CN103503189B - 用于纳米孔阵列的自密封流体通道 - Google Patents

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Abstract

一种形成纳米孔阵列的方法包括：对衬底的正面层进行构图以形成正面沟槽，所述衬底包括设置在所述正面层与背面层之间的掩埋层；在构图的正面层之上以及所述正面沟槽中沉积隔膜层；对所述背面层和所述掩埋层进行构图以形成背面沟槽，所述背面沟槽与所述正面沟槽对准；形成穿过所述隔膜层的多个纳米孔；在所述正面沟槽和所述背面沟槽中沉积牺牲材料；在所述牺牲材料之上沉积正面和背面绝缘层；以及将所述牺牲材料加热至所述牺牲材料的分解温度以去除所述牺牲材料并且形成正面和背面通道对，其中每一个通道对的所述正面通道通过单独的纳米孔而被连接到其相应通道对的所述背面通道。

Description

用于纳米孔阵列的自密封流体通道
背景技术
本公开总体上涉及用于对脱氧核糖核酸（DNA）和蛋白质进行定序的传感器的领域。
背景技术
在生命科学中映射DNA链的碱基序列是非常重要的。基于通过合成的定序的当前DNA定序技术花费超过$300,00/人类基因组，并且存在大量需要来将成本降低至低于$1000/人类基因组，以用于诸如个人医疗和预防性医疗保险。由于当DNA链被拉紧时单个碱基为约0.7纳米（nm）长，因此用于定序的传感器具有约1nm或更小的空间分辨率是重要的。然而，制造具有该范围内的空间分辨率的传感器是有挑战性的。生命科学中的另一个重要领域是蛋白质和病毒的检测。对于蛋白质和病毒检测，可以使用包括场效应晶体管（FET）的生物分子传感器。然而，很多基于FET的传感器的缺点在于传感器的感测表面必须被生物涂层覆盖，所述生物涂层特定地结合待检测的生物分子。施加适当的涂层会是劳动强度高且昂贵的。此外，FET传感器仅可以用于检测与涂层结合的特定生物分子，限制了该传感器的有用性。
FET传感器可以包括通过离子注入以及之后的高温退火（例如，约1000℃）形成的重掺杂的源区和漏区。尽管该方法对于在较长沟道（大于10nm）FET器件中形成源区和漏区是标准的，但是离子注入和退火对于制造高灵敏度FET器件所需的相对短的FET沟道（小于约5nm）来说可能造成问题，这是因为离子注入和高温激活退火在源区/漏区中产生掺杂剂密度分布，该分布可能延伸到FET的沟道区中数纳米。因此，以这种方式形成的FET传感器的灵敏度可能劣化，使得FET传感器不适合用于对DNA进行定序。
已经提出纳米孔传感器作为以$1000/人类基因组的成本来进行DNA定序的可能方法，并且纳米孔传感器可被用作FET传感器的替代物来进行生物分子感测。由于DNA分子具有相对高的负电荷，可以通过具有几纳米量级的直径的纳米孔将DNA分子从第一流体储池（fluidicreservoir）电驱动到第二流体储池。图1示出了根据现有技术的包括单个纳米孔103的纳米孔传感器系统100。纳米孔103被形成为穿过隔膜（membrane）101。隔膜101将流体储池104分成两部分：顶部储池105和底部储池106。然后用流体107填充流体储池104和纳米孔103，所述流体107可以是包含诸如DNA分子108的生物分子的离子缓冲剂。通过经由分别被浸入顶部流体储池105和底部流体储池106中的两个电化学电极110和111跨纳米孔103施加的电压偏置109，DNA分子108改变位置而通过纳米孔103。随着DNA分子108移动通过纳米孔103，通过该纳米孔或集成在纳米孔103附近的其它光学/电学传感器借助于离子电流对DNA分子108进行定序。除了DNA定序之外，这种纳米孔传感器除了提供关于生物分子相互作用的信息之外还可以对诸如DNA、RNA和蛋白质的生物分子进行相对快的分析。纳米孔DNA定序是实时的单分子方法，不需要DNA放大或化学修饰DNA，并且为DNA定序提供了相对最低成本的方法。
发明内容
