CN104502005A - 一种基于mems工艺的f-p压力传感器及成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于MEMS工艺的F-P压力传感器及成型方法，属于高精度光纤传感测量领域。所述F-P压力传感器主要包括F-P压力敏感MEMS芯片、准直扩束光纤和基座；其中，F-P压力敏感MEMS芯片由SOI硅片和玻璃片组成；SOI硅片包括顶层硅、中间氧化层和底层硅；SOI硅片通过硅-玻璃阳极键合固定在玻璃片上，玻璃片与准直扩束光纤均通过焊料焊接在基座上；所述F-P压力敏感MEMS芯片基于MEMS微加工技术制备，通过与准直扩束光纤对准封装后构成光纤F-P压力传感器；所述传感器兼具高灵敏度、高测量精度、过量程能力优异、可工作在高温环境；并根据压力测量灵敏度、量程和波分组网等实际应用需要而灵活调整传感器F-P腔的初始腔长。

Description

一种基于MEMS工艺的F-P压力传感器及成型方法

技术领域

本发明涉及一种基于MEMS工艺的F-P压力传感器及成型方法，属于高精度光纤传感测量领域。

背景技术

压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器。传统的压力传感器主要是以弹性元件的形变指示压力的机械结构型的器件，这种器件体积大、质量重，不能提供电学输出。随着半导体技术的发展，半导体压力传感器也应运而生，特别是随着MEMS技术的发展，半导体传感器向着微型化、低功耗发展。

采用电信号检测的MEMS压力传感器主要有压阻式和电容式两种，压阻式压力传感器是指利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器，单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。电容式压力传感器是一种利用电容敏感元件将被测压力转换成与之成一定关系的电量输出的压力传感器。它一般采用圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容器的一个电极，当薄膜感受压力而变形时，薄膜与固定电极之间形成的电容量发生变化，通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。由于压阻式和电容式的检测精度受热机械噪声和寄生阻容参量的影响很难进一步地提高，因此，为了能够提高压力传感器的检测精度，需要最大限度的降低敏感薄膜的厚度，增加了MEMS压力传感器的制作难度，降低了机械可靠性和批量成品率。

目前，基于F-P干涉原理的压力传感器主要是全光纤式结构，将两光纤的端面进行抛磨，其中一光纤端面制作微槽，然后两光纤熔融对接在一起，以形成F-P腔。现有的这种全光纤式的F-P压力传感器存在诸多缺陷，比如对连接的光纤进行端面抛磨，抛磨质量较差，微槽的制作比较困难，从而使得F-P腔的两个端面粗糙度较差，而且端面沉积高反膜比较困难；两光纤进行熔接，F-P腔两个端面的平行度较差，从而使得现有的F-P压力传感器制作困难，检测信号的信噪比较差，检测灵敏度较低等。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种基于MEMS工艺的F-P压力传感器，所述光纤F-P压力传感器兼具高灵敏度、高测量精度、过量程能力优异、机械可靠性高和动态测量响应特性好；目的之二在于提供一种基于MEMS工艺的F-P压力传感器的成型方法所述压力传感器的器件采用MEMS工艺制作，可以实现器件的小型化、批量一致化制作。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种基于MEMS工艺的F-P压力传感器，所述F-P压力传感器主要包括F-P压力敏感MEMS芯片、基座和准直扩束光纤；

其中，F-P压力敏感MEMS芯片由SOI硅片和玻璃片组成；

所述SOI硅片包括顶层硅、中间氧化层和底层硅；其中，底层硅的外表面依次沉积有增透膜Ⅰ和钝化层；由SOI硅片顶层硅的表面沿SOI硅片厚度方向加工深度至底层硅的环形凹槽后形成圆柱形凸台，即形成“膜-岛”结构，所述环形凹槽部分为“膜”，圆柱形凸台部分为“岛”；所述圆柱形凸台的表面与底层硅和中间氧化层的分界面处于同一平面，且圆柱形凸台(“岛”)的表面沉积有高反膜Ⅰ；

