一种基于SOI封装的熔融石英微半球谐振陀螺仪及其加工方法技术

本发明专利技术公开一种基于SOI封装的熔融石英微半球谐振陀螺仪及其加工方法，基于SOI封装的熔融石英微半球谐振陀螺仪包括玻璃基底、SOI密封壳、熔融石英微半球壳谐振子、微半球壳支撑柱、基准电极、8个敏感电极、16六个激励电极、圆形金属焊盘和圆柱形电极通孔。本发明专利技术电极位于球壳唇沿的正下方，能避免微半球壳谐振子和电极组装时，由于键合对准精度问题而造成的偏心误差；而且在球壳唇沿处增加了唇外沿，增大了电极与球壳唇沿的正对面积，能提高检测精度；充分利用了SOI晶圆片的优势，对微半球谐振陀螺仪进行封装，使得整个陀螺仪的封装工艺大大简化；具有8个敏感电极和16个激励电极，能采用全角工作模式，使微半球谐振陀螺仪的动态性能将得到增强。

Molten quartz micro hemisphere resonant gyroscope based on SOI package and processing method thereof

The invention discloses a fused quartz SOI package based on micro hemispherical resonator gyro and its processing method, fused silica encapsulation of SOI micro hemispherical resonator gyro comprises a glass substrate, SOI sealing shell, silica micro hemispherical resonator and micro hemispherical shell support column, reference electrode, 8 sensitive electrode, six exciting electrode 16 round metal pads and vias based on cylindrical electrode. The electrode is located just below the edge of the shell lip, can avoid the micro hemispherical shell resonator and electrode assembly, the eccentric error of bonding problems caused by the alignment accuracy; and in the shell along the increase of lip lip is increased along the electrode and the shell is on the lip area, which can improve the detection precision; make full use of the advantages of SOI wafer, micro hemispherical resonator gyro package, the package process is greatly simplified with the gyroscope; 8 sensitive electrodes and 16 excitation electrodes can adopt full working mode, the dynamic performance of the micro hemispherical resonator gyroscope will be enhanced.

【技术实现步骤摘要】
一种基于SOI封装的熔融石英微半球谐振陀螺仪及其加工方法
本专利技术涉及微机电和惯性导航领域，具体涉及一种基于SOI封装的熔融石英微半球谐振陀螺仪及其加工方法。
技术介绍
随着3-DMEMS(微电子机械系统)的发展，微系统的尺寸在不断缩小，以满足微型化和高度集成的需要。陀螺仪作为一种检测运动体旋转的重要惯性器件，在惯性导航领域有着广泛的应用。从已实现的性能来说，相较于其它类型和结构的陀螺仪，半球谐振陀螺仪具有无可匹敌的优势。而微半球谐振陀螺仪作为半球谐振陀螺微型化的产品，具有实现高性能的潜力。目前，微半球谐振陀螺仪制作过程中，大部分加工是将微半球壳谐振子和电极分开加工，然后通过键合组装成一体。但由于键合时存在对准误差，这引起电容间隙不一致。另外由于尺寸的减小和加工工艺的限制，在微半球谐振陀螺仪中一般只能将电极配置在微半球壳外侧，其电极配置数量有限(通常为16个)。而为了保证陀螺仪正常工作时的性能，其所必需的控制与检测环路均不得减少。因此均采用力平衡工作模式；但相较于力平衡工作模式，全角工作模式可直接得到外界的输入角度值，其动态性能要好于力平衡工作模式。近些年，基于SOI的MEMS加工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于SOI封装的熔融石英微半球谐振陀螺仪，其特征在于：包括玻璃基底、SOI密封壳、熔融石英微半球壳谐振子、微半球壳支撑柱、基准电极、8个敏感电极、16六个激励电极、圆形金属焊盘和圆柱形电极通孔；所述玻璃基底设在SOI密封壳底部形成密闭空腔结构，熔融石英微半球壳谐振子设在玻璃基底中心位置，基准电极设在熔融石英微半球壳谐振子中心位置的玻璃基底上表面，微半球壳支撑柱顶端与熔融石英微半球壳谐振子半球内顶面相接，底端与基准电极相接；8个敏感电极均匀设在微半球壳谐振子唇沿正下方的玻璃基底上表面，16个激励电极均匀设在微半球壳唇沿外侧的玻璃基底上表面；圆形金属焊盘为25个，分别对应设在基准电极、8个敏感...

【技术特征摘要】
1.一种基于SOI封装的熔融石英微半球谐振陀螺仪，其特征在于：包括玻璃基底、SOI密封壳、熔融石英微半球壳谐振子、微半球壳支撑柱、基准电极、8个敏感电极、16六个激励电极、圆形金属焊盘和圆柱形电极通孔；所述玻璃基底设在SOI密封壳底部形成密闭空腔结构，熔融石英微半球壳谐振子设在玻璃基底中心位置，基准电极设在熔融石英微半球壳谐振子中心位置的玻璃基底上表面，微半球壳支撑柱顶端与熔融石英微半球壳谐振子半球内顶面相接，底端与基准电极相接；8个敏感电极均匀设在微半球壳谐振子唇沿正下方的玻璃基底上表面，16个激励电极均匀设在微半球壳唇沿外侧的玻璃基底上表面；圆形金属焊盘为25个，分别对应设在基准电极、8个敏感电极和16六个激励电极下方的玻璃基底下表面上，圆形金属焊盘与对应的基准电极、8个敏感电极和16六个激励电极之间均设有圆柱形电极通孔。2.如权利要求1所述的基于SOI封装的熔融石英微半球谐振陀螺仪，其特征在于：所述熔融石英微半球壳谐振子的唇沿处设有环形唇外沿。3.如权利要求2所述的基于SOI封装的熔融石英微半球谐振陀螺仪，其特征在于：所述微半球壳谐振子顶部位置沉积有纳米吸气剂。4.如权利要求1-3任意一项所述的基于SOI封装的熔融石英微半球谐振陀螺仪，其特征在于：所述半球壳谐振子直径为1200～2000μm，厚度为1～10μm。5.如权利要求1-3任意一项所述的基于SOI封装的熔融石英微半球谐振陀螺仪，其特征在于：所述SOI密封壳尺寸为3500μm*3500μm*1500μm。6.权利要求1-5任意一项所述的基于SOI封装的熔融石英微半球谐振陀螺仪的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)清洗SOI晶硅圆片，在SOI硅片下表面PECVD二氧化硅层做掩膜，用第一块掩膜板光刻，使用RIE刻蚀二氧化硅掩膜层，定义密封墙的位置；(2)使用DRIE/ICP刻蚀结构层，直到刻蚀到二氧化硅层为止，形成密封墙，去除光刻胶和二氧化硅；(3)利用干膜工艺，使用第二块掩膜板光刻，在密封墙的中心位置沉积纳米吸气剂，以保证真空封装的真空度；(4)清洗硅晶圆片，在硅晶圆片上表面PECVD二氧化硅层做掩膜，涂光刻胶，使用第三块掩膜板光刻，使用RIE刻蚀二氧化硅，在中心区域刻蚀出圆形开口，使用DRIE/ICP刻蚀结构层，形...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏敦柱，高海钰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32