纳流体测试器件的制备方法技术

一种纳流体测试器件的制备方法，包括：在衬底上生长一层电热绝缘材料层和基底材料层；去除基底材料层的四边，形成图形作为制备侧墙的基底；在该电热绝缘材料层的上面和基底材料层的表面及侧面淀积侧墙材料层；去除基底材料层上表面和电热绝缘材料层表面的侧墙材料层，形成侧墙；去除基底材料层，只保留纳米尺寸的侧墙；在该侧墙材料层的一条边上搭上一条制作电极的抗腐蚀的金属层；在电热绝缘材料层及金属层上制备一层制作纳流体通道的抗腐蚀绝缘材料层；抛光表面，去除金属层上面的抗腐蚀绝缘材料层；再用湿法腐蚀方法去除剩余的侧墙材料层形成纳流体通道；最后淀积一层绝缘材料将纳流体通道封顶，再在通道两端开孔并在通道两侧的金属上引出电极即可形成纳流体测试器件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微纳
，特别涉及一种。本专利技术提出了一种采用侧墙工艺、湿法腐蚀方法和化学机械抛光(CMP)制备纳流体测试器件的方法。该方法尽量避免使用电子束曝光的成本高、周期长的不足，制备方法简单，可控性好，在突破光刻分辨率限制及提高纳流体测试器件的制备效率等方面具有很大的优越性。
技术介绍
纳流通道在微纳米
尤其是在微纳米生物领域有着广泛的应用。将纳流通道与电极相结合构成的纳流体测试器件，可以实现对DNA/RNA、蛋白质及多肤、药物、毒品和氨基酸等进行检测分析，应用在基因测序、药物筛选、蛋白组学、临床诊断等领域。为了实现这种纳流体测试器件，首先必须获得宽度为纳米级的纳流通道，然后再在通道内制作间距更小的电极。但是，在宽度为纳米级的纳流通道内制备间距更小的电极，存在非常的技术困难；即使能实现，也存在重复性差和成本高的缺陷。因此，如何实现纳流通道和电极的有效的结合成为我们研究的重要方向。 目前，纳米结构的制备方法主要有光刻、电子束刻蚀、聚焦离子束刻蚀、微接触印刷、电化学方法和电迁移方法等。但是，光学光刻方法受到光波波长限制，刻蚀的极限在微米量级，难以达到纳米量级；微接触印刷、电子束刻蚀和聚焦离子束刻蚀的方法周期长成本高；电化学和电迁移方法工艺可靠性较低，可能导致与CMOS工艺的不兼容。为了突破光刻分辨率限制及提高器件与CMOS工艺的兼容性，寻找简单而低成本的制备纳流体测试器件的方法，我们提出本专利技术构思。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种，以寻找到一种，并且制备方法简单且成本较低，能够突破光刻分辨率限制，并提高纳流体测试器件的制备效率。 为达到上述目的，本专利技术提供一种，包括如下步骤 步骤1 :在衬底上生长一层抗腐蚀的电热绝缘材料层和基底材料层； 步骤2 :用光刻和干法刻蚀的方法去除基底材料层的四边，形成图形作为制备侧墙的基底； 步骤3 :在该电热绝缘材料层的上面和基底材料层的表面及侧面淀积侧墙材料层； 步骤4:采用干法回刻，去除基底材料层上表面的和电热绝缘材料层表面的侧墙材料层，将形成高和宽均为纳米尺寸的侧墙； 步骤5 :用湿法腐蚀的方法去除基底材料层，只保留纳米尺寸的侧墙； 步骤6 :采用光刻或电子束光刻+薄膜淀积+剥离工艺在该侧墙材料层的一条边上搭上一条制作电极的抗腐蚀的金属层； 步骤7 :再用薄膜淀积工艺，在电热绝缘材料层及金属层上制备一层制作纳流体 通道的抗腐蚀绝缘材料层； 步骤8 :然后用化学机械抛光的方法，抛光表面，去除金属层上面的抗腐蚀绝缘材 料层，同时切断侧墙材料层两旁的金属的连接； 步骤9 :再用湿法腐蚀方法去除剩余的侧墙材料层形成纳流体通道； 步骤10 :最后淀积一层绝缘材料将纳流体通道封顶，再在通道两端开孔并在通道两侧的金属上引出电极即可形成纳流体测试器件。其中所述电热绝缘材料层是氮化硅或Si02 ;所述基底材料层是Si(^、氮化硅或多晶硅；所述侧墙材料层是SiOy氮化硅或多晶硅；所述抗腐蚀金属层是钨、镍、铜、银、金或钼，所述抗腐蚀绝缘材料层和绝缘材料是Si02或氮化硅。其中步骤1中所述衬底是半导体材料衬底或绝缘材料衬底。 其中所述半导体材料衬底是硅片或SOI片，所述绝缘材料衬底是Si02或玻璃。 其中所述基底材料层的厚度为20-2000nm。 其中所述侧墙材料层形成的侧墙的宽度为5-200nm。 其中所述纳流体通道的宽度为5-200nm，高度大于所淀积的金属的厚度并小于侧 墙的高度。 从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果 本专利技术提供的这种纳流体测试器件的制备的方法，采用薄膜工艺、光刻剥离工艺、 光刻干法刻蚀工艺、湿法刻蚀工艺和侧墙工艺制备了纳流体测试器件。这种纳流体测试器 件的制备方法的特点在于结构简单，制备方便，测试器件尺寸小，尽量避免了使用电子束 曝光(EBL)，聚焦离子束曝光(FIB)等技术，大大降低了成本，集成度大幅度的提高，同时突 破光刻分辨率限制及提高了纳流体测试器件的制备效率等。附图说明 为进一步描述本专利技术的具体
