硅衬底1，并在硅衬底1上表面上旋涂光刻胶，光刻形成后续深硅刻蚀工艺所用的第一掩膜，如图2中的a所示；
2)采用深硅刻蚀工艺并通过第一掩膜在硅衬底1上表面刻蚀形成环形凹槽2结构、圆形凹槽3结构和中心柱体4结构，然后去除剩余的光刻胶即可:其中，环形凹槽2结构紧邻圆形硅片的周缘开设，圆形凹槽3结构开设于环形凹槽2结构之内，中心圆柱体4结构位于圆形凹槽3结构的中心处，环形凹槽2、圆形凹槽3和中心柱体4位于同一轴线上，环形凹槽2的槽深、圆形凹槽3的槽深以及中心柱体4的高度相等，如图2中的b所示；
3)清洗玻璃片5和光刻后的硅衬底1，将玻璃片5置于硅衬底1上表面上并进行硅-玻璃键合，环形凹槽2和圆形凹槽3与玻璃片5之间分别形成密封的腔体，如图2中的c所示;
4)将键合好的玻璃片5进行玻璃面的减薄、研磨和抛光，减薄至80-90μπι ;
5)在减薄的玻璃片5表面依次溅射铬层、铜层和金层，同时对对准标记进行保护；其中，铬层厚度为50纳米、铜层厚度为600纳米、金层厚度为400纳米，如图2中的d所示；
6)在金属层6的表面上旋涂光刻胶，光刻形成后续离子束刻蚀工艺所用的第二掩膜；
7)采用离子束刻蚀工艺并通过第二掩膜在金属层6上刻蚀形成圆形金属层片7以及若干电极金属层片8，然后去除剩余光刻胶即可；其中，圆形金属层片7位于玻璃片5的中部且完全覆盖在硅衬底1的圆形凹槽3上，若干电极金属层片8均布于玻璃片5的周缘缘边且每个电极金属层片8横跨其对应部位的环形凹槽2的槽口，每个电极金属层片8的形状为环形的一部分，其中心角为15°，如图2中的e所示；
8)将试样放入快速退火炉中进行高温处理，将温度升至玻璃的软化点，硅衬底1上的环形凹槽2腔体和圆形凹槽3腔体内的气体在内外压力差的作用下会膨胀，从而将圆形凹槽3上覆盖的玻璃片5及圆形金属层片7吹成近似空圆球形状，将环形凹槽2上覆盖的玻璃片5及若干电极金属层片8吹成近似拱门的形状，如图2中的f所示；
9)对所得的试样用HF缓冲液腐蚀，将没有被金属层6覆盖的玻璃片腐蚀掉，最终得到伞型微半球陀螺谐振子及其检测电极和激励电极，如图1及图2中的g、h所示。
[0016]一种Y型微半球陀螺谐振子的自对准技术制备方法，包括如下步骤:
1)选择圆形硅片作为衬底并清洗硅衬底1，并在硅衬底1上表面上旋涂光刻胶，光刻形成后续深硅刻蚀工艺所用的第三掩膜，如图4中的a所示；
2)采用深硅刻蚀工艺并通过第三掩膜在硅衬底1上表面刻蚀形成环形凹槽2结构和圆形凹槽3结构，然后去除剩余的光刻胶即可:其中，环形凹槽2结构紧邻圆形硅片的周缘开设，圆形凹槽3结构开设于环形凹槽2结构之内，环形凹槽2和圆形凹槽3位于同一轴线上，环形凹槽2和圆形凹槽3的槽深相等，如图4中的b所示；
3)清洗玻璃片5和光刻后的硅衬底1，将玻璃片5置于硅衬底1上表面上并进行硅-玻璃键合，环形凹槽2和圆形凹槽3与玻璃片5之间分别形成密封的腔体，如图4中的c所示;
4)将键合好的玻璃片5进行玻璃面的减薄、研磨和抛光，减薄至80-90μπι ;
5)在减薄的玻璃片5表面依次溅射铬层、铜层和金层，同时对对准标记进行保护；其中，络层厚度为50纳米、铜层厚度为600纳米、金层厚度为400纳米，如图4中的d所示；
6)在金属层6的表面上旋涂光刻胶，光刻形成后续离子束刻蚀工艺所用的第四掩膜；
