CN111609887B - 一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器及其制备方法，涉及微机电技术领域，包括纤毛、柔性膜、SOI硅‑玻璃电容结构，SOI硅‑玻璃电容结构包括上层硅结构(Z向及转角检测电极、公共电极及支撑层)、中间层硅结构(动梳齿电极的检验质量块、X向水平电极、静梳齿电极、硅穿孔铜引线柱)、底层玻璃结构(底层Z向及转角检测轴向电极、公共电极以及引线、引脚)，能测量纤毛转动角度。纤毛受流场作用后，带动硅连接柱及检验质量块发生角位移偏转，使检验质量块与四周的电极形成的转角电容变化，转角电容由流场输入大小、柔性膜扭转刚度和静电控制力矩决定。通过检测电容和静电力矩反馈平衡电压，测量得到输入的流速或剪应力。

Description

一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器及其制备方法
技术领域
本发明涉及微机电(MEMS)技术领域的传感器，具体涉及一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器及其制备方法，尤其涉及一种基于MEMS工艺制作的柔性封闭膜仿生纤毛电容式微传感器。
背景技术
流速和壁面剪应力传感器是流体测量中重要的传感器，它们被广泛地用于环境气象监测、流体传输的过程控制、飞行器和水中航行体的流场检测和主动流场控制等。传统的流场测量装置包括热线风速仪、多普勒超声测速仪、粒子图像测速仪(PIV)等，但是它们存在体积大、结构复杂，难以满足高精度在线流场工程测试的需求。另外，对于飞行器及水中航行体，周围流动结构十分复杂，流动现象具有时间和位置的不确定性特征，流动结构尺度小，生命周期短，而且在大雷诺数流动条件下，流动对外界的干扰更加敏感。要实现复杂流体状态的检测，传感器必须满足相应的时间和空间尺度要求。随着MEMS技术的出现和发展，为实现大雷诺数下的实时的、准确的流速和壁面剪应力测量提供了一种可行的技术实现途径。
运用纤毛流场感知系统，蟋蟀和鱼等动物可以完成导航定位、捕食和躲避捕食者。经过长期进化和优胜劣汰，它们的纤毛感知系统具有对复杂多变自然流场环境的高度适应性，整体性能极为完善和高效。借鉴蟋蟀和鱼的纤毛流场感知系统，近年来各国科研工作者相继开展了仿生纤毛传感器的研究工作。目前，报道的纤毛微传感器大多数以开放式的悬臂梁或扭转梁结构作为传感器的变形结构，易在实际测试环境中失效。
为此，2014年A.G.P.Kottapalli等人在《Bioinspiration&Biomimetics》(2014年第9期046011)上发表的“Touch at a distance sensing:lateral-line inspired MEMSflow sensors”论文中报道了基于柔性液晶聚合物的压阻式纤毛微传感器，但该传感器对环境温度变化敏感，只能开环工作，较难获得高灵敏度和大量程兼顾的性能要求。
发明内容
为解决现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器，包括依次设置的纤毛、柔性膜、SOI硅-玻璃电容结构；所述SOI硅-玻璃电容结构包括上层硅结构、中间层硅结构、底层玻璃结构；
所述上层硅结构包括硅连接柱、上层硅轴向电极、Y向上层硅结构、X向上层硅结构、公共电极上层硅结构；
所述中间层硅结构包括检验质量块、中间层硅轴向电极、Y向中间层硅结构、X向中间层硅结构、公共电极中间层硅结构、铜柱；所述铜柱嵌设于中间层硅轴向电极、Y向中间层硅结构、X向中间层硅结构、公共电极中间层硅结构内部；用于实现X向电极、Y向电极、轴向电极、公共电极电信号连接；
