金属纳米点阵列和用于形成纳米点装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种纳米点阵列及相关联的构建方法，其中纳米点阵列包括布置在一基板上以进一步应用的多个纳米点。

【技术实现步骤摘要】

本文所描述的本专利技术公开了如制造在微小规模基板上的纳米点阵列。当用作等离子体传感器时，此种阵列具有广泛的应用性。特别地，本文所公开的装置和方法描述了可应用于(但不局限于)生物传感器装置的纳米点阵列及构建方法。而且，本专利技术针对成本有效的金纳米点阵列和构建方法。本文的原理也适用于其他纳米级别的制造技术，也适用于半导体封装和装置。
技术介绍
现有技术中，形成纳米点基板的方法是已知的。然而，所有的现有方法都遭受非常严重的限制性，使得成本显著增加，产生了不一致或非期望的结果。一般来说，纳米点是测量起来仅有几个纳米跨度的表面，且为了以合理或甚至是成本有效的价格制造一致和高质量的纳米点阵列，甚至对最高质量的机器和最先进的技术提出了挑战。虽然并不限于此，此种纳米点的一个特别有用的应用是：表面等离子体和生物技术统一。在一种这样的方法中，生物学活性分子可附于纳米点阵列，然后纳米点阵列可用以传导所附分子的非常精细和异常敏感的生物活性测量。几种非限制性实例应用包括将抗体附于此种纳米点阵列的纳米点。随后阵列暴露至样品或诊断介质，可用于确定样品中是否存在指定的抗原。在另一种有关的应用中，DNA、RNA或任何核酸可与纳米点阵列的纳米点结合，然后阵列可暴露至样品或诊断介质，样品或诊断介质可与结合有核酸的纳米点混杂，以确定所选择的互补链的存在。在另一种应用中，选择的多肽可与纳米点结合，并暴露至样品或诊断介质，以检查反应物质的存在或不存在。这些应用仅仅是大量可能性中的几种。然而，以一致、可重复且成本有效方式来制造此种纳米点的均匀阵列已被证明是难以捉摸的。而且，构建此种阵列可能所需要的机器是特别昂贵的，大约几千万到几亿美元。在O.Vasquez-Mena等(以下称为“Vasquez”)的论文“FabricationofMetallicNanodotsbyStencilLithograpyforLocalizedSurfacePlasmonResonanceBiosensing”中论述了一种纳米点阵列构建方法。Vasquez方法是形成由非常薄的膜制成的型板，该膜具有形成在其中的精细孔图案。该膜经受穿过型板中的孔的金属沉积，以将金属图案转移至基板(纳米点阵列)。在一些应用中，其工作的也还好。然而，为了形成有恰当的图案并具有所需的公差，该型板是极其昂贵的。更糟糕的是，在仅仅使用几次后，型板变得堵塞，基本上无法使用，因此其总体上不适用任何有用的应用。在另一种方法中，在SunghoonKwon等(以下称为“Kwon”)的劳伦斯-伯克利国家实验室发表的论文“FabricationofMetallicNanodotsinLarge-AreaArraysbyMold-toMoldCrossImprinting(MTMCI)”中论述了另一种纳米点阵列构建法。Kwon方法是形成带有柱(纳米级)阵列的模，柱阵列从该模伸出。该模被按压以与具有柔软表面的基板表面材料相接触，以使得一旦应用压力，柱使柔软表面凹陷以形成孔。金属沉积至存在于柔软材料中的孔中，以使得金属沉积在下面的基板的孔中。移除柔软材料，金属纳米点阵列保留在下面的基板上。这种方法因许多缺点和困难而受阻碍。其中之一为：形成合适的压印型板和其许多纳米柱是极其困难的、高成本的，且经受非常严重的一致性问题。而且，所得的纳米点的形状、均匀分布或一致性不规则。这对使用这种方法形成的纳米点阵列的应用具有剧烈的影响。在张元等(以下称为“张”)的“Phasechangenanodotspatterningusingself-assembledpolymerlithographyandcrystallizationanalysis”中论述了另一种纳米点阵列方法。“张”方法经受了非常差的纳米点尺寸一致性和不规则的阵列形成，其中不同尺寸的纳米点随机分散在表面上，未形成此种纳米点的规则阵列。因此，用于生成纳米点阵列的现有制造方案远远不能满足需求，花费了大量的金钱，在纳米点和它们相关的阵列中不能提供一致的尺寸和间隔，且需要利用极其昂贵的的工具来制造。为了这些及其他原因，一种改进的纳米点阵列和其相关的构建方法在工业上将是非常有帮助的。
技术实现思路
根据本专利技术的原理，公开了纳米点阵列配置及其相关联的制造方法。在一个实施例中，本专利技术公开了一种纳米点阵列。此种阵列包括一支撑件，该支撑件具有形成在其中的初始空腔阵列。一修整件安置在空腔中，以使得经由修整件来使初始空腔的内侧壁变窄。内侧壁限定了具有期望宽度的变窄的空腔，该期望宽度在其中限定了纳米点布置位置。金属塞子形成在相关联的纳米点布置位置，以使得纳米点的暴露的上表面限定了具有多个纳米点的纳米点阵列。在形成具有规则间隔和尺寸的纳米点，具有大约50纳米(nm)或更小的纳米点宽度的纳米点阵列方面，此种实施例是特别有用的。在另一个实施例中，公开了一种在基板中形成窄尺寸的方法。此种方法包括在支撑件中形成多个初始空腔的步骤。其中所述初始空腔各自具有初始宽度。并且，还修整所述初始空腔的初始宽度，以使所述初始空腔变窄至期望尺寸，从而形成相关联的修整空腔，该修整空腔具有相对所述初始宽度变窄的修整宽度。在另一个实施例中，公开了一种形成纳米点阵列的方法。此种方法包括在支撑件中形成多个初始空腔的步骤，其中所述初始空腔各自具有初始宽度。还包括以下步骤：将所述初始空腔的初始宽度修整至更窄的期望尺寸，从而形成具有比初始宽度更窄的修整宽度的修整空腔，从而限定了纳米点布置位置。还包括以下步骤：在纳米点布置位置处形成多个金属塞子，以使得纳米点远远比初始空腔限定的轮廓窄，从而使得能够形成具有多个纳米点的纳米点阵列。在另一个实施例中，公开了一种形成纳米点阵列的方法。此种方法包括：提供具有第一机械弹性层的支撑件，该机械弹性层具有形成在其上的第二金属层。一第三介电层还形成在第二金属层上。多个初始宽度的初始空腔形成在支撑件中。然后，在修整步骤中对初始空腔进行修整，该修整步骤将初始空腔变窄至相对于初始宽度更窄的修整宽度，从而形成了限定纳米点布置位置的修整空腔。还包括在修整空腔中形成多个金属塞子以实现所述形成的步骤。在下文阐述的附图的以下具体实施方式中将更详细地描述本专利技术的这些及其他方面。附图说明结合附图将更容易理解以下具体实施方式，其中：图1是描绘用于根据本专利技术原理构建装置和基板的方法实施例的流程图。图2(a)-2(e)包括一基板的一系列剖视图，该基板如适用于根据本专利技术原理形成装置的纳米点阵列形成工艺中所加工的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米点阵列，包括：一支撑件，其包括一阵列，所述阵列包括形成在其中的多个初始空腔；一修整件，其设置在各个所述空腔内使得初始空腔的侧壁变窄至期望的宽度，以形成其中限定了纳米点布置位置的修整空腔；金属塞子，其形成在相关联的纳米点布置位置，以使得纳米点暴露的上表面限定了包括多个纳米点的一纳米点阵列。

