半导体键合技术不仅在片级封装领域得到广泛应用,近年来在二维材料异质结和薄膜异质结制备中也备受关注。利用传统的直接键合方法存在晶格失配和热失配,这会恶化键合质量。而中间层键合缓解了界面的晶格失配,并且选择合适的中间层材料,能够进一步降低键合温度、减少热应力,因此寻找能够实现低温键合的中间层材料具有重要价值。非晶Ge同Ⅳ族半导体工艺兼容但熔点高,通过Sn的掺入可以显著降低晶化温度,实现高强度的晶片键合。本文采用非晶GeSn（a-GeSn）中间层,开展了 Si/Si、Ge/Si、Ge/SiO2Si（GOI）键合相关研究,主要的内容和创新如下:1.GeSn中间层实现Si/Si同质键合。探索了不同Sn组分、薄膜厚度、退火温度、退火时长对键合的影响,分析了超声波测试中Si/Si键合界面中白斑的形成原因,发现中间a-GeSn在键合片中不同区域、不同程度的晶化,然后利用拉曼光谱、SEM等分析了 Si/Si键合界面白斑与晶化微结构形成的关系,采用厚度50 nm的Ge0.86Sn0.14中间层实现了 Si/Si键合。2.GeSn中间层实现Ge/Si异质键合。分析了中间层厚度、退火温度对Ge/Si异质键合片的影响。制备了 Ge/Ge0.95Sn0.05/Si键合片,从界面气泡、机械强度、GeSn中间层性质评估了键合片质量,在300℃低温工艺条件下获得了性能优良的Ge/Si键合片。通过对比实验发现键合片结构中a-GeSn薄膜更容易晶化,结合ANSYS仿真证实了中间层晶化源于单晶Ge衬底的诱导和键合结构中引入的热应力。并且晶化的中间层更有利于提升键合质量,这表明GeSn半导体中间层键合是一种很有潜力的键合工艺。3.GeSn中间层键合制备GOI。利用Ge0.86Sn0.14中间层进行Ge/SiO2Si键合,观察到界面无气泡,而键合界面由于Sn的偏析GeSn薄膜中出现枝晶形貌。优化中间层厚度和键合片退火工艺后,实现了 a-GeSn薄膜的单晶化,制备出中间层晶化的GOI。