[发明专利]一种晶体纳米线生物探针器件的制备方法

权利要求书

1.一种晶体纳米线生物探针器件的制备方法，其特征步骤包括：1）采用具有一定硬度，耐350℃温度的支撑性材料作为洁净衬底的表面，所述衬底为硅片、玻璃或陶瓷片，硅片P型或者N型单晶硅片、P型或者N型多晶硅片，玻璃为普通玻璃、石英玻璃；2）在衬底上通过光刻刻蚀技术制作出深度约90nm -350 nm 生物探针形状的引导沟道；3）通过平面纳米线引导生长方法，使直径约50±10nm直径的晶体纳米线精确地沿着所述引导沟道生长，形成生物探针形状的纳米线；4）通过光刻和蒸镀技术在生物探针纳米线两侧的制作80-120nm厚度的金属手臂作为金属电极；5）在衬底上通过转移纳米线生物探针；步骤3）中，再次使用光刻对准技术在沟道的位置上催化剂区域，通过平面纳米线引导生长方法，使直径约50±10nm直径的晶体纳米线精确地沿着探针位置的所述引导沟道生长，形成生物探针形状的纳米线；蒸镀In, Sn金属，在于引导沟道特定位置形成几十纳米的金属膜图案；在PECVD系统中利用等离子体处理技术，在350℃、功率2-5W时进行处理，使金属膜缩球形成直径在几百纳米到几微米之间的准纳米催化颗粒；再次使用PECVD系统覆盖一层几纳米到几百纳米厚度的非晶硅的非晶硅作为前驱体介质层；在真空氛围下，350℃环境中退火，利用IP-SLS生长模式，使得纳米线从催化剂区域沿着引导沟道生长，形成并获得生物探针形状的纳米线。

2.根据权利要求1所述的晶体纳米线生物探针器件的制备方法，其特征是通过光刻刻蚀方法制作引导沟道；其中刻蚀方法用湿法刻蚀：氢氧化钾KOH、氢氧化钠NaOH碱性腐蚀体系，或氢氟酸+硝酸HF+HNO3、氢氟酸+硝酸+醋酸HF+HNO3+CH3COOH酸性腐蚀体系、或乙二胺邻苯二酚Ethylene DiaminePyrocatechol体系；或者采用干法刻蚀，即利用ICP-RIE进行刻蚀。

3.根据权利要求1所述的晶体纳米线生物探针器件的制备方法，其特征是生长出晶体纳米线，纳米线为Si、Ge、SiGe,或Ga晶体材料。

4.根据权利要求1所述的晶体纳米线生物探针器件的制备方法，其特征是金属电极使用PT12nm-AL80nm体系、Ti-Au体系或是Ni金属，金属接触均使用快速热退火过程提高接触性能；使用热蒸发系统或者电子束蒸发系统制备金属电极。

5.根据权利要求1所述的晶体纳米线生物探针器件的制备方法，其特征是利用光刻处理探针头窗口部分，使用HF对窗口进行刻蚀，使得探针头部分悬空。

6.根据权利要求1所述的晶体纳米线生物探针器件的制备方法，其特征是生物探针特征是具有迁移率＞100㎝²/v.s、开关比＞10⁵，亚阈值电压接近于0，SSD小于160mV/dec的高性能器件。

7.根据权利要求1-6之一所述的制备方法得到的晶体纳米线生物探针器件，其特征是其中生物探针头的角度包含1-90°内各种角度，探针头总长度在50~100um，探针头使用长度从20nm~10um，探针头纳米线为Si、Ge、 SiGe或 Ga晶体材料制备，直径在20-80nm。

8.根据权利要求1-6之一所述的制备方法得到的晶体纳米线生物探针器件，其特征是在衬底上通过光刻刻蚀技术制作出深度100±10nm生物探针形状的引导沟道。