[发明专利]一种基于多晶硅生长法的硅微杯形谐振陀螺加工方法

说明书

本发明涉及硅微杯形谐振陀螺的加工方法，具体是一种基于多晶硅生长法的硅微杯形谐振陀螺加工方法。本发明解决了深硅刻蚀法加工出的硅微杯形谐振陀螺深宽比小、表面光滑度低的问题。一种基于多晶硅生长法的硅微杯形谐振陀螺加工方法，该方法是采用如下步骤实现的：步骤a：在圆形硅基片的上表面生长第I氮化硅层；步骤b：在圆形硅基片的上表面刻蚀形成圆形凹腔；步骤c：将第I氮化硅层和第II氮化硅层去除；步骤d：在二氧化硅层的表面生长多晶硅层；步骤e：刻蚀形成第II圆环形窗口；步骤f：再次生长二氧化硅层；步骤g：将圆环形硅凸台腐蚀掉；步骤h：将二氧化硅层的暴露部分腐蚀掉。本发明适用于硅微杯形谐振陀螺的加工。

技术领域

本发明涉及硅微杯形谐振陀螺的加工方法，具体是一种基于多晶硅生长法的硅微杯形谐振陀螺加工方法。

背景技术

硅微杯形谐振陀螺具有良好的抗高冲击特性，其广泛应用于武器制导、航空航天、生物医学、消费品电子等领域。在现有技术条件下，硅微杯形谐振陀螺普遍采用深硅刻蚀法加工而成。然而，深硅刻蚀法由于自身原理所限，加工出的硅微杯形谐振陀螺普遍存在深宽比小、表面光滑度低的问题，由此导致硅微杯形谐振陀螺的适用范围受限。基于此，有必要发明一种全新的加工方法，以解决深硅刻蚀法加工出的硅微杯形谐振陀螺深宽比小、表面光滑度低的问题。

发明内容

本发明为了解决深硅刻蚀法加工出的硅微杯形谐振陀螺深宽比小、表面光滑度低的问题，提供了一种基于多晶硅生长法的硅微杯形谐振陀螺加工方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种基于多晶硅生长法的硅微杯形谐振陀螺加工方法，该方法是采用如下步骤实现的：

步骤a：首先，采用LPCVD工艺在圆形硅基片的上表面生长第I氮化硅层，并在第I氮化硅层上刻蚀形成上下贯通的第I圆形窗口和第I圆环形窗口；第I圆形窗口的轴线和第I圆环形窗口的轴线均与圆形硅基片的轴线重合；然后，采用LPCVD工艺在圆形硅基片的下表面生长第II氮化硅层，并在第II氮化硅层上刻蚀形成上下贯通的第II圆形窗口；第II圆形窗口的轴线与圆形硅基片的轴线重合，且第II圆形窗口的直径小于第I圆形窗口的直径；

步骤b：首先，通过第I圆形窗口在圆形硅基片的上表面刻蚀形成圆形凹腔，通过第I圆环形窗口在圆形硅基片的上表面刻蚀形成圆环形凹腔，由此使得圆形凹腔和圆环形凹腔之间形成圆环形硅凸台；然后，通过第II圆形窗口在圆形硅基片的下表面和圆形凹腔的底面之间刻蚀形成圆形通孔；

步骤c：首先，将第I氮化硅层和第II氮化硅层去除；然后，采用热氧法在圆形硅基片的上表面和下表面、圆形凹腔的底面和侧面、圆环形凹腔的底面和侧面、圆环形硅凸台的顶面、圆形通孔的侧面生长二氧化硅层；

步骤d：采用LPCVD工艺在二氧化硅层的表面生长多晶硅层，并保证多晶硅层将圆环形凹腔填满；

步骤e：采用光刻工艺和刻蚀工艺在多晶硅层上刻蚀形成上下贯通的第II圆环形窗口，并保证位于圆环形硅凸台的顶面的二氧化硅层通过第II圆环形窗口暴露出来；

步骤f：首先，采用热氧法在二氧化硅层的暴露部分的表面和多晶硅层的表面再次生长二氧化硅层，并保证二氧化硅层将第II圆环形窗口填满；然后，在二氧化硅层上刻蚀形成上下贯通的第III圆环形窗口，并保证圆环形硅凸台的顶面通过第III圆环形窗口暴露出来；

步骤g：通过第III圆环形窗口将圆环形硅凸台腐蚀掉；

步骤h：将二氧化硅层的暴露部分腐蚀掉，由此制得硅微杯形谐振陀螺。

与深硅刻蚀法相比，本发明所述的一种基于多晶硅生长法的硅微杯形谐振陀螺加工方法基于全新的加工原理，实现了硅微杯形谐振陀螺的加工，其加工出的硅微杯形谐振陀螺深宽比更大、表面光滑度更高，由此使得硅微杯形谐振陀螺的适用范围更广。