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        化學機械拋光，縮寫為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)。是半導體制造過程中最重要的環(huán)節(jié)之一。

圖1  大硅片生產(chǎn)工藝

        CMP拋光漿料，又稱CMP漿料、拋光液、研磨液、研磨料，英文名CMP slurry，是CMP工藝的3大關(guān)鍵要素之一，其性能和相互匹配決定CMP能達到的表面平整水平。拋光漿料是一種消耗品，而且需要回收處理。

        按照磨粒的不同，CMP漿料主要分為二氧化硅漿料、氧化鈰漿料、氧化鋁漿料和納米金剛石漿料等幾大類。按pH值分類，拋光漿料主要分為兩類：酸性拋光漿料和堿性拋光漿料。一般酸性拋光漿料都包含氧化劑、助氧化劑、抗蝕劑（又叫成膜劑）、均蝕劑、pH調(diào)制劑和磨料。而堿性拋光漿料中一般包含絡合劑、氧化劑、分散劑、pH調(diào)制劑和磨料。

        拋光漿料一般由超細固體粒子研磨劑(如納米SiO2、Al2O3粒子等)、表面活性劑、穩(wěn)定劑、氧化劑等組成，固體粒子提供研磨作用，化學氧化劑提供腐蝕溶解作用。CMP拋光漿料通常使用球形納米級顆粒來加速切除和優(yōu)化拋光質(zhì)量，如膠體SiO2粒子，改變了拋光漿料的流變性能，可以用微極性來表征這類流體的流變性能。

        CMP過程中，拋光漿料中的化學組分與工件發(fā)生反應，在工件加工表面形成一層很薄、結(jié)合力較弱的生成物；而拋光漿料中磨粒在壓力和摩擦作用下對工件表面進行微量去除。

圖2  CMP工作原理

        目前全球半導體拋光漿料市場主要被美國、日本、韓國企業(yè)所壟斷，包括日本的Fujimi、Hinomoto Kenmazai，美國的卡博特、杜邦、Rodel、Eka，韓國的ACE等所壟斷，這些企業(yè)占據(jù)全球90%以上的高端市場份額。

        據(jù)SEMI統(tǒng)計，2017年全球半導體材料銷售金額469億美元，其中CMP漿料約13.1億美元。

        中國企業(yè)在化學機械拋光領域起步較晚，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。

        我國市場CMP漿料中低端領域已國產(chǎn)化，但半導體CMP漿料基本依賴進口。國內(nèi)企業(yè)如天津晶嶺和安陽方圓等，其產(chǎn)品主要用于手機玻璃蓋板等領域的拋光，用于晶圓拋光比較勉強。由于芯片拋光漿料具有很高的技術(shù)要求，配方處于完全保密狀態(tài)，我國只有少數(shù)企業(yè)掌握部分低端技術(shù)，如安集、國瑞升、新安納，所以在芯片等高端領域CMP漿料則一直依賴進口。

        2017年我國半導體用CMP漿料新增6000噸/年產(chǎn)能，分別為浙江新創(chuàng)納電子科技有限公司4000噸/年、湖北海力天恒納米科技有限公司2000噸/年，全國總產(chǎn)能達到1.15萬噸/年。

2017年我國半導體用CMP漿料主要生產(chǎn)企業(yè) 單位：噸/年

        湖北鼎龍控股股份有限公司正在進行CMP漿料的前期工作，預計未來幾年將取得工業(yè)化成果。上海新安納電子科技有限公司2016年進行了4000噸/年電子級二氧化硅拋光液生產(chǎn)項目的環(huán)評。CMP漿料的配方非常關(guān)鍵，我國一旦獲得突破，生產(chǎn)將快速發(fā)展，開工率也將有所提高。預計2022年我國CMP漿料產(chǎn)能將達到4萬噸/年。

        根據(jù)中國化工經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展中心初步調(diào)查，2017年我國CMP漿料表觀消費量約4.78萬噸，對外依賴率為87.4%。未來幾年年均增長率將在10%左右。

        半導體用CMP漿料主要有二氧化硅漿料和氧化鈰漿料。二氧化硅拋光漿料的制備方法主要是分散法與凝聚法。

        （1）分散法是通過機械攪拌將納米二氧化硅粉末（氣相法二氧化硅）直接分散到水中來制備二氧化硅漿料的。首先納米二氧化硅顆粒在液體中潤濕；團聚體在機械攪拌力作用下被打開成獨立的原生粒子或較小的團聚體；將原生粒子或較小的團聚體穩(wěn)定住，阻止再發(fā)生團聚。采用分散法制備出的Si仇漿料濃度高、顆粒均勻、分散性好、純度高、黏度較小，但受粉體本身性能的影響特別嚴重。

        （2）凝聚法是利用水溶液中化學反應所生成的二氧化硅通過成核、生長，采用各種方法脫除其中雜質(zhì)離子得到納米二氧化硅水分散體系的一種方法，該法制得的二氧化硅漿料顆粒粒徑均一，形狀規(guī)整，純度與濃度也較高。該法的缺點是需要化學反應。

        "我國半導體產(chǎn)值占世界總產(chǎn)值的約五分之一，而且保持快速增長的態(tài)勢。但是我國在許多關(guān)鍵材料方面近乎空白，使得我國半導體及其更尖端的行業(yè)存在巨大風險。目前我國半導體用CMP漿料對外依賴率為87.4%，也屬于高度對外依賴的產(chǎn)品。拋光漿料作為CMP工藝的技術(shù)核心和價值核心，技術(shù)壁壘高、認證時間久，是我國必須發(fā)展自有技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品。