广州共晶晶圆键合实验室 广东省科学院半导体研究所供应

围绕晶圆键合技术的中试转化，研究所建立了从实验室工艺到中试生产的过渡流程，确保技术参数在放大过程中的稳定性。在 2 英寸晶圆键合技术成熟的基础上，团队逐步探索 6 英寸晶圆的中试工艺，通过改进设备的承载能力与温度控制精度，适应更大尺寸晶圆的键合需求。中试过程中，重点监测键合良率的变化，分析尺寸放大对工艺稳定性的影响因素，针对性地调整参数设置。目前，6 英寸晶圆键合的中试良率已达到较高水平，为后续的产业化应用提供了可行的技术方案，体现了研究所将科研成果转化为实际生产力的能力。晶圆键合提升功率器件散热性能，突破高温高流工作瓶颈。广州共晶晶圆键合实验室

晶圆键合通过分子力、电场或中间层实现晶圆长久连接。硅-硅直接键合需表面粗糙度<0.5nm及超洁净环境，键合能达2000mJ/m²；阳极键合利用200-400V电压使玻璃中钠离子迁移形成Si-O-Si共价键；共晶键合采用金锡合金（熔点280℃）实现气密密封。该技术满足3D集成、MEMS封装对界面热阻(<0.05K·cm²/W)和密封性(氦漏率<5×10⁻¹⁴mbar·l/s)的严苛需求。CMOS图像传感器制造中，晶圆键合实现背照式结构。通过硅-玻璃混合键合（对准精度<1μm）将光电二极管层转移到读out电路上方，透光率提升至95%。键合界面引入SiO₂/Si₃N₄复合介质层，暗电流降至0.05nA/cm²，量子效率达85%（波长550nm），明显提升弱光成像能力。

广州真空晶圆键合加工科研团队尝试将晶圆键合技术融入半导体器件封装的中试流程体系。

晶圆键合重构海水淡化技术范式。氧化石墨烯-聚酰胺纳米通道键合使脱盐率突破99.99%，反冲洗周期延长至90天。红海浮动平台实测：单日淡水产量1.5万吨，能耗降至2.3kWh/m³。自修复结构修复率达98%，耐海水腐蚀性提升10倍。模块化阵列支持万吨级水厂建设，为迪拜世博园提供90%生活用水。晶圆键合推动基因合成工业化。百万级微反应腔阵列实现DNA单碱基分辨投递，准确率99.999%。疫苗开发中完成刺突蛋白基因单日合成，研发周期压缩72小时。华大基因生产线月通量突破50亿碱基，成本降至$0.001/碱基。生物安全开关模块防止基因泄漏，为合成生物学提供合规制造平台。

研究所将晶圆键合技术与第三代半导体中试能力相结合，重点探索其在器件制造中的集成应用。在深紫外发光二极管的研发中，团队尝试通过晶圆键合技术改善器件的散热性能，对比不同键合材料对器件光电特性的影响。利用覆盖半导体全链条的科研平台，可完成从键合工艺设计、实施到器件性能测试的全流程验证。科研人员发现，优化后的键合工艺能在一定程度上提升器件的工作稳定性，相关数据已纳入省级重点项目的研究报告。此外，针对 IGZO 薄膜晶体管的制备，键合技术的引入为薄膜层与衬底的结合提供了新的解决方案。晶圆键合推动磁存储器实现高密度低功耗集成。

该研究所在晶圆键合与外延生长的协同工艺上进行探索，分析两种工艺的先后顺序对材料性能的影响。团队对比了先键合后外延与先外延后键合两种方案，通过材料表征平台分析外延层的晶体质量与界面特性。实验发现，在特定第三代半导体材料的制备中，先键合后外延的方式能更好地控制外延层的缺陷密度，而先外延后键合则在工艺灵活性上更具优势。这些发现为根据不同器件需求选择合适的工艺路线提供了依据，相关数据已应用于多个科研项目中，提升了半导体材料制备的工艺优化效率。晶圆键合推动无创脑血流监测芯片的光声功能协同集成。广州共晶晶圆键合实验室

晶圆键合提升热电制冷器界面传输效率与可靠性。广州共晶晶圆键合实验室

科研团队在晶圆键合技术的低温化研究方面取得一定进展。考虑到部分半导体材料对高温的敏感性，团队探索在较低温度下实现有效键合的工艺路径，通过优化表面等离子体处理参数，增强晶圆表面的活性，减少键合所需的温度条件。在实验中，利用材料外延平台的真空环境设备，可有效控制键合过程中的气体残留，提升界面的结合效果。目前，低温键合工艺在特定材料组合的晶圆上已展现出应用潜力，键合强度虽略低于高温键合，但能更好地保护材料的固有特性。该研究为热敏性半导体材料的键合提供了新的思路，相关成果已在行业交流中得到关注。广州共晶晶圆键合实验室