CN115728512A - 光纤加速度传感器及光纤加速度传感器的形成方法 - Google Patents
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Abstract
一种光纤加速度传感器及其形成方法，结构包括：敏感结构，敏感结构包括惯性质量块、环绕惯性质量块的第一支撑部以及固定连接第一支撑部和惯性质量块的弹性梁结构，弹性梁结构包括若干第一弹性层和若干第二弹性层，第一弹性层和第二弹性层在第一面的投影不重合；位于第一支撑部第一面上的支撑结构；位于惯性质量块第一面表面的第一反射层；与支撑结构键合的光纤结构，光纤结构包括固定结构以及位于固定结构内的准直扩束光纤，准直扩束光纤位于固定结构的槽内；位于光纤结构表面的第二反射层，第一反射层、第二反射层和准直扩束光纤在垂直于惯性质量块表面的方向上的中轴线与惯性质量块的中轴线重合。所述光纤加速度传感器的性能得到改善。
Description
技术领域
本发明涉及光纤传感器领域，尤其涉及一种光纤加速度传感器及光纤加速度传感器的形成方法。
背景技术
加速度传感器主要应用于惯性导航、振动以及倾角测量，在先进制造、航天国防、资源环境、健康医药、智慧地球和物联网等众多领域都有广泛重大需求。
加速度传感器按信号检测方式分类，可以分为电学检测传感器和光学检测加速度传感器。
光学检测加速度计采用光学信号测量质量块的惯性力或位移，与电学检测传感器相比，最为显著的优势就是提高了抗电磁干扰能力，在高电压、易燃易爆等特殊场合也有显著的应用优势。光学检测加速度传感器为了提高传输距离，通常采用光纤作为信号传输手段，因此，衍生出了光纤加速度传感器。光纤加速度传感器按光纤传感机理可以分为光强调制、相位调制、波长调制和频率调制等几类。
目前对光纤加速度传感器，研究较多的是光强和相位调制两种方式，其主要缺点在于受光源功率波动和光纤弯折影响，精度低、稳定性差，很难用于工业测量领域。
因此，对光纤加速度传感器性能的改善是需要持续解决的事情。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种光纤加速度传感器及光纤加速度传感器的形成方法，以改善光纤加速度传感器的性能。
为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种光纤加速度传感器，包括：敏感结构，所述敏感结构包括惯性质量块、环绕所述惯性质量块的第一支撑部以及固定连接于所述第一支撑部和惯性质量块之间的弹性梁结构，所述惯性质量块在垂直于惯性质量块表面的方向上包括相对的第一面和第二面，所述弹性梁结构包括若干第一弹性层和若干第二弹性层，所述第一弹性层到第一面的距离小于第二弹性层到第一面的距离，所述第一弹性层和第二弹性层在第一面的平行面上的投影不重合，所述第一支撑部包括相对的第一面和第二面，所述第一支撑部的第一面与惯性质量块的第一面齐平；位于第一支撑部第一面上的支撑结构；位于惯性质量块第一面表面的第一反射层；与支撑结构键合的光纤结构，所述光纤结构包括固定结构以及位于固定结构内的准直扩束光纤，所述固定结构包括相对的第三面和第四面，所述固定结构内具有槽，所述槽自固定结构第三面向第四面延伸，所述准直扩束光纤位于所述槽内，所述固定结构第四面朝向所述惯性质量块第一面；位于光纤结构第四面表面的第二反射层，所述第一反射层、第二反射层和准直扩束光纤在垂直于惯性质量块表面的方向上的中轴线与惯性质量块的中轴线重合。
可选的，所述惯性质量块还包括相对的两个第一侧壁以及相对的两个第二侧壁，所述第一侧壁与第二侧壁相连且相互垂直；若干所述第一弹性层分别固定于两个第一侧壁上和两个第二侧壁上，若干所述第二弹性层分别固定于两个第一侧壁上和两个第二侧壁上。
可选的，若干所述第一弹性层围绕所述惯性质量块均匀分布；若干所述第二弹性层围绕所述惯性质量块均匀分布。
可选的，在平行于第一面的方向上，每一个第一弹性层与一个第二弹性层相邻，且相邻的第一弹性层和第二弹性层位于不同的侧壁上。
可选的，任一第一侧壁上或第二侧壁上固定有一个第一弹性层和一个第二弹性层。
可选的，所述第一弹性层在第一面的平行面上的投影图形为“S”型；所述第一弹性层包括若干平行排列的第一梁，以及连接相邻第一梁和连接第一梁和惯性质量块的第一连接层，位于第一侧壁上的第一梁平行于第一侧壁表面，位于第二侧壁上的第一梁平行于第二侧壁表面。
可选的，所述第二弹性层在第一面的平行面上的投影图形为“S”型；所述第二弹性层包括若干平行排列的第二梁，以及连接相邻第二梁和连接第二梁和惯性质量块的第二连接层，位于第一侧壁上的第二梁平行于第一侧壁表面，位于第二侧壁上的第二梁平行于第二侧壁表面；相邻第一弹性层的第一梁和第二弹性层的第二梁在第一面的平行面上的投影垂直。
可选的，所述第一弹性层在第一面的平行面上的投影图形为“L”型或条形；所述第二弹性层在第一面的平行面上的投影图形为“L”型或条形。
可选的，所述第一弹性层的表面与惯性质量块第一面齐平；所述第二弹性层的表面与惯性质量块第二面齐平。
可选的，还包括：位于惯性质量块第二面表面的第一增透层；所述第一增透层在垂直于惯性质量块表面的方向上的中轴线与惯性质量块的中轴线重合。
可选的，还包括：位于第一增透层表面的钝化层。
可选的，所述槽贯穿所述固定结构，所述第二反射层位于所述槽暴露出来的准直扩束光纤端面表面。
可选的，所述固定结构包括第一分部和与第一分部键合的第二分部，所述槽位于所述第二分部内且贯穿所述第二分部，所述第一分部朝向所述惯性质量块第一面的表面为第四面，所述槽暴露出与所述第四面相对的部分第一分部表面。
可选的，还包括：位于第一分部与所述第四面相对表面的第二增透层；所述第二增透层的面积小于所述槽的端口面积。
可选的，还包括：位于准直扩束光纤端面表面的第三增透层，所述第三增透层朝向所述第二增透层。
可选的，所述惯性质量块的厚度小于所述第一支撑部的厚度。
可选的，还包括：与第一支撑部第二面键合的保护盖板，所述惯性质量块第二面朝向所述保护盖板。
可选的，所述第一反射层和第二反射层的面积大于所述准直扩束光纤的端面面积。
可选的，还包括：位于所述准直扩束光纤上的自聚焦透镜，经过所述准直扩束光纤的出射光光束面积大于所述准直扩束光纤的端面面积；所述第一反射层和第二反射层的面积大于经过所述准直扩束光纤的出射光光束面积。
可选的，所述第一反射层包括复合介质膜或者金属膜，所述金属膜的材料包括金或铝，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种；所述第二反射层包括复合介质膜，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种。
可选的，所述第一增透层包括复合介质膜，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种；所述钝化层的材料包括防水材料或耐腐蚀材料。
可选的，所述第二增透层包括复合介质膜，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种；所述第三增透层包括复合介质膜，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种。
