CN115808191A - 一种高温自补偿光纤f-p腔mems振动传感器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温自补偿光纤F‑P腔MEMS振动传感器及其制造方法，属于高精度光纤传感技术领域。所述振动传感器采用碳化硅材质，包括局域粗糙化盖板、振动敏感芯片以及中心开设有通孔的基底；振动敏感芯片的内部对称设有至少一组固支梁，固支梁之间固设有质量块；质量块与固支梁和局域粗糙化盖板中心对齐，固支梁‑质量块上下表面均留有可动间隙；基底的通孔处穿有单模石英光纤，光纤通过氧化锆陶瓷管与基底粘接准直。本发明中振动传感器的光纤端面与质量块上、下表面构成双法珀腔，通过信号滤波对双法珀腔进行信号分离可实现对温度信号的实时获取和振动信号的自补偿，具有耐高温、高灵敏度、高精度以及能实现复合测量等优势。
Description
技术领域
本发明涉及高精度光纤传感技术领域，尤其涉及一种高温自补偿光纤F-P腔MEMS振动传感器及其制造方法。
背景技术
高温环境下的振动信号测量在航空航天、石油勘探等领域有着极为重要的作用，这对应用于高温环境下的振动传感器也提出了更高的要求。例如，对航空发动机的故障监测中，需要对整机低频振动和零部件局部高频振动进行同时测量，这就需要传感器同时具备宽频带、高精度、高灵敏度等特性；而发动机燃烧室、涡轮叶片等局部温度可达1500K，这也对传感器的极端高温耐受能力和温度补偿能力提出了挑战。
常见的耐高温振动传感器主要包括压阻式、压电式以及光纤式。首先，压阻式及压电式传感器在高温环境下分别存在电阻温度效应以及压电性能退化问题，影响传感器在高温环境下的实际测量精度；其次，压阻式及压电式传感器均采用电信号进行传输，本身温度漂移显著，在极端高温环境下使用较为困难。申请号为CN201910009344.1的发明专利中公开了一种高灵敏度、高频响、抗过载的碳化硅高温振动传感器，采用压阻式原理，其实际使用温度上限为600°C，且缺乏有效的温度补偿方案。
光纤式传感器采用光进行信号传输，能够有效避免上述问题发生，为极端高温环境下的振动测量提供了行之有效的手段。传统的硅基光纤振动传感器由于受材料特性限制，无法应用于超过800°C高温。蓝宝石等陶瓷材料由于其机械硬度高、化学惰性强，传统的机械以及MEMS工艺无法对其进行高深宽比加工，较难实现高灵敏度、宽频响所需的振动敏感结构制备。碳化硅材料介于两者之间，同时具备极端高温环境的耐受能力以及MEMS加工的适应性。申请号为CN201611246505.1的发明专利中公开了一种基于碳化硅光纤F-P谐振腔的振动加速度传感装置，该振动加速度传感装置主要针对振动加速度传感整体装置的描述，缺乏对高灵敏度、宽频响测量所需的碳化硅高深宽比振动敏感结构MEMS加工工艺的描述，且整体结构设计中没有涉及由结构热膨胀以及折射率温度效应等引入的温度漂移补偿技术，传感器的整体测量精度无法得到保障；申请号为CN201510901192.8的发明专利申请文件中公开了一种带有温度自补偿功能的光纤F-P腔加速度传感器，该传感器探头结构采用的硅基材料耐温性能不足，较难在超过800°C极端高温环境下长时间使用，且该传感器采用被准直管包裹的光纤光栅对传感器进行温度补偿，光纤光栅不与高温环境直接接触，温度响应较慢且存在传递损耗，影响温度补偿的准确性。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种高温自补偿光纤F-P腔MEMS振动传感器及其制造方法，该振动传感器具有温度漂移自补偿功能，能够解决现有技术中传感器耐温性能不足、结构加工困难以及温度漂移严重的问题。