[发明专利]一种压电驱动和检测的微型半球谐振陀螺仪及其制备方法

摘要

本发明提供了一种压电驱动和检测的微型半球谐振陀螺仪及其制备方法，包括一个单晶硅基底、一个中心固定支撑柱、一个微型半球谐振子、一个公共电极、八个薄膜压电体、八个均匀分布式信号电极，其中单晶硅基底与微型半球谐振子通过中心固定支撑柱相连；公共电极与微型半球子的形状相同，位于微型半球谐振子与压电体之间；压电体与信号电极的形状相同，位于公共电极与信号电极之间。本发明采用压电驱动的方式激励微型半球谐振子进行工作，驱动模态和检测模态相互匹配。本发明结合MEMS体硅加工工艺和表面硅加工工艺进行制作。本发明利用逆压电效应和压电效应进行微陀螺仪的驱动和检测，具有一体化程度高、功耗低、便于批量化制作等特点。

主权项

一种压电驱动和检测的微型半球谐振陀螺仪的制备方法，其特征在于，所述压电驱动和检测的微型半球谐振陀螺仪，包括：一个单晶硅基底；一个微型半球谐振子；一个固定并支撑微型半球谐振子的中心固定支撑柱；一个公共电极；八个均匀分布于公共电极上的薄膜式压电体；八个均匀分布式信号电极；其中，单晶硅基底与微型半球谐振子通过中心固定支撑柱相连；公共电极与微型半球谐振子的形状相同，且位于微型半球谐振子与薄膜式压电体之间；薄膜式压电体与信号电极的形状相同，且位于公共电极与信号电极之间；所述方法包括如下步骤：第一步、对单晶硅基底进行清洗，在单晶硅基底上进行涂胶、光刻、显影、溅射掩膜层、去胶、各向同性刻蚀、去除掩膜层，在单晶硅基底上得到半球形凹槽；第二步、在第一步的基础上利用热氧化法生长二氧化硅层，涂胶、光刻、显影、局部刻蚀二氧化硅层，得到具有圆形凹槽的二氧化硅牺牲层；第三步、在第二步的基础上沉积非掺杂多晶硅或非掺杂金刚石，并通过化学机械抛光去除半球形凹槽以外的多晶硅或金刚石，得到带有支撑柱的半球形结构层；第四步、在第三步的基础上溅射金属铝或金属钼，涂胶、光刻、显影、刻蚀，去除半球形凹槽以外的金属铝或金属钼，得到半球形公共电极；第五步、在第四步的基础上溅射氮化铝或PZT薄膜，得到压电薄膜层；第六步、在第五步的基础上溅射金属铝或金属钼，得到信号电极层；第七步、在第六步的基础上涂胶、光刻、显影，对信号电极层进行刻蚀，得到图形化后的信号电极层及均匀分布式信号电极；第八步、在第七步的基础上以信号电极为掩膜，对压电薄膜层进行刻蚀，得到均匀分布式薄膜式压电体；第九步、在第八步的基础上利用BHF溶液对二氧化硅牺牲层进行腐蚀，从单晶硅基底上释放微型半球谐振子。