[发明专利]晶片级自形成纳米通道及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米通道，更具体地，涉及用于纳米级器件的自形成纳米通道。

背景技术

纳米孔测序是确定脱氧核糖核酸（DNA）链上核苷酸出现的顺序的方法。纳米孔（也称为孔（pore）、纳米通道、孔洞（hole）等）可以是内径在几个纳米量级的小孔洞。纳米孔测序背后的理论是关于当将纳米孔浸没在导电流体中并且跨该纳米孔上施加电势（电压）时发生什么。在这些条件下，可以测量由于穿过纳米孔的离子传导导致的微小电流，并且电流的量对于纳米孔的尺寸和形状非常敏感。如果单个的DNA碱基或DNA链（或DNA分子的一部分）穿过纳米孔，则这可以产生流过纳米孔的电流的幅值的变化。也可以在纳米孔周围放置其它电学或光学传感器，以便在DNA穿过纳米孔时能够区分DNA碱基。

可以通过使用各种方法驱使DNA穿过纳米孔，以便DNA能最终穿过纳米孔。纳米孔的尺度可以具有这样的效果：可以迫使DNA一次一个碱基地作为长链穿过空洞，就像线穿过针眼一样。最近，对于将纳米孔作为快速分析生物分子的传感器有越来越多的兴趣，所述生物分子例如是脱氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）、蛋白质等。已经特别关注纳米孔在DNA测序方面的应用，因为这种技术有希望将测序的成本降低为低于$1000/人类基因组。

发明内容

根据一个实施例，提供了一种制造用于纳米器件的纳米通道的方法。该方法包括：在衬底上沉积电绝缘膜；在所述电绝缘膜上构图纳米线；在所述纳米线和所述电绝缘膜上沉积电绝缘材料；以及在所述电绝缘材料中形成第一圆形孔洞作为入口。所述第一圆形孔洞形成在所述纳米线的第一末端上方，并且所述第一圆形孔洞暴露所述第一末端。该方法包括形成第二圆形孔洞作为出口。所述第二圆形孔洞形成在所述纳米线的与所述第一末端相对的第二末端上方，并且所述第二圆形孔洞暴露所述第二末端。此外，该方法包括：通过在所述第一圆形孔洞中流入并且从所述第二圆形孔洞中流出蚀刻剂蚀刻掉所述纳米线，形成将所述第一圆形孔洞连接到所述第二圆形孔洞的纳米通道。该方法包括：在所述第一圆形孔洞上附着第一储存器使该第一储存器在所述第一末端原先的位置处与所述纳米通道连接；以及在所述第二圆形孔洞上附着第二储存器使该第二储存器在所述第二末端原先的位置处与所述纳米通道连接。

根据一个实施例，提供了一种制造用于纳米器件的纳米通道的方法。该方法包括：在衬底上沉积电绝缘膜；在所述电绝缘膜上构图多条纳米线；在所述多条纳米线和所述电绝缘膜上沉积电绝缘材料；以及在所述电绝缘材料中形成多个第一圆形孔洞作为多个入口。所述多个第一圆形孔洞分别形成在所述多条纳米线的多个第一末端上方。所述多个第一圆形孔洞分别暴露所述多个第一末端。该方法包括形成多个第二圆形孔洞作为多个出口。所述多个第二圆形孔洞分别形成在所述多条纳米线的与所述多个第一末端相对的多个第二末端上方，并且所述多个第二圆形孔洞分别暴露所述多个第二末端。此外，该方法包括：通过在所述多个第一圆形孔洞中流入并且从所述多个第二圆形孔洞中流出蚀刻剂蚀刻掉所述多条纳米线，形成分别将所述多个第一圆形孔洞连接到所述多个第二圆形孔洞的多条纳米通道；在所述多个第一圆形孔洞上单独地附着多个第一储存器使该多个第一储存器在所述多个第一末端原先的位置处分别与所述多条纳米通道连接；以及在所述多个第二圆形孔洞上单独地附着多个第二储存器使该多个第二储存器在所述多个第二末端原先的位置处分别与所述多条纳米通道连接。

通过本发明的技术实现另外的特征和优点。本申请中详细描述了本发明的其它实施例和方面，这些实施例和方面被认为是要求保护的发明的一部分。为了更好地理解本发明的优点和特征，参考说明书和附图。

附图说明

在说明书的结论处的权利要求中特别指出并且清楚地要求保护被认为是本发明的主题。从以下结合附图的详细描述，本发明的前述及其它特征和优点是显而易见的，在附图中：

图1A-1D示出了根据一个实施例制造纳米器件中的纳米通道的过程，其中：

图1A示出了下面是电绝缘薄膜并且上面是电绝缘薄膜的电绝缘衬底；

图1B示出了选择性地位于绝缘薄膜上的纳米线；

图1C示出了沉积在绝缘薄膜和纳米线上的绝缘材料；

图1D示出了通过去除先前被绝缘材料覆盖的纳米线而形成的纳米通道；

图2A-2C示出了根据实施例以晶片级制造纳米通道阵列的过程，其中：

图2A示出了下面是电绝缘薄膜并且上面是电绝缘薄膜的电绝缘衬底，并且纳米线阵列被选择性地放置在整个晶片上；

图2B示出了沉积为覆盖电绝缘薄膜和纳米线阵列的绝缘材料；并且