基于固态纳米孔阵列的测序芯片及其制备方法与流程

有机化合物处理,合成应用技术1.本发明属于微纳医疗检测应用技术领域，特别是涉及一种基于固态纳米孔阵列的测序芯片及其制备方法。背景技术：2.遗传信息的测量对生命科学和医学领域具有革命性的推动作用。未来精准医疗与个性化医疗需求成本更低，速度更快，精度更高，读长更长的新型测序技术。3.新一代单分子实时测序技术解决了读长更长和速度更快的需求，目前飞速发展的生物纳米孔测序技术进一步解决了成本更低的需求，生物纳米孔测序技术不需要准备大量的样品，样品制备过程不需要耗费生物与化学试剂，大大降低了测序成本，也节省了dna克隆和扩增的时间，节约了时间成本。英国oxford nanopore technologies(ont)公司发布第一款商用生物纳米孔测序仪minion，具有手掌大小的体积，便携性非常好，极大地拓展了测序仪的应用场景。比如minion被用于非洲地区的埃博拉病毒的快速检测和鉴定工作，被美国国家航空航天局用于太空中的测序工作。纳米孔测序的基本原理是：两个电解液室被绝缘膜分隔开，形成顺式和反式隔室，绝缘膜上只有一个纳米级的孔连通两腔室。当向电解液室施加电压时，溶液中的电解质离子通过电泳移动并穿过纳米孔，形成稳态离子电流，当尺寸略小于孔径的颗粒穿过孔时，流过纳米孔的电流将被阻塞，从而中断电流信号，随后恢复原有信号。将带电生物分子(离子、dna、rna、肽、蛋白质、药物、聚合物大分子等)样品添加到一个电解液隔室中会导致生物分子从纳米孔中进入和离开，这会在离子电流信号中产生一系列阻塞电流信号，这些阻塞电流幅度和持续时间传达了样品的许多特性，包括生物分子的大小、浓度和结构。4.然而目前的生物纳米孔镶嵌在磷脂双层膜上，对环境敏感(ph，温度，盐浓度等)，稳定性和耐用性比较差，使用寿命有限；另外生物纳米孔一般只能采用离子阻断电流的检测机制，需要特制低噪电流放大电路达到足够的灵敏度，使测序单元的大规模矩阵化集成具有非常大的挑战性。为了解决生物纳米孔的缺点，出现了固态纳米孔的研究。目前的固态纳米孔制备方法有电子束或离子束钻孔、反馈刻蚀制孔等技术。电子束或离子束钻孔需要一个一个地进行钻孔，成本高昂，制备时间太长，无法实现大规模的阵列纳米孔量产；反馈刻蚀制孔需要使用多张掩模版，提高了制备成本，另外，工艺波动大，形成的纳米孔尺寸不稳定，因此也无法实现大规模的阵列纳米孔量产。技术实现要素：5.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于固态纳米孔阵列的测序芯片及其制备方法，用于解决现有技术中固态纳米孔的制备方式由于成本高、制备时间长、工艺波动大、可控性差导致纳米孔尺寸不稳定等原因不适于可控的大规模并行化形成固态纳米孔阵列等的问题。6.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于固态纳米孔阵列的测序芯片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：7.提供硅基片，并于所述硅基片的正面上依次沉积材料不同的第一电介质层及第二电介质层；8.通过光刻及刻蚀工艺，于所述第二电介质层中形成贯穿所述第二电介质层的若干个空腔；9.于若干个所述空腔中填充满金属，形成若干个金属层；10.于所述第二电介质层上形成若干个电极，其中若干个所述电极对应形成于若干个所述金属层的上方，且每个所述电极裸露出部分与其对应的所述金属层形成桥状结构连接；11.通过光刻及刻蚀工艺，于所述硅基片的背面形成贯穿所述硅基片的若干个独立样品腔，且若干个所述独立样品腔与若干个所述空腔一一对应；12.于若干个所述独立样品腔中充入电解液，并于若干个所述电极及所述电解液之间施加击穿电压，击穿所述第一电介质层，以在每个所述金属层下对应的所述第一电介质层中形成纳米孔；13.将上述结构倒置，熔融所述金属层，并采用真空抽吸的方式将熔融的所述金属层移除。14.可选地，形成若干个所述空腔的步骤包括：15.于所述第二电介质层表面涂覆光刻胶层并图形化，形成图形化的光刻胶层；16.基于所述图形化的光刻胶层刻蚀所述第二电介质层，形成贯穿所述第二电介质层的若干个所述空腔；17.去除所述图形化的光刻胶层。18.可选地，形成若干个所述金属层的步骤包括：19.采用金属沉积工艺于所述第二电介质层上沉积一层所述金属，并使所述金属完全填充满若干个所述空腔；20.采用化学机械研磨工艺去除所述第二电介质层上的所述金属，仅保留所述空腔中的所述金属。21.可选地，形成若干个所述电极的步骤包括：22.