[發明專利]使用原子層沉積和蝕刻減小孔隙直徑的方法

在審

• 申請號: 201880061487.0
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN111133561A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 約瑟夫·R·約翰遜;大野健一
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065;H01L21/027;H01L21/02;G03F7/00;H01L21/768
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;趙靜

提供通過循環工藝制造良好控制的固態納米孔和良好控制的固態納米孔陣列的方法，所述循環工藝包括原子層沉積(atomic layer deposition；ALD)或化學氣相沉積(chemical vapor deposition；CVD)、以及蝕刻。在基板的頂側上沉積的薄膜中形成一個或多個特征。在于薄膜中具有一個或多個特征的基板之上沉積介電材料。隨后使用蝕刻工藝來蝕刻沉積在于薄膜中具有一個或多個特征的基板之上的介電材料的一部分。有選擇地重復介電材料沉積和蝕刻工藝以減小特征的尺寸，直至穿過基板上的薄膜形成良好控制的納米孔。

技術領域

本文公開的方面涉及通過循環原子層沉積(ALD)或化學氣相沉積(CVD)、以及蝕刻來制造良好控制的固態納米孔和良好控制的固態納米孔陣列的方法。

背景技術

納米孔被廣泛用于諸如脫氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid；DNA)和核糖核酸(ribonucleic acid；RNA)測序的應用。在一個示例中，使用電檢測方法來執行納米孔測序，所述方法通常包括將未知樣本輸送通過浸沒在導電流體中的納米孔，以及跨納米孔施加電勢。測量由通過納米孔的離子傳導產生的電流。跨納米孔表面的電流密度的大小取決于納米孔尺寸和當時占據納米孔的樣本的成分，諸如DNA或RNA。不同的核苷酸引發跨納米孔表面的電流密度的特性變化。這些電流變化被測量并被用于對DNA或RNA樣本進行測序。

各種方法已用于生物測序。通過合成測序或第二代測序被用于識別哪些堿基已附接至DNA的單鏈。第三代測序用于直接讀取DNA，通常包括使整個DNA鏈通過單個孔隙。一些測序方法需要將DNA或RNA樣本切碎，并隨后使其重組。另外，一些測序方法使用生物隔膜(membrane)和生物孔，它們具有保質期且在使用前必須保持低溫。

固態納米孔最近已用于測序，這種納米孔是形成在諸如氮化硅或氧化硅的獨立隔膜上的納米級孔隙。然而，諸如使用隧道電子顯微鏡、聚焦離子束或電子束的當前固態納米孔制造方法無法輕易且廉價地達到制造納米孔陣列所需的尺寸和位置控制要求。另外，當前的納米孔制造方法是耗時的。

因此，在本領域中需要改進的制造良好控制的固態納米孔和良好控制的固態納米孔陣列的方法。

發明內容

提供通過循環工藝制造良好控制的固態納米孔和良好控制的固態納米孔陣列的方法，所述循環工藝包括原子層沉積(ALD)或化學氣相沉積(CVD)、以及蝕刻。在基板的頂側上沉積的薄膜中形成一個或多個特征。在于薄膜中具有一個或多個特征的基板之上沉積介電材料。隨后使用蝕刻工藝來蝕刻沉積在于薄膜中具有一個或多個特征的基板之上的介電材料的一部分。有選擇地重復介電材料沉積和蝕刻工藝以減小特征的尺寸，直至穿過基板上的薄膜形成良好控制的納米孔。

在一個方面中，提供一種用于形成納米孔的方法。所述方法包括：提供基板，所述基板具有形成于薄膜中的至少一個特征，所述薄膜沉積在所述基板的頂側上，所述特征具有一個或多個側壁和底部；在具有至少一個特征的基板之上沉積第一量的介電材料；和蝕刻在至少一個特征的底部上的第一量的介電材料的第一部分。

在另一方面中，提供一種用于形成納米孔的方法。所述方法包括：提供基板，所述基板具有形成于薄膜中的至少一個特征，所述薄膜沉積在所述基板的頂側上，所述特征具有一個或多個側壁和底部；在具有至少一個特征的基板之上沉積第一量的介電材料；蝕刻在至少一個特征的底部上的第一量的介電材料的第一部分；在具有至少一個特征的基板之上沉積第二量的介電材料；和蝕刻在至少一個特征的底部上的第二量的介電材料的第二部分以形成至少一個納米孔。