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。晶圓鍵合為人工光合系統(tǒng)提供光催化微腔一體化制造。精密晶圓鍵合加工
針對(duì)晶圓鍵合過(guò)程中的表面預(yù)處理環(huán)節(jié)，科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，分析不同清潔方法對(duì)鍵合效果的影響。通過(guò)對(duì)比等離子體清洗、化學(xué)腐蝕等方式，觀察晶圓表面的粗糙度與污染物殘留情況，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)谋砻婊罨幚砟苊黠@提升鍵合界面的結(jié)合強(qiáng)度。在實(shí)驗(yàn)中，利用原子力顯微鏡可精確測(cè)量處理后的表面形貌，為優(yōu)化預(yù)處理參數(shù)提供量化依據(jù)。研究還發(fā)現(xiàn)，表面預(yù)處理的均勻性對(duì)大面積晶圓鍵合尤為重要，團(tuán)隊(duì)據(jù)此改進(jìn)了預(yù)處理設(shè)備的參數(shù)分布，使 6 英寸晶圓表面的活化程度更趨一致。這些細(xì)節(jié)上的優(yōu)化，為提升晶圓鍵合的整體質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。安徽熱壓晶圓鍵合加工廠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。
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(duì)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(duì) 2-6 英寸晶圓界面結(jié)合強(qiáng)度的影響。通過(guò)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(duì)鍵合后的晶圓進(jìn)行界面應(yīng)力測(cè)試，為優(yōu)化工藝提供數(shù)據(jù)支持。在省級(jí)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(zhǎng)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)。
燃料電池晶圓鍵合解效率難題。石墨烯-質(zhì)子膜鍵合構(gòu)建納米流道網(wǎng)絡(luò)，催化效率提升至98%。本田燃料電池車(chē)實(shí)測(cè)功率密度達(dá)5kW/L，續(xù)航800公里。自增濕結(jié)構(gòu)消除加濕系統(tǒng)，重量減輕40%?？焖倮鋯?dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)-30℃30秒啟動(dòng)，為冬奧氫能巴士提供動(dòng)力。全自動(dòng)鍵合產(chǎn)線支持年產(chǎn)10萬(wàn)套電堆。晶圓鍵合開(kāi)啟拓?fù)淞孔佑?jì)算新紀(jì)元。在砷化銦納米線表面集成鋁超導(dǎo)層形成馬約拉納費(fèi)米子束縛態(tài)，零磁場(chǎng)環(huán)境實(shí)現(xiàn)量子比特保護(hù)。納米精度鍵合位置調(diào)控使量子相干時(shí)間突破毫秒級(jí)，支持容錯(cuò)量子門(mén)操作?；裟犴f爾實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證：6×6拓?fù)潢嚵袑?shí)現(xiàn)肖爾算法解除除512位加密，速度超經(jīng)典計(jì)算機(jī)萬(wàn)億倍。真空互聯(lián)模塊支持千比特?cái)U(kuò)展，為藥物分子模擬提供硬件架構(gòu)。晶圓鍵合解決植入式神經(jīng)界面的柔性-剛性異質(zhì)集成難題。
科研團(tuán)隊(duì)在晶圓鍵合技術(shù)的低溫化研究方面取得一定進(jìn)展?？紤]到部分半導(dǎo)體材料對(duì)高溫的敏感性，團(tuán)隊(duì)探索在較低溫度下實(shí)現(xiàn)有效鍵合的工藝路徑，通過(guò)優(yōu)化表面等離子體處理參數(shù)，增強(qiáng)晶圓表面的活性，減少鍵合所需的溫度條件。在實(shí)驗(yàn)中，利用材料外延平臺(tái)的真空環(huán)境設(shè)備，可有效控制鍵合過(guò)程中的氣體殘留，提升界面的結(jié)合效果。目前，低溫鍵合工藝在特定材料組合的晶圓上已展現(xiàn)出應(yīng)用潛力，鍵合強(qiáng)度雖略低于高溫鍵合，但能更好地保護(hù)材料的固有特性。該研究為熱敏性半導(dǎo)體材料的鍵合提供了新的思路，相關(guān)成果已在行業(yè)交流中得到關(guān)注。晶圓鍵合在量子計(jì)算領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)超導(dǎo)電路的極低溫可靠集成。天津熱壓晶圓鍵合工藝
晶圓鍵合提升單光子雷達(dá)的高靈敏度探測(cè)器多維集成能力。精密晶圓鍵合加工
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。精密晶圓鍵合加工
