用于固定电极隧穿识别的可制造亚3纳米钯间隙器件制造技术

提供一种在纳米器件中制造纳米间隙的技术。在晶片上设置氧化物。在氧化物上设置纳米线。施加氦离子束以将纳米线切割成第一纳米线部分和第二纳米线部分，从而在纳米器件中形成纳米间隙。施加氦离子束切割纳米间隙在纳米间隙的至少一个开口附近形成纳米线材料的标志。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及纳米器件，并且更具体地，涉及制造亚3纳米钯纳米间隙(sub-3nanometerpalladiumnanogap)。
技术介绍
纳米孔测序(nanoporesequencing)是一种确定脱氧核糖核酸(DNA)链上核苷酸排列顺序的方法。纳米孔(也称为孔、纳米通道、洞等)可以是内径几纳米级的小孔。纳米孔测序背后的原理是关于当纳米孔浸没在导电流体中并且电势(电压)施加在所述纳米孔时发生了什么。在这些情况下，由于离子在纳米孔中的传导产生的微小的电流都可以被测量到，并且电流量对纳米孔的尺寸和形状非常敏感。如果单个碱基或DNA链穿过(或者部分DNA分子通过)纳米孔，这可以产生穿过纳米孔的电流大小的变化。其他电学或光学传感器也可置于纳米孔附近，从而使得当DNA穿过纳米孔时，DNA碱基可被区分出来。可使用各种方法驱动DNA穿过纳米孔，从而使得DNA最终可穿过纳米孔。纳米孔的大小范围可具有这样的效果：DNA可作为一长链被强行穿过纳米孔，一次穿过一个碱基，就像用线穿针眼一样。最近，在应用纳米孔作为快速分析生物分子(诸如脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)、蛋白质等)的传感器方面，人们越来越有兴趣。特别强调用于DNA测序的纳米孔应用，这是由于该技术具有将测序成本降低至每人类基因组1000美元以下的前景。
技术实现思路
根据一个实施方式，提供了一种在纳米器件中制造纳米间隙的方法。所述方法包括：在晶片上设置氧化物，在所述氧化物上设置纳米线，以及施加氦离子束以将纳米线切割成第一纳米线部分和第二纳米线部分，从而在纳米器件中形成纳米间隙。施加氦离子束切割纳米间隙形成了在纳米间隙的至少一个开口附近的纳米线材料的标记。根据一个实施方式，提供了一种在纳米器件中制造纳米间隙的方法。所述方法包括：在晶片上设置氧化物，在所述氧化物上设置纳米线，以及施加氦离子束以将所述纳米线侧向窄化为第一纳米线部分和第二纳米线部分。所述第一纳米线部分和所述第二纳米线部分在纳米器件中形成第一纳米间隙。施加氦离子束将所述纳米线侧向窄化形成连接第一纳米线部分和第二纳米线部分的桥。在所述桥中切割第二纳米间隙，以从所述第一纳米线部分形成第一延伸并且从所述第二纳米线部分形成第二延伸。根据一个实施方式，提供了一种用于测序的结构。所述结构包括：位于晶片上的氧化物、位于所述氧化物上的纳米线以及通过施加氦离子束形成的纳米线窄化侧向区域。所述窄化侧向区域形成第一纳米线部分和第二纳米线部分，并且所述第一纳米线部分和所述第二纳米线部分形成第一纳米间隙。所述窄化侧向区域形成连接所述第一纳米线部分和所述第二纳米线部分的桥。在所述桥中的第二纳米间隙从所述第一纳米线部分形成第一延伸并且从所述第二纳米线部分形成第二延伸。通过本专利技术的技术实现了另外的特征和优点。本文中详细描述了本发明的其他实施方式和方面并且这些实施方式和方面被认为是请求保护的专利技术的一部分。为了更好地理解本专利技术的优点和特征，参考描述和附图。附图说明在本说明书的结论部分的权利要求中具体指出并明确要求保护被认为是本专利技术的主题。从下面结合附图进行的具体描述中，本专利技术的前述及其他的特征和优点是明显的，在附图中：图1A示出了根据实施方式的形成纳米器件的方法的截面图。图1B示出了根据实施方式的纳米器件的俯视图。图1C示出了根据实施方式的在纳米线中的纳米间隙切口的截面图。图1D示出了根据实施方式的在纳米器件中的纳米间隙的俯视图。图2A是根据实施方式的经由透射电子显微镜(TEM)的纳米线图片。图2B是根据实施方式的在特定情况下由氦离子束切割成的第一纳米间隙的TEM图片。图2C是根据实施方式的在特定情况下由氦离子束切割成的第二纳米间隙的TEM图片。图2D是根据实施方式的在特定情况下由氦离子束切割成的第三纳米间隙的TEM图片。图2E是根据实施方式的纳米间隙周围的独特标志的TEM图片。图2F是根据实施方式的具有残留钯的纳米间隙的TEM图片。图2G是根据实施方式的去除了残留钯的纳米间隙的TEM图片。图3A示意性地示出了根据实施方式的纳米器件阵列，每一个纳米器件具有由氦离子束形成的纳米间隙。图3B示意性地示出了根据实施方式测试纳米器件阵列中的每一个单独的纳米器件，以确定残留的钯是否在纳米间隙中。图4A示出了根据实施方式的纳米器件的俯视图，其中，通过氦离子束将纳米器件有意窄化。图4B示出了根据实施方式的具有左右延伸的纳米器件的俯视图，所述左右延伸分别从左右电极延伸，以形成第二纳米间隙。图4C示出了根据实施方式的示出了桥的纳米器件的放大的局部俯视图。图4D示出了根据实施方式的其中桥被切断形成两个延伸的纳米器件的放大的局部俯视图。