制造纳米尺寸的凹陷的方法技术

本发明专利技术涉及将纳米尺寸的凹陷创建到材料层中。为此，提供第一层(100)，其限定第一凹陷(101)。然后用第二层(107)来共形地覆盖所述第一层(100)，使得所述第二层均匀地覆盖所述第一凹陷的边界。以此方式，所述第二层限定了纳米尺寸的凹陷。此外，本发明专利技术涉及使用具有第二纳米尺寸的凹陷的这样的结构，用于将纳米狭缝刻蚀到石墨烯层中。此外，这样的具有纳米狭缝的石墨烯层被描述为用于创建用于对分子进行测序的交叉纳米狭缝设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造纳米尺寸的凹陷的方法
本专利技术涉及将纳米尺寸的凹陷和纳米结构，特别是纳米狭缝，创建到材料中。具体而言，本专利技术涉及制造纳米尺寸的凹陷的方法，将纳米狭缝创建到石墨烯层中的方法，创建用于对分子进行测序的交叉纳米狭缝设备的方法，以及用于将材料层中的凹陷转换成纳米尺寸的凹陷的共形沉积的使用，以及用于将纳米狭缝刻蚀到材料层中的掩模层。
技术介绍
基于石墨烯中的纳米孔的纳米孔测序被认为是用于DNA和RNA测序的非常有前途的技术，因为其提供单碱基测序分辨率。此外，它应该能够提供长的读取，并且不需要复杂的样品制备。此外，它还实现了对护理点诊断应用(例如，传染病和癌症Dx应用)有重大作用的小的形状因子。已经发现，交叉狭缝石墨烯设备可用于对分子进行测序。在US2014/0349892A1中，描述了用于处理单分子的装置和方法，特别是用于单链DNA的感测或测序。其中，分别具有第一和第二狭缝的底层和导电顶层被堆叠地设置，使得通过狭缝形成一孔。狭缝优选地彼此垂直。此外，电路可以连接到顶层，允许感测穿过孔的单个分子。
技术实现思路
因此可能需要改进在材料中创建纳米尺寸的凹陷和纳米结构，特别是纳米狭缝。这通过各独立权利要求的主题得以解决。本专利技术的一个方面涉及一种创建纳米尺寸的凹陷的方法。该方法包括提供限定第一凹陷的第一材料的第一层的步骤。此外，该方法包括共形地将第二材料的第二层沉积到所述第一层上的步骤，使得所述第二材料均匀地覆盖第一凹陷的边界，直到所述第二层限定第二纳米尺寸的凹陷。任选地，所述第二纳米尺寸的凹陷的最小直径小于5nm。换句话说，所提出的方法可以提供用于创建纳米尺寸的凹陷的解决方案，其中，第一凹陷(其最初不需要具有纳米尺寸的大小)可以被提供于第一材料的第一层中并且通过在所述第一层上并且特别是在所述第一凹陷的边界上共形地沉积第二层，该第一凹陷可以被相继地缩小。通过将第二层共形地沉积到第一层上，可以确保所述第二材料均匀地覆盖所述第一凹陷的边界。因此，提出了一种方法，其中可以利用常规方法在第一层中提供第一凹陷，所述常规方法不一定需要能够创建纳米尺寸的凹陷，并且通过共形沉积来使所述第一凹陷变窄。利用所述方法制造的这样的设备可以例如用作用于将纳米结构，或者更具体地，纳米狭缝，刻蚀到底下的层的掩模层中，所述掩模层被提供在所述底下的层上。所述底下的层可以例如是导电层，优选地石墨烯层，石墨炔层，锡烯层和/或金属层。此外，利用所述方法制造的部件也可以是交叉纳米狭缝设备的支撑结构，在该支撑结构上提供有具有纳米狭缝的石墨烯层。例如，所述导电层可以是电极，例如测序设备的电极。根据一个实施例，作为沟道状结构的第二纳米尺寸的凹陷可以小于20nm，小于10nm，小于5nm，小于3nm，小于2.5nm，小于2.25nm，小于2.1nm，小于2.0nm，小于1.9nm或小于1.85nm。在MALKO,D.,NEISS,C.,VINES,F.,A.的CompetitionforGraphene:GraphyneswithDirection-DependentDiracCones,PhysicalReviewLetters108,086804(2012)中讨论了石墨炔。在ZHU，F.等人的Epitaxialgrowthoftwo-dimensionalstanene,NatureMaterials14,1020–1025(2015)中讨论了锡烯。在其中提供纳米结构或更具体的纳米狭缝的材料可以是另一种导电的二维材料，例如过渡金属二硫族化物(TMDC)，或石墨烯的夹层结构，二维材料和/或二维六方氮化硼(其可以被提供用于稳定石墨烯)。用所述方法创建的设备可以例如用于核酸测序，例如DNA，RNA，PNA，LNA等。此外，这样的设备可以用于蛋白质测序以确定构成蛋白质的肽，如在下文所描述：MOVILEANU,L.,Interrogatingsingleproteinsthroughnanopores:challengesandopportunities,TrendsBiotechnol.,2009Jun；27(6):333-41，以及BOYNTON,P和DIVENTRA,M..Boynton,M.DiVentra,Sequencingproteinswithtransverseionictransportinnanochannels,arXiv:1509.04772[physics.bio-ph]。本申请中描述的方法还可以用于形成具有几纳米的源极-漏极距离的平面晶体管(例如，TFT)，该源极-漏极距离可以通过源极与漏极之间的单个间隙形成。可以使用本文描述的方法来创建该间隙。第一层可以例如被提供在晶片上。晶片可以例如包括硅(Si)层和/或氧化硅(SiO2)层。所述第一层可以例如是纳米压印层。此外，所述第一层的所述第一材料可以是来自ZeonCorp.的ZEP520的电子束抗蚀剂。此外，所述第一材料也可以是Si3N4。所述第一层还可以包括包含不同材料的多个子层。所述第一凹陷可以涉及所述第一层的一部分，其中，所述第一层的一些材料被去除或未被施加。例如，所述第一凹陷可以具有细长形状。因此，所述第一凹陷可以是第一细长凹陷。