在MEMS（微机电系统）制造中，晶圆键合（Wafer Bonding）是关键工艺之一，用于实现微结构的封装或三维集成。常见的键合技术包括阳极键合、共晶键合和胶键合，它们在材料兼容性、工艺条件和应用场景上各有特点。本文将从原理、工艺参数和适用场景三方面对比这三种技术。

阳极键合（Anodic Bonding）

（1）原理

在高温（300~450°C）和高压（200~1000V）下，将**硅片与玻璃（如Pyrex）**通过静电作用永久键合。

玻璃中的钠离子（Na⁺）在电场作用下迁移，界面形成SiO₂共价键。

（2）工艺特点

温度：较高（需加热至玻璃软化点附近）。

压力：需外加电场（直流电压）。

对准精度：一般（±5μm）。

（3）特点

气密性好、强度高、耐高温，适用于硅/玻璃组合。

（4）典型应用

MEMS惯性传感器（如陀螺仪）封装。

微流控芯片的流体通道密封。

共晶键合（Eutectic Bonding）

（1）原理

利用两种金属（如Au-Si、Au-Sn）在共晶温度下形成低熔点合金，实现键合。

例如：硅与金在363°C时形成Au-Si共晶相（原子比例28:72）。

（2）工艺特点

温度：中低温（200~400°C，低于单一金属熔点）。

压力：需施加机械压力（1~10MPa）。

对准精度：较高（±1μm）。

（3）特点

兼容金属互连、导电性好、强度较高。

（4）典型应用

RF MEMS开关的金基键合。

红外探测器（如HgCdTe）的真空封装。

胶键合（Adhesive Bonding）

（1）原理

使用聚合物胶（如环氧树脂、BCB、PDMS）作为中间层，通过固化实现粘接。

（2）工艺特点

温度：低温（室温~200°C，取决于胶水类型）。

压力：低压（仅需接触压力）。

对准精度：较低（±10~50μm）。

（3）特点

工艺简单、成本低、适应非平面表面。

（4）典型应用

生物MEMS（如微流控芯片）的临时封装。

柔性传感器与衬底的粘接。

阳极键合、共晶键合和胶键合分别适用于不同MEMS应用场景：

阳极键合以高可靠性著称，但材料受限；

共晶键合兼顾导电与强度，适合精密器件；

胶键合工艺简单，是柔性电子和低成本方案的优选。

未来，随着异质集成需求增长，混合键合（Hybrid Bonding）可能成为新趋势，结合多种技术的优势实现更高性能的微系统集成。