【技术特征摘要】
1.一种纳米点阵列，包括：
一支撑件，其包括一阵列，所述阵列包括形成在其中的多个初始空腔；
一修整件，其设置在各个所述空腔内使得初始空腔的侧壁变窄至期望的宽度，以形成
其中限定了纳米点布置位置的修整空腔；
金属塞子，其形成在相关联的纳米点布置位置，以使得纳米点暴露的上表面限定了包
括多个纳米点的一纳米点阵列。
2.根据权利要求1所述的纳米点阵列，其中：
所述支撑件包括一支撑装置，所述支撑装置适于为初始空腔阵列提供机械弹性支撑；
所述修整件包括一变窄装置，所述变窄装置安置在初始空腔侧壁上，适用于将初始空
腔变窄以形成其中限定了纳米点布置位置的修整空腔；
形成在纳米点布置位置的金属塞子包括用于包括所述多个纳米点的一金属装置。
3.根据权利要求1所述的纳米点阵列，其中：所述阵列包括具有基本相同尺寸和形状的
纳米点的基本规则的阵列。
4.根据权利要求3所述的纳米点阵列，其中：所述纳米点具有大约50纳米或更小的宽
度。
5.根据权利要求3所述的纳米点阵列，其中：所述纳米点具有大约20纳米的宽度。
6.根据权利要求1所述的纳米点阵列，其中：所述支撑件包括一基板，所述基板包括形
成在其上的介电材料层，初始空腔的阵列包括形成在所述介电材料层中的规则间隔和尺寸
的初始空腔的有图案的阵列；且
其中所述修整空腔的内表面包括一金属晶种层，所述金属塞子安置在所述金属晶种层
上。
7.根据权利要求6所述的纳米点阵列，其中：所述初始空腔贯穿所述介电材料层，以暴
露下面的基板；且
其中，所述金属晶种层安置在所述修整空腔的内侧壁上，且安置在下面的基板的暴露
部分上。
8.根据权利要求1所述纳米点阵列，其中所述金属塞子由金、铂、钯和钛中的至少一种
制成。
9.一种纳米点阵列，其包括：一支撑件，所述支撑件包括形成在其上的规则间隔的金属
纳米点阵列，以使得所述纳米点基本呈相同形状和尺寸，且具有大约30纳米或更小的宽度。
10.一种在基板上形成窄尺寸的方法，包括以下步骤：
在一支撑件中形成多个初始空腔，其中所述初始空腔各自具有初始宽度；
修整所述初始空腔的初始宽度，使所述初始空腔变窄至期望尺寸，从而形成相关联的
修整空腔，所述修整空腔包括相对所述初始宽度变窄的修整宽度。
11.根据权利要求10所述的方法，其中：所述方法进一步能够形成纳米点阵列，
其中，形成修整空腔的所述修整界定了由修整空腔的修整宽度限定的纳米点布置位置
进一步包括以下步骤：在修整空腔限定的纳米点布置位置形成多个金属塞子，使得能
够形成包括多个纳米点的纳米点阵列。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述纳米点阵列的纳米点包括50纳米或更小的
宽度。
13.根据权利要求11所述的方法，其中：
形成多个初始空腔的步骤包括用于在所述支撑件中形成多个初始空腔的一装置；
修整所述初始空腔的初始宽度的步骤包括一装置，所述装置用于修整所述空腔的初始
宽度，以将所述空腔变窄至所述期望尺寸而形成所述修整空腔，从而限定了所述修整空腔
中的纳米点布置位置；且
形成多个金属塞子的步骤包括一装置，所述装置用于在修整空腔的纳米点布置位置形
成金属塞子，以能够形成纳米点阵列。
14.根据权利要求11所述的方法，其中：
在一支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：威尔伯·卡托贝，夏维仁，艾伯特·布吕格曼，姚杰森，
申请(专利权)人：苏州工业园区纳米产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32