[发明专利]包括吸气剂的气密壳体、并入这样的气密壳体的光电部件或MEMS装置、以及相关的制造方法

说明书

本发明涉及光电部件(11)或MEMS装置用的气密壳体(10a)，其配置为形成其中低压或真空为主的腔室(12)，所述气密壳体包括：对感兴趣的至少一个波长(λ)透明的光学窗口(14)；和吸气剂材料层(15a)，其配置为捕获存在于该腔室中的气体并沉积在与腔室相对的光学窗口上。该吸气剂材料的厚度(e_t)大于60纳米，孔隙率(P)在10至70％的范围，从而满足以下关系：式(I)，其中λ对应于所述感兴趣的至少一个波长，k对应于所述光学窗口的所述感兴趣的至少一个波长用的所述吸气剂材料层的材料的消光系数，

技术领域

本发明涉及气密壳体，其配置为形成其中确定的压力为主并且意欲容纳对于其操作需要低压或真空的部件的腔室。本发明还涉及光电部件或MEMS装置，其被封装在这种气密壳体中。进一步涉及形成这种气密壳体的方法。

本发明可应用于任何类型的光电部件或MEMS装置，其中例如成像测辐射热计等需要的具有预定压力的腔室。

背景技术

为了在真空或低压下形成壳体，已知使用从腔室泵送空气，随后将形成壳体的壁密封，特别是通过金属焊接来密封。然而，进行金属焊接产生腔室的加热，导致在腔室壁上捕获的气体分子的解吸。

当将壳体密封时，存在于壳体中的气体不再能通过泵送系统排出，使得特定的吸附装置应位于壳体内以去除由壁的解吸产生的并存在于该壳体内的气体。这种吸附装置称为“吸气剂”。

吸气剂通常以沉积在壳体的一个壁上的金属层的形式呈现。吸气剂最初被钝化。通过其天然氧化物(如果其已经暴露于环境空气)、或者通过覆盖吸气剂的贵金属层、或者通过由特定的热处理产生的氧化物来进行钝化。

因此，有必要激活吸气剂，以引起天然氧化物或贵金属层在金属层的整个体积上的溶解，然后使吸气剂具有反应性。

激活通常通过加热吸气剂来进行。由于加热，钝化层的原子扩散到吸气剂的金属层中，并且金属层的表面能够捕获存在于壳体中的气体，从而降低其内部的压力。然后，吸气剂被称为“激活的”。

在腔室中达到的真空水平由吸气剂吸附的气体分子的量来控制。该量取决于激活条件和吸气剂的性能，即取决于其化学性质、其微观结构和其表面与腔室的气体接触的程度。

关于吸气剂激活条件，期望原子从钝化层扩散到吸气剂的体积中。为了使扩散容易，吸气剂应当具有高密度的晶界，因为穿过晶界的扩散比在晶粒内的扩散更快。进一步，在激活期间，解吸的气体的量随着退火温度而增加。因此，在高密度的晶界的情况下，可以限制吸气剂的激活温度，从而限制气体分子解吸到腔室中以获得非常低的压力。

同时，还已知的是，不够厚的吸气剂不能再生其表面的金属特性，因为形成钝化层的杂质原子不能完全扩散到吸气剂中。例如，文献US 7,998,319表明当吸气剂的厚度小于500纳米时，吸气剂的吸附特性会降低。例如，文献US 6,897,551表明当吸气剂的厚度小于100纳米时，吸气剂的吸附特性会降低。

因此，为了有效地应对激活条件和吸附需求的限制，优选使用具有充分厚度、典型地厚度大于60纳米的吸气剂材料层。

此外，吸附的气体的量取决于腔室内的吸气剂材料的表面积。在光电部件的情况下，壳体包括对于光电部件的感兴趣的至少一个波长透明的光学窗口。

此光学窗口的存在通常会减少可用于将吸气剂材料沉积在壳体内壁上的表面积。事实上，如美国专利8,395,229中所述，通常不将吸气剂材料沉积在光学窗口上，因为吸气剂材料的存在可能会使通过光学窗口传输的光信号的量降级。因此，如文献US2014/0175590中所述，在真空下操作的光电部件的壳体通常过大，允许将吸气剂材料定位在与光学窗口不同的壳体部分上。