[發明專利]一種硅基固態納米孔及制備方法、硅基固態納米孔測序儀

有效

• 申請號: 202010521146.6
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111634882B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 莫暉;張新聯;高振兵;尹良超
• 申請（專利權）人: 深圳市儒翰基因科技有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;C12Q1/6869;B82Y15/00;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳協成知識產權代理事務所(普通合伙) 44458
• 代理人: 章小燕

本發明公開一種硅基固態納米孔及制備方法、硅基固態納米孔測序儀，所述方法包括：采用硅基薄膜生長刻蝕技術在硅襯底上形成多晶硅層和介質層的夾心結構；采用硅通孔TSV技術在晶圓上形成微觀流體通道；采用靜電釋放ESD在介質層中形成介質層針孔；采用濕法刻蝕對介質層針孔刻蝕形成貫穿介質層到微觀流體通道的懸空納米級針孔。通過本發明實施例，以硅基半導體晶圓制造技術為依托，使硅基固態納米孔的制備可以和CMOS集成電路制造技術兼容，并為批量的CMOS和固態納米孔集成提供了制造技術；并且，采用本實施例的固態納米孔來進行DNA和/或RNA測序，可以極大地提高了納米孔測序的成功率，從而可以大大縮短測序的時間。

技術領域

本發明涉及基因檢測領域，特別涉及一種硅基固態納米孔及制備方法、硅基固態納米孔測序儀。

背景技術

納米孔測序是在電解質溶液中，使用電泳法把一個未知的樣品傳輸并通過直徑為納米級的穿孔。當在納米孔的兩端施加恒定電場，觀察納米孔測序儀中的電流。硅基固態納米孔表面的電流密度取決于納米孔的尺寸以及占據納米孔的DNA（DeoxyriboNucleicAcid，脫氧核糖核酸）或RNA（Ribonucleic Acid，核糖核酸）組成。在DNA或RNA通過固態納米孔時，流經硅基固態納米孔的電流隨納米孔被DNA或RNA的堵塞程度的不同而發生電流密度大小的變化，從而根據電流密度大小進行DNA或RNA測序。

目前的納米孔及其DNA測序技術有：生物納米孔（例如阿爾法溶性納米孔，分枝桿菌孢子孢子素A納米孔）。但是，這種生物納米孔在使用時，會將蛋白質納入，且該生物納米孔無法進一步精確調整控制納米孔的大小和一致性，造成DNA或RNA測序精度不準確，影響DNA或RNA測序的精度和準確性。影響納米孔測序的成功率，增加DNA或RNA測序測序的時間。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供的一種硅基固態納米孔及制備方法、硅基固態納米孔測序儀，以硅基半導體晶圓制造技術為依托，使硅基固態納米孔的制備可以和CMOS集成電路制造技術兼容，并為批量的CMOS和固態納米孔集成提供了制造技術；并且，采用本實施例的固態納米孔來進行DNA和/或RNA測序，可以極大地提高了納米孔測序的成功率，從而可以大大縮短測序的時間。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案如下：

根據本發明實施例的一個方面，提供的一種硅基固態納米孔的制備方法，所述方法包括：

采用硅基薄膜生長刻蝕技術在硅襯底上形成多晶硅層和介質層的夾心結構；

采用硅通孔TSV技術在晶圓上形成微觀流體通道；

采用靜電釋放ESD在介質層中形成介質層針孔；

采用濕法刻蝕對介質層針孔刻蝕形成貫穿介質層到微觀流體通道的懸空納米級針孔。

在一個可能設計中，所述采用硅基薄膜生長刻蝕技術在硅襯底上形成多晶硅層和介質層的夾心結構，包括：

在晶圓的硅襯底上進行第一次多晶硅沉積，形成第一層多晶硅層；

在第一層多晶硅層進行氧化物沉積，形成介質層；

在介質層上進行第二次多晶硅沉積，形成第二層多晶硅層，從而形成第一多晶硅層、介質層和第二多晶硅層的夾心結構。

在一個可能設計中，所述采用硅通孔TSV技術在在晶圓上形成微觀流體通道；包括：

在晶圓背面進行TSV圖形化和刻蝕；

進行氧化物刻蝕和兩側He⁺離子注入；

在晶圓背面進行鈦Ti沉積；

在晶圓正面進行鈦沉積和鈦硅化，形成鈦硅化物；

經過上述操作，在晶圓上形成微觀流體通道。