所述玻璃片上表面沉积有高反膜Ⅱ，下表面沉积有增透膜Ⅱ；

所述基座的上端面为平面，基座有中心孔；

所述准直扩束光纤的上端设置有自聚焦透镜或等效光学元件，并在准直扩束光纤的上端面沉积有增透膜；

整体连接关系：

所述SOI硅片通过硅-玻璃阳极键合固定在玻璃片上，键合面为SOI硅片中顶层硅的外表面与玻璃片的上表面；所述玻璃片的下表面与基座的上表面固定，所述准直扩束光纤均通过焊料固定在基座的中心孔内；所述SOI硅片上的环形凹槽与玻璃片的上表面形成密闭空腔；所述高反膜Ⅰ与高反膜Ⅱ之间的区域构成F-P光学干涉腔；所述基座的中心孔与SOI硅片顶层硅的圆柱形凸台同轴；所述高反膜Ⅰ、高反膜Ⅱ、增透膜Ⅰ及增透膜Ⅱ的中心点处于圆柱形凸台的轴线上；且高反膜Ⅰ、高反膜Ⅱ、增透膜Ⅰ和增透膜Ⅱ的面积均大于准直扩束光纤的出射光束面积并小于等于圆柱形凸台的面积。

所述增透膜构成材料均优选SiO₂/Ta₂O₅复合介质膜、SiO₂/TiO₂复合介质膜和SiO₂/Si₃N₄复合介质膜中的一种；

所述高反膜优选SiO₂/Ta₂O₅复合介质膜、SiO₂/TiO₂复合介质膜和SiO₂/Si₃N₄复合介质膜中的一种；

其中，底层硅上的高反膜还可采用金属薄膜材料；所述金属优选金或铝；当底层硅上的高反膜采用金属薄膜材料时，底层硅的上表面可以不沉积增透膜。

工作原理：

光纤F-P压力传感器利用法布里－珀罗(Fabry-Perot，简称F-P)干涉原理：当相干光束沿准直扩束光纤入射到F-P压力敏感MEMS芯片时，在SOI硅片“岛”上表面的高反膜与玻璃片上表面的高反膜之间多次反射构成多光束干涉，并沿原路返回到准直扩束光纤。沿原路返回到准直扩束光纤的干涉输出信号与SOI硅片“岛”上表面的高反膜与玻璃片上表面的高反膜之间的微腔的长度相关。在外部压力的作用下，SOI硅片“岛”上表面的高反膜与玻璃片上表面的高反膜之间的微腔的长度发生改变，使得返回到准直扩束光纤的干涉输出信号的波长或相位相应改变，由此可以实现对外部压力的精确测量。

一种基于MEMS工艺的F-P压力传感器的成型方法，所述方法的具体步骤如下：

(1)在SOI硅片的顶层硅上进行光刻处理后利用Deep RIE工艺刻蚀，在顶层硅的轴向形成圆孔；刻蚀深度为顶层硅的厚度；

(2)利用湿法腐蚀或干法刻蚀将SOI硅片上暴露出的中间氧化层去除，在中间氧化层的轴向形成圆孔；

(3)在底层硅的下表面上沉积高反膜；对所述高反膜进行图形化处理；

(4)在通过步骤(3)处理后的底层硅下表面进行光刻，随后以光刻胶作为掩膜，利用Deep RIE工艺刻蚀，在底层硅下表面形成环形凹槽，在环形凹槽的中心形成圆形凸起；其中，刻蚀深度为2～100μm；

(5)在玻璃片的上表面沉积高反膜；对所述高反膜进行图形化处理；

(6)将步骤(1)～(4)处理后的SOI硅片与步骤(5)处理后的玻璃片进行硅-玻璃阳极键合，键合面为SOI硅片中顶层硅的下表面与玻璃片的上表面；随后对底层硅的上表面进行减薄处理；

(7)在键合后玻璃片的下表面沉积增透膜，并对所述增透膜进行图形化处理；

(8)依次在底层硅的上表面图形化沉积增透膜和钝化层，并对增透膜和钝化层进行图形化处理，得到F-P压力敏感MEMS芯片；

(10)F-P压力敏感MEMS芯片通过焊料焊接在基座的上表面；将准直扩束光纤通过焊料焊接在基座的下部，使准直扩束光纤的光学轴与“膜-岛”结构的“岛”同轴；得到本发明所述压力传感器；

其中，所述图形化处理优选采用光刻后再腐蚀高反膜工艺或Lift-off工艺；

步骤(6)所述减薄处理优选采用KOH溶液腐蚀或化学机械抛光(CMP)工艺。

有益效果

(1)本发明所述F-P压力传感器将高灵敏度光纤F-P传感信号检测技术与MEMS微细加工技术相结合，利用F-P干涉原理实现对MEMS工艺制作的硅压力敏感膜位移变化的高分辨率检测，使得硅压力敏感膜不需要设计得非常薄，从而兼顾MEMS压力传感器的测量精度、过量程能力、机械可靠性和动态测量响应特性；本发明所述F-P压力传感器的光学精细度因子(自由谱宽FSR与3dB带宽FWHM的比值)达到136.4，远远高于现有F-P压力传感器的光学精细度因子(通常小于10)。