例如，所述第一凹陷可以被构造为第一沟道状结构或沟槽。所述第一凹陷的边界可以指所述第一凹陷的边界表面。例如，所述第一凹陷可包括至少侧壁和底壁。此外，所述第一凹陷的最小直径可以在10nm和50nm之间，优选地在10nm与20nm之间。此外，所述第一凹陷的边界可以至少包括侧壁和底壁，并且所述侧壁的高度和所述底壁的宽度之间的纵横比可以大于1，优选地大于2。根据另一示例性实施例，纵横比可以在1和3之间。以此方式，可以足够良好地定义在共形沉积之后获得的纳米尺寸的凹陷。关于第一凹陷描述的特征和特征也适用于本申请中描述的其他凹陷，特别是第三凹陷。所述第二凹陷可以由沉积在所述第一凹陷的边界上的第二层限定。因此，所述第二凹陷可以定位于所述第一凹陷内。相同的特征和表征也适用于第四凹陷。所述第二材料可以是能够共形地沉积在所述第一层上的任何材料。特别地，所述第二材料可以是可以通过原子层沉积(ALD)和/或通过低压化学气相沉积(LPCVD)沉积的材料。例如，所述第二材料可以选自包括以下项的组：SiO2，Al2O3，HfO2，TiN，TiO2，TaN，Si3N4，以及其任何组合。可能必须注意的是，在常规沉积技术下，诸如Si3Ni4(氮化硅)的沉积层可能不总是精确地化学计量的。原子层沉积(ALD)可以指薄膜沉积方法，其中通过将基板的表面暴露于交替的气态物质(通常称为前体)而在基板上生长膜。与化学气相沉积相反，前体可以不同时存在于反应器中，但是它们可以作为一系列顺续的非交叠的脉冲插入。在这些脉冲中的每一个中，前体分子可以以自限制的方式与表面反应，使得一旦表面上的所有反应位点被消耗，反应就终止。因此，在对所有前体的单次暴露(所谓的ALD周期)之后沉积在表面上的最大量的材料可以通过前体-表面相互作用的性质来确定。通过改变循环次数，可以在任意复杂和大的基板上均匀地和高精度地生长材料。在GEORGE,S.M.,AtomicLayerDeposition:AnOverview,Chem.Rev.,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种创建纳米尺寸的凹陷的方法，包括以下步骤：‑提供第一材料的第一层(100)，所述第一层限定第一凹陷(101)(S1)；并且‑将第二材料的第二层(107)共形地沉积到所述第一层上，使得所述第二材料均匀地覆盖所述第一凹陷的边界(102、103)，直到所述第二层限定第二纳米尺寸的凹陷(108)；其中，所述第二纳米尺寸的凹陷(108)的最小直径(109)小于5nm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.22 EP 15201885.91.一种创建纳米尺寸的凹陷的方法，包括以下步骤：-提供第一材料的第一层(100)，所述第一层限定第一凹陷(101)(S1)；并且-将第二材料的第二层(107)共形地沉积到所述第一层上，使得所述第二材料均匀地覆盖所述第一凹陷的边界(102、103)，直到所述第二层限定第二纳米尺寸的凹陷(108)；其中，所述第二纳米尺寸的凹陷(108)的最小直径(109)小于5nm。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二纳米尺寸的凹陷(108)的最小直径(109)小于20nm，小于10nm，小于5nm，小于3nm，小于2.5nm，小于2.25nm，小于2.1nm，小于2.0nm，小于1.9nm，小于1.85nm，小于0.5nm，或者小于0.1nm。3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，共形沉积第二材料的步骤包括选自包括以下项的组的方法步骤：将所述第二材料原子层沉积到所述第一层上和/或将所述第二材料低压化学气相沉积到所述第一层上。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述第一凹陷(101)的最小直径(106)在10nm与50nm之间，优选地在10nm与20nm之间；和/或其中，所述第一凹陷的边界至少包括侧壁(104)和底壁(106)，并且所述侧壁的高度与所述底壁的宽度之间的纵横比大于1，优选地大于2。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，-其中，提供第一层的步骤包括以下步骤：-提供作为第一抗蚀剂的所述第一材料；并且-将所述第一凹陷压印或结构化到所述第一抗蚀剂中，优选地通过纳米压印光刻、光学光刻和/或电子束光刻。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述第一抗蚀剂包括选自包括以下项的组的材料：光学抗蚀剂，UV可固化有机材料如环氧丙烯酸酯、溶胶-凝胶材料，以及其任何组合。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述第二材料选自包括以下项的组：SiO2，Al2O3，HfO2，TiO2，TiN，TaN，Si3N4，以及其任何组合。8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，用于创建用于将纳米狭缝刻蚀到下面的层中的掩模层，其中，所述第一凹陷是第一细长凹陷，并且所述第二纳米尺寸的凹陷是第二细长纳米尺寸的凹陷；并且其中，所述第一细长凹陷和所述第二细长纳米尺寸的凹陷沿着第一方向(110)延伸。9.一种将纳米狭缝创建到石墨烯层中的方法，包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·维尔斯储雷恩，P·J·范德扎格，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL