2021年快速熱處理設(shè)備行業(yè)市場調(diào)查分析及投資策略專項研究預(yù)測
?
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(yīng)用的熱處理技術(shù)，適用工藝包括和離子注入工藝結(jié)合使用以實現(xiàn)晶圓摻雜、金屬薄膜沉積后金屬硅化物燒結(jié)、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
?
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(jié)構(gòu)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(fù)，使其恢復(fù)單晶結(jié)構(gòu)并激活摻雜物，當(dāng)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(dǎo)電流的主要載流子。在高溫?zé)嵬嘶鸸に囍校瑩诫s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(jié)構(gòu)進行了修復(fù)，摻雜離子得以激活并改變晶圓導(dǎo)電性質(zhì)。
熱退火修復(fù)促進晶格重組示意圖
?
②熱處理設(shè)備工藝及行業(yè)發(fā)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(huán)境下于850℃-1000℃的高溫范圍內(nèi)加熱晶圓，加熱持續(xù)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(xiàn)彎曲。
高溫爐退火技術(shù)的熱積存效應(yīng)和退火過程中的摻雜物擴散問題為其主要技術(shù)短板，隨著器件特征尺寸的縮小，集成電路芯片晶體管結(jié)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(yù)算。為滿足集成電路制造中超淺結(jié)的要求，包括先進尖峰退火、激光/閃光毫秒退火在內(nèi)的單晶圓快速熱退火技術(shù)應(yīng)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(xù)時間通常在1-2秒，該技術(shù)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(tǒng)高溫爐管和普通快速熱退火技術(shù)，尖峰退火技術(shù)大大降低了摻雜原子擴散程度，因此在90納米以下技術(shù)節(jié)點制造流程中有著更加重要的應(yīng)用。
中金企信國際咨詢公布的《2022-2028年中國快速熱處理設(shè)備行業(yè)市場調(diào)查及投資戰(zhàn)略預(yù)測報告》
?
尖峰退火技術(shù)溫度控制示意圖
?
激光/閃光毫秒退火技術(shù)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(dǎo)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(shù)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(shù)節(jié)點，并開始在先進10納米DRAM動態(tài)隨機存取存儲器技術(shù)開發(fā)中應(yīng)用。
近年來，先進尖峰退火、激光/閃光毫秒退火在內(nèi)的快速熱處理技術(shù)越來越受到集成電路制造廠商的關(guān)注。隨著集成電路性能不斷提高的要求，快速熱退火技術(shù)在晶圓加工/集成電路制造中的競爭優(yōu)勢越來越明顯：相比普通爐管退火設(shè)備幾小時的加熱時長，快速熱退火設(shè)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(yù)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(dǎo)體熱處理設(shè)備行業(yè)市場發(fā)展現(xiàn)狀研究及投資戰(zhàn)略咨詢報告》
近年來，半導(dǎo)體熱處理設(shè)備市場規(guī)模保持平穩(wěn)增長。根據(jù)中金企信統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年全球熱處理設(shè)備市場規(guī)模合計15.37億美元，其中快速熱處理設(shè)備市場規(guī)模為7.19億美元，氧化/擴散設(shè)備市場規(guī)模約5.52億美元，柵極堆疊（GateStack）設(shè)備市場規(guī)模為2.66億美元。下游對于半導(dǎo)體產(chǎn)品性能需求的不斷提升，將對上游熱處理設(shè)備市場產(chǎn)生拉動效應(yīng)，在此趨勢下，快速熱處理設(shè)備預(yù)計將獲得更大的發(fā)展空間，2025年快速熱處理設(shè)備市場規(guī)模有望達到9.37億美元。
全球熱處理設(shè)備市場規(guī)模分析
?
數(shù)據(jù)統(tǒng)計：中金企信國際咨詢