晶片級(jí)自形成納米通道及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及晶片級(jí)自形成納米通道及其制造方法。提供了一種制造納米器件的納米通道的機(jī)制。在襯底上沉積絕緣膜。在所述膜上構(gòu)圖納米線(xiàn)。在所述納米線(xiàn)和膜上沉積絕緣材料。在所述絕緣材料中形成第一圓形孔洞作為入口，所述第一圓形孔洞在所述納米線(xiàn)的第一末端上方從而暴露所述第一末端。形成第二圓形孔洞作為出口，所述第二圓形孔洞在所述納米線(xiàn)的與所述第一末端相對(duì)的第二末端上方從而暴露所述第二末端。通過(guò)所述第一和第二孔洞中的蝕刻劑蝕刻掉所述納米線(xiàn)，納米通道連接所述第一和第二孔洞。在所述第一圓形孔洞上附著第一儲(chǔ)存器使其在所述第一末端原先的位置處與所述納米通道連接。在所述第二圓形孔洞上附著第二儲(chǔ)存器使其在所述第二末端原先的位置處與所述納米通道連接。
【專(zhuān)利說(shuō)明】晶片級(jí)自形成納米通道及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米通道，更具體地，涉及用于納米級(jí)器件的自形成納米通道。
【背景技術(shù)】
[0002]納米孔測(cè)序是確定脫氧核糖核酸(DNA)鏈上核苷酸出現(xiàn)的順序的方法。納米孔(也稱(chēng)為孔(pore)、納米通道、孔洞(hole)等)可以是內(nèi)徑在幾個(gè)納米量級(jí)的小孔洞。納米孔測(cè)序背后的理論是關(guān)于當(dāng)將納米孔浸沒(méi)在導(dǎo)電流體中并且跨該納米孔上施加電勢(shì)(電壓)時(shí)發(fā)生什么。在這些條件下，可以測(cè)量由于穿過(guò)納米孔的離子傳導(dǎo)導(dǎo)致的微小電流，并且電流的量對(duì)于納米孔的尺寸和形狀非常敏感。如果單個(gè)的DNA堿基或DNA鏈(或DNA分子的一部分)穿過(guò)納米孔，則這可以產(chǎn)生流過(guò)納米孔的電流的幅值的變化。也可以在納米孔周?chē)胖闷渌妼W(xué)或光學(xué)傳感器，以便在DNA穿過(guò)納米孔時(shí)能夠區(qū)分DNA堿基。
[0003]可以通過(guò)使用各種方法驅(qū)使DNA穿過(guò)納米孔，以便DNA能最終穿過(guò)納米孔。納米孔的尺度可以具有這樣的效果:可以迫使DNA—次一個(gè)堿基地作為長(zhǎng)鏈穿過(guò)空洞，就像線(xiàn)穿過(guò)針眼一樣。最近，對(duì)于將納米孔作為快速分析生物分子的傳感器有越來(lái)越多的興趣，所述生物分子例如是脫氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)、蛋白質(zhì)等。已經(jīng)特別關(guān)注納米孔在DNA測(cè)序方面的應(yīng)用，因?yàn)檫@種技術(shù)有希望將測(cè)序的成本降低為低于$1000/人類(lèi)基因組。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種制造用于納米器件的納米通道的方法。該方法包括:在襯底上沉積電絕緣膜；在所述電絕緣膜上構(gòu)圖納米線(xiàn)；在所述納米線(xiàn)和所述電絕緣膜上沉積電絕緣材料；以及在所述電絕緣材料中形成第一圓形孔洞作為入口。所述第一圓形孔洞形成在所述納米線(xiàn)的第一末端上方，并且所述第一圓形孔洞暴露所述第一末端。該方法包括形成第二圓形孔洞作為出口。所述第二圓形孔洞形成在所述納米線(xiàn)的與所述第一末端相對(duì)的第二末端上方，并且所述第二圓形孔洞暴露所述第二末端。此外，該方法包括:通過(guò)在所述第一圓形孔洞中流入并且從所述第二圓形孔洞中流出蝕刻劑蝕刻掉所述納米線(xiàn)，形成將所述第一圓形孔洞連接到所述第二圓形孔洞的納米通道。該方法包括:在所述第一圓形孔洞上附著第一儲(chǔ)存器使該第一儲(chǔ)存器在所述第一末端原先的位置處與所述納米通道連接；以及在所述第二圓形孔洞上附著第二儲(chǔ)存器使該第二儲(chǔ)存器在所述第二末端原先的位置處與所述納米通道連接。
[0005]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種制造用于納米器件的納米通道的方法。該方法包括:在襯底上沉積電絕緣膜；在所述電絕緣膜上構(gòu)圖多條納米線(xiàn)；在所述多條納米線(xiàn)和所述電絕緣膜上沉積電絕緣材料；以及在所述電絕緣材料中形成多個(gè)第一圓形孔洞作為多個(gè)入口。所述多個(gè)第一圓形孔洞分別形成在所述多條納米線(xiàn)的多個(gè)第一末端上方。所述多個(gè)第一圓形孔洞分別暴露所述多個(gè)第一末端。該方法包括形成多個(gè)第二圓形孔洞作為多個(gè)出口。所述多個(gè)第二圓形孔洞分別形成在所述多條納米線(xiàn)的與所述多個(gè)第一末端相對(duì)的多個(gè)第二末端上方，并且所述多個(gè)第二圓形孔洞分別暴露所述多個(gè)第二末端。此外，該方法包括:通過(guò)在所述多個(gè)第一圓形孔洞中流入并且從所述多個(gè)第二圓形孔洞中流出蝕刻劑蝕刻掉所述多條納米線(xiàn)，形成分別將所述多個(gè)第一圓形孔洞連接到所述多個(gè)第二圓形孔洞的多條納米通道；在所述多個(gè)第一圓形孔洞上單獨(dú)地附著多個(gè)第一儲(chǔ)存器使該多個(gè)第一儲(chǔ)存器在所述多個(gè)第一末端原先的位置處分別與所述多條納米通道連接；以及在所述多個(gè)第二圓形孔洞上單獨(dú)地附著多個(gè)第二儲(chǔ)存器使該多個(gè)第二儲(chǔ)存器在所述多個(gè)第二末端原先的位置處分別與所述多條納米通道連接。
