橫濱國立大學與KOKUSAI ELECTRIC研究團隊發現以原子層沉積法(ALD)形成的氧化鋁(Al₂O₃)薄膜具有「自我活化」特性，可在無須事前電漿處理或化學機械研磨(CMP)的情況下實現直接接合，此項研究成果將可望簡化3D半導體的晶圓接合製程。3D積體技術透過垂直堆疊不同功能的晶片或晶圓，可縮短互連距離並提升元件效能、降低功耗。一般氧化膜直接接合須於接合前進行電漿表面活化，但可能會造成元件損傷。研究團隊在直徑300 mm矽晶圓上形成厚度約5 nm的ALD-Al₂O₃薄膜，未經電漿處理即進行接合，結果在整個接合界面形成無空洞(void-free)的接合；經300℃熱處理後，接合強度足以承受晶圓薄化及CMP等後續製程。
透過適當的成膜後熱處理及插入氧化矽層控制界面水分，還可進一步提升接合強度。研究發現，Al₂O₃表面形成由氫鍵連結的氫氧基(OH)網絡，可促成室溫下的初始黏著。後續熱處理則透過氫氧基脫水縮合反應，以及非晶質AlOx結構重新排列形成穩定的Al-O鍵網絡，進一步強化接合。即使延長成膜至接合的等待時間，其接合性能至少可維持2個月，顯示具備良好的製程穩定性與實用潛力。