一种MEMS高精度谐振梁闭环控制陀螺仪及其制造工艺的制作方法与工艺

技术特征：
1.一种MEMS高精度谐振梁闭环控制陀螺仪，包括：测量体、上盖板及下盖板，其特征在于，所述测量体包括基座、耦合框、与耦合框相连接的质量块以及位于所述质量块中心的固定块；所述基座以及所述固定块与所述上盖板及所述下盖板相固定连接；所述质量块与所述耦合框通过多个弹性梁相连接；所述质量块与所述固定块之间设置有第一梳状耦合结构；所述耦合框的一侧设置有支撑梁；所述耦合框通过所述支撑梁与所述基座相连接；所述耦合框的侧壁的上部及下部分别设置有谐振梁，所述谐振梁一端与所述耦合框相连接，另一端分别与基座相连接；所述谐振梁与所述基座之间还设置有第二梳状耦合结构；所述谐振梁以及所述第二梳状耦合结构用于检测转动角速度；所述谐振梁为上下两组，每组所述谐振梁包括两根谐振梁，每根所述谐振梁与所述基座之间设置有两对所述第二梳状耦合结构；一对所述第二梳状耦合结构用于驱动所述谐振梁，另一对用于检测旋转角速度。2.如权利要求1所述的MEMS高精度谐振梁闭环控制陀螺仪，其特征在于，所述支撑梁以及所述谐振梁为弹性梁。3.如权利要求1所述的MEMS高精度谐振梁闭环控制陀螺仪，其特征在于，所述质量块为中心镂空的方形体。4.如权利要求1所述的MEMS高精度谐振梁闭环控制陀螺仪，其特征在于，所述弹性梁为U型弹性梁。5.如权利要求3所述的MEMS高精度谐振梁闭环控制陀螺仪，其特征在于，所述弹性梁设置在所述质量块的四个端角处。6.如权利要求1所述的MEMS高精度谐振梁闭环控制陀螺仪，其特征在于，所述第一梳状耦合结构设置于所述质量块与所述固定块之间的间隔空间内。7.如权利要求1所述的MEMS高精度谐振梁闭环控制陀螺仪，其特征在于，所述质量块、所述上盖板、所述下盖板、所述第一梳状耦合结构以及所述第二梳状耦合结构上设置有电极。8.如权利要求1所述的MEMS高精度谐振梁闭环控制陀螺仪，其特征在于，所述谐振梁与所述支撑梁设置在所述耦合框的同一侧。9.如权利要求1所述的MEMS高精度谐振梁闭环控制陀螺仪，其特征在于，所述基座上设有凹槽，所述谐振梁位于所述凹槽内。10.如权利要求9所述的MEMS高精度谐振梁闭环控制陀螺仪，其特征在于，所述第二梳状耦合结构包括两个相配合的梳齿，其中一个梳齿与所述谐振梁相连接，另一个所述梳齿与所述基座相连接。11.如权利要求1所述的MEMS高精度谐振梁闭环控制陀螺仪，其特征在于，所述测量体采用包括有上硅层及下硅层的双层硅结构，每层硅层之间分别设置有氧化埋层。12.如权利要求11所述的MEMS高精度谐振梁闭环控制陀螺仪，其特征在于，所述谐振梁以及所述弹性梁成型于所述上硅层。13.