所述底层玻璃结构包括pyrex玻璃以及设置于pyrex玻璃上的底层金属公共电极(含引线引脚)、底层金属轴向电极(含引线引脚)、硅轴向电极底层金属引线引脚、Y向硅结构底层金属引线引脚、X向硅结构底层金属引线引脚。
优选地，所述硅连接柱位于上层硅结构中央，所述上层硅轴向电极的数量为4个，所述Y向上层硅结构的数量为2个，所述X向上层硅结构的数量为4个，所述公共电极上层硅结构的数量为1个。
优选地，所述检验质量块位于中间层硅结构中央，所述中间层硅轴向电极的数量为4个，所述Y向中间层硅结构的数量为2个，所述X向中间层硅结构的数量为4个，所述公共电极中间层硅结构的数量为2个。
优选地，所述底层金属公共电极(含引线引脚)位于底层玻璃结构中央，所述底层金属轴向电极的数量为4个，硅轴向电极底层金属引线引脚的数量为4个，所述Y向硅结构底层金属引线引脚的数量为2个，所述X向硅结构底层金属引线引脚的数量为4个。
优选地，所述Y向上层硅结构、Y向中间层硅结构、Y向硅结构底层金属引线引脚自上而下一一对应，所述X向上层硅结构、X向中间层硅结构、X向硅结构底层金属引线引脚自上而下一一对应。
优选地，所述上层硅轴向电极、中间层硅轴向电极、硅轴向电极底层金属引线引脚自上而下一一对应；检测检验质量块与上层硅轴向电极、底层轴向金属电极(含引线引脚)组成4对差分电容。
优选地，所述纤毛位于柔性膜中央，所述柔性膜为变形膜。
一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器的制备方法，包括如下步骤：
A、底层玻璃结构的制备：
a、Pyrex玻璃刻蚀凸台；b、溅射Cr/Pt/Au并光刻、刻蚀出底层金属公共电极(含引线引脚)、底层金属轴向电极(含引线引脚)、硅轴向电极底层金属引线引脚、Y向硅结构底层金属引线引脚、X向硅结构底层金属引线引脚；c、通过PECVD淀积氮化硅薄膜保护上述电容电极及引脚；再刻蚀键合凸台上的氮化硅；
B、中间层硅结构的制备：
d、DRIE刻蚀硅、RIE刻氧化硅得到电镀盲孔；e、溅射种子层、电镀铜，CMP磨平；f、DRIE刻硅得到X向中间层硅结构、Y向中间层硅结构、氧化硅牺牲层释放孔和检验质量上铜牺牲层释放槽；g、去除氧化硅牺牲层；
C、上层硅结构、纤毛、柔性膜的制备：
h、Pyrex玻璃与硅阳极键合；i、DRIE刻蚀上层硅轴向电极、硅连接柱；j、黏贴SU-8干膜并固化，形成柔性膜；k、旋涂SU-8、光刻固化得到纤毛；l、去除铜牺牲层。
一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器的制备方法，包括如下步骤：
A1、底层玻璃结构的制备：
a1、Pyrex玻璃刻蚀凸台；b1、溅射Cr/Pt/Au并光刻、刻蚀出底层金属公共电极(含引线引脚)、底层金属轴向电极(含引线引脚)、硅轴向电极底层金属引线引脚、Y向硅结构底层金属引线引脚、X向硅结构底层金属引线引脚；c1通过PECVD淀积氮化硅薄膜1微米保护电容电极及引脚；再刻蚀键合凸台上的氮化硅；
B1、中间层硅结构的制备：
d1、DRIE刻蚀硅、RIE刻氧化硅得到电镀盲孔；e1、溅射种子层、电镀铜，CMP磨平；f1、DRIE刻硅得到X向中间层硅结构、Y向中间层硅结构、氧化硅牺牲层释放孔和检验质量上铜牺牲层释放槽；
C1、上层硅结构、纤毛、柔性膜的制备：
g1、Pyrex玻璃与硅阳极键合；h1、DRIE刻蚀上层硅结构硅轴向电极、硅连接柱及氧化硅刻蚀孔；i1、去除氧化硅；j1、黏贴SU-8干膜并固化，形成柔性膜；k1、旋涂SU-8、光刻固化得到纤毛；l1、去除铜牺牲层。
