本發(fā)明涉及一種標(biāo)準(zhǔn)漏孔及其制作方法，尤其是一種通道型標(biāo)準(zhǔn)漏孔及其制作方法。

背景技術(shù)：

標(biāo)準(zhǔn)漏孔是一種可在一定條件下提供已知氣體流量的元件，它作為一種重要的計量工具，不僅成為漏率定量檢測和氣體微流量測量的重要量具，同時也在檢漏儀、四極質(zhì)譜儀、真空計的校準(zhǔn)以及真空泵抽速的測量等領(lǐng)域，發(fā)揮著重要的作用。根據(jù)泄漏機制的不同，標(biāo)準(zhǔn)漏孔可以分為通道型標(biāo)準(zhǔn)漏孔和滲透型標(biāo)準(zhǔn)漏孔，與滲透型標(biāo)準(zhǔn)漏孔相比，通道型標(biāo)準(zhǔn)漏孔具有結(jié)構(gòu)堅固、溫度系數(shù)較小、工作氣體種類多樣等優(yōu)點，因此在真空計量和校準(zhǔn)領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用。

近年來，新型通道型標(biāo)準(zhǔn)漏孔的制作成為國際真空領(lǐng)域的研究熱點之一。日本國家計量研究所(nationalmetrologyinstituteofjapan)的hajimeyoshida等人利用孔徑小于1μm的不銹鋼燒結(jié)濾芯制備出了新型的固定流導(dǎo)型分子流標(biāo)準(zhǔn)漏孔；葡萄牙新里斯本大學(xué)(universidadenovadelisboa)的o.m.n.d.teodoro等人利用軟木塞中的通道直徑均在100nm以下這一特性，將其封裝成標(biāo)準(zhǔn)漏孔，然后分別使用氦質(zhì)譜檢漏儀直接測量法和定容升壓法測量了氦氣和其他氣體對該漏孔的流導(dǎo)。上述漏孔的成功制作雖然在漏孔制作方法上取得了重要的突破，但制得的漏孔仍然存在很多問題，制作過程中漏孔的特征尺寸難以控制，氣體在漏孔中多處于復(fù)雜過渡流狀態(tài)，漏孔漏率不確定，此外由于使用真空膠等聚合物進(jìn)行漏孔元件的封裝，使用時材料放氣會導(dǎo)致本底漏率的增大。

因此，急需設(shè)計一種尺寸可控，本底漏率低，能夠?qū)崿F(xiàn)寬壓強范圍內(nèi)的氣體分子流傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)漏孔。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中標(biāo)準(zhǔn)漏孔制作過程中尺寸難以控制，本底漏率高，無法實現(xiàn)寬壓強范圍內(nèi)的氣體分子流傳輸?shù)葐栴}，而提供一種銅銅鍵合制作通道型標(biāo)準(zhǔn)漏孔的方法來解決上述問題。

一種銅銅鍵合制作通道型標(biāo)準(zhǔn)漏孔的方法，其特征是，包括以下工藝步驟：

(1)利用氧等離子體對清潔后的硅片基底進(jìn)行轟擊處理；

(2)在硅片基底表面旋涂一層az-5530光刻膠，曝光顯影后，在光刻膠表面形成矩形溝槽結(jié)構(gòu)；

(3)利用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)實現(xiàn)光刻膠圖形向硅片基底轉(zhuǎn)移；

(4)利用激光加工技術(shù)將硅片基底切割成一矩形，并利用磁控濺射鍍膜在硅片基底上沉積一層200nm銅膜；

(5)另取直徑48.75mm的銅板，其上加工出矩形凸臺，并在凸臺表面加工出一個直徑6mm的通孔，然后對銅板表面進(jìn)行預(yù)處理；

(6)將硅片基底和銅板放入鍵合機中，利用銅銅鍵合實現(xiàn)二者的封接，完成標(biāo)準(zhǔn)漏孔的制作。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中，氧離子體轟擊處理的真空度為6-10pa，時間為10min。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)中，旋涂的光刻膠厚度為300nm，紫外曝光時間和顯影時間分別為8s和40s。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)中，矩形溝槽深度為100nm，寬度為2μm。

進(jìn)一步的，所述矩形硅片基底與銅板表面的凸臺的尺寸相同，均為20mm×10mm。

進(jìn)一步的，所述步驟(5)中，銅板表面的預(yù)處理方式為化學(xué)機械拋光(cmp)，處理后凸臺表面的粗糙度＜1nm，銅板表面其他部分的粗糙度＜10nm。

