一種用于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備方法，包括：襯底上淀積電熱絕緣材料、第二側(cè)墻材料、基底材料；光刻和干法刻蝕法制作第一側(cè)墻基底；淀積第一側(cè)墻材料，用濕法腐蝕的方法去除第一側(cè)墻的基底；以第一側(cè)墻為掩膜干法刻蝕第二側(cè)墻材料形成堆疊側(cè)墻1；制作金屬層；用薄膜淀積工藝制備絕緣材料層；用化學(xué)機(jī)械拋光制作納流體通道，保留剩余的第一側(cè)墻作為通道封頂層，然后去除光刻膠，最后再在通道兩側(cè)的金屬上方開孔引出電極2即可形成適于生物分子檢測(cè)的芯片單元。本發(fā)明能突破光刻分辨率限制及提高芯片單元與CMOS工藝的兼容性，并提高適于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備效率。
【專利說明】—種用于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微納【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]納流體通道在微納米【技術(shù)領(lǐng)域】尤其是在微納米生物領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。將納流體通道與電極相結(jié)合構(gòu)成的適于生物分子檢測(cè)的芯片單元，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)DNA/RNA、蛋白質(zhì)、藥物、毒品和氨基酸等進(jìn)行檢測(cè)分析，應(yīng)用在基因測(cè)序、藥物篩選、蛋白組學(xué)、臨床診斷等領(lǐng)域。為了實(shí)現(xiàn)這種適于生物分子檢測(cè)的芯片單元，首先必須獲得寬度為納米級(jí)的納流體通道，然后再在通道內(nèi)制作間距更小的電極。但是，在寬度為納米級(jí)的納流體通道內(nèi)制備間距更小的電極，存在非常大的技術(shù)困難；即使能實(shí)現(xiàn)，也存在重復(fù)性差和成本高的缺陷。因此，如何實(shí)現(xiàn)納流體通道和電極的有效的結(jié)合成為我們研究的重要方向。
[0003]目前，納米結(jié)構(gòu)的制備方法主要有:光刻、電子束刻蝕、聚焦離子束刻蝕、微接觸印刷、電化學(xué)方法和電遷移方法等。但是，光學(xué)光刻方法受到光波波長(zhǎng)限制，刻蝕的極限在微米量級(jí)，難以達(dá)到納米量級(jí)；微接觸印刷、電子束刻蝕和聚焦離子束刻蝕的方法周期長(zhǎng)成本高；電化學(xué)和電遷移方法工藝可靠性較低，可能導(dǎo)致與CMOS工藝的不兼容。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種用于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備方法，簡(jiǎn)單且成本較低，能突破光刻分辨率限制及提高芯片單元與CMOS工藝的兼容性，并提高適于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備效率。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
一種用于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備方法，包括如下步驟:
(1)在襯底上依次生長(zhǎng)抗腐蝕的電熱絕緣材料層、第二側(cè)墻材料層和基底材料層；
(2)用光刻和干法刻蝕的方法去除基底材料層的四邊，形成圖形作為制備第一側(cè)墻的基底；
(3)在第二側(cè)墻材料層的上表面和基底材料層的上表面及側(cè)面淀積第一側(cè)墻材料層；
(4)采用干法回刻，去除基底材料層上表面的第一側(cè)墻材料層和第二側(cè)墻材料層上表面的部分第一側(cè)墻材料層，將形成高和寬均為納米尺寸的第一側(cè)墻材料層；
