[发明专利]生物场效应晶体管传感器的差动式感测

说明书

本发明实施例涉及生物场效应晶体管传感器的差动式感测、生物场效应晶体管传感器的制造方法及其感测方法。本揭露提供一种传感器阵列，其包含半导体衬底、第一多个FET传感器及第二多个FET传感器。所述FET传感器的各者包含：沟道区，其位于所述半导体衬底中的源极区与漏极区之间且位于放置于所述沟道区的第一侧上的栅极结构下方；及介电质层，其经放置于与所述沟道区的所述第一侧相对的所述沟道区的第二侧上。第一多个捕获试剂在所述第一多个FET传感器的所述沟道区上方耦合到所述介电质层，且第二多个捕获试剂在所述第二多个FET传感器的所述沟道区上方耦合到所述介电质层。

技术领域

本发明实施例系有关生物场效应晶体管传感器的差动式感测。

背景技术

生物传感器是用于感测及检测生物分子的装置且基于电子、电化学、光学及机械检 测原理进行操作。包含晶体管的生物传感器是电感测生物实体或生物分子的电荷、光子及机械性质的传感器。可通过检测生物实体或生物分子本身或透过指定反应物与生物实体/生物分子之间的相互作用及反应来执行检测。这些生物传感器可使用半导体程序制造，可快速地转换电信号，且可容易地应用于集成电路(IC)及微机电系统(MEMS)。

发明内容

本发明的一实施例涉及一种传感器阵列，其包括：半导体衬底；第一多个FET传感器，所述第一多个FET传感器的各者包括：第一沟道区，其位于所述半导体衬底中的源 极区与漏极区之间且位于放置于所述第一沟道区的第一侧上的栅极结构下方，介电质 层，其经放置于与所述第一沟道区的所述第一侧相对的所述第一沟道区的第二侧上，及 第一多个捕获试剂，其等在所述第一沟道区上方耦合到所述介电质层；及第二多个FET 传感器，所述第二多个FET传感器的各者包括：第二沟道区，其位于所述半导体衬底中的源极区与漏极区之间且位于放置于所述第二沟道区的第一侧上的栅极结构下方，所述 介电质层，其经放置于与所述第二沟道区的所述第一侧相对的所述第二沟道区的第二侧 上，及第二多个捕获试剂，其在所述第二沟道区上方耦合到所述介电质层，其中所述第 二多个捕获试剂不同于所述第一多个捕获试剂，其中所述第一多个FET传感器及所述第 二多个FET传感器经布置成二维阵列且经耦合到共同参考电极。

本发明的一实施例涉及一种方法，其包括：在形成于半导体衬底中的第一多个FET传感器上方沉积含有第一多个捕获试剂的第一溶液液滴，使得所述第一多个捕获试剂在布置于所述第一多个FET传感器上方的第一多个开口中结合到所述半导体衬底的第一 表面上的介电质层；在形成于所述半导体衬底中的第二多个FET传感器上方沉积含有第 二多个捕获试剂的第二溶液液滴，使得所述第二多个捕获试剂在布置于所述第二多个 FET传感器上方的第二多个开口中结合到所述半导体衬底的所述第一表面上的所述介 电质层，所述第二多个捕获试剂不同于所述第一多个捕获试剂；形成流体输送系统，其 经配置以在所述第一多个FET传感器及所述第二多个FET传感器上方引入靶溶液；将所述第一多个FET传感器的多个第一栅极结构耦合到控制器，所述控制器经配置以将第 一电压施加到所述多个第一栅极结构，其中所述多个第一栅极结构位于与所述半导体衬 底的所述第一表面相对的所述半导体衬底的第二表面上；将所述第二多个FET传感器的 多个第二栅极结构耦合到所述控制器，所述控制器经配置以将第二电压施加到所述多个第二栅极结构，其中所述多个第二栅极结构位于与所述半导体衬底的所述第一表面相对 的所述半导体衬底的第二表面上；及将所述第一多个FET传感器及所述第二多个FET 传感器耦合到读出电路，所述读出电路经配置以基于所述第一电压及所述第二电压的至 少一者的所述施加来确定所述靶溶液中一或多个靶分析物的存在。