专利摘要

本发明公开一种基于抗磁体悬浮的MEMS惯性传感器的制备方法，包括：在SOI硅片的支撑层确定四个待刻蚀的刻蚀槽的位置；在SOI硅片的支撑层刻蚀出四个待刻蚀的刻蚀槽；在SOI硅片的器件层刻蚀出多个绝缘层释放孔；通过绝缘层释放孔去除支撑层中间区域对应的绝缘层得到刻蚀槽；在槽壁对称装置抗磁材料，并将两个装置抗磁材料的刻蚀槽对准封装；在上刻蚀槽外侧顶部装置固定永磁体，以提供作用于悬浮永磁体的悬浮力；在两个刻蚀槽围成的封闭空间内放置悬浮永磁体；抗磁材料向悬浮永磁体提供抗磁力；当悬浮永磁体的位置发生变化时，抗磁力作为类弹性恢复力，悬浮永磁体的位移用于确定外界惯性加速度。本发明制备的惯性传感器不受摩擦力的影响。

权利要求

1.一种基于抗磁体悬浮的MEMS惯性传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

在SOI硅片的支撑层确定四个待刻蚀的刻蚀槽的位置，四个待刻蚀的刻蚀槽用于将支撑层的中间区域和周围区域隔离开；所述SOI硅片依次包括：器件层、绝缘层和支撑层；

在SOI硅片的支撑层刻蚀出所述四个待刻蚀的刻蚀槽，刻蚀至绝缘层为止；

在SOI硅片的器件层刻蚀出多个绝缘层释放孔；所述绝缘层释放孔用于为腐蚀绝缘层提供通道；

通过所述绝缘层释放孔去除所述支撑层的中间区域对应的绝缘层，以除去所述支撑层的中间区域，得到刻蚀槽；所述支撑层的周围区域构成刻蚀槽的槽壁，所述器件层构成刻蚀槽的槽底；

在槽壁对称安装抗磁材料，并将两个安装抗磁材料的刻蚀槽对准封装，在上刻蚀槽外侧的顶部安装固定永磁体；

在两个刻蚀槽围成的封闭空间内放置悬浮永磁体；所述固定永磁体用于提供作用于悬浮永磁体的悬浮力，以克服悬浮永磁体的重力，使得悬浮永磁体悬浮于所述封闭空间内；所述抗磁材料向悬浮永磁体提供对称的抗磁力；当MEMS惯性传感器收到外界作用力导致悬浮永磁体的位置发生变化时，所述抗磁力作为类弹性恢复力以约束悬浮永磁体的位置，所述悬浮永磁体的位移用于确定所述外界作用力对应的惯性加速度；

上面刻蚀槽的槽顶内部和下面刻蚀槽的槽底内部也均安装有抗磁材料；

在所述刻蚀槽的槽壁刻蚀出光纤插槽，所述光纤插槽用于引入检测光纤；所述检测光纤的端面和悬浮永磁体组成法布里-珀罗腔，所述检测光纤由其端面向悬浮永磁体发射检测光束，检测光束达到悬浮永磁体后反射，反射光束与检测光束在法布里-珀罗腔形成双光束干涉；当所述悬浮永磁体位置发生变化后，所述法布里-珀罗腔的间距发生变化，所述双光束干涉的光谱信号发生变化；通过所述光谱信号的变化确定悬浮永磁体的空间位移变化值，以确定抗磁体悬浮结构所受的外界作用力对应的惯性加速度，其中，所述抗磁体悬浮结构包括：所述固定永磁体、所述悬浮永磁体和所述抗磁材料。

2.根据权利要求1所述的基于抗磁体悬浮的MEMS惯性传感器的制备方法，其特征在于，所述光纤插槽位于刻蚀槽的左槽壁或右槽壁，用于检测悬浮永磁体在左右方向的位移变化值；和/或所述光纤插槽位于刻蚀槽内部的前槽壁或后槽壁，用于检测悬浮永磁体在前后方向的位移变化值；和/或所述光纤插槽位于上面刻蚀槽的槽顶或者下面刻蚀槽的槽底，用于检测悬浮永磁体在上下方向的位移变化值。

