[发明专利]一种硅纳米孔结构及其制作方法

说明书

本发明提供一种硅纳米孔结构及其制作方法。包括：一绝缘衬底上的硅片作为基板；在基体两侧表面沉积SiN纳米薄膜，将基体一侧的SiN刻蚀形成硅表面；同时刻蚀SiN纳米薄膜形成基体释放窗口；将金属纳米颗粒均匀分散在硅表面；在金属纳米颗粒和硅表面上方沉积保护层，在保护层上方涂覆一层增粘剂和抗碱性刻蚀液的胶，使用碱性溶液刻蚀硅基体得到由SOI氧化层、SOI顶层硅、金属纳米颗粒、保护层和保护胶组成的自支撑纳米薄膜。去除保护胶与增粘剂和SOI氧化层，刻蚀去除自支撑纳米薄膜上方部分保护层，得到保护层窗口；使用双氧水、氢氟酸配置成的刻蚀液体，辅助金属纳米颗粒刻蚀得到硅纳米孔结构。本发明工艺简单，可重复循环使用，在生化检测领域使用前景广。

技术领域

本发明属于微纳器件制备与应用技术领域，涉及一种纳米孔制作方法，特别是涉及一种硅纳米孔结构及其制作方法。

背景技术

使用纳米孔(nanopore)进行DNA分子碱基序列的识别已经研究20年。当DNA分子在电场力的作用下穿过纳米孔时，改变纳米孔内的离子电流幅值，并借该电流幅值来识别碱基。随着纳米孔DNA测序方法研究的深入，科学家们认为纳米孔阵列传感器可以实现DNA平行检测，达到高通量测序的目的。其中最具有希望的是基于固态纳米孔阵列的全内反射荧光平行检测DNA序列技术。借助于电子倍增CCD相机捕捉纳米孔阵列中每个纳米孔的DNA过孔信号，实现多个光学信号与离子电流信号一一对应，实现高通量DNA测序。(McNally B,Singer A,Yu Z,et al.Optical recognition of converted DNA nucleotides forsingle-molecule DNA sequencing using nanopore arrays[J].Nano letters,2010,10(6):2237-2244.)

作为核心功能单元，固态纳米孔的制造直接关系到检测系统的性能指标。适用于DNA测序的固态纳米孔制造方法，按照制造机理可以概括为两大类：第一类是基于高能粒子的“自上而下”的刻蚀技术(如聚焦离子束和高能电子束)；第二类是在第一类基础上，基于“自下而上”的缩孔技术(电子束辅助沉积和原子层沉积等)。然而，现有的固态纳米孔制造方法都是借助于纳米级加工工具，如聚焦离子束(Focused Ion Beam,FIB)、透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope，TEM)等，同时受到设备腔体的限制，制造效率低。因此，现有方法约束了固态纳米孔阵列传感器的制造与应用。如何实现低成本、高效的固态纳米孔阵列的制造，是纳米孔DNA测序技术向微纳制造技术提出严峻的挑战。因此，研究新型固态纳米孔阵列制造方法具有十分重要的意义。本发明将正对设计出一种硅纳米孔芯片结构以及如何制造的。这种工艺简单、制造成本低的固态纳米孔芯片制造方法，必将具有重要的意义。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种硅纳米孔结构及其制作方法，用于解决现有技术不可行的弊端，同时实现现有技术与CMOS技术相兼容，能有效降低制造工艺复杂程度问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种硅纳米孔结构及其制作方法，所述制作方法至少包括步骤：

1)提供一绝缘衬底上的硅片(Silicon-On-Insulator，SOI)为基板；

2)在基板两侧表面沉积一层SiN纳米薄膜；

3)刻蚀所述基体一侧所述SiN纳米薄膜形成硅表面；

4)刻蚀所述基体一侧所述SiN纳米薄膜形成基体释放窗口；

5)将金属纳米颗粒均匀分散在所述硅表面；

6)在所述金属纳米颗粒和硅表面上方沉积保护层；

7)在保护层上方涂覆一层增粘剂以及抗碱性刻蚀液的胶；