[实用新型]直接键合硅集成微振动陀螺

说明书

本实用新型是一种用于角速率测量的硅集成微振动陀螺，属于半导体惯性传感器技术领域。

现有的硅集成微振动陀螺，通常采用硅集成双框架结构的微机械陀螺，它采用定位夹具将双框架结构的硅片与玻璃电极用环氧树脂连接而成。由于环氧树脂连接的间隙大、间隙精度控制困难，因而灵敏度低，工艺难度大。

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高灵敏度的硅集成微振动陀螺，其工艺可以适合规模化生产。

本实用新型可以由集成双框架结构的硅片和玻璃电极组成，其特点是集成双框架结构的硅片与玻璃电极之间为直接键合连接。硅集成双框架结构采用各向异性腐蚀成凹凸形结构，有利于控制硅集成双框架结构与玻璃电极之间的间隙a，其数值根据实际需要决定，一般a＝1～10μm。硅片与玻璃之间采用直接静电键合。本实用新型通过测量硅集成双框架结构与玻璃电极之间的电容变化，从而测出输入的角速率的大小。

本实用新型与现有技术相比，具有灵敏度高，工艺适合规模化生产等特点。由于采用硅片与玻璃直接键合连接，间隙由事先腐蚀控制，因而控制的间隙精度高，它可以使间隙大大缩小，提高了灵敏度。本实用新型可用于各种角速率测量场合，而且具有成本低、体积小、效率高等优点。

图1为现有技术硅集成微振动陀螺的结构示意图；图2为图1的剖面示意图；图3为本实用新型的结构示意图；图4为图3的剖面示意图。

本实用新型可采用附图所示的方案实现：图1和图2中的衬底(1)为玻璃，它与硅双框架结构(2)之间采用环氧树脂(3)粘合连接，环氧树脂层厚度a就是硅双框架结构(2)与衬底(1)之间的间隙，(4)为电容极板，(5)为柔性轴。本实用新型可采用图3和图4的方案，衬底(6)可采用玻璃，硅双框架结构(8)可用以下方案制成，选用N型硅片，经氧化、光刻，腐蚀出间隙(a′的数据可根据实际需要调节)，去除氧化层后再进行氧化、光刻，刻出双框架区，然后进行硼扩散，再光刻出柔性轴(7)，然后硼扩散，再去除氧化层即形成硅集成双框架结构(8)。将硅集成双框架结构(8)与经溅射金并且光刻出电极的玻璃衬底(5)对准后直接进行静电键合而构成直接连接，最后用腐蚀的办法去除硼扩散区以外的其他区域，即构成直接键合硅集成微振动陀螺。图中(9)为电容电极。