专利名称：原子振荡器和用于制造原子振荡器的方法
技术领域：
本发明涉及一种原子振荡器以及一种用于制造原子振荡器的方法。
背景技术：
原子钟(原子振荡器)被视为具有显著的时针精确度的计时器。已经有人开始研究将原子钟最小化技术。原子钟作为振荡器而形成，其与组成如碱金属等原子的电子的瞬变能量有关。特别地，基于碱金属的原子的电子在没有扰动的状态下的瞬变能量而获得显著精准的值。相比于晶体振荡器，其可获得具有显著的更高位数的频率稳定性。已有某些原子钟的方法。在其它方法中，一种相干布居俘获(CPT)方法的原子钟具有比晶体振荡器高约三位数的频率稳定性，并且被期望达到超小型和实现超能耗(参见非专利文献I和2)。如图I所示，CPT方法的原子钟包括光源910例如激光元件等、以及密封有碱金属的碱金属单元940，以及光检测器950，其接收穿过碱金属单元940的激光。该激光被调制，并通过以出现在特定波长的载波两侧的边带波长同时将碱金属原子中的电子的进行两次跃迁而被激发。这些跃迁中的瞬变能量是恒定的。当该激光的边带波长对应于瞬变能量各自的波长时，产生清除响应，其中碱金属中的光吸收率被降低。该原子振荡器具有以下特征，其中，载波波长被调整以使碱金属的光吸收率被降低，由光检测器950所检测的信号被反馈至调制器960，且来自光源910如激光元元件等的激光的调制频率由该调制器960进行调整。该激光从光源910发出，并通过准直透镜920和λ /4板930照射碱金属单元940。已经公开了(参见专利文献I至4)用于利用微机电系统(MEMS)技术制造微细化原子钟中的碱金属单元的方法。在这些公开的方法中，在利用光刻技术和蚀刻技术在Si衬底上形成开口之后，玻璃和Si衬底阳极结合。通过将约250V至1000V的电压施加于玻璃和Si衬底之间的界面，阳极结合在200°C至450°C下进行。其后，碱金属和缓冲气体被注入，并且形成上表面的开口部分通过与玻璃阳极结合而被密封。碱金属单元通过将组成上述每个单元的原材料进行切片而形成。多种方法被提供以将碱金属封装在单元中。非专利文献3公开了一种方法，其中金属Cs (铯)直接落入要密封的真空中。并且，非专利文献3还公开了一种将BaN6水溶液与CsCl混合的液体溶液注入该单元，而在该单元被密封之后，通过在200°C反应而生成金属Cs。非专利文献4公开了一种方法，其中金属Cs通过安瓿中的BaN6+CsCl以及加热器反应生成，并蒸发而转移到单元中。非专利文献5公开了一种方法，其中利用一般蒸发方法，在CsN3在单元中形成薄膜之后，紫外线被照射，而生成Cs和N2。非专利文献6公开了一种方法，其中在空气中稳定的Cs分配器被置入单元中之后，激光单独照射在该Cs分配器上以加热，从而生成Cs。还可提供其它方法。在利用阳极结合对单元进行密封的情况下，由阳极结合所生成的氧、OH、H2O等与单元中的碱金属反应。例如，在Cs的情况下，由于CsxOy等被生成，激光的渗透性会产生波动，并发生频率偏移。因而，存在的一个问题是，频率的短期稳定性被降低。
[专利文献]专利文献I :美国专利第6806784号专利文献2 :美国专利公开说明书第2005/0007118号专利文献3 :日本专利申请公开说明书第2009-212416号专利文献4 :日本专利申请公开说明书第2009-283526号[非专利文献]非专利文献I Applied Physics Letters,第 85 卷，第 1460-1462 页(2004) 非专利文献2 Comprehensive MicroSystems,第 3 卷，第 571-612 页非专利文献3 Applied Physics Letters,第 84 卷,第 2694-2696 页(2004)非专利文献4 0PTICS LETTERS,第 30 卷，第 2351-2353 页(2005)非专利文献5 :Applied Physics Letters,第 90 卷，114106 (2007)非专利文献6 J. Micro/Nanolith, MEMS M0EMS7 (3)，033013 (2008)
发明内容
本发明解决或减少一个或多个上述问题。在本公开的一方面，提供了一种原子振荡器，包括密封有碱金属的碱金属单元，将激光束照射至该碱金属单元的光源，以及检测穿过该碱金属单元的光的光检测器，其中该碱金属单元包括第一元件，其中第一玻璃衬底结合于第一衬底的第二表面，第一开口部分在该第一衬底形成以从第一表面穿透至该第二表面；第二兀件，其中第二玻璃衬底结合于第二衬底的第四表面，第二开口部分形成在该第二衬底处以从第三表面穿透至第四表面；单元内部，其通过将第一元件的第一衬底的第一表面结合至第二元件的第二衬底的第三表面，由第一元件的第一开口部分和第二元件的第二开口部分而形成；以及碱金属原材料，其由单元内部所封装。在本公开的另一方面，提供了一种用于制造原子振荡器的方法，该原子振荡器包括密封有碱金属的碱金属单元，将激光束照射至该碱金属单元的光源，以及检测穿过该碱金属的光的光检测器，所述方法包括形成从第一衬底的第一表面穿透至第二表面的第一开口部分以及从第二衬底的第三表面穿透至第四表面的第二开口部分，该第一开口部分和第二开口部分具有近似相同的形状；通过将第一玻璃衬底结合到形成第一开口部分的第一衬底的第二表面，形成第一元件，以及通过将第二玻璃衬底结合到形成第二开口部分的第二衬底的第四表面，形成第二兀件；将碱金属原材料置入第一兀件的第一开口或第二兀件的第二开口 ；以及将第一元件的第一衬底的第一表面结合于第二元件的第二表面的第三表面，其中碱金属单元的单元内部是由第一元件的第一开口部分与第二元件的第二开口部分形成的。
在下文中，本发明的实施例将结合附图进行描述。图I是用于说明第一实施例中的原子振荡器的视图；图2是用于说明第一实施例中的原子振荡器的视图；图3A至图3H是图示第一实施例中的原子振荡器的制造方法流程图的视图4A至图4H是图示第二实施例中的原子振荡器的制造方法流程图的视图；图5A至图5C是图示第二实施例中的原子振荡器的另一种制造方法流程图的视图；图6A至图6H是图示第三实施例中的原子振荡器的制造方法流程图的视图；图7A至图7F是图示第四实施例中的原子振荡器的制造方法流程图的视图；
