矽晶圓拋光術看 CMP

 CMP 在單晶矽片制造環節, 單晶矽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. 在 IC 制程工藝中, 主要應用在多層金屬布線層的拋光中.

CMP 化學機械拋光, 通過化學力和機械力混合作用來消除晶圓表面材料. 借助奈米磨料的機械研磨作用與各類化學試劑的化學作用之間的高度有機結合, 使被拋光的晶圓表面達到高度平坦化, 低表面粗糙度和低缺陷的要求.

半導體晶圓制造過程繁瑣且複雜, 其中 CMP 環節占了整體原材料占比的 6.9%, 而在其中拋光液及拋光墊分別占據了 49% 及 33% 的比重. 2020 年全球 CMP 拋光液及 CMP 拋光墊市場規模約在 18.2 億美元及 12.3 億美元.

拋光液按照磨粒的不同, 主要分為二氧化矽漿料, 氧化鈰漿料和納米金剛石漿料等幾大類. 拋光墊是一種具有一定彈性疏松多孔的材料, 一般由含有填充材料的聚氨酯組成, 主要作用是存儲和傳輸拋光液, 對矽片提供一定的壓力並對其表面進行機械摩擦.

拋光墊廠商位於產業鏈中游, 通常外購聚氨酯彈性體原材料. 根據時代立夫環評報告, 拋光墊企業通常外購聚氨酯彈性體, 再經過貼膠, 雕槽, 切片等工藝制成拋光墊, 提供給下游晶圓廠驗證, 驗證通過後逐步實現批量供貨.

原材料磨粒成本占比高, 產品配方具備較強 Know-How. 拋光液是一種顆粒分布勻散的膠體, 可使矽片表面產生一層氧化膜, 再由拋光液中磨粒將其去除, 達到拋光目的. 通常, 拋光液的流速, 粘度, 溫度, 成分, pH 值等都會對去除效果有影響.

拋光材料具有技術壁壘高, 認證時間長的特點, 一直以來為國外公司壟斷. 目前拋光墊的全球供給由陶氏公司壟斷, 占據 79%的市場份額.拋光液市場主要被美國和日本企業所壟斷, 其中 Cabot 全球拋光液市場占有率最高.

概念股有 "中砂" (再生晶圓/傳統砂輪/鑽石碟, 投資 SiC  長晶公司 "穩晟"),   "瑞耘" (半導體零組件: CMP晶圓夾持環/自有品牌濕製程設備),   "永光" (色料化學品/特用化學品/碳粉/電子化學品: 光阻劑, 研磨液), "昇陽半" (再生晶圓/晶圓薄化) 等.