(2)本发明所述F-P压力传感器中F-P压力敏感MEMS芯片的SOI硅片可以有效地解决了现有F-P压力传感器两端面平行度较差、F-P腔长不能精确控制等问题，从而实现高精度、高分辨率的F-P压力传感器的批量一致化制作；其中，SOI硅片的底层硅设置为“膜-岛”结构，“岛”部分的厚度大于“膜“厚度，使得F-P压力传感器芯片在压力作用下光束照射区仍能保持非常低的翘曲，避免了现有F-P压力传感器在压力作用下由于F-P腔两端面平行度降低导致干涉光谱劣化使检测精度和分辨率降低的问题。

(3)本发明所述F-P压力传感器中的SOI硅片的底层硅上的高反膜可采用金属薄膜材料，当底层硅上的高反膜采用金属薄膜材料时，底层硅的上表面可以不沉积增透膜，解决了现有F-P压力传感器F-P腔两个表面均沉积介质高反膜导致的硅压力敏感膜上形成干扰F-P信号的问题，提高了检测精度和分辨率。

(4)本发明所述方法基于MEMS微加工技术制备F-P压力敏感MEMS芯片，其F-P光学干涉腔的其中一个反射面为SOI硅片的原始抛光表面沉积高反膜后构成，另外一个反射面为玻璃片的原始抛光表面沉积高反膜后构成，都非常光洁和平整，通过硅-玻璃阳极键合固定后可以获得很高的F-P光学干涉腔干涉精细度，其精细度因子也即自由谱宽FSR与信号谱3dB带宽FWHM之比不小于20，可采用波长信号解调方式进行压力信号检测，提高压力分辨率和测量精度，解决了F-P光学干涉腔采用强度调制解调方法和相位调制解调方法所存在的灵敏度低、受光源功率波动和光纤弯折影响等问题。

(5)本发明所述F-P压力传感器中采用SOI硅片的底层硅制作“膜-岛”结构作为压力敏感变形元件，可以利用底层硅的优异材料特性获得良好的压力线性度和重复性；此外，对“膜-岛”结构上的高反膜、增透膜和钝化层均进行了图形化处理，只在“膜-岛”结构的低应力变形区-“岛”的两侧沉积高反膜、增透膜和钝化层，而在“膜-岛”结构的主要应力变形区-“膜”的两侧没有沉积高反膜、增透膜和钝化层，保证“膜-岛”结构中“膜”始终保留原始的底层硅表面，从而确保F-P压力传感器具有良好的线性度、重复性和极低的热漂移系数。

(6)本发明所述F-P压力传感器中的压力敏感F-P光学干涉腔通过硅-玻璃阳极键合形成，可以通过在硅-玻璃阳极键合过程中抽真空而实现绝对压力测量，可测量的最小绝对压力小于1KPa。而且由于F-P光学干涉腔由硅-玻璃阳极键合形成，所以可以保持长期的高真空稳定度。

(7)本发明所述基于MEMS微加工技术制备的F-P压力敏感MEMS芯片通过基座与准直扩束光纤对准封装后构成光纤F-P压力传感器，通过利用准直扩束光纤将光斑平行扩束到直径50μm以上进行光路同轴耦合，可减小因光束发散、角度偏差而造成的信号严重恶化，从而降低耦合封装的难度。

(8)本发明所述方法可实现光纤F-P压力传感器的批量化制造，光纤F-P压力传感器的初始腔长、压力测量灵敏度、量程等关键参数的批量一致性很容易保证，可广泛用于飞机、火箭、导弹等飞行器大气数据测量，机电设备油气压力测量，油罐自动化液位测量，以及其他工业领域的高精度压力和液位测量。

(9)相比于传统的压力传感器，本发明所述的F-P压力传感器精度高、批量一致性好、抗电磁干扰，耐腐蚀，本质安全。这使它在各种大型机电、石油化工、冶金、高压、强电磁干扰、强腐蚀、易燃易爆环境中能方便而有效地传感。而其无源无电、零点稳定、可长寿命工作的突出特点，使其在油罐自动化液位测量领域，也具有广泛的应用前景。此外，光纤不仅是敏感元件，而且是一种优良的低损耗传输线，因此几乎不必考虑测量仪和被测物体的相对位置，特别适合于电学方式等传感器不太适用的场合。可以与光纤遥测技术相配合实现远距离测量与控制。

