日立化成( Hitachi Chemical)30日發(fā)布新聞稿宣布，因半導(dǎo)體元件需求增加、提振半導(dǎo)體研磨材料需求攀高，故決議投下約30億日?qǐng)A、于臺(tái)日據(jù)點(diǎn)進(jìn)行增產(chǎn)投資，目標(biāo)在2018年夏天將半導(dǎo)體研磨材料「Nano Ceria Slurry產(chǎn)能擴(kuò)增至現(xiàn)行的約5倍。

　　「Nano Ceria Slurry」為日立化成化學(xué)機(jī)械研磨液 (CMP Slurry)的新產(chǎn)品，和原有產(chǎn)品相比、可將半導(dǎo)體基板的研磨傷痕減低至1/10左右水準(zhǔn)。

　　日立化成指出，該公司目前于日本山崎事業(yè)所生產(chǎn)「Nano Ceria Slurry」，此次除計(jì)劃擴(kuò)增山崎事業(yè)所產(chǎn)能之外，為了及時(shí)因應(yīng)亞州半導(dǎo)體廠商的需求，也將在臺(tái)灣子公司「臺(tái)灣日立化成電子材料股份所限公司(Hitachi Chemical Electronic Materials (Taiwan) Co., Ltd. )」導(dǎo)入新量產(chǎn)設(shè)備、開(kāi)始生產(chǎn)「Nano Ceria Slurry」。

　　日立化成并于30日盤后公布今年度前三季(2017年4-12月)財(cái)報(bào)；因3D NAND Flash需求夯、提振CMP Slurry銷售增加，加上PCB用感光膜等產(chǎn)品需求佳，帶動(dòng)合并營(yíng)收大增24.2%至4,977億日?qǐng)A，不過(guò)因提列電容事業(yè)違反獨(dú)占禁止法相關(guān)費(fèi)用，拖累合并營(yíng)益下滑11.8%至359億日?qǐng)A、合并純益萎縮5.6%至295億日?qǐng)A。

　　日立化成并指出，因預(yù)估本季(2018年1-3月)智慧手機(jī)市況將惡化，導(dǎo)致電子材料、樹脂材料銷售恐遜于預(yù)期，因此將今年度(2017年4月-2018年3月)合并營(yíng)益目標(biāo)自原先預(yù)估的510億日?qǐng)A下修至490億日?qǐng)A、合并純益自405億日?qǐng)A下修至400億日?qǐng)A，合并營(yíng)收則維持于原先預(yù)估的6,700億日?qǐng)A不變。

　　根據(jù)嘉實(shí)XQ全球贏家系統(tǒng)報(bào)價(jià)，截至臺(tái)北時(shí)間31日上午12點(diǎn)15分為止，日立化成大跌3.34%至2,837日?qǐng)A，創(chuàng)一個(gè)半月來(lái)(2017年12月15日以來(lái))新低水準(zhǔn)。

　　在市場(chǎng)份額占比方面, CMP 研磨液的占比中美國(guó) Cabot 公司保持世界最高份額，但是， Cabot 的市場(chǎng)占有率 2001 年占比 75%， 2003 年占比 65%， 2010 年占比 38%， 2015 年占比 36%，可見(jiàn)隨著 CMP 市場(chǎng)的擴(kuò)大， Cabot 的壟斷地位依舊穩(wěn)固，下降速度緩慢。未來(lái) CMP 研磨液供應(yīng)市場(chǎng)朝向多元化方向發(fā)展，地區(qū)本土化自給率在逐漸提升。 2016 年公布數(shù)據(jù)信息顯示， Cabot 公司份額占比下降 1%至 35%，但仍然位居世界第一；美國(guó) Versum 公司在 2016 年市場(chǎng)份額下滑，因此排名從第二位下降至第三位；日本日立化學(xué)（Hitachi）由于積極搶占亞洲市場(chǎng)而上升至第二位；排在第四位的是日本的 Fujimi,第五位的是日本的

　　FijiFilm,第六位是美國(guó)的陶氏化學(xué)（Dow）。由此可見(jiàn)，目前針對(duì)亞洲 CMP 研磨液市場(chǎng)主要還是由美日公司壟斷.