于所述第二电介质层表面涂覆光刻胶层并图形化，形成图形化的光刻胶层，所述图形化的光刻胶层裸露出部分与其对应的所述金属层；23.采用金属沉积工艺于所述图形化的光刻胶层上沉积一层电极材料层；24.去除所述图形化的光刻胶层，并采用化学机械研磨工艺磨平所述电极材料层，形成若干个所述电极。25.可选地，所述硅基片为(110)硅基片；采用化学气相沉积工艺形成所述第一电介质层及所述第二电介质层；采用氢氧化钾溶液湿法刻蚀所述硅基片的背面，形成若干个所述独立样品腔。26.可选地，所述金属层的材料为cd、sn、in或bi；所述电极的材料为cu、al、tin、au或pt。27.本发明还提供一种基于固态纳米孔阵列的测序芯片，所述测序芯片由下至上依次包括：硅基片、第一电介质层、第二电介质层及若干个电极，所述第一电介质层与所述第二电介质层的材料不同；28.所述硅基片中形成有若干个贯穿所述硅基片的独立样品腔；29.所述第一电介质层中形成有若干个贯穿所述第一电介质层的纳米孔；30.所述第二电介质层中形成有若干个贯穿所述第二电介质层的空腔；31.若干个所述独立样品腔、所述纳米孔、所述空腔及所述电极一一对应设置；若干个所述电极对应设置于若干个所述空腔的上面且形成于所述第二电介质层的表面，同时每个所述电极裸露出部分与该电极对应的所述空腔形成桥状结构。32.可选地，所述硅基片的厚度介于500μm～1000μm之间，所述第一电介质层的厚度介于10nm～1000nm之间，所述第二电介质层的厚度介于10nm～100μm之间。33.可选地，所述纳米孔的尺寸介于0.1nm～100nm之间。34.可选地，若干个所述空腔的横截面形状为正方形、长方形、圆形或椭圆形；若干个所述独立样品腔横截面形状为正方形、长方形、圆形或椭圆形。35.可选地，所述空腔的横截面最小尺寸介于50nm～5000nm之间。36.可选地，所述独立样品腔靠近所述纳米孔一侧的横截面最小尺寸是所述空腔的横截面最小尺寸的1倍～3倍。37.可选地，若干个所述空腔相同且呈阵列排布，且相邻两排的所述空腔的间距及相邻两个所述空腔的间距相等。38.可选地，所述间距介于200nm～10μm之间。39.可选地，所述第一电介质层的材料为sin、sio2、al2o3、hfo2、zno或tio2；所述第二电介质层的材料为sin、sio2、al2o3、hfo2、zno或tio2。40.可选地，所述电极的材料为cu、al、tin、au或pt；所述第二电极的材料为cu、al、tin、au或pt。41.如上所述，本发明的基于固态纳米孔阵列的测序芯片及其制备方法，该测序芯片基于现有成熟的硅微加工工艺结合电介质材料的击穿原理，工艺波动小且可控、成本低、工艺简单，适于可控的大规模并行化形成纳米孔阵列，从而突破现有固态纳米孔测序芯片只能应用于实验室，而可以广泛的适用于工业化量产。附图说明42.图1显示为本发明的基于固态纳米孔阵列的测序芯片制备方法的流程示意图。43.图2至图17显示为本发明的基于固态纳米孔阵列的测序芯片制备过程中各步骤所呈现的结构示意图，其中图17还显示为本发明的基于固态纳米孔阵列的测序芯片的结构示意图。44.元件标号说明45.10ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ硅基片46.101ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ独立样品腔47.11ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ第一电介质层48.111ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ纳米孔49.12ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ第二电介质层50.121ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ空腔51.122ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ金属52.123ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ金属层53.124ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ部分金属层54.13ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ电极55.131ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ电极材料层56.141ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ光刻胶层57.142ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ图形化的光刻胶层58.d1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ空腔的横截面最小尺寸59.d2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ纳米孔的尺寸60.d3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ独立样品腔的横截面最小尺寸61.lꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ间距62.s1～s7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ步骤具体实施方式63.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。64.请参阅图1至图17。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可根据实际需要进行改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。65.实施例一66.如图1所示，本实施例提供一种基于固态纳米孔阵列的测序芯片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：67.如图1及图2所示，首先进行步骤s1，提供硅基片10，并于所述硅基片10的正面上依次沉积材料不同的第一电介质层11及第二电介质层12。68.这里不限制所述硅基片10的晶面取向，只要在后续的刻蚀步骤中能实现对其进行刻蚀形成若干个独立样品腔101(如图15所示)即可。本实施例中后续选择采用氢氧化钾溶液湿法刻蚀形成若干个所述独立样品腔101，所以从刻蚀速率的角度本实施例中选择所述硅基片10为(110)硅基片。69.作为示例，可以采用现有常规的沉积工艺形成所述第一电介质层11及第二电介质层12。本实施例中选择采用化学气相沉积工艺(简称cvd)形成所述第一电介质层11及第二电介质层12。70.作为示例，所述硅基片10的厚度介于500μm～1000μm之间，例如可以为500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm，所述第一电介质层11的厚度介于10nm～1000nm之间，例如可以为10nm、50nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、800nm、900nm、1000nm，所述第二电介质层12的厚度介于10nm～100μm之间，例如可以为10nm、50nm、100nm、1000nm、10μm、40μm、60μm、80μm、100μm。本实施例中选择所述硅基片10的厚度为700μm，所述第一电介质层11的厚度200nm，所述第二电介质层12的厚度为500nm。71.作为示例，所述第一电介质层11及所述第二电介质层12的材料不同，以便于后续进行刻蚀步骤的控制。所述第一电介质层11的材料可以选择为sin、sio2、al2o3、hfo2、zno或tio2，所述第二电介质层12的材料也可以选择为sin、sio2、al2o3、hfo2、zno或tio2，只要两者材料不同即可。基于较优的选择刻蚀比，本实施例中选择所述第一电介质层11为sin材料，所述第二电介质层12为sio2材料。72.如图1及图6所示，接着进行步骤s2，通过光刻及刻蚀工艺，于所述第二电介质层12中形成贯穿所述第二电介质层12的若干个空腔121。通过该步骤形成的若干个所述空腔121为后续在所述第一电介质层中11并列形成若干个纳米孔111(如图16所示)提供基础并形成本测序芯片的独立样品存储室。73.如图3至图6所示，作为示例，提供一种形成若干个所述空腔121的具体方法，包括：74.2-1)，如图3及图4所示，于所述第二电介质层12表面涂覆光刻胶层141并图形化，形成图形化的光刻胶层142；图像化的光刻胶层142的开孔形状具体根据实际需要通过光刻掩膜板来实现，在此不作限制。