CN114459450B - 一种基于静电驱动新型moems陀螺仪及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪及其加工方法，MOEMS陀螺仪包括器件层、金属引线层和衬底层，金属引线层介于器件层和衬底层之间。器件层包括机械模块、静电驱动模块、光学敏感模块和支撑框架。其中机械模块由质量块、驱动弹簧梁、敏感弹簧梁和解耦框架构成；静电驱动模块由两组驱动梳齿结构组成；光学敏感模块主要由集成波导、二维光子晶体和机械敏感单元组成；质量块在静电力驱动下沿着驱动轴方向振动，在外加角速度下使机械敏感单元发生位移变化，通过光信号进入集成波导经过二维光子晶体耦合入机械敏感单元，检测输出集成波导出射的光信号变化。本发明结构集成度高、封装尺寸小、低功耗、易于制造和易于携带等特点。
Description
技术领域
本发明涉及微惯性传感器技术领域，具体提供一种基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪及其加工方法。
背景技术
作为微机电系统（MEMS）中发展起来的一种极具活力的新型微光机电系统（MOEMS）传感器。由其高性能、成本低、尺寸小等诸多优点而受到越来越多的关注。其中MOEMS陀螺仪具有许多吸引人的优势，例如抗电磁干扰能力强、热稳定性高、性能优异、带宽宽和可靠性高。这些优点使其用于地震探测的振动分析、铁路技术、健康监测应用以及工业测试等方面潜在广泛的应用价值。
由于MEMS陀螺仪对外部角速度的响应可以通过电容、压阻、压电和光学等技术来检测。电容检测技术用于MEMS陀螺仪最广泛的方法，主要是其易于设计和制造、补偿便捷以及对环境变化适应性稳定，但现有电容检测存在卷曲效应、寄生电容和电磁干扰影响等缺点。而基于压电和压阻的传感器对外界干扰信号较敏感，在恶劣环境下不兼容。目前光学检测技术具有更强的抗电磁干扰能力和更高的热稳定性特性，有利于其他检测技术以及克服上述不足。为此，MOEMS陀螺仪备受广泛的关注。
现有的MOEMS陀螺仪处于理论研究阶段，其还未得到广泛的使用，并且其制备方法、功能验证以及工作稳定性还有待明确。此外，当前MOEMS陀螺仪的可靠性低和灵敏度不高。因此，本发明针对于现有MOEMS陀螺仪技术不足，提供一种基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪及其加工方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪及其加工方法，以克服传统MEMS陀螺仪采用压电、压阻和电容检测技术存在卷曲效应、检测电路复杂、寄生电容及电磁波干扰等问题。
为了实现上述的本发明目的，本发明提供以下技术方案来实现：
一种基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪，包括器件层、金属引线层、衬底层，所述器件层内部开设多个结构孔填充均为空气；所述金属引线层介于衬底层和器件层之间；所述器件层包括机械模块、静电驱动模块、光学敏感模块和支撑框架；其中机械模块由质量块、驱动弹簧梁、敏感弹簧梁和解耦框架构成，质量块分布在整个器件层的中心位置，质量块的四个边角处分别通过驱动弹簧梁与解耦框架相连，解耦框架的四个边角处分别通过敏感弹簧梁与支撑框架相连；静电驱动模块由两组驱动梳齿结构组成，两个驱动梳齿设置在质量块横向左右侧中间位置并且相互对称，两个驱动梳齿分别与质量块中梳齿结构相互对位，形成两组静电驱动模块；光学敏感模块由集成波导、二维光子晶体和机械敏感单元组成，其中四个集成波导分别分布在支撑框架纵向上下方的左、右位置，左、右两个集成波导介于机械敏感单元左右两侧且相互对称，分布在机械敏感单元左右两侧的二维光子晶体相互对称，多个方形孔以周期性排布形成二维光子晶体，每个方体形的集成波导与支撑框架和二维光子晶体相连接，两个呈梯形状的机械敏感单元分别位于支撑框架纵向方向的上、下方中间位置，机械敏感单元内开设长方形孔，两个机械敏感单元分别与解耦框架上下梁的中间部位相连；
