該研究所在晶圓鍵合與外延生長(zhǎng)的協(xié)同工藝上進(jìn)行探索，分析兩種工藝的先后順序?qū)Σ牧闲阅艿挠绊?。團(tuán)隊(duì)對(duì)比了先鍵合后外延與先外延后鍵合兩種方案，通過(guò)材料表征平臺(tái)分析外延層的晶體質(zhì)量與界面特性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在特定第三代半導(dǎo)體材料的制備中，先鍵合后外延的方式能更好地控制外延層的缺陷密度，而先外延后鍵合則在工藝靈活性上更具優(yōu)勢(shì)。這些發(fā)現(xiàn)為根據(jù)不同器件需求選擇合適的工藝路線提供了依據(jù)，相關(guān)數(shù)據(jù)已應(yīng)用于多個(gè)科研項(xiàng)目中，提升了半導(dǎo)體材料制備的工藝優(yōu)化效率。晶圓鍵合實(shí)現(xiàn)微型色譜系統(tǒng)的復(fù)雜流道高精度封裝。吉林晶圓鍵合加工
針對(duì)晶圓鍵合技術(shù)中的能耗問(wèn)題，科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了節(jié)能工藝的研究，探索在保證鍵合質(zhì)量的前提下降低能耗的可能。通過(guò)優(yōu)化溫度 - 壓力曲線，縮短高溫保持時(shí)間，同時(shí)采用更高效的加熱方式，在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了能耗的一定程度降低。對(duì)比傳統(tǒng)工藝，改進(jìn)后的方案在鍵合強(qiáng)度上雖無(wú)明顯提升，但能耗降低了部分比例，且鍵合界面的質(zhì)量穩(wěn)定性不受影響。這項(xiàng)研究符合半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的趨勢(shì)，為晶圓鍵合技術(shù)的可持續(xù)應(yīng)用提供了思路，也體現(xiàn)了研究所對(duì)工藝細(xì)節(jié)的持續(xù)優(yōu)化精神。江蘇高溫晶圓鍵合加工晶圓鍵合提升微型推進(jìn)器在極端溫度下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
研究所利用其作為中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)寬禁帶半導(dǎo)體專業(yè)委員會(huì)倚靠單位的優(yōu)勢(shì)，組織行業(yè)內(nèi)行家圍繞晶圓鍵合技術(shù)開(kāi)展交流研討。通過(guò)舉辦技術(shù)論壇與專題研討會(huì)，分享研究成果與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，探討技術(shù)發(fā)展中的共性問(wèn)題與解決思路。在近期的一次研討中，來(lái)自不同機(jī)構(gòu)的行家就低溫鍵合技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)交換了意見(jiàn)，形成了多項(xiàng)有價(jià)值的共識(shí)。這些交流活動(dòng)促進(jìn)了行業(yè)內(nèi)的技術(shù)共享與合作，有助于推動(dòng)晶圓鍵合技術(shù)的整體進(jìn)步，也提升了研究所在該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)影響力。
MEMS麥克風(fēng)制造依賴晶圓鍵合封裝振動(dòng)膜。采用玻璃-硅陽(yáng)極鍵合（350℃@800V）在2mm2腔體上形成密封，氣壓靈敏度提升至-38dB。鍵合層集成應(yīng)力補(bǔ)償環(huán)，溫漂系數(shù)<0.002dB/℃，131dB聲壓級(jí)下失真率低于0.5%，滿足車(chē)載降噪系統(tǒng)需求。三維集成中晶圓鍵合實(shí)現(xiàn)10μm間距Cu-Cu互連。通過(guò)表面化學(xué)機(jī)械拋光（粗糙度<0.3nm）和甲酸還原工藝，接觸電阻降至2Ω/μm2。TSV與鍵合協(xié)同使帶寬密度達(dá)1.2TB/s/mm2，功耗比2D封裝降低40%，推動(dòng)HBM存儲(chǔ)器性能突破。晶圓鍵合實(shí)現(xiàn)嗅覺(jué)-神經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的仿生多模態(tài)集成。
熱電制冷晶圓鍵合實(shí)現(xiàn)控溫精度突破。鉍碲-銅界面冶金結(jié)合使接觸電阻趨近理論極限，溫度調(diào)節(jié)速度提升至100℃/s。激光雷達(dá)溫控單元在-40℃～125℃保持±0.01℃穩(wěn)定性，測(cè)距精度達(dá)毫米級(jí)。新能源汽車(chē)實(shí)測(cè)顯示，電池組溫差控制<1℃，續(xù)航里程提升15%。模塊化拼裝支持100W/cm2熱流密度管理。自補(bǔ)償結(jié)構(gòu)延長(zhǎng)使用壽命至10年。腦機(jī)接口晶圓鍵合實(shí)現(xiàn)植入。聚四氟乙烯-鉑金生物相容鍵合形成微電極陣列，阻抗穩(wěn)定性十年變化<5%。神經(jīng)生長(zhǎng)因子緩釋層促進(jìn)組織整合，信號(hào)衰減率較傳統(tǒng)電極降低80%。漸凍癥患者臨床實(shí)驗(yàn)顯示，意念打字速度達(dá)每分鐘40字符，準(zhǔn)確率98%。核殼結(jié)構(gòu)封裝抵御腦脊液侵蝕，為帕金森病提供載體。晶圓鍵合為環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)提供可持續(xù)封裝方案。吉林等離子體晶圓鍵合工藝
結(jié)合材料分析設(shè)備，探索晶圓鍵合界面污染物對(duì)鍵合效果的影響規(guī)律。吉林晶圓鍵合加工
在晶圓鍵合技術(shù)的多材料體系研究中，團(tuán)隊(duì)拓展了研究范圍，涵蓋了從傳統(tǒng)硅材料到第三代半導(dǎo)體材料的多種組合。針對(duì)每種材料組合，科研人員都制定了相應(yīng)的鍵合工藝參數(shù)范圍，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其可行性。在氧化物與氮化物的鍵合研究中，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)谋砻嫜趸幚砟苡行嵘缑娴慕Y(jié)合強(qiáng)度；而在金屬與半導(dǎo)體的鍵合中，則需重點(diǎn)控制金屬層的擴(kuò)散行為。這些研究成果形成了一套較為多維的多材料鍵合技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，為不同領(lǐng)域的半導(dǎo)體器件研發(fā)提供了技術(shù)支持，體現(xiàn)了研究所對(duì)技術(shù)多樣性的追求。吉林晶圓鍵合加工
