[發明專利]一種減小交叉耦合串擾的納米光柵三軸MEMS陀螺

有效

• 申請號: 202111170211.6
• 申請日: 2021-10-08
• 公開（公告）號: CN113916208B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 金麗;王策;李晉華;辛晨光;李孟委
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01C19/5621
• 分類號: G01C19/5621
• 代理公司: 太原榮信德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14119
• 代理人: 楊凱;連慧敏

1.一種減小交叉耦合串擾的納米光柵三軸MEMS陀螺，其特征在于：包括上層光柵(1)、下層光柵(2)、驅動磁體(3)、底座(4)，所述上層光柵(1)、下層光柵(2)、驅動磁體(3)均設置在底座(4)內，所述上層光柵(1)設置在下層光柵(2)上，所述下層光柵(2)設置在驅動磁體(3)上；所述下層光柵(2)包括檢測z軸角速度陀螺(5)、檢測y軸角速度陀螺(6)、檢測x軸角速度陀螺(7)，所述檢測z軸角速度陀螺(5)、檢測y軸角速度陀螺(6)、檢測x軸角速度陀螺(7)并列設置；

所述檢測y軸角速度陀螺(6)、檢測x軸角速度陀螺(7)的制作方法為：

S1、定制一個五層SOI結構使得第一基底層厚度為雙層光柵的泰伯距離；

S2、通過深反應離子束刻蝕到第一層埋氧層，形成雙層光柵之間的空間層；

S3、磁控濺射鋁；

S4、在鋁上刻蝕光柵；

S5、通過緩沖的氧化硅腐蝕液對暴露的第一層埋氧層進行去除至器件層；

S6、首先用噴膠工藝噴射到器件層，將器件層保護起來，通過光刻將獲得陀螺結構形狀，其次用深反應離子束刻蝕形成陀螺的結構；

S7、對第二基底層用深反應離子束刻蝕至第二埋氧層；

S8、通過緩沖的氧化硅腐蝕液對第二層埋氧層進行去除至器件層；

S9、在玻璃板上正面濺射鋁和鉻；

S10、干法刻蝕Al/Cr形成光柵；

S11、將硅和玻璃進行陽極鍵合；

所述檢測z軸角速度陀螺(5)的制作方法為：

S1、定制一個五層SOI結構，其中使得結構層厚度為蟹型梁的厚度，SOI的厚度為質量塊的厚度，同時在第一基底層的表面濺射Al，并用噴膠工藝將AL的表面涂膠；

S2、通過光刻技術在光刻膠上刻蝕出需要保護的形狀；深反應離子束刻蝕到第一層埋氧層，形成雙層光柵之間的空間層；

S3、通過刻蝕在Al上形成光柵；

S4、在不需要刻蝕的表面涂上光刻膠起到保護結構的作用，同時用深反應離子束刻蝕到第一層埋氧層；

S5、通過緩沖的氧化硅腐蝕液對暴露的第一層埋氧層進行去除至器件層；

S6、首先用噴膠工藝噴射到器件層，將器件層保護起來，通過光刻將將蟹型梁的形狀刻蝕在光刻膠上，其次用深反應離子束刻蝕形在器件層形成蟹型梁的結構；

S7、同樣首先用噴膠技術在第二基底層表面涂膠，并用光刻技術在光刻膠上刻蝕出要刻蝕的圖形，其次對第二基底層用深反應離子束刻蝕至第二埋氧層暴露；

S8、通過緩沖的氧化硅腐蝕液對第二層埋氧層進行去除至器件層；

S9、在玻璃板上正面濺射鋁和鉻；

S10、干法刻蝕Al/Cr形成光柵；

S11、再通過SU-8實現陀螺的下層光柵和上層光柵的鍵合。

2.根據權利要求1所述的一種減小交叉耦合串擾的納米光柵三軸MEMS陀螺，其特征在于：所述檢測z軸角速度陀螺(5)采用面內運動式陀螺，所述檢測z軸角速度陀螺(5)包括檢測梁(8)、第一下層檢測光柵(9)、第一調整電極(10)、第一驅動梁(11)、第一基底(12)、第一質量塊(13)，所述第一基底(12)的四角固定有第一驅動梁(11)，所述第一驅動梁(11)連接有檢測梁(8)，所述第一質量塊(13)四周固定有檢測梁(8)，所述第一下層檢測光柵(9)固定在第一質量塊(13)上，所述第一下層檢測光柵(9)兩側設置有第一調整電極(10)。

3.根據權利要求1所述的一種減小交叉耦合串擾的納米光柵三軸MEMS陀螺，其特征在于：所述檢測y軸角速度陀螺(6)、檢測x軸角速度陀螺(7)均采用光柵離面運動式陀螺，所述檢測y軸角速度陀螺(6)、檢測x軸角速度陀螺(7)均包括蟹形懸臂梁(14)、第二下層檢測光柵(15)、第二調整電極(16)、第二驅動梁(17)、第二基底(18)、第二質量塊(19)，所述第二基底(18)的四角固定有第二驅動梁(17)，所述第二驅動梁(17)連接有蟹形懸臂梁(14)，所述第二質量塊(19)四周固定有蟹形懸臂梁(14)，所述第二下層檢測光柵(15)固定在第二質量塊(19)上，所述第二下層檢測光柵(15)兩側設置有第二調整電極(16)。