在一个方面，一种形成纳米孔阵列的方法包括：对衬底的正面层进行构图以形成正面沟槽，所述衬底包括设置在所述正面层与背面层之间的掩埋层；在构图的正面层之上以及所述正面沟槽中沉积隔膜层；对所述背面层和所述掩埋层进行构图以形成背面沟槽，所述背面沟槽与所述正面沟槽对准；形成穿过所述隔膜层的纳米孔阵列的多个纳米孔；在所述正面沟槽和所述背面沟槽中沉积牺牲材料；在所述牺牲材料之上沉积正面和背面绝缘层；以及将所述牺牲材料加热至所述牺牲材料的分解温度以去除所述牺牲材料并且形成正面和背面通道对，其中每一个通道对的正面通道通过单独的纳米孔而被连接到其相应通道对的背面通道。
在另一方面，一种纳米孔阵列包括：位于衬底中的多个正面和背面通道对，其中每个通道对的正面通道通过多个纳米孔中的单个纳米孔而被连接到其相应通道对的背面通道，其中所述纳米孔被形成为穿过位于所述正面通道与所述背面通道之间的隔膜层；其中所述多个正面和背面通道对的所述多个正面通道位于所述衬底的构图的正面层中并且在顶部由正面绝缘层界定（bound）；其中所述隔膜层位于所述构图的正面层之上以及所述多个正面通道的底部中；并且其中所述多个正面和背面通道对的所述多个背面通道位于所述衬底的构图的掩埋层和构图的背面层中且在底部由背面绝缘层界定。
通过本示例性实施例的技术实现另外的特征。本文中详细描述了其它实施例，这些实施例被认为是要求保护的发明的一部分。为了更好地理解示例性实施例的特征，参考说明书和附图。
附图说明
现在参考附图，其中在若干图中相似的部件标以相似的附图标记：
图1是示例出根据现有技术的用于DNA定序的纳米孔传感器系统的实施例的横截面的示意图。
图2是示例出形成用于纳米孔阵列的自密封（self-sealed）流体通道的方法的实施例的流程图。
图3是示例出衬底的实施例的横截面的示意图。
图4是示例出在对衬底的正面层构图以形成正面沟槽之后的图3的衬底的横截面的示意图。
图5是示例出在构图的正面层和正面沟槽之上沉积隔膜层之后的图4的器件的横截面的示意图。
图6是示例出在隔膜层之上形成机械支撑层之后的图5的器件的横截面的示意图。
图7是示例出在机械支撑层中打开窗口之后的图6的器件的横截面的示意图。
图8是示例出在对衬底的背面层和掩埋层进行构图以形成背面沟槽之后的图7的器件的横截面的示意图。
图9是示例出在隔膜层中形成纳米孔之后的图8的器件的横截面的示意图。
图10是示例出在正面沟槽和背面沟槽中沉积可热分解的牺牲材料之后的图9的器件的横截面的示意图。
图11是示例出在正面和背面牺牲材料之上沉积绝缘材料之后的图10的器件的横截面的示意图。
图12是示例出在去除牺牲材料之后的图11的器件的横截面的示意图。
图13是示例出包括通过图2的方法形成的自密封流体通道的纳米孔阵列的俯视图的示意图。
图14是示例出图13的纳米孔阵列的一个纳米孔的横截面的示意图。
图15a-b示例出在各种实施例中可用于牺牲材料的可热分解的聚合物。
具体实施方式
提供了用于纳米孔阵列的自密封流体通道的实施例以及制造用于纳米孔阵列的自密封通道的方法，在下文中将详细讨论示例性实施例。每个人类基因组具有约三十亿个碱基对，需要将基因组断裂成许多个部分并且对这些部分进行并行定序以缩短整体定序时间并且增加定序吞吐量。单独可寻址纳米孔阵列与自密封通道相结合用于DNA定序，这通过允许利用纳米孔阵列的各个纳米孔并行地进行定序，显著减少了对人类基因组进行定序所需的成本和时间。自密封通道用作纳米孔阵列中的纳米孔的流体储池，并且通过使用牺牲材料的集成电路（IC）制造方法形成而无需晶片接合。由于自密封通道相对较小，包含DNA的导电流体的物理尺寸也相对较小，因此减小了用于高频应用的电极之间的寄生电容。
转向图2，示出了流程图，该流程图示例出形成具有自密封流体通道的纳米孔阵列的方法200的实施例。参考图3-12讨论图2。最初，提供如图3所示的衬底或晶片。图3的衬底300包括背面层301和正面层303，掩埋层302位于正面层303和背面层301之间。正面层301、掩埋层302和背面层303可以是任何适当的固态材料，只要正面层301和背面层303是不同于掩埋层302的材料。在一些实施例中，衬底300可以包括绝缘体上硅（SOI）衬底，其中背面层301和正面层303是硅（在各种实施例中可以是掺杂或未掺杂的硅），并且掩埋层302是氧化硅。在其它实施例中，背面层301和正面层303可以包括任何适当的半导体材料，并且可以是不同的材料，掩埋层302可以包括任何适当的绝缘材料。在图2的框201中，正面层303被构图以形成沟槽，得到构图的正面层401，其中正面沟槽402位于构图的正面层401之间，如图4所示。可以通过蚀刻进入正面层303中并且在掩埋层302上停止来形成构图的正面层401和正面沟槽402；这可以通过例如深紫外（DUV）光刻和反应离子蚀刻（RIE）完成。
