CMP半導(dǎo)體平坦化核心技術(shù)情況分析課件

1、內(nèi)容目錄CMP 材料. - 5 -CMP 材料概況. - 5 -CMP 工藝應(yīng)用廣泛 . - 6 -半導(dǎo)體制造工藝推動(dòng) CMP 行業(yè)發(fā)展. - 7 -CMP 市場(chǎng)持續(xù)發(fā)展 . - 9 -CMP 市場(chǎng)分類(lèi). - 10 -CMP 拋光液. - 11 -CMP 拋光液需求不斷增長(zhǎng) . - 11 -CMP 拋光液競(jìng)爭(zhēng)格局. - 12 -CMP 拋光墊. - 14 -CMP 拋光墊概況. - 14 -CMP 研發(fā)以美日為主. - 14 -CMP 拋光墊競(jìng)爭(zhēng)格局. - 16 -相關(guān)上市公司 . - 17 -安集科技：國(guó)內(nèi) CMP 拋光液龍頭. - 17 -鼎龍股份：持續(xù)發(fā)力 CMP 拋光墊. - 18 -

2、1表目錄圖 1：CMP 拋光機(jī). - 5 -圖 2：CMP 工作機(jī)理示意圖 . - 5 -圖 3：CMP 發(fā)展歷史 . - 5 -圖 4：Direct STI CMP 拋光工藝. - 6 -圖 5：銅 CMP 中采用雙大馬士革工藝. - 6 -圖 6：用“柵后方法 ”經(jīng) CMP 形成高 k 金屬柵 . - 7 -圖 7：采用 PN 節(jié)隔離的體硅 FinFET 器件工藝流程. - 7 -圖 8：邏輯/晶圓代工廠(chǎng)商制程路線(xiàn)圖. - 8 -圖 9：NAND Falsh 大廠(chǎng)技術(shù)量產(chǎn)制程. - 8 -圖 10：邏輯芯片技術(shù)趨勢(shì). - 8 -圖 11：存儲(chǔ)芯片技術(shù)趨勢(shì). - 8 -圖 12：NAND 從

3、 2D 向 3D 轉(zhuǎn)換帶來(lái) CMP 步驟翻番 . - 8 -圖 13：邏輯芯片隨制程縮小 CMP 工藝步驟增長(zhǎng) . - 8 -圖 14：全球半導(dǎo)體市場(chǎng)及增速. - 9 -圖 15：國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展迅速 . - 9 -圖 16：全球各地區(qū)半導(dǎo)體材料市場(chǎng)占比 . - 9 -圖 17：半導(dǎo)體制造材料占比. - 9 -圖 18：全球 CMP 拋光材料市場(chǎng)規(guī)模及增速. - 10 -圖 19：國(guó)內(nèi) CMP 拋光材料市場(chǎng)規(guī)模及增速. - 10 -圖 20：CMP 拋光材料占比. - 10 -圖 21：CMP 拋光液. - 11 -圖 22：CMP 拋光液微觀結(jié)構(gòu) . - 11 -圖 23：拋光液組分. -

4、 12 -圖 24：拋光液分類(lèi). - 12 -圖 25：全球 CMP 拋光液市場(chǎng)規(guī)模及增速 . - 12 -圖 26： 全球拋光液格局. - 12 -圖 27：全球拋光液市場(chǎng)格局. - 13 -圖 28：CMP 拋光墊. - 14 -圖 29： CMP 拋光墊微觀結(jié)構(gòu). - 14 -圖 30：全球拋光液市場(chǎng)格局. - 15 -圖 31：CMP 拋光墊. - 15 -圖 32： CMP 拋光墊微觀結(jié)構(gòu). - 15 -圖 33：全球 CMP 拋光墊市場(chǎng)規(guī)模及增速 . - 16 -23圖 34：全球拋光墊市場(chǎng)格局. - 16 -圖 35：安集科技營(yíng)業(yè)收入及增速 . - 17 -圖 36：安集科技?xì)w母

5、凈利潤(rùn)及增速. - 17 -圖 37：鼎龍股份營(yíng)業(yè)收入及增速 . - 18 -圖 38：鼎龍股份歸母凈利潤(rùn)及增速. - 18 -CMP 材料CMP 材料概況化學(xué)機(jī)械拋光(chemical mechanical polishing, CMP)是集成電路制造過(guò)程中實(shí)現(xiàn) 晶圓表面平坦化的關(guān)鍵技術(shù)。與傳統(tǒng)的純機(jī)械或純化學(xué)的拋光方法不同，CMP 工藝是通 過(guò)表面化學(xué)作用和機(jī)械研磨的技術(shù)結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)晶元表面微米/納米級(jí)不同材料的去除， 從而達(dá)到晶圓表面的高度（納米級(jí)）平坦化效應(yīng)，使下一步的光刻工藝得以進(jìn)行。CMP 技 術(shù)結(jié)合了機(jī)械拋光和化學(xué)拋光，相對(duì)于其他平坦化技術(shù)而言有著極大的優(yōu)勢(shì)，它不但能 夠?qū)杵砻?/p>

