传统的表面微机械系统，首先在衬底上面生长或淀积一层牺牲层（如磷硅玻璃），然后再淀积一层多晶硅材料，最后通过化学方法腐蚀掉中间的牺牲层，在多晶硅和衬底之间形成了一个空隙或空腔，如图1.16所示。但是，表面牺牲层工艺有很多缺点：（1）实际的多晶硅厚度和空隙间距受到限制，在2~3µm之间。（2）多晶硅的电学特性很差，压敏电阻系数低，p-n结特性差。（3）机械特性重复性差，很难重复，这也是最重要的。为了消除多晶硅材料的这些缺点，可以用单晶硅键合工艺来实现表面微机械系统，得到一个单晶硅层。

图1.16 牺牲层表面微机械

利用硅直接键合技术制备表面微机械系统的典型工艺流程如图1.17所示^[36]，主要工作分三步：首先，衬底硅片进行腐蚀，腐蚀出要求的空腔；其次，把衬底和另外一个硅片键合，并经过高温退火，使键合界面达到一体化；最后，把键合好的硅片进行减薄和抛光达到要求的厚度（5~25µm，或更厚）。其优点主要有：（1）抛光后的硅薄膜为单晶硅层，可以利用标准的IC工艺制备电阻、晶体管，并且能够淀积绝缘层和光刻金属等；（2）腐蚀腔的深度可以根据需要进行自由调整；（3）上面悬空的硅层厚度由减薄和抛光工艺决定，可以制备任意厚度的硅层。（4）工艺重复性好，硅层的厚度误差在0.5µm以内。利用这项技术可以制备各种传感器和执行器，例如谐振梁压力传感器等。图1.18给出了一个等离子刻蚀腔键合后的SEM照片。

图1.17 键合工艺代替腐蚀工艺

图1.18 一个键合腔的SEM照片（减薄前，白色层为SiO₂）