最小寬度W2可以是10nm，且因此，掩模層19的最小寬度W2可以是5nm至1nm。因此，形成具有不大于2nm、lnm、0.9nm、0.8nm、0.7nm、0.6nm或0.5nm的寬度的納米間隙NG或者本文描述的可以比5nm至I Onm的最小寬度W2小的任何間隙間隔是可能的。
[0192]在某些情形中，硅化物產(chǎn)生層52可以作為膜形成在電極形成部18上，并且然后可以進(jìn)行熱處理；電極形成部18和硅化物產(chǎn)生層52可以因而彼此反應(yīng);兩個(gè)相對(duì)的體積膨脹的電極15和16可以被形成;并且電極15和16的側(cè)壁15a和16a可以通過體積膨脹而更靠近彼此，從而在電極15和16之間形成納米間隙NG。因此，使電極15和16之間的掩模寬度間隙G2更小達(dá)硅化的量那么多是可能的。因此，制造具有比通過常規(guī)的光刻處理形成的間隙甚至更小的納米間隙NG的納米間隙電極I是可能的。
[0193]在上述的這種制造方法中，形成彎曲表面15c和16c從而電極15和16的相對(duì)的側(cè)壁15a和16a可以彼此逐漸更靠近是可能的。因此，制造其中側(cè)壁15a和16a之間的寬度由于彎曲表面15c和16c的彎曲而逐漸變窄的納米間隙電極I是可能的。
[0194]在某些情形中，電極15和16可以形成為與氧化硅層4接觸。作為替代，電極15和16不需要形成為與氧化硅層4接觸，并且電極形成部18的未反應(yīng)的部分可以形成在氧化硅層4和電極15和16之間。在該實(shí)施例中，通過合適地選擇電極形成部18和硅化物產(chǎn)生層52的膜厚度以及使電極形成部18硅化(或者硅化)的熱處理時(shí)間和溫度使電極形成部18的未反應(yīng)的部分殘留在氧化硅層4和電極15和16之間是可能的。
[0195]在圖18(其中對(duì)應(yīng)于圖14的構(gòu)成元素的構(gòu)成元素用相似的參考數(shù)字表示)中圖示的另一實(shí)施例中，顯示了納米間隙電極21。描述了具有帶有最小寬度Wl的納米間隙NG的納米間隙電極21，其是納米級(jí)的(不大于100nm)，可以形成在電極23和24之間。納米間隙電極21的特征在于，形成比利用標(biāo)準(zhǔn)光刻過程的掩模形成的掩模寬度間隙的寬度窄的納米間隙NG是可能的。納米間隙NG可以形成有0.Inm至30nm或者不大于2nm、lnm、0.9nm、0.8nm、0.711111、0.611111、或0.511111的最小寬度￥1，或者可以是本文描述的任何寬度。
[0196]電極23和24可以由各種類型的金屬硅化物(包括硅化鈦、硅化鉬、硅化鉑、硅化鎳、硅化鈷、硅化鈀和硅化鈮或其組合)中的一種或多種形成。電極23和24可以具有相同的配置并且可以跨過襯底2上的納米間隙NG雙向?qū)ΨQ地形成。在電極23和24的各自端部的側(cè)壁23a和24a可以跨過納米間隙NG彼此相對(duì)地布置。在某些實(shí)施例中，電極23和24可以包括長方體，其縱向橫截面可以是四邊形的，且其縱向軸線可以在y方向上延伸。電極23和24可以布置成使得其長邊中心軸線可以定位在相同的y軸直線上，并且可以定位成使得側(cè)壁23a和24a的前表面可以面向彼此。
[0197]在某些實(shí)施例中，向外膨脹的部分可以形成在與襯底2接觸的電極23和24的側(cè)壁23a和24a的區(qū)域中。因此，電極23和24允許形成在其間的納米間隙NG的寬度在膨脹的部分23b和24b面向彼此的區(qū)域中進(jìn)一步變窄到最小寬度Wl。
[0198]在某些實(shí)施例中，利用納米間隙電極21，電流可以例如從電源(未示出)供應(yīng)到電極23和24，并且電極23和24之間的電流值可以利用安培計(jì)(未示出)來測(cè)量。因此，納米間隙電極21允許單鏈DNA從正交于可以是電極23和24的縱向軸線的y軸的X軸和/或從可以是電極23和24的高度軸并且與y軸直角地相交的z軸穿過電極23和24之間的納米間隙NG;安培計(jì)可以用于測(cè)量當(dāng)單鏈DNA的堿基穿過電極23和24之間的納米間隙NG時(shí)流過電極23和24的電流值;并且構(gòu)成單鏈DNA的堿基可以基于相關(guān)的電流值來確定。