图8A至图SB是用于说明第四实施例中的原子振荡器的制造方法的视图；图9A至图9H是图示第五实施例中的原子振荡器制造方法流程图的视图；图IOA至图IOC是图示第五实施例中的原子振荡器的另一种制造方法流程图的视图；图IlA至图IlH是图示第六实施例中的原子振荡器制造方法流程图的视图；图12A至图12E是图示第七实施例中的原子振荡器制造方法流程图的视图；图13A至图13E是用于说明第七实施例中的原子振荡器制造方法的视图；图14是图示第八实施例中的原子振荡器配置的视图；图15是用于说明在CPT方法中原子能级的配置的视图；图16是用于说明当表面发射激光被调制时的输出波长的视图；及图17是图示调制频率和透射光量之间关联性的视图。
具体实施例方式下文中，根据本发明的实施例将结合附图进行描述。相同的元件等由相同的附图标记来表示，而重复的说明可省略。[第一实施例]将描述在第一实施例中的原子振荡器和用于制造该原子振荡器的方法。如图2所示，第一实施例中的原子振荡器被视为小型化的相干布居俘获(CPT)方法的原子振荡器，并包括光源10、准直透镜20、λ /4板30、碱金属单元40、光检测器50以及调制器60。对于光源10，可使用表面发射激光元件等的激光元件。Cs(铯)原子气体由该碱金属单元40所封装，作为碱金属。光电二极管可用于光检测器50。在第一实施例的原子振荡器中，从光源10发射的光透过准直透镜20和λ/4板30照射至碱金属单元40，并且在碱金属原子中的电子被激发。穿过碱金属单元40的光被光检测器50所检测，光检测器50检测到的信号反馈至调制器60，并且光源10中的表面发射激光元件被调制器60所调制。接下来，参照图3Α至图3Η描述用于制造在第一实施例中的原子振荡器所用的碱金属单元40的方法。首先，如图3Α所示，配备作为碱金属单元40基底的Si衬底110。Si衬底110厚度为O. 75毫米，其两侧为镜面加工。在第一实施例中，如下文将要描述的，由于两个Si衬底被结合以形成碱金属单元，因此配备了两个Si衬底110。接下来，如图3Β所示，为每个Si衬底110形成开口部分111。特别地，抗蚀剂涂设于每个Si衬底110的一侧表面，被曝光装置曝光和显影，从而形成抗蚀剂图案(未示出)，在形成该开口部分111的区域具有开口。其后，通过干蚀刻如ICP (感性耦合等离子体)等，Si在未形成抗蚀剂图案的区域被除去，而形成了穿过Si衬底110的开口部分111。Si的干蚀刻通过Bosch过程进行,其通过交替地提供SF6和C4F8进行蚀刻。在Bosch过程中，可在高速下进行具有更高各向异性的蚀刻。在该蚀刻中，功率可为2kW。上文描述了一种通过干蚀刻形成开口部分111的方法。该开口部分111也可通过湿蚀刻形成。特别地，在Si衬底110表面上，SiN薄膜(未示出)通过低压化学气相沉积(CVD)形成。抗蚀剂涂设于SiN薄膜之上，并被曝光装置曝光和显影。因而，形成抗蚀剂图案(未示出)以在形成开口部分111的区域具有开口。随后，SiN薄膜在未形成抗蚀剂图案的区域通过使用CF4作为蚀刻气体进行干蚀刻被除去。此外，通过除去该抗蚀剂图案，形成了 SiN的掩膜。随后，通过使用K0H(30wt% )在85°C下进行湿蚀刻，在未形成由SiN形成的掩膜的区域Si被除去。因此，开口部分111在Si衬底110上形成。并且，在此之后，由SiN形成的掩膜利用溶解SiN的溶液进行湿蚀刻而被除去。Si的湿蚀刻被视为一种各向异性的蚀刻，而在每个开口部分111的侧向边形成54. 7度倾斜角的倒转坡。接下来，如图3C所示，透明玻璃衬底120阳极结合于形成开口部分111的Si衬底 110的另一表面。特别地，在真空室中，该玻璃衬底120接触形成开口部分111的Si衬底110的另一表面，并通过在380°C将-800V施加于该玻璃衬底120进而阳极结合。在这种情况下，由于碱金属等的原材料尚未排列，因此不存在碱金属被阳极结合所产生的氧气等氧化的问题。在第一实施例中，由于两个Si衬底相结合，产生了又一个具有相同配置的Si衬底。因此，在两个Si衬底上形成了近似相同形状的开口部分111。在第一实施例中，形成了两个元件，其每个由玻璃衬底120所阳极结合的Si衬底110所构成。随后，Si衬底110之一可称为第一元件101，Si衬底110的另一个可称为第二元件102。接下来，如图3D所示，在每个Si衬底110上，粘合于未结合玻璃衬底120的一个表面上的沉积物被除去。特别地，结合玻璃衬底120的Si衬底110所形成的元件置于两个真空室中的每一个。在真空室被排空后，Ar离子束被照射至真空中的两个Si衬底110中的每一个的一个表面上。因此，通过除去粘合于两个Si衬底110中的每一个的一个表面上的自然氧化膜和沉积物，在两个Si衬底110中的每一个的一个表面执行活化处理。如上所述，等离子活化处理在两个Si衬底110中的每一个的一个表面上进行。在图3D中，仅图示了第一元件101。相同的处理也执行于第二元件102。接下来，如图3E所示，碱金属原材料130如Cs、Rb等被置入第一元件101上Si衬底110的开口部分111。接下来，如图3F所示，第一元件101和第二元件102被对齐，以使两个Si衬底110的一个表面，即，在其上执行活化处理的表面彼此相对。特别地，定位被执行以使第一元件101的开口部分111对应于第二元件102的开口部分111。接下来，如图3G所示，作为缓冲气体的氮被引入真空室以产生氮气环境。在该氮气环境中，第一元件101和第二元件102相互结合。特别地，等离子的活化处理在第一元件101上的Si衬底110的一个表面和第二元件102上的Si衬底110的一个表面上执行。因此，通过接触并施加压力，第一元件101上的Si衬底110的一个表面在常温下通过Si-Si的直接键合而结合于第二元件102上的Si衬底110的一个表面。直接键合对应于一种状态，其中一个衬底的一个表面上的原子的键结合于另一衬底的一个表面上的原子的键，而没有其它原子的干扰。如上所述，通过在结合区域112上将两个Si衬底110的表面进行结合，形成了单元内部113，其由第一元件101和第二元件102的两个开口部分111形成。在上述Si-Si的直接键合中，未产生气体如氧气。在结合过程中，不会出现杂质如氧气等进入每个密封碱金属原材料130的单元内部113的情况。接下来，如图3H所示，在第一元件101和第二元件102的相互结合的状态中，每个单元在图3G所示的虚线4A处被分离。形成了碱金属单元40。通过这种配置，碱金属单元40被制成，以用于第一实施例中的原子振荡器。由于通过上述过程制成的碱金属单元40在单元内部113中包括更少量的杂质如氧气，故其能够获得高度稳定的原子振荡器。在利用微机电系统(MEMS)技术以用于CPT原子振荡器的气体单元中，两个彼此相对的玻璃之间的空间成为激光束穿过该单元的光路。光路长度对应于让激光束穿过空间的长度，并可按照惯例约为I. 5毫米的最大值。光路长度越长，对激光束穿过碱金属单元时被吸收的激光束产生贡献的原子数增加得就越大。优选地，S/N(信噪比)被增强。