可选的，所述惯性质量块的材料包括硅；所述保护盖板的材料包括硅、氧化硅或碳化硅。
可选的，所述第一分部的材料包括硅；所述第二分部的材料包括氧化硅。
可选的，所述固定结构的材料包括硅。
可选的，所述支撑结构包括：位于第一支撑部上的第二支撑部以及位于第二支撑部上的第三支撑部；所述光纤结构与所述第三支撑部键合。
相应地，本发明技术方案还提供一种光纤加速度传感器的形成方法，包括：提供第一衬底，所述第一衬底包括第一基底、位于第一基底上的绝缘层以及位于绝缘层上的第二基底，所述第一衬底包括若干敏感器件区，所述第一衬底包括相对的第一面和第二面，所述敏感器件区包括平板区、包围所述平板区的弹性区以及包围所述平板区和弹性区的支撑区；刻蚀所述第二基底和绝缘层，在第二基底和绝缘层的支撑区形成支撑结构；刻蚀所述第一基底的弹性区，形成所述敏感结构，所述敏感结构包括：位于第一基底弹性区的弹性梁结构、位于第一基底支撑区的第一支撑部以及位于第一基底平板区的惯性质量块，所述第一支撑部环绕所述惯性质量块，所述弹性梁结构固定连接于所述第一支撑部和惯性质量块之间，所述惯性质量块包括相对的第一面和第二面，所述弹性梁结构包括若干第一弹性层和若干第二弹性层，所述第一弹性层到第一面的距离小于第二弹性层到第一面的距离，所述第一弹性层和第二弹性层在第一面的平行面上的投影不重合，所述第一支撑部包括相对的第一面和第二面，所述第一支撑部的第一面与惯性质量块的第一面齐平；在惯性质量块第一面表面形成第一反射层；提供第二衬底，所述第二衬底包括若干器件结构区，所述第二衬底包括若干固定区和环绕所述固定区的连接区，所述第二衬底包括相对的第三面和第四面；在第二衬底固定区内形成若干自第二衬底第三面向第四面延伸的槽，形成若干固定结构；在第二衬底第四面的固定区表面形成第二反射层；将所述第二衬底第四面的连接区与支撑结构相固定，所述第二衬底的固定区与第一衬底的敏感结构一一对应，所述第二衬底的连接区与第一衬底的支撑结构一一对应，所述第四面表面的第二反射层朝向所述惯性质量块第一面的第一反射层；提供固定于所述槽内的准直扩束光纤，所述第一反射层、第二反射层和准直扩束光纤在垂直于惯性质量块表面的方向上的中轴线与惯性质量块的中轴线重合。
可选的，还包括：在惯性质量块第二面表面形成第一增透层；所述第一增透层在垂直于惯性质量块表面的方向上的中轴线与惯性质量块的中轴线重合。
可选的，还包括：在第一增透层表面形成钝化层。
可选的，所述槽贯穿所述固定结构，所述第二反射层位于所述槽暴露出来的准直扩束光纤端面表面。
可选的，所述固定结构的形成方法包括：在所述第二衬底表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层暴露出部分所述第二衬底表面；以所述第一掩膜层为掩膜刻蚀所述第二衬底，直至贯穿所述第二衬底，形成所述固定结构。
可选的，所述固定结构包括第一分部和与第一分部键合的第二分部，所述槽位于所述第二分部内且贯穿所述第二分部，所述第一分部朝向所述惯性质量块第一面的表面为第四面，所述槽暴露出与所述第四面相对的部分第一分部表面。
可选的，所述固定结构的形成方法包括：所述第二衬底包括第三基底和第四基底，所述第三基底包括相对的第三面和第四面；在第三基底第四面的固定区表面形成第二反射层，形成若干所述第一分部；键合所述第三基底的连接区和第一衬底的支撑结构，所述第三基底第四面表面的第二反射层朝向所述惯性质量块第一面的第一反射层；在第四基底固定区内形成贯穿所述第四基底的槽，形成若干所述第二分部；键合所述第四基底的连接区和第三基底第三面的连接区，所述槽暴露出所述第三基底的固定区，若干所述第二分部和第一分部一一对应。
可选的，键合所述第四基底的连接区和第三基底第三面的连接区之前，还包括：在第三基底第三面表面的固定区内形成第二增透层；所述第二增透层的面积小于所述槽的端口面积。
可选的，所述准直扩束光纤端面表面还具有第三增透层，所述第三增透层朝向所述第二增透层。
可选的，所述支撑结构和敏感结构的形成方法包括：对所述第一衬底进行氧化处理，在第一基底表面和第二基底表面形成初始氧化层；去除第一基底弹性区和平板区表面和第二基底弹性区和平板区表面的初始氧化层，在第一基底支撑区表面和第二基底支撑区表面形成氧化层；以所述氧化层为掩膜，对暴露出的所述第一基底和第二基底进行刻蚀，直至暴露出绝缘层表面，在第二基底的支撑区形成第三支撑层；在暴露出的绝缘层表面和第一基底表面形成第三掩膜层，所述第三掩膜层暴露出所述绝缘层的部分弹性区表面和第一基底的部分弹性区表面；以所述第三掩膜层为掩膜，对所述绝缘层进行刻蚀，在绝缘层的支撑区形成第二支撑层，形成所述支撑结构，所述支撑结构包括第二支撑层和第三支撑层；对所述第一基底的弹性区进行刻蚀，形成所述敏感结构，所述敏感结构包括第一支撑部、惯性质量块和弹性梁结构。
可选的，所述惯性质量块还包括相对的两个第一侧壁以及相对的两个第二侧壁，所述第一侧壁与第二侧壁相连且相互垂直；若干所述第一弹性层分别固定于两个第一侧壁上和两个第二侧壁上，若干所述第二弹性层分别固定于两个第一侧壁上和两个第二侧壁上。
可选的，若干所述第一弹性层围绕所述惯性质量块均匀分布；若干所述第二弹性层围绕所述惯性质量块均匀分布。
可选的，在平行于第一面的方向上，每一个第一弹性层与一个第二弹性层相邻，且相邻的第一弹性层和第二弹性层位于不同的侧壁上。
可选的，任一第一侧壁上或第二侧壁上固定有一个第一弹性层和一个第二弹性层。
可选的，所述第一弹性层在第一面的平行面上的投影图形为“S”型；所述第一弹性层包括若干平行排列的第一梁，以及连接相邻第一梁和连接第一梁和惯性质量块的第一连接层，位于第一侧壁上的第一梁平行于第一侧壁表面，位于第二侧壁上的第一梁平行于第二侧壁表面。
可选的，所述第二弹性层在第一面的平行面上的投影图形为“S”型；所述第二弹性层包括若干平行排列的第二梁，以及连接相邻第二梁和连接第二梁和惯性质量块的第二连接层，位于第一侧壁上的第二梁平行于第一侧壁表面，位于第二侧壁上的第二梁平行于第二侧壁表面；相邻第一弹性层的第一梁和第二弹性层的第二梁在第一面的平行面上的投影垂直。
可选的，所述第一弹性层在第一面的平行面上的投影图形为“L”型或条形；所述第二弹性层在第一面的平行面上的投影图形为“L”型或条形。
可选的，所述第一弹性层的表面与惯性质量块第一面齐平；所述第二弹性层的表面与惯性质量块第二面齐平。
可选的，所述惯性质量块的厚度小于所述第一支撑部的厚度。
可选的，还包括：提供第四衬底，所述第四衬底与所述第一衬底的第一支撑部的第二面键合，所述惯性质量块第二面朝向所述第四衬底；对相固定的所述第四衬底、第二衬底和第一衬底进行分割，形成若干光纤加速度传感器，所述第四衬底形成若干保护盖板。
可选的，还包括：对相固定的所述第二衬底和第一衬底进行分割，形成若干光纤加速度传感器。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明的技术方案的光纤加速度传感器，所述敏感结构包括固定连接于所述第一支撑部和惯性质量块之间的弹性梁结构，所述弹性梁结构包括若干第一弹性层和若干第二弹性层，所述第一弹性层到第一面的距离小于第二弹性层到第一面的距离，所述第一弹性层和第二弹性层在第一面的平行面上的投影不重合。所述弹性梁结构的双层分布方式使得所述惯性质量块在水平方向上具有较好的缓冲效果，能够提高敏感结构抗横向振动干扰和抗冲击破坏能力，从而能够提升光纤加速度传感器的线性测量精度，而且具有对加速度良好的线性转换能力，兼顾了宽频响和高精度需求；同时，所述第一弹性层和第二弹性层在第一面的平行面上的投影不重合，能够简化半导体微纳加工技术制作弹性梁结构的工艺难度，同时保证弹性梁结构的加工精度。