(5)采用濕法腐蝕的方法去除基底材料層，只保留納米尺寸的第一側(cè)墻材料層；
(6)以第一側(cè)墻材料層為掩膜干法刻蝕第二側(cè)墻材料層至電熱絕緣材料層的上表面，形成第一側(cè)墻在上，第二側(cè)墻材料層在下的堆疊側(cè)墻；
(7)采用光刻或電子束光刻+薄膜淀積+剝離工藝在該堆疊側(cè)墻的一條邊上搭上一條制作電極的抗腐蝕的金屬層；
(8)采用薄膜淀積工藝，在電熱絕緣材料層及金屬層上制備一層制作納流體通道的抗腐蝕絕緣材料層； (9)用化學(xué)機(jī)械拋光CMP的方法拋光步驟(8)所得單元的上表面，去除金屬層上面的抗腐蝕絕緣材料層，同時(shí)切斷第一側(cè)墻兩旁的金屬的連接；即拋光過程中，須將第一側(cè)墻頂部的金屬層拋斷，并且不能拋到第二側(cè)墻上表面；
(10)在步驟(9)拋光后所得單元的上表面淀積一層鈍化層薄膜，并用光刻+干法刻蝕的方法在堆疊側(cè)墻的兩端、金屬層的兩側(cè)開通孔至第二側(cè)墻材料層的底面，并保留光刻膠，然后用濕法腐蝕方法透過開好的通孔去除第二側(cè)墻材料層形成納流體通道，保留剩余的第一側(cè)墻材料層作為通道封頂層，然后去除光刻膠；
(11)在納流體通道兩側(cè)的金屬層上引出電極即生成適于生物分子檢測(cè)的芯片單元。
[0006]更進(jìn)一步的，步驟(8)采用薄膜淀積工藝制備結(jié)構(gòu)從上到下依次為Si02、SiN和Si02的疊層作為制作納流體通道的抗腐蝕絕緣材料層，其中SiN作為步驟(9)化學(xué)機(jī)械拋光CMP方法的截止層，即步驟(9)用化學(xué)機(jī)械拋光CMP方法拋光步驟(8)所得單元上表面至抗腐蝕絕緣材料層的SiN截止層。
[0007]更進(jìn)一步的,步驟(10)和步驟(11)分別用下述步驟(1a)和(Ila)代替:
(1a)在步驟(9)拋光后所得單元的上表面淀積一層鈍化層薄膜，然后在第二側(cè)墻材料層兩側(cè)的金屬層上引出電極；
(Ila)用光刻+干法刻蝕的方法在堆疊側(cè)墻的兩端、金屬層的兩側(cè)開通孔至第二側(cè)墻材料層的底面，并保留光刻膠，然后用濕法腐蝕方法透過開好的通孔去除第二側(cè)墻材料層形成納流體通道，保留剩余的第一側(cè)墻材料層作為通道封頂層，然后去除光刻膠，即生成適于生物分子檢測(cè)的芯片單元。
[0008]更進(jìn)一步的，電熱絕緣材料、基底材料層、第二側(cè)墻材料層、第一側(cè)墻材料層和抗腐蝕絕緣材料層為氧化物、氮化物或硫化物，或者是由氧化物、氮化物、硫化物中的至少兩種構(gòu)成的混合物。
[0009]更進(jìn)一步的，電熱絕緣材料層為氮化硅或Si02 ;所述基底材料層為Si02、氮化硅或多晶硅；第二側(cè)墻材料層和第一側(cè)墻材料層為Si02、氮化硅或多晶硅；所述抗腐蝕金屬層為鶴、鎳、銅、銀、金或鉬；所述抗腐蝕絕緣材料層為Si02或氮化娃。
[0010]更進(jìn)一步的，襯底為半導(dǎo)體材料襯底或絕緣材料襯底；所述半導(dǎo)體材料襯底選擇硅片或SOI片；所述絕緣材料襯底選擇S12或玻璃。
[0011]更進(jìn)一步的，基底材料層的厚度為20-2000nm;所述第二側(cè)墻材料層的厚度為20-2000nm ;所述第二側(cè)墻材料層和第一側(cè)墻材料層形成的堆疊側(cè)墻的寬度為5_200nm ;所述納流體通道的寬度為5-200nm。
[0012]更進(jìn)一步的，步驟(I)中生長(zhǎng)電熱絕緣材料、第二側(cè)墻材料層和基底材料層，步驟
(3)淀積第一側(cè)墻材料層和步驟(8)淀積抗腐蝕絕緣材料層分別采用濺射法、蒸發(fā)法、等離子體輔助淀積法、化學(xué)氣相淀積法、金屬有機(jī)物熱分解法、激光輔助淀積法和熱氧化方法中的一種實(shí)現(xiàn)；所述步驟(7)抗腐蝕金屬層采用濺射法、蒸發(fā)法和化學(xué)氣相淀積法中的一種制備。