此外，在第一实施例中，形成碱金属单元40的两个玻璃衬底120之间的距离对应于两个Si衬底110的厚度。因而，可简单地将两个玻璃衬底120之间的距离变宽。特别地，在通过对一片厚的Si衬底进行蚀刻的情况下，例如厚度为I. 5毫米的Si衬底，由于Si衬底110较厚，形成开口部分111时的工作量变大。此外，开口部分111可能没有形成所希望的形状。然而，在第一实施例中，该开口部分111通过对半厚度即厚度为O. 75毫米的两个Si衬底110同时进行蚀刻而形成。有利的是，其可减少形成开口部分111的工作量，进而简单地通过MEMS技术形成气体单元以使光路长度大于I. 5毫米等。在碱金属原材料130中，在碱金属为Cs的情况下，作为原材料，可使用在空气中稳定的包括Cs金属和Cs的化合物。作为碱金属原材料130，在使用在空气中稳定的包括Cs金属和Cs的化合物的情况下，在碱金属原材料130被封装于单元内部113中之后，通过加热等方法生成Cs。例如，作为碱金属原材料130，在利用混合了 BaN6水溶液与CsCl的溶液的情况下，在混合了 BaN6水溶液与CsCl的溶液被封装于单元内部113中之后，通过使该溶液在200°C下反应生成Cs。而且，作为碱金属原材料130，在利用CsN3的情况下，在单元内部113中通过普通蒸发方法形成了 CsN3薄膜。在CsN3被封装于单元内部113之后，紫外线(UV)被照射，而生成包括Cs的队以及缓冲气体。并且，作为碱金属原材料130，在利用在空气中稳定的Cs分配器(dispenser)的情况下,在Cs分配器置入单元内部113中之后,激光单独照射在该Cs分配器上以加热。从而生成Cs。Cs、Rb等碱金属与氧、H20等发生剧烈的反应。因而，在将Cs金属本身置入单元内部113的情况下，即使在Cs原材料放入真空室之后Cs原材料被密封，微量的氧、H2O等也会驻留在真空室中。因此Cs被氧化。很难完全使得Cs避免被氧化。相反，在利用在空气中稳定的包括Cs的化合物作为碱金属原材料130的情况下，通过用于在碱金属原材料130密封于单元内部113之后进行加热等生成Cs的方法，可以显著地抑制Cs的氧化。因此，可进一步增强原子振荡器的频率稳定性。此外，在将碱金属原材料130封装于单元内部113的情况下，取代将碱金属原材料130在空气中封装，优选地利用缓冲气体如N2将碱金属原材料130进行封装。在单元内部113的碱金属中，当碱金属原子与单元内部113内壁相碰撞时，碱金属原子的内部状态发生改变。在将碱金属用于原子振荡器的情况下，其频率稳定性被降低。而通过优选地在单元内部113封装缓冲气体，可以减少碱金属原子与单元内部113内壁相碰撞的可能性，并抑制频率稳定性的恶化。作为缓冲气体，优选为氮气、惰性气体等。例如可用N2、Ne、Ar、Ne-Ar混合气体等。[第二实施例]接下来，将描述第二实施例。在第二实施例中，将结合图4A至图4H来描述包括不同于第一实施例的碱金属单元的原子振荡器，及其制造方法。在图4A至图4H中，与前述附图所图示的相同元件由相同附图标记表示并将省略其解释。首先，如图4A所示，配备Si衬底110。Si衬底110厚度为I毫米，其两侧为镜面加工。在第二实施例中，如下文将要描述的，通过将两个Si衬底110进行结合，形成了碱金属单元。因此，配备了两个Si衬底110。接下来，如图4B所示，金属薄膜210形成于一个Si衬底110 —个表面的预定区 域。该金属薄膜210形成于开口部分111形成区域之外的区域，其将在下文描述，即形成于作为下文将描述的结合区域的区域中。特别地，该金属薄膜210被视为700纳米Au或10纳米Cr的叠层薄膜，并通过溅射、真空沉积等形成。作为用于在预定义区域形成金属薄膜210的方法，在Au薄膜或Cr薄膜形成之后，抗蚀剂图案形成于金属薄膜210形成的区域，而Au薄膜或Cr薄膜在抗蚀剂图案未形成的区域通过蚀刻被除去。可选地，可执行提脱(liftoff)等来形成金属薄膜210。即，在形成金属薄膜210的区域包括开口部分111的抗蚀剂图案，在Si衬底110的一个表面上形成。在此之后，形成Au薄膜或Cr薄膜。其后，通过有机溶剂等方式形成于抗蚀剂图案上的Au薄膜或Cr薄膜连同该抗蚀剂图案被除去。接下来，如图4C所示，开口部分111形成于Si衬底110。特别地，抗蚀剂涂设于形成金属薄膜210的Si衬底110的表面。通过曝光装置的曝光和显影，在开口部分111形成的区域形成了包括开口的抗蚀剂图案(未示出)。其后，通过蚀刻如ICP等，Si在未形成抗蚀剂图案的区域被除去，而形成了穿过Si衬底110的开口部分111。Si的干蚀刻通过Bosch过程进行，其通过交替地提供SF6和C4F8进行蚀刻。接下来，如图4D所示，透明玻璃衬底120结合于形成开口部分111的Si衬底110的另一表面上。特别地，在真空室中，该玻璃衬底120接触形成开口部分111的Si衬底110的另一表面，并通过在380°C将-800V施加于该玻璃衬底120进而阳极结合。上述形成的元件可称为第一元件201，包括玻璃衬底120所结合的Si衬底110。在第二实施例中，两Si衬底110相互结合。第二实施例中的第二元件102以与第一实施例中的第二元件102相同的方式形成。接下来，如图4E所示，在第一元件201中，碱金属原材料130如Cs、Rb等被置入Si衬底110的开口部分111。接下来，如图4F所示，定位被执行以将第一元件201的金属薄膜210表面面向第二元件102的Si衬底110被曝光的表面。对于第二元件102，在定位之前，在未结合玻璃衬底120的Si衬底110的表面，沉积物和氧化膜通过利用氢氟酸进行光蚀刻而除去。接下来，如图4G所示，作为缓冲气体的氮被引入真空室，以产生氮气环境。在该氮气环境中，第一兀件201和第二兀件102通过金属薄膜210以金属-Si共晶键合的方式结合。特别地，在真空室中，形成于第一元件201的Si衬底110—个表面的金属薄膜210接触第二元件102的Si衬底110 —个表面。在400°C下，以15kN进行20分钟的压力处理。因此，在结合区域212形成金属-Si共晶体。第一元件201和第二元件102通过共晶键合的来结合。如上所述，每个单元内部213由第一元件201和第二元件102的两个开口部分111所构成。在上述金属-Si共晶键合中，未生成气体如氧气。因而，在共晶键合过程中，不会出现杂质如氧气等进入碱金属原材料130所密封的单元内部213的情况。接下来，如图4H所示，第一元件201和第二元件102所结合的元件沿图4G所示的虚线6A被分离，以单独形成每个碱盒属单元240。通过这种配置，可制成碱金属单元240以用于第二实施例中的原子振荡器。在上述制成的碱金属单元240中，由于在单元内部213中包括更少量的杂质如氧气，故其能够获得高度稳定的原子振荡器。在第二实施例中的原子振荡器中，第一实施例中的原子振荡器的碱金属单元40被替换为碱金属单元240。并且，作为金属薄膜210，除Au和Cr外，还可利用Au-Sn (合金)、Au等。
