[发明专利]芯片级微粒子真空腔室及其制备方法

说明书

本发明公开了一种芯片级微粒子真空腔室及其制备方法，真空腔室包括腔室本体、第一封装层和第二封装层，腔室本体包括第一腔室、第二腔室和第三腔室；第一腔室、第二腔室和第三腔室均以第一封装层为底面，以第二封装层为顶面，第一腔室顶端与第二封装层之间还设有第三封装层，第一腔室、第二腔室和第三腔室之间设有相互连通的通道；第一腔室内装有微粒子，微粒子不能通过通道转移，第二腔室内设有无引线真空度检测传感器，无引线真空度检测传感器为具有磁性的悬臂梁，第三腔室内装有吸气剂。制备方法包括制备腔室本体、封装层、悬臂梁，并进行组装。本发明的芯片级微粒子真空腔室体积小、无外部引线，设计加工难度低。

技术领域

本发明属于光悬浮技术和MEMS技术领域，涉及一种芯片级微粒子真空腔室及其制备方法，具体涉及一种内置无引线真空度检测传感器的芯片级微粒子真空腔室及其制备方法。

背景技术

光悬浮技术自诞生以来已经广泛应用于生命科学、胶体科学、惯性测量等诸多前沿研究领域，然而目前光悬浮系统所采用的真空腔多为大体积高强度的机械真空腔，这对光悬浮技术应用在紧凑型工程器件增加了不小的难度。制作出小体积、较高真空度的微粒子腔室对于小型化光阱力悬浮系统的构建具有重要意义。目前小体积较高真空度的微粒子腔室基本采用微结构加工工艺(简称MEMS工艺)进行制备，而对MEMS真空腔的真空度检测手段大多数采用腔室内嵌敏感结构从而标定真空度的手段，但均需要借助引线工艺将电信号输出转换，这将大幅度增加MEMS微粒子腔室的设计及加工难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种体积小、结构简单、设计加工难度低的内置无引线真空度检测传感器的芯片级微粒子真空腔。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种芯片级微粒子真空腔室，其特征在于，包括腔室本体、第一封装层和第二封装层，腔室本体包括第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述第一腔室、第二腔室和第三腔室均以第一封装层为底面，以第二封装层为顶面，所述第一腔室顶端与第二封装层之间还设有第三封装层，所述第一腔室、第二腔室和第三腔室之间设有相互连通的通道；所述第一腔室内装有微粒子，所述微粒子不能通过所述通道转移，所述第二腔室内设有无引线真空度检测传感器，所述无引线真空度检测传感器为具有磁性的悬臂梁，所述第三腔室内装有吸气剂。

上述的芯片级微粒子真空腔室，优选的，所述悬臂梁包括用于敏感真空度的悬臂端、固定于第二腔室侧壁的固定端和用于连结悬臂端和固定端的连结部。

上述的芯片级微粒子真空腔室，优选的，所述悬臂梁为铁悬臂梁。

上述的芯片级微粒子真空腔室，优选的，所述腔室本体为硅基体，所述第一封装层、第二封装层及第三封装层为玻璃片。

上述的芯片级微粒子真空腔室，优选的，所述第一腔室和第三腔室均小于第二腔室，并位于第二腔室的同侧。

作为一个总的发明构思，本发明还提供了一种上述的芯片级微粒子真空腔室的制备方法，包括以下步骤：

S1、对硅片、玻璃片进行预处理以清除表面污染物，得到预处理后的硅片和玻璃片；

S2、对预处理后的硅片进行激光划片加工，得到具有第一贯穿结构、第二贯穿结构和第三贯穿结构的硅基体；

S3、在所述第一贯穿结构、第二贯穿结构和第三贯穿结构之间开设相互连通的通道；

S4、在所述第一贯穿结构内划片制得用于安装第三封装层的第一支撑台阶，在所述第二贯穿结构内划片制得用于固定悬臂梁的第二支撑台阶，得到腔室本体；

S5、以一预处理后的玻璃片划片加工为第一封装层，使所述第一支撑台阶和第二支撑台阶朝上，将所述腔室本体置于所述第一封装层上，进行第一次阳极键合，形成具有第一半腔室、第二半腔室和第三半腔室的硅-玻璃半腔室；