硅片键合技术已经在SOI绝缘体上硅结构、微电子、微机电系统(MEMS)等制造方面获得了广泛的应用,而键合界面特性测试则是研究硅片键合技术不可或缺的基础技术之一。本文基于红外透射原理,设计了硅片直接键合界面缺陷检测系统,同时针对硅/硅直接键合的界面过渡层特性进行了研究。本文的主要内容包括:分析、比较了各类硅片键合界面特性测量方法,在此基础上结合现有条件,设计并开发了一套基于红外透射原理的硅片直接键合界面缺陷检测系统,在基于面向对象技术的Visual C++6.0集成开发环境下完成了测试系统软件的开发工作。研究了图像处理算法,包括线性滤波器、中值滤波器的特点和局限性,介绍了SUSAN滤波器的优点,分析了图像分割方法,并针对本课题研究需要,提出了一种适合于键合硅片缺陷检测的红外图像平滑滤波算法。利用所开发的红外检测系统快速获取键合硅片的键合率和缺陷分布状况,从而实现硅片键合质量的快速评估;同时,将该系统嵌入到键合装置中,实时观测键合过程中预键合的动态图像,观察键合波,在线指导键合工艺;利用场发射电子扫描显微镜对硅/硅直接键合片的界面过渡层进行测量,表明UV光照辅助活化对硅片直接键合具有一定的改善作用;分析和比较不同直接键合预处理工艺条件下键合片的界面特性,包括键合率、空洞分布、过渡层厚度及键合强度等,可用于指导键合工艺,优化工艺参数。本论文的研究为硅片键合技术提供快速、可靠、低成本的界面缺陷检测系统,同时结合其他界面特性测量,指导和优化硅片键合工艺。