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30億日圓、于臺日據(jù)點進(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」，此次除計劃擴(kuò)增山崎事業(yè)所產(chǎn)能之外，為了及時因應(yīng)亞州半導(dǎo)體廠商的需求，也將在臺灣子公司「臺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)財報；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，帶動合并營收大增24.2%至4,977億日圓，不過因提列電容事業(yè)違反獨占禁止法相關(guān)費用，拖累合并營益下滑11.8%至359億日圓、合并純益萎縮5.6%至295億日圓。

　　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)合并營益目標(biāo)自原先預(yù)估的510億日圓下修至490億日圓、合并純益自405億日圓下修至400億日圓，合并營收則維持于原先預(yù)估的6,700億日圓不變。

　　根據(jù)嘉實XQ全球贏家系統(tǒng)報價，截至臺北時間31日上午12點15分為止，日立化成大跌3.34%至2,837日圓，創(chuàng)一個半月來(2017年12月15日以來)新低水準(zhǔn)。

　　在市場份額占比方面, CMP 研磨液的占比中美國 Cabot 公司保持世界最高份額，但是， Cabot 的市場占有率 2001 年占比 75%， 2003 年占比 65%， 2010 年占比 38%， 2015 年占比 36%，可見隨著 CMP 市場的擴(kuò)大， Cabot 的壟斷地位依舊穩(wěn)固，下降速度緩慢。未來 CMP 研磨液供應(yīng)市場朝向多元化方向發(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 Versum 公司在 2016 年市場份額下滑，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,第六位是美國的陶氏化學(xué)（Dow）。由此可見，目前針對亞洲 CMP 研磨液市場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 研磨液市場占比統(tǒng)計

　　安集微：中國大陸唯一高端研磨液供應(yīng)商

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

　　小心翼翼換上無塵服，套好潔凈靴、口罩、手套，通過風(fēng)淋室再吹去灰塵，《遠(yuǎn)見》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驗室，只見里頭的工作人員，正用生產(chǎn)線上機(jī)臺實驗，將乳白液體滴點在晶圓上，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：「不同制程迭代升級，研磨液都有不同的配方。」

　　只要詢問晶圓廠的工程主管，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，也絕不能出錯的程序。面對制程愈來愈微縮的趨勢，更變得愈來愈不可或缺，90納米以下的制程一定會用到，甚至這道工序還要做好幾次。

　　過往，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，對不少半導(dǎo)體晶圓廠來說，更不太可能替換材料供應(yīng)商，因為一個閃失就可能大大影響良率，損失難以估計。

　　但如今，后起之秀從大陸崛起。

　　大陸十年來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際埋單，據(jù)傳2012年時更賣進(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，外表看來纖瘦秀氣，但說起話來卻宏亮。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)，讀了兩年南開大學(xué)碩士班，便到美國名校萊斯大學(xué)攻讀化學(xué)博士，畢業(yè)后便加入IBM，后來又踏入半導(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，王淑敏即時常往返美國及亞洲，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年時返回大陸創(chuàng)業(yè)，從第一天就想辦世界級的公司，做半導(dǎo)體制程的高端研磨液。

　　從無到有非常辛苦，「困難到想起來都要掉眼淚的，」她回顧。所幸，王淑敏在半導(dǎo)體界有響亮名聲，很快地找到幾個重量級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，初期開發(fā)客戶時，仍然很殘酷。「人家每次一看，唉喲，你是中國公司，做化學(xué)機(jī)械研磨拋光液？」不少客戶眉頭一皺覺得這產(chǎn)品肯定是山寨，否則就是品質(zhì)沒保障，甚至一開始連大陸的前幾大晶圓代工廠中芯國際、華虹宏力，都保持懷疑態(tài)度，「人家可能就測驗三個項目，我們則要反覆驗證不知幾次，就像跳一個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，在還沒客戶的狀況下，就必須先想辦法生出在實際半導(dǎo)體制程中，化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備上實驗的數(shù)據(jù)報告。

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

　　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。

　　一路過關(guān)斬將「夠強(qiáng)人家才會幫你」

　　王淑敏形容，這些驗證程序，就跟奧運會比賽一樣，有初篩選、預(yù)賽、復(fù)賽、半決賽、總決賽……，一關(guān)過一關(guān)。

　　然而，機(jī)會是留給準(zhǔn)備好的人。有一次，面對一個大客戶，安集只是「備選」，但因為國外材料大廠供貨出問題，又不能讓生產(chǎn)線停下來，客戶便姑且給了一次機(jī)會，沒想到一次應(yīng)急事件，卻讓客戶刮目相看，此事也在半導(dǎo)體界傳開，「這是硬碰硬拼出來的！」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，就卡死在外商手里，但是因為制程快速變遷，舊專利已經(jīng)不符時代，便給新進(jìn)廠商大顯身手的機(jī)會。

　　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個埃米（angstrom），等于細(xì)到頭發(fā)的十萬分之一，「就像一頭恐龍要管理螞蟻王國一般困難。」

　　但她做到了。

　　近幾年來安集陸續(xù)得到肯定。被稱為中國半導(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40～60％。」

　　中國科學(xué)院微電子所所長葉甜春回想，本土的半導(dǎo)體材料供應(yīng)鏈，這幾年是從無到有，萬分艱辛，但是「一個個都冒出頭來了」。

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

　　去年，大陸國務(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，「對我們苦過來的人，還是覺得too

　　little, too late，不過這的確迎來了一個勢頭，等于幫行業(yè)造了聲勢，」要真正有實力的公司才可能拿到投資，「絕對不是天上掉下來一大把鈔票，要自己夠強(qiáng)，人家才會幫你！」

　　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二氧化硅（SiO2）、納米級三氧化二鋁（Al2O3）、納米級氧化鈰（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 PH 值。從而配置成晶圓表面的研磨液。晶圓研磨過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-水解過程中形成的動態(tài)平衡實現(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，由于此動態(tài)平衡過程受 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，在研磨過程中，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速率，同時 H2O2 含量高時，會與配方中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)從而降低 PH 值，因此也是一個動態(tài)平衡的過程。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 漿料是整個配方成分的核心，目前處于國外企業(yè)壟斷中。其合成方法包括分散法和凝聚法,分散法的過程包括二氧化鈦納米顆粒在液體中潤濕、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。隨后美國的孟山都公司（Monsanto）、美國的杜邦公司（Dupont）、美國的納爾科公司（Nalco）、美國的格蕾絲(Grace）公司等分別開發(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。 

　　2000 年后，中國科學(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)株式會社的大森義和等人也通過電化學(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成核、生長，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 年臺南技術(shù)大學(xué)的 Tsai 等將硅酸鈉通過陽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，其實驗結(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 年美國國家能源部下屬的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的 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。