(10)本发明所述F-P压力传感器内部F-P压力敏感MEMS芯片与准直扩束光纤之间为非接触式光学信号检测方式，具有良好的抗冲击过载能力，故障率极低，后续免维护，可长期精确测量。在安装操作不便、维护困难的应用场合更具显著优势。

附图说明

图1为本发明所述F-P压力传感器的结构示意图；

图2为F-P压力敏感MEMS芯片的结构示意图；

图3本发明所述F-P压力传感器的俯视图；

图4为本发明所述F-P压力传感器的工艺流程图；

图5为本发明所述F-P压力传感器的高精细度光学干涉谱；

图6为现有F-P压力传感器的低精细度典型光学干涉谱；

图7为本发明所述F-P压力传感器的波长-压力实测特性；

图8为本发明所述F-P压力传感器的波分复用+时分复用组网图。

其中，1-F-P压力敏感MEMS芯片，2-准直扩束光纤，3-基座，4-玻璃片，5-顶层硅，6-中间氧化层，7-底层硅，8-增透膜Ⅰ，9-高反膜Ⅰ，10-钝化层，11-增透膜Ⅱ，12-高反膜Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不限于此。

实施例

一种基于MEMS工艺的F-P压力传感器的结构示意图如图1所示，所述F-P压力传感器主要包括F-P压力敏感MEMS芯片1、准直扩束光纤2和基座3；

其中，F-P压力敏感MEMS芯片1的结构示意图如图2所示，所述F-P压力敏感MEMS芯片1由SOI硅片和玻璃片4组成；

所述SOI硅片包括顶层硅5、中间氧化层6和底层硅7；其中，底层硅7的上表面沉积有增透膜8和钝化层10；由SOI硅片顶层硅5的表面沿SOI硅片厚度方向加工有深度至底层硅7的环形凹槽，在环形凹槽的中心形成圆柱形凸台；所述圆柱形凸台的表面与底层硅7和中间氧化层6的分界面处于同一平面，且圆柱形凸台的表面沉积有高反膜Ⅰ9；

所述玻璃片4上表面沉积有高反膜Ⅱ12，下表面沉积有增透膜Ⅱ11；

所述基座3的上端面为平面，基座3有中心孔；

所述准直扩束光纤2的上端设置有自聚焦透镜或等效光学元件，并在准直扩束光纤2的上端面沉积有增透膜；

所述高反膜Ⅰ9、高反膜Ⅱ12、增透膜Ⅰ8、增透膜Ⅱ11基座3的中心孔与圆柱形凸台同轴；且高反膜Ⅰ9、高反膜Ⅱ12、增透膜Ⅰ8和增透膜Ⅱ11的面积均大于准直扩束光纤2的出射光束面积；

整体连接关系为：

SOI硅片通过硅-玻璃阳极键合固定在玻璃片4上，键合面为SOI硅片中顶层硅5的外表面与玻璃片4的上表面；玻璃片4与准直扩束光纤2均通过焊料固定在基座3上；所述圆柱形凸台表面的高反膜Ⅰ9与玻璃片4上表面的高反膜Ⅱ12之间的形成的空腔构成F-P光学干涉腔。

所述增透膜构成材料为SiO₂/Ta₂O₅复合介质膜；

所述高反膜为SiO₂/Ta₂O₅复合介质膜；

其中，底层硅上的高反膜还可采用金反射膜；当底层硅上的高反膜采用金反射膜时，底层硅的上表面可以不沉积增透膜而直接沉积金膜作为钝化层。

工作原理：

光纤F-P压力传感器利用法布里－珀罗(Fabry-Perot，简称F-P)干涉原理：当相干光束沿准直扩束光纤入射到F-P压力敏感MEMS芯片时，在SOI硅片“岛”上表面的高反膜与玻璃片上表面的高反膜之间多次反射构成多光束干涉，并沿原路返回到准直扩束光纤。沿原路返回到准直扩束光纤的干涉输出信号与SOI硅片“岛”上表面的高反膜与玻璃片上表面的高反膜之间的微腔的长度相关。在外部压力的作用下，SOI硅片“岛”上表面的高反膜与玻璃片上表面的高反膜之间的微腔的长度发生改变，使得返回到准直扩束光纤的干涉输出信号的波长或相位相应改变，由此可以实现对外部压力的精确测量。

