rick awsb ($people, $people) (@rickawsb) “行业深研：LSA--2nm的隐形分水岭 在先进制程不断逼近物理极限的过程中，“热”成为最核” — TopicDigg

行业深研：LSA--2nm的隐形分水岭 在先进制程不断逼近物理极限的过程中，“热”成为最核心的变量之一，一点点温度偏差都容易让良率不可接受。 LSA这种退火设备，在先进节点中，它的意义已经发生变化。 前道制造中，离子注入是不可绕开的步骤。它负责将掺杂原子打入硅中，定义器件电学特性，同时不可避免地破坏晶格结构。 退火的作用，是完成两件事：修复晶格、激活掺杂。传统路径是炉管或快速热退火（RTA），通过整体加热晶圆，让原子在高温下重新排列。但问题在于，这种加热是全局的，时间是秒级甚至更长，掺杂在被激活的同时发生扩散，结变宽、边界变钝。 在28nm、14nm时代，这种扩散仍然可以容忍。但进入7nm以下，尤其是从FinFET向GAA（Gate-All-Around）过渡之后，器件尺寸逼近物理极限，任何额外扩散都会直接侵蚀性能窗口。问题从“需要退火”变成“需要一种不带副作用的退火”。 LSA通过在纳秒到微秒级时间内对晶圆表面进行瞬时加热，温度可以高于传统退火，但因为持续时间极短，热扩散被压制在极浅范围内。随后快速冷却，掺杂被激活、晶格被修复，但位置几乎不发生迁移，从而形成极浅且陡峭的结。这直接对应更低漏电、更高开关速度以及更可控的电场分布。 放在器件结构演进中看：FinFET解决的是平面器件失效后的继续缩放问题；GAA通过四面包裹沟道提升栅控能力，使先进节点仍能前进一段；而未来的CFET（Complementary FET），则是在横向无法继续压缩之后，通过垂直堆叠来延续密度提升。在这一过程中，结构不断演进，但约束条件在收紧，而“热预算”逐渐成为最硬的边界。 GAA的核心变化是channel更薄、间距更小、结构更复杂，任何额外的热扩散都会直接改变器件的几何与电学特性。source/drain掺杂会向channel侵入，短沟道效应迅速恶化；nanosheet之间的间距与应力分布被扰动，电场控制能力下降；接触区域本身极小，轻微扩散就会带来显著电阻变化。在这一结构下，热扩散不再是性能损失，而是结构破坏。 这也是传统退火开始失效的原因。你仍然可以用它激活掺杂，但代价是把设计好的器件“热模糊”。最终得到的是一个可以导电但偏离设计窗口的晶体管。 LSA正好解决的是这个矛盾。它将“温度”和“时间”解耦：允许极高温度，但把作用时间压缩到扩散尚未来得及发生的尺度；同时通过线光束扫描，仅作用于表面区域，避免深层结构受热。 高温、极短时间与局部控制这三个条件，在现有热处理方案中几乎只在LSA上同时成立。因此，在FinFET时代，LSA更多是性能增强工具，而到了GAA，它的角色变成“结构可行性工具”。 随着节点进入3nm、2nm甚至更小，热处理不再是一个可以灵活调整的工艺步骤，而成为限制器件设计空间的核心变量。LSA的重要性也因此被重新定价，从“可选项”逐步向“默认配置”转变。 GAA仍将是未来5到8年的主线，但其边际收益正在递减。随着尺寸进入2nm及以下，问题开始转向材料与物理极限：沟道无法无限变薄，接触电阻快速上升，功耗不再按比例下降。行业的答案是转向三维结构，即CFET，将NMOS与PMOS垂直堆叠，在横向受限后向纵向要密度。 但CFET带来一个新的约束：热。GAA仍是单层结构，高温处理的容忍度较高；而在CFET中，任何一次高温工艺都有可能破坏已经完成的另一层结构。传统RTA这种“整片加热”的方式开始失效，因为其热扩散范围过大，无法实现层间隔离。 这使得LSA未来更加重要，其纳秒级时间尺度和纳米级加热深度，使其能够只处理单一层而不影响上下层器件。这种选择性热处理能力，是CFET工艺成立的基础。 这种变化也在重塑竞争格局。从设备层面看，LSA仍是一个多玩家市场，核心厂商包括Veeco Instruments Inc.、Applied Materials以及SCREEN Holdings。SCREEN依靠装机量与历史验证占据主流，Applied Materials凭借平台能力与客户绑定形成系统优势，而Veeco通过LSA在先进节点关键工艺中实现突破。 但真正的竞争不止于设备。第一层是设备厂之间的直接竞争；第二层是工艺路线竞争，即LSA与RTA等技术的取舍；第三层是系统级竞争，即谁能将设备、材料与工艺整合进完整流程。在GAA阶段，这种竞争更多体现在设备性能与参数能力上；而进入CFET阶段，竞争将转向与晶圆厂的深度协同，护城河从单一设备转向“设备+工艺+材料”的系统能力。 从客户导入情况看，Veeco已经完成最关键的一步，其LSA设备已进入头部先进逻辑厂，并在部分工艺中成为量产标准设备。这意味着技术已经通过最严格验证，并具备随产能扩张放量的潜力。但这种导入目前仍集中在局部工艺，而非全面主导。在存储领域，包括DRAM与HBM，LSA仍处于评估阶段，尚未进入大规模量产。 因此，LSA的竞争本质上是，谁能在温度控制、扫描均匀性、应力管理等细节上做得更好，谁就更有机会进入先进节点的标准工艺路径。 总的来说，从FinFET、GAA最后到CFET的演变中，LSA完成了从性能优化工具到结构实现基础的转变。下一阶段真正的瓶颈，不只是结构或对准精度，而是在多层堆叠前提下，是否能够完成掺杂激活与缺陷修复，同时不破坏其他层结构。这将决定先进制程的上限，也决定价值将集中在哪些环节。 免责声明：本人持有文章中提及资产，观点充满偏见，非投资建议dyor