晶片键合质量的红外检测系统设计

admin

1 引言
        晶片直接键合技术就是把两片镜面抛光晶片经表面清洗和活化处理,在室温下直接贴合,再经过退火处理增加结合强度而成为一个整体的技术。该技术不需要任何粘合剂，两键合片的电阻率和导电类型可以自由选择，工艺简单，是制备复合材料及实现微机械加工的最优手段[1]。它往往与其他手段结合使用，既可对微结构进行支撑和保护，又可实现机械结构之间或机械结构与电路之间的电学连接[2]。
        键合片在应用时，首先要求它必须具有良好的机械特性（空洞大小及分布和键合强度），它是键合片具有良好的电学特性的基础 [3]。键合界面没有空洞或空洞极少是制作可靠器件的原始要求。检测键合的方法有破坏性和非破坏性两大类，目前应用最为普遍的描述键合机械特性的方法有图像法。横截面分析法和键合强度测试。图像法是一种非破坏性的方法，并且可用于在线实时监控；而后两种方法均为破坏性方法且需要控制模块。对于硅片键合，红外透射法、超声波法和X射线图像法为主要的三种图像法[4]。尽管红外透射法探测界面空洞的空间分辨率不及超声波法和X射线图像法，但红外方法具有简单、快速、价格便宜和易获得等优点，并且可以直接在净化间中使用获得键合片退火前后的照片。而其他两种图像法尽管分辨率高，但价格昂贵、费时，且不与净化间兼容，无法实时监测键合过程。
        本文主要讨论以晶片的红外透射原理为基础，利用图像处理技术，克服以往测试方法中高成本和技术复杂等缺点，实现以硅-硅直接键合为例，设计和搭建了红外检测装置及相关的软件模块，并同硅片键合装置结合，实现快速有效的在线键合工艺监控和晶片键合质量的初步评估。
2 红外检测原理
        光波的近红外部分（波长约0.75～1.5 μm）可以透过晶片，不同的晶片对红外光的透射率不同。晶片可以透过的红外光的最小波长如表1所示。

<p>[table=550]            [tr]            [td]            <div align="center">