[发明专利]一种低温表面活化直接键合制备石英玻璃毛细管的方法

摘要

本专利公开了一种低温表面活化直接键合制备石英玻璃毛细管的方法。所述方法通过湿化学法活化石英玻璃表面，采取多层玻璃堆叠直接键合的方式，在较低温度下辅以适当的压力实现石英玻璃毛细管的制备。特定尺寸的钢针被加入到模型中用于限定毛细管道的尺寸和位置，制备的毛细管孔径最小可达200μm，键合强度可达5MPa。本发明低温表面活化键合操作简单，对玻璃片表面粗糙度要求较低，而且无需洁净间以及昂贵的超高真空等离子处理设备。所述方法克服了传统方法制备毛细管道可能产生的管道塌陷，器件表面失透及内壁粗糙等问题，所制得管道内壁光滑，增大了孔道内样品的可视区域，大幅度提升芯片性能。

主权项

1.一种低温表面活化直接键合制备石英玻璃毛细管的方法，其特征在于，通过湿化学法活化石英玻璃表面并采用多层玻璃堆叠直接键合的方式制备石英玻璃毛细管，主要包括以下步骤：(S1)、清洗所有玻璃片，除各类有机物污染，是所述玻璃片分别经过甲醇、丙酮和去离子水超声清洗5分钟；(S2)、所有玻璃片经过食人鱼试剂油浴处理，是采用现配H2SO4:H2O2体积比＝3:1的食人鱼溶液120℃油浴15分钟；(S3)、所有玻璃片经过两步RCA标准清洗液清洗，是采用玻璃片被浸入RCA1和RCA2溶液中100℃油浴加热煮沸15分钟，RCA1是NH4OH:H2O2:H2O体积比＝1:1:5，RCA2是NH4OH:HCl:H2O体积比＝1:1:5，然后经过去离子水清洗5分钟，并浸在去离子水中备用；(S4)、玻璃片浸入活化液油浴处理，是采用NH4OH:H2O2:H2O体积比＝6:1:3的溶液中80℃油浴30分钟；(S5)、玻璃片去离子水冲洗后转入在盛满去离子水的容器中贴合，贴合过程前，将(S4)处理后的4片玻璃堆叠，将200μm直径的钢针加入到玻璃中来，用于毛细孔道的尺寸控制和孔道定位，所述玻璃片在水下贴合后，将水抽干并转移到真空干燥箱中100℃预键合1‑2小时；(S6)、将预键合好的器件转移到不锈钢模具中施压，低温保温，实现永久键合，是加30MPa的压力，在真空干燥箱中100‑250℃保温2‑10小时实现永久键合；在所述步骤(S6)后，进一步对毛细玻璃管进行1000℃高温回火处理，是在空气气氛下，升温速率5℃/min，加热到1000℃，保温30min。