[0006]通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)現(xiàn)另外的特征和優(yōu)點(diǎn)。本申請(qǐng)中詳細(xì)描述了本發(fā)明的其它實(shí)施例和方面，這些實(shí)施例和方面被認(rèn)為是要求保護(hù)的發(fā)明的一部分。為了更好地理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征，參考說(shuō)明書(shū)和附圖。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]在說(shuō)明書(shū)的結(jié)論處的權(quán)利要求中特別指出并且清楚地要求保護(hù)被認(rèn)為是本發(fā)明的主題。從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，在附圖中:
[0008]圖1A-1D示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例制造納米器件中的納米通道的過(guò)程，其中:
[0009]圖1A示出了下面是電絕緣薄膜并且上面是電絕緣薄膜的電絕緣襯底；
[0010]圖1B示出了選擇性地位于絕緣薄膜上的納米線(xiàn)；
[0011]圖1C示出了沉積在絕緣薄膜和納米線(xiàn)上的絕緣材料；
[0012]圖1D示出了通過(guò)去除先前被絕緣材料覆蓋的納米線(xiàn)而形成的納米通道；
[0013]圖2A-2C示出了根據(jù)實(shí)施例以晶片級(jí)制造納米通道陣列的過(guò)程，其中:
[0014]圖2A示出了下面是電絕緣薄膜并且上面是電絕緣薄膜的電絕緣襯底，并且納米線(xiàn)陣列被選擇性地放置在整個(gè)晶片上；
[0015]圖2B示出了沉積為覆蓋電絕緣薄膜和納米線(xiàn)陣列的絕緣材料；并且
[0016]圖2C示出了在選擇性去除/蝕刻納米通道陣列的對(duì)應(yīng)納米線(xiàn)之后所形成的納米通道陣列。
[0017]圖3A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的納米器件中的用于測(cè)序和/或檢測(cè)的系統(tǒng)的俯視圖。
[0018]圖3B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的所述系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0019]圖4A和4B —起示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的制造用于納米器件的納米通道的方法。
[0020]圖5是示出可以包含在所述實(shí)施例中和/或與所述實(shí)施例組合的有能力的計(jì)算機(jī)(計(jì)算機(jī)測(cè)試設(shè)備)的實(shí)例的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種制造晶片級(jí)納米通道陣列的方法，該納米通道陣列用于DNA測(cè)序或生物分子的其它基于芯片實(shí)驗(yàn)室的分析。納米通道可以提供在單分子級(jí)別研究分子特性的平臺(tái)。微/納米通道可以篩選、操縱和檢測(cè)DNA樣本。存在很多種可能的制造納米通道的方式，包括光刻、電子束光刻、聚焦離子束、納米壓印光刻和干涉光刻。每種方法都有其自己的優(yōu)點(diǎn)，但是很難通過(guò)使用這些技術(shù)制造10納米以下的納米通道。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，介紹了一種制造10納米以下(接近目標(biāo)分子(例如DNA、RNA和氨基酸)的物理尺寸)的(2D)納米通道的方法，從而納米通道還能夠在橫向方向上限制DNA/RNA分子的運(yùn)動(dòng)。這允許研究與目標(biāo)分子在納米流體通道中的分子輸運(yùn)有關(guān)的納米觀信息。此外，該方法也能夠按比例擴(kuò)大，從而在晶片水平上制造納米通道。
[0023]圖1A-1D示出了制造用于DNA/RNA測(cè)序或肽檢測(cè)的納米器件100(和納米器件200)中的納米通道(即，納米通道)的過(guò)程。圖1A-1D示出了對(duì)應(yīng)于一個(gè)納米通道的過(guò)程，但是適用于大量納米通道。
[0024]圖1A示出了電絕緣襯底101，其可以包括諸如硅的材料。可以在電絕緣襯底101下方沉積電絕緣薄膜102。可以在電絕緣襯底101頂上沉積電絕緣薄膜103。
[0025]電絕緣薄膜102和103可以包括諸如氧化鉿、二氧化硅等的材料。對(duì)于直徑為200nm的晶片，電絕緣襯底101可以具有700微米的厚度，并且電絕緣薄膜102和103可以具有幾(例如2、3、4、5等)納米或幾十(例如10、15、20、25、30等)納米的厚度。
[0026]如此處討論的，視圖(A)是納米器件100和200的橫截面視圖，并且視圖(B)是納米器件100和200的俯視圖。