一种陀螺仪的制造工艺，其特征在于，所述制造工艺包括以下步骤：第一步，通过高温氧化或淀积处理，在第一块绝缘体上外延硅硅片正面及背面上分别形成一层二氧化硅层；第二步，通过光刻和刻蚀，将第一块绝缘体上外延硅硅片正面的二氧化硅层上刻蚀出多个深至上硅层的孔；第三步，在第一块绝缘体上外延硅硅片正面及背面上淀积一层氮化硅层；第四步，通过光刻及刻蚀，分别将第一块绝缘体上外延硅硅片正面中支撑梁所对应的位置上的氮化硅层及二氧化硅层去除，并将所述上硅层刻蚀至所述氧化埋层；同时将第一块绝缘体上外延硅硅片背面中弹性梁、谐振梁以及固定块与质量块之间的间隙所对应的位置上的氮化硅层及二氧化硅层去除，并将所述下硅层刻蚀至所述氧化埋层，形成半边基座、耦合框、质量块以及固定块；第五步，通过刻蚀，将所述氧化埋层去除，形成一层弹性梁和谐振梁；第六步，对第一块绝缘体上外延硅硅片正面中支撑梁所对应的位置进一步刻蚀至一定深度，形成支撑梁；第七步，通过高温氧化或淀积处理，在第二块绝缘体上外延硅硅片正面及背面上分别形成一层二氧化硅层；第八步，通过光刻和刻蚀，将第二块绝缘体上外延硅硅片正面的二氧化硅层上刻蚀出多个深至上硅层的孔；第九步，在第二块绝缘体上外延硅硅片正面及背面淀积一层氮化硅；第十步，通过光刻及刻蚀，将第二块绝缘体上外延硅硅片背面中支撑梁、弹性梁、谐振梁以及固定块与质量块之间的间隙所对应的位置上的氮化硅层及二氧化硅层去除，并将所述下硅层刻蚀至所述氧化埋层，形成半边基座、耦合框、质量块以及固定块；第十一步，通过刻蚀，将所述氧化埋层去除，形成一层弹性梁和谐振梁；第十二步，分别将第一块和第二块绝缘体上外延硅硅片背面的氮化硅层及二氧化硅层去除；第十三步，将第一块和第二块绝缘体上外延硅硅片进行背对背硅-硅键合，形成完整的基座、固定块、质量块以及耦合框；第十四步，将键和后硅片正面的氮化硅层去除；第十五步，对键和后硅片正面上暴露在外的上硅层进行深度刻蚀，形成通孔，从而形成自由活动的上层弹性梁、上层谐振梁、上层第一梳状耦合结构及上层第二梳状耦合结构；第十六步，将键和后硅片正面的二氧化硅层去除；第十七步，将键和后硅片正面与上盖板进行键合；第十八步，将键和后硅片背面的氮化硅层去除；第十九步，对键和后硅片背面上暴露在外的上硅层进行深度刻蚀，形成通孔，从而形成自由活动的支撑梁、下层弹性梁、下层谐振梁、下层第一梳状耦合结构及下层第二梳状耦合结构；第二十步，将键和后硅片背面的二氧化硅层去除；第二十一步，将键和后硅片背面与下盖板进行键合；形成完整的陀螺仪。14.如权利要求13所述的陀螺仪的制造工艺，其特征在于，对所述上盖板硅片及下盖板硅片的加工工艺还包括：A、在所述上盖板和所述下盖板的键合面上分别通过光刻、深度刻蚀及刻蚀各自形成一个凹陷区；B、在所述上盖板和所述下盖板上淀积金属，并刻蚀出电极；C、与所述绝缘体上外延硅硅片键合之前，对所述上盖板硅片及所述下盖板硅片进行清洗。15.根据权利要求13或14所述的陀螺仪的制造工艺，其特征在于，所述深度刻蚀及所述刻蚀的方法为以下方法中的一种或多种方法：干法刻蚀或湿法刻蚀，所述干法刻蚀包括：硅的深度反应离子刻蚀及反应离子刻蚀。16.根据权利要求13或14所述的陀螺仪的制造工艺，其特征在于，用于刻蚀所刻蚀硅层的刻蚀剂为以下腐蚀剂中的一种或多种的组合：氢氧化钾、四甲基氢氧化氨、乙二胺磷苯二酚或气态的二氟化氙。17.根据权利要求13或14所述的陀螺仪的制造工艺，其特征在于，用于刻蚀所述二氧化硅层的刻蚀剂为以下刻蚀剂中的一种或多种的组合：缓冲氢氟酸、49％氢氟酸或气态的氟化氢。