El recristalizado láser está dejando de ser una técnica especializada dentro de la fabricación de semiconductores para convertirse en una herramienta clave en tres áreas de crecimiento: chips de potencia basados en carburo de silicio (SiC), memorias NAND 3D de más de 400 capas y procesos lógicos de vanguardia. La razón es simple: a medida que los materiales se vuelven más difíciles de procesar y las estructuras son más profundas o diminutas, aplicar calor de forma precisa, localizada y en cortos periodos de tiempo puede marcar la diferencia entre un proceso viable y uno demasiado agresivo para la oblea.
El recristalizado, o annealing, es un tratamiento térmico empleado para reparar daños en la red cristalina y activar dopantes introducidos mediante implantación iónica. En silicio convencional, lleva años siendo parte integral de la fabricación de chips. La novedad es que ahora la industria lo está adaptando a materiales y estructuras donde el calentamiento tradicional resulta más desafiante, como el carburo de silicio (SiC), memorias NAND 3D de altísima densidad o nodos lógicos de 2 nanómetros y superiores.
Según fuentes del sector citadas por medios surcoreanos, Wolfspeed, uno de los principales actores en el mercado de obleas de SiC, está avanzando en la adopción de equipos de recristalizado láser, con negociaciones para una primera compra de volumen limitado que podría ampliarse posteriormente. Esta información encaja con una tendencia más amplia: el uso de SiC en obleas de 200 mm, donde la transición requiere procesos más estables, repetibles y compatibles con producción a gran escala.
El SiC requiere repensar el tratamiento térmico
El carburo de silicio se ha consolidado como uno de los materiales estratégicos para semiconductores de potencia. Soporta temperaturas extremas, altas tensiones y condiciones exigentes que superan al silicio tradicional, haciéndolo especialmente atractivo para vehículos eléctricos, inversores, cargadores rápidos, energías renovables, trenes, industria y centros de datos. En 2025, Wolfspeed anunció el lanzamiento comercial de su línea de materiales SiC de 200 mm, un paso importante para impulsar esta tecnología a una escala de producción mayor.
El desafío radica en el proceso. Mientras que en silicio los recocidos pueden realizarse a temperaturas alrededor de 1.000 ºC, en SiC se requieren temperaturas superiores a 1.600 ºC para activar dopantes y formar contactos eléctricos adecuados. Este nivel térmico introduce riesgos como daños superficiales, defectos en la interfaz, tensiones mecánicas, degradación de capas ya procesadas y dificultades para mantener la uniformidad en obleas de mayor tamaño.
El recristalizado láser ofrece una alternativa eficiente, permitiendo calentar regiones muy localizadas durante tiempos extremadamente cortos. En lugar de someter toda la superficie a una carga térmica prolongada, el láser aplica energía solo donde es necesario. Esto reduce el impacto térmico total y facilita la formación de contactos óhmicos en dispositivos de SiC. La literatura técnica ya documenta el uso del recristalizado láser en contactos traseros en dispositivos de SiC, precisamente por su capacidad de mejorar las contactos eléctricos sin aumentar significativamente el carga térmica en la superficie de la oblea.
El aumento en tamaño de las obleas, de 6 a 8 pulgadas, refuerza esta oportunidad. Incrementar el diámetro permite fabricar más chips por oblea y reducir costes unitarios, pero también amplifica los desafíos relacionados con la uniformidad, defectos y control de proceso. Cuanto mayor es la oblea, más crucial resulta aplicar energía con precisión y repetibilidad.
Samsung también estudia el uso de recristalizado láser en su estrategia de entrada en el mercado de SiC, con una producción masiva prevista para 2028 según informaciones de DigiTimes. Si se confirma este calendario, la adopción de equipos especializados en SiC será esencial para competir con actores ya establecidos en la potencia avanzada.
Memorias NAND de 400 capas: el nuevo desafío está en la profundidad
El segundo frente está en las memorias NAND 3D. Los fabricantes llevan años aumentando el número de capas para mejorar la capacidad y reducir el coste por bit. Sin embargo, la transición a más de 400 capas presenta retos físicos cada vez mayores: estructuras más altas, canales más profundos, procesos de grabado más complejos y mayor riesgo de degradación eléctrica o inestabilidad mecánica.
La clave está en el denominado canal vertical, que conecta las celdas apiladas. Cuantas más capas tenga la NAND, más profundo debe ser este canal, lo que complica el grabado, afecta la uniformidad y las propiedades eléctricas de la estructura. Si el canal no mantiene una calidad adecuada, el rendimiento y la fiabilidad de la memoria se ven afectados.
