[发明专利]一种DNA测序装置、固态纳米孔组件及其制备方法

权利要求书

1.一种DNA测序装置，其特征在于，所述DNA测序装置包括固态纳米孔组件、电流测量装置和电源；其中：

所述固态纳米孔组件包括固态纳米孔结构和金属电极氧化硅基座；所述固态纳米孔结构包括一硅片，在所述硅片上刻蚀倒金字塔形微腔，所述倒金字塔形微腔的塔顶形成一固态纳米孔，所述倒金字塔形微腔的塔底两侧蒸镀有第一金属电极；在硅片上方生长有第一层氧化硅，在第一层氧化硅下方沉积有一层氮化硅；

所述金属电极氧化硅基座是在所述氮化硅方生长一第二层氧化硅形成，在所述金属氧化硅基座刻蚀出一柱状空腔，所述柱状空腔底部的第二氧化硅上覆盖有第二金属电极；

所述第一金属电极、电流测量装置以及电源、第二金属电极构成纵向微弱电流测量回路；所述电流测量装置测量该纵向微弱电流测量回路的纵向微弱电流强度的变化对通过固态纳米孔的DNA序列进行测定。

2.如权利要求1所述的DNA测序装置，其特征在于，所述柱状空腔的直径大于所述倒金字塔形微腔塔底直径。

3.如权利要求1所述的DNA测序装置，其特征在于，在所述倒金字塔形微腔的塔底两侧的第一金属电极两端的氮化硅外部采用聚二甲基硅氧烷包围形成一空腔。

4.一种固态纳米孔组件，其特征在于，所述固态纳米孔组件包括固态纳米孔结构和金属电极氧化硅基座；

所述固态纳米孔结构包括一硅片，在所述硅片上刻蚀倒金字塔形微腔，所述倒金字塔形微腔的塔顶形成一固态纳米孔，所述倒金字塔形微腔的塔底两侧蒸镀有第一金属电极；在硅片上方生长有第一层氧化硅，在第一层氧化硅下方沉积有一层氮化硅；

所述金属电极氧化硅基座是在所述氮化硅方生长一第二层氧化硅形成，在所述金属氧化硅基座刻蚀出一柱状空腔，所述柱状空腔底部的第二氧化硅上覆盖有第二金属电极。

5.如权利要求4所述的固态纳米孔组件，其特征在于，所述柱状空腔的直径大于所述倒金字塔形微腔塔底直径。

6.如权利要求4所述的固态纳米孔组件，其特征在于，在所述倒金字塔形微腔的塔底两侧的第一金属电极两端的氮化硅外部采用聚二甲基硅氧烷包围形成一空腔。

7.一种固态纳米孔组件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

在硅片的底部上生成一层氧化硅；

在氧化硅上沉积氮化硅；

在氮化硅上蒸镀第一金属电极；

在硅片上蚀刻倒金字塔形微腔；

在倒金字塔形微腔的塔顶形成一固态纳米孔；

在氮化硅下方生长第二层氧化硅，并在第二层氧化硅上刻蚀第二金属电极；

采用阳极键合方法将氮化硅和第二层氧化硅固定在一起。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在氮化硅上蒸镀第一金属电极，包括：

在氮化硅的顶部旋涂光刻胶；

对硅片进行曝光，将曝光完成的硅片浸泡在氢氧化四甲基胺中显影，得到所需的正方形图案，再用DI Water定影；

在氮化硅上蒸镀第一金属电极。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述在硅片上蚀刻倒金字塔形微腔；包括：

在硅片的顶部旋涂光刻胶；

对硅片进行接触光刻形成与光掩模相同的图案；

去除部分氮化硅和氧化硅；

使用加热的氢氧化钾在硅片上蚀刻倒金字塔形微腔。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述在倒金字塔形微腔的塔顶形成一固态纳米孔；包括：

使用缓冲氧化物蚀刻去除氧化硅，留下一层独立的氮化硅层；

在氮化硅的顶部旋涂聚甲基丙烯酸甲酯的涂层；

对硅片进行曝光，将曝光完成的硅片浸泡在氢氧化四甲基胺中显影，得到所需图案，再用DI Water定影；

将硅片进行电子束曝光，在倒金字塔形微腔的塔顶形成一固态纳米孔。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述在氮化硅下方生长第二层氧化硅，并在第二层氧化硅上刻蚀第二金属电极；包括：

在氮化硅下方生长第二层氧化硅形成金属电极氧化硅基座；

在所述第二层氧化硅刻蚀出一直径大于所述倒金字塔形微腔塔底直径的柱状空腔；

在柱状空腔底部的氧化硅上覆盖有第二金属电极；

清除光刻胶。