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种高温自补偿光纤F-P腔MEMS振动传感器，包括振动敏感芯片，还包括局域粗糙化盖板和开设有通孔的基底，所述局域粗糙化盖板和基底分别位于所述振动敏感芯片的顶部和底部；所述振动敏感芯片的内部对称设有至少一组固支梁，所述固支梁之间固设有质量块；所述基底的通孔处插设有光纤，所述光纤与所述基底之间固设有陶瓷管，所述陶瓷管、光纤、质量块和局域粗糙化盖板的中心对齐。
进一步的，所述局域粗糙化盖板、振动敏感芯片、基底、固支梁和质量块均为碳化硅材质，所述光纤为单模石英光纤，所述陶瓷管为氧化锆材质。
进一步的，所述质量块两端槽深与槽宽的深宽比大于10:1。
进一步的，一种高温自补偿光纤F-P腔MEMS振动传感器的制造方法，包括以下步骤：
S1：取洁净的双抛碳化硅晶片，制造具有固支梁-质量块二阶单自由度振动系统的振动敏感芯片；
S2：另取洁净的单抛碳化硅晶片，在下表面磁控溅射金属铝，背面光刻后湿法腐蚀窗口铝，形成黑碳化硅刻蚀掩膜；以金属铝作为刻蚀掩膜，RIE刻蚀碳化硅晶片，形成具有黑碳化硅结构、窗口粗糙度大于200nm的局域粗糙化盖板；
S3：另取洁净的单抛碳化硅晶片，在中心位置处腐蚀刻穿，形成中心具有通孔结构的碳化硅的基底；
S4：将制备完成的局域粗糙化盖板、振动敏感芯片和基底进行高温直接键合后通过飞秒激光旋切；
S5：将光纤端面平齐地固定在陶瓷管中，将陶瓷管准直固定在基底的通孔中，即可得到振动传感器结构。
进一步的，步骤S1的具体操作包括以下步骤：
S101：在双抛碳化硅晶片上表面电镀金属镍，正面光刻，形成镍腐蚀窗口后湿法腐蚀金属镍，形成碳化硅刻蚀掩膜；
S102：以金属镍作为刻蚀掩膜，RIE刻蚀碳化硅晶片，形成传感器上方可动间隙；
S103：在双抛碳化硅晶片下表面重复步骤S101和步骤S102，形成传感器下方可动间隙；
S104：在双抛碳化硅晶片上表面电镀金属镍，形成固支梁刻蚀掩膜，并通过RIE刻蚀形成梁结构高度差；
S105：在双抛碳化硅晶片下表面电镀金属镍，形成质量块刻蚀掩膜，并通过RIE刻蚀将非质量块部分刻穿，即得具有固支梁-质量块二阶单自由度振动系统的振动敏感芯片。
进一步的，步骤S101的具体操作包括以下步骤：
S1011：在洁净的双抛碳化硅晶片上表面电镀200nm金属镍，用作后续干法刻蚀的掩膜材料；
S1012：在金属镍表面旋涂光刻胶，光刻显影，形成金属镍腐蚀窗口；
S1013：以光刻胶作为保护层，采用1:20稀释的三氯化铁溶液腐蚀步骤S1012中金属镍腐蚀窗口处的金属镍，后通过丙酮溶液去除表面光刻胶，形成窗口碳化硅刻蚀区域；
S1014：以金属镍作为刻蚀掩膜，反应离子刻蚀窗口碳化硅刻蚀区域处的碳化硅，后通过三氯化铁溶液去除表面金属镍，形成传感器上方可动间隙。
本发明的有益效果是：
1、本发明中的高温自补偿光纤F-P腔MEMS振动传感器采用具有固支梁-质量块二阶单自由度振动系统的振动敏感芯片结构，以及局域粗糙化盖板和基底的结构，光束自ASE宽带光源发出，由石英光纤垂直入射传感器，由于光纤端面、质量块下表面及质量块上表面相互平行，且6H-SiC晶片对ASE宽带光源发出的1525-1575nm波段近红外光光学透明，因此光束在三个端面均存在反射与透射；其中光纤端面与质量块下表面构成F-P空气腔，质量块下表面与质量块上表面构成F-P结构腔，空气腔与结构腔相互耦合，自光纤出射返回，通过光纤环形器进入后端信号解调系统；通过双F-P腔复合光谱信号滤波与分离解耦技术实现传感器的温度漂移自补偿，可以很大程度提升传感器在高温环境下的测量精度。
