用于固定電極隧穿識別的可制造亞3納米鈀間隙器件制造技術

提供一種在納米器件中制造納米間隙的技術。在晶片上設置氧化物。在氧化物上設置納米線。施加氦離子束以將納米線切割成第一納米線部分和第二納米線部分，從而在納米器件中形成納米間隙。施加氦離子束切割納米間隙在納米間隙的至少一個開口附近形成納米線材料的標志。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術主要涉及納米器件，并且更具體地，涉及制造亞3納米鈀納米間隙(sub-3nanometerpalladiumnanogap)。
技術介紹
納米孔測序(nanoporesequencing)是一種確定脫氧核糖核酸(DNA)鏈上核苷酸排列順序的方法。納米孔(也稱為孔、納米通道、洞等)可以是內徑幾納米級的小孔。納米孔測序背后的原理是關于當納米孔浸沒在導電流體中并且電勢(電壓)施加在所述納米孔時發生了什么。在這些情況下，由于離子在納米孔中的傳導產生的微小的電流都可以被測量到，并且電流量對納米孔的尺寸和形狀非常敏感。如果單個堿基或DNA鏈穿過(或者部分DNA分子通過)納米孔，這可以產生穿過納米孔的電流大小的變化。其他電學或光學傳感器也可置于納米孔附近，從而使得當DNA穿過納米孔時，DNA堿基可被區分出來。可使用各種方法驅動DNA穿過納米孔，從而使得DNA最終可穿過納米孔。納米孔的大小范圍可具有這樣的效果：DNA可作為一長鏈被強行穿過納米孔，一次穿過一個堿基，就像用線穿針眼一樣。最近，在應用納米孔作為快速分析生物分子(諸如脫氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)、蛋白質等)的傳感器方面，人們越來越有興趣。特別強調用于DNA測序的納米孔應用，這是由于該技術具有將測序成本降低至每人類基因組1000美元以下的前景。
技術實現思路
根據一個實施方式，提供了一種在納米器件中制造納米間隙的方法。所述方法包括：在晶片上設置氧化物，在所述氧化物上設置納米線，以及施加氦離子束以將納米線切割成第一納米線部分和第二納米線部分，從而在納米器件中形成納米間隙。施加氦離子束切割納米間隙形成了在納米間隙的至少一個開口附近的納米線材料的標記。根據一個實施方式，提供了一種在納米器件中制造納米間隙的方法。所述方法包括：在晶片上設置氧化物，在所述氧化物上設置納米線，以及施加氦離子束以將所述納米線側向窄化為第一納米線部分和第二納米線部分。所述第一納米線部分和所述第二納米線部分在納米器件中形成第一納米間隙。施加氦離子束將所述納米線側向窄化形成連接第一納米線部分和第二納米線部分的橋。在所述橋中切割第二納米間隙，以從所述第一納米線部分形成第一延伸并且從所述第二納米線部分形成第二延伸。根據一個實施方式，提供了一種用于測序的結構。所述結構包括：位于晶片上的氧化物、位于所述氧化物上的納米線以及通過施加氦離子束形成的納米線窄化側向區域。所述窄化側向區域形成第一納米線部分和第二納米線部分，并且所述第一納米線部分和所述第二納米線部分形成第一納米間隙。所述窄化側向區域形成連接所述第一納米線部分和所述第二納米線部分的橋。在所述橋中的第二納米間隙從所述第一納米線部分形成第一延伸并且從所述第二納米線部分形成第二延伸。通過本專利技術的技術實現了另外的特征和優點。本文中詳細描述了本發明的其他實施方式和方面并且這些實施方式和方面被認為是請求保護的專利技術的一部分。為了更好地理解本專利技術的優點和特征，參考描述和附圖。附圖說明在本說明書的結論部分的權利要求中具體指出并明確要求保護被認為是本專利技術的主題。從下面結合附圖進行的具體描述中，本專利技術的前述及其他的特征和優點是明顯的，在附圖中：圖1A示出了根據實施方式的形成納米器件的方法的截面圖。圖1B示出了根據實施方式的納米器件的俯視圖。圖1C示出了根據實施方式的在納米線中的納米間隙切口的截面圖。圖1D示出了根據實施方式的在納米器件中的納米間隙的俯視圖。圖2A是根據實施方式的經由透射電子顯微鏡(TEM)的納米線圖片。圖2B是根據實施方式的在特定情況下由氦離子束切割成的第一納米間隙的TEM圖片。圖2C是根據實施方式的在特定情況下由氦離子束切割成的第二納米間隙的TEM圖片。圖2D是根據實施方式的在特定情況下由氦離子束切割成的第三納米間隙的TEM圖片。圖2E是根據實施方式的納米間隙周圍的獨特標志的TEM圖片。圖2F是根據實施方式的具有殘留鈀的納米間隙的TEM圖片。圖2G是根據實施方式的去除了殘留鈀的納米間隙的TEM圖片。圖3A示意性地示出了根據實施方式的納米器件陣列，每一個納米器件具有由氦離子束形成的納米間隙。圖3B示意性地示出了根據實施方式測試納米器件陣列中的每一個單獨的納米器件，以確定殘留的鈀是否在納米間隙中。圖4A示出了根據實施方式的納米器件的俯視圖，其中，通過氦離子束將納米器件有意窄化。圖4B示出了根據實施方式的具有左右延伸的納米器件的俯視圖，所述左右延伸分別從左右電極延伸，以形成第二納米間隙。圖4C示出了根據實施方式的示出了橋的納米器件的放大的局部俯視圖。