張家歐臺灣大學：應用力學研究所王榮輝Wang, Jung-HuiJung-HuiWang2007-11-292018-06-292007-11-292018-06-292005http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/62398本文以環式微陀螺儀之製造為研究主題，環式微陀螺儀擁有體積小、重量輕、可大量製造降低成本、感測性高與低耗功率等優點。在此使用了微機電製程中的體型微加工與乾式深蝕刻技術，製作出可懸浮且具有高厚度之圓環振動結構。此外，並採取三組新穎支撐架結構來支撐圓環，且在電極區上再多添加次要電極設計，藉此來提高環式陀螺儀之靈敏度。 主要是利用(100)矽晶片與7740玻璃來製作，先以7740玻璃藉由BOE蝕刻出基座結構，再使用陽極接合法將7740玻璃與矽晶片接合，最後以ICP高密度電漿蝕刻矽晶片製作出可懸浮之圓環結構，來完成5mmX5mmX150μm之環式微陀螺儀元件，其中元件結構中最小之gap為5μm，深寬比約為30。 然而，實驗前之光罩尺寸設計與規劃，以及對於製造過程中疑點之思考與解決，也都極具重要性，為了達成以感測、分析與控制之終極目標下，在其尺寸設計與解決方法皆會有其限制，本文提供了第一階段之經驗與成果，以期能透過後續研究來使環式微陀螺儀之研製能更完善。摘要 I 目錄 II 圖目錄 VI 第一章 導論 1 1-1 前言 1 1-2 振動式陀螺儀的應用 3 1-3 振動式陀螺儀的種類 5 1-3-1 薄膜式振動陀螺儀 6 1-3-2 懸臂樑式振動陀螺儀 8 1-3-3 梳狀式振動陀螺儀 10 1-3-4 圓環式振動陀螺儀 12 1-4 本文陀螺儀結構與驅動原理 14 第二章 製造程序設計 17 2-1 玻璃晶片製程 17 2-2 矽晶片製程 23 2-3 矽晶片與玻璃晶片接合製程 24 2-4 圓環製程 26 2-5 修改製程 28 第三章 製程結果 35 第四章 問題與討論 65 4-1 BOE蝕刻玻璃晶片之問題 65 4-2 矽晶片與玻璃晶片接合方法之問題 69 4-3 陽極接合之問題 70 4-4 KOH側蝕之問題 73 4-5 ICP蝕刻之問題 74 4-6 結構崩塌之問題 76 第五章 結論與未來展望 77 5-1 結論 77 5-2 製程建議 81 5-3 未來展望 84 參考文獻 85 附錄A 陀螺儀製造尺寸 89 (a) 第一組圖案之設計 89 (b) 第二組圖案之設計 89 (c) 第三組圖案之設計 90 (d) 第四組圖案之設計 90 附錄B 光罩設計圖 91 (a)光罩一 玻璃晶片對準圖案 91 (b)光罩一 對準記號之局部放大 91 (c)光罩一 第一組圖案之設計 92 (d)光罩一 第二組圖案之設計 92 (e)光罩一 第三組圖案之設計 93 (f)光罩一 第四組圖案之設計 93 (g)光罩二 矽晶片對準圖案 94 (h)光罩二 對準記號之局部放大 94 (i)光罩二 第一組圖案之設計 95 (j)光罩二 第二組圖案之設計 95 (k)光罩二 第三組圖案之設計 96 (l)光罩二 第四組圖案之設計 96 附錄C 陽極接合 97 附錄D KOH蝕刻速率 99 附錄E ICP 100 附錄F 超臨界流體之應用 1044316718 bytesapplication/pdfen-US圓環振動陀螺儀陽極接合電感藕合電漿ringgyroscopeacodicICPthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/62398/1/ntu-94-R92543056-1.pdf