KR100455283B1 - Molecular detection chip including MOSFET fabricated in the sidewall of molecular flux channel, molecular detection apparatus having the same, fabrication method for the same, and method for molecular detection using the molecular detection apparatus - Google Patents

Molecular detection chip including MOSFET fabricated in the sidewall of molecular flux channel, molecular detection apparatus having the same, fabrication method for the same, and method for molecular detection using the molecular detection apparatus Download PDF

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KR100455283B1 KR10-2001-0021752A KR20010021752A KR100455283B1 KR 100455283 B1 KR100455283 B1 KR 100455283B1 KR 20010021752 A KR20010021752 A KR 20010021752A KR 100455283 B1 KR100455283 B1 KR 100455283B1
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Abstract

본 발명에 따른 물질 검출용 칩은 물질 유로의 측벽에 형성된 MOSFET으로 구성된다. MOSFET이 물질 유로의 측벽에 형성되어 있기 때문에 물질 검출용 칩의 고집적화가 용이하다. 본 발명에 따른 물질 검출용 칩을 이용할 경우 프로브가 게이트 전극 표면에 직접 흡착되므로 인-시츄로 프로브의 결합을 확인할 수 있고, 프로브에 타깃 분자가 결합했는지도 인-시츄로 검출할 수 있다.The chip for detecting a material according to the present invention is composed of a MOSFET formed on the sidewall of the material flow path. Since the MOSFET is formed on the sidewall of the material flow path, the integration of the material detection chip is easy. In the case of the material detecting chip according to the present invention, since the probe is directly adsorbed on the surface of the gate electrode, binding of the probe can be confirmed in-situ, and whether the target molecule is bound to the probe can be detected in-situ.

Description

물질 유로의 측벽에 형성된 MOSFET으로 이루어진 물질 검출용 칩, 이를 포함하는 물질 검출 장치, 이의 제조 방법 및 물질 검출 장치를 이용한 물질 검출 방법{Molecular detection chip including MOSFET fabricated in the sidewall of molecular flux channel, molecular detection apparatus having the same, fabrication method for the same, and method for molecular detection using the molecular detection apparatus}Material detection chip comprising MoS FET formed on the side wall of the material flow path, a material detection device comprising the same, a manufacturing method thereof and a material detection method using the material detection device apparatus having the same, fabrication method for the same, and method for molecular detection using the molecular detection apparatus}

본 발명은 물질 검출용 칩, 이를 포함하는 물질 검출 장치, 이의 제조 방법 및 물질 검출 장치를 이용한 물질 검출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a chip for detecting a substance, a substance detecting apparatus including the same, a method for manufacturing the same, and a substance detecting method using the substance detecting apparatus.

지놈 프로젝트의 완성으로 인간의 DNA 서열이 알려짐에 따라 각 유전자의 기능 및 이들에 의해 코딩된 단백질 등에 대한 연구가 더욱 활발해지면서 바이오 물질을 용이하게 검출할 수 있는 바이오센서에 대한 필요성이 증대되고 있다.As the DNA sequence of human beings is known through the completion of the genome project, researches on the function of each gene and the proteins encoded by them are becoming more active, and the need for biosensors that can easily detect biomaterials is increasing.

전기적인 신호를 사용하여 바이오 물질을 검출할 수 있는 바이오센서는 미국 특허 번호 제4,238,757호, 제4,777,019호, 제5,431,883호 및 제5,827,482호 등에 개시되어 있다. 미국 특허 4,238,757호는 특정한 항체에 대해서 반응하는 항원을 구비하도록 설계된 일반적인 소오스와 드레인으로 구성된 FET에 대해서 개시하고 있다. 이 FET를 사용하여 드레인 전류의 변화를 시간에 따라 관찰하여 용액 속 항원의 농도를 측정한다.Biosensors capable of detecting biomaterials using electrical signals are disclosed in US Pat. Nos. 4,238,757, 4,777,019, 5,431,883, and 5,827,482 and the like. U.S. Patent 4,238,757 discloses a FET consisting of a general source and drain designed to have antigens that react to specific antibodies. The FET is used to monitor the change in drain current over time to determine the concentration of antigen in solution.

