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原文传递低噪声生物分子传感器

专利名称：	低噪声生物分子传感器
摘要：	一种用于形成纳米孔器件的方法包括提供蓝宝石衬底，并且在蓝宝石衬底的前侧和背侧上形成氧化物层。所述背部上的氧化物层被图案化以形成蚀刻掩模。所述方法还包括在蓝宝石衬底的背侧上执行晶定向相关的湿法各向异性蚀刻，其通过使用蚀刻掩模，用于形成具有倾斜侧边的空腔，以暴露第一氧化物层的一部分。在蓝宝石衬底的前侧上的氧化物层上形成氮化硅薄膜层。接下来，在空腔中的氧化物层的所暴露的部分被移除以使得氮化硅薄膜层的所暴露的部分被悬停在蓝宝石衬底中的空腔之上。随后，在氮化硅薄膜层的悬停的部分中形成开口，以形成纳米孔。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	瑞士;CH
申请人：	豪夫迈·罗氏有限公司
发明人：	王超
专利状态：	有效
申请日期：	2018-01-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201880007316.X
公开号：	CN110383055A
代理机构：	中国专利代理(香港)有限公司
代理人：	张凌苗;申屠伟进
分类号：	G01N27/414(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	瑞士巴塞尔
主权项：	1.一种用于形成纳米孔器件的方法，包括：提供蓝宝石衬底；在蓝宝石衬底的前侧上形成第一氧化物层，并且在蓝宝石衬底的背侧上形成第二氧化物层；使蓝宝石衬底的背侧上的第二氧化物层图案化以在第二氧化物层中形成蚀刻掩模，所述蚀刻掩模具有掩模开口；在蓝宝石衬底的背侧上执行晶定向相关的湿法各向异性蚀刻，其通过使用蚀刻掩模，用于通过蓝宝石衬底而形成具有倾斜侧壁的空腔，以暴露第一氧化物层的一部分，所述倾斜侧壁中的每一个是与相应的晶平面对准的小晶面；在蓝宝石衬底的前侧上的第一氧化物层上形成氮化硅薄膜层；移除在空腔中的第一氧化物层的所暴露的部分以暴露氮化硅薄膜层的一部分，使得氮化硅薄膜层的所暴露的部分被悬停在蓝宝石衬底中的空腔之上；以及在氮化硅薄膜层的所暴露的部分中形成开口，以形成纳米孔。 2.根据权利要求1所述的方法，其中使第二氧化物层图案化包括：形成光刻胶层，其叠覆在蓝宝石衬底的背侧上的第二氧化物层上；使第二氧化物层上的光刻胶层图案化；通过使用经图案化的光刻胶层作为掩模来蚀刻第二氧化物层；以及移除光刻胶层。 3.根据权利要求1所述的方法，其中蓝宝石衬底的前侧和背侧二者都通过c-平面定向来被表征。 4.根据权利要求3所述的方法，其中蚀刻掩模中的掩模开口是三角形掩模开口，三角形掩模开口的三边中的每一个与蓝宝石衬底的六边形晶定向对准。 5.根据权利要求3所述的方法，其中所述蚀刻掩模具有三角形掩模开口，其中三角形掩模开口的三边中的每一个被对准成平行于蓝宝石衬底中的晶平面，或者与蓝宝石衬底中的所述晶平面形成60°或120°角。 6.根据权利要求1所述的方法，其中蚀刻掩模中的掩模开口具有多边形形状，掩模开口的每个边与蓝宝石衬底的晶平面对准。 7.根据权利要求1所述的方法，其中执行对蓝宝石衬底的湿法各向异性蚀刻包括在升高的温度下通过使用硫酸和磷酸的混合物来蚀刻蓝宝石衬底。 8.根据权利要求1所述的方法，其中所述氮化硅薄膜层具有大约5 nm到50 nm的厚度。 