2、本发明中的振动传感器的关键敏感单元为基于固支梁-质量块的二阶单自由度高深宽比振动敏感结构，通过MEMS工艺形成具有高深宽比大于10:1的具有集中质量块的振动敏感结构，可以在保证传感器高灵敏度的前提下，获得更小的传感器尺寸和更宽的频响范围。对于该振动敏感结构，在有效测量范围及频响范围内，传感器稳态受迫振动位移与外部加速度成正比，且振动频率与外部振动频率一致；因此，通过对F-P空气腔信号进行解调及快速傅里叶变换，即可得到传感器位移的时域及频域信息。而该信息不仅包含因受迫振动引起的位移，同时包含了因结构热膨胀引入的腔长变化以及折射率温度效应引入的解调误差。
3、本发明的振动传感器基于全碳化硅的双F-P腔高温自补偿芯片和耐高温封装结构，具备极端高温环境耐受能力。
4、本方面还提出了一种高温自补偿光纤F-P腔MEMS振动传感器的制造方法，该制造方法在保证传感器高灵敏度、宽频响测量的同时，采用局部黑碳化硅刻蚀技术避免了由其余反射面对双F-P腔结构引入信号串扰。
附图说明
图1为本发明中振动传感器结构示意图。
图2为本发明中振动传感器双F-P腔复合干涉光谱。
图3为本发明中振动传感器F-P空气腔低频干涉光谱。
图4为本发明中振动传感器F-P结构腔高频干涉光谱。
图5为本发明振动传感器制造过程中双抛碳化硅晶片上表面形成窗口碳化硅刻蚀区域示意图。
图6为本发明振动传感器制造过程中在双抛碳化硅晶片上表面形成固支梁-质量块结构上方可动间隙示意图。
图7为本发明振动传感器制造过程中双抛碳化硅晶片下表面形成窗口碳化硅刻蚀区域示意图。
图8为本发明振动传感器制造过程中在双抛碳化硅晶片下表面形成固支梁-质量块结构下方可动间隙示意图。
图9为本发明振动传感器制造过程中在双抛碳化硅晶片上表面形成固支梁刻蚀区域示意图。
图10为本发明振动传感器制造过程中刻蚀双抛碳化硅晶片上表面示意图。
图11为本发明振动传感器制造过程中刻蚀双抛碳化硅晶片下表面形成质量块刻蚀区域示意图。
图12为本发明振动传感器制造过程中具有固支梁-质量块的碳化硅振动敏感芯片结构示意图。
图13为本发明振动传感器制造过程中局域粗糙化盖板和基底结构示意图。
图14为本发明振动传感器制造过程中振动敏感芯片、局域粗糙化盖板和基底固定结构示意图。
其中，1-局域粗糙化盖板，2-振动敏感芯片，3-基底，4-固支梁，5-质量块，6-光纤，7-陶瓷管。
具体实施方式
为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
实施例1
如附图1所示，一种高温自补偿光纤F-P腔MEMS振动传感器，包括碳化硅材质的局域粗糙化盖板1、振动敏感芯片2，和开设有通孔的基底3，所述局域粗糙化盖板1和基底3分别位于所述振动敏感芯片2的顶部和底部；所述振动敏感芯片2的内部对称设有至少一组固支梁4，所述固支梁4之间固设有质量块5，固支梁4和质量块5形成基于固支梁4-质量块5的二阶单自由度振动系统，该系统会在竖直方向的外部振动环境下产生与整体结构的相对位移；所述固支梁4在中心对称的情况下根数与布局不限，与振动敏感芯片2边缘部分和质量块5刚性连接，质量块5尺寸和质量远大于固支梁4，通过更集中的固支梁4-质量块5模型可以保证传感器更高的灵敏度和更宽的频响范围。
局域粗糙化盖板1中心位置采用了MEMS黑碳化硅工艺对其进行了局部的粗糙化，保证光线在传输至该位置时形成漫反射，消除多余反射光对待采集信号的干扰。局域粗糙化盖板1、振动敏感芯片2和基底3通过高温直接键合完成连接，并且中心对齐。
