[发明专利]一种组装式半球谐振微陀螺仪及其加工工艺

摘要

本发明公开一种组装式半球谐振微陀螺仪，属于微机电和惯性导航领域，上层玻璃衬底、外围锚点结构和下层玻璃衬底由上而下依次设置，在上层玻璃衬底的底面的中心设有圆形凹槽，外围锚点结构为中空的框型结构，圆形凹槽和外围锚点结构的中空区域相连通形成腔体，在该腔体的中心设置半球壳谐振子；在上层玻璃衬底上等间距设置十六个电极，每个电极均分别与相对应的十六个电极孔相连，电极孔设置在上层玻璃衬底中；本发明还公开了一种组装式半球谐振微陀螺仪加工工艺。本发明的一种组装式半球谐振微陀螺仪实现了封装，缩减了生产周期，提高了产生效率；本发明的半球壳谐振子和均布式电极的加工工艺简单，尺寸较小，生产成本较低，适合批量化生产。 1

主权项

1.一种组装式半球谐振微陀螺仪的加工工艺，其特征在于：该一种组装式半球谐振微陀螺仪，包括半球壳谐振子、外围锚点结构、上层玻璃衬底、下层玻璃衬底、电极、圆形凹槽、电极孔、焊盘、金属电极区和金属引线；所述的上层玻璃衬底、围锚点结构和下层玻璃衬底由上而下依次设置，在上层玻璃衬底的底面的中心设有圆形凹槽，外围锚点结构为中空的框型结构，圆形凹槽和外围锚点结构的中空区域相连通形成腔体，在该腔体的中心设置半球壳谐振子；在上层玻璃衬底上等间距设置十六个电极，每个电极均分别与相对应的十六个电极孔相连，电极孔设置在上层玻璃衬底中；在下层玻璃衬底上设有对应半球壳谐振子的电极孔；在上层玻璃衬底上的四周等间距设置有焊盘，焊盘为方形且为十六个，焊盘通过金属引线与相应的上层玻璃衬底中的电极孔相连；在下层玻璃衬底上设有金属电极区，圆形金属电极区通过金属引线与下层玻璃衬底中电极孔相连；所述的半球壳谐振子通过支撑柄键合在下层玻璃衬底上；所述对应半球壳谐振子的电极孔与下层玻璃衬底底面的方形金属焊盘相连；所述的半球壳谐振子的直径为1200～1500μm，厚度为1～5μm；所述的半球壳谐振子和电极之间的间隙为5～20μm；该组装式半球谐振微陀螺仪的整体尺寸为3000μm×3000μm×1200μm；包括以下步骤：1)形成键合区、焊盘和信号引线上层玻璃衬底底面光刻并用湿法刻蚀，形成圆形凹槽，在正面光刻胶并湿法刻蚀，形成电极孔通孔，重新涂胶，光刻并湿法刻蚀，形成焊盘槽和信号引线槽；在下层玻璃衬底正面涂光刻胶、光刻、湿法刻蚀，形成圆形键合区和引线槽，在反面涂覆光刻胶、光刻、曝光、显影，湿法刻蚀，形成电极引线通孔；在上、下层玻璃基底上光刻胶、光刻、曝光、显影、溅射金属铬和金，形成键合区、焊盘和信号引线；2)形成支撑柄、电极、外围锚点结构和半球壳谐振子清洗第一块硅晶圆片，在硅晶圆片双面热生长SiO2，涂光刻胶、光刻并刻蚀SiO2，在中心区域刻蚀出圆形开口，使用SF6等离子体各向同性刻蚀，形成半球型凹槽；在硅片背面涂覆光刻胶、光刻、曝光、显影，利用ICP工艺刻蚀圆孔，使得中心孔穿透硅片，制作支撑柄；在硅晶圆片上热生长SiO2，LPCVD多晶硅，掺杂，退火，去除表面的多晶硅，得到半球壳谐振子；清洗第二块硅晶圆片，双面热生长SiO2，在正面涂光刻胶，光刻、曝光、显影，使用ICP技术刻蚀凹槽，并利用CMP将硅晶圆片减薄到指定的厚度；将第二块晶硅圆片与上层玻璃基底进行硅‑玻璃阳极键合；在第二块晶硅圆片上LPCVD沉积SiO2，光刻并使用ICP技术刻蚀，直到刻蚀到底部的深槽为止，形成电极和外围锚点结构；3)键合和封装将经过步骤2)加工过的第一块硅晶圆片与带有金属电极和引线的下层玻璃基底进行阳极键合，并使用HF刻蚀掉SiO2，使用同性刻蚀气体SF6/XeF2刻蚀，去除光刻胶；使用HF刻蚀SiO2，释放结构，将两个结构层进行阳极键合，并进行真空封装。