基于纳米孔的DNA测序技术激发了全世界对固态纳米孔的研究热潮。实际上,除了作为生物传感平台,固态纳米孔在近场光学、能量转换、分子分离等许多领域都有着巨大的应用潜力。然而,固态纳米孔的制造仍然面临一些根本性的挑战。其一,制造效率低、成本高。其二,纳米孔形貌、尺寸及位置可控性有待进一步提高。针对这些挑战,本文提出了“利用传统微电子工艺廉价地制造硅基纳米孔阵列”的研究目标。围绕这个目标,本文提出了一种电感耦合等离子体(ICP)刻蚀和湿法刻蚀相结合制造硅基纳米孔阵列的方法。这种方法最大的优点在于,通过调整湿法刻蚀掩膜窗口的长宽比,可以对纳米孔的形状进行控制。在对ICP刻蚀和各向异性湿法刻蚀过程深入分析的基础上,建立了纳米孔孔径控制方程,开展了模拟和实验。制造出了特征尺寸为38 nm的正方形和矩形纳米孔阵列。为了降低制造成本,本文进一步提出了一种纯湿法刻蚀制造大规模硅基纳米孔阵列的方法。利用高温湿法刻蚀取代了ICP刻蚀,使得纳米孔阵列芯片(4寸)的制造成本减少了80%。设计并自制了一种离子电流和颜色反馈式单面湿法刻蚀设备,实现了纳米孔开孔过程的实时可控化和间接可视化,使得纳米孔孔径控制方程大幅度简化。在深入研究和优化纯湿法刻蚀工艺的基础上,制造出了形状(长宽比)和尺寸精确可控、特征尺寸小至13 nm的纳米孔、纳米缝阵列。为了进一步缩小纳米孔的尺寸,本文利用干氧氧化对上述硅基纳米孔阵列进行了可控收缩。在对锥面硅的干氧氧化进行深入研究的基础上,提出了基于黏性应力的理论模型,开展了纳米孔收缩模拟和实验,二者吻合地较好。利用这个方法,将上述锥形硅基纳米孔阵列进一步可控收缩至8 nm,直至完全闭合(~0 nm)。此外,本文对金属辅助等离子体刻蚀(MaPE)硅基纳米孔的机理和工艺也进行了深入研究,利用优化的MaPE工艺制造出了锥角和尺寸(~26 nm)可控的圆锥形纳米孔阵列。利用上述各种硅基纳米孔阵列作为模板,本文还开展了接触式和非接触式纳米掩模光刻实验,在任意衬底上实现了从82 nm到7μm的平面微、纳结构阵列制造,获得了一种新型的微纳制造方法。