6、進(jìn)行局部處理，同時(shí)也可以對(duì)整個(gè)硅片表面進(jìn)行平坦化處理, 是目前唯一 能兼顧表面全局和局部平坦化的技術(shù)。圖 1：CMP 拋光機(jī)圖 2：CMP 工作機(jī)理示意圖資料來(lái)源：安集科技招股說(shuō)明書(shū)、中泰證券研究所資料來(lái)源：安集科技招股說(shuō)明書(shū)、中泰證券研究所圖 3：CMP 發(fā)展歷史資料來(lái)源：電子工業(yè)專(zhuān)用設(shè)備、中泰證券研究所自從 1988 年 IBM 公司將化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)(CMP)應(yīng)用于 4M DRAM 芯片的制造，集 成電路制造工藝就逐漸對(duì) CMP 技術(shù)產(chǎn)生了越來(lái)越強(qiáng)烈的依賴(lài)，主要是由于器件特征尺寸（CD）微細(xì)化，以及技術(shù)升級(jí)引入的多層布線(xiàn)和一些新型材料的出現(xiàn)。特別是進(jìn)入 0.25m 節(jié)點(diǎn)后的 Al 布線(xiàn)和

7、進(jìn)入 0.13m 節(jié)點(diǎn)后的 Cu 布線(xiàn)，CMP 技術(shù)的重要性更顯突出。 進(jìn)入 9065nm 節(jié)點(diǎn)后，銅互連技術(shù)和低 k 介質(zhì)的采用，CMP 的研磨對(duì)象主要是銅互連 層、絕緣膜和淺溝槽隔離（STI)。從 45 nm 開(kāi)始，邏輯器件的晶體管中引入高 k 金屬4柵結(jié)構(gòu)（HKMG），因而同時(shí)引入了兩個(gè)關(guān)鍵的平坦化應(yīng)用，即虛擬柵開(kāi)口 CMP 工藝和替 代金屬柵 CMP 工藝。到了 32nm 和 22nm 節(jié)點(diǎn)，銅互連低 k 介質(zhì)集成的 CMP 工藝技術(shù)支 持 32nm 和 22nm 器件的量產(chǎn)。在 22nm 開(kāi)始出現(xiàn)的 FinFET 晶體管添加了虛擬柵平坦化 工藝，這是實(shí)現(xiàn)后續(xù) 3D 結(jié)構(gòu)刻蝕的關(guān)鍵技術(shù)

8、。先進(jìn)的 DRAM 存儲(chǔ)器件在凹槽刻蝕形成埋 柵結(jié)構(gòu)前采用了柵金屬平坦化工藝。引入高遷層間移率溝道材料（如用于 nFET 的 III-V 材料和用于 pFET 的鍺）后，需要結(jié)合大馬士革類(lèi)型的工藝，背面拋光這些新材料。另 外，CMP 也在 PCRAM 技術(shù)中擔(dān)當(dāng)起了 GST CMP 的重任?？傊?，諸如此類(lèi)層出不窮，CMP 在 納米集成電路制造中的作用至關(guān)重要。CMP 工藝應(yīng)用廣泛CMP 主要用于淺槽隔離(STI)拋光、銅的研磨與拋光、高 k 金屬柵的拋光、FinFET 晶體管的虛擬柵 CMP、GST 的 CMP、埋入字線(xiàn) DRAM 存儲(chǔ)器的柵 CMP、高遷移 率溝道材料未來(lái)的 CMP 等工藝。

9、未來(lái)，伴隨著半導(dǎo)體制造工藝日益復(fù)雜，CMP 的用 處更加廣泛。淺槽隔離(STI)拋光是較早被采用的 CMP 工藝，也是 CMP 在芯片制造中最基本的 應(yīng)用。納米集成電路芯片制程中，STI CMP 工藝要求磨掉氮化硅(Si3N4)層上的氧化硅(SiO2)，同時(shí)又要盡可能地減少溝槽中氧化硅的凹陷。進(jìn)入 45nm 及以下節(jié)點(diǎn)后，為了 填充越來(lái)越窄小的溝槽，LPCVD 被采用，其形成的氧化硅薄膜具有更厚的覆蓋層，這 無(wú)疑加大了 CMP 的研磨量。隨著 CMP 研磨液的發(fā)展，一種高選擇比(大于 30)的研磨 液采用氧化鈰(CeO2)作為研磨顆粒。這樣，以氮化硅(Si3N4)為拋光終止層的直接拋光 (Di