所述基底3的中心位置开有一圆形通孔，用于插入光纤6，所述光纤6为耐高温单模石英光纤，所述光纤6与所述基底3之间固设有陶瓷管7，陶瓷管7的材质为氧化锆，并通过六轴光路调节系统进行调节，保证光纤6端面与质量块5底部中心位置准直。光纤6通过氧化锆的陶瓷管7自碳化硅基底3通孔处插入，孔隙配合之间存在一定余量，用于腔长初始值调节和光路准直；在光路调节完毕后，采用耐高温无机胶对三者进行位置固定。
本发明中振动传感器的工作原理为：光束自ASE宽带光源发出，由光纤6垂直入射传感器，由于光纤6端面、质量块5下表面及质量块5上表面相互平行，且6H-SiC晶片对ASE宽带光源发出的1525-1575nm波段近红外光光学透明，因此光束在三个端面均存在反射与透射；其中光纤6端面与质量块5下表面构成F-P空气腔，质量块5下表面与质量块5上表面构成F-P结构腔，空气腔与结构腔相互耦合，自光纤出射返回，通过光纤环形器进入后端信号解调系统。
进一步的，传感器的后端解调系统主要包括光谱分析仪、光电二极管及上位机。双F-P腔耦合出射信号首先通过光谱分析仪进行色散，变成以光波长为横坐标，光强值为纵坐标的双腔干涉光谱；然后通过光电二极管完成光-电信号转换并输入上位机。
进一步，F-P干涉腔的光频率主要由光程差决定。在设计中，将F-P结构腔的光程差数倍于F-P空气腔，即可形成高频与低频的叠加信号，在解调算法中分别加入高通与低通滤波器进行滤波，可以实现对F-P空气腔信号与F-P结构腔信号的分离。
进一步，由于质量块5上表面依然存在出射光，该出射光会通过上盖板再次反射与透射，对已有的双F-P腔信号形成叠加，影响后端解调与滤波处理。因此，需要对传感器上盖板做局域粗糙化处理，保证光线在上盖板局域粗糙化表面形成漫反射，而不是继续反射与透射，对双F-P腔信号造成干扰。
进一步，传感器的关键敏感单元为基于固支梁4-质量块5的二阶单自由度高深宽比振动敏感结构，通过MEMS工艺形成具有深宽比（>10:1）的具有集中质量块的振动敏感结构，可以在保证传感器高灵敏度的前提下，获得更小的传感器尺寸和更宽的频响范围。对于该振动敏感结构，在有效测量范围及频响范围内，传感器稳态受迫振动位移与外部加速度成正比，且振动频率与外部振动频率一致；因此，通过对F-P空气腔信号进行解调及快速傅里叶变换，即可得到传感器位移的时域及频域信息。而该信息不仅包含因受迫振动引起的位移，同时包含了因结构热膨胀引入的腔长变化以及折射率温度效应引入的解调误差。
进一步，随着温度升高，碳化硅材料的杨氏模量随之改变，F-P结构腔同样会产生热膨胀现象。受热膨胀使F-P结构腔的光程差增大，干涉光光频减小，通过对F-P结构腔光谱信号的获取与解调，可以得到F-P结构腔腔长与温度的一一对应关系。
最后，通过将由F-P结构腔采集获取的单温度信息导入由F-P空气腔采集获取的耦合温度变化的振动信息，即可实现对传感器高温振动信号的温度自补偿。
进一步的，光纤6端面与质量块5底部中心位置准直，反映到后端光谱仪采集到的双F-P腔干涉光谱的对比度与完整性，对光完成后的双F-P腔干涉光谱如附图2所示。对光完成后，使用耐高温无机胶在基底3、陶瓷管7以及光纤6的各个连接处进行点胶，保证其相对位置的固定。
对光谱仪采集获取的双F-P腔干涉光谱进行解耦。在完成光-电信号转换并进入上位机后，在后端解调算法中加入数字滤波器，通过低通滤波器滤除由F-P结构腔产生的高频干涉信号，得到F-P空气腔信号，如附图3所示；通过高通滤波器滤除由F-P空气腔产生的低频干涉信号，得到F-P结构腔信号，如附图4所示。两者均为由法布里-珀罗干涉形成的类余弦信号，通过双峰法、互相关系数法等腔长解调算法可以实现对两者腔长的解调。最后，采用FFT快速傅里叶变换将分离后的双腔腔长信号转换至频域，通过高温标定得到F-P结构腔腔长与温度的对应关系，并将该数据与F-P空气腔腔长做差分，即可实现传感器的温度自补偿。
