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（特邀） 先进传感器系统与高性能射频器件的三维集成工艺
摘要： 传感器系统是当今汽车、医疗保健、环境监测及物联网（IoT）应用的核心要素。通过利用MEMS传感器采集生产设备的物理或电气参数、环境中的气体浓度或流体中的化学参数等数据，可实现数据的数字化记录与传输，进而通过服务器或云环境中的大数据算法进行后续处理。要实现此类系统，需将基于先进纳米技术的精密传感器与标准CMOS器件相结合——后者负责将模拟传感器信号数字化，并优化整体数据采集与传输流程。三维集成工艺最适合高性能、高可靠性的传感器功能与电子处理集成，同时能最小化传感器/集成电路产品的占用空间、重量和外形尺寸。本文将介绍精细间距硅通孔（TSV）技术及各类晶圆键合技术等三维集成工艺。
关键词： 3D集成、MEMS传感器、晶圆键合技术、TSV技术、异质集成
更新于2025-09-23 15:21:01
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采用氮化镓场效应晶体管的92.5%平均功率效率全集成浮动降压准谐振LED驱动器
摘要： LED具有极高的能效，其使用寿命也远超其他现有照明技术。为推动新一代LED器件发展，需分析通过提高集成度来增强照明设备功率效率的方法。本文提出一种全芯片集成的LED驱动器设计方案，采用氮化镓(GaN)器件与BCD电路异质集成的方式实现。随后将该设计与传统的全板载集成（功率器件与LED驱动集成电路分离）方案进行性能对比。实验结果表明：在4.5-5.5V输入电压范围内，全芯片集成LED驱动器的功率效率始终高于全板载设计，其中芯片方案较板载方案的最高效率提升达18%。
关键词： 全芯片集成、氮化镓（GaN）、浮动降压转换器、互补金属氧化物半导体（CMOS）、准谐振、集成LED驱动器、异质集成
更新于2025-09-23 15:21:01
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柔性电子器件中用于组件组装与嵌入式电源的纳米封装技术：面向柔性系统的异质组件集成
摘要： 当前，向高密度、超薄和低成本电子系统发展的趋势正在改变移动、安全、医疗保健和汽车行业。提供灵活的平台扩展了这些下一代电路在智能显示器、共形传感器、物联网（IoT）标签、远程健康监测系统、雷达和毫米波电子等领域的适用性。因此，柔性、有机和印刷电子产品的总市场预计将从2017年的近300亿美元增长到2027年的约750亿美元。图1展示了推动柔性及印刷电子领域发展的主要应用。
关键词： 异质集成、纳米封装、柔性电子、嵌入式电源、元件组装
更新于2025-09-23 15:21:01
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硅基异质集成III-V族激光器的最新进展
摘要： 由于间接带隙的特性，广泛应用的硅CMOS在发光方面效率极低。硅激光器的集成被视为实现全硅光子学应用的"珠穆朗玛峰"。主要挑战在于材料异质性导致的器件性能下降。我们将简要概述硅基集成III-V族激光器的最新进展，重点介绍实现异质直接键合/粘接的方法及相关光耦合结构，并精选评述近年来用于光谱学、传感、计量和微波光子学等新兴领域的代表性新型异质集成硅激光器，包括DFB激光器阵列、超密集梳状激光器和纳米激光器。最后将讨论异质集成方法面临的挑战与机遇。
关键词： 硅光子学、异质集成、集成电路、激光器
更新于2025-09-23 15:19:57
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[IEEE 2019国际电子封装会议(ICEP) - 日本新潟(2019.4.17-2019.4.20)] 2019年国际电子封装会议(ICEP) - 面向异质芯片集成的高速高密度低成本铜填充玻璃通孔通道
摘要： 一种采用玻璃通孔填充铜（"铜桥"）的顶部互连结构被提出作为新型传输通道。该铜桥在18GHz信号频率（对应PCI Express 5.0总线标准）下的模拟信号传输损耗低至0.04dB，在典型长距离SerDes信道（损耗30dB）中的信号传输损耗小于0.13%。铜桥的最小间距可窄至100微米，满足信号I/O扩展需求。其简易的几步制备工艺有效降低了玻璃中介层的制造成本，相比需要复杂工艺制备铜通孔硅中介层的方案具有显著优势。这种嵌入铜桥的玻璃基板半加成工艺支持基于大马士革工艺的重布线层，增加了潜在封装配置的多样性。因此，该铜桥技术为基于2.nD中介层的下一代异构集成提供了极具前景的解决方案。
关键词： 中介层、硅通孔（TSV）、2.nD、玻璃通孔（TGV）、重布线层（RDL）、异质集成、2.5D、半加成法工艺、2.1D、大马士革工艺、重布线层（RDL）、玻璃通孔（TGV）、硅通孔（TSV）
更新于2025-09-16 10:30:52
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晶体KY(WO4)2的研磨与抛光：迈向高折射率对比度平板波导