10、rect STI CMP)成為現(xiàn)實(shí)。直至今日，采用氧化鈰研磨液的拋光工藝依然是 STI CMP 的主流方法。圖 4：Direct STI CMP 拋光工藝圖 5：銅 CMP 中采用雙大馬士革工藝資料來(lái)源：納米集成電路制造中的 CMP、中泰證券研究所資料來(lái)源：納米集成電路制造中的 CMP、中泰證券研究所Cu CMP 工藝產(chǎn)生于 21 世紀(jì)初 130nm 節(jié)點(diǎn)及其之后，一直沿用到納米集成電路 2822 nm 節(jié)點(diǎn)。當(dāng)前的 Cu CMP 工藝通常分為三步：首先用銅研磨液(Slurry)來(lái)磨 去晶圓上銅布線(xiàn)層表面的大部分多余的銅料；第二步，繼續(xù)用銅研磨液低速精磨與阻擋 層接觸的銅，同時(shí)通過(guò)終點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)

11、控制研磨終止于阻擋層上；第三步，則用阻擋層研5磨液磨除阻擋層及少量的介質(zhì)氧化物，并進(jìn)行 CMP 后去離子水清洗。圖 6：用“柵后方法 ”經(jīng) CMP 形成高 k 金屬柵圖 7：采用 PN 節(jié)隔離的體硅 FinFET 器件工藝流程資料來(lái)源：納米集成電路制造中的 CMP、中泰證券研究所資料來(lái)源：納米集成電路制造中的 CMP、中泰證券研究所在 32 nm 及以下節(jié)點(diǎn)工藝中，高 k 金屬柵的“柵后方法”是形成高 k 金屬柵 的主流方法之一，其中 CMP 擔(dān)當(dāng)著富有挑戰(zhàn)性角色?！皷藕蠓椒ā惫に嚵鞒讨械?CMP， 第一次是 ILD CMP，用以研磨開(kāi)多晶門(mén)；第二次是 Al CMP，用以?huà)伖怃X金屬。多晶 門(mén)的

12、制程涉及材料種類(lèi)較多，同時(shí)要研磨氧化硅、氮化硅及多晶硅。具體來(lái)講：第一步 采用硅膠研磨液，其中的氧化硅顆粒去除大部分SiO2 層，留下 100-200 nm 的氧化硅 層在多晶硅門(mén)上；第二步，采用氧化鈰研磨液或固定研磨液，類(lèi)似于 STI CMP，研磨 拋光終止在 Si3N4 層上；第三步，采用硅膠研磨液，去除 Si3N4，研磨拋光終止在多 晶硅門(mén)上，這就是最富于挑戰(zhàn)性的一步。從平面 CMOS 晶體管設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)?FinFET 晶體管，在虛擬柵多晶硅薄膜中產(chǎn)生 了新的 CMP 工藝。平面晶體管中，淀積的多晶硅薄膜有平坦的表面形貌，不需要 CMP， 但在 FinFET 設(shè)計(jì)中，同樣的淀積薄膜的表面形

13、貌不平整，必須在柵刻蝕前平坦化。 這種不平整形貌是因前面形成硅鰭的工藝引起的。此時(shí)，STI 氧化物薄膜的凹槽給隨后 的多晶硅薄膜淀積創(chuàng)建了底層形貌。CMP 應(yīng)用的主要價(jià)值在于產(chǎn)生滿(mǎn)足光刻成像焦深 和分辨率的平坦基準(zhǔn)平面，能實(shí)現(xiàn)極其重要的光刻曝光和柵堆疊刻蝕。由于其在晶體管 柵上停止，控制了柵的高度。過(guò)拋光會(huì)使柵太短，欠拋光則會(huì)使柵太高，這會(huì)影響字線(xiàn) 的電流攜帶能力。因此，無(wú)論是晶圓中還是晶圓與晶圓間，拋光后的柵高度必須嚴(yán)格控 制在小于 5nm 內(nèi)。半導(dǎo)體制造工藝推動(dòng) CMP 行業(yè)發(fā)展化學(xué)機(jī)械拋光材料種類(lèi)繁雜。集成電路工藝的進(jìn)化帶來(lái)了對(duì)拋光材料的各種新需求， 邏輯芯片隨著制程增加，拋光材料種類(lèi)和

14、用量也迅速增長(zhǎng)，比如 14 納米以下邏輯芯片工藝要求的關(guān)鍵 CMP 工藝將達(dá)到 20 步以上，使用的拋光液將從 90 納米的五六種拋光 液增加到二十種以上；7 納米及以下邏輯芯片工藝中 CMP 拋光步驟甚至可能達(dá)到 30 步，使用的拋光液種類(lèi)接近三十種。而存儲(chǔ)芯片由 2D NAND 向 3D NAND 技術(shù)變革， 也會(huì)使 CMP 拋光步驟數(shù)近乎翻倍。6圖 8：邏輯/晶圓代工廠(chǎng)商制程路線(xiàn)圖圖 9：NAND Falsh 大廠(chǎng)技術(shù)量產(chǎn)制程資料來(lái)源：IC Insights、中泰證券研究所資料來(lái)源：Trendforce、中泰證券研究所圖 10：邏輯芯片技術(shù)趨勢(shì)圖 11：存儲(chǔ)芯片技術(shù)趨勢(shì)資料來(lái)源：SEMI