一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器的制备方法，包括如下步骤：
A2、底层玻璃结构的制备：
a2、Pyrex玻璃刻蚀凸台；b2、溅射Cr/Pt/Au并光刻、刻蚀出底层金属公共电极(含引线引脚)、底层金属轴向电极(含引线引脚)、硅轴向电极底层金属引线引脚、Y向硅结构底层金属引线引脚、X向硅结构底层金属引线引脚；
B2、中间层硅结构的制备：
c2、DRIE刻蚀硅、RIE刻氧化硅得到电镀盲孔；d2、溅射种子层、电镀铜，CMP磨平；e2、DRIE刻硅得到X向中间层硅结构、Y向中间层硅结构、氧化硅牺牲层释放孔和检验质量上铜牺牲层释放槽；f2、去除氧化硅牺牲层；
C2、上层硅结构、纤毛、柔性膜的制备：
g2、Pyrex玻璃与硅阳极键合；h2、DRIE刻蚀上层硅结构硅轴向电极、硅连接柱；i2、黏贴SU-8干膜并固化，形成柔性膜；j2、旋涂SU-8、光刻固化得到纤毛；k2、去除铜牺牲层。
传感器采用如图1所示的包含纤毛-柔性膜-SOI硅-玻璃的多层结构的电容式纤毛微传感器结构,它包括实现流场感知的纤毛，纤毛运动转换为电容变化的柔性结构和轴向电容结构，与轴向电容结构一起用于电刚度调节梳齿结构和水平电极，以及传感器信号引出结构。纤毛位于柔性膜的中心位置，当纤毛受流场作用后，将带动硅连接柱及检验质量发生角位移偏转，从而使检验质量与上、下轴向电极形成的转角电容发生变化。传感器以绝缘衬底上的硅(SOI)圆片和Pyrex玻璃为衬底，基于UV-LIGA与DRIE、TSV镀铜及硅玻璃键合的微加工方法集成制备微传感器表头，整个微加工工艺包括底层玻璃结构层工艺、包含检验质量块和水平电极的中间层工艺、键合及之后的上层结构工艺。传感器的转角电容变化由输入流场作用力矩、柔性膜扭转刚度和静电控制力矩决定。通过检测电容和静电力矩反馈平衡电压，可以得到输入的流速或剪应力。
器件使用MEMS工艺制作，为实现SOI硅中埋层氧化硅两侧导电硅的电信号连接，采用在导电硅中嵌入TSV刻蚀硅和二氧化硅的盲孔镀铜。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)采用变电容工作原理，相比压阻传感器，受环境温度影响较小；
(2)通过检测硅检验质量与上、下电极之间转角差分电容的变化实现输入流速或剪应力的检测，同时可以减小流场中共模压力输入的影响；
(3)通过调节中间层Y向静梳齿电极或X向电极的输入电压，可以实施电刚度的附加调节；
(4)微传感器可以有两种模式工作：一种是开环工作模式，通过检测角位移电容值得到输入流速或剪应力值；另一种是闭环工作模式，通过施加静电力矩平衡控制，使检验质量块保持原零位，反馈控制电压的变化即为流速或剪应力的变化，在闭环工作模式下，由于检验质量块和轴向电极构成的为三明治结构，可以实现检测自由度上的双向反馈控制，可以获得更大的量程和更高的精度。
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为本发明一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器的制备方法实施例1的等轴侧结构示意图；
图2为本发明一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器的制备方法实施例1的测控电路原理示意图；
图3为本发明一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器的制备方法实施例1的微加工工艺掩模版叠合示意图；