进一步，所述槽贯穿所述固定结构，所述第二反射层位于所述槽暴露出来的准直扩束光纤端面表面。从而使得形成光纤结构的过程简化，节省了工艺流程。
进一步，所述固定结构包括第一分部和与第一分部键合的第二分部，所述槽位于所述第二分部内且贯穿所述第二分部，所述第一分部朝向所述惯性质量块第一面的表面为第四面。所述F-P光学干涉腔在第一分部第四面表面和惯性质量块第一面表面之间形成，所述F-P光学干涉腔的结构较为稳定，所述准直扩束光纤的入射光经过第一分部到达惯性质量块表面时，能够使得光线在F-P光学干涉腔内反射时受到的干扰较小，从而提升光纤加速度传感器的测量精度。
本发明的技术方案的光纤加速度传感器的形成方法，采用半导体制造工艺使得所述光纤加速度传感器的结构能够批量化集成制造，采用光纤作为信号读取和传输的介质，使得所述光纤加速度传感器无需考虑敏感结构测量端与引出线路的供电问题，能够便于长距离分离、达到测试设备远离测试现场的安全隔离目的，也极大简化了现场测量端的传感器的封装和安装，使得现场测量端的外形尺寸能够缩小到毫米级、甚至是亚毫米级。再一方面，半导体制造工艺形成的光纤加速度传感器具有较高的工作温度，能够进一步提升光纤加速度传感器的可靠性；同时，所述敏感结构与准直扩束光纤一体化封装，具有良好的抗冲击过载能力和极高的可靠性，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至图22是本发明一实施例中光纤加速度传感器形成过程的结构示意图；
图23是本发明另一实施例中光纤加速度传感器的结构示意图；
图24是本发明另一实施例中光纤加速度传感器的结构示意图；
图25是本发明另一实施例中光纤加速度传感器的结构示意图。
具体实施方式
如背景技术所述，对光纤加速度传感器性能的改善是需要持续解决的事情。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1至图22是本发明一实施例中光纤加速度传感器形成过程的结构示意图。
请参考图1、图2和图3，图2是图1中任一敏感器件区I的局部放大图，图3为图2中敏感器件区I的侧视图，提供第一衬底，所述第一衬底包括第一基底100、位于第一基底100上的绝缘层101以及位于绝缘层101上的第二基底102，所述第一衬底包括若干敏感器件区I和位于敏感器件区I之间的切割道区II，所述第一衬底包括相对的第一面200和第二面300，所述敏感器件区I包括平板区110、包围所述平板区110的弹性区111以及包围所述平板区110和弹性区111的支撑区112。
在本实施例中，所述第一衬底的材料包括SOI，所述第一基底100和第二基底102的材料包括硅；所述绝缘层101的材料包括氧化硅。
在其他实施例中，所述第一衬底的材料还可以是其他半导体材料，例如GOI。
接下来，刻蚀所述第二基底102和绝缘层101，在第二基底102和绝缘层101的支撑区112形成支撑结构；刻蚀所述第一基底100的弹性区，形成所述敏感结构。所述支撑结构和敏感结构的形成过程请参考图4至图11。
请参考图4，在第一基底100和第二基底102表面形成初始氧化层(未图示)；去除平板区110上和弹性区111上的初始氧化层，在第一基底100支撑区112表面和第二基底102支撑区112表面形成氧化层113。
在本实施例中，形成所述初始氧化层的工艺包括热氧化工艺。所述氧化层113在后续的制程中起到掩膜的作用。
请参考图5，以所述氧化层113为掩膜，对暴露出的所述第一基底100和第二基底102进行刻蚀，直至暴露出绝缘层101表面，在第二基底102的支撑区112形成第三支撑层116。
请继续参考图5，在暴露出的绝缘层102上和第一基底100上形成第三掩膜层114，所述第三掩膜层114暴露出所述绝缘层101的部分弹性区111表面和第一基底100的部分弹性区111表面；以所述第三掩膜层114为掩膜，对所述绝缘层101进行刻蚀，在绝缘层101的支撑区111形成第二支撑层115，形成所述支撑结构，所述支撑结构包括第二支撑层115和第三支撑层116。
请参考图6至图9，图6为在图5基础上的结构示意图，图7为图6的立体图，图8为图7和图6中第一弹性层118的局部放大图，图9为图7和图6中第二弹性层119的局部放大图，对所述第一基底100的弹性区111进行刻蚀，形成所述敏感结构，所述敏感结构包括：位于第一基底100弹性区111的弹性梁结构、位于第一基底100支撑区112的第一支撑部117以及位于第一基底100平板区110的惯性质量块120，所述第一支撑部117环绕所述惯性质量块120，所述弹性梁结构固定连接于所述第一支撑部117和惯性质量块120之间，所述惯性质量块120包括相对的第一面和第二面，所述弹性梁结构包括若干第一弹性层118和若干第二弹性层119，所述第一弹性层118到第一面的距离小于第二弹性层119到第一面的距离，所述第一弹性层118和第二弹性层119在第一面的平行面上的投影不重合，所述第一支撑部117包括相对的第一面和第二面，所述第一支撑部117的第一面与惯性质量块120的第一面齐平。
所述弹性梁结构的双层分布方式使得所述惯性质量块120在水平方向上具有较好的缓冲效果，能够提高敏感结构抗横向振动干扰和抗冲击破坏能力，从而能够提升光纤加速度传感器的线性测量精度，而且具有对加速度良好的线性转换能力，兼顾了宽频响和高精度需求；同时，所述第一弹性层118和第二弹性层119在第一面的平行面上的投影不重合，能够简化半导体微纳加工技术制作弹性梁结构的工艺难度，同时保证弹性梁结构的加工精度。
在本实施例中，若干所述第一弹性层118围绕所述惯性质量块120均匀分布；若干所述第二弹性层119围绕所述惯性质量块120均匀分布。第一弹性层118和第二弹性层119围绕所述惯性质量块120均匀分布，使得所述弹性梁结构能够为敏感结构提供均匀分布的抗横向振动干扰和抗冲击破坏能力，从而能够提升传感器的线性测量精度。
所述第一弹性层118到第一面的距离小于第二弹性层119到第一面的距离，所述第一弹性层118和第二弹性层119在第一面的平行面上的投影不重合。即所述第一弹性层118和第二弹性层119没有分布在同一水平面，且上下分布的第一弹性层118和第二弹性层119是交叉分布的，使得所述惯性质量块120在水平方向上具有较好的缓冲效果，能够提高敏感结构抗横向振动干扰和抗冲击破坏能力，从而能够提升传感器的线性测量精度。
在本实施例中，所述第一弹性层118的表面与惯性质量块120第一面齐平；所述第二弹性层119的表面与惯性质量块120第二面齐平。从而能够简化半导体微纳加工技术制作弹性梁结构的工艺难度，同时保证弹性梁结构的加工精度。
在其他实施例中，所述第一弹性层的表面能够不与惯性质量块第一面齐平；所述第二弹性层的表面能够不与惯性质量块第二面齐平。
在本实施例中，所述惯性质量块120的厚度小于所述第一支撑部117的厚度。以便后续在第一支撑部117第二面形成保护盖板。