進(jìn)一步的，所述步驟(6)中，銅銅鍵合的工藝參數(shù)為：真空度高于0.1pa，加熱溫度300～500℃，施加壓力＜0.1mpa。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

一、本發(fā)明可通過制作過程中工藝參數(shù)的調(diào)整，控制矩形溝槽的尺寸大小，進(jìn)行實現(xiàn)通道型標(biāo)準(zhǔn)漏孔特征尺寸的有效控制；

二、本發(fā)明采用銅銅鍵合的方式進(jìn)行漏孔封裝，避免了真空膠封方式帶來的材料放氣，因此獲得的標(biāo)準(zhǔn)漏孔本底漏率低；

三、本發(fā)明制作的標(biāo)準(zhǔn)漏孔的特征尺寸為納米量級，能夠?qū)崿F(xiàn)寬壓強范圍內(nèi)的氣體分子流傳輸。

附圖說明

圖1是刻蝕后的硅片基底示意圖。

圖2是對圖1所示硅片基底進(jìn)行切割并在其上沉積銅膜后的示意圖。

圖3是銅板的示意圖。

圖4是通道型標(biāo)準(zhǔn)漏孔的剖面示意圖。

其中，1-硅片基底、2-銅膜、3-漏孔通道、4-銅板。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖將對本發(fā)明實施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

參見圖4，本發(fā)明所提供的通道型標(biāo)準(zhǔn)漏孔，硅片基底1、銅膜2、漏孔通道3、銅板4；

參見圖1～圖4，下面將說明本發(fā)明所提供的一種銅銅鍵合制作通道型標(biāo)準(zhǔn)漏孔的方法，包括以下步驟：

(1)取一4英寸的硅片作為基底，經(jīng)去離子水沖洗和干燥氮氣吹干后，利用丙酮擦拭拋光面，直到強光下無肉眼可見的污染物。然后將硅片基底1置于灰化機中，利用真空泵進(jìn)行抽真空，待真空度達(dá)到6-10pa時，調(diào)節(jié)轟擊電流，利用氧等離子體轟擊處理增強其表面附著力，10min后關(guān)機并取出硅片基底1。

(2)在硅片基底1表面旋涂一層300nm厚的az-5530光刻膠，然后將其置于90℃的烘箱中前烘15min，然后放入紫外曝光機中，曝光8s后取出硅片基底1，接著放入濃度0.5％的naoh溶液中，顯影40s后，在光刻膠表面形成矩形的光柵結(jié)構(gòu)。

(3)將獲得光刻膠圖形結(jié)構(gòu)的硅片基底1放入刻蝕機中，以sf6和c4f8分別作為刻蝕氣體和側(cè)壁保護(hù)氣體，利用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到硅片基底1的表面，在其上形成一矩形溝槽結(jié)構(gòu)，溝槽的深度和寬度分別為100nm和2μm。最后將其放入經(jīng)濃硫酸和雙氧水2：1配置的piranha溶液中，去除殘余的光刻膠。

(4)利用激光加工技術(shù)將硅片基底1切割成一尺寸為20mm×10mm的矩形，溝槽方向與硅片基底長邊平行，溝槽長度為15mm，一端與硅片基底1的端面相切。由于硅與銅無法直接進(jìn)行鍵合，因此需要利用磁控濺射鍍膜技術(shù)在硅片基底1上沉積一層200nm銅膜2，同時對溝槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行了復(fù)制，在銅膜2上形成了與硅片基底1上刻蝕形成的溝槽具有相同尺寸的漏孔通道3。

(5)另取直徑48.75mm的銅板4，其上加工出矩形凸臺，凸臺高出銅板4表面0.5mm，為了便于鍵合時的對準(zhǔn)，凸臺與矩形硅片基底1具有相同的尺寸，均為20mm×10mm，并在凸臺表面加工出一個直徑6mm的通孔，通孔中心距矩形凸臺的長邊和短邊均為5mm，然后對銅板4表面進(jìn)行預(yù)處理，利用化學(xué)機械拋光(cmp)對其表面進(jìn)行拋光，處理后凸臺表面的粗糙度＜1nm，銅板4表面其他部分的粗糙度＜10nm。

(6)對硅片基底1和銅板4進(jìn)行清潔處理后，將其放入鍵合機中，待壓力降低至0.1pa以下后，在加熱溫度300～500℃，施加壓力＜0.1mpa的條件下，利用銅銅鍵合實現(xiàn)二者的封接，完成標(biāo)準(zhǔn)漏孔的制作。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求所述的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。