7)采用离子束刻蚀工艺并通过第四掩膜在金属层6上刻蚀形成圆环形金属层片9以及若干电极金属层片8，然后去除剩余光刻胶即可；其中，圆环形金属层片9位于玻璃片5的中部且完全覆盖在硅衬底1的圆形凹槽3上，若干电极金属层片8均布于玻璃片5的周缘缘边且每个电极金属层片8横跨其对应部位的环形凹槽2的槽口，每个电极金属层片8的形状为环形的一部分，其中心角为15°，如图4中的e所示；
8)将试样放入快速退火炉中进行高温处理，将温度升至玻璃的软化点，硅衬底1上的环形凹槽2腔体和圆形凹槽3腔体内的气体在内外压力差的作用下会膨胀，从而将圆形凹槽3上覆盖的玻璃片5及圆环形金属层片9吹成近似空圆球形状，将环形凹槽2上覆盖的玻璃片5及若干电极金属层片8吹成近似拱门的形状，如图4中的f所示；
9)对所得的试样用HF缓冲液腐蚀，将没有被金属层6覆盖的玻璃片5腐蚀掉，最终得到伞型微半球陀螺谐振子及其检测电极和激励电极，如图3及图4中的g、h所示。
【主权项】
1.一种伞型微半球陀螺谐振子的自对准技术制备方法，其特征在于，包括如下步骤: .1)选择圆形硅片作为衬底并清洗硅衬底(1)，并在硅衬底(1)上表面上旋涂光刻胶，光刻形成后续深硅刻蚀工艺所用的第一掩膜； .2)采用深硅刻蚀工艺并通过第一掩膜在硅衬底(1)上表面刻蚀形成环形凹槽(2)结构、圆形凹槽(3)结构和中心柱体(4)结构，然后去除剩余的光刻胶即可:其中，环形凹槽(2)结构紧邻圆形硅片的周缘开设，圆形凹槽(3)结构开设于环形凹槽(2)结构之内，中心圆柱体(4)结构位于圆形凹槽(3)结构的中心处，环形凹槽(2)、圆形凹槽(3)和中心柱体(4)位于同一轴线上，环形凹槽(2)的槽深、圆形凹槽(3)的槽深以及中心柱体(4)的高度相等； .3 )清洗玻璃片(5 )和光刻后的硅衬底(1)，将玻璃片(5 )置于硅衬底(1)上表面上并进行硅-玻璃键合，环形凹槽(2)和圆形凹槽(3)与玻璃片(5)之间分别形成密封的腔体； .4)将键合好的玻璃片(5)进行玻璃面的减薄、研磨和抛光，减薄至80-90μπι; .5)在减薄的玻璃片(5)表面依次溅射铬层、铜层和金层，同时对对准标记进行保护；其中，铬层厚度为50纳米、铜层厚度为600纳米、金层厚度为400纳米； .6)在金属层(6)的表面上旋涂光刻胶，光刻形成后续离子束刻蚀工艺所用的第二掩膜； .7 )采用离子束刻蚀工艺并通过第二掩膜在金属层(6 )上刻蚀形成圆形金属层片(7 )以及若干电极金属层片(8)，然后去除剩余光刻胶即可；其中，圆形金属层片(7)位于玻璃片(5)的中部且完全覆盖在硅衬底(1)的圆形凹槽(3)上，若干电极金属层片(8)均布于玻璃片(5)的周缘缘边且每个电极金属层片(8)横跨其对应部位的环形凹槽(2)的槽口 ； .8)将试样放入快速退火炉中进行高温处理，将温度升至玻璃的软化点，硅衬底(1)上的环形凹槽(2)腔体和圆形凹槽(3)腔体内的气体在内外压力差的作用下会膨胀，从而将圆形凹槽(3)上覆盖的玻璃片(5)及圆形金属层片(7)吹成近似空圆球形状，将环形凹槽(2)上覆盖的玻璃片(5)及若干电极金属层片(8)吹成近似拱门的形状； .9)对所得的试样用HF缓冲液腐蚀，将没有被金属层(6)覆盖的玻璃片腐蚀掉，最终得到伞型微半球陀螺谐振子及其检测电极和激励电极。2.