基于MEMS工艺制作的硅纳米线及其电学性质

第２７卷第９期　半导体学报　ＶＯ１．２７　ＮＯ．９　Ｓｅｐ．，２００６　２００６年９月　ＣＨＩＮＥＳＥ　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＳ　基于ＭＥＭＳ工艺制作的硅纳米线及其电学性质＊　刘文平　李　铁　杨　匣　焦继伟　李昕欣　王跃林　２０００５０）　（２中国科学院研究生院，北京１０００３９）　（１中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海摘要：通过运用Ｓｉ。Ｎ　和Ｓｉ０２作掩膜，采用各向同性和各向异性腐蚀液，利用硅的腐蚀自停止特性，实现了硅梁的　纳米宽度控制，同时利用多次氧化在ＳＯ１材料上实现ｒ纳米厚度控制，最终成功批量制作了硅纳米线．扫描电镜观　测表明，制备的纳米线厚度和宽度都可严格控制在ｌＯＯｎｍ以下，最细的纳米线宽度可以达到２０ｎｍ．同批样品的宽　度变化范围在２０％以内．大气中对其电学特性测量表明，剥离了表面氧化层的纳米线的电阻会随放置时间的增长　而逐渐增大．进一步实验分析发现水分吸附在其电阻变化中起了重要的作用．　关键词：硅纳米线；ＭＥＭＳ技术；表面吸附　ＥＥＡＣＣ：２５５０Ｎ　中图分类号：ＴＮ３０３　文献标识码：Ａ　文章编号：０２５３—４１７７（２００６）０９—１６４５—０５　由于光的衍射和干涉等特性不能达到这一要求，因　１　引言　近年来，硅纳米线由于其特殊的物理性质和潜　在的应用前景，越来越受到人们的重视．在纳米电路　的研究中，硅纳米线有望成为下一代集成电路的连　接引线甚至是基本的器件单元ｌ＿１］．除此之外，随着比　表面积的进一步增大，表面效应变得更加明显．一根　直径为２０ｎｍ的硅纳米线，有近２０％的原子为表面　原子，因此表面吸附和表面氧化都会对硅纳米线的　电学性质造成很大的影响ｌ＿１］，这使得硅纳米线有望　成为某些传感器的敏感单元ｌ＿２］．　但是，目前的硅纳米线制造技术在一定程度上　阻碍了人们在硅纳米线上的研究进程．目前制作硅　纳米线的方法主要可分为两类：一类是“自下而上”　此目前“自上而下”方法制作纳米器件需要采用电子　束或者聚焦离子束直写＿６］．由此带来的缺点是制作　成本昂贵，生产效率低，不利于批量生产．　本文我们提出一种基于ＭＥＭＳ技术的硅纳米　线制作工艺．通过采用ｓＯＩ材料，利用硅材料自身　固有特性，采取巧妙的结构设计和准确的工艺控制，　制作出符合特定要求的纳米线．这种方法利用了平　面工艺的批量制作优势，可以与成熟的半导体工艺　相兼容，同时避免了传统“自上而下”方法中低效、昂　贵的高精度光刻工艺．所制成的硅纳米线尺度可控　性强、定位性好、结构一致性好、易于实现阵列化，为　些不需要高集成度的传感器、谐振器等应用领域　和纳米线传热、电输运性质的基础研究提供了一种　一（ｂｏｔｔｏｍ．ｕｐ）方法．例如，采用化学气相淀积、物理气　相淀积、激光烧蚀或固．液．固生长等方法，可以在催　化剂的辅助下在大面积的衬底上随机生长出纳米　线Ｅ３，４］，再通过光刻或者ＦＩＢ制作上电极ｌ＿５　实现各　种纳米器件．其缺点是难以操作和定位，给大规模集　成生产带来困难．此外硅纳米线的纯度以及尺度的　均匀性在上述工艺中都无法得到很好的保证．另一　类是“自上而下”（ｔｏｐ．ｄｏｗｎ）方法Ｅ６，７￣，也即利用类　似于传统集成电路的方法制作硅纳米线．这种方法　是在已经准备好的材料层上，通过光刻、刻蚀和沉积　等方式，直接制作出所需要的纳米结构．这种方法通　常需要亚微米量级的制作精确度．传统的加工工艺　＊国家重点基础研究发展规划资助项目（批准号：２００６ＣＢ３００４０３）　十通信作者．Ｅｍａｉｌ．．ｗｅｎｐｉｎｇｌｌ＠ｍａｉｌ．ｓｉｍ．ａｃ．ｃｎ　２００６．０２．２２收到，２００６．０４—０７定稿　简便、有效、有参考价值的制作方法．对硅纳米线的　电阻测试表明，表面态对硅纳米线的电学性质有深　刻影响，其中水分子的吸附是电阻增大的重要原因．　２硅纳米线的制造　实验中选用的材料为低掺杂（１０　ｃｍ　）Ｐ型　ＳＩＭＯＸ　ＳＯＩ圆片，衬底硅厚度为５２５ｔｚｍ，埋层氧化　层厚度为３７５ｎｍ，氧化层上的硅层厚度为２００ｎｍ．　首先通过硼扩散工艺使表层硅的硼浓度为１０　ｃｍ　，然后通过不断的氧化和缓冲的ＨＦ腐蚀减薄　表层硅，最终表层硅的厚度达到５０ｎｍ，上面有一层　１００ｎｍ的氧化硅．　⑥２００６中国电子学会　维普资讯 http://www.cqvip.com