图4为本发明一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器的制备方法实施例1的底层玻璃结构工艺流程图；
图5为本发明一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器的制备方法实施例1的中间层硅结构工艺流程图；
图6为本发明一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器的制备方法实施例2的上层硅结构工艺流程方案A；
图7为本发明一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器的制备方法实施例3的上层硅结构工艺流程方案图B。
附图标记：
1、纤毛；2、柔性膜；3、硅连接柱；4-1、上层硅轴向电极；4-2、中间层硅轴向电极；4-3、硅轴向电极底层金属引线；5-1、Y向上层硅结构；5-2、Y向中间层硅结构；5-3、Y向硅结构底层金属引线引脚；6-1、X向上层硅结构；6-2、X向中间层硅结构；7、铜柱；8、检验质量块；9-1、公共电极上层硅结构；9-2、公共电极中间层硅结构；9-3、底层金属公共电极(含引线引脚)；10、底层金属轴向电极(含引线引脚)；11、Pyrex玻璃基底。
具体实施方式
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。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，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开，下面结合具体实施例对本发明进行详细说明：
实施例1
一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器，如图1所示，本发明的仿生纤毛微传感器结构包括了纤毛-柔性膜-SOI硅-玻璃的多层结构，其中纤毛1作为外界流场作用输入端，柔性膜2为变形膜，SOI硅与底层玻璃上金属电极构成三明治结构的双侧轴向电极和检验质量块。
SOI硅被用作制备包括上层硅结构、中间层硅结构。
上层硅结构包含用于连接纤毛、柔性膜和检验质量块的硅连接柱3，上层硅轴向电极4-1a、4-1b、4-1c、4-1d，以及用于固定柔性膜的Y向上层硅结构5-1a、5-1b，X向上层硅结构6-1a、6-1b、6-1c、6-1d，公共电极上层硅结构9-1。
中间层硅结构包含检验质量块8，Y向中间层硅结构5-2a、5-2b，X向中间层硅结构6-2a、6-2b、6-2c、6-2d，中间层硅轴向电极4-2a、4-2b、4-2c、4-2d，公共电极中间层硅结构9-2a、9-2b，以及为实现X向电极、Y向电极、轴向电极、公共电极电信号连接用嵌入于4-2a、4-2b、4-2c、4-2d、5-2a、5-2b、6-2a、6-2b、6-2c、6-2d、9-2a、9-2b的铜柱7。
Pyrex玻璃基底11被用作制备底层金属电极、引线和引脚，具体包括：底层金属轴向电极(含引线引脚)10a、10b、10c、10d，硅轴向电极底层金属引线4-3a、4-3b、4-3c、4-3d，Y向硅结构底层金属引线引脚5-3a、5-3b，X向硅结构底层金属引线引脚6-2a、6-2b、6-2c、6-2d，底层金属公共电极(含引线引脚)9-3。
微传感器的工作模式为，当纤毛1受流场作用时，它将带动之下连接的硅连接柱3和检验质量块8以柔性膜2为支撑弹簧绕水平轴扭转，这时检测检验质量块8与上层硅结构的上层硅轴向电极4-1a、4-1b、4-1c、4-1d，底层玻璃结构的轴向金属电极4-3a、4-3b、4-3c、4-3d组成的4对差分电容将发生对应变化。当传感器开环工作，差分电容变化值对应了相应的外界流场输入；当传感器闭环工作时，对应的轴向电极将被施加相应的力矩平衡电压，从而使检验质量块被控制在零位，轴向电极上的反馈电压对应了相应的外界流场输入。