此外，在第二实施例中，碱金属单元240可通过利用第二元件202来制造，其金属薄膜210类似于第一元件201而形成。在这种情况下，第二元件202通过类似于用于第一元件201的方法来制造。这种情况下的制造方法为与前面参照图4A至图4E描述的方法相同，不包括第二元件102。后续的制造步骤将结合图5A至图5C来描述。在图4E所描绘的步骤之后，如图5A所示，定位被执行以将第一元件201的金属薄膜210表面面向第二兀件202的金属薄膜210形成的表面。接下来，如图5B所示，作为缓冲气体的氮被引入真空室，以产生氮气环境。在该氮气环境中，第一元件201和第二元件202通过彼此的金属薄膜210相结合。特别地，在真空室中，第一元件201的金属薄膜210接触第二元件202的金属薄膜210。金属薄膜210通过加压和加热而由于直接键合而结合。如上所述，通过在结合区域212金属薄膜210的直接结合，每个单元内部213由两个开口部分111所构成。在上述金属相互结合的情况下，未产生如氧气等气体。因此，在第二实施例中，当金属薄膜被结合时，如氧气等杂质不会进入碱金属原材料130所密封的单兀内部213。在金属210相互结合的情况下,金属薄膜210优选地均由金属材料组成，包括Au(金)或Au。接下来，如图5C所示，第一元件201和第二元件202所结合的元件沿图5B所示的虚线7A被分离，以单独形成了每个碱金属单元240。此外，在第二实施例中，每个碱金属单元240所形成的两个玻璃衬底120之间的距离(光路长度)约为2毫米。传统上，该距离约为I. 5毫米。由于该距离对应于两个Si衬底110的厚度，可以简单地增大两个玻璃衬底120之间形成的距离。除以上之外的描述与第一实施例中相同。[第三实施例]接下来，将描述第三实施例。在第三实施例中，将结合图6A至图6H来描述包括不同于那些在第一和第二实施例中的碱金属单元的原子振荡器，及其制造方法。在图6A至图6H中，与前述附图所图示的相同元件由相同附图标记所表示，并将省略其解释。首先，如图6A所示，配备Si衬底110。Si衬底110厚度为I毫米，其两侧为镜面加工。在第三实施例中，如下文将要描述的，由于三个Si衬底被结合以形成碱金属单元，因此配备了三个Si衬底110。接下来，如图6B所示，为三个Si衬底110的每一个形成开口部分111。特别地，抗蚀剂涂设于每个Si衬底110的一个表面。通过曝光装置的曝光和显影，在开口部分111形成的区域形成包括开口的一抗蚀剂图案(未示出)。其后，通过干蚀刻如ICP等，通过在未形成抗蚀剂图案的区域除去Si,而形成穿过Si衬底110的开口部分111。Si的干蚀刻通过Bosch过程进行，其通过交替地提供SF6和C4F8进行蚀刻。接下来，如图6C所示，在形成开口部分111的三个Si衬底中，透明玻璃衬底120阳极结合于两个Si衬底110的其它表面的每一个上。特别地，在真空室中，该玻璃衬底120接触形成开口部分111的Si衬底110的另一表面，并通过在380°C将-800V施加于该玻璃衬底120进而阳极结合。第三实施例中，形成了两个元件，每个元件包括玻璃衬底120所结合的Si衬底110。一个元件可称为第一元件301，另一个元件可称为第二元件302。并且，没有结合玻璃衬底120的Si衬底称为Si衬底110a。接下来，如图6D所示，粘合于包括结合了玻璃衬底120的Si衬底110的第一元件301和形成开口部分111的其他Si衬底IlOa的结合表面上的沉积物被去除。特别地，第一元件301和形成开口部分111的Si衬底IlOa置于真空室中。在真空室内部被排空之后， Ar离子束被照射至真空中的Si衬底110和IlOa的作为结合表面的表面上。自然氧化膜和沉积物粘合于要作为结合表面的Si衬底110和IlOa的表面上。通过上述过程，自然氧化膜和沉积物被除去，以对表面执行活化处理。即，等离子的活化处理在第一元件301和Si衬底IlOa的要作为结合表面的每个表面上进行。接下来，如图6E所示，通过执行活化处理的表面接触并相互施加压力，第一元件301通过Si-Si的直接键合而结合于Si衬底110a。接下来，如图6F所示，碱金属原材料130如Cs、Rb等被置入第一元件301中开口部分111。接下来，如图6G所示，作为缓冲气体的氮被引入真空室，以产生氮气环境。在该氮气环境中，形成开口部分111的Si衬底IlOa结合于第二元件302。特别地，没有描述，Ar离子束被照射至第二元件302和形成开口部分111的Si衬底IlOa的结合表面上。通过除去Si衬底110和IlOa的结合表面上的自然氧化膜和沉积物，对结合表面进行活化处理。其后，通过执行活化处理的表面接触并相互施加压力，第二元件302通过Si-Si直接键合而结合于形成开口部分111的Si衬底110a。在Si-Si的直接键合中，未产生如氧气等气体。因此，如氧气等杂质不会进入密封碱金属原材料130的单元内部313。如上所述，单元内部313由第一元件301的开口部分lll、Si衬底IlOa的开口部分111以及第二元件302的开口部分111所形成。接下来，如图6H所示，其中第一元件301、形成开口部分111的Si衬底IlOa和第二元件302的相结合的元件沿图6G所示的虚线9A被分离，以单独形成了每个碱金属单元340。通过上述过程，可以制造用于第三实施例中的原子振荡器的碱金属单元340。在上述制造的碱金属单元340中，由于单元内部313所包含的杂质如氧气等的量更少，故其可获得高度稳定的原子振荡器。