3.根据权利要求1或2所述的基于抗磁体悬浮的MEMS惯性传感器的制备方法，其特征在于，采用深硅刻蚀工艺，刻蚀至绝缘层，形成所述四个待刻蚀的刻蚀槽。

4.根据权利要求1或2所述的基于抗磁体悬浮的MEMS惯性传感器的制备方法，其特征在于，所述固定永磁体为钕铁硼永磁材料或者衫钴永磁材料。

5.根据权利要求1或2所述的基于抗磁体悬浮的MEMS惯性传感器的制备方法，其特征在于，所述悬浮永磁体为钕铁硼永磁材料或者衫钴永磁材料。

6.根据权利要求1或2所述的基于抗磁体悬浮的MEMS惯性传感器的制备方法，其特征在于，所述抗磁材料为热解石墨材料或者铋。

说明书

技术领域

本发明涉及微电子器件加工制造技术领域，更具体地，涉及一种基于抗磁体悬浮的MEMS惯性传感器的制备方法。

背景技术

在地表附近，地球重力场是最基本和最重要的物理场之一，对重力场的精密测量有着重要的意义。重力测量在资源勘探、辅助导航、国防军事和地球科学等方面有着广泛的应用前景。以重力加速度传感器为例，重力加速度传感器是一种测量重力加速度微小变化量的精密重力测量传感器。

重力加速度传感器机械结构基本模型为弹簧-振子结构，由弹簧、检验质量块以及空气或者结构带来的阻尼组成，检验质量块通常作为传感器的核心敏感单元，是基于柔性弹簧的恢复力做往复运动，检验质量运动感知外界加速度变化，外界加速度变化导致弹簧发生形变，用于测量不同区域空间位置的重力加速度或者同一位置不同时间的重力加速度，也即区域重力场或者时变重力场的测量。但这类重力加速度传感器，制造成本高且制造周期长，需要外界提供能量，弹簧和质量块直接接触产生摩擦，能量耗散，摩擦力，结构自身的应力等影响传感器的性能。

现有MEMS工艺的重力加速度传感器，由于需要制备柔性弹簧，且对柔性弹簧的性能要求较高，要求MEMS工艺精度高，因此制备比较困难。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有重力加速度传感器，需要外界提供能量，弹簧和质量块直接接触产生摩擦，摩擦力影响传感器的性能，能量耗散，且采用MEMS工艺制备由于柔性弹簧的存在导致制备难度大的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于抗磁体悬浮的MEMS惯性传感器的制备方法，包括如下步骤：

在SOI硅片的支撑层确定四个待刻蚀的刻蚀槽的位置，四个待刻蚀的刻蚀槽用于将支撑层的中间区域和周围区域隔离开；所述SOI硅片依次包括：器件层、绝缘层和支撑层；

在SOI硅片的支撑层刻蚀出所述四个待刻蚀的刻蚀槽，刻蚀至绝缘层为止；

在SOI硅片的器件层刻蚀出多个绝缘层释放孔；所述绝缘层释放孔用于为腐蚀绝缘层提供通道；

通过所述绝缘层释放孔去除所述支撑层中间区域对应的绝缘层，以除去所述支撑层的中间区域，得到刻蚀槽；所述支撑层的周围区域构成刻蚀槽的槽壁，所述器件层构成刻蚀槽的槽底；

在槽壁对称装置抗磁材料，并将两个装置抗磁材料的刻蚀槽对准封装，在上刻蚀槽外侧的顶部装置固定永磁体，所述固定永磁体固定于上刻蚀槽外侧的顶部；

在两个刻蚀槽围成的封闭空间内放置悬浮永磁体；所述固定永磁体用于提供作用于悬浮永磁体的悬浮力，以克服悬浮永磁体的重力，使得悬浮永磁体悬浮于所述封闭空间内；所述抗磁材料向悬浮永磁体提供对称的抗磁力；当MEMS惯性传感器收到外界作用力导致悬浮永磁体的位置发生变化时，所述抗磁力作为类弹性恢复力以约束悬浮永磁体的位置，所述悬浮永磁体的位移用于确定所述外界作用力对应的惯性加速度。

