1、化学机械抛光市场分析

化学机械抛光（ChemicalMechanicalPolishing，CMP）又称为化学机械平坦化,其是集成电路制造过程中的关键工艺。如果将芯片制造过程比作建造高层楼房，每搭建一层楼都需要让楼层足够平坦齐整，才能在其上方继续搭建另一层，否则楼面就会高低不平，影响整体性能和可靠性。

全球CMP设备市场处于高度垄断状态，主要由美国应用材料和日本荏原两家设备制造商占据，两家制造商合计拥有全球CMP设备超过90%的市场份额，尤其在14nm以下最先进制程工艺的大生产线上所应用的CMP设备仅由两家国际巨头提供。

年中国大陆CMP设备市场规模达4.3亿美元，但绝大部分的高端CMP设备仍然依赖于进口，也主要由美国应用材料和日本荏原两家提供；国内CMP设备的主要研发生产单位有华海清科和北京烁科精微电子装备有限公司，其中：

华海清科是国产12英寸和8英寸CMP设备的主要供应商，所生产的CMP设备已广泛应用于中芯国际、长江存储、华虹集团、大连英特尔、厦门联芯、长鑫存储、广州粤芯、上海积塔等行业内领先集成电路制造企业的大生产线，占据国产CMP设备销售的绝大部分市场份额。

北京烁科精微电子装备有限公司成立于年，系中国电子科技集团有限公司所属中电科电子装备集团有限公司设立的混合所有制公司，主要经营CMP设备的研发、生产及销售，其生产的8英寸CMP设备已通过中芯国际和华虹集团验证并实现商业销售，首台12英寸CMP设备于年2月发往客户处进行验证。

1）主要产品及服务：

泛半导体设备及解决方案，包括半导体系统、半导体厂商全球服务、显示及相关业务

华海清科：CMP设备及相关耗材销售、维保、晶圆再生服务

日本荏原：各类流体机械及系统，环境工程和精密机械，其中CMP设备业务属于精密机械业务板块

2）市场地位：

全球半导体设备行业龙头企业，为客户提供半导体芯片制造所需的各种主要设备、软件和解决方案，在离子注入、CMP、沉积、刻蚀等领域均处于业内领先地位

华海清科：国内唯一一家12英寸CMP商业机型制造商，处于快速成长阶段，主要在中国大陆地区销售产品，目前国际市场占有率较小日本荏原：除应用材料以外的全球CMP设备主要提供商，主要在亚洲地区销售

3）应用制程水平：

应用于最先进的5nm制程工艺

华海清科：已实现28nm制程的成熟产业化应用，14nm制程工艺技术正处于验证中

日本荏原：应用于部分材质的5nm制程工艺

2、CMP：同时使用机械原理和化学反应进行平坦化，制程进步推动其在更多模块工艺中应用

技术发展：20世纪年代初，IBM公司在制造DRAM过程中，为了达到圆片表面金属间（IMD）的全局平坦，建立了硅氧化物的CMP工艺，后来又扩展到对金属钨（W）的CMP，随着金属管集成度的不断提高，进入0.25μm节点后的Al布线和进入0.13μm节点后的Cu布线，CMP技术的重要性更显突出，它的广泛应用才让摩尔定律得以继续推进。进入90～65nm节点后，随着铜互连技术和低k介质（一种绝缘材料）的广泛采用，CMP的研磨对象主要是铜互连层、绝缘膜和浅沟槽隔离（STI）。从28nm开始，逻辑器件的晶体管中引入高k金属栅结构（HKMG），因而同时引入了两个关键的平坦化应用，即虚拟栅开口CMP工艺和替代金属栅CMP工艺。到了32nm和22nm节点，铜互连低k介质集成的CMP工艺技术支持32nm和22nm器件的量产。在22nm开始出现的FinFET晶体管添加了虚拟栅平坦化工艺，这是实现后续3D结构刻蚀的关键技术。先进的DRAM存储器件在凹槽刻蚀形成埋栅结构前采用了栅金属平坦化工艺。引入高迁层间移率沟道材料（如用于nFET的III-V材料和用于pFET的锗）后，需要结合大马士革类型的工艺，背面抛光这些新材料。

CMP所使用的设备及耗材包括抛光机、抛光液（研磨液）、抛光垫、抛光后清洗、抛光重点检测及工艺控制设备、废物处理和检测设备，应用CMP工艺的设备一般称为抛光机，CMP设备一般分为两部分：抛光部分和清洗部分，前者由抛光转盘和圆片装载模块组成，后者负责圆片的清洗和甩干，实现圆片的“干进干出”。

CMP工艺原理：首先让研磨液填充在研磨垫的空隙中，圆片在研磨头的带动下高速旋转的同时研磨头向圆片表面施加一定压力，同时研磨液中的化学物质与圆片表面材料发生化学反应来增加其研磨速率

CMP工艺在芯片制造中的应用包括浅沟槽隔离（STICMP）、多晶硅平坦化（PolyCMP）、层间介质平坦化（ILDCMP）、金属介质平坦化（IMDCMP）、铜互连平坦化（CuCMP）

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