上述方案中，所述的器件层材料可以为碳化硅、硅和氮化硅中任意一种，优先选择硅作为器件层材料。
上述方案中，所述的衬底层为长方体状，其材料可以为碳化硅、硅、石英玻璃和蓝宝石中任意一种，优先选择石英玻璃作为衬底材料。
上述方案中，所述的金属引线层的材料可以为金、银、铝和铜中任意一种，用于与器件层和电气连接，优选材料为铜。
上述方案中，所述的器件层中的机械模块、静电驱动模块和支撑框架的厚度一致，其厚度符合工作条件即可。
上述方案中，所述的四个驱动弹簧梁的形状和尺寸大小均相同，所述的四个敏感弹簧梁的形状和尺寸大小均相同，所述的两个驱动梳齿结构的形状和尺寸均相同。
上述方案中，所述的两个机械敏感单元的形状和尺寸大小均一致，其内部开设长方形孔的尺寸大小均一致，所述的四个二维光子晶体的形状和尺寸大小均相同，其内部每个方形孔的尺寸大小均一致，所述的四个集成波导的形状和尺寸大小均一致。
上述方案中，所述的金属引线层内部电极的厚度均相同，外部电极的厚度均相同，金属引线的厚度均相同。
本发明还提供一种基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪的加工方法，MOEMS陀螺仪结构加工流程包括以下步骤：
（a）取出一片硅片，采用硫酸加过氧化氢溶液对硅片表面进行清洗、干燥，以去除表面杂质，增强硅片与光刻胶粘性；
（b）在清洗后的硅片表面旋涂一层光刻胶，对旋涂后的光刻胶加热烘干，以去除光刻胶中的溶剂及提高胶粘性，该光刻胶用于制作掩膜保护图案；
（c）将对旋涂光刻胶的硅片进行光刻，制作需要的掩膜图形，对光刻胶进行曝光，通过显影去除需要刻蚀区域的光刻胶，剩余的光刻胶图案为锚区结构图形，进而得到光刻胶锚区图案；
（d）采用反应离子刻蚀（RIE）对硅片锚区结构进行刻蚀，光刻胶掩膜的部分被保护下来，其余不是光刻胶保护的部分将在硅片中刻蚀一定深度，得到凸起锚区结构；
（e）在硅片刻蚀完成后，进一步采用丙酮溶液清洗硅片表面剩余的光刻胶，获得完整的锚区结构；
（f）进一步加工衬底层上的金属引线，取出一片玻璃片，采用硫酸加过氧化氢溶液对玻璃片进行表面清洗、干燥；
（g）在清洗后的玻璃片表面旋涂一层光刻胶，对旋涂后的光刻胶加热烘干，该光刻胶用于制作掩膜保护图案；
（h）将对旋涂光刻胶的玻璃片进行光刻，制作需要的掩膜图形，对光刻胶进行曝光，通过显影去除需要金属溅射区域的光刻胶，留下的光刻胶为保护结构图形，得到想要的光刻胶掩膜图案，采用RIE对玻璃片需要刻蚀的区域进行选择性刻蚀，获得需要金属溅射区域；
（i）对含有光刻胶掩膜的玻璃片表面溅射一层金属，溅射在玻璃片表面的金属为金属引线，溅射在光刻胶上表面的金属部分与玻璃片和溅射在玻璃片的金属分离；
（j）采用丙酮溶液与光刻胶溶解，去除光刻胶掩膜层和溅射在光刻胶上的金属，留下溅射在玻璃片表面的金属，进而得到玻璃片表面的金属引线；
（k）为了获得MOEMS陀螺仪结构，进一步将加工完成的硅片结构与玻璃片结构进行键合，使得锚区与金属柱牢固接触和粘连，进而得到玻璃衬底层支撑硅片结构；
（l）对顶层硅片结构进行抛光减薄，使硅片得到需要的厚度，减薄后的硅片为器件层传感器结构的厚度；
（m）采用硫酸加过氧化氢溶液对抛光后硅片上表面进行清洗、干燥，进一步在抛光后硅片上表面旋涂一层光刻胶，用于制作掩膜图案；
（n）将对旋涂光刻胶的硅片进行光刻，制作器件层传感器结构的掩膜图形。对光刻胶进行曝光，通过显影去除需要刻蚀区域的光刻胶，留下的光刻胶图案为硅片不被刻蚀区域，进而获得需要光刻胶掩膜图案；
（o）根据步骤（n）光刻胶掩膜图案来获得器件层各模块结构，通过RIE对的硅片进行刻蚀，刻蚀不被光刻胶掩膜保护的区域，使得在硅片上得到器件层各模块结构；