15、、IHS、中泰證券研究所資料來(lái)源：SEMI、IHS、中泰證券研究所圖 12：NAND 從 2D 向 3D 轉(zhuǎn)換帶來(lái) CMP 步驟翻番圖 13：邏輯芯片隨制程縮小 CMP 工藝步驟增長(zhǎng)資料來(lái)源：安集科技招股說(shuō)明書(shū)、中泰證券研究所資料來(lái)源：安集科技招股說(shuō)明書(shū)、中泰證券研究所7CMP 市場(chǎng)持續(xù)發(fā)展全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模近年來(lái)增速平穩(wěn)，2012-2018 年復(fù)合增速 8.23%。其中，中 國(guó)大陸集成電路銷(xiāo)售規(guī)模從 2158 億元迅速增長(zhǎng)到 2018 年的 6531 億元，復(fù)合增速為20.27%，遠(yuǎn)超全球其他地區(qū)，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)加速向大陸轉(zhuǎn)移。集成電路一般分為設(shè) 計(jì)、制造和封測(cè)三個(gè)子行業(yè)，在制造和封測(cè)行業(yè)中

16、，均需要大量的半導(dǎo)體新材料支持。圖 14：全球半導(dǎo)體市場(chǎng)及增速圖 15：國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展迅速資料來(lái)源：WSTS、中泰證券研究所資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、中泰證券研究所2018 年全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)產(chǎn)值為 519.4 億美元，同比增長(zhǎng) 10.68%。其中晶圓 制造材料和封裝材料分別為 322 億美元和 197.4 億美元，同比+15.83%和+3.30%。2018 年，在市場(chǎng)產(chǎn)值為 322 億美金的半導(dǎo)體制造材料中，大硅片、特種氣體、光掩模、CMP 材料、光刻膠、光刻膠配套、濕化學(xué)品、靶材分別占比 33%、14%、13%、7%、6%、7%、4%、3%。分地區(qū)來(lái)看，目前大陸半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模 8

17、3 億美元，全球占比 16%， 僅次于中國(guó)臺(tái)灣和韓國(guó)，為全球第三大半導(dǎo)體材料區(qū)域。隨著半導(dǎo)體市場(chǎng)不斷放量以及工藝制程不斷復(fù)雜，全球 CMP 拋光材料市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)，CMP 材料在半導(dǎo)體制造材料中占比 7%。2018 年全球 CMP 拋光材料市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 21.7 億美元，近幾年持續(xù)增長(zhǎng)。受益于國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)的大發(fā)展，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體用 CMP 材料市-20%0%20%40%60%80%100%0100020003000400050002012201320142015201620172018全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模(億美元)同比增長(zhǎng)(%,右軸)0%10%20%30%0100020003000400050006

18、00070002016201720182012201320142015制造行業(yè)營(yíng)收(億元)設(shè)計(jì)行業(yè)營(yíng)收(億元)封裝行業(yè)營(yíng)收(億元) 同比增長(zhǎng)(%,右軸)大硅片CMP材料特種氣體 光刻膠光掩模光刻膠配套圖 16：全球各地區(qū)半導(dǎo)體材料市場(chǎng)占比圖 17：半導(dǎo)體制造材料占比12%22%7%11%17%15%16%13%3%4%33%7%6%7%14%13%中國(guó)臺(tái)灣 韓國(guó) 中國(guó)大陸 日本 美國(guó)歐洲其他濕化學(xué)品靶材其他資料來(lái)源：SEMI、中泰證券研究所資料來(lái)源：SEMI、中泰證券研究所8場(chǎng)增速較快，2018 年國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)規(guī)模 29 億元，未來(lái)有望持續(xù)高增長(zhǎng)。圖 18：全球 CMP 拋光材料市場(chǎng)規(guī)模及增速圖

