[發明專利]一種用于DNA檢測的多電極納米孔裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201310054855.8
• 申請日: 2013-02-21
• 公開（公告）號: CN103193189A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 陳云飛;章寅;劉磊;沙菁;袁志山;倪中華;易紅
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B81B1/00
• 分類號: B81B1/00;B81C1/00;G01N27/42;B82Y15/00;B82Y40/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及微電子機械加工，屬于微電子機械技術領域，具體涉及一種用于DNA檢測的多電極納米孔裝置及其制造方法。

背景技術

目前，在對各種帶電生物單分子的檢測和研究分析方面，普遍采用納米孔技術。納米孔技術以其高通量、低成本的特性，使得1000?美元/人的宏偉基因組測序計劃成為可能，而且在尋找疾病基因、進行疾病診斷和治療方面帶來質的進步[Service?R.?F.,?Science.?2006,?311,?1544-1546]。

當前，納米孔技術的實現主要采用以下方法，首先將兩個充滿電解液的液池通過納米孔連接，其中一個液池添加待檢測DNA分子；然后利用電壓源對兩個液池施加偏置電壓，驅動離子和DNA分子通過納米孔，其中DNA分子會阻塞離子的通過，宏觀上表現為離子電流幅值的變化，稱之為阻塞電流信號；最后通過對阻塞電流信號進行分析研究，得到納米孔DNA分子的結構信息，完成DNA測序。但是，由于DNA分子通過納米孔速度過快，在120mV偏置電壓下DNA分子通過納米的孔速度大約為30bp/μm，而現有的傳感器達不到這么高的分辨率，這就直接導致無法通過以上方法來完成對DNA分子的單堿基識別。

為解決上述問題，[Yen?P.?C.,?et?al.?Rev.?Sci.?Instrum.?2012,?83(3)]?提出了通過改變納米孔壁電荷密度，使納米孔壁帶正電的方法，從而使DNA分子通過納米孔時與孔壁相互吸引、減緩過孔速度，但是該方法下，由于DNA分子被孔壁吸引，首先靠近孔壁進而通過納米孔，而靠近孔壁的離子運動相對較慢，此時就導致了DNA分子通過納米孔時阻塞電流信號幅值小、分辨率低。

因此，基于上述問題，本發明提供一種用于DNA檢測的多電極納米孔裝置及其制造方法。

發明內容

發明目的：本發明為克服現有納米孔DNA檢測裝置的不足，提供一種用于DNA檢測的多電極納米孔裝置及其制造方法，通過可靠的納米精度多電極加工，達到控制DNA分子過孔速度，并且提高納米孔檢測技術的分辨率的目的。

技術方案：本發明一方面提供一種用于DNA檢測的多電極納米孔裝置，包括第一SiO₂絕緣層、Si基底、SiO₂掩膜層、Pt門電極、第二SiO₂絕緣層、微米Pt徑向電極、第三SiO₂絕緣層、腐蝕槽、納米通孔、電子束誘導沉積SiO₂柵極絕緣層、電子束誘導沉積納米Pt徑向電極、Ag/AgCl電極、第一電流表、第一可調電壓源、第二電流表、第二可調電壓源和第三可調電壓源；所述Si基底下方設有SiO₂掩膜層，上方設有第一SiO₂絕緣層；所述第一SiO₂絕緣層上方設有Pt門電極；所述Pt門電極上方設有第二SiO₂絕緣層；所述第二SiO₂絕緣層上方設有微米Pt徑向電極；所述微米Pt徑向電極上方設有第三SiO₂絕緣層；所述第一電流表連接第一可調電壓源并連接Ag/AgCl電極兩端；所述Ag/AgCl電極設置在納米通孔兩側，其中一端連接第二電流表；所述第二電流表連接第二可調電壓源并連接微米Pt徑向電極兩側；所述第三可調電壓源的一側連接Pt門電極，另一側接地。

所述腐蝕槽設置在多電極納米孔裝置中間下部。

所述納米通孔設置在多電極納米孔裝置中間。

所述電子束誘導沉積SiO₂柵極絕緣層位于納米通孔內壁，并包裹納米孔內壁Pt門電極露出部分。

所述電子束誘導沉積納米Pt徑向電極與微米Pt徑向電極相連接，位于第二SiO₂絕緣層上并向納米通孔中心凸出。

本發明另一方面提供一種用于DNA檢測的多電極納米孔裝置制造方法，該方法包括以下步驟：

步驟1、提供Si基底，用熱氧化的方法使Si基底上方生長第一SiO₂絕緣層，下方生長SiO₂掩膜層。

步驟2、在SiO₂掩膜層中間刻蝕釋放窗口。

步驟3、在第一SiO₂絕緣層上層沉積Pt薄膜，作為Pt門電極。

步驟4、在Pt門電極上層沉積第二SiO₂絕緣層，通過光刻的方法露出引線部分。

步驟5、在第二SiO₂絕緣層沉積Pt薄膜，通過光刻的方法得到兩個微米Pt徑向電極。