摘要： 掺稀土离子的钾钇双钨酸盐（RE:KY(WO4)2）是小型化、低功耗片上激光器与放大器的理想候选材料。要实现基于高折射率对比度波导（工作波长1.55-3.00微米）的片上激光器，需要制备厚度0.9至1.6微米的玻璃基薄层KY(WO4)2。由于KY(WO4)2具有晶体特性，无法在非晶玻璃衬底上生长无缺陷的薄层。异质集成是实现玻璃基薄层KY(WO4)2的有效途径之一——该工艺将1毫米厚的晶体样品键合至玻璃衬底，再通过精密研磨抛光工艺减薄至目标厚度。本研究开发了针对KY(WO4)2的研磨抛光工艺，旨在实现该材料集成有源光学器件。
关键词： 集成光学、异质集成、研磨、抛光
更新于2025-09-16 10:30:52
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[IEEE 2019年第69届电子元件与技术会议（ECTC） - 美国内华达州拉斯维加斯（2019.5.28-2019.5.31）] 2019年IEEE第69届电子元件与技术会议（ECTC） - 用于限制先进封装构型中毛细底填扩散的激光诱导沟槽设计、优化与验证
摘要： 倒装芯片毛细管底部填充材料向其他组件区域的扩散可能会增加其组装和/或完整性的复杂性。我们提出一种新颖且经济高效的方法，通过使用焊锡掩模表面具有可控深度的细线性沟槽来控制这种扩散。为了最佳利用该方法，进行了深入研究以理解其潜在机制。首先利用高分辨率三维光学轮廓仪将沟槽轮廓与关键激光工艺参数相关联，然后通过定制设计的底部填充加载测试载体评估沟槽轮廓，以确定其相对有效性。对沟槽和受限底部填充轮廓的表征表明其与吉布斯表面张力不等式关系相关。确定了一种芯片组装用沟槽轮廓，在满足基板焊锡掩模特异性的前提下，平衡了高底部填充限制能力与可接受的宽度和深度。随后在封装堆叠（PoP）应用的关键分配区域研究了底部填充扩散的限制，该应用包含倒装芯片器件与邻近BGA连接之间的严格间距要求。使用激光参数研究提出的沟槽（其设置位置距离芯片边缘最近达0.7毫米），成功实现了分配处理及后续底部填充流动限制。最后研究了非分配（出口）侧存在沟槽时底部填充的扩散和圆角形成情况，以确定沟槽与芯片边缘的接近极限。在出口侧距离芯片边缘最近0.2毫米的沟槽线处展示了底部填充扩散控制。与底部填充自由流动的对比样品相比，观察到每个出口侧的底部填充扩散减少了0.4毫米?？悸堑降撞刻畛湓诠挡郾咴档目赡芙哟ソ?，可以建模确定为实现满足设计规格的圆角高度，沟槽线应设置的接近程度。
关键词： 紫外激光、倒装芯片、异质集成、系统级封装、毛细管底部填充
更新于2025-09-12 10:27:22
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[2019年IEEE第69届电子元件与技术会议（ECTC） - 美国内华达州拉斯维加斯（2019.5.28-2019.5.31）] 2019年IEEE第69届电子元件与技术会议（ECTC） - 用于光学传感器的倒装芯片III-V族与硅光互连技术
摘要： 我们展示了采用典型微电子无铅焊料实现磷化铟（InP）芯片与硅光子（Si-Ph）基板的倒装焊组装技术，该技术面向大规模制造应用。在本展示案例中，InP芯片作为光源和探测器集成于工作波长1.6微米附近的甲烷气体光学传感器中。为实现高分辨率激光吸收光谱传感，需要单?？傻餍臣す馄?。我们构建了以InP为增益介质的外腔激光器，通过对接耦合方式连接硅光子外腔（该外腔集成了激光器的频率选择元件）。为最大限度降低InP-Si界面的反射，我们将波导端面设计为斜角结构，在对接面之间涂覆折射率匹配介质，并在InP芯片的光学耦合端面镀制针对该介质优化的增透膜。无需高精度组装设备即可实现亚微米级对准精度——InP与硅组件上通过光刻定义的对准标记确保了可重复的高精度对准。实测界面透射损耗低至1.4分贝，界面反射强度比主信号光束低30分贝以上。
关键词： 倒装芯片组装、硅与III-V族光子学、异质集成、焊料回流
更新于2025-09-11 14:15:04
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硅基异质集成InGaN激光器研究
摘要： 提出了一种异质集成的InGaN激光二极管，其中InGaN薄膜通过键合工艺垂直堆叠在Si晶圆上制备的TiO2波导上。光横模以混合模式同时延伸至GaN和TiO2区域，便于绝热锥形结构的设计与制备。文中还介绍了GaN衬底去除与键合工艺并展开讨论。
关键词： 硅光子学、氮化铟镓、异质集成、光子集成电路
更新于2025-09-11 14:15:04
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硅基集成准垂直GaAs肖特基二极管的温度特性研究
摘要： 本文首次报道了集成于硅基上的太赫兹准垂直GaAs肖特基二极管的热特性表征。研究采用热反射测量技术对器件进行表征，获得了直径5.5微米二极管的加热/冷却温度曲线及二维温度分布图。通过测量提取了器件的热阻、阳极温度及热时间常数。为研究器件几何结构并提取未知材料热参数，建立了等效电路模型和有限元模型。同时采用电学瞬态法对器件进行表征，并对比了两种方法获得的温度与冷却瞬态过程。相比文献报道的其他太赫兹肖特基二极管，该准垂直二极管展现出相当的热阻值及更快的瞬态响应特性。
关键词： 肖特基二极管、热特性表征、成像、热反射法、热参数、异质集成、结温
更新于2025-09-11 14:15:04