具体地，SOI硅片中器件层用于为中间腐蚀绝缘层定义图形，在器件层上定义一些孔，用湿法或者干法腐蚀需要绝缘层腐蚀掉的区域，让支撑层上中间的区域掉下来，留出位置放置悬浮永磁体。

可以理解的是，类弹性恢复力指的是等效于柔性弹簧提供的弹性恢复力。

可选地，该制备方法还包括如下步骤：

在所述刻蚀槽的槽壁刻蚀出光纤插槽，所述光纤插槽用于引入检测光纤；所述检测光纤的端面和悬浮永磁体组成法布里-珀罗腔，所述检测光纤由其端面向悬浮永磁体发射检测光束，检测光束达到悬浮永磁体后反射，反射光束与检测光束在法布里-珀罗腔形成双光束干涉；当所述悬浮永磁体位置发生变化后，所述法布里-珀罗腔的间距发生变化，所述双光束干涉的光谱信号发生变化；通过所述光谱信号的变化确定悬浮永磁体的空间位移变化值，以确定抗磁体悬浮结构所受的外界作用力对应的惯性加速度。

可选地，所述光纤插槽位于刻蚀槽的左槽壁或右槽壁，用于检测悬浮永磁体在左右方向的位移变化值；和/或所述光纤插槽位于刻蚀槽内部的前槽壁或后槽壁，用于检测悬浮永磁体在前后方向的位移变化值；和/或所述光纤插槽位于上面刻蚀槽的槽顶或者下面刻蚀槽的槽底，用于检测悬浮永磁体在上下方向的位移变化值。

可选地，上面刻蚀槽的槽顶内部和下面刻蚀槽的槽底内部也均装置有抗磁材料。

可选地，采用深硅刻蚀工艺，刻蚀至绝缘层，形成所述四个待刻蚀的刻蚀槽。

可选地，所述固定永磁体可以为钕铁硼永磁材料或者衫钴永磁材料及其它可用永磁材料。

可选地，所述悬浮永磁体可以为钕铁硼永磁材料或者衫钴永磁材料及其它可用永磁材料。

可选地，所述抗磁材料可以为热解石墨材料或者铋及其它可用抗磁材料。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明提供的基于抗磁体悬浮的MEMS惯性传感器的制备方法，将抗磁力作为弹性恢复力，不需要柔性弹簧提供恢复力，避免了抗磁材料和悬浮永磁体的直接接触，即可实现对悬浮永磁体的限位恢复功能，使得其可以有效检测惯性加速度。结构自身无应力，不会影响其性能。采用MEMS工艺制备该惯性传感器，由于不需要制备柔性弹簧，柔性弹簧对应的弹性恢复力由抗磁力等效代替，因此大大降低了MEMS制备的难度，使得MEMS工艺精度较高，可定义图形精度到达几个μm，可以实现批量生产，节约成本。可以把体积做小，解决尺寸限制问题。采用MEMS工艺同时可获得完整、无缺陷、厚度均匀和精确控制的结构。

(2)本发明利用抗磁悬浮惯性传感器解决亚μg量级的微弱震动监测，实现不需要能量输入，无源悬浮，无摩擦力影响的MEMS惯性传感器。其Z轴方向工作的悬浮永磁体会受到重力加速度作用下垂，通过位于其上方的固定永磁体来提供悬浮力，抵消悬浮永磁体竖直方向受到的重力。通过参数设计使得悬浮永磁体所受重力等于固定永磁体提供的吸引磁力，使得悬浮永磁体在Z轴方向可以悬浮。

(3)本发明提供的惯性传感器基于MEMS工艺制备成MEMS器件，并不会增加整个惯性传感器的加工工艺，仅仅只在结构设计上进行参数优化即可达到所需要求，易于实现，不会增大原本器件的制作难度。本发明将悬浮永磁体作为感应空间加速度变化的部件，由于悬浮永磁体的密度大，同体积下其质量较大，机械热噪声低，因此测量精度较高，可以感知到更微弱的外界加速度变化，例如感知到1ng-100ng量级的外界加速度变化。通过调节悬浮永磁体的质量、体积大小和固定永磁体的质量、体积大小有相同的效果，极大地增强了本方案的应用范围。