图2为传感器的测控电路原理示意图,其功能是实现微电容检测和闭环控制。图2中其中Cfinger1、Cfinger2代表Y向梳齿电容或X向电容，Ctheta1、Ctheta2、Ctheta3、Ctheta4为轴向电容，Ccom为公共电容。为实现微电容检测，本发明在轴向电容上施加幅度调制载波，流场输入带来的电容变化信号经公共电容连接至电荷积分放大前置级，电容信号解调使用基于锁相放大的解调电路。解调电路信号经A/D转换输入控制器，控制器根据采用的控制算法，得到反馈控制量再经D/A转换和放大后与载波叠加后加载在相应的轴向电极。控制器除了实现电容信号采集和处理、检验质量块力矩平衡控制外，还可以进行Y向梳齿电容或X向电容的电压调节，从而实施电刚度的附加调节。
本发明的纤毛微传感器结构为纤毛-柔性膜-SOI硅-玻璃的多层结构，需要使用设计的如图3所示的掩膜版，经过光刻、淀积(包括溅射、PECVD、电镀等)、刻蚀(包括DRIE、RIE、湿法刻蚀等)工艺组合来制备。
微传感器可以有两种模式工作：一种是开环工作模式，通过检测角位移电容值得到输入流速或剪应力值；另一种是闭环工作模式，通过施加静电力矩平衡控制，使检验质量块保持原零位，反馈控制电压的变化即为流速或剪应力的变化，在闭环工作模式下，由于检验质量块和轴向电极构成的为三明治结构，可以实现检测自由度上的双向反馈控制，可以获得更大的量程和更高的精度。
实施例2
一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器的制备方法，整个微加工工艺分为底层玻璃结构工艺、包含检验质量块和水平电极的中间层硅结构工艺、键合后的上层硅结构工艺，包括如下步骤：
(1)底层玻璃结构工艺流程
底层玻璃结构采用Pyrex玻璃作为基底，工艺流程如图4所示，具体流程为：首先在Pyrex玻璃上光刻掩膜刻蚀高度为几微米的凸台，用于定义检验质量块的检验质量块与底层玻璃结构的间隙；然后溅射Cr/Pt/Au并光刻、刻蚀出电极及引脚等；为保护Pyrex玻璃免受后续SOI中二氧化硅牺牲层刻蚀的影响，通过PECVD淀积氮化硅薄膜1微米保护电容电极及引脚；之后为保证阳极键合的效果，采用光刻胶掩膜刻蚀键合凸台上的氮化硅。上述工艺步骤中，如果后续的工艺SOI硅片中氧化硅牺牲层在中间层硅结构工艺流程完成，可以考虑省略工艺步骤淀积和刻蚀氮化硅薄膜。
(2)中间层硅结构工艺
采用双抛导电SOI硅片作为基片，氧化层厚度用于定义检验质量块与上层硅结构间的间隙。工艺流程如图5所示，具体流程为：首先，DRIE刻蚀硅、RIE刻氧化硅，刻蚀孔采用低深宽比(减少TSV电镀难度)，以保证该孔的可靠完整电镀；然后溅射种子层、电镀铜(用于上层硅结构电极和中间层电极的引线柱以及刻蚀氧化硅时的铜牺牲层)，在CMP磨平；再DRIE刻蚀硅得到侧向水平电极、氧化硅牺牲层释放孔和检验质量上铜牺牲层释放槽，最后去除氧化硅牺牲层；其中如后续上层硅结构工艺采用方案A时，可以考虑省略去除氧化硅牺牲层步骤。
(3)上层硅结构工艺
上层硅结构工艺流程方案A如图6所示，具体流程为：首先，将Pyrex玻璃与硅阳极键合；其次，DRIE刻上层硅结构硅轴向电极、硅连接柱及氧化硅刻蚀孔；再去除氧化硅；再黏贴SU-8干膜并固化，形成柔性膜；然后旋涂SU-8、光刻固化得到纤毛；最后，去除铜牺牲层，完成微传感器制备。
实施例3
