CN104913773B - 半球形微陀螺封装结构及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半球形微陀螺封装结构及其制备方法，包括：单晶硅基底、均匀分布信号电极、半球壳式谐振子、圆柱形支撑柱、导通电极、玻璃基底、交叉连接线、引线焊接板、底部引线、单晶硅盖板、隔离层、种子层、导通层、通孔焊接板、顶部引线。本发明采用背部导通电极和交叉连接线实现半球壳式谐振子的电气连接，避免在半球壳式谐振子上直接焊接导线而引起结构的不对称；将单晶硅盖板覆盖在单晶硅基底上端，可保护半球壳式谐振子及信号电极不被破坏，同时可在单晶硅基底和单晶硅盖板之间形成高真空区域，实现微陀螺的片上密封；将通孔结构和信号电极相连，便于从封装结构外部对微陀螺进行信号施加和信号提取；本发明制作方便，可靠性高。

Description

半球形微陀螺封装结构及其制备方法

技术领域

本发明涉及微机电技术领域的振动陀螺仪，具体地，涉及半球形微陀螺封装结构及其制备方法。

背景技术

陀螺仪是一种能够检测载体角度或角速度的惯性器件，在姿态控制和导航定位等领域有着非常重要的作用。随着国防科技和航空、航天工业的发展，惯性导航系统对于陀螺仪的要求也向低成本、小体积、高精度、多轴检测、高可靠性、能适应各种恶劣环境的方向发展。因此，MEMS微陀螺的重要性不言而喻。特别地，微型半球谐振陀螺仪作为MEMS微陀螺的一个重要研究方向，已经成为该领域的一个研究热点。

经过现有技术的文献搜索发现，美国Draper实验室J.J.Bernstein.等人在其论文“A MEMS diamond hemispherical resonator”中介绍了一种利用MEMS技术制作的微陀螺仪，该陀螺仪通过蒸镀技术在微谐振子周围制作了铬、铜微电极，通过沉积的方式在半球形凹槽中制作了金刚石微谐振子，通过湿法腐蚀的手段在半球形凹槽底部制作了二氧化硅支撑柱。然而，该陀螺仪微谐振子和微电极的引线较为困难，直接引线会影响微陀螺的结构对称性，进而影响微陀螺的性能指标；该陀螺仪的微谐振子及微电极直接暴露在外，易受到微小颗粒的污染，甚至结构被破坏；该陀螺仪没有封装结构，无法在片上实现与外界的气密性隔离。

基于此，迫切需要提出一种新的陀螺仪结构，解决上述问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种半球形微陀螺封装结构及其制备方法，实现半球形微陀螺与外界的气密性隔离，同时便于对称引线并保护微谐振子不被破坏。

根据本发明的一个方面，提供一种半球形微陀螺的封装结构，包括：单晶硅基底、均匀分布信号电极、半球壳式谐振子、圆柱形支撑柱、导通电极、玻璃基底、交叉连接线、引线焊接板、底部引线、单晶硅盖板、隔离层、种子层、导通层、通孔焊接板、顶部引线；其中：

所述圆柱形支撑柱的上端与所述半球壳式谐振子相连，下端与所述导通电极相连；所述单晶硅基底上设有半球形凹槽，所述圆柱形支撑柱和所述半球壳式谐振子位于所述半球形凹槽内；所述信号电极围绕在所述半球壳式谐振子周围；所述信号电极和所述导通电极分别位于所述单晶硅基底的顶部和底部；所述交叉连接线的上端与所述单晶硅基底相连，下端与所述玻璃基底相连；所述引线焊接板连接于所述交叉连接线的外沿；所述引线焊接板通过所述底部引线与外界进行电气连通；所述单晶硅盖板位于所述单晶硅基底的上端；所述单晶硅盖板设有圆柱形通孔，所述隔离层位于所述圆柱形通孔的内壁；所述种子层位于所述隔离层的内侧，与所述隔离层相连接；所述导通层位于所述种子层的内壁；所述通孔焊接板位于所述圆柱形通孔的正上方；所述圆柱形通孔、所述隔离层、所述种子层以及所述导通层的上端与所述通孔焊接板相连、下端与所述信号电极相连；所述通孔焊接板通过所述顶部引线与外界进行电气连通；所述单晶硅基底、所述半球壳式谐振子、所述圆柱形支撑柱、所述导通电极、所述玻璃基底、所述交叉连接线以及所述单晶硅盖板的中心对称轴重合。

