云南等離子體晶圓鍵合實(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。針對氮化鎵與硅材料的鍵合，團(tuán)隊(duì)通過設(shè)計(jì)過渡層結(jié)構(gòu)，緩解兩種材料熱膨脹系數(shù)差異帶來的界面應(yīng)力。利用材料外延平臺(tái)的表征設(shè)備，可觀察過渡層在鍵合過程中的微觀變化，分析其對界面結(jié)合強(qiáng)度的影響?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)，合理的過渡層設(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)。晶圓鍵合構(gòu)建具備電生理反饋功能的人類心臟仿生芯片系統(tǒng)。云南等離子體晶圓鍵合實(shí)驗(yàn)室

圍繞晶圓鍵合技術(shù)的中試轉(zhuǎn)化，研究所建立了從實(shí)驗(yàn)室工藝到中試生產(chǎn)的過渡流程，確保技術(shù)參數(shù)在放大過程中的穩(wěn)定性。在 2 英寸晶圓鍵合技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)逐步探索 6 英寸晶圓的中試工藝，通過改進(jìn)設(shè)備的承載能力與溫度控制精度，適應(yīng)更大尺寸晶圓的鍵合需求。中試過程中，重點(diǎn)監(jiān)測鍵合良率的變化，分析尺寸放大對工藝穩(wěn)定性的影響因素，針對性地調(diào)整參數(shù)設(shè)置。目前，6 英寸晶圓鍵合的中試良率已達(dá)到較高水平，為后續(xù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供了可行的技術(shù)方案，體現(xiàn)了研究所將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)力的能力。河北熱壓晶圓鍵合技術(shù)晶圓鍵合實(shí)現(xiàn)多通道仿生嗅覺系統(tǒng)的高密度功能單元集成。

晶圓鍵合驅(qū)動(dòng)智能感知SoC集成。CMOS-MEMS單片集成消除引線鍵合寄生電容，使三軸加速度計(jì)噪聲密度降至10μg/√Hz。嵌入式壓阻傳感單元在觸屏手機(jī)跌落保護(hù)中響應(yīng)速度<1ms，屏幕破損率降低90%。汽車安全氣囊系統(tǒng)測試表明，碰撞信號(hào)檢測延遲縮短至25μs，誤觸發(fā)率<0.001ppm。多層堆疊結(jié)構(gòu)使傳感器尺寸縮小80%，支持TWS耳機(jī)精確運(yùn)動(dòng)追蹤。柔性電子晶圓鍵合開啟可穿戴醫(yī)療新紀(jì)元。聚酰亞胺-硅臨時(shí)鍵合轉(zhuǎn)移技術(shù)實(shí)現(xiàn)5μm超薄電路剝離，曲率半徑可達(dá)0.5mm。仿生蛇形互聯(lián)結(jié)構(gòu)使拉伸性能突破300%，心電信號(hào)質(zhì)量較剛性電極提升20dB。臨床數(shù)據(jù)顯示，72小時(shí)連續(xù)監(jiān)測心律失常檢出率提高40%，偽影率<1%。自粘附界面支持運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練，為冬奧會(huì)提供實(shí)時(shí)生理監(jiān)測。生物降解封裝層減少電子垃圾污染。

5G射頻濾波器晶圓鍵合實(shí)現(xiàn)性能躍升。玻璃-硅陽極鍵合在真空氣腔中形成微機(jī)械諧振結(jié)構(gòu)，Q值提升至[email protected]。離子注入層消除熱應(yīng)力影響，頻率溫度系數(shù)優(yōu)化至0.3ppm/℃。在波束賦形天線陣列中，插入損耗降至0.5dB，帶外抑制提升20dB。華為基站測試數(shù)據(jù)顯示，該技術(shù)使毫米波覆蓋半徑擴(kuò)大35%，功耗節(jié)省20%。曲面鍵合工藝支持三維堆疊，濾波模塊厚度突破0.2mm極限。器官芯片依賴晶圓鍵合跨材料集成。PDMS-玻璃光活化鍵合在微流道中構(gòu)建仿生血管內(nèi)皮屏障，跨膜運(yùn)輸效率提升300%。脈動(dòng)灌注系統(tǒng)模擬人體血壓變化，實(shí)現(xiàn)藥物滲透實(shí)時(shí)監(jiān)測。在藥物篩選中，臨床相關(guān)性達(dá)90%，研發(fā)周期縮短至傳統(tǒng)動(dòng)物試驗(yàn)的1/10。強(qiáng)生公司應(yīng)用案例顯示，肝毒性預(yù)測準(zhǔn)確率從65%升至92%。透明鍵合界面支持高分辨細(xì)胞動(dòng)態(tài)成像。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。

針對晶圓鍵合過程中的氣泡缺陷問題，科研團(tuán)隊(duì)開展了系統(tǒng)研究，分析氣泡產(chǎn)生的原因與分布規(guī)律。通過高速攝像技術(shù)觀察鍵合過程中氣泡的形成與演變，發(fā)現(xiàn)氣泡的產(chǎn)生與表面粗糙度、壓力分布、氣體殘留等因素相關(guān)?；谶@些發(fā)現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)優(yōu)化了鍵合前的表面處理工藝與鍵合過程中的壓力施加方式，在實(shí)驗(yàn)中有效減少了氣泡的數(shù)量與尺寸。在 6 英寸晶圓的鍵合中，氣泡率較之前降低了一定比例，明顯提升了鍵合質(zhì)量的穩(wěn)定性。這項(xiàng)研究解決了晶圓鍵合中的一個(gè)常見工藝難題，為提升技術(shù)成熟度做出了貢獻(xiàn)?？蒲袌F(tuán)隊(duì)嘗試將晶圓鍵合技術(shù)融入半導(dǎo)體器件封裝的中試流程體系。甘肅玻璃焊料晶圓鍵合加工平臺(tái)

晶圓鍵合推動(dòng)人工視覺芯片的光電轉(zhuǎn)換層高效融合。云南等離子體晶圓鍵合實(shí)驗(yàn)室

研究所將晶圓鍵合技術(shù)與深紫外發(fā)光二極管（UV-LED）的研發(fā)相結(jié)合，探索提升器件性能的新途徑。深紫外 LED 在消毒、醫(yī)療等領(lǐng)域有重要應(yīng)用，但其芯片散熱問題一直影響著器件的穩(wěn)定性和壽命?？蒲袌F(tuán)隊(duì)嘗試通過晶圓鍵合技術(shù)，將 UV-LED 芯片與高導(dǎo)熱襯底結(jié)合，改善散熱路徑。利用器件測試平臺(tái)，對比鍵合前后器件的溫度分布和光輸出功率變化，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的鍵合工藝能使器件工作溫度有所降低，光衰速率得到一定控制。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)研究不同鍵合層厚度對紫外光透過率的影響，在保證散熱效果的同時(shí)減少對光輸出的影響。這些研究為深紫外 LED 器件的性能提升提供了切實(shí)可行的技術(shù)方案，也拓展了晶圓鍵合技術(shù)在特殊光電子器件中的應(yīng)用。云南等離子體晶圓鍵合實(shí)驗(yàn)室