[0027]在圖1B中，將納米線(xiàn)104選擇性地放置在絕緣薄膜103上。納米線(xiàn)104可以是單壁或多壁碳納米管、硅納米線(xiàn)等。
[0028]將絕緣材料105沉積在絕緣薄膜103和納米線(xiàn)104上，如圖1C中所見(jiàn)。絕緣材料105可以是諸如二氧化硅的任何絕緣材料。絕緣材料105的厚度可以為納米線(xiàn)的直徑的若干倍，例如幾十(例如10、15、20、25等)納米。
[0029]絕緣材料105覆蓋納米線(xiàn)104，并且打開(kāi)兩個(gè)開(kāi)口 106和107用于納米通道?？梢酝ㄟ^(guò)反應(yīng)離子蝕刻打開(kāi)兩個(gè)開(kāi)口 106和107，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的。兩個(gè)開(kāi)口106和107可以具有100微米(μ m)到I毫米(mm)的直徑。為了防止與襯底101短路，兩個(gè)開(kāi)口 106和107的深度為納米線(xiàn)104的厚度。具體地，開(kāi)口 106和107的深度將停止在絕緣薄膜103處(例如,不穿透或不穿過(guò)絕緣薄膜103)。
[0030]在圖1D中，通過(guò)去除被絕緣材料105覆蓋的納米線(xiàn)104形成納米通道108 (納米通道)?？梢允褂醚醯入x子體去除納米線(xiàn)104 (例如，碳納米管)，由此留下構(gòu)圖的納米通道108來(lái)代替納米線(xiàn)104。納米通道108的長(zhǎng)度可以為幾個(gè)納米(例如，4納米)到幾百微米。(氧等離子體的)氣體能夠容易地穿過(guò)并且蝕刻掉具有幾納米(例如，4納米)到幾微米的長(zhǎng)度的碳納米管(即，納米線(xiàn)104)?？梢哉{(diào)整參數(shù)(溫度、壓力)來(lái)控制碳納米管的蝕刻速率，以便具有不同的長(zhǎng)度。開(kāi)口 106和107將是流體納米通道108的入口和出口(正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的)。納米線(xiàn)104的直徑?jīng)Q定了納米通道108的寬度。納米通道108的直徑可以從納米變化到微米，或者甚至更大，其對(duì)應(yīng)于納米線(xiàn)104的直徑。類(lèi)似地，納米線(xiàn)104的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于納米通道108的長(zhǎng)度。納米線(xiàn)104可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝或其它方法制造。對(duì)于由硅制造的納米線(xiàn)104，可以通過(guò)不同的反應(yīng)離子蝕刻或濕法蝕刻時(shí)間獲得納米通道108的不同直徑。在一種情況下，碳納米管可以具有1-1Onm的直徑，并且硅納米線(xiàn)可以具有達(dá)到IOOnm的直徑。
[0031]在俯視圖的視圖B中，虛線(xiàn)示出了新形成的納米通道108在絕緣材料105下方行進(jìn)，將開(kāi)口 106 (例如，入口)連接到開(kāi)口 107 (例如，出口)。在不必使用常規(guī)的光刻、電子束光刻、聚焦離子束、納米壓印光刻和干涉光刻鉆通絕緣材料105的情況下，以期望的圖形形成了納米通道108。
[0032]圖2A-2C示出了制造用于DNA/RNA測(cè)序或肽檢測(cè)的納米器件200中的晶片級(jí)的納米通道108陣列的過(guò)程。先前對(duì)圖1A-1D的討論適用于圖2A-2C。
[0033]圖2A示出了納米線(xiàn)陣列的橫截面視圖(A)和俯視圖(B)，所述納米線(xiàn)是納米線(xiàn)104。電絕緣襯底101 (其可以是硅)具有沉積在頂上的電絕緣膜103和沉積在下方的電絕緣膜102。納米線(xiàn)104的陣列被選擇性地放置在整個(gè)晶片上。
[0034]在圖2B中，沉積絕緣材料105以完全覆蓋電絕緣膜103和納米線(xiàn)104的陣列的頂部。產(chǎn)生開(kāi)口 106和107以允許單個(gè)納米線(xiàn)104的兩端(例如，第一末端和第二末端)暴露。
[0035]在圖2C中，納米通道108中的每一個(gè)是在選擇性去除(即，蝕刻掉)它們對(duì)應(yīng)的納米線(xiàn)104之后形成的。開(kāi)口 106和107用作流體納米通道108的入口和出口，也用作用于先前蝕刻的開(kāi)口。每個(gè)納米通道108通過(guò)其相應(yīng)的入口和出口(S卩，開(kāi)口 106和107)被單獨(dú)地訪問(wèn)。虛線(xiàn)示出了納米通道108的陣列在電絕緣材料105下方行進(jìn)，連接相應(yīng)的開(kāi)口106到開(kāi)口 107。在一種情況下，可以利用具有不同直徑的納米線(xiàn)104(例如，具有不同直徑的碳納米管)來(lái)制造具有不同直徑的對(duì)應(yīng)納米通道。
[0036]圖3A和3B示出了用于在納米器件100、200中進(jìn)行DNA/RNA測(cè)序或肽檢測(cè)的系統(tǒng)300。圖3A示出了俯視圖并且圖3B示出了系統(tǒng)300的側(cè)視圖。為了簡(jiǎn)短起見(jiàn)，系統(tǒng)300僅示出了 3個(gè)納米通道108，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以按需要包含多于3個(gè)或少于3個(gè)納米通道108。納米器件100、200包括此處所討論的所有層，并且不重復(fù)各種層的討論。
