国产|国产化率还不到10%！一文看懂国产半导体材料(16) 半导体|材料|国产化率还不到

文章图片

抛光垫行业的壁垒主要包括：技术壁垒、专利壁垒和客户认证壁垒。技术上，抛光垫需要持续试错，形成稳定有效的材料配方、制作工艺及设计图案，从而获得较好的抛光速率和抛光效果，在各项指标上达到较好的平衡。
专利方面，国产抛光垫目前专利技术仍积累较浅。日本、美国在抛光垫领域技术积累全球领先，中国排名第 5 。据《集成电路制造业用高分子聚合物抛光垫专利分析》一文统计，截至 2017 年，在全球 2918 个核心专利族中，有效专利 1511 个。其中日本有效专利占比 41%，美国占比 33%，处于领先地位。中国有效专利数占比13%，排名第四。公司截止 2021 年底已获得授权的专利 686 项，其中抛光垫制造及工艺相关发明及创新有效专利约 54 项，与国际领先企业仍有一定差距。

文章图片

②抛光液：
抛光液由去离子水、磨料、PH 值调节剂、氧化剂以及分散剂等添加剂组成。在抛光过程中，抛光液中的氧化剂等成分与硅片表面材料产生化学反应并在表面形成化学反应薄膜，后由抛光液中的磨粒在压力和摩擦的作用下将其去除，从而实现抛光。根据应用环节、配方中磨粒、PH 值的不同，抛光液可以进行不同分类。
按照应用环节分类：可分为硅抛光液、铜抛光液、阻挡层抛光液、钨抛光液、钴抛光液、介质层（TDL）抛光液、浅槽隔离（STI）抛光液和硅通孔（TSV）抛光液。

文章图片

按照配方中磨粒分类：可分为二氧化硅、氧化铈、氧化铝磨粒等。二氧化硅磨粒优点是活性强、易于清洗、分散性及选择性好，多用于硅及层间氧化硅介电层的抛光，缺点是硬度大，容易对硅片表面造成损伤，且抛光效率低；氧化铝磨粒优点是抛光效率高，缺点是硬度大、选择性低、易出现团聚，因此抛光液中常需加入各类稳定剂和分散剂，导致成本上升；氧化铈磨粒优点是硬度低，抛光效率高，平坦度高，清洁无污染，缺点是团聚严重，需加入各类稳定剂和分散剂，且铈属于稀有金属，成本偏高。

文章图片

按照 PH 值分类：可分为酸性抛光液和碱性抛光液。酸性抛光优点是抛光效率高、可溶性强，多用于对铜、钨、铝、钛等金属材料进行抛光，缺点是腐蚀性强导致选择性低，易降低抛光设备的寿命及可靠性，所以需要在抛光液中添加抗蚀剂（BTA）提高选择性，但 BTA 对抛光液的稳定性会造成一定影响；碱性抛光液优点是腐蚀性低、选择性高，多用于抛光硅、氧化物及光阻材料等非金属材料的抛光，缺点是抛光效率较低，原因是不容易找到在弱碱性中氧化势高的氧化剂。

文章图片

抛光液在材料成本中占比最高。根据 SEMI 数据，全球 CMP 材料成本占比中，抛光液用量最大，其中抛光液占比 49%，抛光垫占比 33%，合计占比 82%，钻石碟占比9%，清洗液占比 5% 。根据 Cabot Microelectronics 和 TECHCET 数据，全球 CMP 抛光液 2016 年市场规模为 11 亿美元，2021 年为 18.9 亿美元，2016-2021 年 CAGR值为 11.4% 。预计 2026 年将达到 25.3 亿美元。