生物器件及其生物感测方法技术

本发明专利技术提供了包括衬底、栅电极和感测阱的生物器件。衬底包括源极区、漏极区、沟道区、主体区和感测区。沟道区设置在源极区和漏极区之间。感测区至少设置在沟道区和主体区之间。栅电极至少设置在衬底的沟道区上或之上。感测阱至少邻近感测区设置。本发明专利技术的实施例还涉及生物器件的生物感测方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及生物器件，更具体地，涉及生物器件及其生物感测方法。
技术介绍
生物传感器是用于感测和检测生物分子的器件。在电子、电化学、光学或机械检测原理的基础上操作生物传感器。包括晶体管的生物传感器是电学地感测生物实体或生物分子的电荷、光子或机械性能的传感器。通过检测生物实体或生物分子自身或通过特定反应物和生物实体/生物分子之间的相互作用或反应来来实施检测。这样的生物感测器可以使用半导体工艺来制造，可以很快地转换电信号，以及可以容易地应用至集成电路(IC)和微电子机械系统(MEMS)。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种生物器件，包括：衬底，所述衬底包括：源极区和漏极区；沟道区，设置在所述源极区和所述漏极区之间；主体区；和感测区，至少设置在所述沟道区和所述主体区之间；栅电极，至少设置在所述衬底的所述沟道区上或至少设置在所述衬底的所述沟道区之上；以及感测阱，至少邻近所述感测区设置。本专利技术的另一实施例提供了一种生物器件，包括：衬底，所述衬底包括：沟道区；源极区和漏极区，分别设置在所述沟道区的相对两侧处；主体区，与所述沟道区分开；感测区，物理连接所述主体区与所述沟道区；以及栅电极；至少设置在所述沟道区上或至少设置在所述沟道区之上，其中，所述沟道区、所述源极区、所述漏极区和所述栅电极形成晶体管；以及感测阱，暴露所述感测区。本专利技术的又一实施例提供了一种用于生物感测的方法，包括：提供生物器件，所述生物器件包括：衬底，所述衬底包括：源极区和漏极区；沟道区，设置在所述源极区和所述漏极区之间；主体区；和感测区，至少设置在所述沟道区和所述主体区之间；栅电极，至少设置在所述衬底的所述沟道区上或至少设置在所述衬底的所述沟道区之上；以及感测阱，至少邻近所述感测区设置；在所述感测区中形成耗尽区；将液体分析物设置在所述感测阱中；以及测量所述源极区和所述漏极区之间的阈值电压。附图说明当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳地理解本专利技术的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或减小。图1A是根据一些实施例的生物器件的顶视图。图1B是图1A的生物器件的衬底的顶视图。图2是沿着图1A的线2-2获取的截面图。图3是根据一些实施例的用于生物感测的方法的流程图。图4A是当偏压应用于主体区时图2的生物器件的截面图。图4B是当液体分析物设置在感测阱中时图2的生物器件的截面图。图5是作为液体分析物的荷电容积的函数的图1A的生物器件的阈值电压的图。图6A至图6C是根据一些实施例的衬底和感测阱的顶视图。图7A是根据一些实施例的生物器件的顶视图。图7B是图7A的衬底和感测阱的顶视图。图8A是根据一些实施例的生物器件的顶视图。图8B是图8A中的衬底和感测阱的顶视图。图9是根据一些实施例的生物器件的截面图。具体实施方式以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实
施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接触的方式形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。而且，为了便于描述，在此可以使用诸如“在…下方”、“在…下面”、“下”、“在…之上”、“上”等空间相对术语以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，并且在此使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。根据各个示例性实施例，提供了生物器件和生物感测的方法。讨论了实施例的变化，贯穿各个视图和说明性实施例，相同的标号用于指示相同的元件。图1A是根据一些实施例的生物器件的示意图。图1B是图1A的生物器件的衬底100的顶视图，以及图2是沿着图1A的线2-2获取的截面图。为了简化，栅极电介质170在图2中示出并且在图1A和图1B中省略。