[0037]開(kāi)口 106被特別標(biāo)識(shí)為(入口)開(kāi)口 106a、106b和106c，這些開(kāi)口 106a、106b和106c分別連接到其自己的儲(chǔ)存器350 (圖3B示出)。開(kāi)口 107被特別標(biāo)識(shí)為(出口)開(kāi)口107a、107b和107c，這些開(kāi)口 107a、107b和107c分別連接到其自己的儲(chǔ)存器355 (圖3B示出)。盡管在圖3A中未示出，但是單個(gè)的儲(chǔ)存器350被密封到并且放置在相應(yīng)的開(kāi)口 106a、106b和106c頂上。類(lèi)似地，單個(gè)的儲(chǔ)存器355被密封到并且放置在相應(yīng)的開(kāi)口 107a、107b和107c頂上。在俯視圖中，各個(gè)儲(chǔ)存器350、355已經(jīng)被剝離。
[0038]電極310a、310b和310c分別在位于對(duì)應(yīng)的開(kāi)口 106a、106b和106c上的其自己的單獨(dú)的儲(chǔ)存器350中。類(lèi)似地，電極311a、311b和311c分別在位于對(duì)應(yīng)的開(kāi)口 107a、107b和107c上的其自己的單獨(dú)的儲(chǔ)存器355中。
[0039]因此，對(duì)應(yīng)的納米通道108通過(guò)其入口開(kāi)口 106連接到其自己的入口儲(chǔ)存器350并且通過(guò)其開(kāi)口 107連接到其出口儲(chǔ)存器355。每個(gè)儲(chǔ)存器350、每個(gè)納米通道108和每個(gè)儲(chǔ)存器355都填充有導(dǎo)電溶液。該導(dǎo)電溶液可以是電解質(zhì)溶液，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的。
[0040]DNA或肽(表示為(一個(gè)或多個(gè))分子370)的樣本可以被引入到相應(yīng)的儲(chǔ)存器350中，以便當(dāng)DNA分子370在納米通道108中時(shí)使用已知技術(shù)之一進(jìn)行測(cè)序。電極310a、3IOb和310c以及電極311a、311b和311c可以是Ag/AgCl電極，其可以通過(guò)來(lái)自相應(yīng)電壓源316a、316b和316c的電壓在相應(yīng)納米通道108內(nèi)提供電場(chǎng)?？梢酝ㄟ^(guò)相應(yīng)的電流計(jì)315a、315b和315c監(jiān)測(cè)每個(gè)相應(yīng)納米通道108內(nèi)的單獨(dú)的電流，并且可以讀取DNA分子370的堿基，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的。
[0041]圖4A和4B示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的制造用于納米器件100、200的納米通道108的方法400?？梢砸匀魏谓M合參考圖1、2、3和5。
[0042]在框402，將電絕緣膜103沉積在襯底101上。在框404，在電絕緣膜103上構(gòu)圖(一個(gè)或多個(gè))納米線(xiàn)104。在框406，將電絕緣材料105沉積在納米線(xiàn)104和電絕緣膜103上并覆蓋納米線(xiàn)104和電絕緣膜103。
[0043]在框408，第一圓形孔洞/開(kāi)口 106分別形成在電絕緣材料105中作為入口，其中第一圓形孔洞/開(kāi)口 106形成在納米線(xiàn)104的第一末端(如圖1C和2B中所示)上，并且第一圓形孔洞/開(kāi)口 106暴露所述第一末端。在開(kāi)口 106中的納米線(xiàn)104的暴露的第一末端的長(zhǎng)度可以為幾個(gè)(例如，1、2、3、4、5……9)或幾十(例如，10、15、20、25等)納米。
[0044]在框410，第二圓形孔洞/開(kāi)口 106分別形成在電絕緣材料105中作為出口，其中第二圓形孔洞/開(kāi)口 107形成在納米線(xiàn)104的與所述第一末端相對(duì)的第二末端上，并且第二圓形孔洞/開(kāi)口 107暴露所述第二末端。在開(kāi)口 107中的納米線(xiàn)104的暴露的第二末端的長(zhǎng)度可以為幾個(gè)(例如，1、2、3、4、5……9)或幾十(例如，10、15、20、25等)納米。
[0045]在框412，通過(guò)在第一圓形孔洞/開(kāi)口 106中流入并且從第二圓形孔洞/開(kāi)口 107流出蝕刻劑來(lái)蝕刻掉納米線(xiàn)104，形成分別將第一圓形孔洞/開(kāi)口 106連接到第二圓形孔洞/開(kāi)口 107的納米通道108。
[0046]在框414，將第一儲(chǔ)存器350附著(并且密封)在第一圓形孔洞/開(kāi)口 106 (如圖3B中所示)上方以在第一末端的原先位置處與相應(yīng)的納米通道108連接。
[0047]在框416，將第二儲(chǔ)存器355附著(并且密封)在第二圓形孔洞/開(kāi)口 107上以在第二末端的原先位置處 與相應(yīng)的納米通道連接。
