[发明专利]一种双端固定式硅基微型半球谐振陀螺仪及其制备方法

权利要求书

1.一种双端固定式硅基微型半球谐振陀螺仪，其特征在于，包括：

一个单晶硅基底；

八个均匀分布式电极；

一个微型半球谐振子；

一个双端固定支撑柱；

一个图形化盖板；

其中：所述双端固定支撑柱的下端通过沉积的方式与所述基底连接、上端通过键合的方式与所述图形化盖板连接；所述电极设置于所述基底的上表面，并均匀地分布在所述微型半球谐振子的周围；所述微型半球谐振子固定在所述双端固定支撑柱的底端；

所述双端固定支撑柱包括内层和外层，内层的材料为二氧化硅，外层的材料为氮化硅，内、外两层共同组成所述双端固定支撑柱；

所述双端固定支撑柱的面积通过氮化硅截止层技术进行准确控制。

2.根据权利要求1所述的一种双端固定式硅基微型半球谐振陀螺仪，其特征在于，所述基底的材料为单晶硅，并与氮化硅截止层直接相连。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种双端固定式硅基微型半球谐振陀螺仪，其特征在于，所述图形化盖板的中心与所述双端固定支撑柱键合相连、外部与所述基底及所述电极键合相连。

4.根据权利要求1-2任一项所述的一种双端固定式硅基微型半球谐振陀螺仪，其特征在于，所述电极的材料为硼离子掺杂硅。

5.根据权利要求1-2任一项所述的一种双端固定式硅基微型半球谐振陀螺仪，其特征在于，所述微型半球谐振子的材料为多晶硅或金刚石。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的双端固定式硅基微型半球谐振陀螺仪的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步、对基底进行清洗、涂胶、光刻、显影、硼离子注入、去胶工艺，以在基底上得到硼离子掺杂硅材料的电极；

第二步、在第一步的基础上进行涂胶、光刻、显影、深硅刻蚀，以在基底上得到支撑柱深槽；

第三步、在深槽中分别沉积氮化硅和二氧化硅，从而将深槽填满，然后进行去胶工艺，得到双端固定支撑柱；

第四步、重新涂胶、光刻、显影、各向同性刻蚀，得到以双端固定支撑柱中心为球心的半球形深槽；

第五步、去胶，在基底的正面热生长二氧化硅，以得到牺牲层；

第六步、在二氧化硅牺牲层上沉积多晶硅或金刚石，以得到结构层；

第七步、利用化学机械抛光，去除半球形深槽以外的结构材料；

第八步、利用BHF溶液对二氧化硅牺牲层进行湿法刻蚀，以氮化硅作为截止层停止刻蚀，得到微型半球谐振子；

第九步、将图形化盖板与第八步完成的带有微型半球谐振子的基底进行键合，图形化盖板中心部分的圆心与圆柱形双端固定支撑柱的中心对准，从而实现双端固定。

7.根据权利要求6所述的双端固定式硅基微型半球谐振陀螺仪的制备方法，其特征在于：第一步中，在基底上得到厚度为10μm-50μm的硼离子掺杂硅材料的电极。

8.根据权利要求6所述的双端固定式硅基微型半球谐振陀螺仪的制备方法，其特征在于：第二步中，在基底上得到深度为400-800μm的支撑柱深槽。

9.根据权利要求6所述的双端固定式硅基微型半球谐振陀螺仪的制备方法，其特征在于：第三步中，所述深槽的半径为300-700μm。

10.根据权利要求6所述的双端固定式硅基微型半球谐振陀螺仪的制备方法，其特征在于：第五步中，得到厚度为1-5μm的牺牲层。

11.根据权利要求6所述的双端固定式硅基微型半球谐振陀螺仪的制备方法，其特征在于：第六步中，得到厚度为1-5μm的结构层。