一种用于原子磁力仪的MEMS气室及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种用于原子磁力仪的MEMS气室及其制造方法，及磁传感器技术领域，旨在解决现有MEMS技术研制原子气室中固态化合物易从生成腔移动到作用腔，进而影响到原子与激光相互作用，以及原子气室小型化导致灵敏度低，并且片上集成加工不易实现的问题，本发明专利技术通过“S”形通道设计，解决了气室中固态化合物易从生成腔移动到作用腔的问题，降低了对原子与激光相互作用的影响，通过硅硅键合工艺增加了气室厚度，提高激光与原子相互作用距离，提高信噪比，解决了原子气室小型化导致的低灵敏度问题，增强了小型原子气室的灵敏度，采用MEMS工艺完成气室研制，易与其他组件集成，拓展了气室的应用场景。展了气室的应用场景。展了气室的应用场景。

【技术实现步骤摘要】
一种用于原子磁力仪的MEMS气室及其制造方法


[0001]本专利技术涉及磁传感器
，具体为一种用于原子磁力仪的MEMS气室及其制造方法。

技术介绍

[0002]原子磁力仪是一种磁场强度测量仪器，目前已有较为深入的研究与广泛的应用，涉及诸多领域，包括地球物理勘测、基础科学研究、生物医疗检测和弱磁异常探测等领域。
[0003]目前常用的原子磁力仪包括质子磁力仪、相干布里囚禁(CPT)原子磁力仪、无自旋交换驰豫(SERF)原子磁力仪和非线性磁致旋光(NMOR)原子磁力仪，原子磁力仪结构分为垂直腔面发射激光器(VCSEL)、光学元件、原子气室、加热组件和信号检测电路，原子气室作为其核心部件，提供激光与碱金属原子相互作用的空间，隔离外界环境避免碱金属原子与氧气和水等反应，并且决定了原子磁力仪整体结构的小型化，传统制造的原子气室多基于玻璃吹制技术，制造方法简单，但是很难做到小型化、批量加工和集成化，同时，基于原子磁力仪磁场测量原理，原子气室的小型化会导致原子磁力仪的低灵敏度。
[0004]因此，采用MEMS技术研制原子气室受到广泛关注本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于原子磁力仪的MEMS气室，其特征在于：包括玻璃层(5)与硅片层(6)，所述玻璃层(5)还包括第一玻璃片(51)、第二玻璃片(52)，所述硅片层(6)的顶面设有所述第一玻璃片(51)，所述硅片层(6)的底面设有第二玻璃片(52)，所述硅片层(6)上设有双腔结构，所述双腔结构还包括生成腔(1)、作用腔(2)，所述生成腔(1)、所述作用腔(2)均上下通透，所述生成腔(1)内设有碱金属源(3)，所述硅片层(6)的顶面上设有连接通道(4)，所述连接通道(4)连接所述生成腔(1)与所述作用腔(2)，所述连接通道(4)为弯曲结构。2.根据权利要求1所述的一种用于原子磁力仪的MEMS气室，其特征在于：所述硅片层(6)由多组的硅晶圆经硅硅键合工艺组成，位于顶部的所述硅晶圆为第一硅晶圆(61)，所述第一硅晶圆(61)的顶面设有所述连接通道(4)，其余的所述硅晶圆为第二硅晶圆(62)。3.根据权利要求1所述的一种用于原子磁力仪的MEMS气室，其特征在于：所述生成腔(1)与所述作用腔(2)均为圆柱状空腔，所述生成腔(1)的半径小于或等于所述作用腔(2)的半径，所述作用腔(2)处的所述玻璃层(5)上设有增透膜。4.根据权利要求1所述的一种用于原子磁力仪的MEMS气室，其特征在于：所述弯曲结构为S形连续直角弯，所述连接通道(4)有多组且对称设置，所述连接通道(4)的通道截面宽度为50～100μm，所述连接通道(4)的通道截面深度为200～300μm。5.一种MEMS气室的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)使用RCA标准清洗工艺清洗所述硅晶圆和玻璃片；(b)在所述硅晶圆的表面沉积二氧化硅和旋涂光刻胶作为掩膜，使用双腔结构光刻掩膜板进行曝光、显影，实现双腔室结构的深硅刻蚀制造，制备第二硅晶圆(62)；(c)基于二氧化硅牺牲掩膜层的多深度一体化刻蚀加工工艺，实现单步深硅刻蚀出含所述连接通道(4)的双腔室结构，制备第一硅晶圆(61)；(d)通过RIE进行表面等离子体活化，在＜200℃温度环境下，施加...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊，刘骅锋，欧阳浩，焦世民，涂良成，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：