请继续参考图7，在本实施例中，所述惯性质量块120还包括相对的两个第一侧壁400以及相对的两个第二侧壁500，所述第一侧壁400与第二侧壁500相连且相互垂直。若干所述第一弹性层118分别固定于两个第一侧壁400上和两个第二侧壁500上，若干所述第二弹性层119分别固定于两个第一侧壁400上和两个第二侧壁500上。
在本实施例中，在平行于第一面的方向上，每一个第一弹性层118与一个第二弹性层119相邻，且相邻的第一弹性层118和第二弹性层119位于不同的侧壁上。
在本实施例中，任一第一侧壁400上或第二侧壁500上固定有一个第一弹性层118和一个第二弹性层119。
在本实施例中，所述第一弹性层118在第一面的平行面上的投影图形为“S”型；所述第二弹性层119在第一面的平行面上的投影图形为“S”型。
请继续参考图8，所述第一弹性层118包括若干平行排列的第一梁130，以及连接相邻第一梁130和连接第一梁130和惯性质量块120的第一连接层121，位于第一侧壁400上的第一梁130平行于第一侧壁400表面，位于第二侧壁500上的第一梁130平行于第二侧壁500表面。
请继续参考图9，所述第二弹性层119包括若干平行排列的第二梁122，以及连接相邻第二梁122和连接第二梁122和惯性质量块120的第二连接层123，位于第一侧壁400上的第二梁122平行于第一侧壁400表面，位于第二侧壁500上的第二梁122平行于第二侧壁500表面。
在本实施例中，相邻第一弹性层118的第一梁130和第二弹性层119的第二梁122在第一面的平行面上的投影垂直。进一步简化半导体微纳加工技术制作弹性梁结构的工艺难度，同时保证弹性梁结构的加工精度。
在其他实施例中，所述第一弹性层在第一面的平行面上的投影图形为条形或“L”型。
所述条形、“L”型或“S”型的弹性梁结构在水平方向上具有更好的缓冲效果，具有灵敏度高、线性度高、抗横向干扰能力强的特点，从而能提高敏感结构抗横向振动干扰和抗冲击破坏能力；此外，此种形状的弹性梁结构更加适合采用半导体制程的工艺制作。所述灵敏度高是指在垂直于惯性质量块表面的受力作用下，惯性质量块容易沿垂直于惯性质量块表面的竖向产生位移变形；抗横向干扰能力强是指在平行于惯性质量块表面的受力作用下，所述惯性质量块刚度很大，不容易产生位移变形。
请参考图10和图11，图10为在图6基础上的结构示意图，图11为立体图，在惯性质量块120第一面表面形成第一反射层124。
在惯性质量块120第一面表面形成第一反射层124的方法包括：在惯性质量块120第一面形成反射材料层(未图示)；去除部分所述反射材料层，形成所述第一反射层124。
在本实施例中，所述第一反射层124的面积小于惯性质量块120第一面的面积，所述第一反射层124在垂直于惯性质量块120表面的方向上的中轴线与惯性质量块的中轴线重合。
所述第一反射层124用于后续形成具有F-P光学干涉腔的光纤加速度传感器的反射面，所述敏感结构使得光纤加速度传感器的测量精度提高。
在本实施例中，所述第一反射层124包括复合介质膜，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种。
在其他实施例中，所述第一反射层包括金属膜，所述金属膜的材料包括金或铝。
请继续参考图10，还包括：在惯性质量块120第二面表面形成第一增透层125；在第一增透层125表面形成钝化层126。
在惯性质量块120第二面表面形成第一增透层125和钝化层126的方法包括：在惯性质量块120第二面形成增透材料层(未图示)；在增透材料层上形成钝化材料层(未图示)；去除部分所述增透材料层和钝化材料层，形成所述第一增透层125和钝化层126。
所述第一增透层125用于将穿过惯性质量块120的一部分光线过滤掉，以避免所述光线从惯性质量块120第二面再反射回F-P光学干涉腔内造成干扰，并且避免只在惯性质量块120单面沉积光学薄膜会导致惯性质量块120两个表面应力不对称，产生表面翘曲的情况。
所述钝化层126用于保护所述第一增透层125免受外界环境的侵害。
在本实施例中，所述第一增透层125的面积小于惯性质量块120第二面的面积，所述第一增透层125在垂直于惯性质量块120表面的方向上的中轴线与惯性质量块的中轴线重合。
所述第一反射层124、第一增透层125和钝化层126垂直于惯性质量块120第一面的中轴线与惯性质量块120的中轴线重合。以便所述敏感结构在用于形成具有F-P光学干涉腔的光纤加速度传感器时，经过光纤的出射光能够完全照射在第一反射层124表面，所述第一增透层125能够最大限度地使到达惯性质量块120第二面的出射光从惯性质量块120第二面射出，避免光线再次反射进入后续形成的到F-P光学干涉腔造成干扰的情况。
在本实施例中，所述第一增透层125包括复合介质膜，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种；所述钝化层126的材料包括防水材料或耐腐蚀材料。
在其他实施例中，能够不形成所述第一增透层和钝化层。
请参考图12、图13和图14，图13是图12中任一器件结构区III的局部放大图，图14为图13中器件结构区III的侧视图，提供第二衬底，所述第二衬底包括若干器件结构区III和位于器件结构区III之间的切割道区IV，所述器件结构区III包括固定区和环绕所述固定区的连接区，所述第二衬底包括相对的第三面和第四面。
在本实施例中，所述第二衬底包括第三基底400和第四基底。
请继续参考图12、图13和图14，提供第三基底400，所述第三基底400包括固定区410和环绕所述固定区410的连接区411，所述第三基底400包括相对的第三面600和第四面700。
在本实施例中，所述第三基底400的材料包括氧化硅。一方面，所述氧化硅的透光性较好，有利于光线的穿透；另一方面，所述氧化硅材料易于后续与支撑结构键合。
请参考图15，图15为在图14基础上的示意图，在第三基底400第四面700的固定区410表面形成第二反射层412，形成若干所述第一分部414。
所述第二反射层412包括复合介质膜，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种。
请继续参考图15，在第三基底400第三面600表面的固定区410内形成第二增透层413。
所述第二增透层413包括复合介质膜，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种。
请参考图16、图17和图18，图17是图16中任一器件结构区III的局部放大图，图18为图17中器件结构区III的侧视图，提供第四基底500，所述第四基底500包括固定区510和环绕所述固定区的连接区511。
请参考图19，图19为在图18基础上的示意图，在第四基底500固定区510内形成贯穿所述第四基底500的槽512，形成若干所述第二分部513。
所述槽512用于后续固定准直扩束光纤。
所述第二分部513具有槽512，所述槽512用于粘接或焊接固定准直扩束光纤后构成光纤F-P加速度传感器，实现了光纤F-P加速度传感器的微型化封装，减小了光纤F-P加速度传感器的初始封装应力，提高了光纤F-P加速度传感器的温度重复性和长期零点稳定性。