[0013]更進(jìn)一步的，電熱絕緣材料層對(duì)步驟(10)中濕法去除第二側(cè)墻材料層時(shí)使用的腐蝕液具有抗腐蝕性；所述第二側(cè)墻材料層和第一側(cè)墻材料層對(duì)步驟(5)中去除基底材料層時(shí)使用的腐蝕液具有抗腐蝕性；所述金屬層對(duì)步驟(10)中去除第二側(cè)墻材料層時(shí)使用的腐蝕液具有抗腐蝕性；所述抗腐蝕絕緣材料層對(duì)于步驟(10)中去除第二側(cè)墻材料層時(shí)使用的腐蝕液具有抗腐蝕性。
[0014]更進(jìn)一步的，步驟(5)濕法腐蝕方法采用腐蝕液為HF酸、TMAH溶液、熱濃磷酸、氫氧化鉀溶液或氫氧化鈉；所述步驟(10)濕法腐蝕方法采用腐蝕液為HF酸、TMAH溶液、熱濃磷酸、氫氧化鉀溶液或氫氧化鈉溶液。
[0015]有益效果:(1)本發(fā)明提供的適于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備的方法，采用薄膜工藝、光刻剝離工藝、光刻干法刻蝕工藝、濕法刻蝕工藝和側(cè)墻工藝制成，采用的全部都是傳統(tǒng)硅平面工藝，與CMOS工藝具有天然的兼容性；
(2)本發(fā)明只需要用光學(xué)光刻條件就可以大規(guī)模的實(shí)現(xiàn)具備納米尺寸的芯片單元，避免了使用電子束曝光(EBL)，聚焦離子束曝光(FIB)等技術(shù)，因而突破了光學(xué)分辨率的限制，降低了成本，提高了芯片單元的制備效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明提供的適于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備方法的流程圖；
圖2為步驟(I)所制作芯片單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為步驟(2)所制作芯片單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為步驟(3)所制作芯片單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5為步驟(4)所制作芯片單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖6為步驟(5)所制作芯片單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖7為步驟(6)所制作芯片單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖8為步驟(7)、(8)所制作芯片單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖9為步驟(9)所制作芯片單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖10為步驟(10)所制作芯片單元淀積鈍化層薄膜后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖11為步驟(10)所制作芯片單兀金屬層兩側(cè)打孔后的正視圖和俯視圖。
[0026]圖12為步驟(10)所制作芯片單元形成納流體通道后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖13為步驟(11)所制作芯片單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖14為本發(fā)明所制作成的芯片單元的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種用于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備方法，包括如下步驟:
(I)如圖2所示，在襯底101上依次生長(zhǎng)抗腐蝕的電熱絕緣材料層102、第二側(cè)墻材料層103和基底材料層104。
