[发明专利]使用原子层沉积和蚀刻减小孔隙直径的方法

说明书

提供通过循环工艺制造良好控制的固态纳米孔和良好控制的固态纳米孔阵列的方法，所述循环工艺包括原子层沉积(atomic layer deposition；ALD)或化学气相沉积(chemical vapor deposition；CVD)、以及蚀刻。在基板的顶侧上沉积的薄膜中形成一个或多个特征。在于薄膜中具有一个或多个特征的基板之上沉积介电材料。随后使用蚀刻工艺来蚀刻沉积在于薄膜中具有一个或多个特征的基板之上的介电材料的一部分。有选择地重复介电材料沉积和蚀刻工艺以减小特征的尺寸，直至穿过基板上的薄膜形成良好控制的纳米孔。

技术领域

本文公开的方面涉及通过循环原子层沉积(ALD)或化学气相沉积(CVD)、以及蚀刻来制造良好控制的固态纳米孔和良好控制的固态纳米孔阵列的方法。

背景技术

纳米孔被广泛用于诸如脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid；DNA)和核糖核酸(ribonucleic acid；RNA)测序的应用。在一个示例中，使用电检测方法来执行纳米孔测序，所述方法通常包括将未知样本输送通过浸没在导电流体中的纳米孔，以及跨纳米孔施加电势。测量由通过纳米孔的离子传导产生的电流。跨纳米孔表面的电流密度的大小取决于纳米孔尺寸和当时占据纳米孔的样本的成分，诸如DNA或RNA。不同的核苷酸引发跨纳米孔表面的电流密度的特性变化。这些电流变化被测量并被用于对DNA或RNA样本进行测序。

各种方法已用于生物测序。通过合成测序或第二代测序被用于识别哪些碱基已附接至DNA的单链。第三代测序用于直接读取DNA，通常包括使整个DNA链通过单个孔隙。一些测序方法需要将DNA或RNA样本切碎，并随后使其重组。另外，一些测序方法使用生物隔膜(membrane)和生物孔，它们具有保质期且在使用前必须保持低温。

固态纳米孔最近已用于测序，这种纳米孔是形成在诸如氮化硅或氧化硅的独立隔膜上的纳米级孔隙。然而，诸如使用隧道电子显微镜、聚焦离子束或电子束的当前固态纳米孔制造方法无法轻易且廉价地达到制造纳米孔阵列所需的尺寸和位置控制要求。另外，当前的纳米孔制造方法是耗时的。

因此，在本领域中需要改进的制造良好控制的固态纳米孔和良好控制的固态纳米孔阵列的方法。

发明内容

提供通过循环工艺制造良好控制的固态纳米孔和良好控制的固态纳米孔阵列的方法，所述循环工艺包括原子层沉积(ALD)或化学气相沉积(CVD)、以及蚀刻。在基板的顶侧上沉积的薄膜中形成一个或多个特征。在于薄膜中具有一个或多个特征的基板之上沉积介电材料。随后使用蚀刻工艺来蚀刻沉积在于薄膜中具有一个或多个特征的基板之上的介电材料的一部分。有选择地重复介电材料沉积和蚀刻工艺以减小特征的尺寸，直至穿过基板上的薄膜形成良好控制的纳米孔。

在一个方面中，提供一种用于形成纳米孔的方法。所述方法包括：提供基板，所述基板具有形成于薄膜中的至少一个特征，所述薄膜沉积在所述基板的顶侧上，所述特征具有一个或多个侧壁和底部；在具有至少一个特征的基板之上沉积第一量的介电材料；和蚀刻在至少一个特征的底部上的第一量的介电材料的第一部分。

在另一方面中，提供一种用于形成纳米孔的方法。所述方法包括：提供基板，所述基板具有形成于薄膜中的至少一个特征，所述薄膜沉积在所述基板的顶侧上，所述特征具有一个或多个侧壁和底部；在具有至少一个特征的基板之上沉积第一量的介电材料；蚀刻在至少一个特征的底部上的第一量的介电材料的第一部分；在具有至少一个特征的基板之上沉积第二量的介电材料；和蚀刻在至少一个特征的底部上的第二量的介电材料的第二部分以形成至少一个纳米孔。