在本实施例中，所述第二增透层413的面积小于所述槽512的端口面积。以便后续所述第四基底500的连接区511能够与第三基底400的连接区411紧密键合。
请参考图20，键合所述第三基底400的连接区411和第一衬底的支撑结构，所述第三基底400的固定区410与第一衬底的敏感结构一一对应，所述第三基底400的连接区411与第一衬底的支撑结构一一对应，所述第三基底400第四面700表面的第二反射层412朝向所述惯性质量块120第一面的第一反射层124。
所述第三基底400的连接区411和第一衬底的支撑结构键合后，所述第三基底400第四面700表面的第二反射层412与惯性质量块120第一面的第一反射层124构成F-P光学干涉腔。所述F-P光学干涉腔在第一分部414第四面表面和惯性质量块120第一面表面之间形成，所述F-P光学干涉腔的结构较为稳定，所述准直扩束光纤的入射光经过第一分部414到达惯性质量块120表面时，能够使得光线在所述F-P光学干涉腔内反射时受到的干扰较小，从而提升光纤加速度传感器的测量精度。
此外，所述F-P光学干涉腔的其中一个反射面为SOI硅片的底层硅原始抛光表面沉积第一反射层124后构成，另外一个反射面为玻璃片的原始抛光表面沉积第二反射层412后构成，都非常光洁和平整，通过硅-玻璃阳极键合固定后具有极好的平行度，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应变信号检测，提高加速度分辨率和测量精度，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。
请参考图21，键合所述第四基底500的连接区511和第三基底400第三面600的连接区411，所述槽512暴露出所述第三基底400的固定区410，若干所述第二分部513和第一分部414一一对应，形成若干所述固定结构，所述固定结构包括第一分部414和与第一分部414键合的第二分部513，所述槽512位于所述第二分部513内且贯穿所述第二分部513。
请参考图22，提供固定于所述槽512内的准直扩束光纤514，所述第一反射层124、第二反射层412和准直扩束光纤514在垂直于惯性质量块120表面的方向上的中轴线与惯性质量块120的中轴线重合。
通过采用准直扩束光纤514，将光斑平行扩束到直径10μm以上进行光路耦合，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。
在本实施例中，所述准直扩束光纤514朝向所述第二增透层413的端面表面还具有第三增透层517。所述第三增透层517用于增加从准直扩束光纤514射出的光线的出射效率。
所述第三增透层517包括复合介质膜，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种。
请继续参考图22，还包括：形成位于所述准直扩束光纤514上的自聚焦透镜515。经过所述准直扩束光纤514的出射光光束面积大于所述准直扩束光纤514的端面面积。
在本实施例中，所述第一反射层124和第二反射层412的面积大于所述准直扩束光纤514的端面面积，所述第一反射层124和第二反射层412的面积大于经过所述准直扩束光纤514的出射光光束面积。从而能够提高光学耦合效率，降低耦合对准的精度要求，也能提高装配误差的容忍度。
所述准直扩束光纤514固定于所述槽512内之后，还包括：对相固定的所述第二衬底和第一衬底沿切割道进行分割，形成若干形成如图22所示的光纤加速度传感器。
本发明形成所述光纤加速度传感器方法，采用半导体制造工艺使得所述光纤加速度传感器的结构能够批量化集成制造，采用光纤作为信号读取和传输的介质，使得所述光纤加速度传感器无需考虑敏感结构测量端与引出线路的供电问题，能够便于长距离分离、达到测试设备远离测试现场的安全隔离目的，也极大简化了现场测量端的传感器的封装和安装，使得现场测量端的外形尺寸能够缩小到毫米级、甚至是亚毫米级。再一方面，半导体制造工艺形成的光纤加速度传感器具有较高的工作温度，能够进一步提升光纤加速度传感器的可靠性；同时，所述敏感结构与准直扩束光纤一体化封装，具有良好的抗冲击过载能力和极高的可靠性，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。
相应地，本发明实施例还提供一种光纤加速度传感器，请继续参考图22，包括：
敏感结构，所述敏感结构包括惯性质量块120、环绕所述惯性质量块120的第一支撑部117以及固定连接于所述第一支撑部117和惯性质量块120之间的弹性梁结构，所述惯性质量块120在垂直于惯性质量块120表面的方向上包括相对的第一面和第二面，所述弹性梁结构包括若干第一弹性层118和若干第二弹性层119，所述第一弹性层118到第一面的距离小于第二弹性层119到第一面的距离，所述第一弹性层118和第二弹性层119在第一面的平行面上的投影不重合，所述第一支撑部117包括相对的第一面和第二面，所述第一支撑部117的第一面与惯性质量块120的第一面齐平；
位于第一支撑部117第一面上的支撑结构；
位于惯性质量块120第一面表面的第一反射层124；
与支撑结构键合的光纤结构，所述光纤结构包括固定结构以及位于固定结构内的准直扩束光纤514，所述固定结构包括相对的第三面和第四面，所述固定结构内具有槽，所述槽自固定结构第三面向第四面延伸，所述准直扩束光纤514位于所述槽内，所述固定结构第四面朝向所述惯性质量块120第一面；
位于光纤结构第四面表面的第二反射层412，所述第一反射层124、第二反射层412和准直扩束光纤514在垂直于惯性质量块120表面的方向上的中轴线与惯性质量块120的中轴线重合。
在本实施例中，所述惯性质量块120还包括相对的两个第一侧壁以及相对的两个第二侧壁，所述第一侧壁与第二侧壁相连且相互垂直；若干所述第一弹性层118分别固定于两个第一侧壁上和两个第二侧壁上，若干所述第二弹性层119分别固定于两个第一侧壁上和两个第二侧壁上。
在本实施例中，若干所述第一弹性层118围绕所述惯性质量块120均匀分布；若干所述第二弹性层119围绕所述惯性质量块120均匀分布。
在本实施例中，在平行于第一面的方向上，每一个第一弹性层118与一个第二弹性层119相邻，且相邻的第一弹性层118和第二弹性层119位于不同的侧壁上。
在本实施例中，任一第一侧壁上或第二侧壁上固定有一个第一弹性层118和一个第二弹性层119。
在本实施例中，所述第一弹性层118在第一面的平行面上的投影图形为“S”型；所述第一弹性层118包括若干平行排列的第一梁，以及连接相邻第一梁和连接第一梁和惯性质量块120的第一连接层，位于第一侧壁上的第一梁平行于第一侧壁表面，位于第二侧壁上的第一梁平行于第二侧壁表面。
在本实施例中，所述第二弹性层119在第一面的平行面上的投影图形为“S”型；所述第二弹性层119包括若干平行排列的第二梁，以及连接相邻第二梁和连接第二梁和惯性质量块120的第二连接层，位于第一侧壁上的第二梁平行于第一侧壁表面，位于第二侧壁上的第二梁平行于第二侧壁表面；相邻第一弹性层118的第一梁和第二弹性层119的第二梁在第一面的平行面上的投影垂直。
