一种SOI微半球陀螺敏感结构制造技术

本发明专利技术属于惯性测量技术领域，涉及一种微半球陀螺，具体涉及一种SOI微半球陀螺敏感结构，该结构包括中心半球谐振子、环形电极、电极绝缘层、离散电极和底座；中心半球谐振子为中心对称结构，包括半球壳体和底部支撑柱；底部支撑柱设置在半球壳体正下方，并与底座固定连接；环形电极和离散电极设置在中心半球谐振子的外侧圆周，并与中心半球谐振子之间形成间隙，环形电极设置在离散电极上，并与离散电极之间通过电极绝缘层实现隔离，离散电极设置在底座上；中心半球谐振子的半球壳体上部自由端至少与环形电极上端面保持齐平。本发明专利技术可实现角度(速率积分)工作模式，该工作模式避免了角速率的积分误差等环节，可确保高线性度和大动态测量范围。

【技术实现步骤摘要】
一种SOI微半球陀螺敏感结构
本专利技术属于惯性测量
，涉及一种微半球陀螺，具体涉及一种SOI微半球陀螺敏感结构。
技术介绍
陀螺是一种用于敏感载体相对于惯性空间角运动的仪表，是惯性导航和制导系统的核心器件。微半球陀螺是一种将传统半球陀螺微型化的新型陀螺，其基于固体波动原理，具有全对称、高品质因子等特征，理论上拥有很高的精度潜能，同时采用角度(速率积分)模式输出时，可获取高线性度和大动态测量范围。微半球陀螺的基体材料主要有硅、熔融石英、低膨胀石英玻璃、金属合金以及宝石等，其中，硅微半球陀螺可通过光刻、刻蚀、沉积等MEMS工艺制作，具有可批量化加工、低成本、小体积、高集成度等优点，是微半球陀螺的一个重要技术方向。一种硅微半球陀螺敏感结构如图1和图2所示，主要由中心半球壳体41、圆周驱动/检测电极21、V型外支撑42等组成。其主要工艺步骤包括：a)在单晶硅基片11上通过掺杂形成圆周驱动/检测电极21；b)通过各向同性刻蚀形成上部半球型空腔；c)通过各向异性湿法腐蚀形成下部V型空腔；d)在上部半球型空腔和下部V型空腔的表面沉积一层二氧化硅做牺牲层31；e)在牺牲层表面再沉积一层多晶硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SOI微半球陀螺敏感结构，其特征在于，该结构包括；中心半球谐振子、环形电极、电极绝缘层、离散电极和底座；中心半球谐振子为中心对称结构，包括半球壳体和底部支撑柱；底部支撑柱设置在半球壳体正下方，并与底座固定连接；环形电极和离散电极设置在中心半球谐振子的外侧圆周，并与中心半球谐振子之间形成间隙，环形电极设置在离散电极上，并与离散电极之间通过电极绝缘层实现隔离，离散电极设置在底座上；中心半球谐振子的半球壳体上部自由端至少与环形电极上端面保持齐平。

【技术特征摘要】
1.一种SOI微半球陀螺敏感结构，其特征在于，该结构包括；中心半球谐振子、环形电极、电极绝缘层、离散电极和底座；中心半球谐振子为中心对称结构，包括半球壳体和底部支撑柱；底部支撑柱设置在半球壳体正下方，并与底座固定连接；环形电极和离散电极设置在中心半球谐振子的外侧圆周，并与中心半球谐振子之间形成间隙，环形电极设置在离散电极上，并与离散电极之间通过电极绝缘层实现隔离，离散电极设置在底座上；中心半球谐振子的半球壳体上部自由端至少与环形电极上端面保持齐平。2.根据权利要求1所述的一种SOI微半球陀螺敏感结构，其特征在于：所述间隙包括半球壳体与环形电极和离散电极之间的空隙，以及底部支撑柱与离散电极之间的空隙，间隙在各个方向上保持均匀性。3.根据权利要求1所述的一种SOI微半球陀螺敏感结构，其特征在于：所述环形电极为整体电极，中心开孔，半球壳体上部自由端设置在环形电极中心孔内，至少与环形电极上端面保持齐平，半球壳体与环形电极中心孔之间形成间隙，环形电极中心孔的内表面与半球壳体的外表面形成一组极板电容。4.根据权利要求1或3所述的一种SOI微半球陀螺敏感结构，其特征在于：所述离散电极包括多个离散电极，多个离散电极分散、均匀分布在半球谐振子的外侧圆周处，各个离散电极之间通过隔离槽隔离，离散电极的内表面与中心半球谐振子外表面之间形成间隙，每个离散电极的内表面与半球壳体的外表面形成一组极板电容。5.根据权利要求4所述的一种SOI微半球陀螺敏感结构，其特征在于：所述离散电极的数量及类型可根据需要进行设置，设置数量为2的整数倍，并且设置数量不少于8个。6.根据权利要求4所述的一种SOI微半球陀螺敏感结构，其特征在于：所述离散电极包括驱动电极、驱动反馈电极，检测电极以及检测反馈电极，驱动电极与驱动反馈电极、...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭中洋，杨军，刘飞，盛洁，窦茂莲，苏翼，夏春晓，刘韧，王登顺，崔健，林梦娜，刘凯，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11