[發明專利]氧化鎂密封腔的制備方法

在審

• 申請號: 201911039852.0
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN112744781A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 熊繼軍;賈平崗;劉佳;梁庭;譚秋林;劉文怡
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81C3/00;G01D21/02
• 代理公司: 深圳舍穆專利代理事務所(特殊普通合伙) 44398
• 代理人: 黃賢炬

本公開描述了一種氧化鎂密封腔的制備方法，其包括：準備工序，準備第一氧化鎂晶片和第二氧化鎂晶片；圖案化工序，對第一氧化鎂晶片的掩膜層進行光刻形成預定的圖案；刻蝕工序，使用磷酸溶液對第一氧化鎂晶片進行濕法刻蝕，并去除掩膜層；以及鍵合工序，對刻蝕后的第一氧化鎂晶片的帶有腔體的一面進行表面處理，對第二氧化鎂晶片的一面進行表面處理，并將第一氧化鎂晶片的第一鍵合面與第二氧化鎂晶片的第二鍵合面直接鍵合，以形成由第一氧化鎂晶片和第二氧化鎂晶片組成的密封體。由此，能夠提高這種密封體的密封性能，且利用氧化鎂的優良力學性能和動力學特性使其能夠很好地適應高溫高壓下的工作環境。

技術領域

本公開大體涉及一種氧化鎂密封腔的制備方法。

背景技術

目前，超燃沖壓發動機燃燒室溫度一般在2000℃左右，航空發動機燃燒室溫度超過1700℃，高速飛行器超音速飛行時，表面最高溫度超過1500℃，燃氣輪機燃燒溫度普遍在1350℃以上。在這些極端高溫、高壓環境下對傳感器性能要求也非常嚴格，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。

現有的傳感器或傳感器芯片常常是利用硅片等材料進行加工和處理而制成的，這些傳感器一般利用傳統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境條件。另外，現有技術中也沒有針對能夠適應這種高溫高壓環境的傳感器的制備方法。

發明內容

本公開有鑒于上述現有技術的狀況而提出，并鑒于高熔點氧化鎂的優良力學性能和動力學特性在高溫環境下的應用潛力，開發了氧化鎂晶片的加工技術，其目的在于提供一種能夠應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。

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：準備工序，準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，對所述第一氧化鎂晶片的掩膜層進行光刻形成預定的圖案；刻蝕工序，使用磷酸溶液對所述第一氧化鎂晶片進行濕法刻蝕，以在所述第一氧化鎂晶片形成預定深度的腔體，并去除所述掩膜層；以及鍵合工序，對刻蝕后的第一氧化鎂晶片的帶有所述腔體的一面進行表面處理，形成具有第一預定粗糙度和第一親水性的第一鍵合面，對第二氧化鎂晶片的一面進行表面處理，形成具有第二預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行預鍵合，并對所述預鍵合后的第一氧化鎂晶片和第二氧化鎂晶片進行退火。

在這種情況下，能夠通過濕法刻蝕工序制作成具有預定深度的腔體的第一氧化鎂晶片，并通過鍵合工序將第一氧化鎂晶片的具有第一預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定粗糙度和第二親水性的第二鍵合面進行鍵合，組成密封體。由此，能夠提高這種密封體的密封性能，且利用氧化鎂的優良力學性能和動力學特性使其制成的傳感器能夠很好地適應高溫高壓下的工作環境。

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密封腔。由此，能夠批量生產氧化鎂密封腔。

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，還包括預切割工序，所述預切割工序用于將所述密封體通過機械切割或激光切割的方式切割為多個芯片，且每個所述芯片具有一個密封腔。由此，通過機械切割或激光切割，能夠批量生產氧化鎂密封腔。

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，在所述預鍵合中，對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，能夠增強第一氧化鎂晶片和第二氧化鎂晶片的鍵合強度。