(4)本发明可对光纤端面与悬浮永磁体表面间距的精确设计，采用无接触式的光学位移传感对悬浮永磁体的位移进行精确测量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于抗磁体悬浮的MEMS惯性传感器的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的MEMS惯性传感器的部分结构示意图；

图3是本发明实施例提供的F-P腔结构示意图；

图4是本发明实施例提供的基于抗磁体悬浮的MEMS惯性传感器的制备方法流程图；

图5是本发明实施例中的采用SOI片进行深硅刻蚀制备MEMS惯性传感器的工艺流程示意图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为固定永磁体，2为抗磁材料，3为悬浮永磁体，4为金属焊盘，5为深硅刻蚀槽，6为光纤插槽，7为光纤，8为沉积金属薄膜，9为固定粘胶，10为SOI片器件层，11为SOI片绝缘层，12为SOI片支撑层，13为光刻掩模，14为图形定义，15为深硅刻蚀槽，16为SOI片绝缘层释放孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供一种利用SOI片制作基于抗磁悬浮的惯性传感器，其中通过对制作方法中关键器件层、支撑层的选取以得到MEMS惯性传感器，与现有技术相比能够有效制作所需要的抗冲击保护结构，采用SOI工艺和深硅刻蚀工艺，在硅结构中形成深槽用于固定抗磁材料及光学位移检测所需要的光纤，将悬浮体放入上下一对深槽结构中，通过封装将悬浮体限制在腔体中进行限位保护。利用SOI片支撑层的限位作用既可实现面外方向运动的保护，又可大大简化封装工艺；通过固定永磁体，悬浮永磁体与抗磁材料的组合，使悬浮永磁体实现稳定悬浮。抗磁力产生的等效刚度和悬浮永磁体构成的类弹簧质量块系统可以使系统稳定悬浮。

通过理论计算与仿真验证，设计出材料的结构尺寸，实现悬浮永磁体稳定悬浮。而本发明采用无接触式的光学位移传感对悬浮体的位移进行精确测量。本发明中的基于抗磁体悬浮的惯性传感器，使用无源的抗磁体悬浮技术和无接触的光学位移检测技术，实现低功耗的精密重力测量。能够解决传统重力加速度传感器制造成本高且制造周期长的问题，以及解决现有MEMS重力加速度传感器摩擦力的影响和能量耗散的问题。

本发明提供了基于抗磁体悬浮的MEMS惯性传感器，包括：抗磁悬浮系统结构，深硅刻蚀保护结构及光学位移传感组件；

抗磁悬浮结构包括：固定永磁体，悬浮永磁体，抗磁材料；

深硅刻蚀保护结构包括：金属焊盘，上下一对深硅刻蚀槽；

光学位移传感组件包括：光纤，金属薄膜，光纤插槽；

固定永磁体位于悬浮永磁体正上方，固定永磁体提供吸引磁力克服悬浮永磁体竖直方向的重力使悬浮永磁体悬浮，抗磁材料固定在上下一对刻蚀槽六个内置面，抗磁材料提供抗磁力代替柔性弹簧的弹性恢复力来稳定悬浮永磁体；所述悬浮永磁体在固定永磁体和抗磁材料的约束下受外界力的作用而运动；

SOI片，是“硅/绝缘层/硅”三层结构的新型硅基半导体材料，包括支撑层，绝缘层，器件层。支撑层的厚度可优选为300μm-1000μm，绝缘层的厚度可优选为0.5μm-5μm，器件层的厚度可优选为2μm-200μm。所述SOI片具有出色的腐蚀停止能力，可获得完整、无缺陷、厚度均匀和精确控制的结构；支撑层的限位作用既可实现悬浮永磁体的面外方向运动保护，又可大大简化封装工艺。

