廣東省科學(xué)院半導(dǎo)體研究所依托其材料外延與微納加工平臺(tái)，在晶圓鍵合技術(shù)研究中持續(xù)探索。針對第三代氮化物半導(dǎo)體材料的特性，科研團(tuán)隊(duì)著重分析不同鍵合溫度對 2-6 英寸晶圓界面結(jié)合強(qiáng)度的影響。通過調(diào)節(jié)壓力參數(shù)與表面預(yù)處理方式，觀察鍵合界面的微觀結(jié)構(gòu)變化，目前已在中試規(guī)模下實(shí)現(xiàn)較為穩(wěn)定的鍵合效果。研究所利用設(shè)備總值逾億元的科研平臺(tái)，結(jié)合材料分析儀器，對鍵合后的晶圓進(jìn)行界面應(yīng)力測試，為優(yōu)化工藝提供數(shù)據(jù)支持。在省級重點(diǎn)項(xiàng)目支持下，團(tuán)隊(duì)正嘗試將該技術(shù)與外延生長工藝結(jié)合，探索提升半導(dǎo)體器件性能的新路徑，相關(guān)研究成果已為后續(xù)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。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。東莞金屬晶圓鍵合加工廠
6G太赫茲通信晶圓鍵合實(shí)現(xiàn)天線集成。液晶聚合物-硅熱鍵合構(gòu)建相控陣單元，相位調(diào)控精度達(dá)±1.5°?？芍貥?gòu)智能超表面實(shí)現(xiàn)120°波束掃描，頻譜效率提升5倍?？盏赝ㄐ艤y試表明，0.3THz頻段傳輸距離突破10公里，時(shí)延<1ms。自修復(fù)結(jié)構(gòu)適應(yīng)衛(wèi)星在軌熱變形，支持星間激光-太赫茲融合通信。晶圓鍵合開創(chuàng)微型核能安全架構(gòu)。金剛石-鋯合金密封鍵合形成多級輻射屏障，泄漏率<10??Ci/年。心臟起搏器應(yīng)用中，10年持續(xù)供電免除手術(shù)更換。深海探測器"海斗二號(hào)"依托該電源下潛至11000米，續(xù)航能力提升至60天。同位素燃料封裝密度提升至5W/cm3，為極地科考站提供全地形能源。東莞金屬晶圓鍵合加工廠晶圓鍵合為量子離子阱系統(tǒng)提供高精度電極陣列。
針對晶圓鍵合技術(shù)中的能耗問題，科研團(tuán)隊(duì)開展了節(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。對比傳統(tǒng)工藝，改進(jìn)后的方案在鍵合強(qiáng)度上雖無明顯提升，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，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)了研究所對工藝細(xì)節(jié)的持續(xù)優(yōu)化精神。
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，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)了研究所對技術(shù)多樣性的追求。晶圓鍵合推動(dòng)人工視覺芯片的光電轉(zhuǎn)換層高效融合。
晶圓鍵合開創(chuàng)量子安全通信硬件新架構(gòu)。磷化銦基量子點(diǎn)與硅波導(dǎo)低溫鍵合生成糾纏光子對，波長精確鎖定1550.12±0.01nm。城市光纖網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)MDI-QKD密鑰生成速率12Mbps（400km），攻擊抵御率100%。密鑰分發(fā)芯片抗物理攻擊能力通過FIPS140-3認(rèn)證，支撐國家電網(wǎng)通信加密。晶圓鍵合推動(dòng)數(shù)字嗅覺腦機(jī)接口實(shí)用化。仿嗅球神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片集成64個(gè)傳感單元，通過聚吡咯/氧化鋅異質(zhì)鍵合實(shí)現(xiàn)氣味分子振動(dòng)模式識(shí)別。帕金森患者臨床顯示：早期嗅功能衰退預(yù)警準(zhǔn)確率98.7%，較傳統(tǒng)診斷提前。神經(jīng)反饋訓(xùn)練系統(tǒng)改善病情進(jìn)展速度40%，為神經(jīng)退行性疾病提供新干預(yù)路徑。利用多平臺(tái)協(xié)同優(yōu)勢，測試晶圓鍵合后材料熱導(dǎo)率的變化情況。深圳等離子體晶圓鍵合廠商
晶圓鍵合為紅外探測系統(tǒng)提供寬帶透明窗口與真空封裝。東莞金屬晶圓鍵合加工廠
研究所將晶圓鍵合技術(shù)與第三代半導(dǎo)體中試能力相結(jié)合，重點(diǎn)探索其在器件制造中的集成應(yīng)用。在深紫外發(fā)光二極管的研發(fā)中，團(tuán)隊(duì)嘗試通過晶圓鍵合技術(shù)改善器件的散熱性能，對比不同鍵合材料對器件光電特性的影響。利用覆蓋半導(dǎo)體全鏈條的科研平臺(tái)，可完成從鍵合工藝設(shè)計(jì)、實(shí)施到器件性能測試的全流程驗(yàn)證?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化后的鍵合工藝能在一定程度上提升器件的工作穩(wěn)定性，相關(guān)數(shù)據(jù)已納入省級重點(diǎn)項(xiàng)目的研究報(bào)告。此外，針對 IGZO 薄膜晶體管的制備，鍵合技術(shù)的引入為薄膜層與襯底的結(jié)合提供了新的解決方案。東莞金屬晶圓鍵合加工廠
