随着MEMS(micro-electro-mechanical system)技术的迅速发展和其应用领域的不断扩大,MEMS技术正发展成为一个巨大的产业。作为最常用MEMS工艺,硅/玻璃静电键合技术也得到了广泛的应用。虽然近年来对静电键合的研究和开发取得了一定进展,但还为未形成完善的理论体系,在分析键合机理的过程中也多是使用定性的方法来解释,少数的定量模型由于可计算性较差等原因还不能对整个键合过程进行准确描述。一些问题诸如静电键合的时间特性、点电极扩展规律、电流-时间特性等问题还没有理论模型,有待进一步研究。本文通过静电键合机理的分析建立了静电键合的理论模型,经实验得到与工艺条件相关的参数,并最终得到了键合电压与键合温度及临界键合时间之间关系的理论模型、平板电极与点电极键合的电流模型、单点电极的扩展模型。同时根据三个理论模型,设计并实现了静电键合工艺仿真软件。软件可对平板电极临界键合时间进行准确预测;对静电键合电流进行仿真,得到其点电极键合及平板电极键合电流曲线;可对带有腐蚀结构的键合材料进行点电极及多点电极静电键合仿真。　　本文首先对键合时间与键合强度进行了实验分析,得到了键合完全时键合界面的强度大于玻璃本身强度的结果。依据玻璃的强度为参考给出了判断键合成功的判据,即以键合界面强度达到玻璃的抗张强度为键合成功的标志。在该判据的基础上，根据固体物理中填隙原子的扩散系数公式并利用爱因斯坦关系,通过理论推导与实验相结合的方法得到了临界键合时间与键合电压及键合温度之间的理论模型。结果表明:理论曲线与实验数据的均方根误差小于5％。相比较原来通过经验观测电流变化的方法,可给出合理的键合工艺时间。　　通过与平板电极键合机理的比较,对点电极键合过程采用了微分的分析方法进行建模。通过将键合区域进行极限划分为多个微分环完成扩展规律的推导,经验证模型可对键合扩展的全过程进行准确模拟。该模型改变了通常的仅仅通过观察键合材料的颜色来判断键合过程的方法。在采用点电极阵列、线电极及对带有腐蚀结构的材料键合时,通过该模型可以在键合前判断键合电极的分布是否合理。　　论文讨论了静电键合耗尽层形成过程中键合电流变化的规律。通过将键合界面耗尽层抽象为可变电容,耗尽层的键合被视为该电容充电的过程,故键合电流为关于时间的函数。静电键合的进程也可用其指示。并通过硅-玻璃-硅三层键合实验验证了电流模型。基于该物理模型,建立了平板电极静电键合电流与点电极键合电流的数学模型,给出了测定模型中与工艺相关系数的方法。通过该模型可对静电键合的工艺过程进行定量计算和准确模拟。　　在理论分析模型的基础上，完成了静电键合工艺仿真软件的设计。设计中使用RUP(Rational Unified Process)的设计方法对仿真工具进行了建模。仿真工具可以对平板电极、单点电极及多点电极进行静电键合过程仿真,在仿真过程中可同时仿真键合电流变化。实现了基于贪心策略的八方向扩展水波绕障点电极扩展拓扑算法及计算键合面积的图形叠加面积算法。通过绕障拓扑算法解决了对带有腐蚀结构晶片的点电极键合路径预测问题,使得基于静电键合模型的仿真软件的实用性大大提高。　　本论文的理论研究对于静电键合理论进行了合理的补充,量化的理论模型对于键合工艺实验具有指导意义,设计开发的静电键合工艺仿真软件对于键合工艺具有重要的应用价值和应用前景。