在許多電氣和傳感器應(yīng)用中，SOI(絕緣體上硅)晶片已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的硅晶片，SOI晶片具有不同的掩埋氧化物(BOX)和SOI層厚度，粘合界面的強(qiáng)度通常用裂紋張開法測(cè)量，然而，當(dāng)一種或兩種結(jié)合材料是易碎的，例如玻璃或薄晶片時(shí)，使用裂紋張開方法是相當(dāng)困難的，在這些情況下，刀片的插入通常導(dǎo)致晶片之一的破裂，而不是裂紋的形成；另一個(gè)限制是刀片需要有插入的地方，例如兩個(gè)圓形晶片之間的開口，因此表面能只能從靠近晶片邊緣的區(qū)域測(cè)量，裂紋張開法在測(cè)量強(qiáng)鍵時(shí)也有問題，在這項(xiàng)工作中，我們?nèi)A林科納將提出粘接界面的高頻蝕刻作為評(píng)估粘接強(qiáng)度的替代方法。

為了評(píng)估這種方法，我們創(chuàng)建了不同的鍵合界面(硅/氧化物、氧化物/氧化物、硅/玻璃、氧化物/玻璃)，在100 ℃- 1100℃下對(duì)晶片對(duì)進(jìn)行退火，為了進(jìn)行蝕刻測(cè)試，使用劃片機(jī)在鍵合晶片的表面上切割凹槽，隨后樣品在50% HF溶液中蝕刻10分鐘，在SOI結(jié)構(gòu)中，通過使用掃描電子顯微鏡(SEM)測(cè)量了從凹槽到氧化物壁的蝕刻距離(圖1)，在硅/玻璃結(jié)構(gòu)中，測(cè)量了“肩部”的寬度(圖2)。

為了比較，用裂紋張開法測(cè)量了SOI樣品的有效表面能，表面能和蝕刻距離之間的關(guān)系如圖3所示，在所有測(cè)量的SOI結(jié)構(gòu)中，鍵合界面處的蝕刻發(fā)生得比氧化物的其他部分更快，然而在強(qiáng)接合的情況下，蝕刻速率之間的差異相對(duì)較小(圖1)，在硅/玻璃鍵合中，發(fā)現(xiàn)“肩”的長(zhǎng)度隨著退火溫度的升高而減小。

在本文中我們?nèi)A林科納證明了在裂紋張開法不適用的許多實(shí)際情況下，HF腐蝕試驗(yàn)可用于評(píng)估粘結(jié)強(qiáng)度。

審核編輯：符乾江