2021年快速熱處理設備行業市場調查分析及投資策略專項研究預測

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①熱退火工藝簡介：熱退火（Anneal）是一種在集成電路制造過程中廣泛應用的熱處理技術，適用工藝包括和離子注入工藝結合使用以實現晶圓摻雜、金屬薄膜沉積后金屬硅化物燒結、晶圓表面改性（氧化、氮化）等。

集成電路前道芯片制造工藝熱處理流程分析

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離子注入過程中，高能摻雜物離子如硼（B）、磷（P）等對晶圓表面的硅晶體結構造成破壞。為了滿足最終芯片性能要求，在離子注入后必須利用加熱退火工藝對晶格的損傷進行修復，使其恢復單晶結構并激活摻雜物，當摻雜原子在單晶晶格位置時，才能有效提供電子或空穴作為傳導電流的主要載流子。在高溫熱退火工藝中，摻雜原子快速移動，并尋找停留在自由能最低的單晶晶格位置，從而對離子注入后的單晶結構進行了修復，摻雜離子得以激活并改變晶圓導電性質。

熱退火修復促進晶格重組示意圖

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②熱處理設備工藝及行業發展趨勢：20世紀90年代之前，高溫爐管廣泛用于離子注入后的退火處理。高溫爐管退火采用批量處理方式，通常在充滿氮氣和氧氣的環境下于850℃-1000℃的高溫范圍內加熱晶圓，加熱持續時間通常為30分鐘以上，晶圓需緩慢推進或拉出高溫爐以避免出現彎曲。

高溫爐退火技術的熱積存效應和退火過程中的摻雜物擴散問題為其主要技術短板，隨著器件特征尺寸的縮小，集成電路芯片晶體管結面深度逐漸變淺，對離子注入后的退火工藝提出了更高的要求，必須通過降低熱退火工藝時間以降低熱預算。為滿足集成電路制造中超淺結的要求，包括先進尖峰退火、激光/閃光毫秒退火在內的單晶圓快速熱退火技術應運而生。

尖峰退火是溫度高峰時間很短的快速熱處理過程，溫度高峰持續時間通常在1-2秒，該技術采用高峰值溫度以最大限度激活摻雜物，并快速升降溫度以控制摻雜擴散程度。相比傳統高溫爐管和普通快速熱退火技術，尖峰退火技術大大降低了摻雜原子擴散程度，因此在90納米以下技術節點制造流程中有著更加重要的應用。

中金企信國際咨詢公布的《2022-2028年中國快速熱處理設備行業市場調查及投資戰略預測報告》

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尖峰退火技術溫度控制示意圖

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激光/閃光毫秒退火技術通過激光/電弧閃光燈等超高能量光源快速加熱硅晶圓，使其表面達到臨界融化點溫度，由于硅的高導熱性，硅片表面在最高退火溫度僅保持幾毫秒后便會快速降溫冷卻。激光/閃光毫秒退火技術可以在離子注入后以最小擴散程度激活摻雜原子，目前已被廣泛用于32納米以下邏輯芯片的先進工藝技術節點，并開始在先進10納米DRAM動態隨機存取存儲器技術開發中應用。

近年來，先進尖峰退火、激光/閃光毫秒退火在內的快速熱處理技術越來越受到集成電路制造廠商的關注。隨著集成電路性能不斷提高的要求，快速熱退火技術在晶圓加工/集成電路制造中的競爭優勢越來越明顯：相比普通爐管退火設備幾小時的加熱時長，快速熱退火設備只需幾秒甚至幾毫秒便可使晶圓上升至所需溫度，總體熱預算較低，可以更好地提高晶圓的性能，滿足先進集成電路制造的需求。

中金企信國際咨詢公布的《2022-2028年中國半導體熱處理設備行業市場發展現狀研究及投資戰略咨詢報告》

近年來，半導體熱處理設備市場規模保持平穩增長。根據中金企信統計數據，2020年全球熱處理設備市場規模合計15.37億美元，其中快速熱處理設備市場規模為7.19億美元，氧化/擴散設備市場規模約5.52億美元，柵極堆疊（GateStack）設備市場規模為2.66億美元。下游對于半導體產品性能需求的不斷提升，將對上游熱處理設備市場產生拉動效應，在此趨勢下，快速熱處理設備預計將獲得更大的發展空間，2025年快速熱處理設備市場規模有望達到9.37億美元。

全球熱處理設備市場規模分析

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數據統計：中金企信國際咨詢