미국 특허 4,777,019호는 소오스와 드레인 영역에 도핑이 되어 있고, 게이트가 소오스와 드레인 영역에 걸쳐져서 형성되어 있으며, 측정하고자 하는 뉴클레오타이드에 대해 상보적인 뉴클레오타이드가 게이트 위에 결합된 형태의 FET에 대해서 개시하고 있다.US Pat. No. 4,777,019 discloses a FET in which a source is doped in the source and drain regions, a gate is formed over the source and drain regions, and a nucleotide complementary to the nucleotide to be measured is bonded onto the gate. .

미국 특허 5,431,883호는 화학적 시편과 반응하여 전도성으로 바뀌는 성질을 가진 유기절연물질인 프탈로시아닌 (phthalocyanin) 박막이 게이트와 드레인을 연결하는 구조의 FET에 대해서 개시하고 있다.U. S. Patent No. 5,431, 883 discloses a FET having a structure in which a thin film of phthalocyanin, an organic insulating material having a property of reacting with a chemical specimen and converting into a conductivity, is connected to a gate and a drain.

미국 특허 5,827,482호는 각기 다른 결합의 감도를 증대시킬 수 있도록 게이트에 분자 수용체가 결합되어 있는 FET 두 개가 병렬로 연결된 바이오센서에 대해서 개시하고 있다.US Pat. No. 5,827,482 discloses a biosensor in which two FETs with molecular receptors coupled to their gates are connected in parallel to increase the sensitivity of different bonds.

그런데, 현재까지 알려진 바이오 센서는 모두 통상적인 FET, 즉 기판 표면에 소오스, 드레인 및 채널층이 형성된 평면적인 FET로 구성되어 있어서 센서의 고집적화에 한계가 있다. 또, 바이오 물질 프로브를 특정영역에만 선택적으로 부착시키기 어렵기 때문에 FET 제작 시 별도의 제작 장치를 사용하여 프로브를 FET에 결합시켜야 한다. 그러나 이렇게 부착시킨 프로브들은 부착력이 약하기 때문에 타깃 분자의 결합을 높은 감도로 측정할 수 없는 단점이 있다. 그리고, 프로브를 결합시키고 결합 여부를 확인하는데 상당 시간이 소요되므로 타깃 분자를 검출해내기까지 소요되는 시간이 오래 걸린다.However, all known biosensors are composed of conventional FETs, that is, planar FETs having source, drain, and channel layers formed on a substrate surface, thereby limiting sensor integration. In addition, since it is difficult to selectively attach the biomaterial probe only to a specific region, a separate fabrication apparatus must be used to couple the probe to the FET. However, the attached probes have a weak adhesion, and thus, there is a disadvantage in that the binding of the target molecules cannot be measured with high sensitivity. In addition, it takes a long time to detect the target molecule because it takes a long time to bind the probe and confirm whether the binding.

따라서 센서의 고집적화가 용이하고, 프로브를 단단하게 부착시킬 수 있으며, 그 부착 여부를 쉽게 인-시츄로 확인할 수 있고, 타깃 분자의 결합을 높은 감도로 측정할 수 있는 새로운 바이오센서에 대한 필요성이 증대하고 있다.Therefore, there is an increasing need for a new biosensor that can easily integrate a sensor, attach a probe firmly, easily check whether it is attached in-situ, and measure the binding of a target molecule with high sensitivity. Doing.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고집적화가 용이하고, 프로브의 결합 및 타깃 분자의 결합을 인-시츄로 단시간에 확인할 수 있는 물질 검출용 칩을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a chip for detecting a substance, which can be easily integrated and which can confirm the binding of a probe and the binding of a target molecule in a short time in-situ.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 물질 검출용 칩을 포함하는 물질 검출 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a substance detecting apparatus including the substance detecting chip.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 물질 검출용 칩의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for manufacturing a chip for detecting a substance.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 물질 검출 장치를 사용하여 물질을 검출하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for detecting a substance using a substance detection apparatus.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a substance detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출용 칩의 상면도이다.2 is a top view of a material detecting chip according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 칩의 일부 사시도이다.3 is a partial perspective view of the chip illustrated in FIG. 2.

