[发明专利]一种减小交叉耦合串扰的纳米光栅三轴MEMS陀螺

权利要求书

1.一种减小交叉耦合串扰的纳米光栅三轴MEMS陀螺，其特征在于：包括上层光栅(1)、下层光栅(2)、驱动磁体(3)、底座(4)，所述上层光栅(1)、下层光栅(2)、驱动磁体(3)均设置在底座(4)内，所述上层光栅(1)设置在下层光栅(2)上，所述下层光栅(2)设置在驱动磁体(3)上；所述下层光栅(2)包括检测z轴角速度陀螺(5)、检测y轴角速度陀螺(6)、检测x轴角速度陀螺(7)，所述检测z轴角速度陀螺(5)、检测y轴角速度陀螺(6)、检测x轴角速度陀螺(7)并列设置；

所述检测y轴角速度陀螺(6)、检测x轴角速度陀螺(7)的制作方法为：

S1、定制一个五层SOI结构使得第一基底层厚度为双层光栅的泰伯距离；

S2、通过深反应离子束刻蚀到第一层埋氧层，形成双层光栅之间的空间层；

S3、磁控溅射铝；

S4、在铝上刻蚀光栅；

S5、通过缓冲的氧化硅腐蚀液对暴露的第一层埋氧层进行去除至器件层；

S6、首先用喷胶工艺喷射到器件层，将器件层保护起来，通过光刻将获得陀螺结构形状，其次用深反应离子束刻蚀形成陀螺的结构；

S7、对第二基底层用深反应离子束刻蚀至第二埋氧层；

S8、通过缓冲的氧化硅腐蚀液对第二层埋氧层进行去除至器件层；

S9、在玻璃板上正面溅射铝和铬；

S10、干法刻蚀Al/Cr形成光栅；

S11、将硅和玻璃进行阳极键合；

所述检测z轴角速度陀螺(5)的制作方法为：

S1、定制一个五层SOI结构，其中使得结构层厚度为蟹型梁的厚度，SOI的厚度为质量块的厚度，同时在第一基底层的表面溅射Al，并用喷胶工艺将AL的表面涂胶；

S2、通过光刻技术在光刻胶上刻蚀出需要保护的形状；深反应离子束刻蚀到第一层埋氧层，形成双层光栅之间的空间层；

S3、通过刻蚀在Al上形成光栅；

S4、在不需要刻蚀的表面涂上光刻胶起到保护结构的作用，同时用深反应离子束刻蚀到第一层埋氧层；

S5、通过缓冲的氧化硅腐蚀液对暴露的第一层埋氧层进行去除至器件层；

S6、首先用喷胶工艺喷射到器件层，将器件层保护起来，通过光刻将将蟹型梁的形状刻蚀在光刻胶上，其次用深反应离子束刻蚀形在器件层形成蟹型梁的结构；

S7、同样首先用喷胶技术在第二基底层表面涂胶，并用光刻技术在光刻胶上刻蚀出要刻蚀的图形，其次对第二基底层用深反应离子束刻蚀至第二埋氧层暴露；

S8、通过缓冲的氧化硅腐蚀液对第二层埋氧层进行去除至器件层；

S9、在玻璃板上正面溅射铝和铬；

S10、干法刻蚀Al/Cr形成光栅；

S11、再通过SU-8实现陀螺的下层光栅和上层光栅的键合。

2.根据权利要求1所述的一种减小交叉耦合串扰的纳米光栅三轴MEMS陀螺，其特征在于：所述检测z轴角速度陀螺(5)采用面内运动式陀螺，所述检测z轴角速度陀螺(5)包括检测梁(8)、第一下层检测光栅(9)、第一调整电极(10)、第一驱动梁(11)、第一基底(12)、第一质量块(13)，所述第一基底(12)的四角固定有第一驱动梁(11)，所述第一驱动梁(11)连接有检测梁(8)，所述第一质量块(13)四周固定有检测梁(8)，所述第一下层检测光栅(9)固定在第一质量块(13)上，所述第一下层检测光栅(9)两侧设置有第一调整电极(10)。

3.根据权利要求1所述的一种减小交叉耦合串扰的纳米光栅三轴MEMS陀螺，其特征在于：所述检测y轴角速度陀螺(6)、检测x轴角速度陀螺(7)均采用光栅离面运动式陀螺，所述检测y轴角速度陀螺(6)、检测x轴角速度陀螺(7)均包括蟹形悬臂梁(14)、第二下层检测光栅(15)、第二调整电极(16)、第二驱动梁(17)、第二基底(18)、第二质量块(19)，所述第二基底(18)的四角固定有第二驱动梁(17)，所述第二驱动梁(17)连接有蟹形悬臂梁(14)，所述第二质量块(19)四周固定有蟹形悬臂梁(14)，所述第二下层检测光栅(15)固定在第二质量块(19)上，所述第二下层检测光栅(15)两侧设置有第二调整电极(16)。