[发明专利]基于微圆球的微型半球谐振陀螺仪及其制备方法

摘要

本发明提供了一种基于微圆球的微型半球谐振陀螺仪及其制备方法，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、一个背部圆形孔、一个粘附层，其中微型半球谐振子依靠背部圆形孔进行精确定位及自动对准并通过粘附层固定在单晶硅基底上，八个电极均匀地分布在微型半球谐振子的周围；采用静电驱动的方式激励微型半球谐振子进行工作，其驱动模态和检测模态分别相互匹配。本发明结合MEMS体硅加工工艺和表面硅加工工艺进行制作所述陀螺仪。本发明陀螺仪无需制作半球形模具，可提供结构良好的微型半球谐振子，同时进行自动对准，是一种便捷的批量化生产微型半球谐振陀螺仪的方法。

主权项

一种基于微圆球的微型半球谐振陀螺仪的制备方法，其特征在于：所述基于微圆球的微型半球谐振陀螺仪，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；一个背部圆形孔；一个粘附层；其中：所述微型半球谐振子的中心轴与所述背部圆形孔的中心轴重合以实现精确定位及自动对准，所述微型半球谐振子通过所述粘附层固定在所述单晶硅基底上，八个所述电极均匀地分布在所述微型半球谐振子的周围；所述方法包括如下步骤：第一步、在蓝宝石微圆球的外围分别沉积多晶硅层和超低膨胀系数玻璃层，沉积过程不断旋转蓝宝石微圆球，从而使沉积层厚度均匀；第二步、对单晶硅片进行清洗，在单晶硅片背面涂胶、光刻、显影、刻蚀、去胶、涂胶，从而制作背部圆形孔并进行保护，避免后续工艺对所述背部圆形孔造成影响；第三步、在单晶硅片正面涂胶、光刻、显影、离子注入、去胶，形成掺杂硅材料的电极；第四步、在第三步的基础上于单晶硅片正面涂胶、光刻、显影、溅射金属铜、去胶、刻蚀，利用金属铜进行掩模并在后续工艺中对单晶硅片进行保护，同时去除第二步中在单晶硅片背面旋涂的保护胶；刻蚀出的深槽与背部圆形孔相通，深槽的直径比沉积后的蓝宝石微圆球的直径稍大；第五步、单晶硅片正面向上放平，将沉积后的蓝宝石微圆球滚入正面深槽中，并轻轻晃动，通过背部圆形孔进行自动对准，同时用热熔胶或液体粘合剂通过背部圆形孔将蓝宝石微圆球粘连在单晶硅基底上；第六步、在第五步的基础上于单晶硅片正面用氩等离子体进行刻蚀，以去除蓝宝石微圆球上半部分的多晶硅层及超低膨胀系数玻璃层；第七步、将单晶硅片背面向上，取出蓝宝石微圆球；第八步、将单晶硅片正面向上，在第七步的基础上于单晶硅片正面利用SF6或XeF2去除其余的多晶硅层，从而形成微型半球谐振子，同时去除金属保护层。