谐振子I的直径为1200?1500μπι，厚度为I?5μπι。
[0023]半球壳谐振子I和电极6之间的间隙为5?20μπι;半球壳陀螺仪的整体尺寸为3000μπιΧ3000μπιΧ1200μπιο
[0024]如图3中，图3(a)-图3(k)对应下述步骤1)-11) JEMS是微电子机械系统。LPCVD是低压化学气象沉积。HF刻蚀是氢氟酸刻蚀。
[0025]—种组装式半球谐振微陀螺仪的加工工艺，包括以下步骤:
1)在上层PYREX7740玻璃衬底反面光刻并用湿法刻蚀，形成圆形腔体，在正面光刻胶并湿法刻蚀，形成电极孔通孔，重新涂胶，光刻并湿法刻蚀，形成方形焊盘槽和信号引线槽；
2)在下层玻璃衬底正面涂光刻胶、光刻、湿法刻蚀，形成圆形键合区和引线槽，在反面涂覆光刻胶、光刻、曝光、显影，湿法刻蚀，形成电极引线通孔；
3)在上、下层玻璃基底上光刻胶、光刻、曝光、显影、溅射金属铬(Cr)和金(Au)，形成键合区、焊盘和信号引线；
4)清洗第一块硅晶圆片，热生长S12，涂光刻胶、光刻并刻蚀S12，在中心区域刻蚀出圆形开口，使用SF6等离子体各向同性刻蚀，形成半球型凹槽；
5)在硅片背面涂覆光刻胶、光刻、曝光、显影，利用ICP工艺刻蚀圆孔，使得中心孔穿透硅片，以便于制作支撑柄；
6)热生长S12，LPCVD多晶硅，掺杂，退火，去除表面的多晶硅，形成半球壳；
7)清洗第二块硅晶圆片，双面热生长S12,在正面涂光刻胶，光刻、曝光、显影，使用ICP技术刻蚀凹槽，并利用CMP将硅晶圆片减薄到指定的厚度；
8)将经过步骤7)加工过的第二块晶硅圆片与上层玻璃基底进行硅-玻璃阳极键合；
9)在第二块晶硅圆片上LPCVD沉积S12,光刻并使用ICP技术刻蚀，直到刻蚀到底部的深槽为止，形成电极和外围锚点结构； 10)将经过步骤4)至6)加工过的第一块硅晶圆片与带有金属电极和引线的下层玻璃基底进行阳极键合，并使用HF刻蚀掉S12，使用同性刻蚀气体SF6/XeF2刻蚀，去除光刻胶；
11)使用HF刻蚀S12,释放结构，将两个结构层进行阳极键合，并进行真空封装。
[0026]步骤I)中，可以在制成的圆形腔体7中沉积纳米吸气剂，以保证真空封装的真空度；中陀螺仪的制作结合了MEMS体硅加工工艺、表面微加工工艺、玻璃刻蚀工艺和硅一玻璃阳极键合工艺。
【主权项】
1.一种组装式半球谐振微陀螺仪，其特征在于:包括半球壳谐振子(1)、外围锚点结构(3)、上层玻璃衬底(4)、下层玻璃衬底(5)、电极(6)、圆形凹槽(7)、电极孔(8)、焊盘(9)、金属电极区(10)和金属引线(11);所述的上层玻璃衬底(4)、外围锚点结构(3)和下层玻璃衬底(5)由上而下依次设置，在上层玻璃衬底(4)的底面的中心设有圆形凹槽(7)，外围锚点结构(3)为中空的框型结构，圆形凹槽(7)和外围锚点结构(3)的中空区域相连通形成腔体，在该腔体的中心设置半球壳谐振子(I);在上层玻璃衬底(4)上等间距设置十六个电极(6)，每个电极(6)均分别与相对应的十六个电极孔(8)相连，电极孔(8)设置在上层玻璃衬底(4)中；在下层玻璃衬底(5)上设有对应半球壳谐振子(I)的电极孔(8);在上层玻璃衬底(4)上的四周等间距设置有焊盘(9)，焊盘(9)为方形且为十六个，焊盘(9)通过金属引线(11)与相应的上层玻璃衬底(4)中的电极孔(8)相连;在下层玻璃衬底(5)上设有金属电极区(10)，圆形金属键合区(10)通过金属引线(11)与下层玻璃衬底(5)中电极孔(8)相连。2.根据权利要求1所述的一种组装式半球谐振微陀螺仪，其特征在于:所述的半球壳谐振子(I)通过支撑柄(2)键合在下层玻璃衬底上(5)。