一种基于MEMS工艺的F-P压力传感器的成型方法，所述方法的具体步骤如下：

(1)在SOI硅片的顶层硅上进行光刻处理后利用Deep RIE工艺刻蚀，在顶层硅的轴向形成圆孔；刻蚀深度为顶层硅的厚度；如图4a和图4b所示；

(2)利用湿法腐蚀或干法刻蚀将SOI硅片上暴露出的中间氧化层去除，在中间氧化层的轴向形成圆孔；如图4c所示；

(3)在底层硅的下表面上沉积金反射膜，厚度0.1～0.4μm；对所述金反射膜进行图形化处理；如图4d所示；

(4)在通过步骤(3)处理后的底层硅下表面进行光刻，随后以光刻胶作为掩膜，利用Deep RIE工艺刻蚀，在底层硅下表面形成环形凹槽，在环形凹槽的中心形成圆形凸起；其中，刻蚀深度为2～100μm；如图4e和图4f所示；

(5)在玻璃片的上表面沉积高反膜(反射率为95～96％)；对所述高反膜进行图形化处理；如图4g所示；

(6)将步骤(1)～(4)处理后的SOI硅片与步骤(5)处理后的玻璃片进行硅-玻璃阳极键合，键合面为SOI硅片中顶层硅的下表面与玻璃片的上表面；随后对底层硅的上表面进行减薄处理；如图4h和图4i所示；

(7)在键合后玻璃片的下表面沉积增透膜，并对所述增透膜进行图形化处理；如图4j所示；

(8)依次在底层硅的上表面图形化沉积增透膜和钝化层，并对增透膜和钝化层进行图形化处理，得到F-P压力敏感MEMS芯片；如图4k所示；

(9)F-P压力敏感MEMS芯片通过焊料焊接在基座的上表面；将准直扩束光纤通过焊料焊接在基座的下部，使准直扩束光纤的光学轴与“膜-岛”结构的“岛”同轴；得到本发明所述压力传感器；如图1所示；

其中，所述图形化处理采用Lift-off工艺；

步骤(6)所述减薄处理采用KOH溶液腐蚀。

根据本发明制所述方法制作的基于MEMS工艺的高精度法布里-珀罗(F-P)压力传感器，法布里-珀罗(F-P)腔的自由谱宽FSR为68.2nm，如图5a所示；信号谱的3dB带宽FWHM为0.5nm，如图5b所示；计算出的光学精细度因子(自由谱宽FSR与3dB带宽FWHM的比值)达到136.4，远远高于现有F-P压力传感器的光学精细度因子(通常小于10，典型光谱图如图6所示)。

根据本发明制所述方法制作的基于MEMS工艺的高精度法布里-珀罗(F-P)压力传感器采用波长信号解调方式可以达到0.2pm的波长解调分辨率，压力满量程对应的波长变化量为18nm，传感器的测量动态范围达到1/90000，压力测量精度达到满量程的万分之一；如图7所示。同时，由于采用波长信号解调方式，所以测量精度不受光纤弯曲损耗和光源功率波动的影响；而且可以借助WDM波分复用器将多个基于MEMS工艺的高精度法布里-珀罗(F-P)压力传感器通过波分复用+时分复用串接到一芯单模光纤上，如图8所示。光纤传输距离可以达到20公里以上。

本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于MEMS工艺的F-P压力传感器，其特征在于：所述F-P压力传感器主要包括F-P压力敏感MEMS芯片(1)、准直扩束光纤(2)和基座(3)；

其中，所述F-P压力敏感MEMS芯片(1)由SOI硅片和玻璃片(4)组成；

所述SOI硅片包括顶层硅(5)、中间氧化层(6)和底层硅(7)；其中，底层硅(7)的上表面依次沉积有增透膜(8)和钝化层(10)；由SOI硅片顶层硅(5)的表面沿SOI硅片厚度方向加工有深度至底层硅(7)的环形凹槽，在环形凹槽的中心形成圆柱形凸台；所述圆柱形凸台的表面与底层硅(7)和中间氧化层(6)的分界面处于同一平面，且圆柱形凸台的表面沉积有高反膜Ⅰ(9)；

