[發明專利]基于微圓球的微型半球諧振陀螺儀及其制備方法

有效

• 申請號: 201410390465.2
• 申請日: 2014-08-08
• 公開（公告）號: CN104197910B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 張衛平;唐健;劉亞東;汪濙海;成宇翔;孫殿竣;邢亞亮;陳文元
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01C19/5691
• 分類號: G01C19/5691;B81C1/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 徐紅銀,郭國中

1.一種基于微圓球的微型半球諧振陀螺儀的制備方法，其特征在于：

所述基于微圓球的微型半球諧振陀螺儀，包括：

一個單晶硅基底；

八個均勻分布式電極；

一個微型半球諧振子；

一個背部圓形孔；

一個粘附層；

其中：所述微型半球諧振子的中心軸與所述背部圓形孔的中心軸重合以實現精確定位及自動對準，所述微型半球諧振子通過所述粘附層固定在所述單晶硅基底上，八個所述電極均勻地分布在所述微型半球諧振子的周圍；

所述方法包括如下步驟：

第一步、在藍寶石微圓球的外圍分別沉積多晶硅層和超低膨脹系數玻璃層，沉積過程不斷旋轉藍寶石微圓球，從而使沉積層厚度均勻；

第二步、對單晶硅片進行清洗，在單晶硅片背面涂膠、光刻、顯影、刻蝕、去膠、涂膠，從而制作背部圓形孔并進行保護，避免后續工藝對所述背部圓形孔造成影響；

第三步、在單晶硅片正面涂膠、光刻、顯影、離子注入、去膠，形成摻雜硅材料的電極；

第四步、在第三步的基礎上于單晶硅片正面涂膠、光刻、顯影、濺射金屬銅、去膠、刻蝕，利用金屬銅進行掩模并在后續工藝中對單晶硅片進行保護，同時去除第二步中在單晶硅片背面旋涂的保護膠；刻蝕出的深槽與背部圓形孔相通，深槽的直徑比沉積后的藍寶石微圓球的直徑稍大；

第五步、單晶硅片正面向上放平，將沉積后的藍寶石微圓球滾入正面深槽中，并輕輕晃動，通過背部圓形孔進行自動對準，同時用熱熔膠或液體粘合劑通過背部圓形孔將藍寶石微圓球粘連在單晶硅基底上；

第六步、在第五步的基礎上于單晶硅片正面用氬等離子體進行刻蝕，以去除藍寶石微圓球上半部分的多晶硅層及超低膨脹系數玻璃層；

第七步、將單晶硅片背面向上，取出藍寶石微圓球；

第八步、將單晶硅片正面向上，在第七步的基礎上于單晶硅片正面利用SF₆或XeF₂去除其余的多晶硅層，從而形成微型半球諧振子，同時去除金屬保護層。

2.根據權利要求1所述的基于微圓球的微型半球諧振陀螺儀的制備方法，其特征在于，第一步中，藍寶石微圓球的直徑為500-1500μm，沉積層的厚度均為1-5μm。

3.根據權利要求1所述的基于微圓球的微型半球諧振陀螺儀的制備方法，其特征在于，第二步中，所述背部圓形孔的直徑為100-400μm。

4.根據權利要求1所述的基于微圓球的微型半球諧振陀螺儀的制備方法，其特征在于，第三步中，所述電極的厚度為10-50μm。

5.根據權利要求1-4任一項所述的基于微圓球的微型半球諧振陀螺儀的制備方法，其特征在于，所述電極為摻雜硅材料，并均勻地分布在所述微型半球諧振子的周圍，通過靜電力激勵所述微型半球諧振子進行工作。

6.根據權利要求1-4任一項所述的基于微圓球的微型半球諧振陀螺儀的制備方法，其特征在于，所述微型半球諧振子的材料為膨脹系數低于0.03ppm/℃的超低膨脹系數玻璃。

7.根據權利要求1-4任一項所述的基于微圓球的微型半球諧振陀螺儀的制備方法，其特征在于，所述背部圓形孔通過深硅刻蝕得到，用于精確定位所述微型半球諧振子，同時實現自動對準。

8.根據權利要求1-4任一項所述的基于微圓球的微型半球諧振陀螺儀的制備方法，其特征在于，所述粘附層的材料為熱熔膠或液體粘合劑，起到固定所述微型半球諧振子的作用。