19、 19：國(guó)內(nèi) CMP 拋光材料市場(chǎng)規(guī)模及增速資料來(lái)源：SEMI、中泰證券研究所資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、中泰證券研究所CMP 市場(chǎng)分類(lèi)CMP 工藝過(guò)程中所采用的設(shè)備及消耗品包括：拋光機(jī)、拋光液、拋光墊、后 CMP 清 洗設(shè)備、拋光終點(diǎn)檢測(cè)及工藝控制設(shè)備、廢物處理和檢測(cè)設(shè)備等。其中 CMP 材料主要包 括拋光液、拋光墊、調(diào)節(jié)器、CMP 清洗以及其他等耗材。其中拋光液和拋光墊占 CMP 材 料細(xì)分市場(chǎng)的 80%以上，是 CMP 工藝的核心材料。拋光液拋光墊調(diào)節(jié)器清洗圖 20：CMP 拋光材料占比5% 4%9%49%33%資料來(lái)源：安集科技招股說(shuō)明書(shū)、中泰證券研究所其他9CMP 拋光液CMP 拋光液

20、需求不斷增長(zhǎng)拋光液是 CMP 技術(shù)中的決定性因素之一，其性能直接影響被加工工件表面的質(zhì)量以 及拋光加工的效率。拋光液對(duì)拋光過(guò)程所產(chǎn)生的影響體現(xiàn)在物理作用與化學(xué)作用兩個(gè)方 面。在物理作用方面，拋光液中的磨料對(duì)工件表面材料進(jìn)行機(jī)械去除、拋光液對(duì)拋光區(qū) 域進(jìn)行潤(rùn)滑以減小摩擦、拋光液能夠吸收加工過(guò)程所產(chǎn)生的熱量，使加工區(qū)域恒溫，另 外，流暢的拋光液流動(dòng)能夠有效帶走拋光過(guò)程所產(chǎn)生的材料碎屑，防止劃傷工件表面； 在化學(xué)作用方面，常使用能夠?qū)Ρ粧伖獠牧线M(jìn)行微量化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)作為拋光液組 分，對(duì)拋光工件表層材料進(jìn)行軟化和腐蝕，從而輔助機(jī)械材料去除過(guò)程。針對(duì)不同被加 工材料以及所選用的拋光墊材質(zhì)，針對(duì)性地選

21、用含有不同化學(xué)成分的拋光液或具有不同 組分含量的拋光液以達(dá)到加工質(zhì)量與效率的平衡。圖 21：CMP 拋光液圖 22：CMP 拋光液微觀結(jié)構(gòu)資料來(lái)源：IHS、中泰證券研究所資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、中泰證券研究所在 CMP 拋光液中，一般使用水基拋光液作為加工介質(zhì)，以去離子水作為溶劑，加入 磨料（如 SiO2、ZrO2 納米粒子等）、分散劑、pH 調(diào)節(jié)劑以及氧化劑等組分，每個(gè)組分都 具有相應(yīng)的功能，對(duì)化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程起到不同的作用。磨料通過(guò)拋光液輸送到拋光墊 表面后，在拋光墊和被加工表面之間同時(shí)受到壓力作用以及相對(duì)運(yùn)動(dòng)的帶動(dòng)，通過(guò)對(duì)被 加工表面形成極細(xì)微的切削、劃擦以及滾壓作用，對(duì)表面材料進(jìn)行微

22、量去除。磨料的形 狀、硬度、顆粒大小對(duì)化學(xué)機(jī)械拋光都具有重要的影響。分散劑是一種兼具親水性與親 油性的界面活性劑，能夠均勻分散一些不溶于液體的固體顆粒，對(duì)于拋光液而言，分散 劑能夠減少拋光液中磨料顆粒的團(tuán)聚，提高拋光液中磨料的分散穩(wěn)定性。拋光液中經(jīng)常 被添加入一些化學(xué)試劑用以調(diào)節(jié)其 pH 值，從而為拋光過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)提供一定的酸堿 性環(huán)境，確?；瘜W(xué)反應(yīng)能順利、高效地進(jìn)行。在拋光過(guò)程中，為了能夠較快的在拋光表 面形成一層結(jié)合力較弱的氧化膜，以利于后續(xù)的機(jī)械去除，通常會(huì)在拋光液中添加氧化 劑。在氧化劑的氧化腐蝕作用下，晶片表面產(chǎn)生的氧化膜被磨料的機(jī)械作用去除，從而 使被加工的表面逐漸達(dá)到高質(zhì)量的全

23、局平坦化效果。拋光液一般分為二氧化硅拋光液、鎢拋光液、鋁拋光液和銅拋光液。其中銅拋光液10主要應(yīng)用于 130nm 及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)邏輯芯片的制造工藝，而鎢拋光液則大量應(yīng)用于存儲(chǔ) 芯片制造工藝，在邏輯芯片中用量較少。以銅拋光液為例，其主要由腐蝕劑、成膜劑和 納米磨料組成。腐蝕劑用來(lái)腐蝕溶解銅表面，成膜劑用于形成銅表面的鈍化膜，鈍化膜 的形成可以保護(hù)腐蝕劑的進(jìn)一步腐蝕，并可有效地降低金屬表面硬度。其中的納米磨料 通常是氧化鋁(Al2O3)或氧化硅（SiO2），氧化劑是雙氧水（H2O2），同時(shí)含有抗腐蝕抑 制劑及其它添加劑。磨料的作用則是磨除凸處表面的鈍化膜而露出銅層，使腐蝕劑能繼 續(xù)溶解，而凹處則被