75.2-2)，如图5所示，基于所述图形化的光刻胶层142刻蚀所述第二电介质层12，形成贯穿所述第二电介质层12的若干个所述空腔121；可以采用湿法也可以采用干法刻蚀形成所述空腔121，例如，当本实施例中选择所述第二电介质层12为sio2材料时，可选用bhf湿法刻蚀溶液腐蚀或rie干法刻蚀形成所述空腔121。76.2-3)，如图6所示，去除所述图形化的光刻胶层142。77.若干个所述空腔121在所述第二电介质层12中的排布方式，对后续形成的若干个纳米孔111在所述第一电介质层11中的排布方式有很大程度的影响，所以若干个所述空腔121在所述第二电介质层12中的排布方式根据实际需要进行设计。考虑降低工艺的复杂度，如图14所示，本实施例选择若干个所述空腔121呈规则的阵列形式排布，其中相邻两排的所述空腔121的间距l及相邻两个所述空腔121的间距l相等；所述间距l一般介于200nm～10μm之间，本实施例中优选为1μm。78.不限制所述空腔121的横截面形状，即可以为规则横截面形状的空腔也可以为不规则横截面形状的空腔。考虑降低工艺的复杂度，优选将所述空腔121的横截面形状设置为规则形状，例如可以为正方形、长方形、圆形或椭圆形。由于后续纳米孔是通过在所述空腔121对应的所述第一电介质层11所在区域击穿形成，且纳米孔在该区域出现的位置不确定，所以如果将空腔121横截面设置为不规则形状，则有可能纳米孔111出现在空腔121对应的不规则区域，使空腔121与纳米孔111之间的连通效果降低，从而影响后续的检测精度。本实施例中优选所述空腔121的横截面形状为长方形，且若干个所述空腔121的横截面形状均相同为长方形。79.如图17所示，所述空腔的横截面最小尺寸d1指的是能代表所述空腔的横截面尺寸的最小值。例如，当所述空腔121的横截面为正方形时，d1指的是正方形的边长；当所述空腔121的横截面为长方形时，d1指的是长方形的宽边长；当所述空腔121的横截面为圆形时，d1指的是圆形的直径；当所述空腔121的横截面为椭圆形时，d1指的是椭圆形的短轴。作为示例，所述空腔的横截面最小尺寸d1介于50nm～5000nm之间，例如可以为50nm、100nm、500nm、1000nm、2000nm、3000nm、4000nm、5000nm。本实施例中选择所述空腔的横截面最小尺寸d1为500nm。80.如图1及图8所示，然后进行步骤s3，于若干个所述空腔121中填充满金属122(如图7所示)，形成若干个金属层123(如图8所示)。通过该步骤形成的若干个所述金属层123为后续在击穿所述第一电介质层11形成纳米孔111时为与电极电连接提供电性基础。81.如图7及图8所示，作为示例，提供一种形成若干个所述金属层123的具体方法，包括：82.3-1)，如图7所示，采用金属沉积工艺于所述第二电介质层12上沉积一层所述金属122，并使所述金属122完全填充满若干个所述空腔121；可采用现有常规的金属沉积工艺形成一层所述金属122，例如，磁控溅射法、物理气相沉积镀膜工艺等。83.3-2)，如图8所示，采用化学机械研磨工艺(简称cmp)去除所述第二电介质层12上的所述金属122，仅保留所述空腔121中的所述金属122，从而形成若干个所述金属层123。84.由于所述金属层123后续会在电极存在的情况下熔融去除，且需要与电极电连接击穿形成纳米孔，所以所述金属层123的材料选择宗旨为导电性能佳且熔点较低的材料，例如可以选择为cd、sn、in或bi。85.如图1、图13、及图14所示，图14为图13的俯视图，接着进行步骤s4，于所述第二电介质层12上形成若干个电极13，其中若干个所述电极13对应形成于若干个所述金属层123的上方，且每个所述电极13裸露出部分与其对应的所述金属层123形成桥状结构连接。使每个所述电极13裸露出部分与其对应的所述金属层123，以便于后续熔融去除所述金属层123时，熔融的流体可通过裸露的部分流出。该步骤可实现若干个纳米孔对应电极的规模化并行化形成，且工艺波动小，易于控制，为后续通过击穿的方式规模化并行化形成若干个纳米孔提供基础。86.如图9至图13所示，作为示例，提供一种形成若干个所述电极13的具体方法，包括：87.4-1)，如图9至图11所示，图11为图10的俯视图，于所述第二电介质层12表面涂覆光刻胶层141并图形化，形成图形化的光刻胶层142，所述图形化的光刻胶层142裸露出与其对应的部分金属层124，如图11所示，所述图形化的光刻胶层142将所述金属层123的上下两端覆盖住一部分，裸露出的则为所述部分金属层124，同时所述图形化的光刻胶层142还裸露出左右两端部分所述第二电介质层12。