（p）采用丙酮溶液剥离掉光刻胶掩膜层，得到器件层各模块结构，进而获得完整的MOEMS陀螺仪结构。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1、本发明提出的一种基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪。通过静电驱动质量块，以及在外部施加的角速度下，使机械敏感单元发生位移变化，进而光信号的强度变化，采用光学检测方法来获得光信号的输出。通过这种方式检测具有响应速度快、热稳定性高以及抗电磁干扰能力强等特点，可以有效克服传统MEMS陀螺仪采用压电、压阻和电容检测技术存在电磁波干扰以及检测电路设计复杂等不足的问题。
2、本发明设计的MOEMS陀螺仪，通过在机械敏感单元设计梯形微结构，当有角速度时，梯形结构在纵向产生位移变化，进而使梯形结构在横向宽度发生改变，通过梯形结构横向宽度变化来改变光信号强度的改变，促使光信号更加敏感，这有利于提高 MOEMS陀螺仪的灵敏度和精度。此外，该陀螺仪结构集成度高、封装尺寸小、低功耗、易于制造和易于携带等特点，其在民用和军用方面具有吸引力的应用。
附图说明
图1为本发明基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪的三维结构示意图；
图2为本发明基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪的三维结构爆炸图；
图3为本发明新型MOEMS陀螺仪的器件层二维结构示意图；
图4为本发明新型MOEMS陀螺仪的器件层三维结构示意图；
图5为本发明衬底层表面的金属布线立体结构示意图；
图6为本发明MOEMS陀螺仪系统示意图；
图7为本发明不同机械敏感单元位移的透射光谱曲线图；
图8为不同机械敏感单元位移与透射率变化的关系图；
图9为本发明基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪结构加工方法流程图。
图中标号：1、器件层；2、金属引线层；3、衬底层；1-1、机械模块；1-2、静电驱动模块；1-3、光学敏感模块；1-4、支撑框架；1-5光纤接口；1-1-1、质量块；1-1-2、驱动弹簧梁；1-1-3、敏感弹簧梁；1-1-4、解耦框架；1-2-1、驱动梳齿；1-3-1、集成波导；1-3-2、二维光子晶体；1-3-3、机械敏感单元；2-1、连通质量块内部电极；2-2、驱动梳齿内部电极；2-3、驱动梳齿内部电极与外部电极连接的金属引线；2-4、驱动梳齿外部电极；2-5、连通质量块内部电极与外部电极连接的金属引线；2-6、连通质量块外部电极。
实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及特点更加明确，下面参照附图以及结合具体的实施例，进一步对本发明详细的描述。
图1为本发明的基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪的三维结构图，整体结构从上至下依次包括器件层1、金属引线层2和衬底层3。顶部的器件层1内部布局多个模块。这些多个模块部件相互连接而形成整体的器件层1结构；中部的金属引线层2介于器件层1和衬底层3之间，其作为器件层1与外部控制电气的连接组件；底部的衬底层3上表面设置金属引线层2，衬底层3呈长方体状并支撑整个器件层1。
图2为本发明基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪的三维结构爆炸图，图3为本发明基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪的器件层二维结构示意图，由图2、图3可见，金属引线层2由多个金属引线和电极组成，器件层1的驱动梳齿1-2-1下面布局对应的电极，支撑框架1-4下方设置连通质量块1-1-1的电极，电极与电极之间通过金属线来连接，衬底层3的开设的凹槽作为填充金属引线。