2011 至 2016 年世界范圍內(nèi) Cabot 公司 CMP 研磨液市場(chǎng)占比統(tǒng)計(jì)

　　安集微：中國(guó)大陸唯一高端研磨液供應(yīng)商

　　安集微電子董事長(zhǎng)王淑敏，被稱為半導(dǎo)體界花木蘭，她如何在外商長(zhǎng)期把持的半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，拼出讓國(guó)際大廠不敢輕忽的實(shí)力？

　　小心翼翼?yè)Q上無(wú)塵服，套好潔凈靴、口罩、手套，通過(guò)風(fēng)淋室再吹去灰塵，《遠(yuǎn)見(jiàn)》記者們踏進(jìn)大陸唯一一家本土半導(dǎo)體化學(xué)機(jī)械研磨液材料商安集微電子的實(shí)驗(yàn)室，只見(jiàn)里頭的工作人員，正用生產(chǎn)線上機(jī)臺(tái)實(shí)驗(yàn)，將乳白液體滴點(diǎn)在晶圓上，細(xì)細(xì)拋光。

　　可別小看這一滴滴乳白液體，這可是半導(dǎo)體制程中最關(guān)鍵的材料之一：化學(xué)機(jī)械研磨液。工程師杜銘宇一面導(dǎo)覽一面說(shuō)：「不同制程迭代升級(jí)，研磨液都有不同的配方。」

　　只要詢問(wèn)晶圓廠的工程主管，他們都同意，制造程序中，化學(xué)機(jī)械研磨（CMP）被認(rèn)為是最精密、很傷成本，也絕不能出錯(cuò)的程序。面對(duì)制程愈來(lái)愈微縮的趨勢(shì)，更變得愈來(lái)愈不可或缺，90納米以下的制程一定會(huì)用到，甚至這道工序還要做好幾次。

　　過(guò)往，這些半導(dǎo)體化學(xué)機(jī)械研磨液體等關(guān)鍵材料，全部都掌握在外商手里，例如美商嘉柏微電子、陶氏化學(xué)，地位難以撼動(dòng)，對(duì)不少半導(dǎo)體晶圓廠來(lái)說(shuō)，更不太可能替換材料供應(yīng)商，因?yàn)橐粋€(gè)閃失就可能大大影響良率，損失難以估計(jì)。

　　但如今，后起之秀從大陸崛起。

　　大陸十年來(lái)已成功孕育出第一家本土公司安集，不僅大陸第一大晶圓廠中芯國(guó)際埋單，據(jù)傳2012年時(shí)更賣進(jìn)全球最大半導(dǎo)體公司、制程技術(shù)一直最領(lǐng)先的英特爾（Intel ），也已是臺(tái)積電、聯(lián)電、日月光的合格供應(yīng)商。

　　很難想像，在這大多都是理工男的半導(dǎo)體領(lǐng)域，安集背后的靈魂人物，竟是一位女性。董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官王淑敏，被媒體昵稱為大陸半導(dǎo)體界的花木蘭，外表看來(lái)纖瘦秀氣，但說(shuō)起話來(lái)卻宏亮。員工形容她是大陸半導(dǎo)體界第一美女，又是極有魄力的鐵娘子。

　　王淑敏則說(shuō)自己是「書本上定義的海歸派」。1986年鄭州大學(xué)化學(xué)系畢業(yè)，讀了兩年南開(kāi)大學(xué)碩士班，便到美國(guó)名校萊斯大學(xué)攻讀化學(xué)博士，畢業(yè)后便加入IBM，后來(lái)又踏入半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，擔(dān)任嘉柏微電子亞洲技術(shù)總監(jiān)。

　　當(dāng)時(shí)，王淑敏即時(shí)常往返美國(guó)及亞洲，發(fā)現(xiàn)亞洲半導(dǎo)體材料供應(yīng)鏈遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，看到商機(jī)的王淑敏，毅然在2004年時(shí)返回大陸創(chuàng)業(yè)，從第一天就想辦世界級(jí)的公司，做半導(dǎo)體制程的高端研磨液。

