基于栅极调控的硅纳米线阵列式加速度计及其加工工艺

技术特征：
1.基于栅极调控的硅纳米线阵列式加速度计的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：s1、选取一块(111)型soi硅片，在其顶层硅表面制备一层氮化硅薄膜，形成致密的介质掩膜层；s2、在介质掩膜层中光刻三角形图案阵列，并刻蚀各三角形图案处的氮化硅，形成三角形窗口阵列；s3、对三角形窗口阵列处的硅进行干法刻蚀，一直刻蚀到soi硅片的氧化层，制得深度一致的竖直三角形阵列槽；其中，竖直三角形阵列槽为以三个竖直三角形槽周向均匀分布为阵列单元的阵列结构；s4、采用干法刻蚀刻蚀竖直三角形阵列槽下的氧化层，接着再刻蚀底层硅，去除光刻胶；s5、将经过步骤s4处理之后的竖直三角形阵列槽进行各向异性湿法腐蚀，形成每个侧壁均属于{111}晶面族的六边形腐蚀槽，且相邻的六边形腐蚀槽之间形成单晶硅墙壁结构，每三个相互相邻的六边形腐蚀槽中间出现相对的锥体结构，且100晶向的底层硅出现的腐蚀槽将顶层硅上的锥体结构释放；s6、基于自限制热氧化工艺对硅片热氧化，单晶硅纳米墙壁的顶部中央位置形成单晶硅纳米线，得到硅纳米线阵列；s7、在芯片的适当位置刻蚀氮化硅形成方形窗口，对方形窗口硼离子注入后再进行退火，之后制作正、负电极；s8、在悬空的氮化硅薄膜上制备栅极；栅极用于调节硅纳米线阵列的沟道；s9、在芯片的适当位置制作隔离沟道以实现正、负极的物理隔绝；s10、去除被氧化的单晶硅纳米墙壁，释放整个结构。2.如权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，所述阵列单元中的三个竖直三角形槽的分布为两个位于同一行、剩余的一个位于另一行。3.如权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，相邻阵列单元共用二个竖直三角形槽，四个竖直三角形槽的分布为两个位于同一行、另两个位于另一行。4.如权利要求2或3所述的加工工艺，其特征在于，所述阵列单元的数量为2-1000。5.如权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，所述氮化硅薄膜的厚度为50nm-5μm。6.如权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，所述单晶硅纳米墙壁结构的宽度小于1μm。7.如权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，所述单晶硅纳米线的宽度为10-800nm。8.如权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，所述栅极位于硅纳米线的正上方。9.如权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，所述栅极的宽度为1-20μm。10.如权利要求1-9任一项所述的加工工艺加工得到的硅纳米线阵列式加速度计。

技术总结
本发明涉及基于栅极调控的硅纳米线阵列式加速度计及其加工工艺。硅纳米线阵列式加速度计包括硅纳米线阵列、氮化硅薄膜、质量块、金电极、栅极和硅基底。当加速度计受到外界的加速度作用时，质量块位移会使得硅纳米线发生形变，硅纳米线形变会导致电导发生变化，进而输出变化的信号；同时，栅极能够调制硅纳米线阵列沟道，进而寻找出器件的最佳工作点。另外，本发明工艺简单、成本低廉。成本低廉。成本低廉。


技术研发人员：杨勋 郑驰霖 刘超然 郭礼康
受保护的技术使用者：西华师范大学
技术研发日：2022.10.26
技术公布日：2023/1/31