—种Υ型微半球陀螺谐振子的自对准技术制备方法，其特征在于，包括如下步骤: .1)选择圆形硅片作为衬底并清洗硅衬底(1)，并在硅衬底(1)上表面上旋涂光刻胶，光刻形成后续深硅刻蚀工艺所用的第三掩膜； .2)采用深硅刻蚀工艺并通过第三掩膜在硅衬底(1)上表面刻蚀形成环形凹槽(2)结构和圆形凹槽(3)结构，然后去除剩余的光刻胶即可:其中，环形凹槽(2)结构紧邻圆形硅片的周缘开设，圆形凹槽(3)结构开设于环形凹槽(2)结构之内，环形凹槽(2)和圆形凹槽(3)位于同一轴线上，环形凹槽(2)和圆形凹槽(3)的槽深相等； .3 )清洗玻璃片(5 )和光刻后的硅衬底(1)，将玻璃片(5 )置于硅衬底(1)上表面上并进行硅-玻璃键合，环形凹槽(2)和圆形凹槽(3)与玻璃片(5)之间分别形成密封的腔体； .4)将键合好的玻璃片(5)进行玻璃面的减薄、研磨和抛光，减薄至80-90μπι; .5)在减薄的玻璃片(5)表面依次溅射铬层、铜层和金层，同时对对准标记进行保护；其中，铬层厚度为50纳米、铜层厚度为600纳米、金层厚度为400纳米； .6)在金属层(6)的表面上旋涂光刻胶，光刻形成后续离子束刻蚀工艺所用的第四掩膜； .7 )采用离子束刻蚀工艺并通过第四掩膜在金属层(6 )上刻蚀形成圆环形金属层片(9 )以及若干电极金属层片(8)，然后去除剩余光刻胶即可；其中，圆环形金属层片(9)位于玻璃片(5 )的中部且完全覆盖在硅衬底(1)的圆形凹槽(3 )上，若干电极金属层片(8 )均布于玻璃片(5)的周缘缘边且每个电极金属层片(8)横跨其对应部位的环形凹槽(2)的槽口 ； .8)将试样放入快速退火炉中进行高温处理，将温度升至玻璃的软化点，硅衬底(1)上的环形凹槽(2)腔体和圆形凹槽(3)腔体内的气体在内外压力差的作用下会膨胀，从而将圆形凹槽(3)上覆盖的玻璃片(5)及圆环形金属层片(9)吹成近似空圆球形状，将环形凹槽(2 )上覆盖的玻璃片(5 )及若干电极金属层片(8 )吹成近似拱门的形状； .9)对所得的试样用HF缓冲液腐蚀，将没有被金属层(6)覆盖的玻璃片(5)腐蚀掉，最终得到伞型微半球陀螺谐振子及其检测电极和激励电极。
【专利摘要】本发明为一种微半球陀螺谐振子的自对准技术制备方法，具体是以刻蚀有环形凹槽和圆形凹槽的硅片为硅衬底，在玻璃薄片上利用溅射金属的方法，形成所需要制备的图形和导线，利用高温下玻璃在熔融状态易被吹起的特性，使其形成空球壳和空环形壳体，通过腐蚀玻璃的方法，使没有溅射上金属的空壳部分被腐蚀掉，最终形成类“伞型”、“Y型”半球陀螺谐振子和与其近似平行的检测电极和激励电极。本发明谐振子的表面光滑并且完全对称，利用玻璃上的金属做掩膜，省去了激光切割技术，降低了成本同时提高了精度；本发明谐振子的谐振频率、品质因数等参数更优秀，同时制备出的激励电极和检测电极能够更完美的平行于谐振子，而且减少了工艺步骤。
【IPC分类】G01C19/5691, G01C25/00, B81C1/00
【公开号】CN105387852
【申请号】CN201510671505
【发明人】王任鑫, 白冰, 唐军, 曹慧亮, 刘源, 刘俊, 薛晨阳, 张文栋
【申请人】中北大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年10月19日