用力来表征键合强度的测量方法主要是直拉法,直拉法(tensile/shear test) 是用拉开键合片的最大拉力来表示的,因为拉开键合片的力变化过程并不能测出,所以不能用式(2.47)来求出键合强度。图2.23给出了两种直拉法的实验结构:图2.23(a)为用相反方向的拉力垂直拉开键合片的结构示意图;图(b)为将键合在厚晶片上的薄晶片拉下的结构示意图。图2.23(a)中结构对样品从键合片上切下来所带来的残余损伤非常敏感。在1990年Abe针对这一缺点,而且由于在许多应用中,键合片中的一个硅片通常需要减薄到100nm或几个µm ,提出了图(b)中结构[34]。
图2.23 两种直拉法的结构示意图
直拉法广泛被用于强键合片的键合强度测试中,它克服了刀片插入法用于强键合片时刀片不能插入的缺点,并且结构简单,测量结果直观,可以用在键合强度很大的情况下测量,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。一般所用的粘合剂为环氧树脂,所能测量的最大键合强度为80MPa。但可用这种方法进行大致的比较试验,还可以看到键合界面空洞的情况。在实验中,键合片拉裂的情况分为三种:(1)从粘合剂处裂开;(2)从硅体内部的缺陷或空洞处裂开;(3)从键合界面处裂开。显然,第(1)种情况键合强度最强。