所述玻璃片(4)上表面沉积有高反膜Ⅱ(12)，下表面沉积有增透膜Ⅱ(11)；

所述基座(3)的上端面为平面，基座(3)有中心孔；

所述准直扩束光纤(2)的上端设置有自聚焦透镜或等效光学元件；

整体连接关系为：

所述SOI硅片通过硅-玻璃阳极键合固定在玻璃片(4)上，键合面为SOI硅片中顶层硅(5)的外表面与玻璃片(4)的上表面；所述玻璃片(4)的下表面与基座(3)的上表面固定，所述准直扩束光纤(2)均通过焊料固定在基座(3)的中心孔内；所述SOI硅片上的环形凹槽与玻璃片(4)的上表面形成密闭空腔；所述高反膜Ⅰ(9)与高反膜Ⅱ(12)之间的区域构成F-P光学干涉腔；所述基座(3)的中心孔与SOI硅片顶层硅(5)的圆柱形凸台同轴；所述高反膜Ⅰ(9)、高反膜Ⅱ(12)、增透膜Ⅰ(8)及增透膜Ⅱ(11)的中心点处于圆柱形凸台的轴线上；且高反膜Ⅰ(9)、高反膜Ⅱ(12)、增透膜Ⅰ(8)和增透膜Ⅱ(11)的面积均大于准直扩束光纤(2)的出射光束面积并小于等于圆柱形凸台的面积。

2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS工艺的F-P压力传感器，其特征在于：所述增透膜Ⅰ(8)和增透膜Ⅱ(11)构成材料均为SiO₂/Ta₂O₅复合介质膜、SiO₂/TiO₂复合介质膜和SiO₂/Si₃N₄复合介质膜中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种基于MEMS工艺的F-P压力传感器，其特征在于：所述高反膜Ⅰ(9)为SiO₂/Ta₂O₅复合介质膜、SiO₂/TiO₂复合介质膜、SiO₂/Si₃N₄复合介质膜和金反射膜中的一种；所述高反膜Ⅱ(12)为SiO₂/Ta₂O₅复合介质膜、SiO₂/TiO₂复合介质膜和SiO₂/Si₃N₄复合介质膜中的一种。

4.根据权利要求2所述的一种基于MEMS工艺的F-P压力传感器，其特征在于：所述高反膜Ⅰ(9)为金反射膜时，底层硅(7)的外表面不沉积增透膜而直接沉积金膜作为钝化层。

5.一种如权利要求1所述的基于MEMS工艺的F-P压力传感器的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：

(1)在SOI硅片的顶层硅上进行光刻处理后利用Deep RIE工艺刻蚀，在顶层硅的轴向形成圆孔；刻蚀深度为顶层硅的厚度；

(2)利用湿法腐蚀或干法刻蚀将SOI硅片上暴露出的中间氧化层去除，在中间氧化层的轴向形成圆孔；

(3)在底层硅的内表面上沉积高反膜；对所述高反膜进行图形化处理；

(4)在通过步骤(3)处理后的底层硅内表面进行光刻，随后以光刻胶作为掩膜，利用Deep RIE工艺刻蚀，在底层硅内表面形成环形凹槽，在环形凹槽的中心形成圆柱形凸台；其中，刻蚀深度为2～100μm；

(5)在玻璃片的上表面沉积高反膜；对所述高反膜进行图形化处理；

(6)将步骤(1)～(4)处理后的SOI硅片与步骤(5)处理后的玻璃片进行硅-玻璃阳极键合，键合面为SOI硅片中顶层硅的外表面与玻璃片的上表面；随后对底层硅的上表面进行减薄处理；

(7)在键合后玻璃片的下表面沉积增透膜，并对所述增透膜进行图形化处理；

(8)依次在底层硅的外表面图形化沉积增透膜和钝化层，并对增透膜和钝化层进行图形化处理，得到F-P压力敏感MEMS芯片；

(10)F-P压力敏感MEMS芯片通过焊料焊接在基座的上表面；将准直扩束光纤通过焊料焊接在基座的下部，使准直扩束光纤的光学轴与“膜-岛”结构的“岛”同轴；得到所述压力传感器。

6.根据权利要求5所述的一种基于MEMS工艺的F-P压力传感器的制备方法，其特征在于：所述图形化处理采用光刻后再腐蚀高反膜工艺或Lift-off工艺。

7.根据权利要求5所述的一种基于MEMS工艺的F-P压力传感器的制备方法，其特征在于：步骤(6)所述减薄处理采用KOH溶液腐蚀或化学机械抛光工艺。