通过将第一实施例中原子振荡器的碱金属单元替换为碱金属单元340，可以获得第三实施例中的原子振荡器。在第三实施例中，由于厚度为I毫米的三个Si衬底110和IlOa被结合，因而组成碱金属单元340的两个玻璃衬底120之间的距离(光路长度)约为3毫米。在上面描述了利用三个Si衬底110和IlOa的情况。并且，对于利用四个以上的Si衬底110和IlOa的情况，可以类似地形成碱金属单元340。在第三实施例中，通过增加Si衬底110和IlOa的数量以形成碱金属单元340，可简单地将穿过碱盒属单元340的激光束的光路长度变得更长。除以上之外的描述与第一实施例中那些相同。[第四实施例]接下来，将描述第四实施例。在第四实施例中，将结合图7A至图7F及图8A和图SB来描述包括不同于第一至第三实施例中那些的碱金属单元的原子振荡器及其制造方法。在图7A至图7F及图8A和图8B中，与前述附图所图示的相同元件由相同附图标记所表示，并将省略其解释。首先，如图7A所示，配备作为基底的Si衬底410a和410b。Si衬底410a和410b具有相同配置，厚度为I毫米，其两侧为镜面加工。 接下来，如图7B所示，开口部分411a、411b形成于Si衬底410a上，而开口部分411a、411b和411c形成于Si衬底410b上。通过这种形式,如图8A所示，开口部分41 Ia和开口部分411b单独形成于Si衬底410a上。如图8B所示，开口部分411a和开口部分411b在Si衬底410b上形成为通过开口部分411c连接。开口部分411c形成单元连接部分，并由细槽所形成，其中Cs原子气体可通过而Cs化合物不允许通过。图7B示出了由图8A的虚线12A-12B所分割的Si衬底410a的横截面以及由虚线12C-12D所分割的Si衬底410b的横截面。接下来，如图7C所示，第一元件401通过将玻璃衬底120阳极结合于Si衬底410a之上而形成，并且第二元件402通过将玻璃衬底120阳极结合于Si衬底410b之上而形成。接下来，如图7D所示，碱金属原材料130如Cs、Rb等被置入第一元件401上的Si衬底410a的开口部分411b。在第一元件401中，在未结合玻璃衬底120的Si衬底410a的表面上粘附的沉积物(未示出)通过Ar离子束的照射而被除去。在第二元件402中，结合玻璃衬底120的Si衬底410b的表面上粘附的沉积物(未示出)通过Ar离子束的照射而被除去。由此，等离子的活化处理在第一元件401和第二元件402的结合表面上进行。接下来，如图7E所示，定位被执行以将第一元件401的表面面向第二元件402的表面。接下来，如图7F所示，作为缓冲气体的氮被引入真空室，以产生氮气环境。在该氮气中，通过将第一元件401结合于第二元件402，形成碱金属单元440。特别地，等离子的活化处理对第一元件401结合于第二元件402的两个表面执行。通过使元件401和402接触并对相互施加压力，第一元件401和第二元件402通过Si-Si直接键合而结合。在这些过程中，通过在结合区域412将第一元件401结合于第二元件402，第一单元内部413a由两个开口部分411a所形成，并且第二单元内部413b由两个开口部分411b所形成。第一单元内部413a和第二单元内部413b通过作为单元连接部分的开口部分411c而连接。碱金属原材料130被置入第二单元内部413b中。在第四实施例的碱金属单元440中，碱金属通过加热等方式生成。生成的碱金属气体穿过作为单元连接部分的开口部分411c，并用于进入第一单元内部413a的状态。因而，在第四实施例的原子振荡器中，光照射至碱金属单元440的第一单元内部413a。
对于第四实施例中所用的碱金属原材料130,当碱金属为Cs时,可应用在空气中稳定的包括Cs的化合物。特别地，在利用混合了 BaN6水溶液与CsCl的溶液作为碱金属原材料130的情况下，在混合了 BaN6水溶液与CsCl的溶液被封装于第二单元内部413b中之后，使该溶液在200°C下反应，生成Cs。而且，在利用CsN3作为碱金属原材料130的情况下，通过普通蒸发方法在第二单元内部413b形成CsN3薄膜。在CsN3被封装于第二单元内部413b之后，紫外线被照射，以生成包括Cs和作为缓冲气体的N2。并且，作为碱金属原材料130，在利用在空气中稳定的Cs分配器的情况下，在Cs分配器被置入第二单元内部413b并密封之后，激光单独照射在该Cs分配器上以加热。从而生成Cs。在第四实施例中，由于只有碱金属如Cs等以及缓冲气体驻留于第一单元内部413a，故其可进一步提高原子振荡器的稳定性。在第四实施例中，由于厚度为I毫米的两个Si衬底410a和410b相互结合，因而组成碱金属单元440的两个玻璃衬底120之间的距离约为2毫米。
除以上之外的描述与第一实施例中那些相同。[第五实施例]接下来，将描述第五实施例。在第五实施例中，将参照图9A至图9H来描述包括不同于第一至第四实施例那些的碱金属单元的原子振荡器及其制造方法。参照图9A至图9H，将描述用于制造用于第五实施例的原子振荡器的碱金属单元540的方法。首先，如图9A所示，配备Si衬底110。Si衬底110厚度为I毫米，其两侧为镜面加工。在第五实施例中，如稍后描述的，由于两个Si衬底被结合以形成碱金属单元，因此配备了两个Si衬底110。接下来，如图9B所示，两个Si衬底110的每一个的一个表面被蚀刻，并形成凹形部分511a。特别地，抗蚀剂涂设于Si衬底110的一个表面。通过曝光装置的曝光和显影，在凹形部分511a形成的区域形成包括开口的抗蚀剂图案(未示出)。其后，通过干蚀刻如ICP等，在未形成抗蚀剂图案的区域的Si被除去。因此，形成凹形部分511a。接下来，如图9C所示，对应于凹形部分511a的区域通过在每个Si衬底110的另一表面进行蚀刻而被除去，以穿过每一个Si衬底110，使得形成开口部分511。接下来，如图9D所示，玻璃衬底120阳极结合于形成每个开口部分511的Si衬底110的另一表面。通过该过程，形成了两个元件，每个元件包括结合了玻璃衬底120的Si衬底110。分别地，一个元件可称为第一元件501，而另一个元件可称为第二元件502。接下来，如图9E所示，Ar离子束被照射至两个Si衬底110的每一个中玻璃衬底120未结合的一个表面上，而粘合于两个Si衬底110的每一个的所述一个表面上的自然氧化膜和沉积物被除去。因此，对两个Si衬底110中每一个的所述一个表面执行活化处理。如上所述，等离子的活化处理和结合在两个Si衬底110中每一个的所述一个表面上进行。接下来，如图9F所示，碱金属原材料130如Cs、Rb等被置入第一元件501的Si衬底Iio的开口部分511。接下来，如图9G所示，作为缓冲气体的氮被引入真空室，以产生氮气环境。在该氮气环境中，第一元件501和第二元件502在结合区域512相互结合。由此，单元内部513由第一元件501和第二元件502的开口部分511形成。
