硅微半球陀螺频率裂解修调工艺规律仿真分析

胡友旺， 钟宏民，孙小燕，段吉安，庄须叶

(1.高性能复杂制造国家重点实验室，中南大学机电工程学院，湖南长沙 410083；2.华东光电集成器件研究所，安徽蚌埠 233042)

0 引言

陀螺仪是测量角速度或角位移的传感器[1]。硅微半球谐振陀螺仪不仅具有传统半球形谐振陀螺仪结构对称性好、抗干扰、可靠性高等优点，还具有微机电系统陀螺仪体积小、功耗低、成本低等优点，同时与传统半导体加工工艺兼容性好，易批量化生产，是最具发展潜力的新型陀螺仪之一[2-3]。

频率裂解是影响陀螺性能的主要缺陷之一，它会影响陀螺的灵敏度、分辨率等重要性能指标[4]。频率裂解主要由谐振子的结构不对称、材料、应力的不均匀性等原因导致[5]。由于制造误差的存在，导致频率裂解不可避免的存在。对于未经过任何修调处理的微半球谐振子，其频率裂解大多在10 Hz以上，尤其是对于批量制造的谐振子来说，很难一致地保证所有的谐振子的频率裂解都保持在较小的值[6-7]。因此，通过后续的修调来降低频率裂解是很有意义的。

对于硅微半球陀螺来说，由于其尺寸小(厚度在μm量级，直径在mm量级)，故其模态频率对于各工艺参数都非常敏感，很小的加工量或加工误差也会造成较大的频率波动，使得修调后的频率裂解实际值与期望值相差较大。所以，为了尽可能降低硅微半球陀螺的频率裂解，需要高精度的修调方法以及合适的工艺参数，以降低各种不确定因素所引起的频率波动，使修调效果稳定。……