半导体学报　第２７卷　在此基础上光刻，光刻图形边缘沿硅（Ｉ１０）晶　向．缓冲的ＨＦ腐蚀液将光刻胶的图形转移到氧化　硅上，再利用氧化硅做掩膜，采用２５％ＴＭＡＨ溶　液，在５０℃下，腐蚀掉未被保护的表层硅，如图１（ａ）　所示．作为一种集成电路工艺兼容的各向异性腐蚀　液，ＴＭＡＨ对硅的不同晶面的腐蚀速率有很大的差　异，其中（１１１）面由于腐蚀速率远小于其他晶向而可　认为近似出现了自停止，形成如图所示的斜面，斜面　与底面的夹角是５４．７。．清洗后，使用低压化学气相　沉积（ＬＰＣＶＤ）生长一层ｓｉ。Ｎ　，保护已腐蚀出的硅　（１１１）面，并在距离该面不远（略高于一般光刻机的　对准误差极限）的地方光刻开出窗口，用离子束刻蚀　去除ｓｉ３Ｎ　，如图１（ｂ）所示．接下来采用稀释的ＨＦ　腐蚀ｓｉｏ。，直到接近已形成的硅（ＩＩＩ）面的上端．由　于氮化硅在ＨＦ中的腐蚀速率远小于氧化硅的，因　此可以利用这一点对腐蚀时间进行控制，如图１（ｃ）　所示．使用ＫＯＨ溶液腐蚀表层硅，同样由于各向异　性的腐蚀速率，（１１１）面出现自停止，与先前的（１１１）　面夹成横截面为等腰三角形的三棱柱，如图１（ｄ）所　示．等腰三角形的底高为５０ｎｍ，因此底面宽７０ｎｍ．　在热磷酸中去除所有ｓｉ。Ｎ　并氧化，可得到更细的　纳米线，如图１（ｅ）所示．光刻开引线孔并淀积铝，在　纳米线两端做金属电极并合金化，形成良好的欧姆　接触，则完成了本纳米线的制作．此种方法制作的纳　米线，其截面为等腰三角形，方向沿硅（１１０）晶向．使　用稀释的ＨＦ腐蚀掉纳米线表面和底部的ＳｉＯ。，可　以进一步形成悬空的硅纳米线，如图１（ｆ）所示．　３硅纳米线的结构形貌　完成制作后，利用ＨＩＴＡＣＨＩ　ｓ．４１００型扫描电　镜对样品的形貌进行观测，工作电压１０ｋＶ．图２为　不同尺寸的典型硅纳米线的ＳＥＭ照片．其中图２　（ａ）是宽度约为７０ｎｍ，厚度约５０ｎｍ，长度为２０ｆｆｍ　的纳米线；图２（ｂ）表示宽度约１２０ｎｍ，厚度约　７０ｎｍ，长度２０ｆｆｍ的样品．从图２（ｂ）表示的放大　２５０００倍的照片中，可以看出纳米线的均一性很好．　进一步的测量表明，单根纳米线的宽靡均一性在　５％以内．　在我们的工艺过程中，控制纳米线宽度的关键　在于氧化减薄工艺中氧化层的厚度控制．我们采用　的多次“氧化．腐蚀．测量”方法可以高精度地将表层　硅从２００ｎｍ减薄到５０ｎｍ，其厚度的绝对偏差可以　控制在５ｎｍ以内．对于５０ｎｍ的表层硅厚度，其相　对误差约为１０％．对７个１２０ｎｍ宽的纳米线的测量　表明，我们同批次纳米线的宽度均一性可以控制在　２０％以内，具体实验结果如图３所示．　（ｄ）　（ｆ）　圈氮化硅口氧化硅　硅　图１　纳米线的制作流程示意图　Ｆｉｇ．１　Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｎａｎｏｗｉｒｅｓ　图２基于ＭＥＭＳ技术制得的典型纳米线的ＳＥＭ照片　Ｆｉｇ．２　Ｔｙｐｉｃａｌ　ＳＥＭ　ｐｈｏｔｏｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｎａｎｏｗｉｒｅｓ　ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ　ｂｙ　ＭＥＭＳ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　另外，从图２（ａ）中还可以看出，释放后的纳米　线悬空于衬底之上，与两端的电极相连．而纳米线与　电极均由同一块单晶硅加工而成，原本就连在一起，　不存在“自下而上”方法中的金半接触等问题．　维普资讯 http://www.cqvip.com

第９期　刘文平等：　基于ＭＥＭＳ工艺制作的硅纳米线及其电学性质　图３宽度１２０ｎｍ纳米线的测量结果　Ｆｉｇ．３　Ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｗｉｄｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　１２０ｎｍ　ｎａｎｏｗｉｒｅｓ　４硅纳米线的电学性能　有关纳米线电学性质测试的实验在室温大气中　进行．测试使用的是Ｃａｓｃａｄｅ　１２Ｋ型探针台．探针台　的探针压在纳米线两端的电极上，以此加载电压并　同时读出流过针尖的电流．其内部电流噪声小于　１５ｆＡ．