[发明专利]圆片级片上集成微型原子钟芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种圆片级片上集成微型原子钟芯片，包括激光发生器(1)、滤波器(5)、四分之一波片(6)、密闭原子腔(3)和激光探测器(2)，其特征在于，硅衬底(32)与设有球形玻璃微腔(31)的玻璃组装圆片(4)形成密闭原子腔(3)，激光发生器(1)、滤波器(5)、四分之一波片(6)激光探测器(2)均设于玻璃组装圆片(4)上，密闭原子腔(3)内密封有原子钟所必需的物质，球形玻璃微腔(31)的两边组装有激光发生器(1)与激光探测器(2)，激光发生器(1)与球形玻璃微腔(31)之间还依次组装有滤波器(5)和四分之一波片(6)，激光发生器(1)发出的激光经过滤波器(5)、四分之一波片(6)和密闭原子腔(3)后被激光探测器(2)所探测到，球形玻璃微腔(31)周围设有加热器(33)，上述加热器(33)、激光发生器和激光探测器均设有与外界连接的引脚。

2.根据权利要求1所述的圆片级片上集成微型原子钟芯片，其特征在于所述加热器(33)、激光发生器和激光探测器与外部控制电路相连接。

3.根据权利要求1所述的圆片级片上集成微型原子钟芯片，其特征在于至少设有2个激光探测器。

4.根据权利要求1所述的圆片级片上集成微型原子钟芯片，其特征在于原子钟所必需的物质为铯和必要的缓冲气体。

5.根据权利要求1所述的圆片级片上集成微型原子钟芯片，其特征在于原子钟所必需的物质为铷和必要的缓冲气体。

6.根据权利要求1所述的圆片级片上集成微型原子钟芯片，其特征在于玻璃微腔为大于半球的玻璃微腔。

7.根据权利要求1所述的圆片级片上集成微型原子钟芯片，其特征在于所述必要的缓冲气体为氮气、氢气中的一种或一种以上的混合物。

8.根据权利要求1所述的圆片级片上集成微型原子钟芯片，其特征在于原子钟所必需的物质为氢气。

9.一种根据权利要求1所述的圆片级片上集成微型原子钟芯片的制备方法，其特征在于，

第一步，采用正压热成型方法在玻璃(4)上制备球形玻璃微腔(31)，在制备球形玻璃微腔(31)的同时在刻有微槽的硅衬底(32)与球形玻璃微腔(31)形成的密闭原子腔(3)中形成原子钟所必要的气体；

第二步，在球形玻璃微腔周围的平面玻璃(4)上制备加热器(33)；

第三步，将激光发生器(1)，激光探测器(2)，滤波器(5)和四分之一波片(6)分别组装到球形玻璃微腔周围的平面玻璃(4)相应的位置上，激光发生器(1)发出的激光经过滤波器(5)、四分之一波片(6)和密闭原子腔(3)后能够被激光探测器(2)所探测到；

第四步，制备加热器(33)、激光发生器(1)和激光探测器(2)的引脚，并分别与电源及处理电路相连接。

10.根据权利要求9所述的圆片级片上集成微型原子钟芯片的制备方法，其特征在于，制备第一步所述的密闭原子腔(3)的正压热成型方法为：在硅圆片上刻蚀形成特定尺寸的微槽阵列，在微槽阵列内放置能生成原子钟所必需物质的反应物，将上述刻有微腔的硅圆片与硼硅玻璃圆片在特定气氛条件下进行阳极键合，使硼硅玻璃圆片与上述特定图形形成密封腔体，将上述键合好的圆片在空气中加热至790℃～900℃，保温3～8min，所述反应物放出气体在腔内外形成压力差，使软化后的玻璃成型形成球形玻璃微腔(31)，同时在密闭原子腔(3)内反应形成原子钟所必要的气体，冷却，再在常压下退火消除应力，形成微型原子钟的密闭原子腔(3)。

11.根据权利要求9所述的圆片级片上集成微型原子钟芯片的制备方法，其特征在于，所述反应物为氢化钛。

12.根据权利要求9所述的圆片级片上集成微型原子钟芯片的制备方法，其特征在于，所述硼硅玻璃为pyrex7740玻璃，所述的键合为阳极键合，工艺条件为：温度400℃，电压600V。

13.根据权利要求9所述的圆片级片上集成微型原子钟芯片的制备方法，其特征在于，第二步所述的加热器是金属电阻丝。

14.根据权利要求9所述的圆片级片上集成微型原子钟芯片的制备方法，其特征在于，所述球形玻璃微腔(31)大于半球。