图3为本发明基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪的器件层二维结构示意图，器件层由机械模块1-1、静电驱动模块1-2、光学敏感模块1-3和支撑框架1-4组成。机械模块1-1由质量块1-1-1、驱动弹簧梁1-1-2、敏感弹簧梁1-1-3和解耦框架1-1-4构成，质量块1-1-1分布在整个器件层的中心部位，四个驱动弹簧梁1-1-2分别分布在质量块1-1-1的四个边角处，每个驱动弹簧梁1-1-2形状和尺寸均相同，四个敏感弹簧梁1-1-3分别设置在解耦框架1-1-4的四个边角处，每个敏感弹簧梁1-1-3形状和尺寸均相同；静电驱动模块1-2由两个驱动梳齿1-2-1组成，两个驱动梳齿1-2-1布局在质量块1-1-1横向的左右侧中间位置并且相互对称，两个驱动梳齿1-2-1分别与质量块1-1-1中梳齿结构相互对位，而形成两组静电驱动模块1-2，两个驱动梳齿1-2-1结构的形状和尺寸均一致；光学敏感模块1-3主要包括四个集成波导1-3-1、四个二维光子晶体1-3-2和机械敏感单元1-3-3，其中四个集成波导1-3-1分布在支撑框架1-4上下部的左、右位置，并且两个左、右集成波导介于机械敏感单元1-3-3左右两侧且相互对称，每个集成波导1-3-1的结构尺寸均一致。二维光子晶体1-3-2介于机械敏感单元1-3-3左右两侧且相互对称；两个机械敏感单元1-3-3分别位于支撑框架1-4纵向方向的上、下部中间位置。
图4为本发明基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪的器件层三维结构示意图，其中为方体状的质量块1-1-1通过驱动弹簧梁1-1-2与解耦框架1-1-4相连；解耦框架1-1-4通过敏感弹簧梁1-1-3与支撑框架1-4相连；驱动弹簧梁1-1-2和敏感弹簧梁1-1-3结构均呈 M形状。两个机械敏感单元1-3-3分别与解耦框架1-1-4上下梁的中间部位相连，机械敏感单元1-3-3为梯形状，其内部开设长方形孔；长方体状的集成波导1-3-1与支撑框架1-4和二维光子晶体1-3-2相连接，并且其与外部光纤接口1-5相连接；多个方形孔以周期性排布而形成二维光子晶体1-3-2结构，二维光子晶体1-3-2起到调制光信号的作用，每个方形孔的结构尺寸均一致。支撑框架1-4用于支撑整个器件层1-3的部件，器件层1-3内部开设的多个结构孔填充均为空气。机械模块1-1、静电驱动模块1-2和支撑框架1-4的厚度均一致。
图5为本发明衬底层表面的金属布线立体结构示意图，衬底层3表面设置的金属引线层2包括连通质量块内部电极2-1、驱动梳齿内部电极2-2、驱动梳齿外部电极2-4、驱动梳齿内部电极2-2与外部电极2-4连接的金属引线2-3、连通质量块外部电极2-6、连通质量块内部电极2-1与外部电极2-6连接的金属引线2-5。由于支撑框架1-4与质量块1-1-1相连，其中四个形状和尺寸相同的连通质量块内部电极2-1设置在支撑框架1-4下方并相互连通；两个形状和尺寸相同的驱动梳齿内部电极2-2分布在驱动梳齿下方并相互连通；两个驱动梳齿外部电极2-4和两个连通质量块外部电极2-6布局在器件层1外部，这些外部电极用于与电气设备连接。内部电极与外部电极均呈长方体形状并且厚度均一致，内部电极与对应相应的外部电极通过金属引线连接。
MOEMS 陀螺仪的工作原理：在静电力的驱动下，质量块1-1-1开始沿着驱动x轴方向振动。当支架框架1-4在外部角速度的影响下旋转时，由于科里奥利力，质量块1-1-1沿着敏感y轴移动，进而被传递到解耦框架1-1-4，带动机械敏感单元1-3-3沿着y轴发生位移变化。通过外部角速度的大小来改变机械敏感单元1-3-3位移幅度。集成波导1-3-1、二维光子晶体1-3-2和机械敏感单元1-3-3在光信号的作用下，使输出的光信号产生共振模式，因此通过测量光信号强度变化量来确定外部角速度的大小和方向，进可以调控机械敏感单元1-3-3位移幅度。