所述深硅刻蚀保护结构中，采用SOI片和深硅刻蚀工艺制备，在SOI片支撑层中形成深硅刻蚀槽，将悬浮体放入上下一对深槽结构中，通过金属焊盘封装将悬浮体限制在腔体中进行限位保护。SOI片器件层作为上下保护装置，将抗磁材料放置其上，保护悬浮永磁体竖直方向运动。所述深硅刻蚀结构表面通过物理气相沉积法沉积工艺制备金属焊盘；所述金属焊盘位于上下一对深刻蚀槽表面，通过深硅刻蚀槽实现固连封装；所述上下一对深硅刻蚀槽结构相同。

所述光学位移传感组件中，通过深硅刻蚀工艺制备的光纤插槽用于固定光纤。所述的悬浮永磁体在其表面通过物理气相沉积法沉积一层金薄膜用于光反射，所述的光纤端面与悬浮永磁体表面形成F-P腔，来实现对悬浮永磁体的光学位移检测。

其中，上述抗磁材料放置在深硅刻蚀槽底部，用于保护悬浮永磁体，防止悬浮永磁体撞击深硅刻蚀槽底部。

可选地，所述深硅刻蚀保护结构所用材料可以为单晶硅或者适宜微纳加工的半导体材料。

可选地，所述固定永磁体可以为钕铁硼永磁材料或者衫钴永磁材料及其它可用永磁材料。

可选地，所述悬浮永磁体可以为钕铁硼永磁材料或者衫钴永磁材料及其它可用永磁材料。

可选地，所述抗磁材料可以为热解石墨材料或者铋及其它可用抗磁材料。

可选地，所述抗磁悬浮系统结构的本征谐振频率很低，可以为1Hz-50Hz。

可选地，所述基于抗磁体悬浮的惯性传感器的分辨率很高，可以为1ng-10ng。

可选地，本发明不仅仅适用于加速度计，还适用于微震仪，重力仪等惯性传感器。本发明中的抗磁悬浮系统结构尤其可对单方向加速度敏感。

本发明中尤其与传统的SOI加工工艺不同的是，本发明是采用SOI硅片中较厚的硅层作为支撑层来制备深硅刻蚀槽，采用SOI硅片中较薄的器件层作为保护层，采用SOI硅片中的绝缘层作为牺牲层，能够实现基于抗磁体悬浮的惯性传感器的制备。该惯性传感器中的支撑层可以对悬浮永磁体进行面外方向的限位保护，从而保护悬浮永磁体免受随机振动和冲击过载造成损伤，即，利用SOI片的支撑层的限位作用即可实现面外方向运动的保护，可大大简化封装工艺要求。

本发明中悬浮永磁体的厚度为200μm-1000μm，深硅刻蚀槽的深宽刻蚀比不低于20。

本发明中基于抗磁体悬浮的惯性传感器优选是光学位移传感器中，整个腔体由光纤端面、悬浮永磁体表面形成法布里-珀罗腔(F-P腔)。光源发出的入射光通过光纤耦合进入，在光纤端面、悬浮永磁体表面形成双光束干涉。当悬浮永磁体位移发生变化时，F-P腔的间距发生变化，导致干涉信号的光谱发生变化，通过解调技术可获得悬浮永磁体位移变化值。本发明中可以充分利用深硅刻蚀所得光纤插槽来布置光纤，使悬浮永磁体单位位移产生较大的变化，光纤插槽可以置于深硅刻蚀槽的四个方向与光纤端面平行，从而提高光学位移的灵敏度和位移检测精度。

上述抗磁悬浮系统整体示意图如图1所示，抗磁悬浮系统整体结构包括：固定永磁体1，悬浮永磁体3，金属焊盘4，深硅刻蚀槽5，光纤插槽6以及光纤7；所述固定永磁体1通过H70E胶或其它粘合剂固定在深硅刻蚀槽5的上表面，以此提供的悬浮力来抵消悬浮永磁体3在竖直方向所受到的重力；悬浮永磁体3位于上下一对深硅刻蚀槽5的内部，通过封装将上下一对深硅刻蚀槽5固连在一起，实现对悬浮永磁体3各个方向的限位保护；光纤插槽6通过H70E胶或其它粘合剂固定在深硅刻蚀槽5的多个光纤插槽6上，用于固定光纤7，实现对悬浮永磁体1的位移检测。

