半导体材料抛光垫硬垫与软垫的材质差异，如何构成CMP耗材领域的技术壁垒？

CMP（化学机械抛光）是半导体制造中的关键平坦化工艺，而抛光垫是仅次于抛光液的第二大核心耗材，价值量占比约33%。抛光垫分为聚氨酯硬垫与无纺布软垫两类：硬垫硬度高、抗撕裂强度高、耐磨性强、抛光效率高，但容易划伤芯片表面、均匀性相对差；软垫渗水性能好、容纳抛光液能力强，但硬度较低、对材料去除率低。 技术壁垒的核心在于聚氨酯微孔结构的规整程度调控，以及无纺布绒毛结构的设计与硬软垫搭配工艺——这些直接决定芯片表面划伤率与抛光均匀性。

硬垫与软垫的材质差异

抛光垫是一种具有一定弹性、同时疏松多孔的材料，在CMP过程中直接与晶圆接触，通过摩擦去除抛光层。目前主要有三种材质：聚氨酯、无纺布和带绒毛结构的无纺布。其中聚氨酯材料相对硬一些，简称为硬垫；后两种统称为软垫。

带绒毛结构的无纺布软垫以无纺布为基体，硬度小、压缩比大、弹性好，可获得表面粗糙度小、片内均匀性好的硅片。从应用分布看，全球范围内软垫与硬垫的价值量比例约为1:8，国内使用软垫相对更少，软硬比例约为1:10。

技术壁垒究竟在哪里

聚氨酯的孔洞结构规整程度，是制约国内抛光垫发展的核心难题。抛光垫的显微结构呈微孔形态，这些孔洞结构的规整程度决定了最终的抛光效率，是衡量抛光垫质量的核心指标之一。相关生产专利长期掌握在海外巨头手中，海外企业通过合作避免重复开发和同质竞争，形成了较强的利益关系网。因此，突破技术壁垒、生产出具备微细而均匀孔洞结构的抛光垫，是国产化的关键。

在无纺布软垫方向，绒毛结构的设计与均匀性同样构成壁垒——软垫需要在硬度较低的前提下兼顾容纳抛光液能力与片内均匀性。此外，硬垫与软垫的搭配工艺直接影响芯片良率：复合型抛光垫采用“上硬下软”结构，储存抛光液的能力好，同时兼顾平坦度和均匀性效果，这种搭配方案对工艺理解要求较高。

国产化进展

目前国内只有鼎龙股份实现了抛光垫产品的量产。该公司最初从事打印耗材，在材料领域有较强的技术积累，因抛光垫所需材料与高分子合成技术相通，于2012年左右进入半导体材料领域。截至2018年8月，鼎龙化学在国内抛光垫领域专利数量位居前列，填补了国内在抛光垫原材料和制作方面的专利空白，并已实现核心原材料的自产化。

其硬垫产品覆盖28nm以上全部制程，在存储芯片领域，部分抛光垫产品效率高于海外品牌，可有效降低用户成本。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。潜江工厂软垫产线投产之后，该公司将达成全系列和全制程的抛光垫生产能力。

常见问题

硬垫和软垫可以互换使用吗？

不能简单互换。硬垫主要用于铜bulk、钨、STI/二氧化铈、氧化物等场景，软垫则多用于硅片抛光、铜barrier等环节。两者在硬度、压缩性和容纳抛光液能力上差异显著，需根据具体工艺制程选择，且搭配使用时可兼顾平坦度与均匀性。

为什么聚氨酯硬垫的孔洞结构如此关键？

孔洞结构的规整程度直接决定抛光效率，是衡量抛光垫质量的核心指标之一。孔洞微细且均匀的抛光垫，才能在保证抛光效率的同时降低划伤风险。这一结构的生产专利长期集中在海外巨头手中，是国产替代需要突破的核心环节。

国内抛光垫技术与海外厂商的差距在哪里？

海外企业在聚氨酯孔洞结构相关专利上布局较早，并通过合作形成了较强的利益关系网。国内方面，鼎龙股份已实现硬垫量产并覆盖28nm以上全部制程，软垫产线投产后将具备全系列和全制程生产能力。整体竞争格局的变化，需以官方后续公布及第三方实测为准。