[发明专利]一种基于SOI封装的六轴微惯性器件及其加工方法

权利要求书

1.一种基于SOI封装的六轴微惯性器件，其特征在于：包括单片集成的六轴微惯性器件、玻璃衬底、金属电极、金属引线、SOI盖帽和SOI密封墙；六轴微惯性器件通过阳极键合工艺键合在玻璃衬底上；金属电极为一个以上，均匀设置在玻璃衬底一侧，金属电极通过金属引线与六轴微惯性器件相接，SOI盖帽设在玻璃衬底正上方，SOI密封腔设在SOI盖帽和SOI密封墙之间，形成空腔结构；每个金属电极正上方的SOI盖帽上设有梯形电极孔，梯形电极孔正下方的SOI密封墙上设有垂直贯通；梯形电极孔、垂直贯通与金属电极一一对应；

所述六轴微惯性器件包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，三轴加速度计包括器件中心位置的谐振梁式xy轴加速度计与位于四顶角处的扭摆式z轴加速度计；谐振梁式xy轴加速度计由中心正方形大质量块、位于大质量块四角的谐振梁以及四个放大杠杆结构组成，四个放大杠杆结构分别设在四个谐振梁两两之间，其中一三象限的谐振梁检测x轴加速度，二四象限的谐振梁结构检测y轴加速度；四个扭摆式z轴加速度计关于六轴微惯性器件的中心对称，各自由绕扭杆、非对称质量块和检测梳齿组成，检测梳齿包括移动梳齿和固定梳齿，移动梳齿设在非对称质量块外围，绕扭杆设在非对称质量块之间，固定梳齿设在移动梳齿外侧；三轴陀螺仪包括四个相同结构的大框架；四个大框架分别对应设在相邻两扭摆式z轴加速度计之间；每个大框架包括两侧两个正方形驱动框架，一个中间的pitch/roll敏感框架和一个外侧的yaw敏感框架；各类框架通过U型梁、蟹脚梁和蹦蹦床结构连接。

2.如权利要求1所述的基于SOI封装的六轴微惯性器件，其特征在于：所述三轴陀螺仪的驱动框架和敏感框架、谐振梁式xy轴加速度计和扭摆式z轴加速度计均包含活动梳齿和固定梳齿。

3.如权利要求1所述的基于SOI封装的六轴微惯性器件，其特征在于：所述SOI盖帽、梯形电极孔、垂直贯通和SOI密封墙在一块SOI晶圆上同时加工；其中SOI盖帽和梯形电极孔位于SOI晶圆的上层，垂直贯通和SOI密封墙位于SOI晶圆的下层。

4.如权利要求1-3任意一项所述的基于SOI封装的六轴微惯性器件，其特征在于：所述六轴微惯性器件下方的玻璃衬底上设有金属电极区、垂直贯通下方的玻璃衬底上设有金属键合区，金属键合区相应设在每个金属电极外围；金属键合区可以同时实现键合与信号传输的功能；金属电极区与金属键合区通过金属引线互连；梯形孔内沉积金属焊盘，金属引线一端通过焊接在金属电极区完成信号的传输。

5.如权利要求4所述的基于SOI封装的六轴微惯性器件，其特征在于：所述六轴微惯性器件正上方的SOI盖帽下表面沉积有纳米吸气剂。