接下来，如图9H所示，其中第一元件501和第二元件502相互结合的元件沿图9G所示的虚线14A被分离，以单独形成每个碱金属单元540。在第五实施例中，由于该开口部分511在其两侧同时进行蚀刻，因而可减少单位时间的蚀刻工作量。此外，在第五实施例中，开口部分511可由不同的方法形成。特别地，如图IOA所示，配备Si衬底110。接下来，如图IOB所示，在Si衬底110上，沿形成每个开口部分511的区域边沿，从一个表面穿透至另一表面的槽518通过蚀刻而形成。接下来，如图IOC所示，通过除去槽518所围绕的Si部分519，可制造与图9A所示的相同的元件。因此，可在Si衬底110上形成开口部分511。
后续步骤与图9D至图9H那些相同。并且，第五实施例可应用于第二至第四实施例。[第六实施例]接下来，将描述第六实施例。在第六实施例中，将参照图IlA至图IlH描述包括不同于第一至第五实施例那些的碱金属单元的原子振荡器及其制造方法。在图IlA至图IlH中，与前述附图所图示的相同元件由相同附图标记所表示，并将省略其解释。首先，如图IlA所示，配备Si衬底110。两个Si衬底110中每一个厚度为I毫米，其两侧为镜面加工。在第六实施例中，如稍后描述的，由于两个Si衬底被结合以形成碱金属单元，因此配备了两个Si衬底110。接下来，如图IlB所示，开口部分111形成于一个Si衬底110上。特别地，抗蚀剂涂设于一个Si衬底110的一侧上，并通过曝光装置进行曝光和显影。因此，在开口部分111形成的区域形成了包括开口的抗蚀剂图案(未示出)。其后，通过进行ICP等干蚀刻并除去未形成抗蚀剂图案的区域的Si，形成穿过Si衬底110的开口部分111。Si的干蚀刻通过Bosch过程进行，其通过交替地提供SF6和C4F8进行蚀刻。接下来，如图IlC所示，透明玻璃衬底120阳极结合于形成开口部分111的Si衬底110的另一表面。特别地，在真空室中，该玻璃衬底120接触形成开口部分111的Si衬底110的另一表面，并通过在380°C将-800V施加于该玻璃衬底120进而阳极结合。接下来，如图IlD所示，通过在Si衬底110中形成开口部分111的一个表面上涂设低熔点玻璃膏并干燥，玻璃熔块610在开口部分111形成区域之外的区域形成，即结合区域。作为玻璃熔块610的该低熔点玻璃膏包括低熔点玻璃微粒子作为主成分，其中无机填充剂被包含以调整热膨胀系数，其可在低温下回流。如上所述形成的元件可称为第一元件601，其由结合玻璃衬底120的Si衬底110形成。在第六实施例中，两个Si衬底110被结合。此外，第二元件102以与第一实施例中的形成方法相同的方式而形成。接下来，如图IlE所示，在第一元件601中，碱金属原材料130如Cs、Rb等被置入的Si衬底110的开口部分111。接下来，如图IlF所示，定位被执行以将第一元件601的玻璃熔块610表面面向Si衬底110的第二元件102被曝光的表面。对于第二元件102，在定位之前，在未结合玻璃衬底120的Si衬底110的一个表面上，沉积物和氧化膜通过利用氢氟酸进行光蚀刻而除去。接下来，如图IlG所示，作为缓冲气体的氮被引入真空室，以产生氮气环境。在该氮气环境中，第一元件601和第二元件102通过玻璃熔块610相互结合。特别地，在氮气环境的真空室中，形成于第一元件601的Si衬底110 —个表面上的玻璃熔块610接触第二元件102的Si衬底110的一个表面。然后，通过在470°C下以300千帕进行20分钟的热处理将玻璃熔块610结合于第二元件102的Si衬底110的一个表面上。如上所述，通过将第一元件601和第二元件102在结合区域612相结合，形成了两个单元内部613。由两个开口部分111形成该两个单元内部613中的每一个。在上述通过玻璃熔块610的结合中，未生成如氧气的气体。因而，在结合第一元件601和第二元件102的情况下，不会出现杂质如氧气等进入碱金属原材料130所密封的单元内部613的情况。接下来，如图IlH所示，在第一元件601和第二元件102相互结合的元件沿图IlG所示的虚线17A被分离，以单独形成每个碱金属单元640。通过上述过程，可制成用于第六实施例中的原子振荡器的碱金属单元640。在上述制成的碱金属单元640中，在单元内部613中包括更少量的杂质如氧气。可获得高度稳定的原子振荡器。通过将第一实施例的原子振荡器中的碱金属单元40替换为碱金属单元640，可获得第六实施例中的原子振荡器。 除以上之外的描述与第一实施例中那些相同。[第七实施例]接下来，将描述第七实施例。在第七实施例中，将参照图12A至图12E来描述包括不同于第一至第六实施例那些的碱金属单元的原子振荡器及其制造方法。在图12A至图12E中，与前述附图所图示的相同元件由相同附图标记所表示，并将省略其解释。首先，如图12A所示，配备作为基底的Si衬底710a和710b。Si衬底710a和710b彼此相似，厚度为I毫米，其两侧为镜面加工。接下来，如图12B所示，形成了开口部分711a、711b以在Si衬底710a上形成气体单元室和原材料室。而且，形成了开口部分711a、711b和711c，以形成Si衬底710b上的气体单元室、原材料室和单元连接部。通过这些形式，如图13A所示，对于Si衬底710a，开口部分711a和开口部分711b独立地形成，以形成气体单元室和原材料室。如图13B所示，对于Si衬底710b，用于形成气体单元室和原材料室的开口部分71 Ia和开口部分711b被形成为通过作为单元连接部的开口部分711c来连接。如图13C所示，开口部分711c之间的单元连接部由细槽所形成，其通过两个步骤的蚀刻而形成，以低于气体单元室和原材料室。在这个形式中，Cs原子气体可通过该单元连接部而Cs化合物不允许通过。图12A至12E示出了对应于沿图13A的虚线20A-20B所分割的Si衬底710a的横截面的部分，以及沿图13B的虚线20C-20D所分割的Si衬底710b的横截面的部分。