图6为本发明MOEMS陀螺仪系统示意图，在可调谐激光器光源中产生的光波通过偏振控制器调控光信号，然后光信号通过光纤接口1-5进入集成波导1-3-1传输到二维光子晶体1-3-2结构，再耦合进入可移动机械敏感单元1-3-3，然后经过二维光子晶体1-3-2、输出集成波导1-3-1通过光纤接口1-5出射，光纤接口1-5输出的光信号传输到光电探测器，进而获得机械敏感单元1-3-3的位移量与光信号强度关系，光电探测器将光信号转换成相应的电信号，再处理获得的电信号，最后通过锁相放大器监控电信号，可以估计施加的外部角速度。通过比例积分控制器将可调激光器锁定在某个波长的光强度变化。当有静电驱动力时，质量块1-1-1沿着驱动x轴方向振动，在外部角速度的作用下，机械敏感单元1-3-3位移发生变化，使光信号的强度发生改变，通过光信号的强度变化量可以获得MOEMS 陀螺仪的性能特性。
图7为本发明不同机械敏感单元位移的透射光谱曲线图，图中横坐标表示为入射光波长（wavelengh），纵坐标为光出射透射率（Transmission），在二维光子晶体1-3-2方形孔长度为0.5um，宽度为0.387um，集成波导1-3-1长度介于1~8um，宽度为5um，梯形机械敏感单元1-3-3的上底长度介于0.6~0.7um，下底长度介于1.5~1.8um，θ=5°，其内部开设长方形孔长度为5.5um，宽度为0.6um，机械敏感单元位移g为12.5um，在这些参数的条件下。图中5种不同的透射光谱曲线分别为不同纵向机械敏感单元位移g依次为2.5um、2.0um、1.5um、1.0um、0.5um时仿真得出的结果。从图中结果可见，随着机械敏感单元位移g减小，在波长为2.8um处的透射率逐渐减小，透射率从49%有规律地降到9%。因此通过改变不同机械敏感单元位移可以有效调节透射率，进而可以通过改变透射率来获得施加外部角速度的大小。
图8为不同机械敏感单元位移与透射率变化的关系图，图中不同的透射率分别为不同纵向机械敏感单元位移g从2.5um以0.5um为步长降到0.5um的仿真结果。从图中可见，该透射率变化有较好的线性度，通过线性拟合可得出光学系统灵敏度为2.2277%/um。因此，本发明的适合用于载体运动的准确测量。
本发明提供的一种基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪结构的加工方法如图9所示，具体的步骤如下：
（a）取出一片硅片，采用硫酸加过氧化氢溶液对硅片表面进行清洗、干燥，以去除表面杂质，增强硅片与光刻胶粘性；
（b）在清洗后的硅片表面旋涂一层光刻胶，对旋涂后的光刻胶加热烘干，以去除光刻胶中的溶剂及提高胶粘性，该光刻胶用于制作掩膜保护图案；
（c）将对旋涂光刻胶的硅片进行光刻，制作需要的掩膜图形，对光刻胶进行曝光，通过显影去除需要刻蚀区域的光刻胶，剩余的光刻胶图案为锚区结构图形，进而得到光刻胶锚区图案；
（d）采用反应离子刻蚀（RIE）对硅片锚区结构进行刻蚀，光刻胶掩膜的部分被保护下来，其余不是光刻胶保护的部分将在硅片中刻蚀一定深度，得到凸起锚区结构；
（e）在硅片刻蚀完成后，进一步采用丙酮溶液清洗硅片表面剩余的光刻胶，获得完整的锚区结构；
（f）进一步加工衬底层上的金属引线，取出一片玻璃片，采用硫酸加过氧化氢溶液对玻璃片进行表面清洗、干燥；
（g）在清洗后的玻璃片表面旋涂一层光刻胶，对旋涂后的光刻胶加热烘干，该光刻胶用于制作掩膜保护图案；
（h）将对旋涂光刻胶的玻璃片进行光刻，制作需要的掩膜图形，对光刻胶进行曝光，通过显影去除需要金属溅射区域的光刻胶，留下的光刻胶为保护结构图形，得到想要的光刻胶掩膜图案，采用RIE对玻璃片需要刻蚀的区域进行选择性刻蚀，获得需要金属溅射区域；
（i）对含有光刻胶掩膜的玻璃片表面溅射一层金属，溅射在玻璃片表面的金属为金属引线，溅射在光刻胶上表面的金属部分与玻璃片和溅射在玻璃片的金属分离；
（j）采用丙酮溶液与光刻胶溶解，去除光刻胶掩膜层和溅射在光刻胶上的金属，留下溅射在玻璃片表面的金属，进而得到玻璃片表面的金属引线；