如图2中的框202所示，在图4的构图的正面层401之上沉积隔膜层。如图5中更具体地示例出的，隔膜层501沉积在构图的正面层401之上以及掩埋层302上的正面沟槽402中。隔膜层501在一些实施例中可以是包括但不限于氮化硅的绝缘材料，或者在其它实施例中可以是石墨烯。隔膜层501的厚度被选择为使得纳米孔可以形成在隔膜层501中（在下文中针对框206更详细地讨论）并且可以为约200纳米厚或更薄。更具体地，氮化硅隔膜层501在一些示例性实施例中可以为约20nm厚，或者包含单层石墨烯的隔膜层501可以为约0.335nm厚。应当注意，隔膜层501被选择为不同于掩埋层302的材料。
在形成隔膜层501之后，如图2中的框203中所指示的，在隔膜层501之上形成机械支撑层。如图6中具体地示出的，在隔膜层501之上沉积机械支撑层601。与隔膜层501相比，机械支撑层601相对较厚，并且在各种实施例中可以包括一层或多层。例如，机械支撑层601可以包括位置与隔膜层501相邻的氧化硅底层（其可以为例如约200nm厚）和位于该氧化硅层之上的氮化硅顶层（其也可以为例如约200nm厚）。依赖于应用和所采用的（一种或多种）材料，机械支撑层的厚度可以从纳米级变化到微米级。例如，形成相对较厚的机械支撑层60可以减少操作期间纳米孔传感器系统中的离子电流噪声。尽管机械支撑层601在各种实施例中可以包括任何适当的绝缘材料，但是与隔膜层501相邻的机械支撑层601的部分是与构成隔膜层501的材料不同的材料，以便允许选择性地蚀刻机械支撑层601而在隔膜层501上停止。
接下来，如图2中的框204中所指示的，与正面沟槽402的底部的位置对应地在机械支撑层601中打开窗口。如图7中具体示出的，在机械支撑层601中蚀刻出诸如窗口701的窗口以暴露隔膜层501的正面。在各种实施例中，通过例如湿法和/或干法蚀刻形成窗口701。在其中机械支撑层601包括与隔膜层501相邻的氧化硅底层以及位于该氧化硅层之上的氮化硅顶层的实施例中，可以首先使用干法蚀刻（例如基于四氟化碳的反应离子蚀刻）来打开氮化硅顶层，然后可以使用湿法蚀刻（例如氢氟酸蚀刻剂）来打开氧化硅底层；当到达隔膜层501时湿法蚀刻停止。
接下来，如图2的框205中所指示的，对背面层301和掩埋层302进行构图以形成与正面沟槽402对准的背面沟槽。如图8具体地示出的，背面沟槽803位于构图的背面层801与构图的掩埋层802之间，并且暴露隔膜层501的背面。背面沟槽803与正面沟槽402对准。可以通过蚀刻到背面层301中并且在掩埋层302上停止来形成背面沟槽803，这可以通过DUV光刻和RIE完成，由此限定构图的背面材料801。这暴露了掩埋层302的背表面的一部分，该部分可被干法或湿法蚀刻以在衬底的背面上去除掩埋层302的暴露部分，这形成构图的掩埋层802。背面沟槽803暴露隔膜层501的背面。
在形成背面沟槽803之后，隔膜层501的正面和背面都被暴露，允许在隔膜层501中形成纳米孔，如图2的框206所指示的。如图9中具体地示出的，在隔膜层501中形成的纳米孔901将正面沟槽402与背面沟槽803连接。在一些实施例中可以使用来自透射电子显微镜（TEM）的聚焦电子束在隔膜层501中形成纳米孔。来自TEM的束相对较小，例如在一些实施例中直径在数纳米的量级，允许在隔膜层501中形成相当小的纳米孔901。在其它实施例中，纳米孔901可以通过聚焦离子束雕刻或使用硬掩膜的RIE而形成在隔膜层501中。纳米孔901典型地具有从亚纳米到数十纳米的范围内的尺寸。
然后，如图2的框207中所指示的，在图9的结构的正面和背面（包括正面沟槽402、背面沟槽803和纳米孔901）之上沉积牺牲材料。图10示出了在沉积牺牲材料1001之后的图9的器件。牺牲材料1001可以在沉积之后被构图以暴露机械支撑层601的顶面。牺牲材料1001包括可热分解的材料，所述可热分解的材料在一些实施例中可以包括聚碳酸酯（在下文中针对图15a-b更详细地讨论）。可以通过例如旋涂来沉积牺牲材料1001。
