[發明專利]四電橋十字流式微機械z軸薄膜陀螺及其加工方法

在審

• 申請號: 202110560697.8
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113124844A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 樸林華;張嚴;王燈山
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G01C19/58
• 分類號: G01C19/58
• 代理公司: 北京邦創至誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11717
• 代理人: 張宇鋒

1.一種四電橋十字流式微機械z軸薄膜陀螺，其特征在于，包括敏感層和蓋板，其中，

所述敏感層的上表面設置有呈正方形型結構的四個加熱器、八個熱敏電阻、八個平衡電阻和四個隔離電阻；

定義所述薄膜陀螺的長寬方向分別為X，Y方向，敏感層的高度方向為Z向；所述加熱器、熱敏電阻和平衡電阻的放置方向均為與X或Y方向平行或者垂直；四個所述加熱器、八個所述熱敏電阻和八個所述的平衡電阻形成一個“交叉”網絡，沿X、Y兩個垂直坐標軸對稱設置；一個加熱器、兩個熱敏電阻和兩個平衡電阻構成一個測量單元，共形成四個所述測量單元；

每對熱敏電阻和每對平衡電阻之間設置一個所述隔離電阻；

加熱器的通電方式為周期式通電，即加熱器的一個工作周期包括脈沖電壓激勵時間與斷電間隔時間；

所述蓋板上刻蝕有凹槽，且與敏感層的上表面密閉連接。

2.根據權利要求1所述的四電橋十字流式微機械z軸薄膜陀螺，其特征在于，每個所述加熱器均由方波信號驅動。

3.根據權利要求1所述的四電橋十字流式微機械z軸薄膜陀螺，其特征在于，所述敏感層上表面至所述蓋板上凹槽頂部的距離為氣體介質工作腔體高度，高度為200μm至1000μm。

4.根據權利要求1所述的四電橋十字流式微機械z軸薄膜陀螺，其特征在于，所述敏感層上表面的所述加熱器和熱敏電阻的高度為15μm至20μm。

5.根據權利要求1所述的四電橋十字流式微機械z軸薄膜陀螺，其特征在于，所述加熱器和所述熱敏電阻的長度一致，均為整個敏感層寬度的1/6至1/5。

6.根據權利要求1所述的四電橋十字流式微機械z軸薄膜陀螺，其特征在于，所述加熱器均是由具有高溫度系數的TaN材料電阻線構成。

7.根據權利要求1所述的四電橋十字流式微機械z軸薄膜陀螺，其特征在于，所述熱敏電阻均是由n型重摻雜GaAs材料電阻線構成。

8.根據權利要求1所述的四電橋十字流式微機械z軸薄膜陀螺，其特征在于，所述隔離電阻不參與敏感氣流的偏轉，由1根Si₃N₄材料電阻線構成。

9.一種加工權利要求1-8任一項所述的四電橋十字流式微機械z軸薄膜陀螺的方法，其特征在于，具體工藝流程如下：

步驟一：在GaAs晶片上制備摻雜密度為10¹⁸cm^-3的n⁺GaAs外延層，刻蝕形成上表面熱敏電阻及平衡電阻；

步驟二：濺射TaN層作為上表面加熱器；

步驟三：分別濺射Ti/Au/Ti，形成厚的焊盤和敏感電阻線；

步驟四：采用化學氣相沉積技術沉積厚的Si₃N₄，制備隔離電阻；

步驟五：通過鍵合工藝，將上蓋板與敏感層進行粘合，實現氣體介質工作環境的密封；

步驟六：對加工出來的結構進行封裝，形成四電橋十字流式微機械z軸薄膜陀螺。