在本实施例中，所述第一弹性层118在第一面的平行面上的投影图形为条形或“L”型；所述第二弹性层119在第一面的平行面上的投影图形为条形或“L”型。
在本实施例中，所述第一弹性层188的表面与惯性质量块120第一面齐平；所述第二弹性层119的表面与惯性质量块120第二面齐平。
在本实施例中，还包括：位于惯性质量块120第二面表面的第一增透层125；所述第一增透层125在垂直于惯性质量块120表面的方向上的中轴线与惯性质量块120的中轴线重合。
在本实施例中，还包括：位于第一增透层125表面的钝化层126。
在本实施例中，所述固定结构包括第一分部414和与第一分部键合的第二分部513，所述槽位于所述第二分部513内且贯穿所述第二分部513，所述第一分部414朝向所述惯性质量块120第一面的表面为第四面，所述槽暴露出与所述第四面相对的部分第一分部414表面。
在本实施例中，还包括：位于第一分部414与所述第四面相对表面的第二增透层413；所述第二增透层413的面积小于所述槽的端口面积。
在本实施例中，还包括：位于准直扩束光纤514端面表面的第三增透层517，所述第三增透层517朝向所述第二增透层413。
在本实施例中，所述惯性质量块120的厚度小于所述第一支撑部117的厚度。
在本实施例中，所述第一反射层124和第二反射层412的面积大于所述准直扩束光纤514的端面面积。
在本实施例中，还包括：位于所述准直扩束光纤514上的自聚焦透镜515，经过所述准直扩束光纤514的出射光光束面积大于所述准直扩束光纤514的端面面积；所述第一反射层124和第二反射层412的面积大于经过所述准直扩束光纤514的出射光光束面积。
在本实施例中，所述第一反射层124的包括复合介质膜或者金属膜，所述金属膜的材料包括金或铝，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种；所述第二反射层412包括复合介质膜，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种。
在本实施例中，所述第一增透层125包括复合介质膜，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种；所述钝化层126的材料包括防水材料或耐腐蚀材料。
在本实施例中，所述第二增透层413包括复合介质膜，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种；所述第三增透层517包括复合介质膜，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种。
在本实施例中，所述惯性质量块120的材料包括硅。
在本实施例中，所述第一分部414的材料包括硅；所述第二分部513的材料包括氧化硅。
在本实施例中，所述支撑结构包括：位于第一支撑部117上的第二支撑部115以及位于第二支撑部115上的第三支撑部116；所述光纤结构与所述第三支撑部116键合。
图23是本发明另一实施例中光纤加速度传感器的结构示意图。
图23的光纤加速度传感器与图22的光纤加速度传感器的区别在于：所述光纤结构包括固定结构513以及位于固定结构内的准直扩束光纤514，所述槽贯穿所述固定结构513，所述第二反射层520位于所述槽暴露出来的准直扩束光纤514端面表面。
在本实施例中，所述固定结构513的材料包括硅。
所述固定结构513的形成方法包括：提供第二衬底；在所述第二衬底表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层暴露出部分所述第二衬底表面；以所述第一掩膜层为掩膜刻蚀所述第二衬底，直至贯穿所述第二衬底，形成所述固定结构513。所述固定结构513的形成过程请参考图17至图19，在此不再赘述。
所述光纤加速度传感器中，所述第二反射层520位于所述槽暴露出来的准直扩束光纤514端面表面，从而使得形成光纤结构的过程简化，节省了工艺流程。
图24是本发明另一实施例中光纤加速度传感器的结构示意图。
请参考图24，图24为在图22基础上的结构示意图，还包括：提供第四衬底，所述第四衬底与所述第一衬底的第一支撑部117第二面键合，所述惯性质量块120第二面朝向所述第四衬底；对相固定的所述第四衬底、第二衬底和第一衬底进行分割，形成如图24所述的光纤加速度传感器，所述第四衬底形成若干保护盖板800。
图24的结构与图22结构的区别在于：还包括：与第一支撑部117第二面键合的保护盖板800，所述惯性质量块120第二面朝向所述保护盖板800。
所述保护盖板800用于保护所述惯性质量块120第二面表面的钝化层126和第一增透层125，以提升所述钝化层126和第一增透层125的可靠性。
在本实施例中，所述保护盖板800的材料包括硅、氧化硅或碳化硅。
图25是是本发明另一实施例中光纤加速度传感器的结构示意图。
请参考图25，图25为在图23基础上的示意图，还包括：提供第四衬底，所述第四衬底与所述第一衬底的第一支撑部117第二面键合，所述惯性质量块120第二面朝向所述第四衬底；对相固定的所述第四衬底、第二衬底和第一衬底进行分割，形成如图24所述的光纤加速度传感器，所述第四衬底形成若干保护盖板800。
图25的结构与图23结构的区别在于：还包括：与第一支撑部117第二面键合的保护盖板800，所述惯性质量块120第二面朝向所述保护盖板800。
所述保护盖板800用于保护所述惯性质量块120第二面表面的钝化层126和第一增透层125，以提升所述钝化层126和第一增透层125的可靠性。
在本实施例中，所述保护盖板800的材料包括硅、氧化硅或碳化硅。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (47)
1.一种光纤加速度传感器，其特征在于，包括：
敏感结构，所述敏感结构包括惯性质量块、环绕所述惯性质量块的第一支撑部以及固定连接于所述第一支撑部和惯性质量块之间的弹性梁结构，所述惯性质量块在垂直于惯性质量块表面的方向上包括相对的第一面和第二面，所述弹性梁结构包括若干第一弹性层和若干第二弹性层，所述第一弹性层到第一面的距离小于第二弹性层到第一面的距离，所述第一弹性层和第二弹性层在第一面的平行面上的投影不重合，所述第一支撑部包括相对的第一面和第二面，所述第一支撑部的第一面与惯性质量块的第一面齐平；
位于第一支撑部第一面上的支撑结构；
位于惯性质量块第一面表面的第一反射层；
与支撑结构键合的光纤结构，所述光纤结构包括固定结构以及位于固定结构内的准直扩束光纤，所述固定结构包括相对的第三面和第四面，所述固定结构内具有槽，所述槽自固定结构第三面向第四面延伸，所述准直扩束光纤位于所述槽内，所述固定结构第四面朝向所述惯性质量块第一面；
位于光纤结构第四面表面的第二反射层，所述第一反射层、第二反射层和准直扩束光纤在垂直于惯性质量块表面的方向上的中轴线与惯性质量块的中轴线重合。
2.如权利要求1所述的光纤加速度传感器，其特征在于，所述惯性质量块还包括相对的两个第一侧壁以及相对的两个第二侧壁，所述第一侧壁与第二侧壁相连且相互垂直；若干所述第一弹性层分别固定于两个第一侧壁上和两个第二侧壁上，若干所述第二弹性层分别固定于两个第一侧壁上和两个第二侧壁上。
