【行业洞察】半导体抛光材料——CMP
CMP化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing,CMP),是在半导体制造过程中通过化学腐蚀和机械研磨作用的有机结合实现晶圆表面全局均匀平坦化的关键工艺,也是制程节点在0.35μm及以下芯片制造中唯一可实现全局平坦化的工艺技术。

CMP系统主要由抛光设备、抛光液和抛光垫三部分组成。将晶圆固定于抛光头上,对抛光头施加一定压力使其与抛光垫充分接触;抛光头与抛光垫在电机驱动下以一定速度和方向旋转,同时将抛光液通过加液系统滴加到抛光垫上,使晶圆表面与抛光液中的化学试剂发生化学反应,形成一层较软的氧化膜层;再利用抛光液中的磨料与抛光垫的机械摩擦作用去除软质层,通过化学腐蚀与物理研磨的交替进行获得高度平坦化、无划痕和杂质玷污的晶圆表面,实现全局平整落差100A-1000A°(相当于原子级10~100nm)超高平整度,使下一步的光刻工艺得以进行。
抛光液和抛光垫是CMP工艺流程的核心耗材。CMP抛光材料包括抛光液、抛光垫和钻石碟,耗用量随晶圆产量和和CMP平坦化工艺步骤数增加而增加。从价值量占比来看,CMP材料是晶圆制造的核心耗材,占晶圆制造总成本的约7%;
抛光液和抛光垫,最核心材料,分别占CMP材料总价值的49%和33%,两者决定了CMP工艺的基础抛光效果,并与设备操作、硅片等因素共同影响最终的抛光效果与效率。
1、抛光垫:在化学机械抛光过程中,抛光垫具有储存和运输抛光液、去除加工残余物质、维持抛光环境等功能。
目前的抛光垫一般都是高分子材料,如合成革拋光垫、聚氨醋抛光垫、金丝绒抛光垫等,其表面一般含有大小不一的孔状结构,有利于抛光浆料的存储与流动。
2:抛光液:化学机械研磨液,由纳米级研磨颗粒和高纯化学品组成,是化学机械抛光工艺过程中使用的主要化学材料。化学机械抛光液的主要原料包括研磨颗粒、各种添加剂和水,其中研磨颗粒主要为硅溶胶和气相二氧化硅。

CMP抛光垫市场规模:根据Techcet数据,全球CMP抛光垫的市场规模从2016年的6.5亿美元增长至2021年11.3亿美元,CAGR达11.69%。
CMP抛光液市场规模:根据TECHCET,2022年全球晶圆制造用抛光液市场规模预计超过20亿美元,2026年将达到26亿美元。根据中金公司证券研究报告,国内抛光液市场增速有望显著高于全球市场,2025年国内抛光液市场有望占全球市场的25%,达40亿元,2021-2025年复合增长率达15%。
国产CPM行业,以2022年为准,永鼎股份是国内CMP垫龙头公司,CMP抛光垫:公司是国内唯一一家全面掌握抛光垫全流程核心研发和制造技术的CMP抛光垫的国产供应商,深度渗透国内主流晶圆厂供应链,国产替代领先优势明显入。公司2022年,抛光垫实现销售收入4.57亿元,较上年同期增长51.32%。同时公司也有CMP抛光液业务:公司多款CMP抛光液、清洗液产品在客户端持续规模化销售,2022年实现收入1,789万元。
抛光液国内龙头,安集科技,2022年实现营收9.51亿,国内抛光液龙头,全球市场占有率在2%左右。公司化学机械抛光液全品类产品矩阵布局加强:铜及铜阻挡层抛光液、介电材料抛光液、钨抛光液、基于氧化铈磨料的抛光液、衬底抛光液及新应用的化学机械抛光液等各类产品线的研发进程及市场拓展顺利,客户用量及客户数量均达到预期。

参考资料:
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