实施例2
实施例二中提供一种高温自补偿光纤F-P腔MEMS振动传感器的制造方法，所述高温自补偿光纤F-P腔MEMS振动传感器的结构如实施例所示，具体的，所述制造方法包括以下步骤：
步骤1：在洁净的4英寸圆形的双抛碳化硅晶片上表面电镀200nm金属镍用作后续干法刻蚀的掩膜材料；在金属镍表面旋涂光刻胶，光刻显影，形成金属镍腐蚀窗口；以光刻胶作为保护层，采用1:20稀释的三氯化铁溶液腐蚀窗口处金属镍，后通过丙酮溶液去除表面光刻胶，形成窗口碳化硅刻蚀区域，如附图5所示。
步骤2：以金属镍作为刻蚀掩膜，反应离子刻蚀窗口处碳化硅，后通过三氯化铁溶液去除表面金属镍，形成固支梁4-质量块5结构上方可动间隙，如附图6所示。
步骤3：重复步骤1和步骤2，在双抛碳化硅晶片下表面完成固支梁4-质量块5结构下方可动间隙，操作过程采用背面套刻对准标记与正面刻蚀区域严格对准，如附图7和附图8所示。
步骤4：在完成步骤2后的双抛碳化硅晶片上表面电镀500nm金属镍，用于固支梁4结构刻蚀掩膜；后重复步骤1的操作，形成固支梁4刻蚀区域，如附图9所示。
步骤5：重复步骤2的操作，刻蚀双抛碳化硅晶片上表面至梁结构与非梁区域高度差满足设计要求，如附图10所示。
步骤6：在完成步骤3后的双抛碳化硅晶片下表面电镀2μm金属镍，用于质量块5高深宽比结构刻蚀厚掩膜；后重复步骤1的操作，形成质量块5刻蚀区域，如附图11所示。
步骤7：重复步骤2的操作，刻蚀双抛碳化硅晶片下表面至完全刻穿，形成具有高深宽比的固支梁4-质量块5的碳化硅振动敏感芯片2，如附图12所示。
步骤8：另取洁净的单抛碳化硅晶片，抛光面磁控溅射500nm金属铝，用作黑碳化硅刻蚀掩膜（由于金属铝粒子在干法刻蚀过程中会随机附着在刻蚀区域表面形成微掩膜，因此采用金属铝作为刻蚀掩膜可以提升刻蚀区域表面粗糙度，且该粗糙度会随刻蚀时间的增长而提升，形成黑碳化硅结构）；在金属铝表面旋涂光刻胶，光刻显影，形成金属铝腐蚀窗口；以光刻胶作为保护层，使用铝刻蚀液腐蚀金属铝后丙酮去胶，形成黑碳化硅刻蚀区域；以金属铝作为刻蚀掩膜，反应离子刻蚀单抛碳化硅晶片9抛光面至表面粗糙度大于200nm，得到碳化硅的局域粗糙化盖板1；
步骤9：重复步骤6和7，取另一片洁净的单抛碳化硅晶片刻穿，形成具有通孔结构的碳化硅的基底3，如附图13所述。
步骤10：对碳化硅振动敏感芯片2、局域粗糙化盖板1和基底3上述三片晶片所有抛光面采取氧等离子体表面活化后，使用键合机对其进行高温直接键合，键合前腔室内抽真空，键合后采取阶梯式退火，释放界面应力；最后根据实际尺寸需要，采用飞秒激光旋切技术，即可获得单只本发明实施例一中所述的传感器芯片，如附图14所示。
步骤11：将端面平整的光纤6（单模石英光纤）插入氧化锆的陶瓷管7中，至光纤6端面与陶瓷管7端面平齐，使用UV胶涂覆于两者连接处，紫外灯固化5秒，将两者位置暂时固定；将固定有光纤6的陶瓷管7自基底3通孔处插入传感器芯片，使用六轴光路调节系统调整两者的相对位置直至完全准直，准直度通过传感器后端光谱仪采集的F-P腔干涉光谱的对比度与最大光强度进行表征；相对位置调节完成后，使用耐高温无机胶对上述UV胶涂覆位置以及陶瓷管7与基底3的连接位置进行涂覆，涂覆完成后，先于六轴光路调节架静置24小时自然固化，后置入高温烘箱150°C烘烤2小时，完成对耐高温无机胶胶体的加固以及UV胶的挥发。