[0199]在某些實(shí)施例中，制造方法可以用于制造包括襯底2的納米間隙電極21，其中可以形成在硅襯底3上的氧化硅層4可以被制備，并且硅層可以因此形成在氧化硅層4上。隨后，抗蝕劑層可以作為膜形成在該硅層上，并且該抗蝕劑層然后可以通過曝光和顯影被圖案化以形成掩模(抗蝕劑掩模)。
[0200]隨后，硅層可以利用掩模來圖案化。然后，如圖19A所示，可以跨過掩模寬度間隙G3彼此相對(duì)的兩個(gè)電極形成部56和57可以由硅層形成。注意在該情形中，電極形成部56和57可以形成為立方體形狀，其可以是矩形的，可以具有平行于y軸延伸的縱向軸線方向。此外，電極形成部56和57可以布置成使得其長邊中心軸線可以定位在相同的直線上并且使得電極形成部56和57的側(cè)壁可以跨過掩模寬度間隙G3面向彼此。
[0201]在圖19B(其中對(duì)應(yīng)于圖19A的構(gòu)成元素的構(gòu)成元素用相似的參考數(shù)字表示)顯示的某些實(shí)施例中，硅化物產(chǎn)生層58可以由諸如鈦、鉬、鉑、鎳、鈷、鈀或鈮或其組合或合金的金屬元素制成，可以通過例如派射作為膜形成在電極形成部56和57和氧化娃層4的暴露部分上。隨后，可以進(jìn)行熱處理以使電極形成部56和57與硅化物產(chǎn)生層58反應(yīng)。因此，可以與硅化物產(chǎn)生層58接觸的電極形成部56和57可以形成硅化物，產(chǎn)生由金屬硅化物制成的電極23和24，如圖19C(其中對(duì)應(yīng)于圖19B的構(gòu)成元素的構(gòu)成元素用相同的參考數(shù)字表示)所示。
[0202]此處，電極23和24(當(dāng)形成硅化物時(shí))體積地膨脹并且因此側(cè)壁23a和24a彼此更靠近。因此，形成比利用掩模形成的掩模寬度間隙G3更窄的納米間隙NG是可能的。此時(shí)，硅化物產(chǎn)生層58的任何過量的量與其它區(qū)域相比可能在與襯底2接觸的電極形成部56和57的區(qū)域中存在。因此，電極形成部56和57結(jié)合硅化物產(chǎn)生層58的硅化可以在那些區(qū)域中被促進(jìn)。電極23和24的形成可以進(jìn)一步引起體積膨脹，導(dǎo)致膨脹部分23b和24b。因此，電極23和24可以形成為使得納米間隙NG的寬度可以通過在電極23和24接觸襯底2的區(qū)域中彼此相對(duì)布置的膨脹部分23b和24b的形成而進(jìn)一步變窄。
[0203]對(duì)于利用該方法形成的電極23和24，電極23和24的側(cè)壁23a和24a的位置以及膨脹部分23b和24b的膨脹程度可以通過合適地選擇電極形成部56和57的膜厚度、硅化物產(chǎn)生層58的膜厚度和熱處理時(shí)的溫度、加熱時(shí)間等來控制。側(cè)壁23a和24a之間的寬度以及膨脹部分23b和24b之間的最小寬度Wl因此被設(shè)定為例如從0.1nm至30nm或者不大于2nm、lnm、0.9nm、0.8nm、0.7nm、0.6nm或0.5nm或者本文描述的任何間隙間隔。
[0204]隨后，殘留在納米間隙NG和其它區(qū)域內(nèi)的氧化硅層4上的硅化物產(chǎn)生層58的任何未反應(yīng)的部分可以通過蝕刻來去除，如圖19D所示，在圖19D中對(duì)應(yīng)于圖19C的構(gòu)成元素的構(gòu)成元素用相似的參考數(shù)字表示。因此，制造具有在電極23和24之間的納米間隙NG的納米間隙電極21是可能的，如圖18所示。
[0205]在上述配置中，跨過間隙(掩模寬度間隙G3)彼此相對(duì)地布置的兩個(gè)電極形成部56和57可以形成在襯底2上;硅化物產(chǎn)生層58可以作為膜形成在電極形成部56和57上;并且然后可以進(jìn)行熱處理以使硅化物產(chǎn)生層58與電極形成部56和57反應(yīng)，從而形成可以由于反應(yīng)而體積膨脹的兩個(gè)相對(duì)的電極23和24。因此，通過體積膨脹使電極23和24的側(cè)壁23a和24a彼此更靠近并且形成比可以通常使用光刻方法制造的電極23和24之間形成的掩模寬度間隙G3小的納米間隙NG是可能的。因此，制造具有比利用圖案化掩模形成的掩模寬度間隙G3甚至更小的納米間隙NG的納米間隙電極21是可能的。
