使用在氧化硅抛光中，是用来进行层间介质(ILD)的全局平坦的，在集成电路芯片进入 0.35μm 节点后，CMP 更广泛地应用在金属钨、铜、多晶硅等的平坦化工艺中。随着金属布线层数的增多，需要进行 CMP 抛光的步骤也越多。以 28nm 节点工艺为例，所需 CMP 次数为 12-13 次，而进入 10nm 制程节点后，CMP 次数会翻一番，达到 25-26 次。

技术门槛

抛光材料制备技术门槛较高，其中抛光垫的技术壁垒在于沟槽设计及提高寿命改良，抛光液的技术壁垒在于调整抛光液组成以改善抛光效果。对于抛光垫而言合理的沟槽设计帮助抛光液流动并带走切削的细屑，使晶圆表面最终能形成完美的镜面效果，另一方面作为耗材下游晶圆厂对抛光垫使用寿命的要求越来高，因此沟槽设计与使用寿命提高是抛光垫生产过程中的核心技术壁垒。抛光液的配方则是影响抛光效果的决定性因素。各大公司和研究机构通常非常注重抛光液配方的研究，同时根据抛光对象的不同对抛光液的组成进行调整，以获得较好的抛光速率和抛光效果。

市场规模

全球市场规模约为 16.1 亿美元，国内市场约占全球市场 20%份额。根据 SEMI 的统计数据，2016 年全球 CMP 抛光材料市场规模达到 16.1 亿美元，估算 2017 年达到 17.2 亿美元，其中，2016 年中国抛光材料的市场份额约占全球的 20%，市场规模约为 23 亿人民币。抛光材料的市场容量主要取决于下游晶圆产量，近年来一直保持较为稳定增长，预计未来能保持 4%的年均增长率，到 2020 年全球市场规模达到 19 亿美元以上，其中抛光液的市场规模有望在 2020 年突破 12亿美元的市场规模，是带动抛光耗材市场成长主要动力。

全球产业格局及主要企业

CMP 抛光材料具有技术壁垒高，客户认证时间长的特点，一直以来处于寡头垄断的格局。其一，美国和日本等国际巨头利用先发优势在研发和生产方面不断革新，同时实行严格的专利保护封锁技术防止外泄，构筑难以突破的技术壁垒；其二，对下游晶圆厂来说客户认证的时间很长，新产品测试流程复杂，一般需要一年半深证两年才能完成一种新产品的认证。

全球芯片抛光液市场主要被在美国、日本、韩国企业所垄断。全球芯片抛光液主要被日本 Fujimi、Hinomoto  Kenmazai 公司，美国卡博特、杜邦、Rodel、Eka，韩国的 ACE 等所垄断，占据全球 90%以上的高端市场份额。

全球 CMP 抛光垫几乎全部被陶氏所垄断。陶氏公司占据全球抛光垫市场 79%的市场份额，在细分集成电路芯片和蓝宝石两个高端领域更是占据 90%的市场份额。此外，3M、卡博特、日本东丽、***三方化学等可生产部分芯片用抛光垫。