　　從無(wú)到有非常辛苦，「困難到想起來(lái)都要掉眼淚的，」她回顧。所幸，王淑敏在半導(dǎo)體界有響亮名聲，很快地找到幾個(gè)重量級(jí)投資人及政府單位投資支持，才能撐到今天，堪稱十年磨一劍。

　　只不過(guò)，初期開(kāi)發(fā)客戶時(shí)，仍然很殘酷。「人家每次一看，唉喲，你是中國(guó)公司，做化學(xué)機(jī)械研磨拋光液？」不少客戶眉頭一皺覺(jué)得這產(chǎn)品肯定是山寨，否則就是品質(zhì)沒(méi)保障，甚至一開(kāi)始連大陸的前幾大晶圓代工廠中芯國(guó)際、華虹宏力，都保持懷疑態(tài)度，「人家可能就測(cè)驗(yàn)三個(gè)項(xiàng)目，我們則要反覆驗(yàn)證不知幾次，就像跳一個(gè)高得像墻的門檻一般。」

　　要切入半導(dǎo)體材料供應(yīng)鏈，到底有多難？第一步，要先提供數(shù)據(jù)審核，在還沒(méi)客戶的狀況下，就必須先想辦法生出在實(shí)際半導(dǎo)體制程中，化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備上實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)報(bào)告。

　　通過(guò)書面審查，客戶才愿意小量嘗試，程序很嚴(yán)酷。一位晶圓廠主管說(shuō)：「就看良率怎樣，一翻兩瞪眼。」小量驗(yàn)證如果通過(guò)，才能進(jìn)入更正式檢驗(yàn)程序，同樣也看良率，沒(méi)有商量余地。

　　通常，一家新進(jìn)材料業(yè)者要名列合格供應(yīng)商名單，最少一年半載，甚至更長(zhǎng)。

　　一路過(guò)關(guān)斬將「夠強(qiáng)人家才會(huì)幫你」

　　王淑敏形容，這些驗(yàn)證程序，就跟奧運(yùn)會(huì)比賽一樣，有初篩選、預(yù)賽、復(fù)賽、半決賽、總決賽……，一關(guān)過(guò)一關(guān)。

　　然而，機(jī)會(huì)是留給準(zhǔn)備好的人。有一次，面對(duì)一個(gè)大客戶，安集只是「?jìng)溥x」，但因?yàn)閲?guó)外材料大廠供貨出問(wèn)題，又不能讓生產(chǎn)線停下來(lái)，客戶便姑且給了一次機(jī)會(huì)，沒(méi)想到一次應(yīng)急事件，卻讓客戶刮目相看，此事也在半導(dǎo)體界傳開(kāi)，「這是硬碰硬拼出來(lái)的！」王淑敏回憶。

　　另外，雖然不少化學(xué)機(jī)械研磨液專利早在2000年時(shí)，就卡死在外商手里，但是因?yàn)橹瞥炭焖僮冞w，舊專利已經(jīng)不符時(shí)代，便給新進(jìn)廠商大顯身手的機(jī)會(huì)。

　　王淑敏比喻，化學(xué)機(jī)械研磨液，要求精細(xì)的程度到10～20個(gè)埃米（angstrom），等于細(xì)到頭發(fā)的十萬(wàn)分之一，「就像一頭恐龍要管理螞蟻王國(guó)一般困難。」

　　但她做到了。

　　近幾年來(lái)安集陸續(xù)得到肯定。被稱為中國(guó)半導(dǎo)體第一人、展訊創(chuàng)辦人陳大同在演講里曾提及，「安集是大陸唯一化學(xué)機(jī)械研磨液半導(dǎo)體材料商，每年成長(zhǎng)40～60％。」

　　中國(guó)科學(xué)院微電子所所長(zhǎng)葉甜春回想，本土的半導(dǎo)體材料供應(yīng)鏈，這幾年是從無(wú)到有，萬(wàn)分艱辛，但是「一個(gè)個(gè)都冒出頭來(lái)了」。