本发明实施例提供的抗磁悬浮结构包括固定永磁体1、抗磁材料2以及悬浮永磁体3；固定永磁体位1于悬浮永磁体3正上方，固定永磁体1提供悬浮力克服悬浮永磁体3竖直方向所受的重力使悬浮永磁体3悬浮，抗磁材料2位于悬浮永磁体3水平方向，抗磁材料2提供抗磁力代替柔性弹簧的弹性回复力来稳定悬浮永磁体3；悬浮永磁体3在固定永磁体1和抗磁材料2的约束下受外界力的作用而运动。

具体地，MEMS惯性传感器的部分结构如图2所示，包括：抗磁材料2，金属焊盘4，深硅刻蚀槽5，光纤插槽6。通过SOI片制备深硅刻蚀槽5和光纤插槽6，深硅刻蚀槽5用于保护悬浮永磁体在深硅刻蚀槽内的运动，光纤插槽6用于制备光纤通过的基座；通过物理气相沉积法制备金属焊盘4，用于抗磁体悬浮的惯性传感器的封装，例如将上刻蚀槽和下刻蚀槽封装起来。抗磁材料2通过固定粘胶(如H70E或其它粘合剂)粘附在深硅刻蚀槽5的底部和侧壁，用于保护悬浮永磁体在不同方向上的运动，起到限位保护作用。通过各向同性刻蚀工艺，制备光纤插槽6，用于固定光纤7，实现对悬浮永磁体位移的检测。

上述基于抗磁体悬浮的惯性传感器的F-P腔结构示意图如图3所示，所述F-P腔结构包括：固定永磁体1，深硅刻蚀槽5，光纤7，沉积金属薄膜8以及固定粘胶9。所述整个F-P腔体由光纤7端面、悬浮永磁体3表面形成法布里-珀罗腔(F-P腔)。光源发出的入射光通过光纤7耦合进入，在光纤7端面、悬浮永磁体3表面形成双光束干涉。当悬浮永磁体3位移发生变化时，F-P腔的间距发生变化，导致干涉信号的光谱发生变化，通过解调技术可获得悬浮永磁体位移变化值。

本发明中可以充分利用深硅刻蚀所得光纤插槽6来布置光纤7，使悬浮永磁体3单位位移产生较大的变化，光纤插槽6可以置于深硅刻蚀槽的上下方向、和/或左右方向、和/或前后方向与光纤端7平行，从而提高光学位移的灵敏度和位移检测精度。

图4是本发明实施例提供的基于抗磁体悬浮的MEMS惯性传感器的制备方法流程图，如图4所示，包括如下步骤：

S101，在SOI硅片的支撑层确定四个待刻蚀的刻蚀槽的位置，四个待刻蚀的刻蚀槽用于将支撑层的中间区域和周围区域隔离开；所述SOI硅片依次包括：器件层、绝缘层和支撑层；

S102，在SOI硅片的支撑层刻蚀出所述四个待刻蚀的刻蚀槽，刻蚀至绝缘层为止；

S103，在SOI硅片的器件层刻蚀出多个绝缘层释放孔；所述绝缘层释放孔用于为腐蚀绝缘层提供通道；

S104，通过所述绝缘层释放孔去除所述支撑层中间区域对应的绝缘层，以除去所述支撑层的中间区域，得到刻蚀槽；所述支撑层的周围区域构成刻蚀槽的槽壁，所述器件层构成刻蚀槽的槽底；

S105，在槽壁对称装置抗磁材料，并将两个装置抗磁材料的刻蚀槽对准封装，在上刻蚀槽外侧的顶部装置固定永磁体；

S106，在两个刻蚀槽围成的封闭空间内放置悬浮永磁体；所述固定永磁体用于提供作用于悬浮永磁体的悬浮力，以克服悬浮永磁体的重力，使得悬浮永磁体悬浮于所述封闭空间内；所述抗磁材料向悬浮永磁体提供对称的抗磁力；当MEMS惯性传感器收到外界作用力导致悬浮永磁体的位置发生变化时，所述抗磁力作为弹性恢复力以约束悬浮永磁体的位置，所述悬浮永磁体的位移用于确定所述外界作用力对应的惯性加速度。