도 4는 도2에 도시된 칩의 I-V 특성을 나타내는 그래프이다.4 is a graph illustrating I-V characteristics of the chip illustrated in FIG. 2.

도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출용 칩의 제조 공정을 단계별로 나타내는 사시도들이다.5 to 9 are perspective views illustrating step-by-step manufacturing process of the chip for detecting a material according to an embodiment of the present invention.

도 10은 물질 검출용 칩의 게이트 전극에 물질 프로브가 어떻게 결합하는지를 도시하는 개략도이다.10 is a schematic diagram showing how a material probe is coupled to a gate electrode of a material detecting chip.

도 11은 본 발명에 따른 물질 검출 장치를 사용하여, 15bp DNA를 검출하면서 측정한 I-V 그래프이다.11 is an I-V graph measured while detecting 15 bp DNA using the substance detection device according to the present invention.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 물질 검출용 칩은 반도체 기판, 상기 기판 표면에 형성되고, 물질 시료의 통로가 되는 미세 유로 및 상기 미세 유로의 측벽에 형성된 MOSFET을 포함한다.According to an aspect of the present invention, a chip for detecting a substance includes a semiconductor substrate, a microchannel formed on a surface of the substrate, and a MOSFET formed on sidewalls of the microchannel.

바람직하기로는 상기 MOSFET의 게이트 전극은 금 박막으로 형성되고, 상기 게이트 전극의 표면에는 티올기가 부착된 물질 프로브가 자기 조립 단층법(self assembled monolayer method)에 의해 부착된다.Preferably, the gate electrode of the MOSFET is formed of a thin film of gold, and a thiol group-attached material probe is attached to the surface of the gate electrode by a self assembled monolayer method.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 물질 검출용 장치는 기판, 상기 기판 표면에 형성된 물질 시료 로딩부, 일단이 상기 시료 로딩부와 연결되어 상기 물질 시료의 통로가 되는 적어도 하나 이상의 유로 및 상기 유로의 말단에 위치한 물질 검출용 칩 설치부를 포함하는 물질 검출 장치용 키트와 상기 물질 검출용 칩 설치부에 설치된 상기 물질 검출용 칩을 포함한다.In another aspect, an apparatus for detecting a substance according to the present invention includes a substrate, a material sample loading part formed on the surface of the substrate, at least one flow path having one end connected to the sample loading part to become a passage of the material sample, and And a material detecting device kit including a material detecting chip mounting unit located at an end of the flow path and the material detecting chip installed in the material detecting chip mounting unit.

상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 물질 검출용 칩의 제조 방법에 따르면, 먼저, 반도체 기판 표면에 산화막을 형성한다. 이어서, 상기 기판 표면을 식각하여 적어도 하나 이상의 사각 코너를 지니는 미세 유로를 형성한 후, 상기 미세 유로 측벽에 불순물을 도핑하고, 상기 기판을 식각액에 처리하여 상기 미세 유로 측벽에 형성된 불순물 영역 일부를 제거하여 MOSFET의 채널 영역을 정의한다. 계속해서, 상기 채널 영역상에 산화막을 형성한 후, 상기 채널 영역상에 금으로 이루어진 게이트 전극을 형성하여 물질 검출용 칩을 완성한다.According to the method of manufacturing a material detecting chip for achieving the above another technical problem, first, an oxide film is formed on the surface of a semiconductor substrate. Subsequently, the surface of the substrate is etched to form a microchannel having at least one square corner, and then, the dopant is doped into the sidewall of the microchannel, and the substrate is treated with an etchant to remove a portion of the impurity region formed on the sidewall of the microchannel. Define the channel region of the MOSFET. Subsequently, after an oxide film is formed on the channel region, a gate electrode made of gold is formed on the channel region to complete a material detecting chip.

바람직하기로는 상기 채널 영역을 정의하는 단계는 상기 사각 모서리를 따라 선택적으로 불순물 영역이 제거되는 기작을 이용한다.Preferably, the step of defining the channel region uses a mechanism in which the impurity region is selectively removed along the rectangular corner.