[0048]納米通道108通過(guò)去除相應(yīng)的納米線(xiàn)104自形成。第一儲(chǔ)存器350、第二儲(chǔ)存器355以及納米通道108都填充有導(dǎo)電溶液。
[0049]該方法利用第一圓形孔洞/開(kāi)口 106既作為用于流動(dòng)蝕刻劑以最初形成相應(yīng)納米通道108的入口，也作為用于將(一個(gè)或多個(gè))分子370從相應(yīng)的第一儲(chǔ)存器350驅(qū)動(dòng)(通過(guò)電壓源315的電壓)到它們相應(yīng)連接的納米通道108的入口。該方法包括利用第二圓形孔洞/開(kāi)口 107既作為用于使蝕刻劑流出以最初形成相應(yīng)納米通道108的出口，也作為用于將分子從納米通道108驅(qū)動(dòng)到第二儲(chǔ)存器355中的出口。
[0050]在圖3A和圖3B中，電壓源315產(chǎn)生的電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)分子370從第一儲(chǔ)存器350、穿過(guò)第一圓形孔洞/開(kāi)口 106進(jìn)入納米通道108、穿過(guò)第二圓形孔洞107并且出來(lái)進(jìn)入第二儲(chǔ)存器355中。系統(tǒng)300在分子370位于納米通道108中時(shí)對(duì)其進(jìn)行測(cè)序。
[0051]第一圓形孔洞/開(kāi)口 106是從第一儲(chǔ)存器350到納米通道108的第一連接，并且第二圓形孔洞/開(kāi)口 107是從第二儲(chǔ)存器355到納米通道108的第二連接。
[0052]納米線(xiàn)104可以是碳納米管，其中蝕刻劑去除相應(yīng)的碳碳納米管從而留下納米通道108而不影響絕緣材料105。納米通道108的直徑是由相應(yīng)碳納米管的直徑導(dǎo)致的，并且對(duì)應(yīng)于相應(yīng)碳納米管的直徑。此外，納米通道108的長(zhǎng)度是由碳納米管的長(zhǎng)度導(dǎo)致的，并且對(duì)應(yīng)于碳納米管的長(zhǎng)度。
[0053]第一圓形孔洞/開(kāi)口 106的深度在第一末端向下至碳納米管而不到達(dá)襯底101，并且第二圓形孔洞/開(kāi)口 107的深度在第二末端向下至碳納米管而不到達(dá)襯底101。
[0054]圖5示出了可以實(shí)現(xiàn)、控制和/或調(diào)節(jié)電壓源315以及安培計(jì)316的測(cè)量的計(jì)算機(jī)500 (作為用于測(cè)試和分析的計(jì)算機(jī)測(cè)試設(shè)備的一部分)的實(shí)例。
[0055]此處討論的各種方法、過(guò)程、模塊、流程圖、工具、應(yīng)用、電路、元件和技術(shù)也可以結(jié)合和/或利用計(jì)算機(jī)500的能力。此外，可以利用計(jì)算機(jī)500的能力來(lái)實(shí)現(xiàn)此處討論的示例性實(shí)施例的特征。可以利用計(jì)算機(jī)500的一個(gè)或多個(gè)能力來(lái)實(shí)現(xiàn)、連接到和/或支持此處在圖1-4中討論的任何元件(這是本領(lǐng)域技術(shù)人員能理解的)。例如,計(jì)算機(jī)500可以是任何類(lèi)型的計(jì)算裝置和/或測(cè)試設(shè)備(包括安培計(jì)、電壓源、連接器等)。計(jì)算機(jī)500的輸入/輸出裝置570 (具有適當(dāng)?shù)能浖陀布?可以通過(guò)線(xiàn)纜、插頭、布線(xiàn)、電極、膜片鉗(patchclamp)等耦合到此處討論的納米器件和結(jié)構(gòu)。此外，正如此處所討論的，輸入/輸出裝置570的通信接口包括用于與電壓源、安培計(jì)和電流跟蹤(例如，電流的幅值和持續(xù)時(shí)間)等通信、操作時(shí)連接到電壓源、安培計(jì)和電流跟蹤(例如，電流的幅值和持續(xù)時(shí)間)等、讀取和/或控制電壓源、安培計(jì)和電流痕跡(例如，電流的幅值和持續(xù)時(shí)間)等的硬件和軟件。輸入/輸出裝置570的用戶(hù)接口可以包括例如跟蹤球、鼠標(biāo)、指點(diǎn)裝置、鍵盤(pán)、觸摸屏等，用于與計(jì)算機(jī)500交互，例如，輸入信息、進(jìn)行選擇、獨(dú)立地控制不同的電壓源和/或顯示、觀看和記錄每個(gè)堿基、分子、生物分子等的電流痕跡。
[0056]通常，就硬件架構(gòu)而言，計(jì)算機(jī)500可以包括通過(guò)本地接口(未示出)通信地耦合的一個(gè)或多個(gè)處理器510、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器520、以及一個(gè)或多個(gè)輸入和/或輸出(I/O)裝置。所述本地接口可以是例如，但不限于，一條或多條總線(xiàn)或其它有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)連接，這是本領(lǐng)域中已知的。所述本地接口可以具有另外的元件，例如，控制器、緩沖器(高速緩沖存儲(chǔ)器)、驅(qū)動(dòng)器、轉(zhuǎn)發(fā)器和接收器，以實(shí)現(xiàn)通信。此外，所述本地接口可以包括地址、控制和/或數(shù)據(jù)連接以便在前述部件之間實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)耐ㄐ拧?br> [0057]處理器510執(zhí)行可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器520中的軟件的硬件裝置。處理器510實(shí)際上可以是任何定制的或市場(chǎng)上可購(gòu)買(mǎi)到的處理器、計(jì)算機(jī)500相關(guān)聯(lián)的若干處理器中的中央處理器(CPU)、數(shù)據(jù)信號(hào)處理器(DSP)或與的輔助處理器，并且處理器510可以是基于半導(dǎo)體的微處理器(為微芯片形式)或宏處理器。
