论文部分内容阅读
本论文对硕士期间从事的理论研究和实践工作进行了总结。首先对目前较有前途的NEMS加工工艺进行了研究和分类,分别介绍了极紫外射线曝光、电子束曝光、聚焦离子束曝光、纳米压印、自生长工艺等多种工艺,并与基于侧墙工艺的纳米加工工艺进行了比较。 侧墙工艺具有多种优点,首先它不需要特种光刻工艺设备,可大幅降低生产成本;其次,由于侧墙工艺与传统微电子工艺兼容,因此还可通过并行加工实现大规模生产;此外,侧墙工艺的线宽突破了传统光刻机所固有的光学分辨率局限,理论上可以实现和薄膜厚度一样的特征尺寸,从而为纳米结构向更小尺寸的进一步发展开拓了一个新的方向。 其次,本文对NEMS系统中的常见结构——纳米针尖的加工工艺进行了研究,介绍了自掩膜干法刻蚀生长术、二次D对E切面工艺、激光脉冲融解工艺、砒E横向刻蚀工艺、掩膜湿法腐蚀工艺等创新的纳米针尖加工工艺。我们还利用交叠侧墙工艺设计并制造了最小直径只有24纳米的针尖阵列,并对快速热退火和炉退火等简易的应力消除工艺、以及冷阱升华释放等新型牺牲层释放工艺等关键工艺进行了研究。 通过实验获得的纳米针尖,我们还探索了生化应用的潜力,并与北大工学院合作进行了SiO2/Si堆栈式纳米针尖表面的荧光蛋白吸附实验,并成功地获得了预期的荧光效果。 本文还基于侧墙工艺、结合冷阱升华释放工艺设计了一种厚度为400nm的纳米悬臂梁的全套工艺实验。本文所研究的纳米针尖和纳米悬臂梁均为基础纳米结构,在高灵敏传感器、高密度存储、生化检测系统、超高速计算、超精细表面粒子操纵等领域可以得到广泛应用。