技术实现思路
，以下结合实施例及附图详细说明如后，其 中 图1是本专利技术提供的的流程图； 图2_图10是制备纳流体测试器件的结构示意图，其中图2_图10中的(b)均是 (a)的俯视图。具体实施例方式请参阅图1至图IO所示，本专利技术一种，包括如下步 骤 步骤1 :在衬底101上生长一层抗腐蚀的电热绝缘材料层102和基底材料层103 ; 所述的电热绝缘材料102，可以是氧化物、氮化物、硫化物或者是由氧化物、氮化物、硫化物 中的至少两种构成的混合物中的任一种；所述在衬底上生长一层电热绝缘材料102，可以 是采用溅射法、蒸发法、等离子体辅助淀积法、化学气相淀积法、金属有机物热分解法、激光 辅助淀积法和热氧化方法中的一种实现；所述电热绝缘材料102，对于步骤5中湿法去除基 底材料层103和后叙的步骤9中湿法去除侧墙材料层104时使用的腐蚀液均具抗腐蚀性；其中所述的基底材料层103，可以是氧化物、氮化物、硫化物或者是由氧化物、氮化物、硫化 物中的至少两种构成的混合物中的任一种；所述淀积一层基底材料层103，可以是采用溅 射法、蒸发法、等离子体辅助淀积法、化学气相淀积法、金属有机物热分解法、激光辅助淀积 法和热氧化方法中的一种实现(图2); 步骤2 :用光刻和干法刻蚀的方法去除基底材料层103的四边，形成图形作为制备 侧墙的基底(图2); 步骤3 :在该电热绝缘材料层102的上面和基底材料层103的表面淀积侧墙材料 层104 ;其中所述的侧墙材料层104，可以是氧化物、氮化物、硫化物或者是由氧化物、氮化 物、硫化物中的至少两种构成的混合物中的任一种；所述淀积一层侧墙材料层104，可以是 采用溅射法、蒸发法、等离子体辅助淀积法、化学气相淀积法、金属有机物热分解法、激光辅 助淀积法和热氧化方法中的一种实现；所述的侧墙材料层104，对于后叙的步骤5中去除基 底材料层103时使用的腐蚀液具有抗腐蚀性(图3); 步骤4 :采用干法回刻，去除基底材料层103上表面的和电热绝缘材料层102表面 的侧墙材料层104，将形成高和宽均为纳米尺寸的侧墙(图4); 步骤5 :用湿法腐蚀的方法去除基底材料层103，只保留纳米尺寸的侧墙；其中的 腐蚀液可以是HF酸、TMAH溶液、热浓磷酸等中的一种(图5); 步骤6 :再用光刻或电子束光刻+薄膜淀积+剥离工艺在抗腐蚀绝缘材料层106 上搭上一条制作电极的抗腐蚀的金属层105 ;所述的抗腐蚀的金属层105，对于步骤9中去 除侧墙材料层104时使用的腐蚀液具有抗腐蚀性；所述抗腐蚀的金属层105，可以是钨、镍、 铜、银、金或铂中的任一种；所述抗腐蚀的金属层105，可以是采用溅射法、蒸发法和化学气 相淀积法中的一种制备的(图6); 步骤7 :采用薄膜淀积工艺制备一层制作纳流体通道的抗腐蚀绝缘材料层106 ;所 述的抗腐蚀材料层106，对于步骤9中去除侧墙材料层104时使用的腐蚀液具有抗腐蚀性； 所述抗腐蚀材料层106，可以是氧化物、氮化物、硫化物或者是由氧化物、氮化物、硫化物中 的至少两种构成的混合物中的任一种；所述淀积抗腐蚀材料层106，可以是采用溅射法、蒸 发法、等离子体辅助淀积法、化学气相淀积法、金属有机物热分解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳流体测试器件的制备方法，包括如下步骤：　　步骤１：在衬底上生长一层抗腐蚀的电热绝缘材料层和基底材料层；　　步骤２：用光刻和干法刻蚀的方法去除基底材料层的四边，形成图形作为制备侧墙的基底；　　步骤３：在该电热绝缘材料层的上面和基底材料层的表面及侧面淀积侧墙材料层；　　步骤４：采用干法回刻，去除基底材料层上表面的和电热绝缘材料层表面的侧墙材料层，将形成高和宽均为纳米尺寸的侧墙；　　步骤５：用湿法腐蚀的方法去除基底材料层，只保留纳米尺寸的侧墙；　　步骤６：采用光刻或电子束光刻＋薄膜淀积＋剥离工艺在该侧墙材料层的一条边上搭上一条制作电极的抗腐蚀的金属层；　　步骤７：再用薄膜淀积工艺，在电热绝缘材料层及金属层上制备一层制作纳流体通道的抗腐蚀绝缘材料层；　　步骤８：然后用化学机械抛光的方法，抛光表面，去除金属层上面的抗腐蚀绝缘材料层，同时切断侧墙材料层两旁的金属的连接；　　步骤９：再用湿法腐蚀方法去除剩余的侧墙材料层形成纳流体通道；　　步骤１０：最后淀积一层绝缘材料将纳流体通道封顶，再在通道两端开孔并在通道两侧的金属上引出电极即可形成纳流体测试器件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张加勇，王晓峰，王晓东，杨富华，马慧莉，程凯芳，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]