[0206]在某些實(shí)施例中，當(dāng)形成如上所述的納米間隙電極21時(shí)，電極23和24的體積膨脹的程度可以簡(jiǎn)單地通過合適地選擇電極形成部56和57的膜厚度、硅化物產(chǎn)生層58的膜厚度以及在制造過程中用于使電極形成部56和57硅化的熱處理時(shí)間和加熱溫度來控制。因此，形成比與掩模相關(guān)的掩模寬度間隙G3甚至更窄的納米間隙NG是可能的。在某些情形中，可以在電極23和24之間形成比具有可以利用標(biāo)準(zhǔn)光刻過程采用掩模形成的最小寬度的掩模寬度間隙G3窄的納米間隙NG。
[0207]在某些實(shí)施例中，硅化物產(chǎn)生層58可以作為膜形成在電極形成部56和57上，并且然后可以進(jìn)行熱處理；電極形成部56和57以及硅化物產(chǎn)生層58因此可以彼此反應(yīng);兩個(gè)相對(duì)的體積膨脹的電極23和24可以被形成;并且電極23和24的側(cè)壁23a和24a可以通過體積膨脹而彼此更靠近，從而在電極23和24之間形成納米間隙NG。因此，使電極23和24之間的掩模寬度間隙G3更小達(dá)體積膨脹的量那么多是可能的。因此，制造具有比通過正常的(或標(biāo)準(zhǔn)的)光刻處理形成的間隙甚至更小的納米間隙NG的納米間隙電極21是可能的。
[0208]在某些實(shí)施例中，形成膨脹部分23b和24b從而可以使電極23和24的相對(duì)的側(cè)壁23a和24a逐漸地更靠近彼此是可能的。因而，制造其中在側(cè)壁23a和24a之間的寬度由于膨脹部分23b和24b的生長而逐漸變窄的納米間隙電極21是可能的。
[0209]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的是，本發(fā)明不限于本實(shí)施例，并且在本發(fā)明的主題的范圍內(nèi)本發(fā)明可以以各種其它方式被修改和實(shí)現(xiàn)。例如，電極15和16(23和24)可以具有各種形狀。在某些情形中，一個(gè)或多個(gè)電極形成部18(26和57)可以由硅制成，硅化物產(chǎn)生層52(28)可以由諸如鈦、鉬、鉑、鎳、鈷、鈀或鈮或其合金的一種或多種金屬元素制成，其可以作為膜形成在一個(gè)或多個(gè)電極形成部18(56和57)上。隨后，可以進(jìn)行熱處理以使一個(gè)或多個(gè)電極形成部18(56和57)與硅化物產(chǎn)生層58(28)反應(yīng)，從而形成由一個(gè)或多個(gè)金屬硅化物制成的體積膨脹的電極15和16(23和24)。然而，本發(fā)明不限于這些實(shí)施例?？商娲?，由鈦制成的電極形成部可以被形成；由鎢制成的化合物產(chǎn)生層可以作為膜形成在電極形成部上;此后可以進(jìn)行熱處理以使電極形成部與化合物產(chǎn)生層反應(yīng);并且由鈦化鎢制成的體積膨脹的電極可以被形成，從而在電極之間形成納米間隙，其中電極的側(cè)壁彼此更靠近達(dá)體積膨脹的量那么多。將理解的是，不同于鈦和鎢的材料可以被采用。
[0210]而且在上述的第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中，已經(jīng)描述了納米間隙電極1(21)，其中單鏈DNA可以穿過電極15和16 (23和24)之間的納米間隙NG，并且當(dāng)單鏈DNA的堿基穿過電極15和16(23和24)之間的納米間隙NG時(shí)流過電極15和16(23和24)或在電極15和16(23和24)之間流過的電流值可以利用安培計(jì)進(jìn)行測(cè)量。然而，本發(fā)明不限于這些實(shí)施例?？梢栽诟鞣N其它應(yīng)用中采用納米間隙電極。
[0211]在某些實(shí)施例中，制造方法可以用于制造包括襯底2的納米間隙電極21，其中氧化硅層4可以被形成在襯底2上，硅襯底3可以被制備在襯底2上，并且硅層因此可以形成在氧化硅層4上。隨后，抗蝕劑層可以作為膜形成在該硅層上，并且該抗蝕劑層然后可以通過曝光和顯影而被圖案化以形成掩模(抗蝕劑掩模)。