图4E示出了根据实施方式的具有两个延伸的纳米器件的另一个放大的局部俯视图。图5A示出了根据实施方式的利用纳米器件的测序系统。图5B示出了根据实施方式的示出了两个延伸的系统的放大的局部俯视图。图6是示出根据实施方式的在纳米线中制造纳米器件的纳米间隙的方法的流程图。图7是示出根据实施方式的在纳米器件的纳米线中制造纳米间隙的方法的流程图。图8是示出具有能力的计算机实例(计算机测试设置)的框图，该实例可包含在实施方式中和/或与实施方式结合。具体实施方式已经在两个钯电极之间进行亚3nm间隙(sub-3nmgap)的制造，以形成能够通过隧穿电流测量识别单个DNA碱基的器件。这种碱基识别器件是第四代单分子测序技术的关键组件。为了这个目的，提出或进行了数个方法来获得电极间的亚3nm间隙，例如聚焦透射电子显微镜(TEM)束切割或扫描隧穿显微镜电极。所有这些解决方法的主要问题是没有一种方法提供了清晰的切割路径来按比例增加(制造)隧穿器件的产品。这些尺寸的纳米间隙的可复制性和一致性也是一个挑战。重要的是，通常用于获得像电子束(e-束)光刻的高保真纳米级特征的制造方法可能不足以实现所需的间隙尺寸。实施方式被配置为使用聚焦氦离子束粉碎钯(Pd)纳米线以制造用于DNA碱基识别的亚3nm间隙器件。以这种方式分割连续的钯纳米线以形成两个分离的钯电极，为具有独特和可识别的处理标志的亚3nm间隙形成提供高产的和可复制的路径。聚焦的氦离子束方法还允许窄化纳米线，以增强隧穿识别能力。例如，可将电极削成离所述间隙更近的更细的尖，以便减少隧穿信号同时来自多个碱基的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造纳米间隙的方法，所述方法包括：在晶片上设置氧化物；在所述氧化物上设置纳米线；以及施加氦离子束将纳米线切割成第一纳米线部分和第二纳米线部分，以在纳米器件中形成所述纳米间隙；其中，施加所述氦离子束切割所述纳米间隙在所述纳米间隙的至少一个开口附近形成了纳米线材料的标志。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.19 US 13/921,3831.一种制造纳米间隙的方法，所述方法包括：
在晶片上设置氧化物；
在所述氧化物上设置纳米线；以及
施加氦离子束将纳米线切割成第一纳米线部分和第二纳米线部
分，以在纳米器件中形成所述纳米间隙；
其中，施加所述氦离子束切割所述纳米间隙在所述纳米间隙的
至少一个开口附近形成了纳米线材料的标志。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纳米线材料的标志包括在
所述纳米间隙的所述至少一个开口附近的纳米线材料粒子。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，作为施加所述氦离子束
的结果，确定纳米线材料粒子嵌入所述纳米间隙中，所述纳米线材
料粒子在该间隙中连接所述第一纳米线部分和所述第二纳米线部
分。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括，当确定所述纳米线材料
粒子嵌入所述纳米间隙时，通过施加电子束去除所述纳米间隙中的
所述纳米线材料粒子。
5.根据权利要求3所述的方法，进一步包括，当确定所述纳米线材料
粒子嵌入所述纳米间隙时，从具有纳米间隙的纳米器件阵列中弃除
在所述纳米间隙中嵌入有所述纳米线材料粒子的纳米器件。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纳米线包括钯。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述晶片包括硅。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氧化物是二氧化硅。
9.一种制造纳米间隙的方法，所述方法包括：
在晶片上设置氧化物；
在所述氧化物上设置纳米线；
施加氦离子束以将所述纳米线侧向窄化为第一纳米线部分和第
二纳米线部分，所述第一纳米线部分和所述第二纳米线部分在纳米
器件中形成第一纳米间隙；
其中，施加氦离子束将所述纳米线侧向窄化形成连接所述第一
纳米线部分和所述第二纳米线部分的桥；并且
在所述桥中切割第二纳米间隙，以从所述第一纳米线部分形成
第一延伸并且从所述第二纳米线部分形成第二延伸。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二纳米间隙比所述第一
纳米间隙细。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，将所述纳米线窄化以使所...

【专利技术属性】
技术研发人员：晏·阿施蒂尔，白净卫，迈克尔·A·吉尔洛恩，萨蒂亚沃卢·S·帕帕劳，乔舒亚·T·史密斯，
申请(专利权)人：格罗方德半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛;KY