[发明专利]生物感测元件及其制造方法以及生物分子检测方法

说明书

一种生物感测元件，包含基板、金属传导层、多个工作电极以及绝缘层。金属传导层配置于基板之上，且金属传导层具有上表面。此些工作电极配置于金属传导层的上表面之上，其中各个工作电极包含一顶面，且各顶面高于金属传导层的上表面。绝缘层覆盖金属传导层并围绕此些工作电极，其中绝缘层的上表面介于此些顶面与金属传导层的上表面之间，使得此些工作电极凸出绝缘层的上表面。在此亦提供一种生物感测元件的制造方法，以及利用此生物感测元件进行生物分子检测的方法。本发明的优点是，此些凸出的工作电极使得电场包覆范围较广，有助于电化学反应效率的提升，进而增加信号的强度。

技术领域

本发明的涉及一种生物感测元件及其制造方法，以及使用上述生物感测元件进行生物分子检测的方法。

背景技术

近年来开发出各种不同的生物分子的检测方法以进行诊断各种疾病、从事生理代谢相关研究或监测环境因子等等。微机电系统(Micro-electromechanical Systems,MEMS)的发展备受瞩目，其结合半导体制程技术与精密机械技术，可制作出一半导体元件用于感测光学、化学、生物分子或其他性质的微小芯片。然而，随着半导体产业进展到纳米技术制程节点以寻求较高装置密度、较高表现及较低成本的关系，来自制造及设计方面的挑战驱使着三维设计的发展。据此，发展出一种具有较高表现及低成本的生物感测芯片为当前亟欲解决的问题。

发明内容

本发明的一态样提供一种生物感测元件的制造方法，包含以下步骤：提供一基板；形成一金属传导层于基板之上，且金属传导层具有一上表面；形成多个工作电极于金属传导层的上表面，使得各个工作电极包含一顶面，且各顶面高于金属传导层的上表面；以及形成一绝缘层覆盖金属传导层并围绕这些工作电极，其中绝缘层的一上表面介于这些顶面与金属传导层的上表面之间，使得这些工作电极凸出绝缘层的上表面。

根据本发明的一些实施方式其中各个工作电极具有高宽比为约0.125至约7.5之间。

根据本发明的一些实施方式，其中形成绝缘层的步骤包含：沉积一绝缘材料层于金属传导层及这些工作电极之上；对绝缘材料层进行一平坦化制程，以形成一平坦化绝缘材料层；以及蚀刻平坦化绝缘材料层，而形成绝缘层。

根据本发明的一些实施方式，生物感测元件的制造方法进一步包含将生物性探针连接于这些工作电极上，其中生物性探针为核酸、细胞、抗体、酵素、多肽或其组合。

本发明的一态样提供一种生物感测元件，包含一基板、一金属传导层、多个工作电极以及一绝缘层。金属传导层配置于基板之上，且金属传导层具有一上表面。此些工作电极配置于金属传导层的上表面之上，其中各个工作电极包含一顶面，且各顶面高于金属传导层的上表面。绝缘层覆盖金属传导层并围绕这些工作电极，其中绝缘层的一上表面介于这些顶面与金属传导层的上表面之间，使得这些工作电极凸出绝缘层的上表面。

根据本发明的一些实施方式，其中各个工作电极具有高宽比为约0.125至约7.5之间。

根据本发明的一些实施方式，其中各个工作电极凸出绝缘层的上表面一第二高度，且此第二高度为约0.01微米至约0.5微米之间。

根据本发明的一些实施方式，生物感测元件进一步包含生物性探针连接至这些工作电极，其中生物性探针为核酸、细胞、抗体、酵素、多肽或其组合。

本发明的一态样提供一种生物分子检测方法，包含：提供一样品包含一目标分子；提供如本揭露实施态样所述的生物感测元件；将生物性探针连接于这些工作电极上；施加一电压于这些工作电极使得这些工作电极产生一围绕这些工作电极的电场；以及将样品与生物性探针接触使得样品中的目标分子与生物性探针结合进而使得这些工作电极产生一信号。

根据本发明的一些实施方式，其中施加电压于这些工作电极的步骤包含：施加一电压于这些工作电极使得75％的电场最大强度出现于朝绝缘层的上表面约27％至约40％第二高度之处。