另外一种键合界面空洞检测方法是超声波显微镜，是一种无损伤探测技术，广泛应用于各种材料检测[24，25]。超声波对于不同材料的界面反应非常敏感，对硅-硅界面存在的空洞很容易声学成像。使用超声显微成像能够检测到键合界面存在的空洞，因而可以把有缺陷的硅片在造成进一步的损失之前清除掉。高分辨率的超声显微镜可以辨别出直径5µm的空洞[26]。
超声显微成像的工作原理是利用超声波在不同介质中的反射和传播不同，工作原理如图2.14所示。当超声显微成像系统的超声换能器（ultrasonic transducer）扫描键合片时，超声脉冲射入硅片内。如果键合界面存在间隙（如左侧）就会有一个高振幅的回声信号，即使空洞的厚度只有10nm。在键合完好的部位（如右侧）则没有回声信号。把接收到的信号经过成像处理软件的分析和成像处理就可以得到扫描区域的超声显微图像。
图2.14 键合片超声图像侧视图
整个键合硅片的完整的扫描图像如图2.15所示，图像显示在键合片界面有几个大的空洞和许多小的空洞。同时调节超声波的频率和扫描间距，对键合硅片的局部进行放大扫描，可以发现非常小的空洞，硅片的局部放大的超声显微图像如图2.16所示，并且根据需要可以进一步放大，如图中的矩形框。但是，由于超声波显微镜常使用溶液（一般为H2O）作为超声波传播的媒介，所以测试的样品要放入溶液中，而预键合的硅片键合强度小，在超声波作用下溶液容易进入键合界面，导致键合硅片的分开，所以不能测量预键合的情况。