24、鈍化膜保護(hù)而不被溶解。通過(guò)研磨液反復(fù)地溶解、鈍化、磨除的過(guò) 程實(shí)現(xiàn)銅的全局平坦化。圖 23：拋光液組分圖 24：拋光液分類(lèi)資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、中泰證券研究所資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、中泰證券研究所伴隨著下游半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，2016 - 2018 年，全球化學(xué)機(jī)械拋光液市場(chǎng)規(guī)模分 別為 11.0 億美元、12.0 億美元和 12.7 億美元。圖 25：全球 CMP 拋光液市場(chǎng)規(guī)模及增速圖 26： 全球拋光液格局資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、中泰證券研究所資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、中泰證券研究所CMP 拋光液競(jìng)爭(zhēng)格局長(zhǎng)期以來(lái)，全球化學(xué)機(jī)械拋光液市場(chǎng)主要被美國(guó)和日本企業(yè)所壟斷，包括美國(guó)的Cabo

25、t、Versum、Dow 和日本的 Hitachi、Fujimi。其中，Cabot 全球拋光液市場(chǎng)占有率組分功能磨料對(duì)被加工表面形成極細(xì)微的切削、劃擦以及 滾壓作用，對(duì)表面材料進(jìn)行微量去除。分散劑均勻分散一些不溶于液體的固體顆粒，減少 拋光液中磨料顆粒的團(tuán)聚，提高拋光液中磨 料的分散穩(wěn)定性。pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)拋光液pH值，從而為拋光過(guò)程的化學(xué)反 應(yīng)提供一定的酸堿性環(huán)境，確?；瘜W(xué)反應(yīng)能 順利、高效進(jìn)行。氧化劑在氧化劑的氧化腐蝕作用下，較快地在拋光 表面形成一層結(jié)合力較弱的氧化膜，晶片表面產(chǎn)生的氧化膜被磨料的機(jī)械作用去除，從 而使被加工的表面逐漸達(dá)到高質(zhì)量的全局平-10%-5%0%5%10%15%02

26、468101214162016201720182019E2020ECMP拋光液全球市場(chǎng)規(guī)模(億美元)同比（右軸）36%15%11%10%2%6%20%CabotHitachi FujimiVersum Dow 安集科技 其他11最高，但是已經(jīng)從 2000 年的約 80% 下降至 2018 年約 36%，表明未來(lái)全球拋光液市 場(chǎng)朝向多元化發(fā)展，地區(qū)本土化自給率提升。安集科技成功打破國(guó)外廠(chǎng)商壟斷，實(shí)現(xiàn)進(jìn) 口替代，使中國(guó)在該領(lǐng)域擁有了自主供應(yīng)能力。圖 27：全球拋光液市場(chǎng)格局資料來(lái)源：安集科技招股說(shuō)明書(shū)、中泰證券研究所公司概況營(yíng)業(yè)收入（2017年）收入結(jié)構(gòu)Cabot Microelectronics

27、成立于1999年，總部位于美國(guó)，員工數(shù)量約1219名（截至2018年10月31 日），納斯達(dá)克證券交易所上市公司，是全球領(lǐng)先的化學(xué)機(jī)械拋光液供 應(yīng)商和第二大化學(xué)機(jī)械拋光墊供應(yīng)商， 2000年之前即實(shí)現(xiàn)鎢拋光液、電 介質(zhì)拋光液等化學(xué)機(jī)械拋光液的產(chǎn)業(yè)化，具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)和規(guī)模優(yōu)勢(shì)。5.07億美元78%（化學(xué)機(jī)械拋光 液）VersumAir Products and Chemicals, Inc. 于2016年10月剝離電子材料業(yè)務(wù)， 成立Versum Materials， Inc. （Versum） 。Versum 總部位于美國(guó)， 員工數(shù)量約2200名（截至2017年9月30日），紐約證券交易所上市公

28、司。Versum 擁有材料、交付系統(tǒng)和服務(wù)兩大業(yè)務(wù)。11.27億美元74%（材料業(yè)務(wù))FujimiFujimi Incorporated 成立于1953年，總部位于日本，員工數(shù)量約844名（截至2018年3約31日），東京證券交易所和名古屋證券交易所上市公司。Fujimi是合成精密研磨劑制造商，產(chǎn)品線(xiàn)包括硅晶圓及其他半導(dǎo)體襯 底的拋光研磨劑、半導(dǎo)體芯片上多層電路所需的化學(xué)機(jī)械拋光產(chǎn)品、電 腦硬盤(pán)研磨劑，并正在培育金屬陶瓷、熱噴涂料等新領(lǐng)域。357.88億日元41%（半導(dǎo)體器件CMP 研磨劑）12CMP 拋光墊CMP 拋光墊概況在化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中，拋光墊具有儲(chǔ)存和運(yùn)輸拋光液、去除加工殘余物質(zhì)、

