一种生物传感器和生物传感器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物传感器。该生物传感器包括：CMOS传感器、反应电极和微孔阵列；所述微孔阵列包括多个微孔结构；所述微孔结构位于所述CMOS传感器的栅极叠层电极所在区域，所述微孔结构露出所述CMOS传感器的栅极叠层电极；所述微孔结构内露出的所述CMOS传感器的栅极叠层电极上设置有生物反应探针；所述微孔结构用于容纳样品溶液；所述反应电极围绕所述微孔结构设置，与所述样品溶液接触。该生物传感器基于现有的CMOS结构实现，大幅提高生物传感器的良率，降低生产成本。降低生产成本。降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种生物传感器和生物传感器的制备方法


[0001]本专利技术实施例涉及生物传感器
，尤其涉及一种生物传感器和生物传感器的制备方法。

技术介绍

[0002]生物传感器是应生命科学和信息科学的需要而发展起来的，它是生物活性材料与物理化学换能器相结合的一种生物物质敏感器件。生物传感器是发展生物技术必不可少的一种先进检测与监控方法，在医疗、工业控制、食品检测和生物芯片等研究中心有广泛的应用背景。
[0003]目前生物传感器的应用技术中，普遍采用荧光标记检测信号，磁珠吸附提取样品。磁珠是包被有特异性生物分子的磁性微球，可与含有相应的靶物质特异性结合形成新的复合物，通过磁场时，这种复合物被滞留，与其他组分相分离，以实现对生物样品的检测。磁珠流程会使用的大量的试剂，且花费时间较多，因此，生产成本高。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种生物传感器和生物传感器的制备方法，大幅提高传感器的重复性，降低了器件误差，降低生产成本。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种生物传感器，该生物传感器包括：CMOS传感器、反应电极和微孔阵列；所述微孔阵列包括多个微孔结构；所述微孔结构位于所述CMOS传感器的栅极叠层电极所在区域，所述微孔结构露出所述CMOS传感器的栅极叠层电极；所述微孔结构内露出的所述CMOS传感器的栅极叠层电极上设置有生物反应探针；所述微孔结构用于容纳样品溶液；所述反应电极围绕所述微孔结构设置，与所述样品溶液接触。
[0006]可选的，所述CMOS传感器包括：衬底；所述衬底包括N型阱和P型阱；所述N型阱包括源区、沟道区和漏区；所述P型阱包括源区、沟道区和漏区；所述源区上设置有源极叠层电极；所述漏区上设置有漏极叠层电极；所述有源区上设置有栅极绝缘层，所述栅极绝缘层背离所述衬底一侧设置有栅极，所述栅极上设置有栅极叠层电极；所述栅极叠层电极、所述源极叠层电极以及所述漏极叠层电极背离所述衬底一侧设置有所述绝缘层，所述绝缘层上设置有所述微孔结构。
[0007]可选的，所述栅极叠层电极中距所述衬底最远的电极层的材料为金；所述反应电极的材料为金。
[0008]可选的，所述生物反应探针为具有选择性的生物分子DNA、抗体、酶、核酸适体、肽酶或受体分子。
[0009]可选的，所述微孔结构的孔径范围为3-3.4μm；深度范围为1.7-1.9μm。
[0010]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种生物传感器的制备方法，该方法包括：提供CMOS传感器；在所述CMOS传感器上形成微孔阵列，所述微孔阵列包括多个微孔结构；所述微孔结构用于容纳样品溶液；所述微孔结构位于所述CMOS传感器的栅极叠层电极所在区域，
并露出所述CMOS传感器的栅极叠层电极；围绕所述微孔结构设置反应电极，所述反应电极与样品溶液接触；所述微孔结构内露出的所述CMOS传感器的栅极叠层电极上设置生物反应探针。
[0011]可选的，所述提供CMOS传感器包括：提供一衬底；在所述衬底上形成N型阱和P型阱；所述N型阱包括源区、沟道区和漏区；所述P型阱包括源区、沟道区和漏区；在所述源区上形成源极叠层电极；在所述漏区上形成漏极叠层电极；在有源区上依次形成栅极绝缘层、栅极，以及栅极叠层电极；在所述栅极叠层电极、所述源极叠层电极以及所述漏极叠层电极背离所述衬底一侧形成绝缘层。
[0012]可选的，在所述CMOS传感器的所述绝缘层上刻蚀形成多个所述微孔结构，以形成所述微孔阵列。
[0013]可选的，所述栅极叠层电极中距所述衬底最远的电极层的材料为金；所述反应电极的材料为金。
[0014]可选的，所述微孔结构的孔径范围为3-3.4μm；深度范围为1.7-1.9μm。