并且，图13C至13E示出了对应于沿图13A的虚线20E至20F所分割的Si衬底710a的横截面的部分，以及由图13B的虚线20G-20H所分割的Si衬底710b的横截面的部分。此外，在第七实施例中，用于构成单元连接部的开口部分711c由一个细槽所形成。可选地，可形成多个细槽。接下来，如图12C所示，第一元件701通过将玻璃衬底阳极结合于Si衬底710a而制成。并且，第二元件702通过将玻璃衬底120阳极结合于Si衬底而形成。接下来，如图12D和13D所示，在碱金属原材料130如Cs、Rb等被置入第一元件701的开口部分711b之后，第一元件701和第二元件702的表面在暴露Si的地方彼此粘合。沉积物(未示出)附着于未结合玻璃衬底120的Si衬底710a和710b的表面上。沉积物通过Ar离子束的照射而被除去。通过该过程，等离子的活化处理在第一元件701和第二元件702的结合表面上进行。特别地，定位被执行以将第一元件701的活性表面面向第二元件702的活性表面。其后，作为缓冲气体的氮被引入真空室，以产生氮气环境。在该氮气环境中，通过将第一元件701和第二元件702彼此结合，形成整体元件。等离子的活化过程在第一元件701和第二元件702的相互结合的两个表面上进行。通过接触并施加压力，第一元件701和第二元件702通过Si-Si直接键合而结合。如上所述，通过在结合区域712将第一元件701结合于第二元件702，形成了第一单元内部713a和第二单元内部713b。由此，第一单元内部713a成为由两个开口部分711a所形成的气体单元室，而第二单元内部713b成为由两个开口部分711b所形成的原材料室。第一单元内部713a和第二单元内部713b通过作为单元连接部分的开口部分711c而连接。碱金属原材料130被置入第二单元内部713b中。在第七实施例的碱金属单元740中，碱金属通过加热等方式生成，且生成的碱金属穿过作为单元连接部分的开口部分711c。碱金属单元740在碱金属进入第一单元内部713a的状态下使用。因而，光照射至碱金属单元740的第一单元内部713a。在碱金属为Cs的情况下，第七实施例中所用的碱金属原材料130可为在空气中稳定的包括Cs的化合物。特别地，在利用混合了 BaN6水溶液与CsCl的溶液作为碱金属原材料130的情况下，在混合了 BaN6水溶液与CsCl的溶液被封装于第二单元内部713b中之后，通过使该溶液在200°C下反应以生成Cs。而且，在利用CsN3作为碱金属原材料130的情况 下，通过普通蒸发方法在第二单元内部713b中形成CsN3薄膜。在CsN3被封装于第二单元内部713b之后，紫外线被照射，以生成包括Cs和作为缓冲气体的N2。并且，作为碱金属原材料130，在利用在大气中稳定的Cs分配器的情况下，在Cs分配器被置入第二单元内部713b中之后，激光单独照射在该Cs分配器上以加热。然后，生成Cs。接下来，如图12E和13E所示，在氮气环境的烤炉中，玻璃熔块721通过在470°C下以300千帕进行20分钟的压力处理而融化，以使该单元连接部被密封。通过上述过程，可以制造用于第七实施例中的原子振荡器的碱金属单元740。在上述制造的碱金属单元740中，单元内部713a所包含的杂质如氧气等的量更少。并且，由于作为单元连接部的开口部分721被玻璃熔块721所密封，因而作为气体单元室的第一单元内部713a和作为原材料室的第二单元内部713b是分离的。作为气体单元室的第一单元内部713a的环境不受碱金属原材料130因吸收等而随时间变化的影响。因此，其可进一步提高原子振荡器的频率稳定性。在该单元连接部被密封之后，不再有用的碱金属原材料室被分离，而仅利用该气体单元室作为碱金属单元740。在这种情况下，碱金属单元的热容量变少，而提高了能源节省。除以上之外的描述与第一实施例中那些相同。[第八实施例]接下来，将描述第八实施例。第八实施例包括集成了第一至第七实施例的原子振荡器的结构。将参照图14描述第八实施例的原子振荡器。第八实施例的原子振荡器沿长度方向形成在电路衬底71上。在电路衬底71上，提供了氧化铝衬底72，并且表面发射激光元件作为光源10在氧化铝衬底72上被提供。在氧化铝衬底72上，提供了用于表面发射激光元件的加热器73，以控制光源10的温度等。在光源10上方，提供了 ND (中性密度)滤光片74。该ND滤光片74通过玻璃等组成的隔热垫片75被设置于预定位置。准直透镜20设置在ND滤光片74之上。λ/4板30设置在准直透镜20之上。λ/4板30通过硅等组成的垫片76被设置于预定位置。该碱金属单元40提供在入/4板30上方。碱金属单元40包括两个玻璃衬底41。在两个玻璃衬底41彼此相对的状态下，两个玻璃衬底41的边缘通过硅衬底42相连接。碱金属封装于玻璃衬底41和硅衬底42所包围的部分中。在碱金属单元40中，激光穿过的表面由玻璃衬底41形成。加热器77设置在碱金属单元40的上侧和下侦U。其可将碱金属单元40设置于预定的温度。光检测器50提供在碱金属单元40上方，并通过硅组成的垫片78被设置于预定位置。接下来，图15示出了与CPT相关的原子能级的一种配置。当电子从两个基态级同时激发至激发级时，光吸收率被降低。光吸收率的这种降低被利用。载波波长接近894. 6纳米的元件用于表面发射激光器。该载波波长可通过改变表面发射激光器的温度和输出来调谐。如图16所示，通过应用调制，边带产生于载波的两侧。载波在4. 6GHz下调制，以使其 频率差对应于9. 2GHz,即Cs原子的固有频率。如图17所示，当边带频率差对应于Cs原子的固有频率时，穿过被激发的Cs气体的激光达到最大值。通过由调制器60反馈光检测器50的输出以保持最大值，表面发射激光器元件在光源处的调制频率被调整。由于原子的固有振荡频率是非常稳定的，该调制频率达到稳定值，而该值被读出，作为要输出的信息。在波长为894. 6纳米的情况下，可能需要±1纳米范围内的波长。在第八实施例的碱金属单元40中，第八实施例的硅衬底42对应于第一实施例等的Si衬底110。玻璃衬底41对应于第一实施例等的玻璃衬底120。并且，在第八实施例的原子振荡器中，取代碱金属单元40，可类似地应用第二至第七实施例中的碱金属单元240、340、440、540、640 或 740。此外,在第八实施例中，Cs作为碱金属，而具有894. 6纳米波长的表面发射激光器用于利用Dl线的跃迁。可选地，可在利用Cs的D2线的情况下应用852. 3纳米的波长。而且，Rb (铷)也可作为碱金属。795. O纳米的波长可用于利用Dl线，780. 2纳米的波长可用于利用D2线。而且，对利用Rb而言，调制频率在87Rb的情况下，可由3. 4GHz调制，在85Rb的情况下，可由I. 5GHz调制。在这些波长中，可能需要±1纳米范围内的波长。根据本发明，可提供高度稳定的原子振荡器，其碱金属单元中的杂质如氧气等被减少。此外，本发明不限于上述第一至第八实施例的配置，包括与其它元件的组合。在这种观点中，可以作出变化和修改而不背离本发明的范围，并可根据其应用情况被适当地定义。
