晶圆制造涉及多类半导体材料,其中化学机械抛光(CMP)环节的核心材料为抛光液和抛光垫——按CMP抛光材料成本口径,两者价值量占比分别为49%和33%。鼎龙股份的抛光垫属于CMP关键材料,主要服务晶圆制造中的全局平坦化环节,下游客户为国内主流晶圆厂,需求结构取决于晶圆厂制程覆盖与产能扩张节奏。
一、晶圆制造需要哪些半导体材料
从制造工序看,半导体材料可大致分为几类:硅片是衬底材料;光刻胶对应光刻环节;而在CMP环节,主要材料包括抛光液、抛光垫,以及调节器、清洁等配套耗材(成本占比分别为9%、5%)。
CMP即化学机械抛光,作用是对晶圆进行全局平坦化处理,使表面平整度达到纳米级,便于叠加下一层电路特征。其原理分为化学与机械两部分:抛光液中的氧化剂、络合剂与晶圆表面材料发生反应,生成易去除的钝化层;抛光垫则与晶圆相对运动,在磨粒配合下摩擦去除钝化层,同时避免损伤晶圆表面。
二、抛光垫在CMP中的作用与分类
抛光垫是一种具有一定弹性、疏松多孔的材料,在CMP过程中直接与晶圆接触,通过摩擦去除抛光层。常见材质分为聚氨酯、无纺布和带绒毛结构的无纺布三类,其中聚氨酯相对较硬,简称硬垫,后两种统称软垫。
全球范围内软垫与硬垫的价值量比例约为1:8,软垫主要应用于先进制程,国内使用软垫相对更少,软硬比例约为1:10。制约国内抛光垫发展的核心难题,是聚氨酯孔洞结构的规整程度——它直接决定抛光效率,是衡量抛光垫质量的核心指标之一,相关生产专利长期集中在海外厂商手中。
三、鼎龙股份抛光垫的下游场景
鼎龙股份早期从事打印耗材,在材料领域积累了较强的技术能力,因抛光垫所需材料与高分子合成技术相通,约在2012年前后切入半导体材料领域。截至2018年8月,其抛光垫相关专利数量位居国内第二,填补了国内在抛光垫原材料和制作方面的专利空白,并在2021年实现核心原材料的自产化。
在下游场景上,其硬垫产品覆盖28nm及以上全部制程,客户包括长江存储、武汉新芯、中芯国际、长鑫存储等国内主流晶圆厂,部分晶圆厂内达到一供地位。随着潜江工厂软垫产线投产,公司将具备全系列、全制程的抛光垫生产能力,并计划拓展海外市场。需要说明的是,抛光垫需求与晶圆厂制程结构与产能扩张直接相关,具体订单与份额以公司后续公开披露为准。
常见问题
鼎龙股份抛光垫主要应用在哪些制程?
其硬垫产品覆盖28nm及以上全部制程,14nm节点部分已认证通过、部分测试推进中,覆盖Oxide、STI、W、Cu、Al等工艺类型。
抛光垫和抛光液是什么关系?
两者是CMP环节的两大核心材料,分别承担机械摩擦去除与化学反应的职能,在CMP抛光材料成本中占比分别为33%和49%。
抛光垫国产化的主要难点是什么?
核心难点在于聚氨酯孔洞结构的规整程度,相关生产专利长期由海外厂商掌握;实现微细且均匀的孔洞结构,是国产化的关键。