退火晶圓是將鏡面研磨後的矽晶圓在氫氣或氬氣氣氛中以1,200℃左右進行高溫熱處理，使表層的 COP（晶體原生缺陷）消失而形成無缺陷層的晶圓。作為能以比磊晶晶圓更低的成本提高表層品質的選項，長期以來廣泛用於 DRAM 等記憶體。
其原理在於高溫下表面矽原子的擴散與重新排列。表層附近的八面體空洞（COP）在內壁氧化膜溶解後，會因原子移動而被填滿，於深度1至數μm的範圍內形成無缺陷的層。同時，表面的原生氧化層也會被還原去除，得到原子等級平坦的表面。
氫氣退火與氬氣退火的特性不同。氫氣的還原性強，能使表面更潔淨，但因屬可燃性氣體，設備需要安全對策。氬氣為惰性氣體、容易處理，且容易使表層的氧向外擴散而形成無缺陷區（denuded zone），但表面平坦化效果不如氫氣。兩者依用途區分使用。
退火晶圓的定位介於拋光晶圓與磊晶晶圓之間。拋光晶圓含有 COP；磊晶晶圓的表層為完整單晶，但成本高。退火晶圓可在消除表層 COP 的同時避免磊晶成長的成本，因此適合既重視閘極絕緣膜耐壓（GOI）、成本限制又嚴格的記憶體用途。
不過，隨著無缺陷晶體（以 V/G 控制成長的完美晶體）量產技術的確立，已能直接供應 COP 本來就很少的晶圓，退火晶圓的相對定位也隨之改變。即便如此，它仍保有在內部留下用於吸雜（gettering）的 BMD、同時僅讓表層無缺陷化的結構優勢。