[0058]計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器520可以包括非易失性存儲(chǔ)元件(例如，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)，例如，動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)等)和非易失性存儲(chǔ)元件(例如，ROM、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM )、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPR0M)、可編程只讀存儲(chǔ)器(PR0M)、緊湊盤(pán)只讀存儲(chǔ)器(⑶-ROM)、磁盤(pán)、磁跌、盒式存儲(chǔ)器(cartridge)、盒帶等)中的任何一種或組合。此外,存儲(chǔ)器520可以結(jié)合電子、磁、光和/或其它類(lèi)型的存儲(chǔ)介質(zhì)。注意，存儲(chǔ)器520可以具有分布式架構(gòu)，其中各種部件彼此遠(yuǎn)離地放置，但是可以被處理器510訪問(wèn)。
[0059]計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器520中的軟件可以包括一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的程序，每一個(gè)程序包括用于執(zhí)行邏輯功能的可執(zhí)行指令的有序列表。存儲(chǔ)器520中的軟件包括適當(dāng)?shù)牟僮飨到y(tǒng)(0/S)550、編譯器540、源代碼530、以及示例性實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序560。如圖所示，應(yīng)用程序560包括用于實(shí)施示例性實(shí)施例的特征、處理、方法、功能和操作的很多功能性部件。
[0060]操作系統(tǒng)550可以控制其它計(jì)算機(jī)程序的執(zhí)行，并且提供調(diào)度、輸入-輸出控制、文件和數(shù)據(jù)管理、存儲(chǔ)器管理以及通信控制和相關(guān)服務(wù)。
[0061]應(yīng)用程序560可以是源程序、可執(zhí)行程序(對(duì)象代碼)、腳本或包括要執(zhí)行的指令組的任何其它實(shí)體。當(dāng)源程序，然后通常通過(guò)(可以包含或不包含在存儲(chǔ)器520中的)編譯器(例如編譯器540)、匯編程序、解釋程序等翻譯所述程序，以便與0/S550相結(jié)合適當(dāng)?shù)夭僮鳌４送?，?yīng)用程序560可以被寫(xiě)為(a)面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言，其具有數(shù)據(jù)的類(lèi)和方法，或(b)過(guò)程編程語(yǔ)言，其具有例程、子例程和/或函數(shù)。[0062]I/O裝置570可以包括諸如例如但不限于鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、掃描儀、麥克風(fēng)、攝影機(jī)等的輸入裝置(或外圍設(shè)備)。此外，I/o裝置也可以包括輸出裝置(或外圍設(shè)備)，所述輸出裝置例如是但不限于打印機(jī)、顯示器等。最后，I/O裝置570還可以包括傳遞輸入和輸出的裝置，例如，但不限于，NIC或調(diào)制器/解調(diào)器(用于訪問(wèn)遠(yuǎn)程設(shè)備、其它文件、設(shè)備、系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò))、射頻(RF)或其它收發(fā)器、電話(huà)接口、橋、路由器等I/O裝置570也包括用于經(jīng)由各種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的部件，所述網(wǎng)絡(luò)例如是互聯(lián)網(wǎng)或內(nèi)聯(lián)網(wǎng)。I/O裝置570可以利用藍(lán)牙連接和線(xiàn)纜(通過(guò)，例如通用串行總線(xiàn)(USB)端口、串行端口、并行端口、火線(xiàn)、HDMI (高分辨率多媒體接口)等)連接到處理器510和/或與處理器510通信。