一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器的制备方法，与实施例1的区别之处在于，上层硅结构工艺流程方案B如图7所示，具体流程为：首先，将Pyrex玻璃与硅阳极键合；其次，DRIE刻上层硅结构硅轴向电极、硅连接柱；再黏贴SU-8干膜并固化，形成柔性膜；然后旋涂SU-8、光刻固化得到纤毛；最后，去除铜牺牲层，完成微传感器制备。
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化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器，其特征在于，包括依次设置的纤毛(1)、柔性膜(2)、SOI硅-玻璃电容结构；所述SOI硅-玻璃电容结构包括上层硅结构、中间层硅结构、底层玻璃结构；
所述上层硅结构包括硅连接柱(3)、上层硅轴向电极(4-1)、Y向上层硅结构(5-1)、X向上层硅结构(6-1)、公共电极上层硅结构(9-1)；
所述中间层硅结构包括检验质量块(8)、中间层硅轴向电极(4-2)、Y向中间层硅结构(5-2)、X向中间层硅结构(6-2)、公共电极中间层硅结构(9-2)、铜柱(7)；所述铜柱(7)嵌设于中间层硅轴向电极(4-2)、Y向中间层硅结构(5-2)、X向中间层硅结构(6-2)、公共电极中间层硅结构(9-2)内部；
所述底层玻璃结构包括pyrex玻璃以及设置于pyrex玻璃上的底层金属公共电极、底层金属轴向电极、硅轴向电极底层金属引线(4-3)引脚、Y向硅结构底层金属引线引脚(5-3)、X向硅结构底层金属引线引脚；
所述柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器采用下述制备方法的其中之一制备获得：
制备方法一，制备方法一包括如下步骤：
A、底层玻璃结构的制备：
a、Pyrex玻璃刻蚀凸台；b、溅射Cr/Pt/Au并光刻、刻蚀出底层金属公共电极(9-3)、底层金属轴向电极(10)、硅轴向电极底层金属引线(4-3)引脚、Y向硅结构底层金属引线引脚(5-3)、X向硅结构底层金属引线引脚；c、通过PECVD淀积氮化硅薄膜保护SOI硅-玻璃电容结构电容电极及引脚；再刻蚀键合凸台上的氮化硅；
B、中间层硅结构的制备：
d、DRIE刻蚀硅、RIE刻氧化硅得到电镀盲孔；e、溅射种子层、电镀铜，CMP磨平；f、DRIE刻硅得到X向中间层硅结构(6-2)、Y向中间层硅结构(5-2)、氧化硅牺牲层释放孔和检验质量上铜牺牲层释放槽；g、去除氧化硅牺牲层；
C、上层硅结构、纤毛(1)、柔性膜(2)的制备：
h、Pyrex玻璃与硅阳极键合；i、DRIE刻蚀上层硅轴向电极(4-1)、硅连接柱(3)；j、黏贴SU-8干膜并固化，形成柔性膜(2)；k、旋涂SU-8、光刻固化得到纤毛(1)；l、去除铜牺牲层；
制备方法二，制备方法二包括如下步骤：
A1、底层玻璃结构的制备：
a1、Pyrex玻璃刻蚀凸台；b1、溅射Cr/Pt/Au并光刻、刻蚀出底层金属公共电极(含引线引脚)(9-3)、底层金属轴向电极(含引线引脚)(10)、硅轴向电极底层金属引线(4-3)引脚、Y向硅结构底层金属引线引脚(5-3)、X向硅结构底层金属引线引脚；c1、 通过PECVD淀积氮化硅薄膜1微米保护电容电极及引脚；再刻蚀键合凸台上的氮化硅；
B1、中间层硅结构的制备：
d1、DRIE刻蚀硅、RIE刻氧化硅得到电镀盲孔；e1、溅射种子层、电镀铜，CMP磨平；f1、DRIE刻硅得到X向中间层硅结构(6-2)、Y向中间层硅结构(5-2)、氧化硅牺牲层释放孔和检验质量上铜牺牲层释放槽；
C1、上层硅结构、纤毛(1)、柔性膜(2)的制备：
