西华师范大学杨勋获国家专利权
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龙图腾网获悉西华师范大学申请的专利一种硅纳米线陀螺仪及其加工工艺获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115683075B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211320068.9,技术领域涉及:G01C19/00;该发明授权一种硅纳米线陀螺仪及其加工工艺是由杨勋;郑驰霖;刘超然;郭礼康设计研发完成,并于2022-10-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种硅纳米线陀螺仪及其加工工艺在说明书摘要公布了:本发明涉及一种硅纳米线陀螺仪及其加工工艺。硅纳米线陀螺仪包括SOI硅片,SOI硅片包括顶层硅、中间的埋氧层和底层的体硅,顶层硅表面设有氮化硅薄膜;其中,顶层硅形成有悬空的质量块及其连接的三条硅纳米线,硅纳米线沿质量块的周侧分布;质量块及硅纳米线的表面均附着有氮化硅薄膜;顶层硅之上设有与体硅导电连接的正、负电极;SOI硅片还具有从氮化硅薄膜刻蚀至埋氧层的隔离沟道,以实现正、负电极的物理隔绝。本发明的硅纳米线陀螺仪,由三条硅纳米线和氮化硅薄膜共同支撑一个锥体质量块作为陀螺仪的结构,采用单晶硅纳米线代替传统的压敏电阻作为敏感单元,由于硅纳米线压阻系数比压敏电阻压阻系数高的特点,具有更高的灵敏度。
本发明授权一种硅纳米线陀螺仪及其加工工艺在权利要求书中公布了:1.一种硅纳米线陀螺仪的加工工艺,其特征在于,所述硅纳米线陀螺仪包括SOI硅片,SOI硅片包括顶层硅、中间的埋氧层和底层的体硅,顶层硅表面设有氮化硅薄膜;其中,顶层硅形成有悬空的质量块及其连接的三条硅纳米线,硅纳米线沿质量块的周侧分布;质量块及硅纳米线的表面均附着有氮化硅薄膜;其中,所述SOI硅片为111型;当陀螺仪受到外界的角加速度作用时,质量块跟随着角加速度的方向转动,使得支撑质量块的硅纳米线发生形变,形变导致硅纳米线电导变化,进而输出变化的信号; 所述顶层硅之上设有与体硅导电连接的正、负电极; 所述SOI硅片还具有从氮化硅薄膜刻蚀至埋氧层的隔离沟道,以实现正、负电极的物理隔绝; 所述加工工艺包括以下步骤: S1、在SOI硅片的顶层硅表面制备一层氮化硅薄膜,形成致密介质掩膜层; S2、通过光刻工艺转移小三角形图案,同时通过RIE工艺刻蚀小三角形图案处的氮化硅,形成小三角形窗口;对小三角形窗口处的顶层硅进行干法刻蚀至埋氧层,制得竖直小三角形槽,并基于自限制热氧化工艺对竖直小三角形槽进行氧化; S3、通过光刻工艺转移大三角形图案,同时通过RIE工艺刻蚀大三角形图案处的氮化硅,形成大三角形窗口;对大三角形窗口处的顶层硅进行干法刻蚀至埋氧层,制得三个深度一致的竖直大三角形槽; S4、对竖直大三角形槽进行各项异性湿法腐蚀,形成每个侧壁均属于{111}晶面族的六边形腐蚀槽,且相邻两个六边形腐蚀槽之间形成预设宽度小于1μm的单晶硅薄壁结构,三个六边形腐蚀槽中间出现相对的锥体结构; S5、基于自限制热氧化工艺对硅片进行氧化后,单晶硅纳米墙壁的顶部中央位置形成单晶硅纳米线; S6、在硅片的两个目标位置分别刻蚀氮化硅形成方形窗口,对方形窗口硼离子注入后再进行退火,之后在相应区域分别制作正、负电极; S7、在硅片的适当位置制作隔离沟道,以实现正、负电极的物理隔绝; S8、采用BOE腐蚀工艺去除被氧化的单晶硅薄壁,释放单晶硅纳米线及质量块。
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