芯片级铷原子气室的制备

本文设计了一套技术方案,用于制备量子传感仪表的核心物理组件芯片级铷原子气室,工艺流程包括微小型硅孔容器制备、叠氮化铷(Rb N3)填充、晶圆级气密封装,以及叠氮化铷光照分解等.利用阳极键合技术,通过改进的玻璃/硅片/玻璃三层晶圆气密封装工艺完成了芯片级铷原子池的封装制备.为实现玻璃/硅片/玻璃三层晶圆键合,在完成玻璃/硅片两层晶圆键合后,采用倾斜角度溅射的方法在玻璃/硅片键合结构的背面(即玻璃一面)和侧边镀制了一定厚度的Al金属膜,将电学接触引导至硅片,然后进行第二次阳极键合,以此获得高质量的玻璃/硅片/玻璃三层键合结构.通过显微镜、芯片剪切力测试和He检漏仪等手段对键合结构进行检测分析表明,三层键合结构的两个键合截面均具有良好的键合强度,键合结构的气密性优于2.5×10-8Pa·m3·s-1.完成气密封装后,采用光辐照分解的方法使腔室中的Rb N3分解成Rb和N2,获得了以N2作为缓冲气体的铷原子池.通过透射光谱表明Rb有效地存在于腔室之中,证明了该工艺方案对制备芯片级碱金属原子气室是简便可行的.