g1、Pyrex玻璃与硅阳极键合；h1、DRIE刻蚀上层硅结构硅轴向电极、硅连接柱(3)及氧化硅刻蚀孔；i1、去除氧化硅；j1、黏贴SU-8干膜并固化，形成柔性膜(2)；k1、旋涂SU-8、光刻固化得到纤毛(1)；l1、去除铜牺牲层；
制备方法三，制备方法三包括如下步骤：
A2、底层玻璃结构的制备：
a2、Pyrex玻璃刻蚀凸台；b2、溅射Cr/Pt/Au并光刻、刻蚀出底层金属公共电极(含引线引脚)(9-3)、底层金属轴向电极(含引线引脚)(10)、硅轴向电极底层金属引线(4-3)引脚、Y向硅结构底层金属引线引脚(5-3)、X向硅结构底层金属引线引脚；
B2、中间层硅结构的制备：
c2、DRIE刻蚀硅、RIE刻氧化硅得到电镀盲孔；d2、溅射种子层、电镀铜，CMP磨平；e2、DRIE刻硅得到X向中间层硅结构(6-2)、Y向中间层硅结构(5-2)、氧化硅牺牲层释放孔和检验质量上铜牺牲层释放槽；f2、去除氧化硅牺牲层；
C2、上层硅结构、纤毛(1)、柔性膜(2)的制备：
g2、Pyrex玻璃与硅阳极键合；h2、DRIE刻蚀上层硅结构硅轴向电极、硅连接柱(3)；i2、黏贴SU-8干膜并固化，形成柔性膜(2)；j2、旋涂SU-8、光刻固化得到纤毛(1)；k2、去除铜牺牲层。
2.根据权利要求1所述的柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器，其特征在于，所述硅连接柱(3)位于上层硅结构中央，所述上层硅轴向电极(4-1)的数量为4个，所述Y向上层硅结构(5-1)的数量为2个，所述X向上层硅结构(6-1)的数量为4个，所述公共电极上层硅结构(9-1)的数量为1个。
3.根据权利要求1所述的柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器，其特征在于，所述检验质量块(8)位于中间层硅结构中央，所述中间层硅轴向电极(4-2)的数量为4个，所述Y向中间层硅结构(5-2)的数量为2个，所述X向中间层硅结构(6-2)的数量为4个，所述公共电极中间层硅结构(9-2)的数量为2个。
4.根据权利要求1所述的柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器，其特征在于，所述底层金属公共电极位于底层玻璃结构中央，所述底层金属轴向电极的数量为4个，硅轴向电极底层金属引线(4-3)引脚的数量为4个，所述Y向硅结构底层金属引线引脚(5-3)的数量为2个，所述X向硅结构底层金属引线引脚的数量为4个。
5.根据权利要求1所述的柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器，其特征在于，所述Y向上层硅结构(5-1)、Y向中间层硅结构(5-2)、Y向硅结构底层金属引线引脚(5-3)自上而下一一对应，所述X向上层硅结构(6-1)、X向中间层硅结构(6-2)、X向硅结构底层金属引线引脚自上而下一一对应。
6.根据权利要求1所述的柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器，其特征在于，所述上层硅轴向电极(4-1)、中间层硅轴向电极(4-2)、硅轴向电极底层金属引线(4-3)引脚自上而下一一对应；检测检验质量块(8)与上层硅轴向电极(4-1)、底层金属轴向电极组成4对差分电容。
7.根据权利要求1所述的柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器，其特征在于，所述纤毛(1)位于柔性膜(2)中央，所述柔性膜(2)为变形膜。