　　今日的安集，正是這環(huán)環(huán)相扣供應(yīng)鏈中的一個(gè)大陸代表。

　　去年，大陸國(guó)務(wù)院推出1200億人民幣的集成電路投資基金，王淑敏嘴角露出微笑，「對(duì)我們苦過(guò)來(lái)的人，還是覺(jué)得too

　　little, too late，不過(guò)這的確迎來(lái)了一個(gè)勢(shì)頭，等于幫行業(yè)造了聲勢(shì)，」要真正有實(shí)力的公司才可能拿到投資，「絕對(duì)不是天上掉下來(lái)一大把鈔票，要自己夠強(qiáng)，人家才會(huì)幫你！」

　　CMP 研磨液產(chǎn)品種類多，成分復(fù)雜技術(shù)壁壘高

　　CMP 研磨液（Slurry）是平坦化工藝中的研磨材料和化學(xué)添加劑的混合物， Slurry主要是由研磨劑(Abrasive)、表面活性劑、 PH 緩沖膠、氧化劑和防腐劑等成分組成，其中研磨劑一般包括納米級(jí)二氧化硅（SiO2）、納米級(jí)三氧化二鋁（Al2O3）、納米級(jí)氧化鈰（CeO2）。其他添加劑一般根據(jù)所需研磨材料不同而所選取的不同類型的研磨液，由此可分為晶圓表面研磨液、金屬銅研磨液和金屬鎢研磨液以及其他特殊研磨液。當(dāng)今的研磨液配方類型中， SiO2 占有主流位置， Al2O3 僅僅在金屬鎢的研磨液中存在有限使用，究其原因是其硬度過(guò)高，易造成表面缺陷。

　　晶圓表面研磨液的一種選用 SiO2 的溶膠與去離子水混合配置成研磨劑，利用一定體積分?jǐn)?shù)的雙氧水（H2O2）作為氧化劑，利用乙酸（CH3COOH）和乙胺(C2H5NH2)緩沖溶液作為穩(wěn)定劑調(diào)價(jià) PH 值。從而配置成晶圓表面的研磨液。晶圓研磨過(guò)程中的原理為堿性的 SiO2漿料中，晶圓表面的 Si 受氫氧根離子（OH-）腐蝕后生成硅酸根離子（SiO32-）， SO32-水解過(guò)程中形成的動(dòng)態(tài)平衡實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物硅酸（H2SiO3）的能部分聚合城多硅酸粒子從而形成膠體，由于此動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程受 PH 值影響很明顯，因此晶圓表面的研磨液作用效果受 PH 值得明顯影響。

　　同時(shí)，在研磨過(guò)程中，硅酸膠體在晶圓表面形成一層鈍化薄膜， H2O2 的濃度和含量影響鈍化薄膜的機(jī)械除膜速率和鈍化膜的生長(zhǎng)速率，同時(shí) H2O2 含量高時(shí)，會(huì)與配方中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)從而降低 PH 值，因此也是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程。除以上因素外，溫度控制是影響反應(yīng)活性的外界參數(shù)，控制合理的溫度配合事宜的 PH 值和氧化劑濃度能夠?qū)崿F(xiàn)研磨中化學(xué)腐蝕的最佳效果。但是，化學(xué)腐蝕與機(jī)械研磨的共同作用決定了研磨效果，因此機(jī)械作用中研磨墊、 研磨壓力、轉(zhuǎn)速和時(shí)間均決定了最終的研磨效果。

　　在晶圓表面研磨液中 SiO2 漿料是整個(gè)配方成分的核心，目前處于國(guó)外企業(yè)壟斷中。其合成方法包括分散法和凝聚法,分散法的過(guò)程包括二氧化鈦納米顆粒在液體中潤(rùn)濕、團(tuán)聚體在機(jī)械攪拌力作用下被打散成原生粒子或較小的團(tuán)聚體、穩(wěn)定原生粒子或較小團(tuán)聚體組織發(fā)生再團(tuán)聚。 1992 年，美國(guó)卡博特（CabotCorporation）公司的 Hector 首先公布了不含穩(wěn)定劑的 SiO2 漿料及其制備方案專利，此發(fā)明提供了一種穩(wěn)定的，非膨脹的，低粘度的，可過(guò)濾的 SiO2 膠體漿料，其中不含堿和穩(wěn)定劑，其含硅比重高達(dá) 35%。 