圖4D示出了根據實施方式的其中橋被切斷形成兩個延伸的納米器件的放大的局部俯視圖。圖4E示出了根據實施方式的具有兩個延伸的納米器件的另一個放大的局部俯視圖。圖5A示出了根據實施方式的利用納米器件的測序系統。圖5B示出了根據實施方式的示出了兩個延伸的系統的放大的局部俯視圖。圖6是示出根據實施方式的在納米線中制造納米器件的納米間隙的方法的流程圖。圖7是示出根據實施方式的在納米器件的納米線中制造納米間隙的方法的流程圖。圖8是示出具有能力的計算機實例(計算機測試設置)的框圖，該實例可包含在實施方式中和/或與實施方式結合。具體實施方式已經在兩個鈀電極之間進行亞3nm間隙(sub-3nmgap)的制造，以形成能夠通過隧穿電流測量識別單個DNA堿基的器件。這種堿基識別器件是第四代單分子測序技術的關鍵組件。為了這個目的，提出或進行了數個方法來獲得電極間的亞3nm間隙，例如聚焦透射電子顯微鏡(TEM)束切割或掃描隧穿顯微鏡電極。所有這些解決方法的主要問題是沒有一種方法提供了清晰的切割路徑來按比例增加(制造)隧穿器件的產品。這些尺寸的納米間隙的可復制性和一致性也是一個挑戰。重要的是，通常用于獲得像電子束(e-束)光刻的高保真納米級特征的制造方法可能不足以實現所需的間隙尺寸。實施方式被配置為使用聚焦氦離子束粉碎鈀(Pd)納米線以制造用于DNA堿基識別的亞3nm間隙器件。以這種方式分割連續的鈀納米線以形成兩個分離的鈀電極，為具有獨特和可識別的處理標志的亞3nm間隙形成提供高產的和可復制的路徑。聚焦的氦離子束方法還允許窄化納米線，以增強隧穿識別能力。例如，可將電極削成離所述間隙更近的更細的尖，以便減少隧穿信號同時來自多個堿基的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制造納米間隙的方法，所述方法包括：在晶片上設置氧化物；在所述氧化物上設置納米線；以及施加氦離子束將納米線切割成第一納米線部分和第二納米線部分，以在納米器件中形成所述納米間隙；其中，施加所述氦離子束切割所述納米間隙在所述納米間隙的至少一個開口附近形成了納米線材料的標志。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.06.19 US 13/921,3831.一種制造納米間隙的方法，所述方法包括：
在晶片上設置氧化物；
在所述氧化物上設置納米線；以及
施加氦離子束將納米線切割成第一納米線部分和第二納米線部
分，以在納米器件中形成所述納米間隙；
其中，施加所述氦離子束切割所述納米間隙在所述納米間隙的
至少一個開口附近形成了納米線材料的標志。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述納米線材料的標志包括在
所述納米間隙的所述至少一個開口附近的納米線材料粒子。
3.根據權利要求1所述的方法，進一步包括，作為施加所述氦離子束
的結果，確定納米線材料粒子嵌入所述納米間隙中，所述納米線材
料粒子在該間隙中連接所述第一納米線部分和所述第二納米線部
分。
4.根據權利要求3所述的方法，進一步包括，當確定所述納米線材料
粒子嵌入所述納米間隙時，通過施加電子束去除所述納米間隙中的
所述納米線材料粒子。
5.根據權利要求3所述的方法，進一步包括，當確定所述納米線材料
粒子嵌入所述納米間隙時，從具有納米間隙的納米器件陣列中棄除
在所述納米間隙中嵌入有所述納米線材料粒子的納米器件。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述納米線包括鈀。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述晶片包括硅。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，所述氧化物是二氧化硅。
9.一種制造納米間隙的方法，所述方法包括：
在晶片上設置氧化物；
在所述氧化物上設置納米線；
施加氦離子束以將所述納米線側向窄化為第一納米線部分和第
二納米線部分，所述第一納米線部分和所述第二納米線部分在納米
器件中形成第一納米間隙；
其中，施加氦離子束將所述納米線側向窄化形成連接所述第一
納米線部分和所述第二納米線部分的橋；并且
在所述橋中切割第二納米間隙，以從所述第一納米線部分形成
第一延伸并且從所述第二納米線部分形成第二延伸。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述第二納米間隙比所述第一
納米間隙細。
11.根據權利要求9所述的方法，其中，將所述納米線窄化以使所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：晏·阿施蒂爾，白凈衛，邁克爾·A·吉爾洛恩，薩蒂亞沃盧·S·帕帕勞，喬舒亞·T·史密斯，
申請(專利權)人：格羅方德半導體有限公司，
類型：發明
國別省市：開曼群島;KY