一种具有流体装置的感测芯片，包括：具有第一区域及第二区域的基板；场效晶体管，设置在基板的第一区域。流体装置设置在基板的第二区域且与场效晶体管电性连接。流体装置包括：具有窗口的隔离层以暴露在第二区域的基板的表面；第二闸极，设置在隔离层的窗口内，第二闸极包括多晶硅层及一层或多层的金属层；及参考电极，邻近第二闸极。将待测流体容置流体装置，使第二闸极与待测流体接触，在金属层上的接受器捕捉在待测流体内的目标物，金属层的电压值会随接受器捕捉目标物的数量而改变，利用电压值变化量可以得到目标物的浓度。值变化量可以得到目标物的浓度。值变化量可以得到目标物的浓度。
【技术实现步骤摘要】
具有流体装置的感测芯片
[0001]本专利技术涉及一种检测
，特别是有关于一种可检测蛋白质、细菌、病毒、悬浮微粒，且具有流体装置的感测芯片。
技术介绍
[0002]生物传感器是根据电学、电化学、光学及机械检测原理等基础进行操作，用来感应及检测生物分子的装置。具有晶体管的生物传感器可以经由电性方式感应生物分子或是生物实体的电荷、光子及机械性质。此检测行为可经由直接检测感应，或经由特定反应物与生物分子/生物实体进行反应或是交互作用来达成。这些生物传感器可用半导体制程制造生产，可快速地转换电子讯号，非常容易地应用于集成电路(integratedcircuit；ICs)及微机电系统(microelectromechanicalsystems；MEMs)。
[0003]生物芯片实质上是一种微型实验室，可以同时进行数百个或是数千个生化反应。生物芯片可以检测特殊的生物分子、测量其性质、运算处理讯号，甚至是直接分析数据，故生物芯片使研究人员可以快速地筛选大量的生物分析物，应用于从疾病诊断到检测生化恐怖攻击等各种目的。先进的生物芯片利用流体信道边许多生物传感器进行反应整合、感应及样品管理。生物场效晶体管(biologicalfield
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effecttransistors,orbio
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organicfield
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effecttransistors；BioFET)是一种含有晶体管的生物传感器，可经由电性方式感应生物分子或是生物实体。虽然生物场效晶体管在许多方面具有优势，但在其制造及/或操作上也出现了一些挑战，例如：基于与半导体制程兼容性的课题，生物性的限制及/或极限，在大型集成电路(Largescaleintegration；LSI)制程上出现许多挑战，例如：电子讯号与生物应用的整合。
[0004]此外，现有技术的生物感测芯片仅能检测到有/无细菌、病毒或是悬浮微粒，且检测面积范围有限，也无法估算其浓度。另外，芯片方式所设计的高灵敏度纳米线，容易有噪声干扰，会有误判的情况发生，且纳米线以多晶硅(polysilicon)暴露在外，此为特殊的制程，然而大多数的芯片厂不愿意提供特殊且须要客制化的制程来配合生产制造，因此无法提高良率，而无法有效的生产。
[0005]另外，聚合酶连锁反应(PCR，polymerasechainreaction)须要提供较长的检测反应时间或是需要标记之后才能被检测出来，且须要昂贵的仪器来操作，无法普及化。
技术实现思路
[0006]根据现有技术的缺陷，本专利技术主要目的是披露一种具有流体装置的感测芯片，可以依据目前芯片厂所提供的互补式金属氧化半导体(CMOS，complementarymetaloxidesemiconductor)制程来设计出具有流体装置的感测芯片。
[0007]本专利技术的另一目的在于利用具有流体装置的感测芯片，可以检测液体或是气体的待测流体，除了可以快速的检测出在待测流体内的目标物是否存在之外，还可以检测出待测流体内的目标物的浓度。
width modulation)。
[0015]在本专利技术优选的实施例中，默认温度范围为50℃－95℃。
[0016]根据上述目的，本专利技术还披露另一种具有流体装置的感测芯片，包括：基板，具有第一区域及第二区域；场效晶体管，设置于基板的第一区域中，场效晶体管包含第一闸极、源极及汲极，且第一闸极设置在源极及汲极上；以及流体装置，设置在基板的第二区域且与场效晶体管电性连接，其中流体装置包括：隔离层，具有窗口，且设置于基板的第二区域上以暴露在第二区域的基板的表面，其中窗口所围成的区域为容置空间；第二闸极，设置于隔离层的窗口内，第二闸极由基板往上包括多晶硅层及一层或多层的金属层，藉此，当将具有流体装置的感测芯片置于具有待测流体的环境下，并使待测流体通过流体装置的第二闸极，对流体装置的第二闸极多晶硅层施加电压时，第二闸极的金属层及接受器的表面会产生多个电荷，在金属层上的每一个电荷用以捕捉在待测流体内的目标物，且第二闸极的金属层的电压值会随着这些电荷捕捉目标物的数量而改变，且第二闸极将金属层的电压值变化经由场效晶体管传送至外部处理单元以进行处理，并进一步计算后得到待测液体内的目标物浓度。
[0017]在本专利技术优选的实施例中，电荷可以是正电荷或是负电荷。
