专利名称：牺牲层腐蚀技术制造的带场效应管的纳米梁谐振器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种谐振器，特别是纳米梁谐振器。
背景技术：
纳米梁谐振器是十分典型的纳机电(Nano Electromechanical System，NEMS)器件。它不仅可作为射频滤波器、振荡器、频率基准元件等在射频电路中得到直接应用，而且许多传感器是以谐振器为基础的，例如谐振式传感器、陀螺等。在微机电(Micro ElectromechanicalSystem，NEMS，MEMS)器件中，已发展了很多与MEMS器件相适宜的激励和检测方式，例如电磁、静电、压阻、激光等等。但对一个纳米梁谐振器来说，由于体积太小，在MEMS器件中普遍使用的激励和检测手段将不再适合于纳米梁谐振器。目前用于纳米梁谐振器的检测方法，例如强磁场辅助的电磁检测，由于信号比较小，而背景却很强，从而检测电路的动态范围大部分被背景所占用。而另一种类似于惠斯顿电桥的差分检测方法，由于信号与驱动电压是同频率的，对于分析噪声等对比度要求比较高的场合存在一定的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种低成本、适应检测的牺牲层腐蚀技术制造的带场效应管的纳米梁谐振器。且制作工艺简单，与NEMS工艺兼容，又与静电驱动配合，实现纳米梁谐振器的结构、驱动及检测三者全集成。
本发明的上述目的是采用如下技术方案予以实现的包含纳米梁谐振器及其金属电极，所述纳米梁谐振器是在绝缘层上硅材料上用牺牲层腐蚀技术制造出的，在其两端进行掺杂形成P-i-P或N-i-N沟道结构的，作为场效应管沟道的纳米梁，衬底硅作为场效应管的栅电极。
场效应管检测方法实际是基于一个沟道宽度和厚度达到纳米量级的场效应管，其栅绝缘层采用的是真空间隙或空气间隙。在绝缘层上硅(Silicon on Insulator，SOI)材料上制作出纳米梁，将这个纳米梁作为场效应管的沟道，在纳米梁的两端进行掺杂，从而形成P-i-P或N-i-N沟道结构，利用衬底硅作为栅电极，这样就构成一个底栅电极场效应管。这一结构中，在底栅电极加上一个直流偏压和一个交流驱动电压，这一直流偏压为场效应管提供一个固定的栅压，而交流驱动电压将产生一个交变静电力驱动纳米梁振动。纳米梁的振动，将使电场产生改变，从而导致沟道中电流出现改变。这一现象不管梁的尺寸是多少均将存在，因此可以作为一种纳米梁谐振器的检测方法。检测出上述电流的改变情况，即可以测出纳米梁的振动幅度和频率。
本发明由于利用其结构内部的一个沟道宽度和厚度达到纳米量级的场效应管，作为纳米梁谐振器的检测方法。这种纳米梁谐振器制作工艺简单，与NEMS工艺兼容，而且可与静电驱动配合实现纳米梁谐振器的结构、驱动及检测三者全集成。而且不管梁的尺寸如何改变，这种方法均是适用的。因此，本发明的实施，可以为今后纳米梁谐振器降低成本、推广应用范围起到很好的作用。
图1是本发明的立体结构示意图；图2是图1的A-A剖视结构示意图。
具体实施例方式
参照图1、图2，本发明是以SOI硅外延片为原材料，采用微纳机械加工工艺制造。悬臂纳米梁6制造是以光刻胶作为掩模，用反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching)工艺刻蚀硅层4到SOI中间的二氧化硅绝缘层3，然后再利用牺牲层腐蚀技术将纳米梁6下面的二氧化硅绝缘层3掏空。使用该工艺制作出的悬臂纳米梁6侧壁垂直。P-i-P或N-i-N沟道结构的制作是利用光刻胶作掩模光刻出需要掺杂的区域，随后进行硼或磷注入形成P+或N+区域。
具体制作工艺描述如下1、以SOI硅外延片为原材料，经切割、清洗等制成标准的硅外延片。
2、利用电子束直写(Electron beam direct writing)技术光刻出纳米梁6的图形。
3、光刻后利用反应离子刻蚀技术刻蚀出纳米梁6的结构。
4、再次利用光刻技术刻蚀出纳米梁6的两端需要掺杂的区域。
5、在光刻胶的掩膜下，在纳米梁6的两端进行重掺杂硼或磷，从而形成P-i-P或N-i-N沟道结构。
6、利用真空蒸发技术和光刻技术刻蚀出纳米梁6两端的金属电极5、7。
7、利用牺牲层腐蚀技术腐蚀掉纳米梁6下面的二氧化硅绝缘层3，使纳米梁3下面悬空形成空中桥梁(Air-Bridge)的结构。
8、在硅衬底2的底面上制作金属底电极1，作为场效应管的栅极。
对于纳米梁谐振器来说，主要性能指标包括工作频率、品质因素及信噪比。这一结构中，在场效应管的栅电极上将加上一个直流偏压和一个交流驱动电压，这一直流偏压为场效应管提供一个固定的栅压，而交流驱动电压将产生一个交变静电力驱动纳米梁6振动。这一交变静电力具有两个分量，一个同频率分量及一个二倍频分量，同频率分量的幅度与直流偏压及交流电压幅度的乘积成比例，而二倍频分量的幅度仅与交流电压的幅度平方成比例，与直流偏压无关。当交流电压频率达到纳米梁6谐振频率的1/2附近时，纳米梁6在二倍频率分量的作用下谐振，从而使场效应管源漏端电流出现一个频率为交流电压频率2倍的输出，这一输出直接与纳米梁6的振动幅度成正比，因此可以测出纳米梁6的振动幅度和频率。
权利要求
1.一种牺牲层腐蚀技术制造的带场效应管的纳米梁谐振器，包含纳米梁谐振器及其金属电极(5、7)，其特征在于所述纳米梁谐振器是在绝缘层上硅材料上用牺牲层腐蚀技术制造出的，在其两端进行掺杂形成P-i-P或N-i-N沟道结构的，作为场效应管沟道的纳米梁(6)，衬底硅(2)作为场效应管的栅电极。
全文摘要
一种牺牲层腐蚀技术制造的带场效应管的纳米梁谐振器，包括纳米梁谐振器及其金属电极，纳米梁谐振器是在绝缘层上硅(SOI)材料上用牺牲层腐蚀技术制作出的纳米梁，并在纳米梁的两端掺杂硼或磷，使其形成P－i－P或N－i－N沟道结构，作为场效应管的沟道，底电极作为场效应管的栅电极。本发明制作工艺简单，与NEMS工艺兼容，又与静电驱动配合，实现纳米梁谐振器的结构、驱动及检测三者全集成。为纳米梁谐振器降低成本，推广应用范围起到很好的作用。
文档编号H01L21/02GK1618727SQ200410089180
公开日2005年5月25日 申请日期2004年12月1日 优先权日2004年12月1日
发明者金仲和, 马慧莲, 鲍景富, 丁纯, 王跃林 申请人:浙江大学