接下来，如图2的框208所指示的，在图10的结构的正面和背面之上沉积正面绝缘层和背面绝缘层。如图11中具体地示出的，正面绝缘层1101a在器件的正面侧覆盖机械支撑层601和牺牲材料1001的顶面，并且背面绝缘层1101b在器件的背面侧覆盖构图的背面层801和牺牲材料1001的底部。在一些实施例中正面和背面绝缘层1101a-b可以是氮化硅。
在形成正面和背面绝缘层1101a-b之后，在正面和背面绝缘层1101a-b中形成与通道端点（在下文中针对图13和14示出和讨论）对应的孔。然后，在图2的框209中，去除牺牲材料1001以形成正面和背面通道对。图12示出了在去除牺牲材料1001以形成正面通道1201a和背面通道1201b之后的图11的器件。由于牺牲材料1001是可热分解的材料，因此通过将图11的器件1100加热到牺牲材料1001分解成气相的温度来去除牺牲材料1001，气相通过与正面和背面绝缘层1101a-b中的通道端点对应的孔逸出。在各种实施例中，取决于牺牲材料1001的分解温度，牺牲材料去除温度可以为约200℃到约400℃。正面通道120a和背面通道1201b包括自密封正面和背面通道对，其中每个正面和背面通道对通过单个纳米孔901连接。
图13是示意图，示例出具有通过图2的方法形成的自密封流体通道的纳米孔阵列的实施例的俯视图。参考图12，图13中示出的俯视图是在图12的顶部绝缘层1101a处向下看的俯视图。图13的器件1300包括设置在衬底1301上的多个自密封通道，例如通道1302。图13中示出的每一个通道对应于图12中所示的正面通道1201a，并且经由单个纳米孔（图14中示出）而连接到背面通道（图14中示出）。孔1303和1304在形成通道1302的顶面的顶部绝缘层1101a中形成在沟槽1302的两端。如上面针对图2的框209所讨论的，牺牲材料1001在其被热分解之后通过孔1303和1304逸出。孔1303和1304经由管1305和1307而被连接到外部流体储池1306和1308。流体储池1306和1308保持诸如离子缓冲剂的、包含待通过与通道1302相关联的纳米孔分析的DNA的液体。在一些实施例中流体储池1306和1308可以包括注射器（syringe）。管1305和1307中的一个可以是通道1302的流体出口，且另一个可以是将液体装入通道1302中的流体入口，使得液体从通道1302的一端流到另一端。在图13中的衬底1301的正面侧示出的其它通道也可以与通道1302类似地被连接到相应的流体储池和管，位于衬底1301的另一侧的背面通道也是如此。衬底1301上所示的每个通道连接到单个纳米孔，并且每个纳米孔是可单独寻址的且可以单独地用于DNA定序，这允许在纳米孔阵列1300中通过纳米孔并行地进行定序。仅为了示例的目的示出了图13；具有自密封流体通道的纳米孔阵列可以包括任何数目的具有相关联的正面和背面通道对的纳米孔。
图14示出了在DNA改变位置实验过程中沿着虚线1309的图13的通道1302的横截面。孔1403和1404是正面通道的开口且对应于图13的孔1303和1304，管1401和1402对应于图13的管1305和1307，并且流体储池1411和1412对应于图13的流体储池1306和1308。孔1405和1406是背面通道中的开口。管1407将流体储池1409连接到孔1405，并且管1408将流体储池1410连接到孔1406。来自流体源1409、1410、1411和/或1412的包含诸如DNA分子1414的DNA分子的流体1413填充正面和背面通道，并且也填充纳米孔901。由于DNA带负电荷，电压偏置415的电池配置将使得DNA从顶部腔移动到底部腔。因此，在包括诸如电压偏置1415的电池配置的实施例中，DNA141最初将仅被加载到顶部腔。在测量期间，DNA1414将从顶部腔移动通过纳米孔901而到达底部腔。通过经由两个电化学电极1416和1417跨纳米孔901施加的电压偏置1415，DNA分子1414改变位置穿过纳米孔901，其中所述电化学电极1416和1417分别被浸入流体储池1412和1410中的流体中。在DNA分子1414穿过纳米孔901被改变位置时，DNA分子1414逐碱基地经过纳米孔901，这允许对DNA1414进行定序。图14示出了构图的背面层801、构图的掩埋层802、构图的正面层401、隔膜501、机械支撑层601、以及正面和背面绝缘层1101a-b。正面通道由正面绝缘层1101a界定，并且背面通道由背面绝缘层1101b界定。