纳米线两端的电压从０上升到５Ｖ，每隔　５０ｍＶ取一个点，记录下流过纳米线的电流值，从而　得到纳米线的　曲线．　我们的测量发现，未释放结构的硅纳米线，在高　温氧化层的保护下，其电学性质非常稳定．在空气中　放置一年以上，，－　特性没有明显的改变．而使用缓　冲的ＨＦ腐蚀液在去除纳米线表面和底部的氧化层　之后，其电阻值有明显的改变．典型的结果如图４所　示，释放后纳米线的电阻约为释放前的三到四倍．图　４（ｂ）还揭示出释放以后的硅纳米线不再具有线性　的　特性，其电阻随电压的改变而改变．为探索　此种现象发生的原因，我们开展了多个比对实验．实　验中发现，释放时间（在缓冲ＨＦ腐蚀液中的时间）　不同，释放后的电阻也不同，释放时间越长，释放后　纳米线的电阻越大．导致这种变化的原因通常可以　归结为两个：（１）由于缓冲ＨＦ腐蚀液对ＳＯ１材料的　表层硅也有一定的腐蚀，腐蚀液改变了纳米线的直　径．（２）硅纳米线释放后，表面的氧化硅钝化层不复　存在，在空气中其表面态的变化使其结构发生变化，　进而影响到其电阻变化．　为了研究硅纳米线表面态在空气中的变化，我　们分别测试了纳米线释放后暴露在空气中１ｈ，２ｈ，３　天和１个月左右的电学特性，把它们做了一个比较，　如图５所示．其中，图５（ａ）为不同时间下的　．　特　性；图５（ｂ）是对数坐标下电压为２．５Ｖ时的电阻随　时间变化的曲线．从这些曲线可以看出，纳米线的电　阻随着暴露在空气中的时间的增加而不断增大．放　置一个月后样品的电阻甚至比刚释放样品时的电阻　增大了将近１０倍．这表明释放前或释放后硅纳米线　图４释放前后纳米线的电学性质变化　（ａ），－　特性的变　化；（ｂ）Ｒ－Ｖ特性的变化　Ｆｉｇ．４　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｉｒｅｓ　ｂｅｆｏｒｅ　ａｎｄ　ａｆｔｅｒ　ｒｅｌｅａｓｅｄ　（ａ）Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ／－　Ｖ：（ｂ）Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ尺－　表面态的变化对电阻性能都应该有非常大的影响．　在空气中，对硅纳米线表面态的影响主要有氧　化和气体分子吸附两种．以往对多孔硅的研究表明：　在空气中放置的多孔硅，其表面会吸附空气中的水　分，从而造成大量的界面态，使其电阻率升高．在干　燥和湿度６０％的情况下，多孔硅的电阻率可能相差　一个数量级以上＿８］．硅纳米线具有与多孔硅类似的　表面积／体积比，其电学性质完全可能如多孔硅一　样，因吸附水分子而发生改变．　为了进一步区分氧化和水分子吸附对纳米线的　影响，我们将已经暴露在空气中１８天的纳米线放人　１２０　ｏＣ的烘箱烘烤２４ｈ．经过这样处理的纳米线发生　了如下变化：（１）纳米线的自然氧化过程加速；（２）吸　附在纳米线表面的部分水分子发生解吸附．前者将　使纳米线变细，电阻变大；而后者，将使纳米线在空　气中的水分吸附过程逆向进行，从而使纳米线电阻　变小．　图６是纳米线在烘箱内烘烤２４ｈ后与放人烘箱　前的　特性和尺．　特性的比较．从图中可以看　出，不仅烘烤２４ｈ后电阻较以前减小，电阻的线性　度也比原来有所提高．这说明在先前的纳米线暴露　在空气中的过程中，表面水分子吸附的影响占有相　维普资讯 http://www.cqvip.com

１６４８　半导体学报　第２７卷　Ｖ　《　Ｉｇ（Ｔ／ｈ）　图５在空气中放置的纳米线的电特性随时间的改变　（ａ）Ｊ．　特性的变化；（ｂ）２．５Ｖ时的电阻随时间的变化（对数坐标）　Ｆｉｇ．５　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｎａｎｏｗｉｒｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｉｒ　（ａ）Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｏｆ　ｔｈｅ／－Ｖ；（ｂ）Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｖｅｒｓｕｓ　ｔｉｍｅ　当重要的地位．实际上，在我们的实验中，发现释放　很长时间的硅纳米线会出现电阻极大到难以测量的　地步．这表明与多孔硅类似，表面吸附的水分子以及　其他一些因素可能使硅纳米线表面的自然氧化层逐　渐加厚，甚至导致整根纳米线变成氧化硅线．　