9.根据权利要求1所述的方法，其中在氮化硅薄膜层的所暴露的部分中形成开口包括使用纳米光刻和RIE（反应离子蚀刻）。 10.根据权利要求1所述的方法，其中形成第一和第二氧化物层包括使用等离子体增强的化学气相沉积（PECVD）过程。 11.根据权利要求1所述的方法，其中第一和第二氧化物层的厚度在10 nm到10μm的范围中。 12.一种用于形成纳米孔器件的方法，包括：提供具有晶定向相关的湿法蚀刻选择性的晶体绝缘衬底；在绝缘衬底的前侧上形成第一介电层，并且在绝缘衬底的背侧上形成第二介电层；使绝缘衬底的背侧上的第二介电层图案化以在第二介电层中形成蚀刻掩模，所述蚀刻掩模具有掩模开口；在绝缘衬底的背侧上执行湿法各向异性蚀刻，其通过使用蚀刻掩模，以形成一空腔，所述空腔延伸通过绝缘衬底以暴露第一介电层的一部分；在绝缘衬底的前侧上的第一介电层上形成薄膜层；移除在空腔中的第一介电层的所暴露的部分使得薄膜层的一部分被悬停在绝缘衬底中的空腔之上；以及在薄膜层的悬停部分中形成开口，以形成纳米孔。 13.根据权利要求12所述的方法，其中在两个不同的晶平面之间的蚀刻选择性大于5:1。 14.根据权利要求12所述的方法，其中所述纳米孔具有如下尺寸：所述尺寸被配置成允许一个核酸分子通过纳米孔。 15.根据权利要求12所述的方法，其中所述空腔具有通过绝缘衬底的倾斜侧壁，用以暴露第一介电层的一部分。 16.根据权利要求12所述的方法，其中所述空腔被配置成从绝缘衬底的背侧中的第一开口延伸到绝缘衬底的前侧中的第二开口，所述第二开口小于所述第一开口；并且从第一开口延伸到第二开口的侧壁通过由湿法各向异性蚀刻所确定的晶定向来被表征。 17.根据权利要求12所述的方法，其中所述绝缘衬底包括蓝宝石衬底。 18.根据权利要求17所述的方法，其中所述空腔被配置成从蓝宝石衬底的背侧中的第一三角形开口延伸到蓝宝石衬底的前侧中的第二三角形开口，所述第二三角形开口小于所述第一三角形开口。 19.一种用于分析生物分子的纳米孔器件，所述纳米孔器件包括：被布置在叠覆在蓝宝石衬底上的薄膜中的纳米孔；流体地耦合到纳米孔的第一流体储库和第二流体储库；相应地耦合到被布置在第一流体储库和第二流体储库中的导电流体的第一和第二电极；以及用于测量在所述第一和第二电极之间的电信号的电气测量器件。 20.根据权利要求19所述的器件，其中所述纳米孔器件被配置成在第一和第二电极之间施加电压，并且测量第一和第二电极之间的电流信号。 21.根据权利要求19所述的器件，其中所述纳米孔器件被配置成在第一和第二电极之间施加电流，并且测量第一和第二电极之间的电压信号。 22.根据权利要求19所述的器件，其中所述薄膜悬停在蓝宝石衬底中的空腔之上，通过对蓝宝石衬底的湿法各向异性蚀刻来形成所述空腔。 23.根据权利要求22所述的器件，其中所述空腔被配置成从蓝宝石衬底的背侧中的第一三角形开口延伸到蓝宝石衬底的前侧中的第二三角形开口，所述第二三角形开口小于所述第一三角形开口。 24.根据权利要求23所述的器件，其中所述蓝宝石衬底的前侧和背侧都被配置在蓝宝石衬底的c-平面中，并且所述蓝宝石衬底的背侧中的第一三角形开口具有三条边，每条边都与蓝宝石衬底的六边形晶定向对准。 25.根据权利要求22所述的器件，其中所述空腔被配置成从蓝宝石衬底的背侧中的第一开口延伸到蓝宝石衬底的前侧中的第二开口，所述第二开口小于所述第一开口；并且连接第一开口与第二开口的侧壁通过由湿法各向异性蚀刻所确定的晶定向来被表征。
所属类别：	发明专利