在晶圓鍵合技術(shù)的設(shè)備適配性研究中，科研團(tuán)隊(duì)分析現(xiàn)有中試設(shè)備對(duì)不同鍵合工藝的兼容能力，提出設(shè)備改造的合理化建議。針對(duì)部分設(shè)備在溫度均勻性、壓力控制精度上的不足，團(tuán)隊(duì)與設(shè)備研發(fā)部門(mén)合作，開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的輔助裝置，提升了設(shè)備對(duì)先進(jìn)鍵合工藝的支持能力。例如，為某型號(hào)鍵合機(jī)加裝的溫度補(bǔ)償模塊，使晶圓表面的溫度偏差控制在更小范圍內(nèi)，提升了鍵合的均勻性。這些工作不僅改善了現(xiàn)有設(shè)備的性能，也為未來(lái)鍵合設(shè)備的選型與定制提供了參考，體現(xiàn)了研究所對(duì)科研條件建設(shè)的重視。圍繞第三代半導(dǎo)體器件需求，研究晶圓鍵合精度對(duì)器件性能的影響。珠海直接晶圓鍵合外協(xié)
晶圓鍵合通過(guò)分子力、電場(chǎng)或中間層實(shí)現(xiàn)晶圓長(zhǎng)久連接。硅-硅直接鍵合需表面粗糙度<0.5nm及超潔凈環(huán)境，鍵合能達(dá)2000mJ/m2；陽(yáng)極鍵合利用200-400V電壓使玻璃中鈉離子遷移形成Si-O-Si共價(jià)鍵；共晶鍵合采用金錫合金（熔點(diǎn)280℃）實(shí)現(xiàn)氣密密封。該技術(shù)滿(mǎn)足3D集成、MEMS封裝對(duì)界面熱阻(<0.05K·cm2/W)和密封性(氦漏率<5×10?1?mbar·l/s)的嚴(yán)苛需求。CMOS圖像傳感器制造中，晶圓鍵合實(shí)現(xiàn)背照式結(jié)構(gòu)。通過(guò)硅-玻璃混合鍵合（對(duì)準(zhǔn)精度<1μm）將光電二極管層轉(zhuǎn)移到讀out電路上方，透光率提升至95%。鍵合界面引入SiO?/Si?N?復(fù)合介質(zhì)層，暗電流降至0.05nA/cm2，量子效率達(dá)85%（波長(zhǎng)550nm），明顯提升弱光成像能力。
廣州表面活化晶圓鍵合實(shí)驗(yàn)室晶圓鍵合保障空間探測(cè)系統(tǒng)在極端環(huán)境下的光電互聯(lián)可靠性。
晶圓鍵合解決聚變堆包層材料在線(xiàn)監(jiān)測(cè)難題。鎢/碳化硅復(fù)合材料中集成光纖傳感陣列，耐輻照鍵合層在1400K下光損耗＜0.1dB/m。EAST裝置實(shí)測(cè)：中子通量監(jiān)測(cè)誤差＜0.5%，氚滯留量實(shí)時(shí)反演精度＞97%。自修復(fù)光子晶體結(jié)構(gòu)延長(zhǎng)使用壽命至10年，保障中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆安全運(yùn)行。晶圓鍵合賦能體外心臟器官芯片。彈性光電極陣列跨尺度鍵合心肌組織支架，電信號(hào)同步精度±0.2ms。強(qiáng)心藥物測(cè)試中復(fù)現(xiàn)QT間期延長(zhǎng)效應(yīng)，臨床相關(guān)性較動(dòng)物實(shí)驗(yàn)提升90%。微生理泵系統(tǒng)模擬心輸出量波動(dòng)，縮短新藥研發(fā)周期18個(gè)月，每年節(jié)約研發(fā)費(fèi)用$46億。
科研團(tuán)隊(duì)在晶圓鍵合的對(duì)準(zhǔn)技術(shù)上進(jìn)行改進(jìn)，針對(duì)大尺寸晶圓鍵合中對(duì)準(zhǔn)精度不足的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了一套基于圖像識(shí)別的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)捕捉晶圓邊緣的標(biāo)記點(diǎn)，通過(guò)算法調(diào)整晶圓的相對(duì)位置，使對(duì)準(zhǔn)誤差控制在較小范圍內(nèi)。在 6 英寸晶圓的鍵合實(shí)驗(yàn)中，該系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)精度較傳統(tǒng)方法有明顯提升，鍵合后的界面錯(cuò)位現(xiàn)象明顯減少。這項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)不僅提升了晶圓鍵合的工藝水平，也為其他需要高精度對(duì)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝提供了參考，體現(xiàn)了研究所的技術(shù)創(chuàng)新能力。
晶圓鍵合為柔性電子器件提供剛?cè)峤Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印技術(shù)路徑。
研究所將晶圓鍵合技術(shù)與微納加工工藝相結(jié)合，探索在先進(jìn)半導(dǎo)體器件中的創(chuàng)新應(yīng)用。在微納傳感器的制備研究中，團(tuán)隊(duì)通過(guò)晶圓鍵合技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同功能層的精確疊加，構(gòu)建復(fù)雜的三維器件結(jié)構(gòu)。利用微納加工平臺(tái)的精密光刻與刻蝕設(shè)備，可在鍵合后的晶圓上進(jìn)行精細(xì)圖案加工，確保器件結(jié)構(gòu)的精度要求。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，鍵合工藝的引入能簡(jiǎn)化多層結(jié)構(gòu)的制備流程，同時(shí)提升層間連接的可靠性。這些研究不僅豐富了微納器件的制備手段，也為晶圓鍵合技術(shù)開(kāi)辟了新的應(yīng)用方向，相關(guān)成果已在學(xué)術(shù)交流中進(jìn)行分享。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。珠海直接晶圓鍵合外協(xié)
晶圓鍵合提升微型燃料電池的界面質(zhì)子傳導(dǎo)效率。珠海直接晶圓鍵合外協(xié)
該研究所將晶圓鍵合技術(shù)與半導(dǎo)體材料回收再利用的需求相結(jié)合，探索其在晶圓減薄與剝離工藝中的應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)鍵合技術(shù)將待處理晶圓與臨時(shí)襯底結(jié)合，為后續(xù)的減薄過(guò)程提供支撐，處理完成后再通過(guò)特定工藝實(shí)現(xiàn)兩者的分離。這種方法能有效減少晶圓在減薄過(guò)程中的破損率，提高材料的利用率。目前，在 2-6 英寸晶圓的處理中，該技術(shù)已展現(xiàn)出較好的適用性，材料回收利用率較傳統(tǒng)方法有一定提升。這些研究為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的綠色制造提供了技術(shù)支持，也拓展了晶圓鍵合技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。
珠海直接晶圓鍵合外協(xié)