如图1A至图2所示，生物器件包括衬底100、栅电极200和感测阱300。衬底100包括源极区110、漏极区120、沟道区130、主体区140和感测区150。沟道区130设置在源极区110和漏极区120之间。感测区150至少设置在沟道区130和主体区140之间。栅电极200至少设置在衬底100的沟道区130上或之上。感测阱300至少邻近感测区150设置。换句话说，感测阱300暴露衬底100的感测区150，以及感测阱300与感测区150对准。感测阱300是用于检测生物分子的区域。从另一角度，源极区110和漏极区120分别设置在沟道区130的相对两侧处。主体区140与沟道区130分开。感测区150物理连接主体区140与沟道区130，以及主体区140与沟道区130分别设置在感测区150的相对
两侧处。栅电极200至少设置在沟道区130上或之上。在图1A至图2中，栅电极200还设置在感测区150上，以及感测阱300设置在感测区150的下面。换句话说，感测区150设置在栅电极200和感测阱300之间，以及栅电极200和感测阱300分别设置在感测区150的相对两侧处。以下段落结合如何使用生物器件以感测生物分子提供了详细解释。图3是根据一些实施例的用于生物感测的方法的流程图。为了清楚地描述，方法可以应用于但不限于图1A的生物器件。如操作S10所示，提供生物器件。在一些实施例中，提供图1A的生物器件。随后，如操作S20所示，在感测区150中形成耗尽区，使得耗尽至少部分的感测区150。换句话说，至少部分的感测区150是耗尽区。本文中的“耗尽区”是导电和掺杂的半导体材料内的绝缘区，其中移动的电荷载流子已被驱赶走，或已经通过电场扩散掉。因此，保留在耗尽区中的元素是离子化的供体或受体杂质。在一些实施例中，对感测区150实施等离子体处理以使感测区150耗尽。在一些其他实施例中，对感测区150实施离子注入工艺以使感测区150耗尽。可以在生物器件的制造期间实施等离子体处理和离子注入工艺，以及本专利技术的要求保护的范围不限制于该方面。在又一些其他实施例中，对主体区140应用偏压以使感测区150耗尽。例如，偏压源160(见图2)可以电连接至主体区140。当不应用偏压时，感测区150可以是非耗尽区。当对主体区140应用偏压时，在感测区150中生成电场以及至少部分的感测区150耗尽。例如，图4A是当偏压应用于主体区140时图2的生物器件的截面图。参照图1B和图4A。在图4A中，当对主体区140应用偏压时，几乎整个感测区150是耗尽区152。因此，不允许电流从主体区140流动至沟道区130。然而，在一些其他实施例中，耗尽区152可以占据感测区150的部分。基本上，如果至少部分的感测区150是耗尽区152，则实施例落在要求保护的范围内。参考图1A至图3，如操作S30所示，液体分析物400设置在感测阱3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物器件，包括：衬底，所述衬底包括：源极区和漏极区；沟道区，设置在所述源极区和所述漏极区之间；主体区；和感测区，至少设置在所述沟道区和所述主体区之间；栅电极，至少设置在所述衬底的所述沟道区上或至少设置在所述衬底的所述沟道区之上；以及感测阱，至少邻近所述感测区设置。

【技术特征摘要】
2015.04.29 US 14/700,1331.一种生物器件，包括：衬底，所述衬底包括：源极区和漏极区；沟道区，设置在所述源极区和所述漏极区之间；主体区；和感测区，至少设置在所述沟道区和所述主体区之间；栅电极，至少设置在所述衬底的所述沟道区上或至少设置在所述衬底的所述沟道区之上；以及感测阱，至少邻近所述感测区设置。2.根据权利要求1所述的生物器件，还包括电连接至所述主体区的偏压源。3.根据权利要求2所述的生物器件，其中，所述偏压源是可调节的偏压源。4.根据权利要求1所述的生物器件，其中，所述感测阱还设置在所述沟道区的下面。5.根据权利要求1所述的生物器件，其中，所述感测阱还设置在所述源极区和所述漏极区的下面。6.根据权利要求1所述的生物器件，其中，所述感测区还设置在所述源极区和和所述主体区之间以及设置在所述漏极区和所述主体区之间。7.根据权利要求1所述的生物器件，其中，所述沟道区设置在所述感测区的两个之间，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖大传，杨健国，刘怡劭，陈东村，林展庆，黄睿政，徐英杰，杨锦煌，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71