[0063]在應(yīng)用程序560以硬件實(shí)現(xiàn)的示例性實(shí)施例中，應(yīng)用程序560可以用每一個(gè)都在本領(lǐng)域中公知的如下技術(shù)中的任何一種或組合實(shí)現(xiàn):具有用于對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)實(shí)施邏輯函數(shù)的邏輯門(mén)的(一個(gè)或多個(gè))分立邏輯電路、具有適當(dāng)?shù)慕M合的邏輯門(mén)的特定用途集成電路(ASIC)、(一個(gè)或多個(gè))可編程門(mén)陣列(PGA)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)等。
[0064]本文中使用的術(shù)語(yǔ)僅僅是為了描述特定實(shí)施例，并不意圖限制本發(fā)明。如本文中所使用的，單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“該”也意圖包含復(fù)數(shù)形式，除非上下文中另外明確指出。還應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”，如果在本說(shuō)明書(shū)中使用了，則指明存在所述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或它們的組。
[0065]下面的權(quán)利要求中的所有裝置或步驟加功能元素的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)、材料、動(dòng)作和等效物旨在包括用于與特別要求保護(hù)的其它要求保護(hù)的元素相結(jié)合地執(zhí)行功能的任何結(jié)構(gòu)、材料或動(dòng)作。已經(jīng)為了說(shuō)明和描述了目的呈現(xiàn)了本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)，但是該說(shuō)明書(shū)并不是窮盡的或者限于所公開(kāi)的形式的發(fā)明。在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)普通技術(shù)人員而言，很多修改和改變是顯而易見(jiàn)的。選擇和描述該實(shí)施例是為了最好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)踐應(yīng)用，并使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)τ谶m于所想到的特定用途的具有各種修改的各種實(shí)施例理解本發(fā)明。
[0066]本申請(qǐng)中描繪的流程圖僅僅是一個(gè)實(shí)例。在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，可以存在該流程圖或其中描述的步驟的很多變型。例如，所述步驟可以以不同的順序進(jìn)行或者可以添加、刪除或修改步驟。所有這些變型都被認(rèn)為是所要求保護(hù)的方面的一部分。
[0067]盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，現(xiàn)在以及將來(lái)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)行落入后附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的各種改進(jìn)和增強(qiáng)。這些權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為保持對(duì)被首先描述的本發(fā)明的適當(dāng)保護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.一種制造納米器件的納米通道的方法，該方法包括: 在襯底上沉積電絕緣膜； 在所述電絕緣膜上構(gòu)圖納米線(xiàn)； 在所述納米線(xiàn)和所述電絕緣膜上沉積電絕緣材料； 在所述電絕緣材料中形成第一圓形孔洞作為入口，所述第一圓形孔洞形成在所述納米線(xiàn)的第一末端上方，所述第一圓形孔洞暴露所述第一末端； 形成第二圓形孔洞作為出口，所述第二圓形孔洞形成在所述納米線(xiàn)的與所述第一末端相對(duì)的第二末端上方，所述第二圓形孔洞暴露所述第二末端； 通過(guò)在所述第一圓形孔洞中流入并且從所述第二圓形孔洞中流出蝕刻劑蝕刻掉所述納米線(xiàn)，形成將所述第一圓形孔洞連接到所述第二圓形孔洞的納米通道； 在所述第一圓形孔洞上附著第一儲(chǔ)存器使所述第一儲(chǔ)存器在所述第一末端原先的位置處與所述納米通道連接；以及 在所述第二圓形孔洞上附著第二儲(chǔ)存器使所述第二儲(chǔ)存器在所述第二末端原先的位置處與所述納米通道連接。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述納米通道通過(guò)去除所述納米線(xiàn)而自形成。
3.權(quán)利要求1所述的方法，還包括:用導(dǎo)電溶液填充所述第一儲(chǔ)存器、所述第二儲(chǔ)存器和所述納米通道。
4.權(quán)利要求1所述的方法，還包括:利用所述第一圓形孔洞既作為用于流入所述蝕刻劑以形成所述納米通道的入口也作為用于將分子從所述第一儲(chǔ)存器驅(qū)動(dòng)到所述納米通道中的入口。
5.權(quán)利要求4所述的方法，還包括:利用所述第二圓形孔洞既作為用于流出所述蝕刻劑以形成所述納米通道的出口也作為用于將所述分子從所述納米通道驅(qū)動(dòng)到所述第二儲(chǔ)存器中的出口。