本发明通过将所述单晶硅基底和所述单晶硅盖板在真空下进行键合，可以实现所述半球壳式谐振子与外界的气密性隔离，同时所述单晶硅盖板可以保护所述半球壳式谐振子及所述信号电极不被破坏；通过将所述信号电极与所述导通层进行电气连接，可以实现微陀螺的对称引线。

优选地，所述半球壳式谐振子和所述圆柱形支撑柱的材料为掺杂多晶硅或掺杂金刚石；所述半球壳式谐振子通过所述圆柱形支撑柱固定在所述导通电极上。

优选地，所述信号电极和所述导通电极的材料为掺杂硅，所述信号电极和所述导通电极分别镶嵌在所述单晶硅基底的顶部和底部；所述信号电极均匀分布在所述半球壳式谐振子的周围，不同信号电极的形状和大小相同，与所述半球壳式谐振子的距离也相同；所述导通电极呈圆柱形结构，其上下两端分别连接所述圆柱形支撑柱和所述交叉连接线，为所述半球壳式谐振子和所述引线焊接板提供电气连通。

优选地，所述玻璃基底上设有一圆环形凹槽，该凹槽的内侧壁和外侧壁分别向内倾斜和向外倾斜，倾斜角度相同。

优选地，所述交叉连接线的材料为钛、铜，位于所述玻璃基底的上表面；所述交叉连接线的中心为一圆环，与所述导通电极直接电气连接，所述交叉连接线通过四个矩形连接线由圆环向外延伸至所述玻璃基底的四个角上，矩形连接线的外沿与所述引线焊接板相连，每个引线焊接板均有相应的底部引线与之相连；底部信号依次通过所述底部引线、所述引线焊接板、所述交叉连接线、所述导通电极、所述圆柱形支撑柱电气连接至所述半球壳式谐振子。

优选地，所述单晶硅盖板位于所述单晶硅基底的正上方，所述单晶硅盖板的底部设有一圆形凹槽，圆形凹槽位于所述半球壳式谐振子的正上方，圆形凹槽的外侧壁位于所述半球壳式谐振子的外侧；所述单晶硅盖板设有八个圆柱形通孔，所述圆柱形通孔由所述单晶硅盖板的顶部贯穿至底部，位于所述信号电极的上方，所述圆柱形通孔的内侧与所述信号电极的外侧相接。

优选地，所述单晶硅盖板的圆柱形通孔被所述隔离层、所述种子层、所述导通层填满，由外向里依次为所述隔离层、所述种子层、所述导通层，且这三层的下端均与所述信号电极相接；所述隔离层的材料为二氧化硅，所述种子层的材料为钛、铜，所述导通层的材料为铜。

优选地，所述通孔焊接板为圆形，分为上下两层，下层与所述单晶硅盖板相接，上层位于下层的上方；所述通孔焊接板位于所述单晶硅盖板的圆柱形通孔的正上方，每个通孔对应一个所述通孔焊接板，每个通孔焊接板对应一个所述顶部引线；顶部信号依次通过所述顶部引线、所述通孔焊接板、所述导通层电气连接至所述信号电极。

根据本发明的另一个方面，提供半球形微陀螺仪封装结构的制备方法，包括如下步骤：

第一步、清洗所述单晶硅基底，在单晶硅基底正面生长二氧化硅层并进行图形化，通过硼离子注入工艺制备掺杂电极；生长氮化硅层并进行图形化，通过HNA刻蚀、热磷酸腐蚀在所述单晶硅基底上制备半球形凹槽；

第二步、在第一步的基础上于单晶硅基底正面生长二氧化硅层，在二氧化硅层底部开圆形口，形成带缺口的牺牲层；生长掺杂多晶硅薄膜或掺杂金刚石薄膜，图形化后去除半球形凹槽以外的薄膜材料并暴露出二氧化硅层，形成所述半球壳式谐振子及所述圆柱形支撑柱；

