晶圆制程越先进,CMP 步骤越多,抛光液需求随之增长,核心驱动来自两方面:一是晶圆产能扩张带来的用量基数放大,二是化学体系复杂度提升带来的配方种类与价值量上升。 CMP(化学机械抛光)是半导体制造中的关键平坦化工艺,抛光液在其中承担化学作用——其中的氧化剂与晶圆表面材料反应生成易去除的钝化层,络合剂则与铜离子、亚铜离子形成配合物、减少铜离子沉淀,并促进化学反应进行。随着制程节点推进、平坦化步骤增多,单片晶圆消耗的抛光液用量与所需配方种类同步提升,这构成了半导体材料中抛光液细分市场增长的基本逻辑。

一、从 CMP 机理看抛光液为何不可替代

CMP 的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,在半导体制造工艺中的重要程度可能仅次于光刻、刻蚀和薄膜沉积。其原理分为化学与机械两部分:化学部分由抛光液参与,氧化剂与表面材料反应生成钝化层;机械部分则由抛光垫与晶圆相对运动,在磨粒和抛光垫作用下摩擦去除钝化层,同时不损伤晶圆表面。

抛光液成分复杂,除氧化剂、磨粒、络合剂外,还包括表面活性剂、缓蚀剂、pH 调节剂与 pH 缓冲剂,需按一定比例配制。其中磨粒是最核心的组分,约占原材料成本的 50%-70%,目前最常用的是二氧化硅;生产难点在于控制磨粒的硬度与形状一致性,以及各组分浓度的精确配比。

二、需求增长的两条主线

其一,产能扩张放大用量基数。 CMP 材料价值量中,抛光液占比达 49%,是 CMP 环节占比最高的材料。晶圆厂产能扩张直接对应抛光液消耗总量的提升。

其二,化学体系复杂度提升配方价值。 抛光液按应用领域可分为七大类,涵盖硅抛光液、铜及铜阻挡层抛光液、钨抛光液、钴抛光液、层间介质层抛光液、浅槽隔离层抛光液与 3D 封装硅通孔抛光液。其中钴抛光液用于 10nm 节点以下芯片中钴的去除和平坦化;铜及铜阻挡层抛光液在生产逻辑、存储芯片时需大量使用,钨抛光液则在存储芯片中大量使用。制程越先进,涉及的抛光对象与工艺段越多,所需配方种类随之增加。同时,抛光液定制化程度高,不同客户需求不同,生产企业需持续开发合适配方与稳定工艺,这类 Know-how 依赖长期技术积累与研发投入。

驱动维度具体表现
用量基数抛光液占 CMP 材料价值量 49%;产能扩张带动消耗总量上升
配方复杂度七大产品分类对应不同材料与工艺段;先进节点新增钴等抛光需求
技术门槛磨粒硬度与形状一致性控制;组分配比的定制化 Know-how

三、产业格局与国产化背景

全球抛光液市场长期由美企主导,杜邦公司与卡博特微电子占据绝大多数市场份额,部分细分产品难以在日韩找到替代品,国内晶圆厂对抛光液、抛光垫的国产化诉求较高。国内抛光液领域较具代表性的企业是安集科技,自成立起即专注 CMP 抛光液业务,定位为全产品解决方案,主力产品已获得大陆晶圆厂认可,并成为台积电供应商;同时公司在建设材料基地,用于研发生产高端磨粒与电子级添加剂等关键原材料。抛光液与抛光垫合计构成 CMP 两大核心材料,后者的价值量占比为 33%。

常见问题

为什么制程越先进,CMP 抛光液的需求越大?

先进制程对应的平坦化步骤与抛光对象增多,七大品类中如钴抛光液即面向 10nm 节点以下应用,铜及铜阻挡层抛光液在逻辑、存储芯片中大量使用,单片晶圆消耗量与配方种类因此同步上升。

抛光液中氧化剂和络合剂分别起什么作用?

氧化剂与抛光表面发生氧化反应,形成一层方便机械去除的氧化物薄膜;络合剂在抛光过程中与铜离子、亚铜离子形成配合物,减少铜离子沉淀的产生,并可促进化学反应的进行。

判断抛光液市场规模增长应关注哪些指标?

可关注晶圆产能扩张节奏、先进制程占比变化带来的配方种类增加,以及抛光液在 CMP 材料中 49% 的价值量占比变化;具体市场规模数据建议以官方后续公布及第三方机构统计为准。