6.權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一圓形孔洞是從所述第一儲(chǔ)存器到所述納米通道的第一連接；以及 其中所述第二圓形孔洞是從所述第二儲(chǔ)存器到所述納米通道的第二連接。
7.權(quán)利要求6所述的方法，還包括:驅(qū)使分子從所述第一儲(chǔ)存器、穿過(guò)所述第一圓形孔洞進(jìn)入所述納米通道、穿過(guò)所述第二圓形孔洞并且出來(lái)到達(dá)所述第二儲(chǔ)存器。
8.權(quán)利要求7所述的方法，還包括:在所述分子處于所述納米通道中時(shí)對(duì)所述分子進(jìn)行測(cè)序。
9.權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述納米線(xiàn)是碳納米管。
10.權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述蝕刻劑去除所述碳納米管從而留下所述納米通道。
11.權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述納米通道的直徑是由所述碳納米管的直徑導(dǎo)致的并且對(duì)應(yīng)于所述碳納米管的所述直徑。
12.權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述納米通道的長(zhǎng)度是由所述碳納米管的長(zhǎng)度導(dǎo)致的并且對(duì)應(yīng)于所述碳納米管的所述長(zhǎng)度。
13.權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第一圓形孔洞的第一深度在所述第一末端處向下 至所述碳納米管而不到達(dá)所述襯底，以及其中所述第二圓形孔洞的第二深度在所述第二末端處向下至所述碳納米管而不到達(dá)所述襯底。
14.一種制造納米器件的納米通道的方法，該方法包括: 在襯底上沉積電絕緣膜； 在所述電絕緣膜上構(gòu)圖多條納米線(xiàn)； 在所述多條納米線(xiàn)和所述電絕緣膜上沉積電絕緣材料； 在所述電絕緣材料中形成多個(gè)第一圓形孔洞作為多個(gè)入口，所述多個(gè)第一圓形孔洞分別形成在所述多條納米線(xiàn)的多個(gè)第一末端上方，所述多個(gè)第一圓形孔洞分別暴露所述多個(gè)A-Ap—H上山弟一末犧; 形成多個(gè)第二圓形孔洞作為多個(gè)出口，所述多個(gè)第二圓形孔洞分別形成在所述多個(gè)納米線(xiàn)的與所述多個(gè)第一末端相對(duì)的多個(gè)第二末端上方，所述多個(gè)第二圓形孔洞分別暴露所述多個(gè)第二末端； 通過(guò)在所述多個(gè)第一圓形孔洞中流入并且從所述多個(gè)第二圓形孔洞中流出蝕刻劑蝕刻掉所述多條納米線(xiàn)， 形成分別將所述多個(gè)第一圓形孔洞連接到所述多個(gè)第二圓形孔洞的多條納米通道； 在所述多個(gè)第一圓形孔洞上單獨(dú)地附著多個(gè)第一儲(chǔ)存器使所述多個(gè)第一儲(chǔ)存器在所述多個(gè)第一末端原先的位置處分別與所述多條納米通道連接；以及 在所述多個(gè)第二圓形孔洞上單獨(dú)地附著多個(gè)第二儲(chǔ)存器使所述多個(gè)第二儲(chǔ)存器在所述多個(gè)第二末端原先的位置處分別與所述多條納米通道連接。
15.權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述多條納米通道通過(guò)去除所述多條納米線(xiàn)而自形成。
16.權(quán)利要求14所述的方法，還包括:用導(dǎo)電溶液填充所述多個(gè)第一儲(chǔ)存器、所述多個(gè)第二儲(chǔ)存器和所述多條納米通道。
17.權(quán)利要求14所述的方法，還包括:利用所述多個(gè)第一圓形孔洞既作為用于流入所述蝕刻劑以分別形成所述多條納米通道的入口也作為用于將分子從所述多個(gè)第一儲(chǔ)存器驅(qū)動(dòng)到所述多條納米通道中的入口。
18.權(quán)利要求17所述的方法，還包括:利用所述多個(gè)第二圓形孔洞既作為用于流出所述蝕刻劑以分別形成所述多條納米通道的出口也作為用于將所述分子從所述多條納米通道驅(qū)動(dòng)到所述多個(gè)第二儲(chǔ)存器中的出口。
19.權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述多個(gè)第一圓形孔洞是從所述多個(gè)第一儲(chǔ)存器到所述多條納米通道的第一連接；以及 所述多個(gè)第二圓形孔洞是從所述多個(gè)第二儲(chǔ)存器到所述多條納米通道的第二連接。
20.權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述多條納米通道是碳納米管。
【文檔編號(hào)】B81C1/00GK103922275SQ201410007808
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月10日
【發(fā)明者】A·阿夫扎利-阿爾達(dá)卡尼, 欒斌全, G·A·斯托洛維茨基, 王超, 王德強(qiáng) 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司