金-硅共熔键合常用于微电子器件的封装中，用金-硅焊料将管芯烧结在管底座上，1979年这一技术用在了压力变送器上。金硅-焊料是金-硅二相系（硅的含量为19at.%），熔点为365℃，比硅或金的熔点低得多，如图1.2所示。在工艺上，金-硅焊料一般用作中间过渡层，置于欲键合的两键合片之间，将它们加热到稍高于金-硅共熔点温度，金-硅混合物将从与其键合的硅片中夺取硅原子以达到硅在金-硅二相系中的饱和状态，冷却后形成良好的键合，利用这种技术可以实现硅片之间的键合。而且，利用半导体材料Ge代替金，在高温下两个硅片之间形成一种新的半导体材料—锗-硅化合物，发展为一项新的硅-硅直接键合技术[1]。然而，高温下金在硅中的扩散速度很快，并且金是少数载流子的复合中心，能够使硅中的少数载流子寿命大大降低，无法用于半导体器件的衬底材料。由于MEMS工艺温度低温，一般硅溶解在流动的金中，而金不会进入到硅中，所以它可以用在MEMS工艺中。需要注意的是，这种键合在退火以后，由于热不匹配带来应力，需要控制好退火温度。
金-硅键合工艺主要步骤是：（1）热氧化要键合的硅片，使硅片的表面生成一层SiO2；（2）用电子束蒸发台淀积一层与SiO2粘合性好的厚度为30nm的钛膜，再蒸镀一层厚度为120nm的金膜；（3）将两个硅片贴合一起放在加热器上，加一质量块压实，在350~400℃下退火。实验表明，在退火温度为365℃，退火10分钟，键合面积超过80%。
图1.2 金硅共熔相图