그리고, 상기 채널 영역을 정의하는 단계는 상기 기판에 역 바이어스를 인가하여 전류의 변화를 감지하여 식각 종료점을 선택하는 것이 바람직하다.In the defining of the channel region, it is preferable to select an etching end point by applying a reverse bias to the substrate to sense a change in current.

상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 물질 검출 방법에 따르면, 먼저, 물질 검출 장치용 키트 기판 표면에 형성된 물질 시료 로딩부에 물질 프로브 시료를 제공하고, 상기 물질 프로브 시료가 일단이 상기 로딩부와 연결된 상기 키트의 유로를 따라 이동하여 상기 유로의 타단에 연결된 물질 검출용 칩의 미세 유로를 통과하면서 상기 미세 유로의 측벽에 형성되어 있는 MOSFET의 게이트 전극 상면에 결합하도록 한다. 이어서, 상기 게이트 전극에 걸리는 전압과 전류 특성을 측정한다. 계속해서, 상기 로딩부에 타깃 시료를 제공하고, 상기 타깃 시료가 상기 키트의 유로를 따라 이동하여 상기 유로의 타단에 연결된 물질 검출용 칩의 미세 유로를 통과하면서 상기 프로브와 반응하도록 한다. 마지막으로 상기 게이트 전극에 걸리는 전압과 전류 특성을 측정하여 프로브 결합 후 측정한 전압과 전류 특성과의 차이점을 감지하여 타깃 물질을 검출한다.According to a material detection method according to the present invention for achieving the above another technical problem, first, a material probe sample is provided to a material sample loading section formed on the surface of the kit substrate for a material detection device, and one end of the material probe sample is It moves along the flow path of the kit connected to the loading part and passes through the fine flow path of the material detecting chip connected to the other end of the flow path to be coupled to the gate electrode upper surface of the MOSFET formed on the sidewall of the flow path. Next, the voltage and current characteristics across the gate electrode are measured. Subsequently, a target sample is provided to the loading unit, and the target sample moves along the flow path of the kit to allow the target sample to react with the probe while passing through the fine flow path of the material detecting chip connected to the other end of the flow path. Finally, the target material is detected by measuring the voltage and current characteristics applied to the gate electrode to detect a difference between the voltage and current characteristics measured after the probe coupling.

바람직하기로는 프로브가 게이트 전극에 결합한 후, 상기 시료 로딩부에 세정액을 제공하여 상기 게이트 전극에 결합하지 않은 상기 물질 프로브를 제거하는단계를 더 구비하고, 타깃 물질이 프로브에 결합한 후, 상기 시료 로딩부에 세정액을 제공하여 상기 프로브와 반응하지 않은 타깃 시료를 제거한다.Preferably, after the probe is coupled to the gate electrode, further comprising the step of providing a cleaning solution to the sample loading unit to remove the material probe not bound to the gate electrode, and after the target material is bound to the probe, the sample loading The part is provided with a cleaning liquid to remove the target sample that did not react with the probe.

본 발명에 있어서, 상기 물질 프로브 또는 타깃 물질은 핵산, 단백질, 효소 기질, 보조 인자 또는 올리고사카라이드가 사용된다. 바람직하기로는 상기 핵산은 단일 가닥 DNA, 단일 가닥 RNA 또는 단일 가닥 PNA이고, 상기 단백질은 세포막 수용체에 대한 작용자, 세포막 수용체에 대한 길항자, 톡신, 바이러스 에피토프, 호르몬, 펩티드, 효소 또는 모노클로날 항체이다. 더욱 바람직하기로는 상기 물질 프로브는 단일 가닥 핵산이고, 상기 타깃 물질은 상기 프로브와 혼성화되는 단일 가닥 핵산이다.In the present invention, the substance probe or target substance is used nucleic acid, protein, enzyme substrate, cofactor or oligosaccharide. Preferably the nucleic acid is single-stranded DNA, single-stranded RNA or single-stranded PNA and the protein is an agonist for cell membrane receptors, an antagonist for cell membrane receptors, toxins, viral epitopes, hormones, peptides, enzymes or monoclonals It is an antibody. More preferably, the substance probe is a single stranded nucleic acid and the target substance is a single stranded nucleic acid that hybridizes with the probe.