El recristalizado localizado puede ayudar mediante cristalización selectiva en regiones específicas del canal. No se trata de calentar toda la estructura, sino de actuar en áreas donde el material necesita mejorar sus propiedades eléctricas o estructurales. Para NAND de más de 400 capas, esta capacidad puede convertirse en una herramienta fundamental para continuar escalando sin que el proceso se vuelva demasiado frágil.
Samsung habría completado el desarrollo de tecnología NAND de 400 capas y comenzado su implantación en la línea de producción en Pyeongtaek, según Business Korea. Aunque cada fabricante sigue su trayectoria, el mensaje es compartido: la NAND entra en una fase en la que el aumento de capas requiere nuevas soluciones de proceso, más allá de mejoras incrementales en grabado y deposición.
Este avance también tiene implicaciones para la inteligencia artificial, dado que la demanda creciente de almacenamiento en centros de datos, entrenamiento, inferencia, modelos multimodales y memoria de contexto, aumenta la presión sobre NAND empresarial. Los SSD de alta capacidad necesitan mayor densidad, eficiencia y fiabilidad. Si las memorias NAND de 400 capas o más se consolidan como estándar, soluciones como el recristalizado láser adquirirán mayor importancia en la cadena de suministro y en las líneas de fabricación.
Los nodos de 2 nm también impulsan el mercado de la tecnología láser
El tercer ámbito está en los semiconductores lógicos avanzados. En nodos de 2 nm y posteriores, los márgenes de proceso son extremadamente ajustados. La industria requiere controlar dopantes, defectos, interfaces y tensiones con una precisión extrema. En este entorno, los tratamientos térmicos convencionales pueden ser demasiado generales o agresivos para ciertas estructuras.
Algunos proveedores y fabricantes ya emplean recocido láser en procesos avanzados. TheElec informó en 2023 que DIT suministraba equipos de recristalizado láser a SK Hynix, en un contexto donde esta tecnología se usa para reparar daños en obleas tras implantación iónica. Aunque centrado en memorias, evidencia cómo las herramientas láser están ganando protagonismo en líneas de producción de vanguardia.
El mercado de equipos está reflejando esta tendencia. Diversos análisis sectoriales prevén el crecimiento en equipamiento de recristalizado láser, especialmente en aplicaciones relacionadas con SiC. Aunque las cifras varían, la tendencia apunta a una expansión impulsada por chips de potencia, memorias avanzadas y nodos lógicos más pequeños.
La oportunidad también presenta desafíos. El recristalizado láser requiere control preciso de energía, uniformidad, velocidad, integración con otras etapas y metrología avanzada. Un proceso mal ajustado puede generar defectos o variabilidad adicional. Además, cada aplicación necesita parámetros específicos: no es igual recristalizar un contacto en SiC, cristalizar un canal en NAND o activar dopantes en un nodo lógico.
Para los fabricantes de equipos, la adopción del recristalizado láser abre un mercado prometedor. Para las fundiciones y fabricantes de memorias, proporciona una vía para resolver problemas que no se abordan únicamente con tecnologías de litografía o grabado. Para la cadena de suministro semiconductor, confirma una tendencia de fondo: cada generación de chips requiere mayor especialización en procesos antes secundarios.
El recristalizado láser no es una tecnología nueva, pero su momento parece estar llegando. El SiC necesita procesos térmicos menos agresivos, la NAND de más de 400 capas requiere tratamientos más localizados y los nodos de 2 nm demandan un margen de error menor. En todos estos casos, calentar menos, de forma más eficiente y justo donde hace falta, puede convertirse en una ventaja competitiva crucial.
Preguntas frecuentes
¿Qué es el recristalizado láser en semiconductores?
Es un tratamiento térmico que utiliza láser para calentar regiones específicas de una oblea durante cortos periodos. Se emplea para reparar daños cristalinos, activar dopantes o modificar propiedades eléctricas sin someter toda la superficie a altas temperaturas.
¿Por qué interesa en chips de carburo de silicio?
Porque el SiC requiere temperaturas mucho más altas que el silicio para ciertos procesos. El recristalizado láser permite aplicar calor localizado y reducir el estrés térmico sobre la oblea y capas ya procesadas.
¿Qué relación tiene con las memorias NAND de más de 400 capas?
A medida que la NAND 3D aumenta en capas, los canales verticales son más profundos y difíciles de estabilizar. El recristalizado localizado puede cristalizar regiones específicas del canal y mejorar sus propiedades eléctricas.
¿Puede crecer el mercado de equipos láser para chips?
Sí. La expansión del SiC, la NAND avanzada y los nodos de 2 nm o inferiores aumenta el interés en soluciones de recristalizado láser más precisas y compatibles con producción en volumen.
vía: etnews