硅直接键合技术(Silicon Direct Bonding)是一种新型的微机械加工技术，它可将表面加工和体加工有机地结合在一起，并开始不断应用于MEMS传感器和执行器。硅直接键合技术有众多的优点：两键合硅片的品向、电阻率、导电类型可自由选择，设计自由度大；硅直接键合没有中间层，与其后的高温操作完全兼容；由于键合层的热胀系数一致，键合界面几乎无热应力；它能形成各种精密的腔、微结构及单晶硅薄膜；且单晶硅膜的机械性能优于多晶硅膜。因此，硅直接键合与传统的硅微机械加工技术相结合，以及与深反应离子刻蚀相结合，是形成器件结构的一种新途径，可以研制出各种新颖的结构，能被用来制作高性能的硅微压力传感器。硅微压力传感器广泛应用于在生物医学系统、航空航天、油井仪器设备、工业过程控制、环境监测等领域，用硅直接键合技术制备压力传感器是一个非常值得研究的课题。 密封腔在MEMS器件中有多种应用，利用硅直接键合形成密封腔目前已成为这方面的主流技术，器件性能强烈地依赖于密封腔内压力的大小和稳定性，以及覆盖于密封腔上方薄单晶硅膜的形变。本文采用压力传感器测试结构，在不同的气氛(10<'4>mbar的真空、氮气、氧气、空气)中利用硅直接键合成功制作了各种不同图形、不同体积、不同密度的密封腔，着重研究了键合和高温退火后密封腔的压力以及高温退火后密封腔上方的单晶硅膜的形变，分析了密封腔的几何尺寸、腔深、密度、键合气氛对实验结果的影响，为各种MEMS器件中密封腔微结构的设计提供了参考。还进行了真空中硅直接键合形成密封腔的气密性实验，结果表明，硅直接键合形成密封腔的气密性和长期稳定性较好，可广泛用于MEMS密封腔结构的制备。 多层硅直接键合技术一直是研究的热点，文中采用了用氧等离子体激活键合表面，以提高键合能，进行两层/三层硅片的键合工艺研究，进行了一系列的相关实验，将完成键合的硅片分别进行拉力强度测试和键合界面观察，结果说明硅直接键合的强度接近于体硅的强度。文中提出利用两次键合技术及SOI自停止腐蚀制备均匀单晶硅膜的方法，对于BESOI(Bonded and etched-backsilicon-on-insulator)片，如何进行大面积的均匀减薄是难点和关键点。对表面各点进行了测试，结果表明各点的起伏均在±0.15μm以内，均匀性在工艺所能达到的范围内。 硅直接键合技术有多种应用，其中一项重要应用就是制备压力传感器，与之前研究较多的压阻式相比，电容式压力传感器由于其相对高的灵敏度、低功耗、低噪声、较大的动态范围、高稳定性以及低的温漂特性，日益成为研究的热点。本论文结合硅直接键合的特点，在前期研究的基础上，提出了一种新型的硅直接键合电容式绝对压力传感器结构，基于硅直接键合提供了能过压保护的真空密封参考腔，键合形成SOI片不仅能提供机械性能良好的单晶硅膜，而且精确控制了敏感膜的厚度，同时电极做在真空腔外消除了电极引出及寄生电容的问题。给出了具体的工艺流程和流水结果。测得器件的压力范围为1040mbar～520mbar，灵敏度为1.58x10<'-15>F/mbar，温度系数TCO为181.5ppm/℃，是硅直接键合技术制备压力传感器的一个成功应用。同时我们也利用制备的SOI片，设计并制备出BESOI压阻式绝对压力传感器，压力敏感范围为615mbar～1015mbar，测试的灵敏度为0.24mV/mbar，成功地应用了硅直接键合技术。