[发明专利]用于纳米孔阵列的自密封流体通道

权利要求书

1.一种形成纳米孔阵列的方法，所述方法包括：

对衬底的正面层进行构图以形成正面沟槽，所述衬底包括设置在所述正面层与背面层之间的掩埋层；

在构图的正面层之上以及所述正面沟槽中沉积隔膜层；

对所述背面层和所述掩埋层进行构图以形成背面沟槽，所述背面沟槽与所述正面沟槽对准；

形成穿过所述隔膜层的纳米孔阵列的多个纳米孔；

在所述正面沟槽和所述背面沟槽中沉积牺牲材料；

在所述牺牲材料之上沉积正面和背面绝缘层；以及

将所述牺牲材料加热至所述牺牲材料的分解温度以去除所述牺牲材料并且形成正面和背面通道对，其中每一个通道对的正面通道通过单独的纳米孔而被连接到其相应通道对的背面通道。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底包括绝缘体上硅（SOI）衬底，其中所述正面和背面层包括硅，并且其中所述掩埋层包括氧化物。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述正面层进行构图以形成正面沟槽包括：

进行深紫外（DUV）光刻以在所述正面层上限定用于所述正面沟槽的区域；以及

进行反应离子蚀刻（RIE）以在所述正面层中的所限定的区域中形成所述正面沟槽，其中所述掩埋层在该RIE期间用作蚀刻停止层。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述隔膜层包括氮化硅和石墨烯中的一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述隔膜层具有约0.335纳米（nm）到约200nm的厚度。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述隔膜层为约20nm厚。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在沉积所述隔膜层之后在所述构图的正面层之上的以及所述正面沟槽中的所述隔膜层之上沉积机械支撑层；以及

在将所述多个纳米孔形成在所述隔膜层中之前，在所述正面沟槽的底部处的所述机械支撑层中打开窗口，其中通过所述窗口形成所述多个纳米孔。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述机械支撑层包括与所述隔膜层相邻地形成的第一氧化硅层以及在所述第一氧化硅层之上形成的第二氮化硅层。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一氧化硅层具有约200nm的厚度，并且所述第二氮化硅层具有约200nm的厚度。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述正面沟槽的底部处的机械支撑层中打开窗口包括：

干法蚀刻所述第二氮化硅层；以及

湿法蚀刻所述第一氧化硅层，其中所述隔膜层在所述第一氧化硅层的湿法蚀刻期间用作蚀刻停止层。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述背面层和所述掩埋层进行构图以形成背面沟槽包括：

进行DUV光刻以在所述背面层上为所述背面沟槽限定与所述正面沟槽对准的区域；

进行RIE以在所述正面层中的所限定的区域中形成所述背面沟槽，其中所述掩埋层在该RIE期间用作蚀刻停止层；以及

进行氢氟酸浸渍以去除通过RIE暴露的所述掩埋层的部分。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，通过如下之一形成所述多个纳米孔：来自透射电子显微镜（TEM）的聚焦电子束、聚焦离子束雕刻、或使用硬掩膜的反应离子蚀刻。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，通过旋涂沉积所述牺牲材料。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述牺牲材料包括可热分解的聚合物。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述牺牲材料包括聚碳酸异丙烯酯（PPC）和聚降冰片烯碳酸酯（PNC）中的一种。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述正面和背面绝缘层包括氮化硅。

17.根据权利要求1所述的方法，还包括：在加热所述牺牲材料之前，在所述正面和背面绝缘层中形成与所述正面和背面沟槽的端部对应的出入孔。