3.根据权利要求1所述的一种组装式半球谐振微陀螺仪，其特征在于:所述的电极孔(8)与下层玻璃衬底(5)底面的方形金属焊盘相连。4.根据权利要求1所述的一种组装式半球谐振微陀螺仪，其特征在于:所述的半球壳谐振子(I)的直径为1200?1500μπι，厚度为I?5μπι。5.根据权利要求1所述的一种组装式半球谐振微陀螺仪，其特征在于:所述的半球壳谐振子(I)和电极(6 )之间的间隙为5?2 Ομπι。6.根据权利要求1所述的一种组装式半球谐振微陀螺仪，其特征在于:该组装式半球谐振微陀螺仪的整体尺寸为3000μπι X 3000μπι X 1200μπι。7.权利要求1?6中任意一项所述的一种组装式半球谐振微陀螺仪的加工工艺，其特征在于:包括以下步骤: I)形成键合区、焊盘和信号引线 上层玻璃衬底底面光刻并用湿法刻蚀，形成圆形凹槽，在正面光刻胶并湿法刻蚀，形成电极孔通孔，重新涂胶，光刻并湿法刻蚀，形成焊盘槽和信号引线槽;在下层玻璃衬底正面涂光刻胶、光刻、湿法刻蚀，形成圆形键合区和引线槽，在反面涂覆光刻胶、光刻、曝光、显影，湿法刻蚀，形成电极引线通孔； 在上、下层玻璃基底上光刻胶、光刻、曝光、显影、溅射金属铬和金，形成键合区、焊盘和信号引线； 2 )形成支撑柄、电极、外围销点结构和半球壳谐振子 清洗第一块硅晶圆片，在硅晶圆片双面热生长S12，涂光刻胶、光刻并刻蚀S12，在中心区域刻蚀出圆形开口，使用SF6等离子体各向同性刻蚀，形成半球型凹槽;在硅片背面涂覆光刻胶、光刻、曝光、显影，利用ICP工艺刻蚀圆孔，使得中心孔穿透硅片，制作支撑柄;在硅晶圆片上热生长Si02，LPCVD多晶硅，掺杂，退火，去除表面的多晶硅，得到半球壳谐振子； 清洗第二块硅晶圆片，双面热生长S12,在正面涂光刻胶，光刻、曝光、显影，使用ICP技术刻蚀凹槽，并利用CMP将硅晶圆片减薄到指定的厚度;将第二块晶硅圆片与上层玻璃基底进行硅-玻璃阳极键合;在第二块晶硅圆片上LPCVD沉积S i O2，光刻并使用ICP技术刻蚀，直到刻蚀到底部的深槽为止，形成电极和外围锚点结构； 3)键合和封装 将经过步骤2)加工过的第一块硅晶圆片与带有金属电极和引线的下层玻璃基底进行阳极键合，并使用HF刻蚀掉S12，使用同性刻蚀气体SF6/XeF2刻蚀，去除光刻胶;使用HF刻蚀S12，释放结构，将两个结构层进行阳极键合，并进行真空封装。8.根据权利要求7所述的一种组装式半球谐振微陀螺仪的加工工艺，其特征在于:步骤I)中，在圆形凹槽中沉积纳米吸气剂。
【专利摘要】本发明公开一种组装式半球谐振微陀螺仪，属于微机电和惯性导航领域，上层玻璃衬底、外围锚点结构和下层玻璃衬底由上而下依次设置，在上层玻璃衬底的底面的中心设有圆形凹槽，外围锚点结构为中空的框型结构，圆形凹槽和外围锚点结构的中空区域相连通形成腔体，在该腔体的中心设置半球壳谐振子；在上层玻璃衬底上等间距设置十六个电极，每个电极均分别与相对应的十六个电极孔相连，电极孔设置在上层玻璃衬底中；本发明还公开了一种组装式半球谐振微陀螺仪加工工艺。本发明的一种组装式半球谐振微陀螺仪实现了封装，缩减了生产周期，提高了产生效率；本发明的半球壳谐振子和均布式电极的加工工艺简单，尺寸较小，生产成本较低，适合批量化生产。
【IPC分类】G01C19/5691
【公开号】CN105628013
【申请号】CN201610013588
【发明人】夏敦柱, 高海钰
【申请人】东南大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年1月7日