[发明专利]陀螺仪设备和制造微机电陀螺仪的方法

权利要求书

1.一种陀螺仪设备，包括：

基底，所述基底具有平面；

体声波谐振器元件；以及

围绕所述谐振器元件且与所述谐振器元件分开非常小的容性间隙的多个电极，所述电极能够激励和检测所述谐振器中的至少两个简并的体声波谐振模；

其中所述陀螺仪设备检测围绕所述基底的所述平面内的至少一条轴线的转动的速度或角度。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述基底支撑所述体声波谐振器元件。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述容性间隙约为200纳米或更小。

4.如权利要求1所述的设备，还包括直流和交流电压源，用于所述设备的激励和调谐。

5.如权利要求1所述的设备，其中所述谐振器元件是由多晶硅或单晶硅制成的盘状结构。

6.如权利要求1所述的设备，其中所述谐振器具有至少为1MHz的体声波谐振频率。

7.如权利要求1所述的设备，还包括支持电子装置，用于谐振器元件的激励、读出和调谐。

8.如权利要求1所述的设备，其中至少三个体声波谐振器元件以及对应的多个电极被集成在单个基底上，用于检测围绕3个正交轴线的转动的速度或角度。

9.一种陀螺仪设备，包括：

处理基底；

由所述处理基底支撑的盘状谐振器元件；

围绕所述盘状谐振器元件且与所述盘状谐振器元件分开非常小的容性间隙的多个电极，所述电极能够激励和检测所述盘状谐振器中的至少两个简并的体声波谐振模；以及

支持电子装置，用于所述盘状谐振器的激励、读出和调谐。

10.如权利要求9所述的设备，其中所述容性间隙约为200纳米或更小。

11.如权利要求9所述的设备，其中所述盘状谐振器具有至少为1MHz的体声波谐振频率。

12.如权利要求9所述的设备，其中所述盘状谐振器在其中心处由处理基底支撑。

13.如权利要求9所述的设备，其中所述盘状谐振器在其中心处与支撑元件对准。

14.如权利要求9所述的设备，其中所述盘状谐振器是带孔的。

15.如权利要求9所述的设备，其检测围绕与所述基底的平面垂直的轴线的转动的速度或角度。

16.如权利要求9所述的设备，其检测围绕所述基底的平面内的至少一条轴线的转动的速度或角度。

17.如权利要求9所述的设备，其中一个或多个谐振器元件以及一组或多组电极以及支持电子装置被集成在单个基底上，以形成集成的惯性测量单元。

18.一种制造微机电陀螺仪的方法，该方法包括：

在绝缘体上硅SOI基底的器件层上形成牺牲氧化物掩模，所述器件层在所述SOI基底的绝缘层上；

通过经由所述牺牲氧化物掩模刻蚀所述SOI基底的所述器件层直至暴露出所述绝缘层来在所述器件层中形成深的沟槽，所述深的沟槽限定所述陀螺仪的谐振器结构；

在所述深的沟槽上方沉积薄的牺牲层，以限定容性间隙；

在所述薄的牺牲层上沉积第一多晶硅材料，以填充所述深的沟槽；

在所述牺牲氧化物掩模上以及在所述第一多晶硅材料上方的所述SOI基底上沉积第二多晶硅材料；

选择性地刻蚀所述第一和第二多晶硅材料，以限定在所述谐振器结构的中心部分处的迹线和限定在所述谐振器结构的侧面处的电极焊垫；以及

通过在氟化氢中释放所产生的结构达到预定时间段来移除所述薄的牺牲层、所述牺牲氧化物掩模、以及所述SOI基底的所述绝缘层的部分。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述牺牲氧化物掩模具有大约2微米的厚度。

20.如权利要求18所述的方法，还包括在所述第二多晶硅材料上形成氧化物层以及图案化所述氧化物层。

21.如权利要求20所述的方法，还包括在所述氧化物层上形成导电层，以真空密封所述陀螺仪。

22.如权利要求18所述的方法，其中形成所述牺牲氧化物掩模包括：图案化在所述SOI基底的所述器件层上形成的牺牲氧化物层。