[0015]本专利技术实施例提供的生物传感器，该生物传感器中的反应电极、样品溶液、和栅极叠层电极构成一个电容，样品溶液与生物反应探针发生化学反应，引起电容的介电特性的变化，从而改变电容值，因此作为电容极板的反应电极和栅极叠层电极上的电压均会发生变化，从而可以在传感器输出端检测到电流的变化，实现生物传感器的功能。本实施例提供的生物传感器基于CMOS传感器实现，现有的CMOS传感器工艺成熟，器件性能稳定，因此提高了生物传感器的良率，降低了生产成本低。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例提供的一种生物传感器的结构示意图；
[0017]图2是本专利技术实施例中的微孔阵列的平面示意图；
[0018]图3是本专利技术实施例提供的一种生物传感器制备方法的流程示意图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0020]本专利技术实施例提供的一种生物传感器，图1为本专利技术实施例提供的一种生物传感器100的结构示意图，参见图1，生物传感器100包括CMOS传感器130、反应电极110和微孔阵列120。
[0021]微孔阵列120包括多个微孔结构121；微孔结构121用于容纳样品溶液；
[0022]微孔结构121位于CMOS传感器130的栅极叠层电极262所在区域，微孔结构121露出栅极叠层电极262；
[0023]微孔结构121露出的栅极叠层电极262上设置有生物反应探针122；
[0024]反应电极110围绕微孔结构121设置，与样品溶液接触。
[0025]图1只是示例性给出了两个微孔结构221构成的微孔阵列120，实际上如图2所示，微孔阵列120是由微孔结构221沿行方向和列方向延伸的阵列构成。具体的，参见图1，微孔
结构121位于栅极叠层电极262的正上方，微孔结构121露出栅极叠层电极262。生物传感器100中的反应电极110、样品溶液和栅极叠层电极262构成一个电容，样品溶液构成电容的介质层，反应电极140和栅极叠层电极262分别充当电容的两个极板。在微孔结构121内，待检测的样品溶液与生物反应探针122接触发生生化反应，引起电容的介电特性的变化，从而改变电容值，因此与样品溶液接触的电极110和栅极叠层电极262上的电压均会发生变化，电压变化导致CMOS输出端的电流发生变化，CMOS输出端为N型阱220漏区223和P型阱230源区231连接后的端口，最终生物传感器的输出端会检测到电流的变化，从而实现生物传感器的功能。
[0026]继续参见图1，本专利技术实施例提供的生物传感器100基于CMOS传感器130来实现，由于CMOS工艺技术已经很成熟、稳定，CMOS传感器的重复性已经大幅提高，器件之间的误差减小，成本降低。
[0027]继续参考图1，如图1所示，CMOS传感器130包括：衬底210，衬底210包括N型阱220和P型阱230；
[0028]N型阱220包括源区221、沟道区222和漏区223，P型阱130包括源区231、沟道区232和漏区233；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物传感器，其特征在于，包括：CMOS传感器、反应电极和微孔阵列；所述微孔阵列包括多个微孔结构；所述微孔结构位于所述CMOS传感器的栅极叠层电极所在区域，所述微孔结构露出所述CMOS传感器的栅极叠层电极；所述微孔结构内露出的所述CMOS传感器的栅极叠层电极上设置有生物反应探针；所述微孔结构用于容纳样品溶液；所述反应电极围绕所述微孔结构设置，与所述样品溶液接触。2.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述CMOS传感器包括：衬底；所述衬底包括N型阱和P型阱；所述N型阱包括源区、沟道区和漏区；所述P型阱包括源区、沟道区和漏区；所述源区上设置有源极叠层电极；所述漏区上设置有漏极叠层电极；有源区上设置有栅极绝缘层，所述栅极绝缘层背离所述衬底一侧设置有栅极，所述栅极上设置有栅极叠层电极；所述栅极叠层电极、所述源极叠层电极以及所述漏极叠层电极背离所述衬底一侧设置有所述绝缘层，所述绝缘层上设置有所述微孔结构。3.根据权利要求2所述的生物传感器，其特征在于，所述栅极叠层电极中距所述衬底最远的电极层的材料为金；所述反应电极的材料为金。4.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述生物反应探针为具有选择性的生物分子DNA、抗体、酶、核酸适体、肽酶或受体分子。5.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述微孔结构的孔径范围为3-3.4μm；深度范围为1.7-1.9μm。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志峰，
申请(专利权)人：张家港万众一芯生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：