中国粉体网讯 化学机械抛光（CMP）是一种工件表面全局平坦化工艺技术，被应用于微纳米级材料表面的抛光，其基本原理是工件材料表面与抛光液中氧化剂发生化学反应，生成一层软质层，在外加压力下，磨粒与工件材料表面发生机械磨削作用去除软质层，然后工件表面再次发生化学反应，通过化学作用和机械作用交替进行，直至工件表面抛光完成。
CMP制程原理图
在晶圆生产过程中，根据不同工艺制程和技术节点的要求，每一片晶圆都会经历几道甚至几十道的CMP抛光工艺步骤。与传统的纯机械或纯化学的抛光方法不同，CMP工艺是通过表面化学作用和机械研磨的技术结合来实现晶圆表面微米/纳米级不同材料的去除，从而达到晶圆表面的高度（纳米级）平坦化效应。CMP已成为0.35μm以下制程不可或缺的平坦化工艺。
随着制程节点的进步，多层布线的数量及密度增加，CMP工艺步骤增加，CMP技术越来越重要，其对后续工艺良率的影响越来越大。例如14纳米技术节点的逻辑芯片制造工艺所要求的CMP工艺步骤数将由180纳米技术节点的10次增加到20次以上，而7纳米及以下技术节点的逻辑芯片制造工艺所要求的CMP工艺步骤数甚至超过30次。此外，更先进的逻辑芯片工艺可能会要求抛光新的材料。同样地，对于存储芯片，随着由2D NAND向3D NAND演进的技术变革，也会使CMP工艺步骤数近乎翻倍，带动了钨抛光液及其他抛光液需求的持续快速增长。此外，先进封装技术的应用使CMP从集成电路前道制造环节走向后道封装环节，在如硅通孔（TSV）、混合键合（Hybrid Bonding）等工艺中得到广泛应用。
CMP抛光垫和CMP抛光液是CMP家族举足轻重的两位元老。
在化学机械抛光过程中，抛光垫的作用主要有：存储抛光液及输送抛光液至抛光区域，使抛光持续均匀的进行；传递材料，去除所需的机械载荷；将抛光过程中产生的副产物（氧化产物、抛光碎屑等）带出抛光区域；形成一定厚度的抛光液层，提供抛光过程中化学反应和机械去除发生的场所。因此，CMP抛光垫的合理选择对于控制和优化CMP过程有重要作用，但抛光垫产品横跨高分子化学、高分子物理、有机合成、摩擦学、精密加工等多学科领域，技术复杂度极高。
CMP抛光液由超细固体粒子研磨剂、氧化剂、表面活性剂、稳定剂等物质组成。CMP抛光液中发挥主要作用的是固体粒子研磨剂和氧化剂，固体粒子研磨剂一般为纳米级，发挥研磨作用，氧化剂发挥腐蚀溶解作用。抛光液浓度、研磨剂种类和大小、酸碱性、流速 等对抛光速度和加工质量均有影响，其技术难点在于需根据不同的材料调整配方组合，以改善抛光速度和效果。
根据TECHCET，2024 年全球半导体CMP抛光材料（包括抛光液和抛光垫，其中抛光液占比近60%）市场规模为34.2亿美元（234.9亿人民币），2025年预计增长6%至36.2亿美元（248.6亿人民币）。随着全球晶圆产能的持续增长以及先进技术节点、新材料、新工艺的应用需要更多的CMP工艺步骤，TECHCET预计2029年全球半导体CMP抛光材料市场规模将超过50亿美元（342亿人民币），2024-2029年复合增长率为8.6%。
参考来源：
[1]王东哲等，化学机械抛光液的研究现状
[2]燕禾等，化学机械抛光技术研究现状及发展趋势
[3]鼎龙股份、天骄清美、安集科技、华经产业研究院
（中国粉体网编辑整理/山林）
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