CN1648632A

CN1648632A - 硅片键合强度的测量方法

Info

Publication number: CN1648632A
Application number: CNA2005100096861A
Authority: CN
Inventors: 孙立宁; 陈立国; 黄庆安; 陈涛
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2005-08-03

Abstract

硅片键合强度的测量方法，它涉及的是材料键合强度测量的技术领域。它的测量步骤是：分别测量键合硅片1中晶片1－1的厚度t_w1、晶片1－2的厚度t_w2001；把刀片2匀速插入1－1与1－2的结合面中，并使刀片2的刀口完全插入其结合面中，将晶片1－1与晶片1－2部分分离；刀片2的厚度t_b为100μm～230μm；使刀片2的刀刃线与晶片1－1、晶片1－2的结合面相平行002；测量晶片1－1与晶片1－2分离部分中裂缝3的长度值L003；根据键合片部分分开的弹性力与开裂顶端的键合力相平衡的原理来计算键合强度值γ004。本发明能对硅片键合强度进行定量测量，其测量方法简单容易、测量结果可靠、对测量环境要求低，并具有很大的通用性和准确性。

Description

硅片键合强度的测量方法

技术领域：

本发明涉及的是材料键合强度测量的技术领域，具体是一种硅片键合强度的测量方法。

背景技术：

硅片键合技术可以将表面加工和体加工有机地结合在一起，在微机械加工中有着重要地位。键合强度的测量是评价硅片键合技术优劣的关键问题。在我国，最常用的测量方法包括：静态液体油压法、直拉法等。其中静态液体油压法在传感器设计方面有重要应用，但由于界面施压结构复杂，并不能得到键合片的具体细节特性；直拉法是用拉开键合片的最大拉力来表示键合强度，但这种方法却受到了拉力手柄粘合剂的限制，当键合强度大于粘合剂的粘黏度时，拉力手柄就会先于键合片开裂而脱离键合片，无法继续进行测量。因此，这些方法只能进行大致的比较试验。都无法定量给出键合强度值，其测量环境要求高、测量结果不可靠、实现困难。而且测量数据是在各自不同的工艺条件、试样尺寸和测量仪器下获得的，缺乏通用性和权威性。

发明内容：

本发明的目的是提供一种硅片键合强度的测量方法，本发明能对硅片键合强度进行定量测量。它的测量步骤是：分别测量键合硅片1中晶片1-1的厚度t_w1、晶片1-2的厚度t_w2 001；把刀片2匀速插入晶片1-1与晶片1-2的结合面中，并使刀片2的刀口完全插入其结合面中，将晶片1-1与晶片1-2部分分离；刀片2的厚度t_b为100μm～230μm；使刀片2的刀刃线与晶片1-1、晶片1-2的结合面相平行002；测量晶片1-1与晶片1-2分离部分中裂缝3的长度值L 003；根据键合片部分分开的弹性力与开裂顶端的键合力相平衡的原理来计算键合强度值γ004。本发明能对硅片键合强度进行定量测量，其测量方法简单容易、测量结果可靠、对测量环境要求低，并具有很大的通用性和准确性。

附图说明：

图1是本发明测量硅片键合强度的结构示意图。

具体实施方式：

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，它的测量步骤是：分别测量键合硅片1中晶片1-1的厚度t_w1、晶片1-2的厚度t_w2 001；把刀片2匀速插入晶片1-1与晶片1-2的结合面中，并使刀片2的刀口完全插入其结合面中，将晶片1-1与晶片1-2部分分离；刀片2的厚度t_b为100μm～230μm；刀片2的刀刃线与晶片1-1、晶片1-2的结合面相平行002；测量晶片1-1与晶片1-2分离部分中裂缝3的长度值L 003，其测量方法是：根据红外光谱的透射特性，用红外光源4照射硅片1的一侧，在硅片1的另一侧通过红外摄像机5测量裂缝3的长度值L；根据键合片部分分开的弹性力与开裂顶端的键合力相平衡的原理来计算键合强度值γ004；其计算方法是：将晶片1-1的厚度t_w1、晶片1-2的厚度t_w2、刀片2的厚度t_b、裂缝长度值L及晶片1-1的杨氏模量E₁、晶片1-2的杨氏模量E₂代入下列公式中，

γ = \frac{3 t_{b}^{2} E_{1} t_{w 1}^{3} E_{2} t_{w 2}^{3}}{16 L^{4} (E_{1} t_{w 1}^{3} + E_{2} t_{w 2}^{3})}

即计算出了键合强度值γ。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤002中，刀片2的厚度t_b为120μm。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤002中，刀片2的厚度t_b为160μm。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤002中，刀片2的厚度t_b为210μm。

Claims

1、硅片键合强度的测量方法，其特征在于它的测量步骤是：分别测量键合硅片(1)中晶片(1-1)的厚度(t_w1)、晶片(1-2)的厚度(t_w2)001；把刀片(2)匀速插入晶片(1-1)与晶片(1-2)的结合面中，并使刀片(2)的刀口完全插入其结合面中，将晶片(1-1)与晶片(1-2)部分分离；刀片(2)的厚度(t_b)为100μm～230μm；使刀片(2)的刀刃线与晶片(1-1)、晶片(1-2)的结合面相平行002；测量晶片(1-1)与晶片(1-2)分离部分中裂缝(3)的长度值(L)003；根据键合片部分分开的弹性力与开裂顶端的键合力相平衡的原理来计算键合强度值γ004。

2、根据权利要求1所述的硅片键合强度的测量方法，其特征在于步骤003，测量晶片(1-1)与晶片(1-2)分离部分中裂缝(3)的长度值(L)，其测量方法是：根据红外光谱的透射特性，用红外光源(4)照射硅片(1)的一侧，在硅片(1)的另一侧通过红外摄像机(5)测量裂缝(3)的长度值(L)。

3、根据权利要求1所述的硅片键合强度的测量方法，其特征在于步骤004，根据键合片部分分开的弹性力与开裂顶端的键合力相平衡的原理来计算键合强度值γ，其计算方法是：将晶片(1-1)的厚度(t_w1)、晶片(1-2)的厚度(t_w2)、刀片(2)的厚度(t_b)、裂缝长度值(L)及晶片(1-1)的杨氏模量E₁、晶片(1-2)的杨氏模量E₂代入下列公式中，

γ = \frac{3 t_{b}^{2} E_{1} t_{w 1}^{3} E_{2} 3_{w 2}^{3}}{16 L^{4} (E_{1} t_{w 1}^{3} + E_{2} t_{w 2}^{3})}

即计算出了键合强度值γ。

4、根据权利要求1所述的硅片键合强度的测量方法，其特征在于步骤002中，刀片(2)的厚度(t_b)为120μm。

5、根据权利要求1所述的硅片键合强度的测量方法，其特征在于步骤002中，刀片(2)的厚度(t_b)为160μm。

6、根据权利要求1所述的硅片键合强度的测量方法，其特征在于步骤002中，刀片(2)的厚度(t_b)为210μm。