前面我们曾提到，有致密氧化层保护的未被释　放的纳米线在空气中放置一年以上，其电阻也不会　发生明显的改变．这提示我们，如果在其表面采用钝　化层如致密氧化硅或氮化硅也可能会起到同样的作　用．因此我们希望，在今后的实验中对表面进行钝化　层生长，从而使制作出的硅纳米线性能稳定．　５　结论　采用ＭＥＭＳ技术，我们制作了一种可直接集成　在芯片上的纳米线或者纳米梁．通过控制工艺条件，　纳米线的直径可控制在几十纳米到上百纳米之间．　用这种方法制作纳米线的工艺简单、可控性好、便于　集成，适合一些对集成度要求不高的基础研究和敏　感器件应用．对制作的硅纳米线的测试表明，有氧化　层保护的硅纳米线，其电学性质比较稳定，而剥离了　表面氧化层的纳米线暴露在空气中，其电阻值随时　≤　１兰　芒　３　Ｕ　Ｖｏｌｔａｇｅ／Ｖ　立　Ｖｏｌｔａｇｅ／Ｖ　图６烘烤前后纳米线电特性的改变　（ａ）／－Ｖ特性的变化；　（ｂ）Ｒ－Ｖ特性的变化　Ｆｉｇ．６　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｉｒｅ　ｂｅｆｏｒｅ　ａｎｄ　ａｆｔｅｒ　ｂａｋｅｄ　（ａ）Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　Ｉ－Ｖ；（ｂ）　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　Ｒ－Ｖ　间的推移而增大．进一步的实验表明，空气中水分子　的吸附是电阻增大的重要原因．　参考文献　［１］　Ｃｕｉ　Ｙ．Ｌｉｅｂｅｒ　Ｃ　Ｍ．ＦｕｎｃｔｉｏｎａＩ　ｎａｎｏｓｃａｌｅ　ｅＩｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｄｅｖｉｃｅｓ　ａｓｓｅｍｂｌｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｎａｎｏｗｉｒｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｂｌｏｃｋｓ．Ｓｃｉｅｎｃｅ，　２００１，２９１：８５１　［２］　Ｃｕｉ　Ｙｉ，Ｗｅｉ　Ｑｉｎｇｑｉａｏ，Ｐａｒｋ　Ｈ，ｅｔ　ａＩ．Ｎａｎｏｗｉｒｅ　ｎａｎｏｓｅｎｓｏｒｓ　ｆｏｒ　ｈｉｇｈｌｙ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ａｎｄ　ｓｅＩｅｃｔｉｖｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｓｐｅｃｉｅｓ．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００ｌ，２９３：１２８９　［３］　Ｓｕｎｋａｒａ　Ｍ　Ｋ，Ｓｈａｒｍａ　Ｓ，Ｍｉｒａｎｄａ　Ｒ，ｅｔ　ａＩ．Ｂｕｌｋ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｏｆ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｎａｎｏｗｉｒｅｓ　ｕｓｉｎｇ　ａ　ｌｏｗ・ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｖａｐｏｒ・ｌｉｑｕｉｄ・ｓｏｌｉｄ　ｍｅｔｈｏｄ．ＡｐｐＩ　Ｐｈｙｓ　Ｌｅｔｔ，２００１，７９：１５４６　［４］　Ｆｅｎｇ　Ｓｕｎｑｉ，Ｙｕ　Ｄａｐｅｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｈｏｎｇｚｈｏｕ，ｅｔ　ａ１．Ｇｒｏｗｔｈ　ｍｅ・　ｃｈａｎｉｃｓ　ｏｆ　ｏｎｅ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｎａｎｏｗｉｒｅｓ　ａｎｄ　ｉｔ’Ｓ　ｑｕａｎ．　ｒｕｍ　ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ　ｅｆｆｅｃｔ．Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　Ａ，１９９９，２９（１０）：　１３１６（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）［冯孙齐，俞大鹏，张洪洲，等．