88.4-2)，如图12所示，采用金属沉积工艺于所述图形化的光刻胶层142上沉积一层电极材料层131。89.4-3)，如图13所示，去除所述图形化的光刻胶层142，并采用化学机械研磨工艺磨平所述电极材料层131，形成若干个所述电极13，从而使每个所述电极13裸露出部分与其对应的所述金属层123且形成于所述第二电介质层12上形成桥状结构连接。90.所述电极13后续作为芯片的电极层，同时要保证在去除所述金属层123时不被熔融，所以所述电极13的材料优选导电性能佳且熔点较高的材料，例如可以选择为cu、al、tin、au或pt。91.如图1及图15所示，接着进行步骤s5，通过光刻及刻蚀工艺，于所述硅基片10的背面形成贯穿所述硅基片10的若干个独立样品腔101，且若干个所述独立样品腔101与若干个所述空腔121一一对应。若干个该独立样品腔101在测序芯片使用时作为电解液的容纳腔同时作为测序样品的容纳腔。92.设置若干个所述独立样品腔101，且使其与后续形成的纳米孔111及空腔121一一对应，则在测序芯片使用过程中，可使用一密封膜将若干个所述独立样品腔101密封，如此可以实现纳米孔与纳米孔之间的独立且密封检测，避免电流串扰，有效提高检测精度。93.作为示例，形成若干个所述独立样品腔101的具体过程包括：于所述硅基片10的背面涂覆光刻胶层并图形化，形成图像化的光刻胶该层，图像化的光刻胶层的开孔形状及开孔方式等参数具体根据实际需要通过光刻掩膜板来实现，在此不作限制；然后基于所述图形化的光刻胶层刻蚀所述硅基片，形成贯通所述硅基片的若干个独立样品腔，可以采用干法或湿法刻蚀形成所述独立样品腔，本实施例选择采用氢氧化钾溶液湿法腐蚀形成所述独立样品腔，硅基片相对较厚，所以刻蚀形成的独立样品腔的横截面尺寸随着刻蚀深度的增加逐渐减小；最后，去除所述图形化的光刻胶层。94.不限制所述独立样品腔101的横截面形状，即可以为规则横截面形状的空腔也可以为不规则横截面形状的空腔。考虑降低工艺的复杂度，优选将所述独立样品腔101的横截面形状设置为规则形状，例如可以为正方形、长方形、圆形或椭圆形。本实施例中优选所述独立样品腔101的横截面形状为长方形，且若干个所述独立样品腔101的横截面形状均相同为长方形。95.所述独立样品腔的横截面最小尺寸d3指的是能代表所述独立样品腔的横截面尺寸的最小值。例如，当所述独立样品腔101的横截面为正方形时，d3指的是正方形的边长；当所述独立样品腔101的横截面为长方形时，d3指的是长方形的宽边长；当所述独立样品腔101的横截面为圆形时，d3指的是圆形的直径；当所述独立样品腔101的横截面为椭圆形时，d3指的是椭圆形的短轴。如图17所示，作为示例，所述独立样品腔靠近所述纳米孔一侧的横截面最小尺寸d3是所述空腔的横截面最小尺寸d1的1倍～3倍。96.如图1及图16所示，接着进行步骤s6，于若干个所述独立样品腔101中充入电解液，并于若干个所述电极13及所述电解液之间施加击穿电压，击穿所述第一电介质层11，以在每个所述金属层123下对应的所述第一电介质层11中形成纳米孔111。从而一次性并行化形成若干个所述纳米孔111，工艺波动小，易于控制，纳米孔的孔径尺寸均一性高。97.形成所述纳米孔111的原理为：当在所述第一电介质层11两端施加击穿电压时，所述第一电介质层11的表面被诱导出正负电荷积累，阳极侧的第一电介质层11表面积累正电荷，阴极侧的第一电介质层11表面积累负电荷，从而产生跨膜的电势差；在该电势差的驱动下，第一电介质层11表面的正负电荷通过第一电介质层11材料内部的缺陷向对侧渗透泄露，第一电介质层11材料的内部形成陷阱电荷的积累，并产生焦耳加热；陷阱电荷积累至一定程度时，导致第一电介质层材料内部被物理性破坏，形成所述纳米孔111。击穿电压的大小和电压施加时间会影响纳米孔的孔径的大小。98.作为示例，所述纳米孔111的尺寸d2一般介于0.1nm～100nm之间，较佳地为1nm～2nm之间。如上所述，本实施例中所述第一电介质层11的材料选择为sin，厚度为200nm时，当在其两端加载1v～50v，优选15v～25v，更佳的为20v的击穿电压，可形成的纳米孔111的尺寸d2为1.5nm左右。99.如图1及图17所示，最后进行步骤s7，将上述形成的结构倒置，熔融所述金属层123，并采用真空抽吸的方式将熔融的所述金属层123移除。在真空抽吸的过程中由于结构倒置，熔融的金属层123在重力作用下更易于从所述空腔121中移除出去。