본 발명에 따른 물질 검출용 칩은 고집적화가 용이하고, 프로브 및 타깃 분자의 결합을 인-시츄로 확인할 수 있는 장점이 있다.The chip for detecting a substance according to the present invention has the advantage of being easy to be highly integrated and confirming in-situ binding of a probe and a target molecule.

이하에서는 본 발명에 따른 물질 검출용 칩, 이를 포함하는 물질 검출용 장치, 물질 검출용 칩의 제조 방법 및 물질 검출용 장치를 이용한 물질의 검출 방법에 대하여 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 막들의 두께는 설명의 편의를 위하여 과장되게 도시된 것이며, 각 도면에서 동일 참조 부호는 동일 부재를 지칭한다.Hereinafter, a chip for detecting a substance according to the present invention, an apparatus for detecting a substance including the same, a manufacturing method of the substance detecting chip, and a method for detecting a substance using the apparatus for detecting a substance will be described. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. In the drawings, the thicknesses of the films are exaggerated for convenience of description, and the same reference numerals in the drawings denote the same members.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출용 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of an apparatus for detecting a substance according to an embodiment of the present invention.

물질 검출용 장치는 물질 검출용 키트(10)와 이 키트(10)에 설치되는 물질검출용 칩(미도시)으로 구성된다. 물질 검출용 키트(10)는 기판(15) 표면에 적어도 하나 이상의 물질 시료 로딩부(20)를 구비하고, 상기 물질 시료 로딩부(20)는 유로(30)를 통해서 물질 검출용 칩 설치부(40)와 연결되어 있다. 유로(30)의 폭 및 깊이는 물질 시료가 모세관 현상에 의해 유동할 수 있는 정도의 크기이다.The apparatus for detecting a substance consists of a substance detecting kit 10 and a substance detecting chip (not shown) installed in the kit 10. The material detecting kit 10 includes at least one material sample loading part 20 on a surface of the substrate 15, and the material sample loading part 20 is a chip installation part for detecting a material through the flow path 30. Connected to 40). The width and depth of the flow path 30 is such that the material sample can flow by capillary action.

미설명 도면부호 "50"은 시료 제공 기구를 "55"는 시료를 각각 나타낸다.Unexplained reference numeral 50 denotes a sample providing device and 55 denotes a sample, respectively.

도면에는 미도시하였으나, 키트(10)는 물질 검출용 칩 설치부(40)에 설치되는 물질 검출용 칩(미도시)에 전기적인 신호를 주고 받을 수 있는 각종 전기 설비들을 구비하고 있다.Although not shown in the drawing, the kit 10 includes various electrical equipments capable of transmitting and receiving electrical signals to the material detecting chip (not shown) installed in the material detecting chip mounting unit 40.

본 실시예에서는 물질 검출용 칩이 따로 분리되어 필요할 경우에만 키트(10)에 설치 또는 분리할 수 있는 경우를 설명하였으나, 필요에 따라서는 상기 키트와 일체형으로 물질 검출용 칩이 형성될 수도 있다.In the present exemplary embodiment, the case in which the material detecting chip is separately separated and installed or separated in the kit 10 only when necessary is described. However, if necessary, the material detecting chip may be integrally formed with the kit.

도 2는 상기 물질 검출용 키트의 설치부(도1의 40)에 설치되는 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출용 칩의 일부 상면도이다.2 is a partial top view of a chip for detecting a material according to an embodiment of the present invention installed in an installation unit (40 in FIG. 1) of the kit for detecting a substance.

