[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

权利要求书

1.一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。

2.根据权利要求1所述的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，第一步中，在单晶硅基底上得到的所述半球形凹槽的半径为300-700μm。

3.根据权利要求1所述的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，第二步中，在二氧化硅牺牲层上得到的所述圆形凹槽的半径为15-40μm。

4.根据权利要求1所述的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，第三步中，带有支撑柱的所述半球形结构层的厚度为1-5μm。

5.根据权利要求1所述的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，第四步中，所述半球形公共电极的厚度为0.5-3.5μm。

6.根据权利要求1所述的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，第五步中，所述压电薄膜层的厚度为0.5-3.5μm。

7.根据权利要求1所述的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，第六步中，所述信号电极层的厚度为0.5-3.5μm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的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，所述的中心固定支撑柱和所述的微型半球谐振子的材料为掺杂多晶硅或掺杂金刚石，所述微型半球谐振子同时作为微型半球谐振子和公共电极，无需额外制作公共电极；此时第三步在第二步的基础上沉积掺杂多晶硅或掺杂金刚石，省略第四步。

9.根据权利要求1-7任一项所述的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，所述薄膜式压电体分为驱动压电体和检测压电体，两者形状相同，间隔分布，其中：所述驱动压电体为微型半球谐振子提供驱动力，所述检测压电体通过微型半球谐振子形成检测信号。

10.根据权利要求1-7任一项所述的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，所述公共电极为不同薄膜式压电体提供相同的地信号；所述信号电极分为驱动电极和检测电极，所述驱动电极位于驱动压电体上并为驱动压电体提供驱动信号；所述检测电极位于检测压电体上并从检测压电体提取检测信号。

11.根据权利要求1-7任一项所述的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，所述薄膜式压电体的材料为氮化铝或锆钛酸铅；所述公共电极和所述信号电极的材料均为金属铝或金属钼。