[0031]其中，襯底101為半導(dǎo)體材料襯底或絕緣材料襯底，半導(dǎo)體材料襯底可以選擇硅片或SOI片，絕緣材料襯底可以選擇S12或玻璃；電熱絕緣材料102，可以為氧化物、氮化物或硫化物，或者是由氧化物、氮化物、硫化物中的至少兩種構(gòu)成的混合物，本發(fā)明優(yōu)選氮化硅或Si02 ;在襯底101上生長(zhǎng)一層電熱絕緣材料102，可以采用濺射法、蒸發(fā)法、等離子體輔助淀積法、化學(xué)氣相淀積法、金屬有機(jī)物熱分解法、激光輔助淀積法和熱氧化方法中的一種實(shí)現(xiàn)；電熱絕緣材料層102，對(duì)于步驟10中濕法去除第二側(cè)墻材料層103時(shí)使用的腐蝕液具有抗腐蝕性；第二側(cè)墻材料層103，對(duì)于步驟5中濕法去除基底材料層103時(shí)使用的腐蝕液具抗腐蝕性；第二側(cè)墻材料層103和基底材料層104，可以為氧化物、氮化物、硫化物或多晶硅，或者是由氧化物、氮化物、硫化物中的至少兩種構(gòu)成的混合物，本發(fā)明優(yōu)選Si02、氮化硅或多晶硅，基底材料層103的厚度優(yōu)選20-2000nm ;沉積第二側(cè)墻材料層103和基底材料層104，可以采用濺射法、蒸發(fā)法、等離子體輔助淀積法、化學(xué)氣相淀積法、金屬有機(jī)物熱分解法、激光輔助淀積法和熱氧化方法中的一種實(shí)現(xiàn)。
[0032](2)用光刻和干法刻蝕的方法去除基底材料層104的四邊，形成圖形作為制備第一側(cè)墻105的基底，如圖3所示。
[0033](3)如圖4所示，在第二側(cè)墻材料層103的上面和基底材料層104的上表面及側(cè)面淀積第一側(cè)墻材料層105。
[0034]其中第一側(cè)墻材料層105，可以為氧化物、氮化物、硫化物或多晶硅，或者是由氧化物、氮化物、硫化物中的至少兩種構(gòu)成的混合物，本發(fā)明優(yōu)選Si02、氮化硅或多晶硅，側(cè)墻材料層104的寬度優(yōu)選5-200nm ;淀積一層側(cè)墻材料層105，可以采用濺射法、蒸發(fā)法、等離子體輔助淀積法、化學(xué)氣相淀積法、金屬有機(jī)物熱分解法、激光輔助淀積法和熱氧化方法中的一種實(shí)現(xiàn)；側(cè)墻材料層105，對(duì)于后敘的步驟(5)中去除基底材料層104時(shí)使用的腐蝕液具有抗腐蝕性。
[0035](4)如圖5所示，采用干法回刻，去除基底材料層104上表面的第一側(cè)墻材料層105和第二側(cè)墻材料層103上表面的部分第一側(cè)墻材料層105，將形成高和寬均為納米尺寸的第一側(cè)墻材料層105。
[0036](5)如圖6所示，用濕法腐蝕的方法去除基底材料層104，只保留納米尺寸的第一側(cè)墻材料層105 ;采用的腐蝕液可以是HF酸、TMAH溶液、熱濃磷酸、氫氧化鉀溶液、氫氧化鈉等中的一種。
[0037](6)如圖7所示，以第一側(cè)墻材料層105為掩膜干法刻蝕第二側(cè)墻材料103至電熱絕緣材料層102的上表面，形成第一側(cè)墻105在上，第二側(cè)墻103在下的堆疊側(cè)墻I。
[0038](7)如圖8所示，采用光刻或電子束光刻+薄膜淀積+剝離工藝在該堆疊側(cè)墻I的一條邊上(任選其中一條邊)搭上一條制作電極2的抗腐蝕的金屬層106。
[0039]其中，抗腐蝕的金屬層106，對(duì)于步驟10中去除第二側(cè)墻材料層103時(shí)使用的腐蝕液具有抗腐蝕性；抗腐蝕的金屬層106，可以是鎢、鎳、銅、銀、金或鉬中的任一種；所述抗腐蝕的金屬層106，可以是采用濺射法、蒸發(fā)法和化學(xué)氣相淀積法中的一種制備的。
[0040](8)如圖8所示，采用薄膜淀積工藝，在電熱絕緣材料層102及金屬層106上制備一層制作納流體通道的抗腐蝕絕緣材料層107。
[0041]抗腐蝕材料層107，對(duì)于步驟10中去除側(cè)墻材料層104時(shí)使用的腐蝕液具有抗腐蝕性；抗腐蝕材料層107，可以為氧化物、氮化物或硫化物，或者是由氧化物、氮化物、硫化物中的至少兩種構(gòu)成的混合物，本發(fā)明優(yōu)選Si02或氮化硅；淀積抗腐蝕材料層107，可以是采用濺射法、蒸發(fā)法、等離子體輔助淀積法、化學(xué)氣相淀積法、金屬有機(jī)物熱分解法、激光輔助淀積法和熱氧化方法中的一種實(shí)現(xiàn)的。