도 1에 도시된 키트(10)의 물질 시료 로딩부(20)와 일단이 결합된 유로(30)의 타단과 연결되는 미세 유로(30')가 형성되어 있고, 미세 유로(30')의 반대편에는 물질 시료 배출구(60)가 형성되어 있다. 표면에는 소오스 전극(150S), 드레인 전극(150D), 및 게이트 전극(150G)들이 형성되어 있으며, 소오스/드레인 전극(150S, 150D)과 연결된 배선들(150)이 형성되어 있다.A fine flow path 30 'is formed that is connected to the other end of the flow path 30 to which the material sample loading portion 20 and one end of the kit 10 shown in FIG. 1 are formed, and is opposite to the fine flow path 30'. The material sample outlet 60 is formed in the. The source electrode 150S, the drain electrode 150D, and the gate electrode 150G are formed on the surface, and the wirings 150 connected to the source / drain electrodes 150S and 150D are formed.

도 2에 도시된 물질 검출용 칩의 일부 사시도인 도 3을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출용 칩의 구조를 보다 자세히 설명한다.A structure of the material detecting chip according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3, which is a partial perspective view of the material detecting chip shown in FIG. 2.

반도체 기판(100) 표면에 물질 시료의 미세 유로(105)가 형성되어 있으며, 상기 미세 유로(105)의 측벽에 MOSFET이 형성되어 있다. MOSFET은 미세 유로(105)의 측벽에 불순물을 도핑하여 형성한 소오스 영역(120S) 및 드레인 영역(120D)과 소오스/드레인 영역(120S, 120D)에 의해 미세 유로(105)의 코너 측벽 부분에 정의된 채널 영역(130)으로 구성된다. 게이트 절연막(132)을 개재하여 채널 영역(130)상에 게이트 전극(150G)이 형성되어 있다. 게이트 전극(150G)은 물질 검출을 위한 프로브가 자기 조립 단층법에 의해 결합할 수 있도록 하기 위하여 금 박막으로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 기판(100) 표면에는 소오스 영역(120S)과 드레인 영역(120D)을 소오스 전극(150S) 및 드레인 전극(150D)과 연결시키기 위한 배선(140)들이 형성되어 있다.A fine flow path 105 of a material sample is formed on the surface of the semiconductor substrate 100, and a MOSFET is formed on the sidewall of the fine flow path 105. The MOSFET is defined in the corner sidewall portion of the microchannel 105 by the source region 120S and the drain region 120D and the source / drain regions 120S and 120D formed by doping impurities into the sidewall of the microchannel 105. Channel region 130. The gate electrode 150G is formed on the channel region 130 via the gate insulating layer 132. The gate electrode 150G is preferably formed of a thin film of gold so that the probe for detecting a substance can be bonded by a self-assembled tomography method. In addition, wirings 140 are formed on the surface of the substrate 100 to connect the source region 120S and the drain region 120D to the source electrode 150S and the drain electrode 150D.

도 3에 도시되어 있는 물질 검출용 칩의 I-V특성 곡선이 도 4에 도시되어 있다. 도 4의 그래프로부터 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출용 칩이 정상적인 MOSFET의 전기적 특성을 지니고 있음을 알 수 있다.The I-V characteristic curve of the material detecting chip shown in FIG. 3 is shown in FIG. 4. It can be seen from the graph of FIG. 4 that the chip for detecting a material according to an embodiment of the present invention has electrical characteristics of a normal MOSFET.

이하 도 5 내지 도 9를 참조하여 도 3에 도시되어 있는 물질 검출용 칩의 제조 공정을 설명한다.Hereinafter, a manufacturing process of the material detecting chip illustrated in FIG. 3 will be described with reference to FIGS. 5 to 9.

먼저 도 5와 같이, 반도체 기판(100) 상에 실리콘 산화막(102)을 1.5 내지 2.0㎛ 두께로 형성한다. 반도체 기판(100)은 결정 방향이 (100) 인 n-형 실리콘 기판을 사용하는 것이 바람직하다.First, as shown in FIG. 5, the silicon oxide film 102 is formed on the semiconductor substrate 100 to have a thickness of 1.5 to 2.0 μm. As the semiconductor substrate 100, it is preferable to use an n-type silicon substrate having a crystal direction of (100).