29、傳遞 機(jī)械載荷及維持拋光環(huán)境等功能。拋光墊性能受其材料特性、表面組織、表面溝槽形狀 及工作溫度等因素影響。這些影響因素中，拋光墊的表面溝槽形狀及寸是拋光墊性能的 關(guān)鍵參數(shù)之一，它直接影響到拋光區(qū)域拋光液的分布和運(yùn)動(dòng)，影響拋光區(qū)域的溫度分布。 因此，拋光墊的表面溝槽形狀及尺寸影響化學(xué)反應(yīng)速率和機(jī)械去除作用，從而影響到化 學(xué)機(jī)械拋光的拋光質(zhì)量和拋光效率。拋光墊一般都是高分子材料，如合成革拋光墊、聚氨醋拋光墊、金絲絨拋光墊等，其表面一般含有大小不一的孔狀結(jié)構(gòu)，有利于拋光漿料的存儲(chǔ)與流動(dòng)。拋光墊的硬度、 密度、材質(zhì)、彈性模量等對(duì)拋光質(zhì)量影響較大。拋光墊亦是一種耗材需適時(shí)更換，長(zhǎng)時(shí) 間不更換的拋光墊，被

30、拋光去除的材料殘余物易存留在其中會(huì)對(duì)工件表面造成劃痕；同 時(shí)拋光后的拋光墊若不及時(shí)清洗，風(fēng)干后粘結(jié)在拋光墊內(nèi)的固體會(huì)對(duì)下一次拋光質(zhì)量產(chǎn) 生影響。圖 28：CMP 拋光墊圖 29： CMP 拋光墊微觀結(jié)構(gòu)資料來(lái)源：SEMI、中泰證券研究所資料來(lái)源：SEMI、中泰證券研究所CMP 研發(fā)以美日為主全球來(lái)看，CMP 專(zhuān)利，日本擁有專(zhuān)利族 1053 個(gè)，美國(guó)擁有 711 個(gè)，韓國(guó)擁有 376 個(gè)，由 WIPO(世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織)經(jīng) PCT(專(zhuān)利合作條約)進(jìn)行登記的有 339 個(gè)，中國(guó)內(nèi) 地?fù)碛?244 個(gè)，中國(guó)臺(tái)灣擁有 149 個(gè)。以上 6 個(gè)地區(qū)的專(zhuān)利族數(shù)量占全球的 98.42%，而在剩余的 1.58

31、%中，德國(guó)和歐洲各擁有 14 個(gè)專(zhuān)利族，印度擁有 5 個(gè)，馬來(lái)西亞和新加坡各擁有 3 個(gè)，法國(guó)和英國(guó)各擁有 2 個(gè)，荷蘭、加拿大、泰國(guó)各擁有 1 個(gè)。全球首個(gè)拋光墊專(zhuān)利由美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司于 1992 年在歐洲申請(qǐng)，此后申請(qǐng)數(shù)量 逐年遞增，2004 年至 2009 年的申請(qǐng)數(shù)量始終處于高位，2010 年后數(shù)量有所下降，但總 體變化平穩(wěn)，顯示出拋光墊領(lǐng)域仍然是各個(gè)公司的必爭(zhēng)之地。中國(guó)內(nèi)地的專(zhuān)利族首次在1999 年公開(kāi)，當(dāng)年有 3 個(gè)，隨后呈現(xiàn)出波浪式上升的趨勢(shì)，2014 年達(dá)到歷史最高的 3613個(gè)?？傮w看來(lái)，中國(guó)內(nèi)地在高分子拋光墊領(lǐng)域的起步較晚，專(zhuān)利數(shù)量不多，但近幾年有 逐漸爆發(fā)的趨勢(shì)。圖 3

32、0：全球拋光液市場(chǎng)格局資料來(lái)源：電鍍與涂飾、中泰證券研究所圖 31：CMP 拋光墊圖 32： CMP 拋光墊微觀結(jié)構(gòu)資料來(lái)源：SEMI、中泰證券研究所資料來(lái)源：SEMI、中泰證券研究所目前，全球 CMP 專(zhuān)業(yè)主要企業(yè)包括羅門(mén)哈斯（陶氏）、東洋橡膠工業(yè)株式會(huì)社、東 麗工業(yè)株式會(huì)社、應(yīng)用材料公司、三星電子、JSR、中芯國(guó)際、富士紡控股株式會(huì)等企 業(yè)。其中，羅門(mén)哈斯為全球龍頭，核心專(zhuān)利內(nèi)容涉及面廣，不同的應(yīng)用場(chǎng)景均有專(zhuān)利申 請(qǐng)，包括了拋光墊的總體設(shè)計(jì)，溝槽的設(shè)計(jì)，拋光墊的制作， 拋光墊使用壽命的提高， 終點(diǎn)的檢測(cè)方法， 拋光層與基材層的粘貼等，不僅數(shù)量多，且核心專(zhuān)利授權(quán)次數(shù)多， 引用和被引頻次高，專(zhuān)