图15a-b示出了可用于牺牲材料1001的可热分解聚合物的例子。图15a示出了聚碳酸异丙烯酯（polypropylenecarbonate，PPC）1500a，并且图15b示出了聚降冰片烯碳酸酯（polynorborenecarbonate，PNC）1500b。诸如图15a所示的某些基于PPC的材料可以在约200到约350℃的温度下分解。诸如图15b所示的某些基于PNC的材料可以在约250到约400℃的温度下分解。基于PPC的材料和基于PNC的材料二者都通过热分解而主要被转变成气态的H2O和CO2。
示例性实施例的技术效果和益处包括形成可用于并行DNA定序的纳米孔阵列的通道而无需晶片接合。
本文中所用的术语，仅仅是为了描述特定的实施例，而不意图限定本发明。本文中所用的单数形式的“一”和“该”，旨在也包括复数形式，除非上下文中明确地另行指出。还要知道，“包含”一词在本说明书中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，以及/或者它们的组合。
以下的权利要求中的对应结构、材料、操作以及所有功能性限定的装置（means）或步骤的等同替换，旨在包括任何用于与在权利要求中具体指出的其它单元相组合地执行该功能的结构、材料或操作。所给出的对本发明的描述其目的在于示意和描述，并非是穷尽性的，也并非是要把本发明限定到所表述的形式。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在不偏离本发明范围和精神的情况下，显然可以作出许多修改和变型。对实施例的选择和说明，是为了最好地解释本发明的原理和实际应用，使所属技术领域的普通技术人员能够明了，本发明可以有适合所要的特定用途的具有各种改变的各种实施方式。

Claims (24)

1.一种形成纳米孔阵列的方法，所述方法包括：
对衬底的正面层进行构图以形成正面沟槽，所述衬底包括设置在所述正面层与背面层之间的掩埋层；
在构图的正面层之上以及所述正面沟槽中沉积隔膜层；
对所述背面层和所述掩埋层进行构图以形成背面沟槽，所述背面沟槽与所述正面沟槽对准；
形成穿过所述隔膜层的纳米孔阵列的多个纳米孔；
在所述正面沟槽和所述背面沟槽中沉积牺牲材料；
在所述牺牲材料之上沉积正面和背面绝缘层；以及
将所述牺牲材料加热至所述牺牲材料的分解温度以去除所述牺牲材料并且形成正面和背面通道对，其中每一个通道对的正面通道通过单独的纳米孔而被连接到其相应通道对的背面通道。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底包括绝缘体上硅衬底，其中所述正面和背面层包括硅，并且其中所述掩埋层包括氧化物。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述正面层进行构图以形成正面沟槽包括：
进行深紫外光刻以在所述正面层上限定用于所述正面沟槽的区域；以及
进行反应离子蚀刻以在所述正面层中的所限定的区域中形成所述正面沟槽，其中所述掩埋层在该反应离子蚀刻期间用作蚀刻停止层。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述隔膜层包括氮化硅和石墨烯中的一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述隔膜层具有0.335nm到200nm的厚度。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述隔膜层为20nm厚。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在沉积所述隔膜层之后在所述构图的正面层之上的以及所述正面沟槽中的所述隔膜层之上沉积机械支撑层；以及
