[發明專利]一種混合式半球諧振微陀螺儀及其加工工藝有效
| 申請號: | 201610008727.3 | 申請日: | 2016-01-07 |
| 公開(公告)號: | CN105466405B | 公開(公告)日: | 2018-02-02 |
| 發明(設計)人: | 夏敦柱;高海鈺 | 申請(專利權)人: | 東南大學 |
| 主分類號: | G01C19/56 | 分類號: | G01C19/56;B81B7/00;B81C1/00 |
| 代理公司: | 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204 | 代理人: | 張華蒙 |
| 地址: | 210096 *** | 國省代碼: | 江蘇;32 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 混合式 半球 諧振 陀螺儀 及其 加工 工藝 | ||
1.一種混合式半球諧振微陀螺儀的加工工藝,其特征在于:該混合式半球諧振微陀螺儀包括由上而下依次設置的上層玻璃襯底(4)、電極層(3)、硅結構層(2)和下層玻璃襯底(5);其中,在上層玻璃襯底(4)、電極層(3)和硅結構層(2)的中心設有圓形腔體(14),半球殼諧振子(1)設置在圓形腔體(14)中;所述的半球殼諧振子(1)通過支撐柄(8)固定在硅結構層(2)上;所述的電極層(3)包括配合使用的電極(6)和外圍錨點結構(7),在所述的上層玻璃襯底(4)設有配合電極(6)使用的電極孔和小焊盤(10),小焊盤(10)均布在上層玻璃襯底(4)的邊緣,小焊盤(10)分別通過金屬引線(13)與上層玻璃襯底(4)中的電極孔相連,其中,電極(6)、小焊盤(10)和上層玻璃襯底(4)上的電極孔均分別為十六個,一一對應設置;在所述的下層玻璃襯底(5)中設有一個用來對半球殼諧振子(1)施加基準電壓的電極孔,在所述的下層玻璃襯底(5)的中心設有圓形鍵合區(11),該圓形鍵合區(11)通過金屬引線(13)與下層玻璃襯底(5)中的電極孔相連,下層玻璃襯底(5)上的電極孔與大焊盤(12)相連,大焊盤(12)設置在下層玻璃襯底(5)的底面;
其工藝包括以下步驟:
1)制備半球殼諧振子模型
清洗硅晶圓片,并利用CMP將硅晶圓片減薄到指定的厚度,在硅晶圓片表面熱生長SiO2作為掩膜層,涂覆光刻膠,光刻,使用HF超臨界干燥法刻蝕SiO2,將圓形開口暴露出來得到硅片;使用SF6等離子體各向同性刻蝕硅片,在硅片中心區域形成半球型凹槽,得到半球殼諧振子模型;
2)形成半球殼諧振子和電極層
在硅片底面光刻,利用ICP工藝刻蝕圓形中心孔,使得中心孔穿透硅片制作支撐柄;在硅片上面光刻、ICP刻蝕,形成電極槽,去除光刻膠和SiO2;在硅片上面熱生長二氧化硅,在二氧化硅上LPCVD多晶硅,摻雜,退火,形成半球殼和電極層;
3)形成電極
在多晶硅上涂光刻膠,利用ICP工藝刻蝕多晶硅,形成電極,電極層刻蝕完以后就可以得到了分離的電極,去除光刻膠;在多晶硅上熱生長SiO2作為掩膜層,涂光刻膠曝光、顯影,使用HF超臨界干燥法刻蝕電容間隙處的SiO2;使用DRIE SF6/XeF2各向同性刻蝕,刻蝕掉電極和半球殼諧振子之間的硅,先去除光刻膠,再去除SiO2;
4)形成圓形腔體和電極孔
在上層玻璃襯底底面濺射Cr/Au或Ti/Au或TiW/Au層作為掩膜,涂光刻膠、曝光、顯影,用濕法刻蝕上層玻璃襯底底面,形成圓形凹槽,該圓形凹槽配合步驟3)刻蝕電極層和硅結構層得到的空間,組合后一起形成圓形腔體,去除光刻膠和掩膜層;在上層玻璃襯底上面濺射Cr/Au或Ti/Au或TiW/Au層作為掩膜,涂光刻膠、曝光、顯影、濕法刻蝕,直到刻穿為止,形成電極孔;
5)制備焊盤,連接金屬引線
在上層玻璃襯底正面涂光刻膠、曝光、顯影、濕法刻蝕,形成方形焊盤槽和信號引線槽,去除光刻膠和Cr/Au掩膜層;在上層玻璃襯底上涂光刻膠、曝光、顯影、濺射金屬鉻和金,形成小焊盤和金屬引線;
在下層玻璃襯底上雙面濺射Cr/Au或Ti/Au或TiW/Au層作為掩膜,涂光刻膠、曝光、顯影、濕法刻蝕下層玻璃襯底正面,形成圓形鍵合區和引線槽;在下層玻璃襯底底面涂光刻膠、曝光、顯影、濕法刻蝕,直到刻穿為止,形成電極引線孔;去除下層玻璃襯底上的光刻膠和Cr/Au掩膜,涂覆光刻膠曝光、顯影、雙面濺射金屬鉻和金,形成金屬鍵合區、金屬引線和大焊盤;
6)組合封裝
將結構層硅晶圓片與金屬引線的下層玻璃襯底進行硅-玻璃陽極鍵合;使用HF超臨界干燥法刻蝕SiO2,釋放結構,以避免粘連;將結構層晶硅圓片與上層玻璃襯底進行硅-玻璃陽極鍵合,并進行真空封裝。
2.根據權利要求1所述的一種混合式半球諧振微陀螺儀的加工工藝,其特征在于:所述的半球殼諧振子(1)的底部與支撐柄(8)相連,支撐柄(8)的底部通過硅—玻璃鍵合與下層玻璃襯底(5)中心處的圓形鍵合區(11)相連,支撐柄(8)的側壁與硅結構層(2)底部的中心孔相連。
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