本公開大體涉及電子核心產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)氧化鎂密封腔的制備方法及光學(xué)傳感器。

背景技術(shù)：

1、目前，超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室溫度一般在2000℃左右，航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室溫度超過1700℃，高速飛行器超音速飛行時(shí)，表面最高溫度超過1500℃，燃?xì)廨啓C(jī)燃燒溫度普遍在1350℃以上。在這些極端高溫、高壓環(huán)境下對(duì)傳感器性能要求也非常嚴(yán)格，其中，決定傳感器可靠性的決定性因素包括傳感器的制造材料和制造方法。

2、現(xiàn)有的傳感器或傳感器芯片常常是利用硅片等材料進(jìn)行加工和處理而制成的，這些傳感器一般利用傳統(tǒng)工藝制成且通常不能夠承受如上所述的高溫高壓下的極端環(huán)境條件。另外，現(xiàn)有技術(shù)中也沒有針對(duì)能夠適應(yīng)這種高溫高壓環(huán)境的傳感器的制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的狀況而提出，并鑒于高熔點(diǎn)氧化鎂的優(yōu)良力學(xué)性能和動(dòng)力學(xué)特性在高溫環(huán)境下的應(yīng)用潛力，開發(fā)了氧化鎂晶片的加工技術(shù)，其目的在于提供一種能夠應(yīng)用于在高溫高壓工作的傳感器中的氧化鎂密封腔的制備方法。

2、為此，本公開第一方面提供了一種氧化鎂密封腔的制備方法，其包括：準(zhǔn)備工序，準(zhǔn)備第一氧化鎂晶片和第二氧化鎂晶片，并且在所述第一氧化鎂晶片的表面形成掩膜層；圖案化工序，對(duì)所述第一氧化鎂晶片的掩膜層進(jìn)行光刻形成預(yù)定的圖案；刻蝕工序，使用磷酸溶液對(duì)所述第一氧化鎂晶片進(jìn)行濕法刻蝕，以在所述第一氧化鎂晶片形成預(yù)定深度的腔體，并去除所述掩膜層；以及鍵合工序，對(duì)刻蝕后的第一氧化鎂晶片的帶有所述腔體的一面進(jìn)行表面處理，形成具有第一預(yù)定粗糙度和第一親水性的第一鍵合面，對(duì)第二氧化鎂晶片的一面進(jìn)行表面處理，形成具有第二預(yù)定粗糙度和第二親水性的第二鍵合面，并將所述第一氧化鎂晶片的第一鍵合面與所述第二氧化鎂晶片的第二鍵合面直接鍵合，以形成由所述第一氧化鎂晶片和所述第二氧化鎂晶片組成的密封體，其中，在所述鍵合中，對(duì)所述第一氧化鎂晶片的第一鍵合面與所述第二氧化鎂晶片的第二鍵合面直接進(jìn)行預(yù)鍵合，并對(duì)所述預(yù)鍵合后的第一氧化鎂晶片和第二氧化鎂晶片進(jìn)行退火。

3、在這種情況下，能夠通過濕法刻蝕工序制作成具有預(yù)定深度的腔體的第一氧化鎂晶片，并通過鍵合工序?qū)⒌谝谎趸V晶片的具有第一預(yù)定粗糙度和第一親水性的第一鍵合面和第二氧化鎂晶片的具有第二預(yù)定粗糙度和第二親水性的第二鍵合面進(jìn)行鍵合，組成密封體。由此，能夠提高這種密封體的密封性能，且利用氧化鎂的優(yōu)良力學(xué)性能和動(dòng)力學(xué)特性使其制成的傳感器能夠很好地適應(yīng)高溫高壓下的工作環(huán)境。

4、另外，在本公開第一方面所涉及的氧化鎂密封腔的制備方法中，可選地，所述密封體具有多個(gè)密封腔。由此，能夠批量生產(chǎn)氧化鎂密封腔。

5、另外，在本公開第一方面所涉及的氧化鎂密封腔的制備方法中，可選地，還包括預(yù)切割工序，所述預(yù)切割工序用于將所述密封體通過機(jī)械切割或激光切割的方式切割為多個(gè)芯片，且每個(gè)所述芯片具有一個(gè)密封腔。由此，通過機(jī)械切割或激光切割，能夠批量生產(chǎn)氧化鎂密封腔。

6、另外，在本公開第一方面所涉及的氧化鎂密封腔的制備方法中，可選地，在所述預(yù)鍵合中，對(duì)所述第一氧化鎂晶片與所述第二氧化鎂晶片加壓，并且將所述預(yù)鍵合后的第一氧化鎂晶片和第二氧化鎂晶片在100至400℃下預(yù)熱10至60分鐘，并以每分鐘10℃的速率升至1200℃，并保持60至240分鐘。由此，能夠增強(qiáng)第一氧化鎂晶片和第二氧化鎂晶片的鍵合強(qiáng)度。