[0212]隨后，硅層可以采用掩模來圖案化。然后，如圖20A所示，可以跨過掩模寬度間隙G3彼此相對(duì)的兩個(gè)電極形成部55和36可以由硅層形成。注意，在此情形中，電極形成部55和36可以形成為立方體形狀，其可以是矩形的，并且其可以具有平行于y軸延伸的縱向軸線方向。此外，電極形成部55和36可以布置成使得其長邊中心軸線可以定位在相同的直線上并且使得電極形成部55和36的側(cè)壁可以跨過掩模寬度間隙G3彼此面對(duì)。
[0213]隨后，如圖20B(其中對(duì)應(yīng)于圖20A的構(gòu)成元素的構(gòu)成元素用相似的參考數(shù)字表示)所示，硅化物產(chǎn)生層38可以由諸如鈦、鉬、鉑、鎳、鈷、鈀、鈮或任何其它過渡金屬或其組合或合金的金屬元素制成，可以通過例如濺射作為膜形成在電極形成部55和36上。在某些實(shí)施例中，濺射可以成角度地進(jìn)行。由于掩模寬度間隙G3的狹窄，硅化物產(chǎn)生層38可以不達(dá)到底部。
[0214]隨后，可以進(jìn)行熱處理以使電極形成部55和36與硅化物產(chǎn)生層38反應(yīng)，該反應(yīng)可以是在自對(duì)準(zhǔn)多晶娃化物過程(a salicide proces s )或砂化物過程(a polycideprocess)中。隨后，殘留在納米間隙NG和其它區(qū)域內(nèi)的氧化娃層4上方的娃化物產(chǎn)生層38的任何未反應(yīng)的部分可以通過蝕刻去除。因此，可以與硅化物產(chǎn)生層38接觸的電極形成部55和36可以形成由金屬硅化物制成的硅化的電極63和64，如圖20C所示，在圖20C中，對(duì)應(yīng)于圖20B的構(gòu)成元素的構(gòu)成元素用相似的參考數(shù)字表示。
[0215]因此，電極63和64的側(cè)壁可以通過體積膨脹而彼此更靠近，從而在電極63和64之間形成納米間隙NG。因此，使電極23和24之間的掩模寬度間隙G3小達(dá)體積膨脹的量那么多是可能的。因此，制造具有比由正常的光刻處理形成的間隙甚至更小的間隙的納米間隙NG的納米間隙電極I是可能的。
[0216]在某些實(shí)施例中，可能希望使用非矩形形狀的掩模層19。這可以有利地產(chǎn)生納米間隙NG的點(diǎn)或垂直邊緣以更好地便于單個(gè)堿基測(cè)量。圖21A-21C顯示了三個(gè)不同的掩模變形的頂視圖，其中最小掩模尺寸可以是對(duì)應(yīng)于掩模寬度間隙G2的寬度W2。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖21A所示，掩模產(chǎn)生在電極形成部18上的梯形形狀的間隙膜。在某些實(shí)施例中，梯形角度10可以大于或等于10度，大于或等于30度，或者大于或等于60度。在某些實(shí)施例中，由金屬擴(kuò)散到硅內(nèi)形成的硅化物將產(chǎn)生具有彎曲邊緣而不是平面邊緣的電極，但是仍可以具有最小間隙距離G2。本發(fā)明不限于圖21A-21C顯示的掩模變形。
[0217]在某些實(shí)施例中，如圖22A-22F所示，其中對(duì)應(yīng)于圖20A-20F的構(gòu)成元素的構(gòu)成元素用相似的參考數(shù)字表示，可能希望形成小的溝道以將目標(biāo)物質(zhì)(例如，生物分子，比如DNA或RNA)帶到納米間隙電極。掩模層19可以設(shè)計(jì)成形成該溝道，因?yàn)槠淇梢栽谠撨^程中被蝕刻掉。圖22A、圖22C和圖22E顯示了溝道頂部層13的添加。為了清楚，溝道頂部層13在圖22B、22D和22E中未顯示。在某些實(shí)施例中，溝道頂部層可以是與制造方法相容的非導(dǎo)電材料，比如Si02，或者可以是聚合物，比如聚二甲基硅氧烷或SU8。
[0218]在某些實(shí)施例中，如圖23所示，為了能夠蝕刻掉掩模層19，溝道頂部層13可以沉積有至少一個(gè)溝道進(jìn)入口 14。在圖23中，顯示了具有兩個(gè)溝道進(jìn)入口 14的頂視圖。在某些實(shí)施例中，掩模層19的寬度和厚度可以沿著掩模軸的軸線變化，其在去除時(shí)可以形成一個(gè)或多個(gè)溝道。在某些實(shí)施例中，多個(gè)電極對(duì)可以位于每一個(gè)溝道中。
