晶圆间键合强度的测量需要结合具体键合工艺和应用场景，通常采用以下步骤和方法：

1. 样品准备

• 键合类型确认：明确晶圆键合方式（如直接键合、阳极键合、共晶键合、胶粘键合等），不同键合方式对应不同的界面特性。
• 测试结构设计：
  • 悬臂梁结构：通过光刻和刻蚀工艺制作微机械结构，用于施加定向载荷。
  • 剪切测试芯片：在键合界面设计特定尺寸的键合区域（如1mm×1mm），便于施加剪切力。
  • 微桥结构：用于拉力测试，测量垂直方向的键合强度。

2. 测量方法选择

根据键合类型和测试需求选择合适的测量技术：

3. 测量设备与参数

• 微力测试机：
  • 分辨率：0.1mN（拉力/剪切力）。
  • 位移精度：±0.1μm。
• 环境控制：
  • 温度：25±1℃（或模拟高温环境如-40℃~150℃）。
  • 湿度：可控范围（如惰性气体环境防氧化）。
• 数据采集：
  • 实时记录载荷-位移曲线，计算最大断裂强度（单位：MPa或N/mm²）。

4. 具体操作步骤

a. 剪切测试（以金属共晶键合为例）

1. 固定样品：将键合后的晶圆固定在剪切测试台上，确保键合面与剪切刀具平行。
2. 施加剪切力：
   • 以恒定速率（如0.1mm/s）推动刀具接触键合区域。
   • 记录剪切力达到峰值时的载荷值（F_max）。
3. 强度计算： 键合强度=FmaxA(A为键合面积)键合强度=AFmax​​(A为键合面积)
   • 示例：若F_max=50N，键合面积A=1mm²，则强度=50MPa。

b. 机械剥离测试（胶粘键合）

1. 预切割：使用金刚石刀片在键合界面切割出预裂纹。
2. 剥离测试：
   • 通过夹具逐步剥离晶圆，记录剥离力（F）与剥离角度（θ）。
3. 强度计算： 界面能=F⋅(1−cos⁡θ)b(b为剥离宽度)界面能=bF⋅(1−cosθ)​(b为剥离宽度)

5. 数据分析与验证

• 重复性测试：每组样品至少测试5次，计算平均值和标准差。
• 界面观察：
  • SEM/EDS分析：观察断裂面形貌及元素分布，判断失效模式（界面分离或材料断裂）。
  • AFM粗糙度测量：评估键合界面的平整度对强度的影响。
• 对比标准：参考行业规范（如MIL-STD-883）或文献数据验证结果合理性。

6. 应用场景优化

• MEMS器件：需模拟热循环（-55℃~125℃）后的键合强度衰减。
• 3D IC封装：评估TSV（硅通孔）周围键合强度的均匀性。
• 可靠性测试：进行高压蒸煮（HAST）或高温高湿（85℃/85% RH）老化测试，验证长期稳定性。

7. 注意事项

• 样品尺寸效应：小面积键合区域可能因边缘效应导致强度偏高，需校正。
• 设备校准：定期使用标准砝码或参考样品校准力传感器。
• 环境控制：避免温度波动或振动干扰测试结果。

总结

晶圆键合强度的测量需结合精密设备、标准化流程及失效分析，通过剪切、拉力或非破坏性方法量化界面结合力。测试结果直接影响器件可靠性，是半导体和MEMS制造中质量控制的关键环节。实际应用中需根据工艺特点选择合适方法，并严格遵循数据验证与标准对比流程。

检测机构资质证书

CMA认证

检验检测机构资质认定证书

证书编号：241520345370

有效期至：2030年4月15日

CNAS认可

实验室认可证书

证书编号：CNAS L22006

有效期至：2030年12月1日

ISO认证

质量管理体系认证证书

证书编号：ISO9001-2024001

有效期至：2027年12月31日

关于我们

部分仪器

合作客户