[0018]在本专利技术优选的实施例中，施予第二闸极的定电压小于30伏特。
[0019]在本专利技术优选的实施例中，待测流体为气体。
[0020]在本专利技术优选的实施例中，目标物可以是细菌、病毒、悬浮微粒或是气体分子。
附图说明
[0021]图1A是根据本专利技术所披露的技术，表示具有流体装置的感测芯片的一实施例的示意图。
[0022]图1B是根据本专利技术所披露的技术，表示具有流体装置的感测芯片的电路示意图。
[0023]图2是根据本专利技术所披露的技术，表示具有流体装置的感测芯片的再一实施例的电路示意图。
[0024]图3A是根据本专利技术所披露的技术，表示具有多个流体装置的感测芯片的另一实施例的俯视图。
[0025]图3B是根据本专利技术所披露的技术，表示由多个具有流体装置的感测芯片所构成的感测组件以分区方式检测在同一个待测流体内的不同目标物的俯视图。
[0026]图4A是根据本专利技术所披露的技术，表示具有流体装置的感测芯片的另一实施的示意图。
[0027]图4B是根据本专利技术所披露的技术，表示具有流体装置的感测芯片的电路示意图。
[0028]图5是根据本专利技术所披露的技术，表示具有流体装置的感测芯片检测在待测流体内的目标物的步骤流程示意图。
[0029]图6是根据本专利技术所披露的技术，表示具有流体装置的感测芯片检测具有大肠杆菌的待测流体的示意图。
具体实施方式
[0030]为了使本专利技术的目的、技术特征及优点，能更为相关
人员所了解，并得以
实施本专利技术，在此配合所附的图式、具体阐明本专利技术的技术特征与实施方式，并列举较佳实施例进一步说明。以下文中所对照的图式，为表达与本专利技术特征有关的示意，并未亦不需要依据实际情形完整绘制。而关于本案实施方式的说明中涉及本领域技术人员所熟知的
技术实现思路
，亦不再加以陈述。
[0031]首先请参考图1A。图1A表示具有流体装置的感测芯片的结构示意图。在图1A中，具有流体装置的感测芯片1由场效晶体管(Field effecttransistor；FET)20及流体装置(fluidic device)所构成。具有流体装置的感测芯片1包含基板10，在基板10上设有虚线用以区分成第一区域10A及第二区域10B，在此，将基板10区分成第一区域10A及第二区域10B是为了后续说明容易理解，在实际的基板10上不会有虚线。在基板10的第一区域 10A中设有场效晶体管20，场效晶体管20例如N型金属氧化半导体(NMOS)，其结构至少包含闸极202、源极204及汲极206，闸极202介于源极204及汲极206之间、且设置于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有流体装置的感测芯片，其特征在于，包括：基板，所述基板具有第一区域及第二区域；场效晶体管，设置于所述基板的所述第一区域中，所述场效晶体管包含第一闸极、源极及汲极，所述第一闸极设置在所述源极及所述汲极之间且在所述基板上；以及流体装置，设置在所述基板的所述第二区域且与所述场效晶体管电性连接，所述流体装置包括：隔离层，具有窗口且暴露所述第二区域的所述基板的表面，其中所述窗口所围成的区域为容置空间；第二闸极，设置于所述隔离层的该窗口内，所述第二闸极由所述基板往上包括多晶硅层及一层或多层的金属层；以及参考电极，邻近于所述第二闸极且设置在所述基板的所述第二区域上，所述参考电极与所述待测流体接触，其中，将待测流体容置于所述容置空间内，使得所述第二闸极的所述金属层接触到所述待测流体之后，在所述金属层的表面上的多个接受器用以捕捉在所述待测流体内的多个目标物，且所述第二闸极的所述金属层的电压值会随着所述接受器捕捉所述目标物的数量而改变，所述电压值变化经由所述场效晶体管转换以得到对应的电流值变化，由所述场效晶体管将所述电流值变化传送至外部处理单元，由所述外部处理单元处理以得到对应于所述金属层的所述电压值变化的所述待测流体内的所述目标物的浓度值。2.一种具有流体装置的感测芯片，其特征在于，包括：基板，所述基板具有第一区域及第二区域；场效晶体管，设置于所述基板的所述第一区域中，所述场效晶体管包含第一闸极、源极及汲极，所述第一闸极设置在所述源极及所述汲极之间且在所述基板上；以及体装置，设置在所述基板的所述第二区域且与所述场效晶体管电性连接，所述流体装置包括：隔离层，具有窗口且暴露所述第二区域的所述基板的表面，其中所述窗口所围成的区域为容置空间；第二闸极，设置于所述隔离层的所述窗口内，所述第二闸极由所述基板往上包括多晶硅层及一层或多层的金属层；以及参考电极，邻近于所述第二闸极且设置在所述基板的所述第二区域上，所述参考电极与所述待测流体接触，其中，将待测流体容置于所述容置空间内，使得所述第二闸极的所述金属层接触到所述待测流体，将所述第二闸极中的所述多晶硅层的一端用以接地及所述多晶硅层的另一端与温度调控单元电性连接，所述温度调控单元提供温度调控讯号，并透过所述多晶硅层利用所述温度调控讯号对在所述容置空间内的所述待测流体进行加热并调控所述待测流体的温度，使得所述待测流体的所述温度在达到默...
【专利技术属性】
技术研发人员：高熹腾，
申请(专利权)人：高熹腾，
类型：发明
国别省市：
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