第三步、在第二步的基础上对所述单晶硅基底背面进行图形化处理，通过硼离子掺杂工艺在所述圆柱形支撑柱下方位置制备所述导通电极；

第四步、在第三步的基础上利用BHF溶液对二氧化硅层结构进行腐蚀，从所述单晶硅基底上释放所述半球壳式谐振子，形成所述半球形微陀螺；

第五步、准备玻璃基底并进行图形化，通过湿法腐蚀在所述玻璃基底上表面制作环形凹槽；

第六步、在第五步的基础上于玻璃基底上表面对所述玻璃基底进行图形化，通过溅射钛、铜薄膜制作所述交叉连接线以及所述引线焊接板；

第七步、准备单晶硅盖板，通过图形化处理及深硅刻蚀工艺在所述单晶硅盖板上制作圆形凹槽；

第八步、在第七步的基础上通过图形化及深硅刻蚀工艺制作通孔，在所述单晶硅盖板表面生长二氧化硅层，腐蚀除通孔内壁以外的二氧化硅，形成所述隔离层；

第九步、在第八步的基础上通过溅射工艺在所述隔离层内壁制作所述种子层，通过电镀工艺在所述种子层内壁制作所述导通层；

第十步、在第九步的基础上依次通过溅射、图形化及RIE刻蚀、电镀金属铜工艺在所述单晶硅盖板的圆柱形通孔一端制作所述通孔焊接板；

第十一步、在第六步及第十步的基础上分别在所述引线焊接板及所述通孔焊接板上制作所述底部引线及所述顶部引线，结合第四步制作的半球形微陀螺通过硅-玻璃键合工艺将所述单晶硅基底及所述玻璃基底键合，同时通过硅-硅键合工艺将所述单晶硅基底及所述单晶硅盖板键合，最终形成半球形微陀螺的封装结构。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明采用背部导通电极和交叉连接线实现半球壳式谐振子的电气连接，避免在半球壳式谐振子上直接焊接导线而引起结构的不对称；

(2)本发明将单晶硅盖板覆盖在单晶硅基底上端，可保护半球壳式谐振子及信号电极不被破坏，同时可在单晶硅基底和单晶硅盖板之间形成高真空区域，实现微陀螺的片上密封；

(3)本发明将通孔结构和信号电极相连，便于从封装结构外部对微陀螺进行信号施加和信号提取；

(4)本发明制作方便，可靠性高，有巨大的应用价值。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1(a)-图1(k)为本发明一较优实施例的制备流程图；

图2(a)为本发明一较优实施例的单晶硅基底及其相关结构；

图2(b)为本发明一较优实施例的玻璃基底及其相关结构；

图2(c)为本发明一较优实施例的单晶硅盖板及其相关结构；

图2(d)为本发明一较优实施例的整体结构图；

图中：1为单晶硅基底，2为信号电极，3为半球壳式谐振子，4为圆柱形支撑柱，5为导通电极，6为玻璃基底，7为交叉连接线，8为引线焊接板，9为底部引线，10为单晶硅盖板，11为隔离层，12为种子层，13为导通层，14为通孔焊接板，15为顶部引线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

如图2(a)-图2(d)所示，本实施例提供的半球形微陀螺仪封装结构，包括：

一个单晶硅基底1；

八个均匀分布信号电极2；

一个半球壳式谐振子3；

一个圆柱形支撑柱4；

一个导通电极5；

一个玻璃基底6；

一个交叉连接线7；

四个引线焊接板8；

四个底部引线9；

一个单晶硅盖板10；

八个隔离层11；

八个种子层12；

八个导通层13；

八个通孔焊接板14；

八个顶部引线15；

其中：所述圆柱形支撑柱4的上端与所述半球壳式谐振子3相连，下端与所述导通电极5相连；所述单晶硅基底1上设有半球形凹槽，所述圆柱形支撑柱4和所述半球壳式谐振子3位于所述半球形凹槽内；所述信号电极2围绕在所述半球壳式谐振子3周围；所述信号电极2和所述导通电极5分别镶嵌在所述单晶硅基底1的顶部和底部；所述交叉连接线7的上端与所述单晶硅基底1相连，下端与所述玻璃基底6相连；所述引线焊接板8连接于所述交叉连接线7的外沿；所述引线焊接板8通过所述底部引线9与外界进行电气连通；所述单晶硅盖板10位于所述单晶硅基底1的上端；所述单晶硅盖板10上设有圆柱形通孔，所述隔离层11位于所述圆柱形通孔的内壁；所述种子层12位于所述隔离层11的内侧，与所述隔离层11相连接；所述导通层13位于所述种子层12的内壁；所述通孔焊接板14位于所述圆柱形通孔的正上方；所述圆柱形通孔10、所述隔离层11、所述种子层12以及所述导通层13的上端与所述通孔焊接板14相连，下端与所述信号电极2相连；所述通孔焊接板14通过所述顶部引线15与外界进行电气连通；所述单晶硅基底1、所述半球壳式谐振子3、所述圆柱形支撑柱4、所述导通电极5、所述玻璃基底6、所述交叉连接线7以及所述单晶硅盖板10的中心对称轴重合。