[0042](9)如圖9所示，用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的方法拋光步驟(8)所得單元的上表面，去除金屬層106上面的抗腐蝕絕緣材料層107，同時(shí)切斷第一側(cè)墻105兩旁的金屬106的連接；其中所述的拋光過程中，必須將側(cè)墻頂部的金屬106拋斷，并且不能拋到第二側(cè)墻103上表面。
[0043](10)如圖10、圖11、圖12所示，在拋光后的表面淀積一層鈍化層薄膜108以保護(hù)芯片單元的結(jié)構(gòu)，并用光刻+干法刻蝕的方法在堆疊側(cè)墻I的兩端、金屬層106的兩側(cè)開通孔110至第二側(cè)墻材料層103的底面，并保留光刻膠，用濕法腐蝕方法透過開好的通孔110去除第二側(cè)墻材料層103形成納流體通道109，保留剩余的第一側(cè)墻材料層105作為通道封頂層，然后去除光刻膠；其中所述的腐蝕液可以是HF酸、TMAH溶液、熱濃磷酸、氫氧化鉀溶液、氫氧化鈉溶液等中的一種。
[0044](11)如圖13、圖14所示，最后在納流體通道109兩側(cè)的金屬層106上引出電極2即可形成適于生物分子檢測(cè)的芯片單元。
[0045]為了進(jìn)一步說明生物分子檢測(cè)的芯片單元的具體制備過程，作為本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，本發(fā)明包括如下步驟:
(I)采用單晶硅片、SOI片等半導(dǎo)體或者絕緣材料作為襯底101；
(2 )采用薄膜制備工藝，在襯底上制備200nm氮化硅作為電熱絕緣層102、300nm 二氧化硅作為第二側(cè)墻材料層103和100nm多晶硅作為基底材料層104 ；
(3)用光刻和干法刻蝕的方法去除基底材料層104的四邊，形成圖形作為制備側(cè)墻的基底；
(4)在該第二側(cè)墻材料層103的上面和基底材料層104的表面及側(cè)面淀積400nmSiN作為第一側(cè)墻材料層105 ；
(5)采用干法回刻，去除第二側(cè)墻材料層103上表面的和基底材料材料層104表面的第一側(cè)墻材料層105，將形成高約100nm和寬200nm的Si02側(cè)墻；
(6)用恒溫TMAH溶液漂去第一側(cè)墻基底104(恒溫TMAH溶液對(duì)多晶硅和SiN的刻蝕選擇比很高)，TMAH溶液的溫度恒定在70°C中，只保留納米尺寸的第一側(cè)墻；
(7)再以第一側(cè)墻105為掩膜干法刻蝕第二側(cè)墻材料103至電熱絕緣材料層102的上表面，形成第一側(cè)墻105在上和第二側(cè)墻103在下的堆疊側(cè)墻1，其中第一側(cè)墻高度為700nm-1000nm,第二側(cè)墻高度為 300nm ；
(8)采用光刻或電子束光刻+薄膜淀積+剝離工藝在該堆疊側(cè)墻I的一條邊上搭上一條制作電極2的鶴金屬層106,金屬厚度為10nm ；
(9)再用PECVD制備結(jié)構(gòu)為500nmSi02/100nm SiN/500nm Si02的疊層作為制作納流體通道的抗腐蝕絕緣材料層107，其中SiN作為CMP工藝的截止層；
(10)用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的方法拋光表面至SiN截止層同時(shí)切斷第一側(cè)墻105兩旁的金屬106的連接；
(II)再在拋光后的表面淀積一層二氧化硅鈍化層薄膜108以保護(hù)芯片單元的結(jié)構(gòu)，并用光刻+干法刻蝕的方法在堆疊側(cè)墻I的兩端、金屬電極2106的兩側(cè)開通孔110至第二側(cè)墻103的底面，并保留光刻膠，用HF溶液透過開好的通孔110去除第二側(cè)墻103形成納流體通道109，保留剩余的第一側(cè)墻105作為通道封頂層，然后去除光刻膠；
