广东省科学院半导体研究所依托其材料外延与微纳加工平台,在晶圆键合技术研究中持续探索。针对第三代氮化物半导体材料的特性,科研团队着重分析不同键合温度对 2-6 英寸晶圆界面结合强度的影响。通过调节压力参数与表面预处理方式,观察键合界面的微观结构变化,目前已在中试规模下实现较为稳定的键合效果。研究所利用设备总值逾亿元的科研平台,结合材料分析仪器,对键合后的晶圆进行界面应力测试,为优化工艺提供数据支持。在省级重点项目支持下,团队正尝试将该技术与外延生长工艺结合,探索提升半导体器件性能的新路径,相关研究成果已为后续应用奠定基础。晶圆键合为量子离子阱系统提供高精度电极阵列。辽宁晶圆键合工艺

在异质材料晶圆键合的研究中,该研究所关注宽禁带半导体与其他材料的界面特性。针对氮化镓与硅材料的键合,团队通过设计过渡层结构,缓解两种材料热膨胀系数差异带来的界面应力。利用材料外延平台的表征设备,可观察过渡层在键合过程中的微观变化,分析其对界面结合强度的影响。科研人员发现,合理的过渡层设计能在一定程度上提升键合的稳定性,减少后期器件使用过程中的界面失效风险。目前,相关研究已应用于部分中试器件的制备,为异质集成器件的开发提供了技术支持,也为拓宽晶圆键合的材料适用范围积累了经验。天津共晶晶圆键合加工晶圆键合推动无创脑血流监测芯片的光声功能协同集成。

科研团队在晶圆键合的对准技术上进行改进,针对大尺寸晶圆键合中对准精度不足的问题,开发了一套基于图像识别的对准系统。该系统能实时捕捉晶圆边缘的标记点,通过算法调整晶圆的相对位置,使对准误差控制在较小范围内。在 6 英寸晶圆的键合实验中,该系统的对准精度较传统方法有明显提升,键合后的界面错位现象明显减少。这项技术改进不仅提升了晶圆键合的工艺水平,也为其他需要高精度对准的半导体工艺提供了参考,体现了研究所的技术创新能力。
科研团队在晶圆键合的界面表征技术上不断完善,利用材料分析平台的高分辨率仪器,深入研究键合界面的微观结构与化学状态。通过 X 射线光电子能谱分析,可识别界面处的元素组成与化学键类型,为理解键合机制提供依据;而透射电子显微镜则能观察到纳米级别的界面缺陷,帮助团队针对性地优化工艺。在对深紫外发光二极管键合界面的研究中,这些表征技术揭示了界面态对器件光电性能的影响规律,为进一步提升器件质量提供了精细的改进方向,体现了全链条科研平台在技术研发中的支撑作用。
晶圆键合提升热电制冷器界面传输效率与可靠性。

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晶圆键合提升单光子雷达的高灵敏度探测器多维集成能力。辽宁晶圆键合工艺
在晶圆键合技术的多材料体系研究中,团队拓展了研究范围,涵盖了从传统硅材料到第三代半导体材料的多种组合。针对每种材料组合,科研人员都制定了相应的键合工艺参数范围,并通过实验验证其可行性。在氧化物与氮化物的键合研究中,发现适当的表面氧化处理能有效提升界面的结合强度;而在金属与半导体的键合中,则需重点控制金属层的扩散行为。这些研究成果形成了一套较为多维的多材料键合技术数据库,为不同领域的半导体器件研发提供了技术支持,体现了研究所对技术多样性的追求。辽宁晶圆键合工艺