（k）为了获得MOEMS陀螺仪结构，进一步将加工完成的硅片结构与玻璃片结构进行键合，使得锚区与金属柱牢固接触和粘连，进而得到玻璃衬底层支撑硅片结构；
（l）对顶层硅片结构进行抛光减薄，使硅片得到需要的厚度，减薄后的硅片为器件层传感器结构的厚度；
（m）采用硫酸加过氧化氢溶液对抛光后硅片上表面进行清洗、干燥，进一步在抛光后硅片上表面旋涂一层光刻胶，用于制作掩膜图案；
（n）将对旋涂光刻胶的硅片进行光刻，制作器件层传感器结构的掩膜图形。对光刻胶进行曝光，通过显影去除需要刻蚀区域的光刻胶，留下的光刻胶图案为硅片不被刻蚀区域，进而获得需要光刻胶掩膜图案；
（o）根据步骤（n）光刻胶掩膜图案来获得器件层各模块结构，通过RIE对的硅片进行刻蚀，刻蚀不被光刻胶掩膜保护的区域，使得在硅片上得到器件层各模块结构；
（p）采用丙酮溶液剥离掉光刻胶掩膜层，得到器件层各模块结构，进而获得完整的MOEMS陀螺仪结构。
以上所述的实施例对本发明技术方案进行了具体解释，但本发明并非是限制于本实施例所述的范围内，在不违背本发明的原理前提下，凡是在对于本领域的普通技术人员来说在本发明基础上进行若干改进和等同变形，均属于本发明所申请的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪，其特征在于：包括器件层（1）、金属引线层（2）、衬底层（3），所述器件层（1）内部开设多个结构孔填充均为空气；所述金属引线层（2）介于衬底层（3）和器件层（1）之间；包括机械模块（1-1）、静电驱动模块（1-2）、光学敏感模块（1-3）和支撑框架（1-4）；其中机械模块（1-1）由质量块（1-1-1）、驱动弹簧梁（1-1-2）、敏感弹簧梁（1-1-3）和解耦框架（1-1-4）构成，质量块（1-1-1）分布在整个器件层（1）的中心位置，质量块（1-1-1）的四个边角处分别通过驱动弹簧梁（1-1-2）与解耦框架（1-1-4）相连，解耦框架（1-1-4）的四个边角处分别通过敏感弹簧梁（1-1-3）与支撑框架（1-4）相连；静电驱动模块（1-2）由两组驱动梳齿（1-2-1）结构组成，两个驱动梳齿（1-2-1）设置在质量块横向左右侧中间位置并且相互对称，两个驱动梳齿（1-2-1）分别与质量块（1-1-1）中梳齿结构相互对位，形成两组静电驱动模块（1-2）；光学敏感模块（1-3）主要由集成波导（1-3-1）、二维光子晶体（1-3-2）和机械敏感单元（1-3-3）组成，其中四个集成波导（1-3-1）分别分布在支撑框架纵向上下方的左、右位置，左、右两个集成波导（1-3-1）介于机械敏感单元（1-3-3）左右两侧且相互对称，分布在机械敏感单元（1-3-3）左右两侧的二维光子晶体（1-3-2）相互对称，多个方形孔以周期性排布形成二维光子晶体（1-3-2），每个长方体形的集成波导（1-3-1）与支撑框架（1-4）和二维光子晶体（1-3-2）相连接，两个呈梯形状的机械敏感单元（1-3-3）分别位于支撑框架（1-4）纵向方向的上、下方中间位置，机械敏感单元（1-3-3）内开设长方形孔，两个机械敏感单元（1-3-3）分别与解耦框架（1-1-4）上下梁的中间部位相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪，其特征在于：所述的器件层（1）材料为碳化硅、硅和氮化硅中任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪，其特征在于： 所述的衬底层（3）为长方体状，其材料为碳化硅、硅、石英玻璃和蓝宝石中任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪，其特征在于：所述金属引线层（2）由内部电极、外部电极和金属引线构成；内部电极通过金属引线与外部电极连接；所述的金属引线层的材料为金、银、铝和铜中任意一种，用于与器件层和电气连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪，其特征在于： 所述的器件层（1）中的机械模块（1-1）、静电驱动模块（1-2）和支撑框架（1-4）的厚度一致。
