我國CMP拋光墊生產(chǎn)現(xiàn)狀

1、CMP拋光墊時間：2021.03.01創(chuàng)作：歐陽語化學(xué)機械拋光（CMP），目前已成為公認的納米級全 局平坦化精密超精密加工技術(shù)。CMP技術(shù)將磨粒的機械研 磨作用與氧化劑的化學(xué)作用有機地結(jié)合起來，可實現(xiàn)超精密 無損傷表面加工，滿足集成電路特征尺寸在0.35pm以下的 全局平坦化要求。圖1晶圓制造過程CMP技術(shù)所采用的設(shè)備及消耗品包括:拋光機、拋光 漿料、拋光墊、后CMP清洗設(shè)備、拋光終點檢測及工藝控 制設(shè)備、廢物處理和檢測設(shè)備等。拋光機、拋光漿料和拋光 墊是CMP工藝的3大關(guān)鍵要素，其性能和相互匹配決定 CMP能達到的表面平整水平。其中拋光漿料和拋光墊為消 耗品。通常一個拋光墊使用壽命約僅為45

2、至75小時。圖2 CMP工作系統(tǒng)CMP拋光墊，又稱CMP研磨墊，英文名為CMP Pad ,主要用于半導(dǎo)體和藍寶石等方面。CMP拋光墊由含 有填充材料的聚氨酯材料組成,用來控制毛墊的硬度。拋光 墊的表面微凸起直接與晶片接觸產(chǎn)生摩擦，以機械方式去除 拋光層在離心力的作用下，將拋光液均勻地拋灑到拋光墊的 表面z以化學(xué)方式去除拋光層”并將反應(yīng)產(chǎn)物帶出拋光墊。 拋光墊的性質(zhì)直接影響晶片的表面質(zhì)量,是關(guān)系到平坦化效 果的直接因素之一。CMP是提供超大規(guī)模集成電路制造過程中表面平坦化 的一種新技術(shù)，于1965年首次由美國的Monsanto提 出，最初是用于獲取高質(zhì)量的玻璃表面。自從1991年IBM 將CMP

3、成功應(yīng)用到64M DRAM的生產(chǎn)中以后，CMP技 術(shù)在世界各地迅速發(fā)展起來。區(qū)別于傳統(tǒng)的純機械或純化學(xué) 的拋光方法，CMP通過化學(xué)的和機械的綜合作用，從而避 免了由單純機械拋光造成的表面損傷和由單純化學(xué)拋光易造 成的拋光速度慢、表面平整度和拋光一致性差等缺點。它利 用了磨損中的軟磨硬原理，即用較軟的材料來進行拋光 以實現(xiàn)高質(zhì)量的表面拋光。在一定壓力及拋光漿料存在下, 被拋光工件相對于拋光墊作相對運動，借助于納米粒子的研 磨作用與氧化劑的腐蝕作用之間的有機結(jié)合，在被研磨的工 件表面形成光潔表面。CMP技術(shù)最廣泛的應(yīng)用是在集成電 路（IC ）和超大規(guī)模集成電路中（ULSI ）對基體材料硅晶 片的拋

4、光。而國際上普遍認為，器件特征尺寸在0.35pm以 下時,必須進行全局平面化以保證光刻影像傳遞的精確度和 分辨率，而CMP是目前幾乎唯一的可以提供全局平面化的 技術(shù),其應(yīng)用范圍正日益擴大。目前全球生產(chǎn)半導(dǎo)體拋光墊的企業(yè)主要是陶氏（羅門哈 斯），其壟斷了集成電路芯片所需拋光墊約79%的市場份 額。國外其他生產(chǎn)商有美國卡博特、日本東麗、臺灣智勝科 技有限公司、日本Fujibo Holdings, Incs韓國KPX Chemical Co., Ltd.、日本 Nitta-Haas Incorporated 等。國內(nèi)企業(yè)在化學(xué)機械拋光領(lǐng)域起步較晚,目前與國際先 進水平仍有較大差距,國內(nèi)有少數(shù)企業(yè)采用

5、國外公司主要是 3M技術(shù)少量生產(chǎn)中低端產(chǎn)品”但缺乏獨立自主知識產(chǎn)權(quán)和 品牌,龐大的國內(nèi)市場完全被外資產(chǎn)品所壟斷。美國、日本、德國和韓國的拋光墊相關(guān)專利申請量在 2003-2006年達到高峰，我國相關(guān)專利申請項自2000年 起步，2003年開始呈現(xiàn)穩(wěn)步增長態(tài)勢，表明我國在化學(xué)機 械拋光技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)力度逐漸增強,在半導(dǎo)體特征尺寸逐 漸向小型化方向發(fā)展的態(tài)勢下，在加工過程中需要對化學(xué)機 械平坦化過程進行監(jiān)控,我國中芯國際率先取得突破,提出 了涉及化學(xué)機械拋光終點偵測裝置和方法。2016年8月湖 北鼎龍控股股份有限公司采用自主技術(shù)建設(shè)的一期10萬片 /年項目投產(chǎn)，2017年底進入芯片客戶系統(tǒng)，標志著

6、我國自 主技術(shù)CMP墊真正進入芯片市場。到目前為止，我國已經(jīng) 有近10家生產(chǎn)商。我國半導(dǎo)體用CMP墊片主要生產(chǎn)企業(yè)情況單位:萬片/年此外”湖北鼎龍控股股份有限公司計劃建設(shè)二期40萬 片/年項目；2016年11月，寧波江豐電子材料股份有限公 司和美國嘉柏微電子材料股份有限公司正式宣布就半導(dǎo)體集 成電路化學(xué)機械研磨用（CMP ）拋光墊項目進行合作； 2017年12月投產(chǎn)的蘇州觀勝半導(dǎo)體科技有限公司也有進一步擴能的計劃。以中美貿(mào)易爭端為契機，預(yù)計未來幾年我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè) 將飛速發(fā)展，處于短板的相關(guān)材料產(chǎn)業(yè)也將迎來國產(chǎn)化機 遇。根據(jù)國際半導(dǎo)體協(xié)會（SEMI）發(fā)布的報告預(yù)計,2020 年之前全球?qū)⑿陆?2

7、座晶圓廠,而中國大陸地區(qū)將占26 座。晶圓建廠浪潮將拉動CMP拋光墊需求激增。合格的國 產(chǎn)材料將具有明顯的價格和服務(wù)等優(yōu)勢,由中國大陸地區(qū)引 領(lǐng)的建廠熱潮有望驅(qū)動國內(nèi)半導(dǎo)體材料廠商加速發(fā)展， CMP拋光墊作為半導(dǎo)體核心材料之一，國產(chǎn)化進度有望提速。目前CMP墊基材為聚氨酯，生產(chǎn)工藝主要為聚醛多元醇（或聚酯型多元聚丙烯醞二醇等）真空脫水后，加入異氧酸酯,制備預(yù)聚體。部分多元醇加入擴鏈劑、發(fā)泡劑、 各種助劑、拋光粉,混合攪拌發(fā)泡后加入預(yù)聚體重,注入模 具，然后冷卻、切片。我國半導(dǎo)體產(chǎn)值約占世界總產(chǎn)值的五分之一而且保持 繼續(xù)增長的態(tài)勢。但是我國在許多關(guān)鍵材料方面近乎空白， 存在巨大風(fēng)險。我國CMP拋