[發明專利]一種SOI微半球陀螺敏感結構

有效

• 申請號: 201611139815.3
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN107063224B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 郭中洋;楊軍;劉飛;盛潔;竇茂蓮;蘇翼;夏春曉;劉韌;王登順;崔健;林夢娜;劉凱
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: G01C19/5691
• 分類號: G01C19/5691;G01C19/56;B81C1/00
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 呂巖甲

1.一種SOI微半球陀螺敏感結構，其特征在于，該結構包括；中心半球諧振子、環形電極、電極絕緣層、離散電極和底座；中心半球諧振子為中心對稱結構，包括半球殼體和底部支撐柱；底部支撐柱設置在半球殼體正下方，并與底座固定連接；環形電極和離散電極設置在中心半球諧振子的外側圓周，并與中心半球諧振子之間形成間隙，環形電極設置在離散電極上，并與離散電極之間通過電極絕緣層實現隔離，離散電極設置在底座上；中心半球諧振子的半球殼體上部自由端至少與環形電極上端面保持齊平。

2.根據權利要求1所述的一種SOI微半球陀螺敏感結構，其特征在于：所述間隙包括半球殼體與環形電極和離散電極之間的空隙，以及底部支撐柱與離散電極之間的空隙，間隙在各個方向上保持均勻性。

3.根據權利要求1所述的一種SOI微半球陀螺敏感結構，其特征在于：所述環形電極為整體電極，中心開孔，半球殼體上部自由端設置在環形電極中心孔內，至少與環形電極上端面保持齊平，半球殼體與環形電極中心孔之間形成間隙，環形電極中心孔的內表面與半球殼體的外表面形成一組極板電容。

4.根據權利要求1或3所述的一種SOI微半球陀螺敏感結構，其特征在于：所述離散電極包括多個離散電極，多個離散電極分散、均勻分布在半球諧振子的外側圓周處，各個離散電極之間通過隔離槽隔離，離散電極的內表面與中心半球諧振子外表面之間形成間隙，每個離散電極的內表面與半球殼體的外表面形成一組極板電容。

5.根據權利要求4所述的一種SOI微半球陀螺敏感結構，其特征在于：所述離散電極的數量及類型可根據需要進行設置，設置數量為2的整數倍，并且設置數量不少于8個。

6.根據權利要求4所述的一種SOI微半球陀螺敏感結構，其特征在于：所述離散電極包括驅動電極、驅動反饋電極，檢測電極以及檢測反饋電極，驅動電極與驅動反饋電極、檢測電極與檢測反饋電極相對布置，驅動電極與檢測電極相隔布置。

7.根據權利要求6所述的一種SOI微半球陀螺敏感結構，其特征在于：當離散電極的設置數量為8個時，離散電極在0°、180°方向設置為驅動電極和驅動反饋電極，離散電極在90°、270°方向設置為驅動電極和驅動反饋電極，離散電極在45°、225°方向設置為檢測電極和檢測反饋電極，離散電極在135°、315°方向設置為檢測電極和檢測反饋電極。

8.一種制造權利要求1、2、3、5、6或7任一所述的SOI微半球陀螺敏感結構的工藝，其特征在于：該制造工藝包括以下步驟：步驟一、半球空腔刻蝕；SOI基片包括淺硅層、絕緣層、主體結構硅層，通過多步刻蝕形成半球型空腔；步驟二、犧牲層和多晶硅層沉積；在半球型空腔的內表面依次沉積犧牲層和多晶硅層；步驟三、底部支撐柱制備；在主體結構硅層，半球型空腔正下方經多步刻蝕形成圓柱孔，圓柱孔穿透犧牲層，并在圓柱孔內填充多晶硅，形成底部支撐柱；步驟四、離散電極制備；通過刻蝕在主體結構硅層和底部支撐柱之間形成隔離孔，同時將主體結構硅層按照需要刻蝕成一定數量的離散電極，離散電極之間通過隔離槽實現隔離；步驟五、鍵合；將步驟四完成的SOI基片與底座鍵合，實現固聯；步驟六、釋放；去除犧牲層，進行結構釋放，得到完整的SOI微半球陀螺敏感結構。