作为一个优选，所述基底1的材料为单晶硅，所述半球壳式谐振子3和所述圆柱形支撑柱4的材料为掺杂多晶硅或掺杂金刚石。

作为一个优选，所述半球壳式谐振子3和所述圆柱形支撑柱4位于所述单晶硅基底1上的半球形凹槽内，所述半球壳式谐振子3通过所述圆柱形支撑柱4固定在所述导通电极5上。

作为一个优选，所述信号电极2和所述导通电极5的材料为掺杂硅，所述信号电极2和所述导通电极5分别位于所述单晶硅基底1的顶部和底部；所述信号电极2均匀分布在所述半球壳式谐振子3的周围，不同信号电极的形状和大小相同，与所述半球壳式谐振子3的距离也相同。

作为一个优选，所述导通电极5呈圆柱形结构，其上下两端分别连接所述圆柱形支撑柱4和所述交叉连接线7，为所述半球壳式谐振子3和所述引线焊接板8提供电气连通。

作为一个优选，所述玻璃基底6上设有一圆环形凹槽，凹槽的内侧壁和外侧壁分别向内倾斜和向外倾斜，倾斜角度相同。

作为一个优选，所述交叉连接线7的材料为钛、铜，位于所述玻璃基底6的上表面；所述交叉连接线7的中心为一圆环，与所述导通电极5具有直接电气连接特性，所述交叉连接线7通过四个矩形连接线由中心圆环向外延伸至所述玻璃基底6的四个角上，矩形连接线的外沿与所述圆形引线焊接板8相连，每个引线焊接板8均有相应的底部引线9与之相连；底部信号可以依次通过所述底部引线9、所述引线焊接板8、所述交叉连接线7、所述导通电极5、所述圆柱形支撑柱4电气连接至所述半球壳式谐振子3。

作为一个优选，所述单晶硅盖板10位于所述单晶硅基底1的正上方，所述单晶硅盖板10的底部设有一圆形凹槽，圆形凹槽位于所述半球壳式谐振子3的正上方，圆形凹槽的侧壁位于所述半球壳式谐振子3的外侧；所述单晶硅盖板10设有八个圆柱形通孔，由所述单晶硅盖板10的顶部贯穿至底部，位于所述信号电极2的上方，所述圆柱形通孔的内侧与所述信号电极2的外侧相接。

作为一个优选，所述单晶硅盖板10上的圆柱形通孔内壁由外向里依次为所述隔离层11、所述种子层12、所述导通层13，所述隔离层11、所述种子层12、所述导通层13将通孔填满，下端均与所述信号电极2相接。

作为一个优选，所述隔离层11的材料为二氧化硅，所述种子层12的材料为钛、铜，所述导通层13的材料为铜。

作为一个优选，所述通孔焊接板14为圆形，分为上下两层，下层与所述单晶硅盖板10相接，优选由钛、铜制作而成，上层位于下层的上方，优选由金属铜制作而成。

作为一个优选，所述通孔焊接板14位于所述圆柱形通孔的正上方，每个通孔对应一个所述通孔焊接板14，每个通孔焊接板14对应一个所述顶部引线15；顶部信号可以依次通过所述顶部引线15、所述通孔焊接板14、所述导通层13电气连接至所述信号电极2。

本实施例中，在真空环境中将所述单晶硅基底1、所述玻璃基底6以及所述单晶硅盖板10键合成一体，使得所述单晶硅基底1和所述单晶硅盖板10之间的腔室与外界保持气密性隔离，保证所述半球壳式谐振子3工作在真空环境中。所述信号电极2可用于所述半球壳式谐振子3的驱动和检测，用于驱动的信号电极称为驱动电极，用于检测的信号电极称为检测电极。首先在所述底部引线9上施加直流电信号，该信号依次通过所述引线焊接板8、所述交叉连接线7、所述导通电极5、所述圆柱形支撑柱4连接至所述半球壳式谐振子3上。然后在所述顶部引线15上施加交流电信号，该信号依次通过所述通孔焊接板14、所述导通层13连接至所述驱动电极上。半球壳式谐振子3上的直流信号与驱动电极上的交流信号之间将产生静电力，驱使所述半球壳式谐振子3处于工作状态。有角速度输入的情况下，检测电极上将产生与角速度大小相关的检测信号，该信号依次通过所述导通层13、所述通孔焊接板14连接至所述顶部引线15，提取该检测信号即可计算出输入角速度的大小。

