硅-硅直接键合技术是利用分子间的短程作用力（如H键等）把两个硅片的表面拉在一起，硅片表面的好坏直接影响到键合界面分子之间的距离和接触面积的大小，从而影响了键合的情况，所以硅-硅直接键合对硅片的表面非常敏感，是键合成功的重要条件之一[9~11]。抛光硅片或热氧化硅片的表面并不是一个理想的镜面，而总是有一定的起伏及表面的粗糙度，图2.2是利用原子力探针测量给出的抛光硅片表面起伏的测量结果，图2.3给出了一个典型抛光硅片表面的起伏表面粗糙度的情况。由图可见，抛光的硅片表面存在数千Å的起伏及数十Å的表面粗糙度。硅单晶片{111}面间距为0.256nm,{100}面间距为0.135nm，对于它们来说,间距小于Si-O-Si键长度的地方, 两硅可以通过氧原子连接到一起而键合,当空洞大于Si-O-Si键长度时, 便无法键合。若硅片有较小的粗糙度，则在键合过程中会由于硅片的弹性变形或者高温下SiO2的粘滞回流，使两键合硅片完全结合在一起，界面不存在空洞。
图2.2 硅片表面起伏的原子力探针测量结果
图2.3 一个典型抛光硅片的表面起伏
