[发明专利]一种晶体纳米线生物探针器件的制备方法

说明书

一种晶体纳米线生物探针器件的制备方法，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；2)在衬底上通过光刻刻蚀技术制作出深度约90nm‑350nm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。本发明可方便进行其他电学器件连接和集成，使得对微钠物质的测量更为便捷。本项技术为基于平面半导体纳米线的高性能场效应晶体管、传感器和光电器件提供了关键技术基础。

一、技术领域

本发明涉及生物材料和器件领域，特别是涉及晶体纳米线生物探针器件及制备，涉及在衬底上利用沟道引导横向纳米线生长技术，通过微加工工艺，制作形成微纳生物探针器件产品的制作方法。本发明是沟道引导定向生长、电学集成的平面半导体纳米线制备的生物探针的方法。

二、背景技术

当前社会，微电子及光电子器件等半导体器件已经广泛应用于现代科技、国民经济和日常生活中的方方面面，这些品种繁多的半导体器件与材料的外延技术密切相关。

液-液相-固相(SLS)生长机制SLS生长的机理有点类似于VLS机制，与VLS机制的区别仅在于，在VLS机制生长过程中，所需的原材料由气相提供；而在SLS机制生长过程中，所需的原料是从溶液中提供的，一般来说，此方法中常用低熔点金属(如In、Sn或Bi等)作为助溶剂(fluxdroplet)，相当于VLS机制中的催化剂。

纳米线的量级和生物细胞尺度相近，硅基材料和人体构造的炭基材料属性相似，对人体无害，易降解，将硅基纳米科技和生物领域相结合，将取得巨大的效用。

三、发明内容

针对上述问题，本发明的目的是，提供一种制备高质量平面半导体生物探针纳米线器件的方法。尤其是沿特定沟道定向生长、转移和集成方法制备平面半导体纳米线器件。

本发明采取以下技术方案：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；2)在衬底上通过光刻刻蚀技术制作出深度约100±10nm(不超过350nm深)生物探针形状的引导沟道；3)再次使用光刻对准技术在沟道的特定位置上定义催化剂区域，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；蒸镀电极金属(如，Al,Pt)，在于引导沟道特定位置形成几十至一百纳米的金属膜图案作为金属探针的电极部分；

进一步的，通过光刻和蒸镀技术在生物探针上制作80-120nm厚度的金属手臂；4)在衬底上通过转移纳米线生物探针，经封装即得，测试后即可对微纳细胞、溶液进行探测。

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，石英玻璃等非晶体衬底。

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等催化剂金属，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系统覆盖一层适当厚度的非晶硅(几纳米到几百纳米)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。