[实用新型]一种测量硅片键合强度的微结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种微结构，尤其是一种测量硅片键合强度的微结构。

背景技术

键合技术是指将两抛光硅片经化学清洗后贴合在一起，再经过高温退火处理，界面发生物理化学反应，形成化学键的连接。这种硅片直接键合技术现已成为制备复合材料及实现微机械加工的重要手段。

在键合技术中，键合强度是一个非常重要的参数，它是关系到键合好坏的一个重要技术指标。在工业应用中，许多器件都要求有足够的键合强度，键合强度小，在加工过程中键合片很有可能会开裂，导致失效；键合强度足够大，才能保证产品的成品率和质量。

目前键合强度测量有直拉法和裂纹传播法。直拉法被广泛用于键合片的键合强度测量中，是用拉开键合片的最大拉力来表示的，但这种方法却受到了拉力手柄粘合剂等的诸多限制，测量方法不够灵活、方便，同时也是一种破坏性检测方法。裂纹传播法，也称刀片法，是采用刀片沿键合界面插入，观测断裂深度来反映键合强度，这种方法虽然简单，对键合片的破坏小，但由于硅片性脆，操作困难且读数误差大。

实用新型内容

为了克服目前硅片键合强度测量方法存在的问题，本实用新型提供一种  结构简单，设置灵活，操作方便的测量键合强度的微结构。

本实用新型的技术方案为，一种测量硅片键合强度的微结构，其特征在于，包括衬底硅片、结构硅片，在所述结构硅片一面设置有键合区域、支撑点，另一面设置有加力点，所述支撑点设置在键合区域和加力点之间，所述衬底硅片和结构硅片通过键合区域键合成一体。

本实用新型中，键合区域是用于测量键合强度的，支撑点在键合区域和加力点之间起杠杆支点和旋转的作用，当外加垂直作用力作用至加力点的位置时，根据杠杆传递原理，键合区域会产生向上的拉力。设键合区域到支点的距离为L2，支点到加力点的距离为L1，则由F·L₁＝F_pull·L₂，得到F_pull＝F·L₁/L₂。设置适当的L₁/L₂比例，可以调节作用力的大小；反之，当已知F，可以算出F_pull。

本实用新型可以是支撑点和加力点各为一个，与衬底硅片通过键合区域形成单端施力结构的方案，也可以是支撑点和加力点各为两个，且对称设置于所述键合区域的两侧，构成双端对称施力结构的方案。当采用双端对称施力结构时，两个加力点和两个支撑点关于键合区域对称分布，测量时，在两个加力点上施加大小一样的垂直于衬底硅片的力。与单端施力结构相比，双端对称施力结构由于作用力对称分布，水平方向剪切力相抵消，因而测量精度更高。

本实用新型的支撑点在所述键合区域和加力点的连线上时，构成一个标准的杠杆结构，可以直接运用公式F·L₁＝F_pull·L₂来计算检测，因而精度高，算法简单。当支撑点不在所述键合区域和加力点的连线上时，则需对公式F·L₁＝F_pull·L₂进行相应的修正，以便计算出所需结果。

本实用新型所述的支撑点为设置在结构硅片上的凸点，所述凸点与衬底硅片(1)有宽度小于2微米的接触区域。在本实用新型的另一技术方案中，所述凸点与衬底硅片(1)不接触并有小于1微米的间距。

本实用新型的测量硅片键合强度的微结构，与传统的直拉法测量系统相比，由于可以制作成毫米级甚至更小的结构，因此具有体积小，放置位置灵活的优点，且可与器件同时制作在硅片上，可以实现实时工艺监测；与裂纹传播法相比，因结构体积小，可以在硅片上任意位置制造，检测对其他器件的键合区域没有损伤，有利于工艺监控。采用本实用新型的微结构，测量时通过记录断裂时的压力就可换算得到实际键合强度值，方法简单，操作方便，实用性强。

附图说明

图1是本实用新型的双端对称施力结构示意图，图2是本实用新型的单端施力结构示意图。

图中，1.衬底硅片，2.结构硅片，3.键合区域，4.支撑点，5.加力点，6.氧化硅薄膜。

具体实施方式

下面结合附图，对本方面做进一步说明。