[发明专利]一种倾斜双端音叉式硅微机械陀螺及其制作方法

权利要求书

1.一种倾斜双端音叉式硅微机械陀螺，其特征在于：包括陀螺总成(11)和衬底(9)，所述陀螺总成(11)包括第一驱动电极(1)、第二驱动电极(2)、驱动叉指(3)、支撑锚点(4)、框架(5)、弹性支撑梁(6)以及检测叉指(7)，所述驱动叉指(3)和检测叉指(7)分别连接于框架(5)的两端，所述驱动叉指(3)和检测叉指(7)与框架(5)均成70.5°的倾斜结构，所述框架(5)的中部设有支撑锚点(4)，所述支撑锚点(4)的两端通过弹性支撑梁(6)与框架(5)相连，所述第一驱动电极(1)和第二驱动电极(2)分别位于驱动叉指(3)的两侧，所述支撑锚点(4)、第一驱动电极(1)和第二驱动电极(2)通过阳极键合的方式与衬底(9)键合在一起，所述弹性支撑梁(6)、框架(5)、驱动叉指(3)以及检测叉指(7)与衬底(9)之间留有间隙。

2.根据权利要求1所述的倾斜双端音叉式硅微机械陀螺，其特征在于：所述衬底(9)上与检测叉指(7)的对应位置处设有检测电极(8)，所述检测电极(8)与检测叉指(7)构成用来检测检测叉指(7)振动的差分电容对。

3.根据权利要求1所述的倾斜双端音叉式硅微机械陀螺，其特征在于：所述检测叉指(7)的根部制备有用来检测检测叉指(7)振动的检测压阻(10)。

4.根据权利要求1或2或3所述的倾斜双端音叉式硅微机械陀螺，其特征在于：所述驱动叉指(3)和检测叉指(7)均为两个，所述第二驱动电极(2)位于两个驱动叉指(3)的中间，所述第一驱动电极(1)呈倒U型将驱动叉指(3)以及第二驱动电极(2)包裹于其中。

5.根据权利要求1或2或3所述的倾斜双端音叉式硅微机械陀螺，其特征在于：所述驱动叉指(3)的长度为6400μm，所述检测叉指(7)的长度约为6600μm，所述驱动叉指(3)和检测叉指(7)的宽度均为350μm，所述弹性支撑梁(6)的厚度为92μm。

6.一种倾斜双端音叉式硅微机械陀螺的制作方法，其特征在于步骤为：

①、将硅片氧化、光刻、腐蚀制作锚点处凸台和驱动电极部分的凸台；

②、制作弹性支撑梁(6)：先将硅片氧化，然后进行双面光刻，以SiO₂作为掩模，双面同时湿法腐蚀出弹性支撑梁(6)的结构；

③、硅片重新氧化，以SiO₂作为掩模，光刻、湿法腐蚀出陀螺的框架(5)及驱动叉指(3)、检测叉指(7)，所述驱动叉指(3)和检测叉指(7)与框架(5)均成70.5°的倾斜结构；

④、制作检测元件；

⑤、将硅片和玻璃的衬底(9)进行阳极键合，完成陀螺整体结构的制作。

7.根据权利要求6的倾斜双端音叉式硅微机械陀螺的制作方法，其特征在于：所述步骤④中，在玻璃的衬底(9)上溅射一层金属铝，光刻后腐蚀出检测电极(8)。

8.根据权利要求6的倾斜双端音叉式硅微机械陀螺的制作方法，其特征在于：所述步骤④中，以SiO₂作为掩模，采用离子注入或硼源扩散的方法，在检测叉指(7)的根部制作检测压阻(10)。

9.根据权利要求6或7或8的倾斜双端音叉式硅微机械陀螺的制作方法，其特征在于：所述硅片为(110)晶向的硅片。

10.根据权利要求6或7或8的倾斜双端音叉式硅微机械陀螺的制作方法，其特征在于：所述步骤⑤完成后，将陀螺真空封装于壳体内以提高陀螺性能。