(12)最后再在通道兩端開孔并在通道兩側(cè)的金屬上105引出電極2即可形成適于生物分子檢測(cè)的芯片單元，該芯片單元的通道寬度為200nm，高度為300nm，電極2間距為88nm，且可以進(jìn)行規(guī)模化的制備，而傳統(tǒng)光學(xué)刻蝕只能實(shí)現(xiàn)微米量級(jí)的電極2間距。
[0046]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)在襯底(101)上依次生長(zhǎng)抗腐蝕的電熱絕緣材料層(102)、第二側(cè)墻材料層(103)和基底材料層(104)； (2)用光刻和干法刻蝕的方法去除基底材料層(104)的四邊，形成圖形作為制備第一側(cè)墻(105)的基底； (3)在第二側(cè)墻材料層(103)的上表面和基底材料層(104)的上表面及側(cè)面淀積第一側(cè)墻材料層(105)； (4)采用干法回刻，去除基底材料層(104)上表面的第一側(cè)墻材料層(105)和第二側(cè)墻材料層(103)上表面的部分第一側(cè)墻材料層(105)，將形成高和寬均為納米尺寸的第一側(cè)墻材料層(105)； (5)采用濕法腐蝕的方法去除基底材料層(104)，只保留納米尺寸的第一側(cè)墻材料層(105)； (6)以第一側(cè)墻材料層(105)為掩膜干法刻蝕第二側(cè)墻材料層(103)至電熱絕緣材料層(102)的上表面，形成第一側(cè)墻(105)在上，第二側(cè)墻材料層(103)在下的堆疊側(cè)墻(I); (7)采用光刻或電子束光刻+薄膜淀積+剝離工藝在該堆疊側(cè)墻(I)的一條邊上搭上一條制作電極(2)的抗腐蝕的金屬層(106)； (8)采用薄膜淀積工藝，在電熱絕緣材料層(102)及金屬層(106)上制備一層制作納流體通道的抗腐蝕絕緣材料層(107)； (9)用化學(xué)機(jī)械拋光CMP的方法拋光步驟(8)所得單元的上表面，去除金屬層(106)上面的抗腐蝕絕緣材料層(107)，同時(shí)切斷第一側(cè)墻(105)兩旁的金屬(106)的連接；即拋光過程中，須將第一側(cè)墻(105)頂部的金屬層(106)拋斷，并且不能拋到第二側(cè)墻(103)上表面； (10)在步驟(9)拋光后所得單元的上表面淀積一層鈍化層薄膜(108)，并用光刻+干法刻蝕的方法在堆疊側(cè)墻(I)的兩端、金屬層(106)的兩側(cè)開通孔(110)至第二側(cè)墻材料層(103)的底面，并保留光刻膠，然后用濕法腐蝕方法透過開好的通孔(110)去除第二側(cè)墻材料層(103)形成納流體通道(109)，保留剩余的第一側(cè)墻材料層(105)作為通道封頂層，然后去除光刻膠； (11)在納流體通道(109)兩側(cè)的金屬層(106)上引出電極(2)即生成適于生物分子檢測(cè)的芯片單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備方法，其特征在于:所述步驟(8)采用薄膜淀積工藝制備結(jié)構(gòu)從上到下依次為Si02、SiN和Si02的疊層作為制作納流體通道的抗腐蝕絕緣材料層(107)，其中SiN作為步驟(9)化學(xué)機(jī)械拋光CMP方法的截止層，即步驟(9)用化學(xué)機(jī)械拋光CMP方法拋光步驟(8)所得單元上表面至抗腐蝕絕緣材料層(107)的SiN截止層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備方法，其特征在于:所述步驟(10)和步驟(11)分別用下述步驟(1a)和(IIa)代替: (1a)在步驟(9)拋光后所得單元的上表面淀積一層鈍化層薄膜(108)，然后在第二側(cè)墻材料層(103)兩側(cè)的金屬層(106)上引出電極(2); (Ila)用光刻+干法刻蝕的方法在堆疊側(cè)墻(I)的兩端、金屬層(106)的兩側(cè)開通孔(110)至第二側(cè)墻材料層(103)的底面，并保留光刻膠，然后用濕法腐蝕方法透過開好的通孔(110)去除第二側(cè)墻材料層(103)形成納流體通道(109)，保留剩余的第一側(cè)墻材料層(105)作為通道封頂層，然后去除光刻膠，即生成適于生物分子檢測(cè)的芯片單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備方法，其特征在于:所述電熱絕緣材料(102)、基底材料層(104)、第二側(cè)墻材料層(103)、第一側(cè)墻材料層(105)和抗腐蝕絕緣材料層(107)為氧化物、氮化物或硫化物，或者是由氧化物、氮化物、硫化物中的至少兩種構(gòu)成的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種用于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備方法，其特征在于:所述電熱絕緣材料層(102)為氮化硅或Si02 ;所述基底材料層(104)為Si02、氮化硅或多晶硅；第二側(cè)墻材料層(103)和第一側(cè)墻材料層(105)為Si02、氮化硅或多晶硅；所述抗腐蝕金屬層(106)為鶴、鎳、銅、銀、金或鉬；所述抗腐蝕絕緣材料層(107)為Si02或氮化硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備方法，其特征在于:所述襯底(101)為半導(dǎo)體材料襯底或絕緣材料襯底；所述半導(dǎo)體材料襯底選擇硅片或SOI片；所述絕緣材料襯底選擇S12或玻璃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備方法，其特征在于:所述基底材料層(104)的厚度為20-2000nm;所述第二側(cè)墻材料層(103)的厚度為20-2000nm ;所述第二側(cè)墻材料層(103)和第一側(cè)墻材料層(105)形成的堆疊側(cè)墻I的寬度為5-200nm ;所述納流體通道(107)的寬度為5_200nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中生長(zhǎng)電熱絕緣材料(102)、第二側(cè)墻材料層(103)和基底材料層(104)，步驟(3)淀積第一側(cè)墻材料層(105)和步驟(7)淀積抗腐蝕絕緣材料層(107)分別采用濺射法、蒸發(fā)法、等離子體輔助淀積法、化學(xué)氣相淀積法、金屬有機(jī)物熱分解法、激光輔助淀積法和熱氧化方法中的一種實(shí)現(xiàn)；所述步驟(6)抗腐蝕金屬層(106)采用濺射法、蒸發(fā)法和化學(xué)氣相淀積法中的一種制備。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備方法，其特征在于:所述的電熱絕緣材料層(102)對(duì)步驟(10)中濕法去除第二側(cè)墻材料層(103)時(shí)使用的腐蝕液具有抗腐蝕性；所述第二側(cè)墻材料層(103)和第一側(cè)墻材料層(105)對(duì)步驟(5)中去除基底材料層(104)時(shí)使用的腐蝕液具有抗腐蝕性；所述金屬層(106)對(duì)步驟(10)中去除第二側(cè)墻材料層(103)時(shí)使用的腐蝕液具有抗腐蝕性；所述抗腐蝕絕緣材料層(107)對(duì)于步驟(10)中去除第二側(cè)墻材料層(103)時(shí)使用的腐蝕液具有抗腐蝕性。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于生物分子檢測(cè)的芯片單元的制備方法，其特征在于:所述步驟(5)濕法腐蝕方法采用腐蝕液為HF酸、TMAH溶液、熱濃磷酸、氫氧化鉀溶液或氫氧化鈉；所述步驟(10)濕法腐蝕方法采用腐蝕液為HF酸、TMAH溶液、熱濃磷酸、氫氧化鉀溶液或氫氧化鈉溶液。
【文檔編號(hào)】B01L3/00GK104190483SQ201410470385
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】張加勇, 劉昭麟 申請(qǐng)人:山東華芯半導(dǎo)體有限公司