[0219]在某些實(shí)施例中，如圖24A-24B所示，硅化物膨脹可以僅從一個(gè)側(cè)進(jìn)行。在某些實(shí)施例中，電極形成部116和金屬電極115可以被制造。隨后，硅化物產(chǎn)生層118可以使用例如濺射形成為膜。如圖24A所示，間隙W2可以足夠窄使得硅化物產(chǎn)生層118不能一直沿著間隙W2的底部向下延伸。金屬電極115的金屬可以相對(duì)于硅化物產(chǎn)生層118選擇使得硅化物產(chǎn)生層118可以被蝕刻掉而不影響金屬電極115。
[0220]隨后，可以進(jìn)行熱處理以使電極形成部116與硅化物產(chǎn)生層118反應(yīng)以形成電極117。殘留在納米間隙NG和其它區(qū)域內(nèi)的氧化硅層4上的硅化物產(chǎn)生層118的任何未反應(yīng)的部分可以通過蝕刻被去除。如圖24B所示，硅化物的膨脹可以產(chǎn)生比掩模寬度W2窄的寬度Wl的間隙。
[0221]在某些實(shí)施例中，產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)硅化物可以是導(dǎo)電的。形成的一個(gè)或多個(gè)硅化物可以在自對(duì)齊過程(比如自對(duì)準(zhǔn)多晶硅化物過程或矽化物過程)中形成。多個(gè)硅化物產(chǎn)生過程可以用于相同的電極形成元件，例如，以形成電極和電極尖端，并且連接到相互連接部，據(jù)此，電流可以穿過電極尖端并且因此可以傳送到放大器或測(cè)量設(shè)備。相互連接部也可以用于施加偏置電勢(shì)，該偏置電勢(shì)可以源自偏置源，由一個(gè)或多個(gè)相互連接部攜帶并且施加到可以由已經(jīng)利用自對(duì)準(zhǔn)多晶硅化物過程形成的硅化物材料形成的一個(gè)或多個(gè)電極。
[0222]在某些實(shí)施例中，硅化物膨脹可以產(chǎn)生垂直納米間隙。電極形成部125和第一硅化物產(chǎn)生電極128a可以首先被制造在Si02涂覆的晶片上，如圖25A所示。這隨后可以是介電層127，比如Si02。此后，可以沉積第二硅化物產(chǎn)生電極128b。這在圖25B中顯示。
[0223]隨后，如圖25C所示，可以進(jìn)行熱處理以使電極形成部125與硅化物產(chǎn)生層128a和128b反應(yīng)。電極形成部125的未反應(yīng)的部分可以然后被蝕刻掉。這隨后可以是具有一個(gè)或多個(gè)軸孔(未示出)的介電覆蓋物129以提供通過電極形成部125的殘余的去除產(chǎn)生的流體溝道。完成的橫截面在圖2f5D中顯示。
[0224]在某些情形中，可以利用圖案化掩模形成的掩模寬度間隙G2和G3可以作為之前通過當(dāng)納米間隙NG被形成時(shí)處理形成的間隙被施加。然而，本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，間隙可以通過首先利用圖案化掩模層19形成掩模寬度間隙G2并且然后進(jìn)一步修剪掩模的圖案以控制掩模層19的間隙來形成。在另一實(shí)施例中，間隙可以通過例如通過沉積使電極形成部56和57之間的間隙變窄或者通過各種其它類型的過程來形成。在本發(fā)明中，間隙可以小達(dá)電極部件的體積膨脹的量那么多，如上面描述的。因此，制造具有比通過正常的光刻處理形成的間隙甚至更小的納米間隙NG的納米間隙電極是可能的。
[0225]在某些實(shí)施例中，納米溝道可以制造得較小，其中較小可以是溝道寬度或溝道深度的減小，或者可以是溝道的寬度和深度兩者的減小。在某些實(shí)施例中，本文描述的技術(shù)可以用于使溝道的寬度和深度中的一個(gè)或兩者變窄。
[0226]在某些實(shí)施例中，溝道的寬度和/或深度可以利用用于形成納米間隙的相同或類似的過程來減小。在某些情形中，可替代的或另外的過程操作可以用于減小溝道的寬度和/或深度。在某些實(shí)施例中，其中用于減小溝道的寬度和/或深度的材料可以被認(rèn)為是非導(dǎo)電的，材料可以被暴露，