晶圓鍵合通過(guò)分子力、電場(chǎng)或中間層實(shí)現(xiàn)晶圓長(zhǎng)久連接。硅-硅直接鍵合需表面粗糙度<0.5nm及超潔凈環(huán)境，鍵合能達(dá)2000mJ/m2；陽(yáng)極鍵合利用200-400V電壓使玻璃中鈉離子遷移形成Si-O-Si共價(jià)鍵；共晶鍵合采用金錫合金（熔點(diǎn)280℃）實(shí)現(xiàn)氣密密封。該技術(shù)滿足3D集成、MEMS封裝對(duì)界面熱阻(<0.05K·cm2/W)和密封性(氦漏率<5×10?1?mbar·l/s)的嚴(yán)苛需求。CMOS圖像傳感器制造中，晶圓鍵合實(shí)現(xiàn)背照式結(jié)構(gòu)。通過(guò)硅-玻璃混合鍵合（對(duì)準(zhǔn)精度<1μm）將光電二極管層轉(zhuǎn)移到讀out電路上方，透光率提升至95%。鍵合界面引入SiO?/Si?N?復(fù)合介質(zhì)層，暗電流降至0.05nA/cm2，量子效率達(dá)85%（波長(zhǎng)550nm），明顯提升弱光成像能力。

晶圓鍵合提升熱電制冷器界面?zhèn)鬏斝逝c可靠性。湖北晶圓級(jí)晶圓鍵合實(shí)驗(yàn)室

針對(duì)晶圓鍵合技術(shù)中的能耗問(wèn)題，科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)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(guò)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(duì)比傳統(tǒng)工藝，改進(jìn)后的方案在鍵合強(qiáng)度上雖無(wú)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(shì)，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(duì)工藝細(xì)節(jié)的持續(xù)優(yōu)化精神。湖北晶圓級(jí)晶圓鍵合實(shí)驗(yàn)室晶圓鍵合為紅外探測(cè)系統(tǒng)提供寬帶透明窗口與真空封裝。

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(guò)渡流程，確保技術(shù)參數(shù)在放大過(guò)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(guò)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(guò)程中，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)鍵合良率的變化，分析尺寸放大對(duì)工藝穩(wěn)定性的影響因素，針對(duì)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。

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(wèn)題一直影響著器件的穩(wěn)定性和壽命。科研團(tuán)隊(duì)嘗試通過(guò)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(cè)試平臺(tái)，對(duì)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(duì)紫外光透過(guò)率的影響，在保證散熱效果的同時(shí)減少對(duì)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。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。

晶圓鍵合重構(gòu)海水淡化技術(shù)范式。氧化石墨烯-聚酰胺納米通道鍵合使脫鹽率突破99.99%，反沖洗周期延長(zhǎng)至90天。紅海浮動(dòng)平臺(tái)實(shí)測(cè)：?jiǎn)稳盏a(chǎn)量1.5萬(wàn)噸，能耗降至2.3kWh/m3。自修復(fù)結(jié)構(gòu)修復(fù)率達(dá)98%，耐海水腐蝕性提升10倍。模塊化陣列支持萬(wàn)噸級(jí)水廠建設(shè)，為迪拜世博園提供90%生活用水。晶圓鍵合推動(dòng)基因合成工業(yè)化。百萬(wàn)級(jí)微反應(yīng)腔陣列實(shí)現(xiàn)DNA單堿基分辨投遞，準(zhǔn)確率99.999%。疫苗開(kāi)發(fā)中完成刺突蛋白基因單日合成，研發(fā)周期壓縮72小時(shí)。華大基因生產(chǎn)線月通量突破50億堿基，成本降至$0.001/堿基。生物安全開(kāi)關(guān)模塊防止基因泄漏，為合成生物學(xué)提供合規(guī)制造平臺(tái)。晶圓鍵合為植入式醫(yī)療電子提供長(zhǎng)效生物界面封裝。四川金屬晶圓鍵合多少錢

晶圓鍵合推動(dòng)無(wú)創(chuàng)腦血流監(jiān)測(cè)芯片的光聲功能協(xié)同集成。湖北晶圓級(jí)晶圓鍵合實(shí)驗(yàn)室

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。

湖北晶圓級(jí)晶圓鍵合實(shí)驗(yàn)室