[发明专利]制作纳米孔阵列的方法、纳米孔阵列和纳米孔阵列传感器

说明书

本发明提出了制作纳米孔阵列的方法、纳米孔阵列和纳米孔阵列传感器，制作纳米孔阵列的方法，包括：提供硅片；形成第一掩膜层，形成第二掩膜层；形成第一图案化层；形成第二图案化层；进行第一湿法刻蚀；进行第二湿法刻蚀；形成功能材料层；对第二刻蚀腔进行第三湿法刻蚀，以形成第三刻蚀腔，暴露位于锥尖的功能材料层；对位于锥尖的功能材料层进行第四刻蚀，以形成多个纳米孔，得到纳米孔阵列。由此，可通过简便的方法制备具有孔径均一、制备流程简便、可重复性高等优点的纳米孔阵列结构。

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体地，涉及制作纳米孔阵列的方法、纳米孔阵列和纳米孔阵列传感器。

背景技术

纳米孔是一种纳米尺度、固定于生物膜或固态材料衬底中的孔隙结构，可分为生物纳米孔和固态纳米孔两种类型。基于纳米孔的单分子测序简称纳米孔测序，属于第3代测序的技术路线之一，由于纳米孔测序具有免标记、无扩增、低成本、读取长度长、支持高通量测序等优点，被认为是最具希望实现低成本人类基因组测序的新一代测序技术，受到了世界各国学术界和产业界的普遍重视。

现阶段，纳米孔测序的主流机制是离子阻塞电流检测法，测序过程中，DNA分子在电场力的作用下穿过纳米孔，从而阻塞了纳米孔通道内离子的流动，造成离子电流的剧烈下降。根据离子阻塞电流的下降幅度、阻塞信号的持续时间、阻塞信号的产生频率，研究人员可以对待测DNA片段的阻塞面积、阻塞长度、碱基类型等物理信息进行评估。但如何低成本、批量地制备纳米孔阵列结构，已经成为当下制备纳米孔的关键挑战之一。

因此，目前的制作纳米孔阵列的方法、纳米孔阵列和纳米孔阵列传感器仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制作纳米孔阵列的方法，包括：提供硅片，所述硅片具有相对设置的第一主表面和第二主表面；在所述硅片的所述第一主表面上形成第一掩膜层，在所述硅片的所述第二主表面上形成第二掩膜层；对所述第一掩膜层进行第一干法刻蚀以形成第一图案化层，所述第一图案化层包括多个第一子凹槽；对所述第二掩膜层进行第二干法刻蚀以形成第二图案化层，所述第二图案化层包括多个第二子凹槽，所述一个第二子凹槽在所述硅片上的正投影覆盖多个所述第一子凹槽在所述硅片上的正投影；对所述第一子凹槽进行第一湿法刻蚀，以形成第一刻蚀腔，所述第一刻蚀腔为锥形结构，所述锥形结构的锥尖朝向所述第二刻蚀腔；对所述第二子凹槽进行第二湿法刻蚀，以形成第二刻蚀腔，所述第一刻蚀腔与所述第二刻蚀腔不连通；在所述第一刻蚀腔远离所述第二刻蚀腔的一侧表面形成功能材料层；对所述第二刻蚀腔进行第三湿法刻蚀，以形成第三刻蚀腔，以暴露位于所述锥尖的所述功能材料层；对位于所述锥尖的所述功能材料层进行第四刻蚀，以形成多个所述纳米孔，得到所述纳米孔阵列。由此，可通过简便的方法制备具有孔径均一、制备流程简便、可重复性高等优点的纳米孔阵列结构。

根据本发明的实施例，所述形成第一图案化层进一步包括：在所述第一掩膜层远离所述硅片的一侧形成第一光刻胶层，对所述第一光刻胶层进行第一图案化处理以暴露所述第一掩膜层的部分表面，对所述第一掩膜层进行所述第一干法刻蚀以形成所述第一图案化层。由此，可便于制备具有第一凹槽的第一图案化层。

根据本发明的实施例，所述形成第二图案化层进一步包括：在所述第二掩膜层远离所述硅片的一侧形成第二光刻胶层，对所述第二光刻胶层进行第二图案化处理以暴露所述第二掩膜层的部分表面，对所述第二掩膜层进行所述第二干法刻蚀以形成所述第二图案化层。由此，可便于制备具有第二凹槽的第二图案化层。

根据本发明的实施例，形成所述第一掩膜层和所述第二掩膜层的材料包括氮化硅和氧化硅中的至少之一。由此，可便于进行图案化层的制备。

根据本发明的实施例，所述第一干法刻蚀和所述第二干法刻蚀为ICP。由此，可便于精准的形成第一凹槽和第二凹槽。