曲面支撑结构体的制造方法及半球谐振陀螺仪与流程

本发明的实施例涉及可用作半球谐振陀螺仪的曲面支撑结构体。

背景技术：

1、目前，作为检测角速度的陀螺仪已知有半球谐振陀螺仪。如图19、图20所示，该种半球谐振陀螺仪9包括整体形成为大致半球形的谐振器91、支撑谐振器91的支撑部90、形成在谐振器91的外侧并配置成环状的多个电极92、以及形成在谐振器91的内侧并配置成环状的多个电极93。

2、在半球谐振陀螺仪9中，将多个电极92或多个电极93在圆周方向上交替用作检测电极92a、93a或控制电极92b、93b的任一方。通过将抑制电压施加到控制电极92b、93b，从而谐振器91通过静电引力而谐振。当在该状态下输入角速度时，谐振器91的谐振形状根据角速度而旋转，通过检测谐振器91与检测电极92a、93a之间的静电容，从而能够求得角速度。另外，也可以将形成在谐振器91的下方并配置成环状的多个电极94(参见图20)作为检测电极、驱动电极使用。

3、在这种半球谐振陀螺仪中，根据谐振器的q值及电极的位置关系来确定其性能。为了增加谐振器的q值来降低噪声并提升性能，使用热膨胀系数低的石英或合成玻璃作为谐振器。在此情况下，谐振器虽通过加工石英或合成玻璃而形成，但这两种材料都是难以加工的材料，需要较高的加工精度。因此，这样的谐振器的形成需要在机械抛光、切割加工后，通过激光加工进行形状的最终调整，由此使得制造成本变得非常高。

4、此外，为了降低谐振器的制造成本，提出应用mems(micro electro mechanicalsystems：微机电系统)工艺的制造方法。作为这种制造方法，已知有将石英晶圆加热至可变形的温度，并通过抽吸或加压来加工成称为酒杯形或鸟浴盆形的形状的方法。

5、但是，根据该方法，在谐振器的分离过程中，需要激光切割、抛光，此外，需要用粘合剂等将谐振器粘合到形成有电极的基板上。因此，普通的mems工艺中使用的半导体装置的对准精度有劣化的倾向，可能导致所制造的半球谐振陀螺仪的性能劣化。此外，由于该方法不是批量处理，因此半球谐振陀螺仪的制造成本变高。

6、现有技术文件

7、专利文件

8、专利文件1：日本专利特开2016-148659号公报

9、专利文件2：美国专利第6474161号说明书

10、专利文件3：美国专利第7839059号说明书

11、专利文件4：美国专利第10612925号说明书

12、非专利文件

13、非专利文件1：d.senkal，c.r.raum，a.a.trusov，a.m.shkel，“titania silicate/fused quartz glassblowing for 3-d fabrication of low internal loss wineglassmicro-structures”，solid-state,actuators，and microsystems workshop，2012，doi：10.31438/trf.hh2012.72

14、非专利文件2：p.pai，f.k.chowdhury，c.h.mastrangelo and m.tabib-azar，“mems-based hemispherical resonator gyroscopes”，sensors，2012ieee，taipei，taiwan，china，2012，pp.1-4，doi：10.1109/icsens.2012.6411346.

15、非专利文件3：d.senkal、m.j.ahamed、m.h.a.ardakani，s.askari anda.m.shkel，“demonstration of 1million q-factor on microglassblown wineglassresonators with out-of-plane electrostatic transduction”，in journal ofmicroelectromechanical systems，vol.24，no.1，pp.29-37，feb.2015，doi：10.1109/jmems.2014.2365113.

技术实现思路

1、本发明的实施例要解决的问题是提供能够以较低的成本制造可用作半球谐振器陀螺仪的曲面支撑结构体的技术。

2、为了解决上述问题，本实施例所涉及的曲面支撑结构体的制造方法是包括上晶圆和下晶圆的曲面支撑结构体的制造方法，该方法包括以下步骤：支撑部形成步骤，通过刻蚀在所述下晶圆的上表面上形成环状的凹部，刻蚀作为该凹部的径向外侧的平面的径向外表面，并在该凹部的大致中心部上形成具有比该径向外表面高的顶点的支撑部；第一电极形成步骤，在所述径向外表面上形成并列配置成环状的多个第一电极；牺牲层沉积步骤，在所述多个第一电极上形成环状的沉积图案作为牺牲层；第二电极形成步骤，在所述上晶圆的底面上形成与所述多个第一电极对应地并列配置成环状的多个第二电极；粘合步骤，以所述多个第一电极和所述多个第二电极重叠的方式将所述上晶圆和所述下晶圆夹持着所述牺牲层而粘合；径向外部分离步骤，在所述粘合步骤之后，通过刻蚀分离在所述上晶圆上位于所述第二电极的径向外侧的径向外部；非等压加热步骤，在径向外部分离步骤后，使由所述上晶圆、所述下晶圆和所述牺牲层所界定的模腔内的压力与环境压力不同，并真空加热所述上晶圆、所述下晶圆和所述牺牲层；牺牲层去除步骤，在非等压加热步骤后，通过刻蚀去除所述牺牲层。

3、根据本发明的实施例，能够以更低的成本制造可用作半球谐振陀螺仪的曲面支撑结构体。

技术特征：

1.一种曲面支撑结构体的制造方法，是包括上晶圆及下晶圆的曲面支撑结构体的制造方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的曲面支撑结构体的制造方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1或2所述的曲面支撑结构体的制造方法，其特征在于，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的曲面支撑结构体的制造方法，其特征在于，

5.根据权利要求1至3中任一项所述的曲面支撑结构体的制造方法，其特征在于，

6.根据权利要求1至5中任一项所述的曲面支撑结构体的制造方法，其特征在于，

7.一种半球谐振陀螺仪，由上晶圆和下晶圆通过以下步骤制造而成：

技术总结
本发明公开一种曲面支撑结构体的制造方法及半球谐振陀螺仪，该制造方法包括：支撑部形成步骤，通过刻蚀在下晶圆的上表面上形成环状的凹部，刻蚀作为凹部的径向外侧的平面的径向外表面，并在凹部的大致中心部上形成具有比径向外表面高的顶点的支撑部；第一电极形成步骤，形成配置于径向外表面上的多个第一电极；牺牲层沉积步骤，在多个第一电极上形成环状的沉积图案作为牺牲层；第二电极形成步骤，在上晶圆的底面上形成与多个第一电极对应地配置的多个第二电极；粘合步骤，以多个第一电极和多个第二电极重叠的方式将上晶圆和下晶圆夹持着牺牲层而粘合；径向外部分离步骤，通过刻蚀分离位于上晶圆的第二电极的径向外侧的径向外部；非等压加热步骤，使模腔内的压力与环境压力不同，并真空加热上晶圆、下晶圆和牺牲层；以及牺牲层去除步骤，通过刻蚀去除牺牲层。

技术研发人员：山口高功,谷和明
受保护的技术使用者：东京计器株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15