6.根据权利要求1所述的一种基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪，其特征在于： 四个所述的驱动弹簧梁（1-1-2）的形状和尺寸大小均相同，四个所述的敏感弹簧梁（1-1-3）的形状和尺寸大小均相同，两个所述的驱动梳齿（1-2-1）的形状和尺寸均相同。
7.根据权利要求1所述的一种基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪，其特征在于：两个所述的机械敏感单元（1-3-3）的形状和尺寸大小均一致，其内部开设长方形孔的尺寸大小均一致，四个所述的二维光子晶体（1-3-2）的形状和尺寸大小均相同，其内部每个方形孔的尺寸大小均一致，四个所述的集成波导（1-3-1）的形状和尺寸大小均一致。
8.根据权利要求1所述的一种基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪，其特征在于：所述的金属引线层（2）内部电极的厚度均相同，外部电极的厚度均相同，金属引线的厚度均相同。
9.根据权利要求1-8所述的一种基于静电驱动新型MOEMS陀螺仪的加工方法，其特征在于：该方法包括以下步骤
（a）取出一片硅片，采用硫酸加过氧化氢溶液对硅片表面进行清洗、干燥；
（b）在清洗后的硅片表面旋涂一层光刻胶，对旋涂后的光刻胶加热烘干，该光刻胶用于制作掩膜保护图案；
（c）将对旋涂光刻胶的硅片进行光刻，制作需要的掩膜图形，对光刻胶进行曝光，通过显影去除需要刻蚀区域的光刻胶，剩余的光刻胶图案为锚区结构图形，进而得到光刻胶锚区图案；
（d）采用反应离子刻蚀工艺对硅片锚区结构进行刻蚀，光刻胶掩膜的部分被保护下来，其余不是光刻胶保护的部分将在硅片中刻蚀一定深度，得到凸起锚区结构；
（e）在硅片刻蚀完成后，进一步采用丙酮溶液清洗硅片表面剩余的光刻胶，获得完整的锚区结构；
（f）进一步加工衬底层上的金属引线，取出一片玻璃片，采用硫酸加过氧化氢溶液对玻璃片进行表面清洗、干燥；
（g）在清洗后的玻璃片表面旋涂一层光刻胶，对旋涂后的光刻胶加热烘干，该光刻胶用于制作掩膜保护图案；
（h）将对旋涂光刻胶的玻璃片进行光刻，制作需要的掩膜图形，对光刻胶进行曝光，通过显影去除需要金属溅射区域的光刻胶，留下的光刻胶为保护结构图形，得到想要的光刻胶掩膜图案，采用反应离子刻蚀工艺对玻璃片需要刻蚀的区域进行选择性刻蚀，获得需要金属溅射区域；
（i）对含有光刻胶掩膜的玻璃片表面溅射一层金属，溅射在玻璃片表面的金属为金属引线，溅射在光刻胶上表面的金属部分与玻璃片和溅射在玻璃片的金属分离；
（j）采用丙酮溶液与光刻胶溶解，去除光刻胶掩膜层和溅射在光刻胶上的金属，留下溅射在玻璃片表面的金属，进而得到玻璃片表面的金属引线；
（k）为了获得MOEMS陀螺仪结构，进一步将加工完成的硅片结构与玻璃片结构进行键合，使得锚区与金属柱牢固接触和粘连，进而得到玻璃衬底层支撑硅片器件层结构；
（l）对顶层硅片结构进行抛光减薄，使硅片得到需要的厚度，减薄后的硅片为器件层传感器结构的厚度；
（m）采用硫酸加过氧化氢溶液对抛光后硅片上表面进行清洗、干燥，进一步在抛光后硅片上表面旋涂一层光刻胶，用于制作掩膜图案；
（n）将对旋涂光刻胶的硅片进行光刻，制作器件层传感器结构的掩膜图形，对光刻胶进行曝光，通过显影去除需要刻蚀区域的光刻胶，留下的光刻胶图案为硅片不被刻蚀区域，进而获得需要光刻胶掩膜图案；
（o）根据步骤（n）光刻胶掩膜图案来获得器件层各模块结构，通过RIE对的硅片进行刻蚀，刻蚀不被光刻胶掩膜保护的区域，使得在硅片上得到器件层各模块；
（p）采用丙酮溶液剥离掉光刻胶掩膜层，得到器件层各模块结构，进而获得完整的MOEMS陀螺仪结构。
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