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种高温自补偿光纤F-P腔MEMS振动传感器，包括振动敏感芯片（2），其特征在于：还包括局域粗糙化盖板（1）和开设有通孔的基底（3），所述局域粗糙化盖板（1）和基底（3）分别位于所述振动敏感芯片（2）的顶部和底部；所述振动敏感芯片（2）的内部对称设有至少一组固支梁（4），所述固支梁（4）之间固设有质量块（5）；所述基底（3）的通孔处插设有光纤（6），所述光纤（6）与所述基底（3）之间固设有陶瓷管（7），所述陶瓷管（7）、光纤（6）、质量块（5）和局域粗糙化盖板（1）的中心对齐。
2.根据权利要求1所述的一种高温自补偿光纤F-P腔MEMS振动传感器，其特征在于：所述局域粗糙化盖板（1）、振动敏感芯片（2）、基底（3）、固支梁（4）和质量块（5）均为碳化硅材质，所述光纤（6）为单模石英光纤，所述陶瓷管（7）为氧化锆材质。
3.根据权利要求1所述的一种高温自补偿光纤F-P腔MEMS振动传感器，其特征在于：所述质量块（5）两端槽深与槽宽的深宽比大于10:1。
4.如权利要求1~3任一项所述的一种高温自补偿光纤F-P腔MEMS振动传感器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：取洁净的双抛碳化硅晶片，制造具有固支梁（4）-质量块（5）二阶单自由度振动系统的振动敏感芯片（2）；
S2：另取洁净的单抛碳化硅晶片，在下表面磁控溅射金属铝，背面光刻后湿法腐蚀窗口铝，形成黑碳化硅刻蚀掩膜；以金属铝作为刻蚀掩膜，RIE刻蚀碳化硅晶片，形成具有黑碳化硅结构、窗口粗糙度大于200nm的局域粗糙化盖板（1）；
S3：另取洁净的单抛碳化硅晶片，在中心位置处腐蚀刻穿，形成中心具有通孔结构的碳化硅的基底（3）；
S4：将制备完成的局域粗糙化盖板（1）、振动敏感芯片（2）和基底（3）进行高温直接键合后通过飞秒激光旋切；
S5：将光纤（6）端面平齐地固定在陶瓷管（7）中，将陶瓷管（7）准直固定在基底（3）的通孔中，即可得到振动传感器结构。
5.根据权利要求4所述的一种高温自补偿光纤F-P腔MEMS振动传感器的制造方法，其特征在于，步骤S1的具体操作包括以下步骤：
S101：在双抛碳化硅晶片上表面电镀金属镍，正面光刻，形成镍腐蚀窗口后湿法腐蚀金属镍，形成碳化硅刻蚀掩膜；
S102：以金属镍作为刻蚀掩膜，RIE刻蚀碳化硅晶片，形成传感器上方可动间隙；
S103：在双抛碳化硅晶片下表面重复步骤S101和步骤S102，形成传感器下方可动间隙；
S104：在双抛碳化硅晶片上表面电镀金属镍，形成固支梁（4）刻蚀掩膜，并通过RIE刻蚀形成梁结构高度差；
S105：在双抛碳化硅晶片下表面电镀金属镍，形成质量块（5）刻蚀掩膜，并通过RIE刻蚀将非质量块部分刻穿，即得具有固支梁（4）-质量块（5）二阶单自由度振动系统的振动敏感芯片（2）。
6.根据权利要求5所述的一种高温自补偿光纤F-P腔MEMS振动传感器的制造方法，其特征在于，步骤S101的具体操作包括以下步骤：
S1011：在洁净的双抛碳化硅晶片上表面电镀200nm金属镍，用作后续干法刻蚀的掩膜材料；
S1012：在金属镍表面旋涂光刻胶，光刻显影，形成金属镍腐蚀窗口；
S1013：以光刻胶作为保护层，采用1:20稀释的三氯化铁溶液腐蚀步骤S1012中金属镍腐蚀窗口处的金属镍，后通过丙酮溶液去除表面光刻胶，形成窗口碳化硅刻蚀区域；
S1014：以金属镍作为刻蚀掩膜，反应离子刻蚀窗口碳化硅刻蚀区域处的碳化硅，后通过三氯化铁溶液去除表面金属镍，形成传感器上方可动间隙。
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