一维硅纳米　线的生长机制及其量子限制效应的研究．中国科学Ａ辑，　１９９９，２９（１０）：１３１６　Ｉ　［５］　Ｈｅ　Ｊ　Ｚ，Ｘｕ　Ｊ　Ｂ，Ｘｕ　Ｍ　Ｓ，ｅｔ　ａ１．Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ，ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ，ａｎｄ　ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｎａｎｏｗｉｒｅｓ．Ａｐｐｌ　Ｐｈｙｓ　Ｌｅｔｔ，　２００２，８０：１８１２　［６］　Ｎａｍａｔｓｕ　Ｈ．Ｎａｇａｓｅ　Ｍ．Ｋｕｒｉｈａｒａ　Ｋ．ｅｔ　ａ１．１０．ｎｍ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｌｉｎｅｓ　ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ　ｉｎ（１１０）ｓｉｌｉｃｏｎ．Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｅｎｇ，１９９５，２７：７１　［７］　Ｈａｓｈｉｇｕｃｈｉ　Ｇ，Ｍｉｍｕｒａ　Ｈ．Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｑｕａｎｔｕｍ　维普资讯 http://www.cqvip.com

第９期　刘文平等：　基于ＭＥＭＳ工艺制作的硅纳米线及其电学性质　１６４９　ｗｉｒｅｓ　ｕｓｉｎｇ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｂｙ　ｉｍｐｌａｎｔｅｄ　ｏｘｙｇｅｎ　ｗａｆｅｒ　Ｊｐｎ　Ｊ　Ａｐ　ｐｌ　Ｐｈｙｓ，１９９４，３３：Ｌ１６４９　［８］　Ｂａｒａｔｔｏ　Ｃ，Ｆａｇｌｉａ　Ｇ，Ｓｂｅｒｖｅｇｌｉｅｒｉ　Ｇ，ｅｔ　ａ１．Ｍｕ１ｔｉｐａｒａｍｅｔ　ｒｉｃ　ｐｏｒｏｕｓ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｓｅｎｓｏｒｓ．Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｓｅｎｓｏｒｓ，２００２，２：１２１　Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ　Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ　ｂｙ　ＭＥＭＳ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｔｈｅｉｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｌｉｕ　Ｗｅｎｐｉｎｇ　，。　，Ｌｉ　Ｔｉｅ　，Ｙａｎｇ　Ｈｅｎｇ　，Ｊｉａｏ　Ｊｉｗｃｉ　，Ｌｉ　Ｘｉｎｘｉｎ　，ａｎｄ　Ｗａｎｇ　Ｙｕｅｌｉｎ　（１　Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００５０，Ｃｈｉｎａ，　（２　Ｇｒａｄｕａｔｅ　Ｓｃｈｏｏｌｏｆｔｈｅ　ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００３９，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｎｏｖｅｌ　ｄｉａｍｅｔｅｒ．ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ　ｏｎ．ｃｈｉｐ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｎａｎｏｗｉｒｅ　ｉｓ　ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ　ｂｙ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ＭＥＭＳ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｎ　ａ　ｓｉｌｉｃｏｎ－　ｏｎ．ｉｎｓｕｌａｔｏｒ　ｓｕｂｓｔｒａｔｅ．