基于高深宽比深硅刻蚀法的硅微杯形谐振陀螺加工方法

技术领域

本发明涉及硅微杯形谐振陀螺的加工方法，具体是一种基于高深宽比深硅刻蚀法的硅微杯形谐振陀螺加工方法。

背景技术

硅微杯形谐振陀螺具有良好的抗高冲击特性，其广泛应用于武器制导、航空航天、生物医学、消费品电子等领域。在现有技术条件下，硅微杯形谐振陀螺普遍采用深硅刻蚀法加工而成。然而，深硅刻蚀法由于自身原理所限，加工出的硅微杯形谐振陀螺普遍存在深宽比小、表面光滑度低的问题，由此导致硅微杯形谐振陀螺的适用范围受限。基于此，有必要发明一种全新的加工方法，以解决深硅刻蚀法加工出的硅微杯形谐振陀螺深宽比小、表面光滑度低的问题。

发明内容

本发明为了解决深硅刻蚀法加工出的硅微杯形谐振陀螺深宽比小、表面光滑度低的问题，提供了一种基于高深宽比深硅刻蚀法的硅微杯形谐振陀螺加工方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

基于高深宽比深硅刻蚀法的硅微杯形谐振陀螺加工方法，该方法是采用如下步骤实现的：

步骤a：在圆形玻璃基底上加工上下贯通的圆形通孔和第I圆环形通孔；圆形通孔的轴线和第I圆环形通孔的轴线均与圆形玻璃基底的轴线重合；

步骤b：在圆形硅基片的下表面加工第I圆形凹腔和第I圆环形凹腔；第I圆形凹腔的轴线和第I圆环形凹腔的轴线均与圆形硅基片的轴线重合；然后，在第I圆形凹腔和第I圆环形凹腔内溅射欧姆接触层，并将圆形硅基片的下表面与圆形玻璃基底的上表面键合，由此一方面使得圆形硅基片的轴线与圆形玻璃基底的轴线重合，另一方面使得欧姆接触层封盖于圆形通孔和第I圆环形通孔上；

步骤c：在圆形硅基片的上表面生长二氧化硅层；

步骤d：在二氧化硅层上光刻形成上下贯通的圆形窗口和第I圆环形窗口；圆形窗口的轴线和第I圆环形窗口的轴线均与圆形玻璃基底的轴线重合；圆形窗口的直径大于第I圆形凹腔的直径；第I圆环形窗口的外径小于第I圆环形凹腔的内径；

步骤e：在圆形硅基片的上表面和二氧化硅层的上表面旋涂光刻胶层，并保证光刻胶层将圆形窗口和第I圆环形窗口填满；

步骤f：通过第I圆环形窗口在光刻胶层上光刻形成上下贯通的第II圆环形窗口；

步骤g：通过第II圆环形窗口在圆形硅基片的上表面刻蚀形成第II圆环形凹腔；

步骤h：将光刻胶层去除；

步骤i：通过圆形窗口在圆形硅基片的上表面刻蚀形成第II圆形凹腔；通过第II圆环形窗口将第II圆环形凹腔刻蚀成为上下贯通的第II圆环形通孔；

步骤j：将二氧化硅层去除，由此制得硅微杯形谐振陀螺。

与深硅刻蚀法相比，本发明所述的基于高深宽比深硅刻蚀法的硅微杯形谐振陀螺加工方法基于全新的加工原理，实现了硅微杯形谐振陀螺的加工，其加工出的硅微杯形谐振陀螺深宽比更大、表面光滑度更高，由此使得硅微杯形谐振陀螺的适用范围更广。

本发明有效解决了深硅刻蚀法加工出的硅微杯形谐振陀螺深宽比小、表面光滑度低的问题，适用于硅微杯形谐振陀螺的加工。

附图说明

图1是本发明中步骤a的示意图。

图2是本发明中步骤b的示意图。

图3是本发明中步骤c的示意图。

图4是本发明中步骤d的示意图。

图5是本发明中步骤e的示意图。

图6是本发明中步骤f的示意图。

图7是本发明中步骤g的示意图。

图8是本发明中步骤h的示意图。

图9是本发明中步骤i的示意图。

图10是本发明中步骤j的示意图。

图中：1-圆形玻璃基底，2-圆形硅基片，3-欧姆接触层，4-二氧化硅层，5-光刻胶层。

具体实施方式

基于高深宽比深硅刻蚀法的硅微杯形谐振陀螺加工方法，该方法是采用如下步骤实现的：

步骤a：在圆形玻璃基底1上加工上下贯通的圆形通孔和第I圆环形通孔；圆形通孔的轴线和第I圆环形通孔的轴线均与圆形玻璃基底1的轴线重合；

步骤b：在圆形硅基片2的下表面加工第I圆形凹腔和第I圆环形凹腔；第I圆形凹腔的轴线和第I圆环形凹腔的轴线均与圆形硅基片2的轴线重合；然后，在第I圆形凹腔和第I圆环形凹腔内溅射欧姆接触层3，并将圆形硅基片2的下表面与圆形玻璃基底1的上表面键合，由此一方面使得圆形硅基片2的轴线与圆形玻璃基底1的轴线重合，另一方面使得欧姆接触层3封盖于圆形通孔和第I圆环形通孔上；

步骤c：在圆形硅基片2的上表面生长二氧化硅层4；

步骤d：在二氧化硅层4上光刻形成上下贯通的圆形窗口和第I圆环形窗口；圆形窗口的轴线和第I圆环形窗口的轴线均与圆形玻璃基底1的轴线重合；圆形窗口的直径大于第I圆形凹腔的直径；第I圆环形窗口的外径小于第I圆环形凹腔的内径；

步骤e：在圆形硅基片2的上表面和二氧化硅层4的上表面旋涂光刻胶层5，并保证光刻胶层5将圆形窗口和第I圆环形窗口填满；

步骤f：通过第I圆环形窗口在光刻胶层5上光刻形成上下贯通的第II圆环形窗口；

步骤g：通过第II圆环形窗口在圆形硅基片2的上表面刻蚀形成第II圆环形凹腔；

步骤h：将光刻胶层5去除；

步骤i：通过圆形窗口在圆形硅基片2的上表面刻蚀形成第II圆形凹腔；通过第II圆环形窗口将第II圆环形凹腔刻蚀成为上下贯通的第II圆环形通孔；

步骤j：将二氧化硅层4去除，由此制得硅微杯形谐振陀螺。

具体实施时，所述圆形硅基片2为掺杂的单晶硅基片。