一种硅微鸟盆式谐振陀螺仪及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种硅微鸟盆式谐振陀螺仪及其制备方法，陀螺仪包括顶层打孔玻璃引线盖板，中间层单晶硅结构层和底层玻璃衬底。单晶硅结构层包括中心支撑柱、鸟盆式谐振子，十六个固定的电容式电极；打孔玻璃盖板包括一个中心引线电极和十六个按圆周均匀分布的引线电极，用于引出结构层信号。玻璃衬底淀积有吸气剂，用于真空封装。制备过程中，先由深硅刻蚀确定中心支撑柱位置，然后各向同性腐蚀得到硅微鸟盆式模子，接着在模子上沉积氧化硅牺牲层和多晶硅结构层，释放牺牲层后得到硅微鸟盆式谐振子。引线盖板和玻璃衬底通过阳极键合与单晶硅基底封装在一起。本发明专利技术通过传统半导体的工艺完成了硅微鸟盆式谐振陀螺仪的制造，具有批量化、低成本等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种硅微鸟盆式谐振陀螺仪及其制备方法
：本专利技术属于微机电系统加工和惯性导航领域，具体涉及一种硅微鸟盆式谐振陀螺仪及其制备方法。
技术介绍
：传统的宏观旋转对称式谐振陀螺仪具有高精度、高可靠性、抗冲击、高温度、长寿命和抗辐射能力等优点，目前已经在空间惯性领域取得了广泛而成功的应用。美国是最早研究旋转对称式谐振陀螺仪的国家，从20世纪50年代开始，经过近40年的研究，于20世纪90年代研制成功，并列装在其空间应用飞行器上。目前最先进的旋转对称式谐振陀螺仪由NorthropGrumman公司生产，其零偏稳定性小于0.0015°/h，角随机游走小于0.00015°/root-h，设计寿命优于连续工作十五年，抗Z轴冲击3000g以上，成功为美国宇航局NASA的火星探测器提供了姿态测量应用。然而，传统宏观旋转对称式谐振陀螺仪是由熔融石英精密机械加工而成的，熔融石英的加工难度大，成本高，难以批量加工，此外，宏观的旋转对称式谐振陀螺仪的体积和功耗也较大，目前最小直径的谐振子也超过了20毫米。近年来，随着对导航单元精度和可靠性的要求，以及微电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅微鸟盆式谐振陀螺仪，其特征在于：包括由上而下依次是，位于顶层的打孔玻璃引线盖板；位于中间层的单晶硅结构层；位于底层的含有吸气剂的玻璃衬底。其中，在上述的顶层打孔玻璃引线盖板层，包括一个中心锥形电极引出孔和十六个旋转对称均匀分布的锥形电极引出孔；在上述的中间层的单晶硅结构层，包括谐振子中心支撑柱，鸟盆式谐振子和十六个固定的旋转对称均匀分布的电容式电极，所述的鸟盆式谐振子通过中心支撑柱固定在硅结构层上；上述的底层玻璃层包括一个环形腔体，腔体内淀积有吸气剂，用于完成真空封装，可以使鸟盆型谐振子工作在真空环境中。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅微鸟盆式谐振陀螺仪，其特征在于：包括由上而下依次是，位于顶层的打孔玻璃引线盖板；位于中间层的单晶硅结构层；位于底层的含有吸气剂的玻璃衬底。其中，在上述的顶层打孔玻璃引线盖板层，包括一个中心锥形电极引出孔和十六个旋转对称均匀分布的锥形电极引出孔；在上述的中间层的单晶硅结构层，包括谐振子中心支撑柱，鸟盆式谐振子和十六个固定的旋转对称均匀分布的电容式电极，所述的鸟盆式谐振子通过中心支撑柱固定在硅结构层上；上述的底层玻璃层包括一个环形腔体，腔体内淀积有吸气剂，用于完成真空封装，可以使鸟盆型谐振子工作在真空环境中。


2.根据权利要求1所述的一种硅微鸟盆式谐振陀螺仪，其特征在于：所述顶层的十六个旋转对称的锥形电极引出孔与中间层的十六个固定的旋转对称均匀分布的电容式电极一一对应，用于完成对中间层电容电极的电气连接引出。所述顶层的中心锥形电极引出孔与谐振子的中心支撑柱对应，用于完成对硅微鸟盆式谐振子的电气连接引出。


3.根据权利要求1所述的一种硅微鸟盆式谐振陀螺仪，其特征在于：所述位于顶层的引线玻璃盖板和所述位于底层的含有吸气剂玻璃衬底通过硅/玻璃阳极键合的方式与所述位于中间层的单晶硅结构层相连。


4.根据权利要求1所述的一种硅微鸟盆式谐振陀螺仪，其特征在于：所述鸟盆型谐振子内直径为400μm～600μm，外直径为1800μm～2200μm，鸟盆深度为400μm～600μm，鸟盆型谐振子的厚度为1.5μm～2.5μm，所述十六个固定的旋转对称均匀分布的电容式电极的电容间隙为2μm～3μm。


5.根据权利要求1所述的一种硅微鸟盆式谐振陀螺仪，其特征在于：所述的鸟盆型谐振子由CVD(化学气相沉积)淀积重掺杂硼的多晶硅制成...

【专利技术属性】
技术研发人员：王银鹏，白泽森，赵前程，杨振川，闫桂珍，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11