Ｔｈｅ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎａｎｏｗｉｒｅｓ　ｉｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗｉｄｔｈ　ｉｓ　ａｃｈｉｅｖｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｎａｎｏｍｅｔｅｒ　ｓｃａｌｅ　ｂｙ　ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　ａｎｄ　ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　ｓｅｌｆ—ｓｔｏｐ　ｅｔｃｈｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｍａｓｋｓ　ｏｆ　ＳｉＯｚ　ａｎｄ　Ｓｈ　Ｎ４．ＳＥＭ　ｐｈｏｔｏｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎａｎｏｗｉｒｅｓ　ｉｎ—　ｄｉｃａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ａｎｄ　ｗｉｄｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎａｎｏｗｉｒｅｓ　ａｒｅ　ｂｏｔｈ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　１００ｎｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｈｉｎｎｅｓｔ　ｏｎｅ　ｉｓ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　２０ｎｍ．Ｔｈｅ　ｅ—　ｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｓ．ｒｅｌｅａｓｅｄ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｎａｎｏｗｉｒｅｓ　ａｒｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｆｒｏｍ　ｔｈｏｓｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｉｃｋ　ｏｘｉｄｅ　ｓｈｅｌｌｓ．Ｔｈｅｉｒ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｉｎ—　ｃｒｅａｓｅｓ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ　ｗｉｔｈ　ｔｉｍｅ　ａｓ　ｔｈｅｙ　ａｒｅ　ｅｘｐｏｓｅｄ　ｔｏ　ａｉｒ．Ｆｕｒｔｈｅｒ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｐｌａｙｓ　ａ　ｋｅｙ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｉｌｉｃｏｎ　ｎａｎｏｗｉｒｅ；ＭＥＭＳ；ｓｕｒｆａｃｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ＥＥＡＣＣ：２５５０Ｎ　Ａｒｔｉｃｌｅ　ＩＤ：０２５３—４１７７（２００６）０９．１６４５—０５　＊Ｐｒｏｊｅｃｔ　ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｐｒｏｇｒａｍ　ｆｏｒ　Ｂａｓｉｃ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．２００６ＣＢ３００４０３）　十Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ａｕｔｈｏｒ．Ｅｍａｉｌ：ｗｅｎｐｉｎｇｌｌ＠ｍａｉｌ．ｓｉｍ．ａｃ．ｃｎ　Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　２２　Ｆｅｂｒｕａｒｙ　２００６，ｒｅｖｉｓｅｄ　ｍａｎｕｓｃｒｉｐｔ　ｒｅｃｅｉｖｅｄ　７　Ａｐｒｉｌ　２００６　⑥２００６　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