在晶圓鍵合技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，該研究所聚焦材料適配性問(wèn)題展開(kāi)系統(tǒng)研究。針對(duì)第三代半導(dǎo)體與傳統(tǒng)硅材料的鍵合需求，科研人員通過(guò)對(duì)比不同表面活化方法，分析鍵合界面的元素?cái)U(kuò)散情況。依托微納加工平臺(tái)的精密設(shè)備，團(tuán)隊(duì)能夠精確控制鍵合過(guò)程中的溫度梯度，減少因熱膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的界面缺陷。目前，在 2 英寸與 6 英寸晶圓的異質(zhì)鍵合實(shí)驗(yàn)中，已初步掌握界面應(yīng)力的調(diào)控規(guī)律，鍵合強(qiáng)度的穩(wěn)定性較前期有明顯提升。這些研究不僅為中試生產(chǎn)提供技術(shù)參考，也為拓展晶圓鍵合的應(yīng)用場(chǎng)景積累了數(shù)據(jù)。晶圓鍵合保障量子密鑰分發(fā)芯片的物理不可克隆性與穩(wěn)定成碼。重慶表面活化晶圓鍵合實(shí)驗(yàn)室
在異質(zhì)材料晶圓鍵合的研究中，該研究所關(guān)注寬禁帶半導(dǎo)體與其他材料的界面特性。針對(duì)氮化鎵與硅材料的鍵合，團(tuán)隊(duì)通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)渡層結(jié)構(gòu)，緩解兩種材料熱膨脹系數(shù)差異帶來(lái)的界面應(yīng)力。利用材料外延平臺(tái)的表征設(shè)備，可觀(guān)察過(guò)渡層在鍵合過(guò)程中的微觀(guān)變化，分析其對(duì)界面結(jié)合強(qiáng)度的影響?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)，合理的過(guò)渡層設(shè)計(jì)能在一定程度上提升鍵合的穩(wěn)定性，減少后期器件使用過(guò)程中的界面失效風(fēng)險(xiǎn)。目前，相關(guān)研究已應(yīng)用于部分中試器件的制備，為異質(zhì)集成器件的開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)支持，也為拓寬晶圓鍵合的材料適用范圍積累了經(jīng)驗(yàn)。吉林臨時(shí)晶圓鍵合服務(wù)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。
晶圓鍵合催生太空能源。三結(jié)砷化鎵電池陣通過(guò)輕量化碳化硅框架鍵合，比功率達(dá)3kW/kg。在軌自組裝機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)百米級(jí)電站搭建，月面基地應(yīng)用轉(zhuǎn)換效率38%。獵鷹9號(hào)搭載實(shí)測(cè)：1km2光伏毯日發(fā)電量2MW，支撐月球熔巖管洞穴生態(tài)艙全年運(yùn)作。防輻射涂層抵御范艾倫帶高能粒子，設(shè)計(jì)壽命超15年。晶圓鍵合定義虛擬現(xiàn)實(shí)觸覺(jué)新標(biāo)準(zhǔn)。壓電微穹頂陣列鍵合實(shí)現(xiàn)50種材質(zhì)觸感復(fù)現(xiàn)，精度較工業(yè)機(jī)器人提升百倍。元宇宙手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)還原組織切除反饋力，行家評(píng)價(jià)真實(shí)感評(píng)分9.9/10。觸覺(jué)手套助力NASA火星任務(wù)預(yù)演，巖石采樣力反饋誤差<0.1N。自適應(yīng)阻抗技術(shù)實(shí)現(xiàn)棉花-鋼鐵連續(xù)漸變，為工業(yè)數(shù)字孿生提供主要交互方案。
量子點(diǎn)顯示晶圓鍵合突破色域極限。InGaN-鈣鈦礦量子點(diǎn)鍵合實(shí)現(xiàn)108%NTSC覆蓋，色彩還原準(zhǔn)確度ΔE<0.3。三星MicroLED電視實(shí)測(cè)峰值亮度5000nit，功耗降低40%。光學(xué)微腔結(jié)構(gòu)使光效達(dá)200lm/W，壽命延長(zhǎng)至10萬(wàn)小時(shí)。曲面轉(zhuǎn)移技術(shù)實(shí)現(xiàn)8K分辨率無(wú)接縫拼接，為元宇宙虛擬世界提供沉浸體驗(yàn)。人工光合晶圓鍵合助力碳中和。二氧化鈦-石墨烯催化界面鍵合加速水分解，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化率突破12%。300平方米示范裝置日均產(chǎn)出氫氣80kg，純度達(dá)99.999%。微流控反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)CO?至甲醇定向轉(zhuǎn)化，碳捕集成本降至$50/噸。模塊化設(shè)計(jì)支持沙漠電站建設(shè)，日產(chǎn)甲醇可供新能源汽車(chē)行駛千公里。晶圓鍵合助力空間太陽(yáng)能電站實(shí)現(xiàn)輕量化高功率陣列。
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。
晶圓鍵合提升微型燃料電池的界面質(zhì)子傳導(dǎo)效率。吉林臨時(shí)晶圓鍵合服務(wù)
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。重慶表面活化晶圓鍵合實(shí)驗(yàn)室
研究所針對(duì)晶圓鍵合技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用開(kāi)展研究，結(jié)合其 2-6 英寸第三代半導(dǎo)體中試能力，分析鍵合工藝在批量生產(chǎn)中的可行性。團(tuán)隊(duì)從設(shè)備兼容性、工藝重復(fù)性等角度出發(fā)，對(duì)鍵合流程進(jìn)行優(yōu)化，使其更適應(yīng)中試生產(chǎn)線(xiàn)的節(jié)奏。在 6 英寸晶圓的批量鍵合實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)改進(jìn)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，將鍵合精度的偏差控制在較小范圍內(nèi)，提升了批次產(chǎn)品的一致性。同時(shí)，科研人員對(duì)鍵合過(guò)程中的能耗與時(shí)間成本進(jìn)行評(píng)估，探索兼顧質(zhì)量與效率的工藝方案。這些研究為晶圓鍵合技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向中試生產(chǎn)搭建了橋梁，有助于推動(dòng)其在產(chǎn)業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用。重慶表面活化晶圓鍵合實(shí)驗(yàn)室