3.如权利要求2所述的光纤加速度传感器，其特征在于，若干所述第一弹性层围绕所述惯性质量块均匀分布；若干所述第二弹性层围绕所述惯性质量块均匀分布。
4.如权利要求3所述的光纤加速度传感器，其特征在于，在平行于第一面的方向上，每一个第一弹性层与一个第二弹性层相邻，且相邻的第一弹性层和第二弹性层位于不同的侧壁上。
5.如权利要求3所述的光纤加速度传感器，其特征在于，任一第一侧壁上或第二侧壁上固定有一个第一弹性层和一个第二弹性层。
6.如权利要求2所述的光纤加速度传感器，其特征在于，所述第一弹性层在第一面的平行面上的投影图形为“S”型；所述第一弹性层包括若干平行排列的第一梁，以及连接相邻第一梁和连接第一梁和惯性质量块的第一连接层，位于第一侧壁上的第一梁平行于第一侧壁表面，位于第二侧壁上的第一梁平行于第二侧壁表面。
7.如权利要求6所述的光纤加速度传感器，其特征在于，所述第二弹性层在第一面的平行面上的投影图形为“S”型；所述第二弹性层包括若干平行排列的第二梁，以及连接相邻第二梁和连接第二梁和惯性质量块的第二连接层，位于第一侧壁上的第二梁平行于第一侧壁表面，位于第二侧壁上的第二梁平行于第二侧壁表面；相邻第一弹性层的第一梁和第二弹性层的第二梁在第一面的平行面上的投影垂直。
8.如权利要求2所述的光纤加速度传感器，其特征在于，所述第一弹性层在第一面的平行面上的投影图形为“L”型或条形；所述第二弹性层在第一面的平行面上的投影图形为“L”型或条形。
9.如权利要求1所述的光纤加速度传感器，其特征在于，所述第一弹性层的表面与惯性质量块第一面齐平；所述第二弹性层的表面与惯性质量块第二面齐平。
10.如权利要求1所述的光纤加速度传感器，其特征在于，还包括：位于惯性质量块第二面表面的第一增透层；所述第一增透层在垂直于惯性质量块表面的方向上的中轴线与惯性质量块的中轴线重合。
11.如权利要求10所述的光纤加速度传感器，其特征在于，还包括：位于第一增透层表面的钝化层。
12.如权利要求1所述的光纤加速度传感器，其特征在于，所述槽贯穿所述固定结构，所述第二反射层位于所述槽暴露出来的准直扩束光纤端面表面。
13.如权利要求1所述的光纤加速度传感器，其特征在于，所述固定结构包括第一分部和与第一分部键合的第二分部，所述槽位于所述第二分部内且贯穿所述第二分部，所述第一分部朝向所述惯性质量块第一面的表面为第四面，所述槽暴露出与所述第四面相对的部分第一分部表面。
14.如权利要求13所述的光纤加速度传感器，其特征在于，还包括：位于第一分部与所述第四面相对表面的第二增透层；所述第二增透层的面积小于所述槽的端口面积。
15.如权利要求14所述的光纤加速度传感器，其特征在于，还包括：位于准直扩束光纤端面表面的第三增透层，所述第三增透层朝向所述第二增透层。
16.如权利要求1所述的光纤加速度传感器，其特征在于，所述惯性质量块的厚度小于所述第一支撑部的厚度。
17.如权利要求16所述的光纤加速度传感器，其特征在于，还包括：与第一支撑部第二面键合的保护盖板，所述惯性质量块第二面朝向所述保护盖板。
18.如权利要求1所述的光纤加速度传感器，其特征在于，所述第一反射层和第二反射层的面积大于所述准直扩束光纤的端面面积。
19.如权利要求18所述的光纤加速度传感器，其特征在于，还包括：位于所述准直扩束光纤上的自聚焦透镜，经过所述准直扩束光纤的出射光光束面积大于所述准直扩束光纤的端面面积；所述第一反射层和第二反射层的面积大于经过所述准直扩束光纤的出射光光束面积。
20.如权利要求1所述的光纤加速度传感器，其特征在于，所述第一反射层包括复合介质膜或者金属膜，所述金属膜的材料包括金或铝，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种；所述第二反射层包括复合介质膜，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种。
21.如权利要求11所述的光纤加速度传感器，其特征在于，所述第一增透层包括复合介质膜，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种；所述钝化层的材料包括防水材料或耐腐蚀材料。
22.如权利要求15所述的光纤加速度传感器，其特征在于，所述第二增透层包括复合介质膜，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种；所述第三增透层包括复合介质膜，所述复合介质膜包括多层交替排列的氧化硅和氧化钽、多层交替排列的氧化硅和氧化钛以及多层交替排列的氧化硅和氧化氮中的一种。
23.如权利要求17所述的光纤加速度传感器，其特征在于，所述惯性质量块的材料包括硅；所述保护盖板的材料包括硅、氧化硅或碳化硅。
24.如权利要求13所述的光纤加速度传感器，其特征在于，所述第一分部的材料包括硅；所述第二分部的材料包括氧化硅。
25.如权利要求12所述的光纤加速度传感器，其特征在于，所述固定结构的材料包括硅。
26.如权利要求1所述的光纤加速度传感器，其特征在于，所述支撑结构包括：位于第一支撑部上的第二支撑部以及位于第二支撑部上的第三支撑部；所述光纤结构与所述第三支撑部键合。
27.一种光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，包括：
提供第一衬底，所述第一衬底包括第一基底、位于第一基底上的绝缘层以及位于绝缘层上的第二基底，所述第一衬底包括若干敏感器件区，所述第一衬底包括相对的第一面和第二面，所述敏感器件区包括平板区、包围所述平板区的弹性区以及包围所述平板区和弹性区的支撑区；
刻蚀所述第二基底和绝缘层，在第二基底和绝缘层的支撑区形成支撑结构；
刻蚀所述第一基底的弹性区，形成所述敏感结构，所述敏感结构包括：位于第一基底弹性区的弹性梁结构、位于第一基底支撑区的第一支撑部以及位于第一基底平板区的惯性质量块，所述第一支撑部环绕所述惯性质量块，所述弹性梁结构固定连接于所述第一支撑部和惯性质量块之间，所述惯性质量块包括相对的第一面和第二面，所述弹性梁结构包括若干第一弹性层和若干第二弹性层，所述第一弹性层到第一面的距离小于第二弹性层到第一面的距离，所述第一弹性层和第二弹性层在第一面的平行面上的投影不重合，所述第一支撑部包括相对的第一面和第二面，所述第一支撑部的第一面与惯性质量块的第一面齐平；
在惯性质量块第一面表面形成第一反射层；
提供第二衬底，所述第二衬底包括若干器件结构区，所述第二衬底包括若干固定区和环绕所述固定区的连接区，所述第二衬底包括相对的第三面和第四面；
在第二衬底固定区内形成若干自第二衬底第三面向第四面延伸的槽，形成若干固定结构；
在第二衬底第四面的固定区表面形成第二反射层；
将所述第二衬底第四面的连接区与支撑结构相固定，所述第二衬底的固定区与第一衬底的敏感结构一一对应，所述第二衬底的连接区与第一衬底的支撑结构一一对应，所述第四面表面的第二反射层朝向所述惯性质量块第一面的第一反射层；
提供固定于所述槽内的准直扩束光纤，所述第一反射层、第二反射层和准直扩束光纤在垂直于惯性质量块表面的方向上的中轴线与惯性质量块的中轴线重合。
28.如权利要求27所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，还包括：