33、利家族公開(kāi)號(hào)多，多國(guó)授權(quán)數(shù)多，多專(zhuān)利保護(hù)到位。東麗工業(yè)株 式會(huì)社的核心專(zhuān)利領(lǐng)域主要集中在設(shè)計(jì)和制作拋光墊的方法，公開(kāi)地區(qū)絕大部分是日本， 核心專(zhuān)利的特點(diǎn)是數(shù)量多，授權(quán)次數(shù)多，被引頻次高，公開(kāi)號(hào)多。中國(guó)內(nèi)地拋光墊專(zhuān)利 領(lǐng)域主要集中在設(shè)計(jì)和使用方法，公開(kāi)地區(qū)絕大部分是中國(guó)，授權(quán)的專(zhuān)利占比低，授權(quán)專(zhuān)利權(quán)人專(zhuān)利個(gè)數(shù)被其他專(zhuān)利引 用的次數(shù)引用其他專(zhuān)利 的次數(shù)Rohm&Haas201451260Toyo Tire & Rubber185196111Toray Industries13567175Applied Materials128150228Samsung Electronics965748JSR86

34、99165SMIC76180Fujibo Holdings739744Nitta Haas61682614等級(jí)為 C，授權(quán)地區(qū)集中在中國(guó)，授權(quán)專(zhuān)利家族號(hào)較少，一般都為單一授權(quán)。CMP 拋光墊競(jìng)爭(zhēng)格局伴隨著下游半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，2016 - 2018 年，全球化學(xué)機(jī)械拋光墊市場(chǎng)規(guī)模分 別為 6.5 億美元、7.0 億美元和 7.4 億美元。目前全球生產(chǎn)芯片拋光墊的企業(yè)主要是陶氏，其壟斷了集成電路芯片和藍(lán)寶石兩個(gè) 領(lǐng)域所需要的拋光墊 90%的市場(chǎng)份額。此外，3M、卡博特、日本東麗、臺(tái)灣三方化學(xué)等 也可生產(chǎn)部分芯片用拋光墊。圖 33：全球 CMP 拋光墊市場(chǎng)規(guī)模及增速圖 34：全球拋光墊市場(chǎng)格局資料

35、來(lái)源：wind、中泰證券研究所資料來(lái)源：wind、中泰證券研究所-10%-5%5%10%020%468102016201720182019E2020ECMP拋光墊全球市場(chǎng)規(guī)模(億美元)同比（右軸）79%21%4%5%9%DOWCabotThomas WestFOJIBOJSR其他15相關(guān)上市公司安集科技：國(guó)內(nèi) CMP 拋光液龍頭國(guó)內(nèi)CMP 拋光液龍頭，打破進(jìn)口壟斷。公司產(chǎn)品包括不同系列的化學(xué)機(jī)械拋光液 和光刻膠去除劑，主要應(yīng)用于集成電路制造和先進(jìn)封裝領(lǐng)域。公司打破了國(guó)外廠(chǎng)商對(duì)集 成電路領(lǐng)域化學(xué)機(jī)械拋光液的壟斷，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口替代，在半導(dǎo)體材料行業(yè)取得了一定的 市場(chǎng)份額和品牌知名度。公司擁有一系列自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，涵蓋了整個(gè)產(chǎn)品配 方及工藝流程，并積累了眾多優(yōu)質(zhì)客戶(hù)資源，包括中芯國(guó)際、臺(tái)積電、長(zhǎng)江存儲(chǔ)等。化學(xué)機(jī)械拋光液與光刻膠去除劑專(zhuān)業(yè)供應(yīng)商，國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體材料稀缺標(biāo)的。公司從事 化學(xué)機(jī)械拋光液和光刻膠去除劑的研發(fā)于生產(chǎn)，應(yīng)用于集成電路制造和先進(jìn)封裝領(lǐng)域?；瘜W(xué)機(jī)械拋光液是公司的核心業(yè)務(wù)，占比 80%左右，目前在 130-14nm 技術(shù)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn) 規(guī)?；N(xiāo)售，10-7nm 技術(shù)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品正在研發(fā)中。公司體量與技術(shù)均是國(guó)內(nèi)佼佼者。受益于進(jìn)口替代與產(chǎn)業(yè)