具体地，该制备方法还包括如下步骤：

在所述刻蚀槽的槽壁刻蚀出光纤插槽，所述光纤插槽用于引入检测光纤；所述检测光纤的端面和悬浮永磁体组成法布里-珀罗腔，所述检测光纤由其端面向悬浮永磁体发射检测光束，检测光束达到悬浮永磁体后反射，反射光束与检测光束在法布里-珀罗腔形成双光束干涉；当所述悬浮永磁体位置发生变化后，所述法布里-珀罗腔的间距发生变化，所述双光束干涉的光谱信号发生变化；通过所述光谱信号的变化确定悬浮永磁体的空间位移变化值，以确定抗磁体悬浮结构所受的外界作用力对应的惯性加速度。

具体地，所述光纤插槽位于刻蚀槽的左槽壁或右槽壁，用于检测悬浮永磁体在左右方向的位移变化值；和/或所述光纤插槽位于刻蚀槽内部的前槽壁或后槽壁，用于检测悬浮永磁体在前后方向的位移变化值；和/或所述光纤插槽位于上面刻蚀槽的槽顶或者下面刻蚀槽的槽底，用于检测悬浮永磁体在上下方向的位移变化值。

进一步地，上述采用SOI片进行深硅刻蚀制备的保护结构工艺流程示意图如图5所示，所述深硅刻蚀制备的保护结构工艺，包括如下步骤，其中每个步骤对应图5中的一副子图：

(1)在SOI硅片支撑层12上完成有机清洗(丙酮，异丙醇，乙醇等)和氧等离子体清洗；

(2)在支撑层表面进行光刻，形成掩膜；

(3)采用电子束蒸发在硅片表面沉积金属；

(4)将掩膜好的样品放入丙酮有机液中，10min后用流动的去离子水冲洗3min；

(5)再次氧等离子体清洗支撑层12表面；

(6)再次在支撑层12表面进行光刻；

(7)再次在SOI片支撑层上形成掩膜；

(8)采用ICP深硅刻蚀至绝缘层11，形成刻蚀槽15，完成深硅刻蚀槽保护结构的刻蚀；

(9)对在完成深硅刻蚀槽保护结构制作的SOI硅片器件层10进行表面处理，例如氧等离子体清洗，保证样品表面的洁净度；

(10)对样品进行光刻，形成掩膜，制作绝缘层释放孔16；

具体地，图5中释放孔16仅作为示图说明，实际制备过程中释放孔的大小可根据实际需要进行选择和调整。

(11)将掩膜好的样品放入ICP中进行深硅刻蚀，到绝缘层11截止。

(12)采用湿法腐绝缘层11，将样品放入氢氟酸溶液或者氢氟酸气相刻蚀机中，40％氢氟酸：水按两者的体积比＝1:5得到的氢氟酸溶液，即使用40％浓度的氢氟酸与水按1：5的体积稀释得到的氢氟酸溶液)中刻蚀绝缘层11，时间为30min；

(13)去除器件层表面的光刻掩模，释放结构；其中，释放后的结构中，器件层10中除去释放孔16的部分则作为槽底或者槽顶。支撑层12剩余的周围部分则作为槽壁。剩余的绝缘层11则作为连接槽壁和槽底或槽顶的部分。

(14)将释放的结构两个两两对准，通过金属焊盘4进行封装，即可得到深硅刻蚀槽保护结构。

进一步地，将悬浮永磁体置于深硅刻蚀槽保护结构内部，并在深硅刻蚀槽的槽壁、槽顶和槽底装置永磁材料，在上刻蚀槽的顶部装置固定永磁体，以得到MEMS惯性传感器。

本发明通过设计能够应用于其他环境下的加速度测量中，通过调节悬浮永磁体1的质量、体积大小和固定永磁体3的质量、体积大小有相同的效果，极大地增强了本方案的应用范围。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

一种基于抗磁体悬浮的MEMS惯性传感器的制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。