集微网：2025中国半导体激光设备白皮书

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先进制程扩产叠加国产化替代风口，半导体激光设备

大有可为

1.半导体激光设备概述

激光凭借高能量密度、非接触加工以及对材料适应性强等优势，被广泛应用

于消费电子、汽车制造、新能源和半导体产业链等领域。随着半导体制造和封装

工艺的发展，激光设备在半导体行业中发挥越来越重要的作用。近年来，随着下

游行业对轻量化、精密化和智能化需求的不断增加，半导体激光加工设备正加快

迭代升级。从传统的二极管泵浦到光纤耦合、超快激光技术，设备在功率稳定性、

加工精度和能耗表现上均显著提升。与此同时，国产厂商也在技术突破和成本控

制方面不断追赶，逐步缩小与国际领先企业的差距。可以预见，未来半导体激光

设备将不仅是单一制造环节的工具，而是成为驱动制造业转型升级的重要引擎。

在新兴产业快速发展的背景下，其市场需求有望持续扩大，带动产业链迎来新的

增长机遇。

目前根据应用原理和应用工艺环节的不同，可将半导体激光设备分为应用于

前道制程的激光退火设备、激光材料改性设备和应用于硅片和后道制程的激光打

标设备、激光划片设备、解键合设备和修边（Trimming）设备等。

1.1 激光退火设备

半导体激光退火设备是一种半导体制造工艺中的关键设备，主要用于对半导

体晶圆进行退火处理，以修复离子注入工艺造成的晶格损伤并激活杂质离子的电

活性。

退火设备包括晶圆退火、金属薄膜退火以及针对特定器件的局部退火等几种

设备。在晶圆退火方面，激光退火可以有效地改善晶圆表面的晶界和晶格缺陷，

提高晶圆的结晶质量和晶体的有序程度。同时，激光退火还可以增加晶圆表面的

光吸收率，提高晶圆的光电转换效率，从而提高半导体器件的性能。

在金属薄膜退火方面，激光退火可以使金属薄膜达到更高的晶体质量和结晶

度，从而提高金属薄膜的导电性和稳定性。此外，激光退火还可以调控金属薄膜

的晶体结构和晶粒尺寸，改善金属薄膜的界面结合力和机械性能，提高金属薄膜

的可靠性和耐久性。

针对特定器件的局部退火是激光退火的另一重要应用领域。通过激光退火可

以精确控制器件的局部温度分布，实现对器件结构和性能的调控。

1.2 激光材料改性设备

激光材料改性设备是利用高能量密度的激光束对材料表面进行处理，以改变

材料表面的组织结构、化学成分或性能的设备。激光材料改性设备包括激光诱导

结晶设备和激光外延生长设备。

激光诱导结晶设备通过控制激光的辐照方式、强度、时间和位置等参数，可

以对晶体的生长进行精确的控制，目前主要应用于 128 层以上 3D NAND 芯片制造

中的特定区域结晶。3D NAND 器件沟道(Channel)的形成过程中，晶粒尺寸的增

大和界面缺陷的减少，可以有效的提升存储器的特性。随着沟道尺寸的减小，传

统方法将很难达到此目的，在电极处沉积的晶体硅不可避免的存在空洞和缺陷。

激光外延生长设备通过将激光注入到芯片的表面或内部来修复其中的缺陷，

主要应用于 DRAM 芯片中非晶硅的缺陷消除及修复。空洞与缺陷的出现，将会影

响接触电阻以及 DRAM 的整体性能。退火的时候，需要避免杂质扩散到晶体管区

域或者是影响到金属电极。

1.3 激光划片设备

激光划片机是其在半导体制造过程中，将晶圆上的半导体芯片按预定的划分

线进行切割，使之成为独立的芯片，以便进行后续的封装和测试。激光划片机主

要应用于切割硅晶圆、蓝宝石、低介电常数材料、MEMS、薄膜太阳电池等半导体

及光电材料。划片机作为半导体芯片后道工序的封装环节加工设备之一，用于晶

圆的划片、分割或开槽等微细加工，其切割的质量与效率直接影响到芯片的封装

质量和生产成本。

1.4 激光解键合设备

激光解键合设备是一种在室温下不使用化学物质进行低应力剥离工艺的设

备。激光解键合工艺主要是利用激光穿过透明载板，光子能量沉积在光敏响应材

料层，进而诱发材料的快速分解、汽化甚至等离子化而失去粘性。激光解键合设

备根据应用环节不同分为激光临时解键合设备及激光晶圆解键合设备。激光临时

解键合设备目前主要用于封测环节中临时键合及解键合工艺，激光晶圆解键合设

备仍然为当前业内厂商研发突破的重点方向，可应用于晶圆制造环节 3D 堆叠领

域，如 HBM、3D NAND 等产品方向，用于解晶圆与晶圆键合。

1.5 激光打标设备

激光打标是用激光在硅片、晶圆或封装好的芯片表面打上序列号、生产日期，

商标、芯片代码等标记，便于追踪和识别。一般在硅片制造的开始到晶圆制程直

至封装制程的结束，均需要用到激光打标。根据打标精度不同，激光打标可分为

晶圆激光打标设备和 IC 激光打标设备。

1.6 其他激光设备

除上述设备以外，仍有很多激光加工设备在半导体产业环节存在广泛的应用

场景。在晶圆切边环节，激光 Trimming 设备可替代传统砂轮方式对器件边缘区

域进行剪切处理，有效避免圆片减薄过程中的碎边；在集成电路、分立器件封装

溢料的去除工序过程中，可使用激光去溢胶设备去除引线框架上在塑封步骤由于

引线框架变形以及框架带突起导致的溢胶；在封测环节中，激光打孔设备可用于

TGV 辅助手段，在陶瓷、薄膜等材料上进行精密化激光打孔。此外还有激光开封

机、激光辅助邦定等设备也在半导体封测及先进封装领域得以应用。

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标签： #白皮书 #半导体 #激光

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