8.一种根据权利要求1-7任意一项所述的柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、底层玻璃结构的制备：
a、Pyrex玻璃刻蚀凸台；b、溅射Cr/Pt/Au并光刻、刻蚀出底层金属公共电极(9-3)、底层金属轴向电极(10)、硅轴向电极底层金属引线(4-3)引脚、Y向硅结构底层金属引线引脚(5-3)、X向硅结构底层金属引线引脚；c、通过PECVD淀积氮化硅薄膜保护SOI硅-玻璃电容结构及引脚；再刻蚀键合凸台上的氮化硅；
B、中间层硅结构的制备：
d、DRIE刻蚀硅、RIE刻氧化硅得到电镀盲孔；e、溅射种子层、电镀铜，CMP磨平；f、DRIE刻硅得到X向中间层硅结构(6-2)、Y向中间层硅结构(5-2)、氧化硅牺牲层释放孔和检验质量上铜牺牲层释放槽；g、去除氧化硅牺牲层；
C、上层硅结构、纤毛(1)、柔性膜(2)的制备：
h、Pyrex玻璃与硅阳极键合；i、DRIE刻蚀上层硅轴向电极(4-1)、硅连接柱(3)；j、黏贴SU-8干膜并固化，形成柔性膜(2)；k、旋涂SU-8、光刻固化得到纤毛(1)；l、去除铜牺牲层。
9.一种根据权利要求1-7任意一项所述的柔性聚合物封闭膜仿生纤毛(1)微传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A1、底层玻璃结构的制备：
a1、Pyrex玻璃刻蚀凸台；b1、溅射Cr/Pt/Au并光刻、刻蚀出底层金属公共电极(含引线引脚)(9-3)、底层金属轴向电极(含引线引脚)(10)、硅轴向电极底层金属引线(4-3)引脚、Y向硅结构底层金属引线引脚(5-3)、X向硅结构底层金属引线引脚；c1、 通过PECVD淀积氮化硅薄膜1微米保护电容电极及引脚；再刻蚀键合凸台上的氮化硅；
B1、中间层硅结构的制备：
d1、DRIE刻蚀硅、RIE刻氧化硅得到电镀盲孔；e1、溅射种子层、电镀铜，CMP磨平；f1、DRIE刻硅得到X向中间层硅结构(6-2)、Y向中间层硅结构(5-2)、氧化硅牺牲层释放孔和检验质量上铜牺牲层释放槽；
C1、上层硅结构、纤毛(1)、柔性膜(2)的制备：
g1、Pyrex玻璃与硅阳极键合；h1、DRIE刻蚀上层硅结构硅轴向电极、硅连接柱(3)及氧化硅刻蚀孔；i1、去除氧化硅；j1、黏贴SU-8干膜并固化，形成柔性膜(2)；k1、旋涂SU-8、光刻固化得到纤毛(1)；l1、去除铜牺牲层。
10.一种根据权利要求1-7任意一项所述的柔性聚合物封闭膜仿生纤毛微传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A2、底层玻璃结构的制备：
a2、Pyrex玻璃刻蚀凸台；b2、溅射Cr/Pt/Au并光刻、刻蚀出底层金属公共电极(含引线引脚)(9-3)、底层金属轴向电极(含引线引脚)(10)、硅轴向电极底层金属引线(4-3)引脚、Y向硅结构底层金属引线引脚(5-3)、X向硅结构底层金属引线引脚；
B2、中间层硅结构的制备：
c2、DRIE刻蚀硅、RIE刻氧化硅得到电镀盲孔；d2、溅射种子层、电镀铜，CMP磨平；e2、DRIE刻硅得到X向中间层硅结构(6-2)、Y向中间层硅结构(5-2)、氧化硅牺牲层释放孔和检验质量上铜牺牲层释放槽；f2、去除氧化硅牺牲层；
C2、上层硅结构、纤毛(1)、柔性膜(2)的制备：
g2、Pyrex玻璃与硅阳极键合；h2、DRIE刻蚀上层硅结构硅轴向电极、硅连接柱(3)；
i2、黏贴SU-8干膜并固化，形成柔性膜(2)；j2、旋涂SU-8、光刻固化得到纤毛(1)；
k2、去除铜牺牲层。
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