论文部分内容阅读
单晶硅纳米线作为一种重要的纳米器件和结构，在量子限制和表面活性等方面有许多优异的性质，因此有着广泛的应用。例如，与MOSFET结合进行诸如蛋白质，DNA等生物大分子的检测；作为光子晶体、纳米自旋器件的基本结构。MEMS谐振器是一种基于微机械工艺加工出来的器件，具有低功耗、高Q值、易于IC集成等特点，在通讯和高频电路等领域有着广阔的应用前景。论文提出了两种制备单晶硅纳米结构的方法，同时开展了以氮化硅为介质层制备全固态体模式谐振器的制备工艺研究。
论文的绪论部分首先介绍了国内外制备单晶硅纳米线的研究背景和现状，对各种纳米线制作方法的优缺点进行了分析。之后，简要的介绍了梳状叉齿电容谐振器和梁式谐振器的结构和工作原理，讨论了传统体模式谐振器的类型和主要优缺点，分析了多晶硅内嵌梳齿结构体模式谐振器相对于其他结构谐振器的技术优势，确定了论文的研究方向。
第二章研究了热氧化法制备单晶硅纳米线的技术。首先对热氧化原理进行了系统分析，优化出版图设计参数和工艺参数。之后利用普通的光刻技术，通过干法刻蚀、湿氧氧化、干氧氧化相结合的方式，成功制备出线宽达到30nm的单晶硅纳米线。最后，对工艺中出现的问题以及制备单晶硅纳米线的误差来源进行了分析。
第三章提出了一种利用HNA选择性腐蚀技术制备单晶硅纳米线的方法。HNA对高掺杂和低掺杂浓度的硅材料具有非常高的腐蚀选择比。本工作利用此技术，首先对注入掺杂和扩散工艺进行分析，优化确定了注入掺杂，热退火和HNA腐蚀的工艺参数，设计了HNA选择性腐蚀制备单晶硅纳米线版图和工艺流程，成功制备出线宽达到240nm的单晶硅结构。对工艺中出现的问题，以及制备单晶硅纳米线的误差来源进行了分析。最后，将热氧化和HNA选择性腐蚀工艺相结合，开发了一种混合加工工艺、对HNA工艺制备的结构进行一步热氧化，非常容易地把结构的尺寸减小到100nm以下，且整个硅片上结构具有很好的一致性。
第四章是在本组前期的多晶硅内嵌梳齿结构体模式谐振器设计工作基础上，针对前期流片出现的问题，设计了一套以氮化硅为介质层制备多晶硅内嵌梳齿结构体模式谐振器的详细工艺过程。通过解决工艺中出现的问题，得到内嵌梳齿结构的MEMS体模式谐振器，其中谐振器特征尺寸设计在60～80μm，多晶硅梳齿线宽2μm，氮化硅介质层厚度为100 nm。最后，利用测试平台对谐振器的进行了电学测量和分析。
论文最后对以上工作进行了总结，提出下一步的工作方向。后续的工作应致力于通过选取SOI的硅片和利用相关软件进行工艺过程的模拟等方法对纳米线的线宽进行更精确的控制。对制备的多晶硅内嵌梳齿结构的体模式谐振器进行系统的测试工作。