权利要求
1.一种原子振荡器，包括密封有碱金属的碱金属单元，将激光束照射至该碱金属单元的光源，以及检测穿过该碱金属单元的光的光检测器，其中该碱金属单元的特征在于 第一元件，其中，第一玻璃衬底结合于形成第一开口部分的第一衬底的第二表面，该第一开口部分从第一表面穿透至第二表面； 第二元件，其中，第二玻璃衬底结合于形成第二开口部分的第二衬底的第四表面，所述第二开口部分从第三表面穿透至第四表面； 单元内部，该单元内部通过将第一元件的第一衬底的第一表面结合至第二元件的第二衬底的第三表面而由第一元件的第一开口部分和第二元件的第二开口部分形成，以及碱金属原材料，该碱金属原材料由该单元内部所封装。
2.如权利要求I所述的原子振荡器，其特征在于，所述第一元件中的第一衬底的第一表面和第二元件中的第二衬底的第三表面通过直接键合而结合。
3.如权利要求I所述的原子振荡器，其特征在于，金属薄膜进一步形成在第一元件中的第一衬底的第一表面和第二元件中的第二衬底的第三表面中的一个或二者上；且 第一元件中的第一衬底的第一表面和第二元件中的第二衬底的第三表面通过金属薄膜的共晶键合或金属的直接键合而结合。
4.如权利要求I所述的原子振荡器，其特征在于，所述第一衬底和第二衬底由硅形成。
5.如权利要求I所述的原子振荡器，其特征在于 在第一元件和第二元件之间提供的至少一个第三衬底，该至少一个第三衬底包括具有与第一开口部分和第二开口部分的形状近似相同的形状的第三开口部分，其中， 第一元件结合于所述至少一个第三衬底，而第二元件结合于所述至少一个第三衬底；且 该单元内部由第一元件的第一开口部分、第二元件的第二开口部分以及至少一个第三衬底的第三开口部分所形成。
6.如权利要求4所述的原子振荡器，其特征在于，所述第一玻璃衬底和第二玻璃衬底之间的距离大于或等于I. 5毫米。
7.如权利要求I所述的原子振荡器，其特征在于 该单元内部包括第一单元内部和第二单元内部； 所述第一单元内部通过单元连接部连接至所述第二单元内部； 所述碱金属原材料为碱金属化合物，并置于所述第二单元内部中；且 光源照射的光穿过所述第一单元内部。
8.如权利要求I所述的原子振荡器，其特征在于，该原子振荡器通过由两种类型谐振光导致的量子干扰效应所产生的光吸收特性，以及通过控制光源所发射的具有不同波长的两种光进入包括边带的碱金属单元，来控制调制频率。
9.一种用于制造原子振荡器的方法，该原子振荡器包括密封有碱金属的碱金属单元，将激光束照射至该碱金属单元的光源，以及检测穿过该碱金属的光的光检测器，所述方法的特征在于 形成从第一衬底的第一表面穿透至第二表面的第一开口部分以及从第二衬底的第三表面穿透至第四表面的第二开口部分，该第一开口部分和第二开口部分具有近似相同的形状；通过将第一玻璃衬底结合到形成第一开口部分的第一衬底的第二表面，形成第一兀件，并且通过将第二玻璃衬底结合到形成第二开口部分的第二衬底的第四表面，形成第二元件； 将碱金属原材料置入第一元件的第一开口部分或第二元件的第二开口部分中；以及 将第一元件的第一衬械的第一表面结合于第二元件的第二表面的第三表面， 其中碱金属单元的单元内部由第一元件的第一开口部分与第二元件的第二开口部分形成。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于 所述第一衬底和第二衬底由硅形成；且 所述第一元件和第二元件通过硅的直接键合而结合。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于 形成与第一和第二开口部分的形状近似的一第三开口部分，并且在至少一个第三衬底中从第五表面穿透至第六表面， 其中在第一元件和第二元件的结合中，第一元件的第一衬底的第一表面通过该至少一个第三衬底结合于第二元件的第二衬底的第三表面。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于 金属薄膜形成于第一元件的第一衬底的第一表面和第二元件的第二衬底的第三表面中的一个或两者之上，且 第一元件通过金属薄膜的共晶键合或金属的直接键合而结合于第二元件。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于 该碱金属原材料为碱金属化合物；且 在形成单元内部之后，该碱金属通过加热该碱金属原材料、照射紫外线以及照射激光束而生成。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于 该单元内部包括第一单元内部和第二单元内部； 该第一单元内部通过单元连接部连接至第二单元内部； 该碱金属原材料为碱金属化合物，并置于第二单元内部中；且该碱金属通过加热该碱金属原材料、照射紫外线以及照射激光束而生成，以使碱金属进入该第一单元内部。
15.如权利要求14所述的方法，还包括 在将碱金属移入第一单元内部之后，通过密封单元连接部而将第一单元内部和第二单元内部在空间上分离。
全文摘要
公开了一种原子振荡器，包括碱金属单元，将激光束照射至该碱金属单元的光源，以及检测穿过该碱金属单元的光的光检测器。该碱金属单元包括第一元件、第二元件、单元内部以及碱金属原材料。在第一元件中，第一玻璃衬底结合于形成第一开口部分的第一衬底的第二表面。在第二元件中，第二玻璃衬底结合于形成第二开口部分的第二衬底的第四表面。该单元内部通过将第一表面结合至第三表面，由第一开口部分和第二开口部分形成。该碱金属原材料由该单元内部所封装。
文档编号H03L7/26GK102970035SQ201210419400
公开日2013年3月13日 申请日期2012年7月13日 优先权日2011年7月13日
发明者佐藤俊一, 伊藤彰浩, 佐藤幸人 申请人:株式会社理光