7、另外，在本公開第一方面所涉及的氧化鎂密封腔的制備方法中，可選地，在所述鍵合工序中，對(duì)刻蝕后的所述第一氧化鎂晶片的帶有所述腔體的一面進(jìn)行氧等離子體活化處理，并接著使用濕法活化溶液進(jìn)行表面處理，形成具有所述第一預(yù)定粗糙度和所述第一親水性的所述第一鍵合面，對(duì)所述第二氧化鎂晶片的一面進(jìn)行所述氧等離子體活化處理，并接著使用所述濕法活化溶液進(jìn)行表面處理，形成具有所述第二預(yù)定粗糙度和所述第二親水性的所述第二鍵合面。由此，通過氧等離子體活化處理和表面處理，能夠使第一鍵合面和第二鍵合面具備滿足要求的表面粗糙度和親水性，能夠使第一氧化鎂晶片和第二氧化鎂晶片更好的鍵合。

8、另外，在本公開第一方面所涉及的氧化鎂密封腔的制備方法中，可選地，所述第一鍵合面為羥基層，所述第二鍵合面為羥基層。由此，能夠增強(qiáng)第一鍵合面和第二鍵合面的親水性能。

9、另外，在本公開第一方面所涉及的氧化鎂密封腔的制備方法中，可選地，將所述第一氧化鎂晶片和所述第二氧化鎂晶片對(duì)準(zhǔn)疊放，并進(jìn)行預(yù)鍵合。由此，能夠使第一氧化鎂晶片和第二氧化鎂晶片更有效的進(jìn)行鍵合。

10、另外，在本公開第一方面所涉及的氧化鎂密封腔的制備方法中，可選地，所述掩膜層的材料為二氧化硅、氮化硅、鉻、金中的一種。由此，能夠根據(jù)情況合理的選擇掩膜層的材料。

11、另外，在本公開第一方面所涉及的氧化鎂密封腔的制備方法中，可選地，所述磷酸溶液中的濃度為25％至85％，并且所述濕法刻蝕的溫度為20℃至120℃。由此，能夠使刻蝕的腔體和側(cè)壁滿足刻蝕的要求。

12、另外，在本公開第一方面所涉及的氧化鎂密封腔的制備方法中，可選地，所述磷酸溶液中的濃度為50％至85％。由此，通過選擇合適濃度的磷酸溶液，能夠進(jìn)一步使刻蝕的腔體和側(cè)壁滿足刻蝕的要求。

13、另外，在本公開第一方面所涉及的氧化鎂密封腔的制備方法中，可選地，所述第一預(yù)定粗糙度小于1nm，并且所述第二預(yù)定粗糙度小于1nm。由此，能夠使第一鍵合面和第二鍵合面實(shí)現(xiàn)更緊密的鍵合。

14、另外，在本公開第一方面所涉及的氧化鎂密封腔的制備方法中，可選地，所述第一氧化鎂晶片和所述第二氧化鎂晶片為單晶晶片。由此，通過單晶氧化鎂更穩(wěn)定的性質(zhì)能夠使得第一氧化鎂晶片和所述第二氧化鎂晶片組成的密封體具有更穩(wěn)定的性能。

15、另外，在本公開第一方面所涉及的氧化鎂密封腔的制備方法中，可選地，所述第一鍵合面的水接觸角小于5°，并且所述第二鍵合面的水接觸角小于5°。由此，能夠使第一鍵合面和第二鍵合面具有更好的親水性。

16、另外，在本公開第一方面所涉及的氧化鎂密封腔的制備方法中，可選地，所述濕法活化溶液包含氫氧化銨、雙氧水和水，并且氫氧化銨、雙氧水與水的比例為1︰1︰5。由此，能夠使第一鍵合面和第二鍵合面具有更合適的表面粗糙度和親水性。

17、另外，在本公開第一方面所涉及的氧化鎂密封腔的制備方法中，可選地，所述密封腔為圓柱體。由此，能夠增強(qiáng)氧化鎂密封腔的工作性能。

18、另外，在本公開第一方面所涉及的氧化鎂密封腔的制備方法中，可選地，所述圓柱體的底面圓直徑為2-8mm，所述圓柱體的高度為10-100μm。由此，能夠獲得滿足需要的密封腔。

19、另外，在本公開第一方面所涉及的氧化鎂密封腔的制備方法中，可選地，還包括設(shè)有通孔的第三氧化鎂晶片，將所述三氧化鎂晶片與所述第二氧化鎂晶片和所述第一氧化鎂晶片同時(shí)進(jìn)行鍵合。在這種情況下，

20、本公開第二方面提供了一種溫壓一體傳感器，其使用本公開第一方面任一項(xiàng)所述的氧化鎂密封腔的制備方法。

21、在這種情況下，能夠使制作成的氧化鎂密封腔應(yīng)用于該溫壓一體傳感器，能夠使該溫壓一體傳感器既可以用于測(cè)量溫度又可以測(cè)量壓力。

22、在本公開中，能夠通過濕法刻蝕工序制作成具有預(yù)定深度的腔體的第一氧化鎂晶片，并通過鍵合工序?qū)⒌谝谎趸V晶片的具有第一預(yù)定粗糙度和第一親水性的第一鍵合面和第二氧化鎂晶片的具有第二預(yù)定粗糙度和第二親水性的第二鍵合面進(jìn)行鍵合，組成密封體。由此，能夠提高這種密封體的密封性能，且利用氧化鎂的優(yōu)良力學(xué)性能和動(dòng)力學(xué)特性使其制成的傳感器能夠很好地適應(yīng)高溫高壓下的工作環(huán)境。