　　1993 年， Cabot 公司的 Miller跟進(jìn)公布了含酸和穩(wěn)定劑的 SiO2 漿料的發(fā)明專利，此發(fā)明提供了更高的硅比重達(dá)到 40%，酸比例在 0.0025%~0.50%之間，同時(shí)配方中含有的穩(wěn)定劑（緩沖液）使溶液 PH 值能控制在 7~12 之間，并且分散在水中。隨后美國(guó)的孟山都公司（Monsanto）、美國(guó)的杜邦公司（Dupont）、美國(guó)的納爾科公司（Nalco）、美國(guó)的格蕾絲(Grace）公司等分別開(kāi)發(fā)了相關(guān)商業(yè)化的 SiO2漿料產(chǎn)品，但是其部分配方并未直接以專利形式公開(kāi)。 

　　2000 年后，中國(guó)科學(xué)教投入了相關(guān)研究應(yīng)用，華東理工大學(xué)技術(shù)物理研究所的何斌等人，使用母液分散法制得的 SiO2 漿料濃度可達(dá) 30%，由于加入了表面含有羥基的活性劑，得到的 SiO2 的漿料分散效果較好； 2002 年弗羅里達(dá)大學(xué)的 Basim 等使用 0.2μm 的單一粒徑 SiO2 粉和蒸餾水來(lái)制備漿料，為了得到穩(wěn)定漿料，利用 CnTAB(n=8、 10、 12)系列表面活性劑作漿料的穩(wěn)定劑，超聲分散得到硅比重為 12%的穩(wěn)定漿料。 2008 年日本日立化成工業(yè)株式會(huì)社的大森義和等人也通過(guò)電化學(xué)方法添加雜環(huán)化合物抑制阻擋導(dǎo)體與導(dǎo)電性物質(zhì)的接觸腐蝕研磨液，選用的也是分散法制備的硅漿料。

　　凝聚法是利用是利用水溶液化學(xué)反應(yīng)所生成的二氧化硅通過(guò)成核、生長(zhǎng)，采用各種方法脫除其中雜質(zhì)離子制得的 SiO2 水分散體系的一種方法，該方法制備而成的 SiO2 漿料顆粒粒徑均一，形狀規(guī)整，純度與濃度較高，且原料便宜，生產(chǎn)成本較低。 SiO2 漿料按照原料路線可以分為硅酸鈉水解和正硅酸乙酯（醇鹽）水解法 2 種，硅酸鹽水解又包括酸中和法、電滲析法、離子交換法三種。最為常用的離子交換法。其中離子交換法最為常用，2001 年德國(guó)羅斯托克大學(xué)的 Knoblich等人利用離子交換法制得了 SiO2 研磨漿料，其制備過(guò)程 PH 影響較為明顯。

　　2001年，挪威電子科技大學(xué)的 Rao 等人利用 Amberlite 的離子交換樹脂置換硅酸鈉得到 PH 值為 2.4 的硅酸，用氨水滴定凝膠化從而得到 SiO2 膠。 2003 年臺(tái)南技術(shù)大學(xué)的 Tsai 等將硅酸鈉通過(guò)陽(yáng)離子交換樹脂除去鈉離子制得活性硅酸，利用KOH 滴定此硅酸溶液制得 SiO2溶膠，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性較差。醇水解法是在醇介質(zhì)中催化水解正硅酸乙酯（TEOS）來(lái)制備單分散二氧化硅漿料。 2001 年印度尼赫魯先進(jìn)材料中心的 Sudheendra 等人探索了以縮氨酸為催化劑水解正硅酸乙酯（TEOS）制取 SiO2 漿料的方法。 

　　2002 年美國(guó)國(guó)家能源部下屬的勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的 Suratwala 等人將硅酸乙酯（TEOS）和氨水的混合物溶于乙醇介質(zhì)中，調(diào)節(jié)乙醇、氨水、水和 TEOS 比例，水解縮合反應(yīng)制得不同濃度的 SiO2 漿料。 2004 年日本千葉大學(xué)的 Nishino 等強(qiáng)力攪拌含有聚乙烯醇（PVA）的硝酸溶液，然后加入 TEOS 得到均勻的 SiO2漿料。