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半導體材料行業專題報告:CMP核心材料迎來國產化加速期(4)

發布時間:2020年05月14日 06:37 來源:網絡搜索 手機版

以拋光墊為例,由于拋光墊通常物理指標包含硬度、剛性、韌性、彈性模量、 剪切模量、密度、可壓縮性等各項機械指標,綜合影響拋光效果,而如果結合 考慮材料選擇、溫度選擇、固化時長、攪拌時長等工藝步驟控制,按照三元變 量簡單推算其理論方案可能性至少在數萬次至數百萬次試驗級別,因此對于企 業而言需要較長時間來試錯摸索工藝指標、產品配方等對物理參數及性能的影 響結果。

衡量拋光墊性能指標有較多,各項物理指標綜合影響拋光效果,其中相對關鍵 的指標在于孔隙率、孔隙均勻性等,其對拋光墊的各項物理性能指標及批次一 致性影響程度較大。衡量拋光墊的技術指標主要包含硬度、剛性、韌性、彈性 模量剪切模量、密度、可壓縮性等機械物理性能。而其中由于拋光墊在材料配 方一定的情況下,孔隙生成的密度和均勻性包含物理、化學及熱處理等將直接 影響各項拋光墊的物理指標。

目前孔隙生成方式包括惰性氣體成孔、預聚物和糖類物質反應成孔等。但其具 體生產工藝控制、化學材料選擇、配方配比、圖形設計等涉及大量 Knowhow。

由于涉及到設計及工藝需要企業長期的實踐和摸索,拋光墊各系列產品參數及 穩定性需要長期積累。

舉例來,對比 IC1000 和 IC1010,可以看到,不同孔隙率,硬度,粗糙度均對 拋光效果產生不同影響,同時配合溝槽調整綜合調整拋光效果。

對比 IC1000 和 IC1010 兩種規格的拋光墊,兩種拋光墊表面的微孔直徑都在 40um 左右,其他物理化學參數大多相似,其中 IC1000的孔隙率為48%, IC1010 的孔隙率為 61.4%。

比較顯現,拋光墊的孔隙率越高和粗糙度越大,其攜帶拋光液的能力越強。拋 光墊越粗糙,則材料去除率增大,這是因為表面粗糙度高的拋光墊與工件表面 的接觸面積減小, 而且粗糙的拋光墊表面可儲存更多的拋光液, 因此作用在單 顆磨粒上的力增大, 單顆磨粒的去除材料體積增大。拋光墊使用后會產生變形, 表面變得光滑,孔隙減少和被堵塞,使拋光速率下降,必須進行修整來恢復其 粗糙度,改善傳輸拋光液的能力,一般采用鉆石修整器修整。

拋光墊的溝槽圖形設計,也是影響拋光性能的核心指標。拋光墊溝槽的設計影 響著拋光墊儲存、運送拋光液的能力和表面局部應力梯度。拋光墊表面結構有 平整型和帶有不同溝槽型的。

拋光墊表面適度開槽后,儲存、運送拋光液的能力顯著增強,磨料分布更均勻、工 件表面剪切應力高,因此拋光效率和質量都得到提高。拋光墊表面上的槽本身 起著類似于均勻分布磨粒的作用,它通過增加剪切應力保證材料去除率。拋光墊表面溝槽形式(平行與垂直交叉型或同心環形)、溝槽形狀(V 型、U 型或楔型)、 溝槽方向以及溝槽尺寸(深度、寬度和間距)等對磨料的分布和流動、拋光墊的壽 命有著顯著的影響。拋光墊溝槽的寬度要適度,太小體現不出開槽效果,太大會使 得拋光效率變小,晶片的粗糙度也變差。拋光墊溝槽的深度對于拋光效果則沒有 明顯的影響。

第三,核心客戶認證體系壁壘較高

核心客戶認證體系壁壘較高,主要由于拋光墊對芯片良率影響較大,但成本占 比較相對較低,在穩定而成熟的 FAB 廠中,為確保芯片良率,一般很少替換原 有穩定的供應商。半導體 Fab 廠具有資本密集和技術密集的屬性,對于上游半 導體原材料的穩定性和良品率有極高的要求,因此對于原材料供應商認證門檻 極高、認證周期較長。目前在半導體產業鏈安全可控的大環境下,國內廠商速 度加快,驗證周期縮短到半年左右。

海外龍頭基本壟斷全球拋光墊市場

拋光墊行業集中較高,被海外龍頭高度壟斷

CMP 拋光墊行業集中度極高。目前全球 CMP 拋光墊市場格局主要被 Dow、 Cabot、Thomas West 等外資廠商壟斷,前 5 大公司壟斷約 90%市場份額。國 內廠商在 CMP 拋光墊領域具有較為廣闊的替代空間。 http://www.fyeahblog.com/chaogufangfa/181485.html

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