以上是本发明一个优选的实施例，在其他实施例中，各个部件的数目也可以是其他情况，这并不影响本发明的本质。

实施例2

如图1(a)-图1(k)所示，本实施例提供的半球形微陀螺仪封装结构的制备方法，包括如下步骤：

第一步、如图1(a)所示，清洗所述单晶硅基底1，生长二氧化硅层并进行图形化，通过硼离子注入工艺制备深度为10-50μm的掺杂电极；生长氮化硅层并进行图形化，通过HNA刻蚀、热磷酸腐蚀等步骤在所述单晶硅基底1上制备半径为350-650μm的半球形凹槽；

第二步、如图1(b)所示，在第一步的基础上生长厚度为1-10μm的二氧化硅层，在二氧化硅层底部开圆形口，形成带缺口的牺牲层；生长厚度为1-10μm的掺杂多晶硅薄膜或掺杂金刚石薄膜，图形化后去除半球形凹槽以外的薄膜材料并暴露出二氧化硅层，形成所述半球壳式谐振子3及半径为20-50μm的圆柱形支撑柱4；

第三步、如图1(c)所示，在第二步的基础上对所述单晶硅基底1背部进行图形化处理，通过硼离子掺杂工艺在所述圆柱形支撑柱4下方位置制备半径为50-100μm的导通电极5；

第四步、如图1(d)所示，在第三步的基础上利用BHF溶液对二氧化硅层结构进行腐蚀，从所述单晶硅基底1上释放所述半球壳式谐振子3，形成所述半球形微陀螺；

第五步、如图1(e)所示，准备Prex玻璃基底并进行图形化，通过湿法腐蚀在所述玻璃基底上表面制作环形凹槽；

第六步、如图1(f)所示，在第五步的基础上对所述玻璃基底6进行图形化，通过溅射厚度为50-200nm的钛、铜薄膜制作所述交叉连接线7以及所述引线焊接板8；

第七步、如图1(g)所示，准备单晶硅盖板10，通过图形化处理及深硅刻蚀工艺在所述单晶硅盖板10上制作半径为430-730μm的圆形凹槽；

第八步、如图1(h)所示，在第七步的基础上通过图形化及深硅刻蚀工艺制作半径为10-40μm的通孔，在所述单晶硅盖板10表面生长二氧化硅层，腐蚀除通孔内壁以外的二氧化硅，形成厚度为0.5-4μm的隔离层11；

第九步、如图1(i)所示，在第八步的基础上通过溅射工艺在所述隔离层11内壁制作厚度为100-500nm的钛、铜种子层12，通过电镀工艺在所述种子层内壁制作所述金属铜导通层13；

第十步、如图1(j)所示，在第九步的基础上依次通过溅射钛、铜层，图形化及RIE刻蚀，电镀金属铜工艺在所述单晶硅盖板10上的圆柱形通孔一端制作厚度为2-20μm的通孔焊接板14；

第十一步、如图1(k)所示，在第六步及第十步的基础上分别在所述引线焊接板8及所述通孔焊接板14上制作所述底部引线9及所述顶部引线15，结合第四步制作的半球形微陀螺通过硅-玻璃键合工艺将所述单晶硅基底1及所述玻璃基底6键合，同时通过硅-硅键合工艺将所述单晶硅基底1及所述单晶硅盖板10键合，最终形成半球形微陀螺的封装结构。

本发明采用背部导通电极和交叉连接线实现半球壳式谐振子的电气连接，避免在半球壳式谐振子上直接焊接导线而引起结构的不对称；本发明将单晶硅盖板覆盖在单晶硅基底上端，可保护半球壳式谐振子及信号电极不被破坏，同时可在单晶硅基底和单晶硅盖板之间形成高真空区域，实现微陀螺的片上密封；本发明将通孔结构和信号电极相连，便于从封装结构外部对微陀螺进行信号施加和信号提取；本发明制作方便，可靠性高。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (14)