在惯性质量块第二面表面形成第一增透层；所述第一增透层在垂直于惯性质量块表面的方向上的中轴线与惯性质量块的中轴线重合。
29.如权利要求28所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，还包括：
在第一增透层表面形成钝化层。
30.如权利要求27所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，所述槽贯穿所述固定结构，所述第二反射层位于所述槽暴露出来的准直扩束光纤端面表面。
31.如权利要求30所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，所述固定结构的形成方法包括：在所述第二衬底表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层暴露出部分所述第二衬底表面；以所述第一掩膜层为掩膜刻蚀所述第二衬底，直至贯穿所述第二衬底，形成所述固定结构。
32.如权利要求27所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，所述固定结构包括第一分部和与第一分部键合的第二分部，所述槽位于所述第二分部内且贯穿所述第二分部，所述第一分部朝向所述惯性质量块第一面的表面为第四面，所述槽暴露出与所述第四面相对的部分第一分部表面。
33.如权利要求32所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，所述固定结构的形成方法包括：所述第二衬底包括第三基底和第四基底，所述第三基底包括相对的第三面和第四面；在第三基底第四面的固定区表面形成第二反射层，形成若干所述第一分部；键合所述第三基底的连接区和第一衬底的支撑结构，所述第三基底第四面表面的第二反射层朝向所述惯性质量块第一面的第一反射层；在第四基底固定区内形成贯穿所述第四基底的槽，形成若干所述第二分部；键合所述第四基底的连接区和第三基底第三面的连接区，所述槽暴露出所述第三基底的固定区，若干所述第二分部和第一分部一一对应。
34.如权利要求33所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，键合所述第四基底的连接区和第三基底第三面的连接区之前，还包括：在第三基底第三面表面的固定区内形成第二增透层；所述第二增透层的面积小于所述槽的端口面积。
35.如权利要求33所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，所述准直扩束光纤端面表面还具有第三增透层，所述第三增透层朝向所述第二增透层。
36.如权利要求27所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，所述支撑结构和敏感结构的形成方法包括：对所述第一衬底进行氧化处理，在第一基底表面和第二基底表面形成初始氧化层；去除第一基底弹性区和平板区表面和第二基底弹性区和平板区表面的初始氧化层，在第一基底支撑区表面和第二基底支撑区表面形成氧化层；以所述氧化层为掩膜，对暴露出的所述第一基底和第二基底进行刻蚀，直至暴露出绝缘层表面，在第二基底的支撑区形成第三支撑层；在暴露出的绝缘层表面和第一基底表面形成第三掩膜层，所述第三掩膜层暴露出所述绝缘层的部分弹性区表面和第一基底的部分弹性区表面；以所述第三掩膜层为掩膜，对所述绝缘层进行刻蚀，在绝缘层的支撑区形成第二支撑层，形成所述支撑结构，所述支撑结构包括第二支撑层和第三支撑层；对所述第一基底的弹性区进行刻蚀，形成所述敏感结构，所述敏感结构包括第一支撑部、惯性质量块和弹性梁结构。
37.如权利要求27所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，所述惯性质量块还包括相对的两个第一侧壁以及相对的两个第二侧壁，所述第一侧壁与第二侧壁相连且相互垂直；若干所述第一弹性层分别固定于两个第一侧壁上和两个第二侧壁上，若干所述第二弹性层分别固定于两个第一侧壁上和两个第二侧壁上。
38.如权利要求37所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，若干所述第一弹性层围绕所述惯性质量块均匀分布；若干所述第二弹性层围绕所述惯性质量块均匀分布。
39.如权利要求38所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，在平行于第一面的方向上，每一个第一弹性层与一个第二弹性层相邻，且相邻的第一弹性层和第二弹性层位于不同的侧壁上。
40.如权利要求38所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，任一第一侧壁上或第二侧壁上固定有一个第一弹性层和一个第二弹性层。
41.如权利要求37所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，所述第一弹性层在第一面的平行面上的投影图形为“S”型；所述第一弹性层包括若干平行排列的第一梁，以及连接相邻第一梁和连接第一梁和惯性质量块的第一连接层，位于第一侧壁上的第一梁平行于第一侧壁表面，位于第二侧壁上的第一梁平行于第二侧壁表面。
42.如权利要求41所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，所述第二弹性层在第一面的平行面上的投影图形为“S”型；所述第二弹性层包括若干平行排列的第二梁，以及连接相邻第二梁和连接第二梁和惯性质量块的第二连接层，位于第一侧壁上的第二梁平行于第一侧壁表面，位于第二侧壁上的第二梁平行于第二侧壁表面；相邻第一弹性层的第一梁和第二弹性层的第二梁在第一面的平行面上的投影垂直。
43.如权利要求37所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，所述第一弹性层在第一面的平行面上的投影图形为“L”型或条形；所述第二弹性层在第一面的平行面上的投影图形为“L”型或条形。
44.如权利要求27所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，所述第一弹性层的表面与惯性质量块第一面齐平；所述第二弹性层的表面与惯性质量块第二面齐平。
45.如权利要求36所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，所述惯性质量块的厚度小于所述第一支撑部的厚度。
46.如权利要求45所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，还包括：提供第四衬底，所述第四衬底与所述第一衬底的第一支撑部的第二面键合，所述惯性质量块第二面朝向所述第四衬底；对相固定的所述第四衬底、第二衬底和第一衬底进行分割，形成若干光纤加速度传感器，所述第四衬底形成若干保护盖板。
47.如权利要求27所述的光纤加速度传感器的形成方法，其特征在于，还包括：对相固定的所述第二衬底和第一衬底进行分割，形成若干光纤加速度传感器。
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