至此形成所述硅基纳米孔阵列测序芯片。100.如上所述，本实施例形成硅基纳米孔阵列测序芯片的制备方法，基于现有成熟的硅微加工工艺结合电介质材料的击穿原理，工艺波动小且可控、成本低、工艺简单，适于可控的大规模并行化形成纳米孔阵列，从而适用于工业化量产。101.实施例二102.本实施例提供一种基于固态纳米孔阵列的测序芯片，该测序芯片可采用上述实施例一的制备方法制得，其所能达到的有益效果可请参见实施例一，以下不再赘述。103.如图17所示，所述测序芯片由下至上依次包括：硅基片10、第一电介质层11、第二电介质层12及若干个电极13，所述第一电介质层11与所述第二电介质层12的材料不同；104.所述硅基片10中形成有若干个贯穿所述硅基片10的独立样品腔101；105.所述第一电介质层11中形成有若干个贯穿所述第一电介质层11的纳米孔111；106.所述第二电介质层12中形成有若干个贯穿所述第二电介质层12的空腔121；107.若干个所述独立样品腔101、所述纳米孔111、所述空腔121及所述电极13一一对应设置；若干个所述电极13对应设置于若干个所述空腔121的上面且形成于所述第二电介质层12的表面，同时每个所述电极13裸露出部分与该电极13对应的所述空腔121形成桥状结构。108.作为示例，所述硅基片10的厚度介于500μm～1000μm之间，所述第一电介质层11的厚度介于10nm～1000nm之间，所述第二电介质层12的厚度介于10nm～100μm之间。109.作为示例，所述纳米孔111的尺寸d2介于0.1nm～100nm之间。110.作为示例，若干个所述空腔121的横截面形状为正方形、长方形、圆形或椭圆形。111.作为示例，若干个所述独立样品腔101的横截面形状为正方形、长方形、圆形或椭圆形。112.作为示例，所述空腔121的横截面最小尺寸d1介于50nm～5000nm之间。113.作为示例，若干个所述空腔121相同且呈阵列排布，且相邻两排的所述空腔121的间距l及相邻两个所述空腔的间距l相等。114.作为示例，所述间距l介于200nm～10μm之间。115.作为示例，所述独立样品腔101靠近所述纳米孔111一侧的横截面最小尺寸d3是所述空腔的横截面最小尺寸d1的1倍～3倍。116.作为示例，所述第一电介质层11的材料为sin、sio2、al2o3、hfo2、zno或tio2；所述第二电介质层12的材料为sin、sio2、al2o3、hfo2、zno或tio2。117.作为示例，所述电极13的材料为cu、al、tin、au或pt。118.综上所述，本发明提供一种基于固态纳米孔阵列的测序芯片及其制备方法，该测序芯片基于现有成熟的硅微加工工艺结合电介质材料的击穿原理，工艺波动小且可控、成本低、工艺简单，适于可控的大规模并行化形成纳米孔阵列，从而突破现有固态纳米孔测序芯片只能应用于实验室，而可以广泛的适用于工业化量产。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。119.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。









图片声明：本站部分配图来自人工智能系统AI生成,觅知网授权图片,PxHere摄影无版权图库。本站只作为美观性配图使用,无任何非法侵犯第三方意图,一切解释权归图片著作权方,本站不承担任何责任。如有恶意碰瓷者,必当奉陪到底严惩不贷!




内容声明：本文中引用的各种信息及资料（包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主体（包括但不限于公司、媒体、协会等机构）的官方网站或公开发表的信息。部分内容参考包括:(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供参考使用,不准确地方联系删除处理！本站为非盈利性质站点,发布内容不收取任何费用也不接任何广告!




免责声明：我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理，本文部分文字与图片资源来自于网络，部分文章是来自自研大数据AI进行生成,内容摘自(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理!的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请立即通知我们，情况属实，我们会第一时间予以删除，并同时向您表示歉意,谢谢!