1.一种半球形微陀螺封装结构，其特征在于，包括：单晶硅基底、均匀分布信号电极、半球壳式谐振子、圆柱形支撑柱、导通电极、玻璃基底、交叉连接线、引线焊接板、底部引线、单晶硅盖板、隔离层、种子层、导通层、通孔焊接板、顶部引线；其中：

所述圆柱形支撑柱的上端与所述半球壳式谐振子相连，下端与所述导通电极相连；所述单晶硅基底上设有半球形凹槽，所述圆柱形支撑柱和所述半球壳式谐振子位于所述半球形凹槽内；所述信号电极围绕在所述半球壳式谐振子周围；所述信号电极和所述导通电极分别位于所述单晶硅基底的顶部和底部；所述交叉连接线的上端与所述单晶硅基底相连，下端与所述玻璃基底相连；所述引线焊接板连接于所述交叉连接线的外沿；所述引线焊接板通过所述底部引线与外界进行电气连通；所述单晶硅盖板位于所述单晶硅基底的上端；所述单晶硅盖板设有圆柱形通孔，所述隔离层位于所述圆柱形通孔的内壁；所述种子层位于所述隔离层的内侧，与所述隔离层相连接；所述导通层位于所述种子层的内壁；所述通孔焊接板位于所述圆柱形通孔的正上方；所述圆柱形通孔、所述隔离层、所述种子层以及所述导通层的上端与所述通孔焊接板相连、下端与所述信号电极相连；所述通孔焊接板通过所述顶部引线与外界进行电气连通；所述单晶硅基底、所述半球壳式谐振子、所述圆柱形支撑柱、所述导通电极、所述玻璃基底、所述交叉连接线以及所述单晶硅盖板的中心对称轴重合。

2.根据权利要求1所述的半球形微陀螺封装结构，其特征在于，所述半球壳式谐振子和所述圆柱形支撑柱的材料为掺杂多晶硅或掺杂金刚石；所述半球壳式谐振子通过所述圆柱形支撑柱固定在所述导通电极上。

3.根据权利要求1所述的半球形微陀螺封装结构，其特征在于，所述信号电极和所述导通电极的材料为掺杂硅，所述信号电极和所述导通电极分别镶嵌在所述单晶硅基底的顶部和底部；所述信号电极均匀分布在所述半球壳式谐振子的周围，不同信号电极的形状和大小相同，与所述半球壳式谐振子的距离也相同；所述导通电极呈圆柱形结构，其上下两端分别连接所述圆柱形支撑柱和所述交叉连接线，为所述半球壳式谐振子和所述引线焊接板提供电气连通。

4.根据权利要求1所述的半球形微陀螺封装结构，其特征在于，所述玻璃基底上设有一圆环形凹槽，该凹槽的内侧壁和外侧壁分别向内倾斜和向外倾斜，倾斜角度相同。

5.根据权利要求1所述的半球形微陀螺封装结构，其特征在于，所述交叉连接线的材料为钛、铜，位于所述玻璃基底的上表面；所述交叉连接线的中心为一圆环，与所述导通电极直接电气连接，所述交叉连接线通过四个矩形连接线由圆环向外延伸至所述玻璃基底的四个角上，矩形连接线的外沿与所述引线焊接板相连，每个引线焊接板均有相应的底部引线与之相连；底部信号依次通过所述底部引线、所述引线焊接板、所述交叉连接线、所述导通电极、所述圆柱形支撑柱电气连接至所述半球壳式谐振子。

6.根据权利要求1所述的半球形微陀螺封装结构，其特征在于，所述单晶硅盖板位于所述单晶硅基底的正上方，所述单晶硅盖板的底部设有一圆形凹槽，圆形凹槽位于所述半球壳式谐振子的正上方，圆形凹槽的外侧壁位于所述半球壳式谐振子的外侧；所述单晶硅盖板设有八个圆柱形通孔，所述圆柱形通孔由所述单晶硅盖板的顶部贯穿至底部，位于所述信号电极的上方，所述圆柱形通孔的内侧与所述信号电极的外侧相接。

7.根据权利要求6所述的半球形微陀螺封装结构，其特征在于，所述单晶硅盖板的圆柱形通孔被所述隔离层、所述种子层、所述导通层填满，由外向里依次为所述隔离层、所述种子层、所述导通层，且这三层的下端均与所述信号电极相接；所述隔离层的材料为二氧化硅，所述种子层的材料为钛、铜，所述导通层的材料为铜。

8.根据权利要求1所述的半球形微陀螺封装结构，其特征在于，所述通孔焊接板为圆形，分为上下两层，下层与所述单晶硅盖板相接，上层位于下层的上方；所述通孔焊接板位于所述单晶硅盖板的圆柱形通孔的正上方，每个通孔对应一个所述通孔焊接板，每个通孔焊接板对应一个所述顶部引线；顶部信号依次通过所述顶部引线、所述通孔焊接板、所述导通层电气连接至所述信号电极。

9.如权利要求1-8任一项所述的半球形微陀螺封装结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

第一步、清洗所述单晶硅基底，在单晶硅基底正面生长二氧化硅层并进行图形化，通过硼离子注入工艺制备掺杂电极；生长氮化硅层并进行图形化，通过HNA刻蚀、热磷酸腐蚀在所述单晶硅基底上制备半球形凹槽；

第二步、在第一步的基础上于单晶硅基底正面生长二氧化硅层，在二氧化硅层底部开圆形口，形成带缺口的牺牲层；生长掺杂多晶硅薄膜或掺杂金刚石薄膜，图形化后去除半球形凹槽以外的薄膜材料并暴露出二氧化硅层，形成所述半球壳式谐振子及所述圆柱形支撑柱；

第三步、在第二步的基础上对所述单晶硅基底背面进行图形化处理，通过硼离子掺杂工艺在所述圆柱形支撑柱下方位置制备所述导通电极；

第四步、在第三步的基础上利用BHF溶液对二氧化硅层结构进行腐蚀，从所述单晶硅基底上释放所述半球壳式谐振子，形成所述半球形微陀螺；

第五步、准备玻璃基底并进行图形化，通过湿法腐蚀在所述玻璃基底上表面制作环形凹槽；

第六步、在第五步的基础上于玻璃基底上表面对所述玻璃基底进行图形化，通过溅射钛、铜薄膜制作所述交叉连接线以及所述引线焊接板；

第七步、准备单晶硅盖板，通过图形化处理及深硅刻蚀工艺在所述单晶硅盖板上制作圆形凹槽；

第八步、在第七步的基础上通过图形化及深硅刻蚀工艺制作通孔，在所述单晶硅盖板表面生长二氧化硅层，腐蚀除通孔内壁以外的二氧化硅，形成所述隔离层；

第九步、在第八步的基础上通过溅射工艺在所述隔离层内壁制作所述种子层，通过电镀工艺在所述种子层内壁制作所述导通层；

第十步、在第九步的基础上依次通过溅射、图形化及RIE刻蚀、电镀金属铜工艺在所述单晶硅盖板的圆柱形通孔一端制作所述通孔焊接板；

第十一步、在第六步及第十步的基础上分别在所述引线焊接板及所述通孔焊接板上制作所述底部引线及所述顶部引线，结合第四步制作的半球形微陀螺通过硅-玻璃键合工艺将所述单晶硅基底及所述玻璃基底键合，同时通过硅-硅键合工艺将所述单晶硅基底及所述单晶硅盖板键合，最终形成半球形微陀螺的封装结构。

10.根据权利要求9所述的半球形微陀螺封装结构的制备方法，其特征在于，第一步中，在所述单晶硅基底上得到深度为10-50μm的所述掺杂电极以及半径为350-650μm的半球形凹槽。

11.根据权利要求9所述的半球形微陀螺封装结构的制备方法，其特征在于，第二步中，在所述单晶硅基底上依次生长厚度为1-10μm的二氧化硅层以及厚度为1-10μm的掺杂多晶硅薄膜或掺杂金刚石薄膜，所述圆柱形支撑柱的半径为20-50μm。

12.根据权利要求9所述的半球形微陀螺封装结构的制备方法，其特征在于，第三步中，所述导通电极的半径为50-100μm。

13.根据权利要求9所述的半球形微陀螺封装结构的制备方法，其特征在于，第六步中，所述钛、铜薄膜的厚度为50-200nm；第七步中，所述圆形凹槽的半径为430-730μm。

14.根据权利要求9所述的半球形微陀螺封装结构的制备方法，其特征在于，第八步中，所述通孔的半径为10-40μm，所述隔离层的厚度为0.5-4μm；第九步中，所述种子层厚度为100-500nm；第十步中，所述通孔焊接板厚度为2-20μm。