[发明专利]微玻璃半球谐振陀螺及其圆片级制备方法

权利要求书

1.一种微玻璃半球谐振陀螺，其特征在于：包括：

复合结构基底；

玻璃半球谐振子；

嵌入复合结构基底的硅非平面电极；

封装玻璃壳盖；

其中，所述玻璃半球谐振子由半球壳和位于半球壳内部中心的自对准柱子组成，半球壳的内表面和自对准柱子的表面涂有一层金属导电层，通过另一层金属层与硅引出通道连接引出；所述复合结构基底嵌入有硅非平面电极，嵌入复合结构基底的硅非平面电极的电极数量是四的倍数，其中包含驱动电极和检测电极；所述硅引出通道和硅非平面电极在复合结构基底背面通过金属引线引出；所述封装玻璃壳盖与复合结构基底通过直接键合的方式真空封装。

2.如权利要求1所述的微玻璃半球谐振陀螺，其特征在于：

所述复合结构基底由玻璃和硅组成，组成方式包括硅-玻璃-硅分离块-玻璃-硅非平面电极-玻璃-硅引出通道、硅-玻璃--硅非平面电极-玻璃-硅引出通道；

所述硅非平面电极为高掺杂硅非平面电极；

所述硅非平面电极和硅引出通道嵌入在玻璃中间，硅非平面电极形状为扇形圆环，所述硅引出通道为硅柱，形状包括硅圆柱、硅长方柱或带扇形柱的硅圆柱。

3.如权利要求1所述的微玻璃半球谐振陀螺，其特征在于：

所述玻璃半球谐振子的直径在1-10mm之间，半球壳的厚度在十微米到五百微米之间；

所述半球壳有缘边，缘边长度在十微米到八百微米之间；半球壳及缘边下面的金属层的总厚度在一个纳米到一百个纳米的范围内；

所述半球壳的圆周处及缘边在复合结构基底的投影小于硅非平面电极。

4.一种微玻璃半球谐振陀螺的圆片级制备方法，其特征在于：其步骤如下：(1)通过热发泡工艺圆片级制备微玻璃半球谐振子，包括以下步骤：

步骤一，通过干法刻蚀高掺杂硅圆片形成硅模具圆片，使硅模具圆片内形成内含硅圆柱的圆柱形空腔，将发泡剂加入圆柱形空腔中；

步骤二，在上述干法刻蚀硅圆片形成硅模具圆片上表面以及所述圆柱形空腔中的硅圆柱上表面键合上玻璃圆片，形成键合圆片；

步骤三，将上述步骤得到的键合圆片置于高温加热炉中均匀加热，加热温度高于玻璃的软化点，发泡剂在高温下分解，产生气体，圆柱形空腔中的气压急剧增加，熔融玻璃在气压差和表面张力的驱动下形成玻璃半球壳，所述硅圆柱处玻璃形成自对准柱子及柱子空心处，然后快速冷却至室温；

步骤四，将上述步骤得到的带有玻璃半球壳和自对准柱子的键合圆片表面均匀涂层有机物；

步骤五，将上述步骤得到的上表面均匀涂有镶嵌料或石蜡层的带有玻璃半球壳和自对准柱子的键合圆片采用研磨和化学机械抛光，去掉键合圆片平面部分，保留玻璃半球壳和自对准柱子；

步骤六，将上述步骤保留的玻璃半球壳和自对准柱子上均匀涂层金属导电层；

(2)热回流工艺圆片制备玻璃式硅非平面电极，包括以下步骤：

步骤七，通过干法刻蚀高参杂硅圆片形成硅圆片，使硅圆片内包含有内含硅柱的圆柱形空腔，硅柱作为硅非平面电极和硅引出通道；

步骤八，在硅模具圆片上表面以及所述圆柱形空腔中的硅柱上表面在真空条件下键合上玻璃片，形成键合圆片；

步骤九，将上述步骤八得到的键合圆片放置在加热炉中加热，加热温度高于玻璃的软化点温度，并保温，直至熔融玻璃填充满所述圆柱形空腔形成，冷却至常温，形成上部全玻璃结构层、中间嵌入硅非平面电极和硅引出通道的复合结构层、底部全硅衬底结构层的三层结构的回流圆片；

步骤十，将所述回流圆片进行研磨和化学机械抛光，去除上部全玻璃结构层和底部全硅衬底结构层，留下中间嵌入硅非平面电极和硅引出通道的复合结构层；

步骤十一，将所述复合结构层下表面布有金属引线，上表面涂层牺牲层，并在硅引出通道上布有金属层；

(3)组装玻璃半球谐振子和玻璃式硅非平面电极，包括以下步骤：

步骤十二，将步骤(2)得到的布有金属引线和上表面涂层牺牲层、并在硅引出通道上布有金属层的复合结构层与步骤(1)得到的均匀涂层金属导电层的玻璃半球壳和自对准柱子键合，形成整体结构；

步骤十三，去掉上述整体结构中的镶嵌料或石蜡、上表面牺牲层，得到微玻璃半球谐振子陀螺；

(4)真空封装，包括以下步骤：

步骤十四，利用热发泡工艺制备封装玻璃壳盖；

步骤十五，将封装玻璃壳盖与步骤(3)得到的微玻璃半球谐振子陀螺中的复合结构基底进行键合以实现真空封装。