在将所述多个纳米孔形成在所述隔膜层中之前，在所述正面沟槽的底部处的所述机械支撑层中打开窗口，其中通过所述窗口形成所述多个纳米孔。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述机械支撑层包括与所述隔膜层相邻地形成的第一氧化硅层以及在所述第一氧化硅层之上形成的第二氮化硅层。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一氧化硅层具有200nm的厚度，并且所述第二氮化硅层具有200nm的厚度。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述正面沟槽的底部处的机械支撑层中打开窗口包括：
干法蚀刻所述第二氮化硅层；以及
湿法蚀刻所述第一氧化硅层，其中所述隔膜层在所述第一氧化硅层的湿法蚀刻期间用作蚀刻停止层。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述背面层和所述掩埋层进行构图以形成背面沟槽包括：
进行深紫外光刻以在所述背面层上为所述背面沟槽限定与所述正面沟槽对准的区域；
进行反应离子蚀刻以在所述正面层中的所限定的区域中形成所述背面沟槽，其中所述掩埋层在该反应离子蚀刻期间用作蚀刻停止层；以及
进行氢氟酸浸渍以去除通过反应离子蚀刻暴露的所述掩埋层的部分。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，通过如下之一形成所述多个纳米孔：来自透射电子显微镜的聚焦电子束、聚焦离子束雕刻、或使用硬掩膜的反应离子蚀刻。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，通过旋涂沉积所述牺牲材料。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述牺牲材料包括可热分解的聚合物。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述牺牲材料包括聚碳酸异丙烯酯和聚降冰片烯碳酸酯中的一种。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述正面和背面绝缘层包括氮化硅。
17.根据权利要求1所述的方法，还包括：在加热所述牺牲材料之前，在所述正面和背面绝缘层中形成与所述正面和背面沟槽的端部对应的出入孔。
18.一种纳米孔阵列，包括：
位于衬底中的多个正面和背面通道对，其中每个通道对的正面通道通过多个纳米孔中的单个纳米孔而被连接到其相应通道对的背面通道，其中所述纳米孔被形成为穿过位于所述正面通道与所述背面通道之间的隔膜层；
其中所述多个正面和背面通道对的所述多个正面通道位于所述衬底的构图的正面层中并且在顶部由正面绝缘层界定；
其中所述隔膜层位于所述构图的正面层之上以及所述多个正面通道的底部中；
并且其中所述多个正面和背面通道对的所述多个背面通道位于所述衬底的构图的掩埋层和构图的背面层中且在底部由背面绝缘层界定；
其中，所述多个正面和背面通道被包括可热分解的聚合物的牺牲材料填充,并且其中与所述通道端点对应的孔被在所述正面和背面绝缘层中形成，所述孔被配置为所述牺牲材料被加热分解成气相时允许所述牺牲材料从所述孔逸出。
19.根据权利要求18所述的纳米孔阵列，其中所述正面和背面层包括硅，所述掩埋层包括氧化物，所述隔膜层包括氮化硅和石墨烯中的一种，并且所述正面和背面绝缘层包括氮化硅。
20.根据权利要求18所述的纳米孔阵列，还包括机械支撑层，所述机械支撑层位于所述隔膜层之上以及所述正面通道中，所述机械支撑层包括窗口，所述纳米孔位于所述窗口中。
21.根据权利要求20所述的纳米孔阵列，其中，所述机械支撑层包括与所述隔膜层相邻地形成的第一氧化硅层以及在所述第一氧化硅层之上形成的第二氮化硅层。
22.根据权利要求21所述的纳米孔阵列，其中，所述第一氧化硅层具有200nm的厚度，并且所述第二氮化硅层具有200nm的厚度。
23.根据权利要求18所述的纳米孔阵列，其中，所述牺牲材料包括聚碳酸异丙烯酯和聚降冰片烯碳酸酯中的一种。
24.根据权利要求18所述的纳米孔阵列，其中，所述隔膜层为20nm厚。
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