이어서 도 6에 도시된 바와 같이, 사진 식각 공정을 사용하여 기판(100) 표면에 적어도 하나 이상의 사각 코너를 지니는 미세 유로(105)를 형성한다. 적어도하나 이상의 사각 코너를 구비해야 하는 이유는 후속 공정에서 설명한다. 본 실시예에서는 a-a'방향의 유로(105)는 길게 형성하고 b-b'방향의 유로(105)는 적어도 하나 이상의 사각 코너가 형성되기에 적합한 정도의 길이로만 형성하였으나, 양 방향의 유로가 모두 필요한 경우에는 b-b' 방향의 유로(105) 또한 길게 형성하여 교차로 형태로 형성할 수 있음은 물론이다.Subsequently, as illustrated in FIG. 6, a micro-channel 105 having at least one rectangular corner is formed on the surface of the substrate 100 using a photolithography process. The reason for having at least one rectangular corner is explained in the subsequent process. In this embodiment, the flow path 105 in the a-a 'direction is formed long and the flow path 105 in the b-b' direction is formed to have a length sufficient to form at least one square corner, but the flow path in both directions In the case where all are required, the flow path 105 in the bb 'direction may also be formed to be long to form an intersection.

계속해서, 도 7a에 도시되어 있는 바와 같이 기판(100) 전면에 불순물 이온을 도핑한다. 불순물 이온은 P형 불순물을 사용한다. 예컨대, 보론을 사용할 경우, 도핑 농도는 약 1016/㎠ 내지 1018/㎠로 하여 도핑을 실시한다. 주입 조건(온도 및 시간)을 조절한 후 산화막 두께에 따른 제거시간을 이용하여 유로(105)의 측벽에만 불순물 이온이 도핑되고 유로(105)의 바닥면에는 도핑되지 않도록 할 수 있다. 계속해서 확산 공정을 거치면 도 7a의 일부 확대 단면도인 도 7b 와 같이 유로(105)의 측벽에만 불순물이 확산된 영역(110)이 형성된다.Subsequently, as illustrated in FIG. 7A, impurity ions are doped over the entire surface of the substrate 100. Impurity ions use P-type impurities. For example, when boron is used, doping is performed at a concentration of about 10 16 / cm 2 to 10 18 / cm 2. After adjusting the implantation conditions (temperature and time), impurity ions may be doped only on the sidewalls of the flow path 105 and not doped on the bottom surface of the flow path 105 using a removal time according to the oxide film thickness. Subsequently, through the diffusion process, as shown in FIG. 7B, which is a partially enlarged cross-sectional view of FIG.

도 7a(b)의 결과물에 습식 식각액을 처리하여 식각 공정을 실시한다. 습식 식각액으로는 TMAH 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 이 때, 식각은 유로(105)의 코너 부분에서만 선택적으로 일어나서 도 8a와 같이 불순물 영역이 일부 오픈된 영역(130)이 측벽에 형성된다. 그 결과 유로(105)의 측벽에 소오스 영역(120S), 드레인 영역(120D) 및 채널 영역(130)이 완성된다.The wet etching solution is treated to the resultant of FIG. 7A (b) to perform an etching process. It is preferable to use TMAH solution as the wet etching solution. At this time, etching is selectively performed only at the corner portion of the flow path 105, so that a region 130 having a part of the impurity region opened as shown in FIG. 8A is formed on the sidewall. As a result, the source region 120S, the drain region 120D, and the channel region 130 are completed on the sidewall of the flow path 105.

코너 부분에서만 선택적으로 식각이 일어나는 이유는 도 8b에 도시된 바와 같이 식각액에 노출되는 각 영역의 결정 방향이 다르기 때문이다. 즉, 유로(105)의 바닥면은 원 실리콘 기판의 결정 방향인 (100) 면인 반면, 식각에 의해 형성된 유로(105)의 측벽의 결정 방향은 (111) 면이 된다. 따라서, (111) 면이 모이는 사각 코너에서 선택적으로 소정 각도로 식각이 진행된다.The selective etching occurs only at the corner portions because the crystal directions of the regions exposed to the etchant are different as shown in FIG. 8B. That is, the bottom surface of the flow path 105 is the (100) plane which is the crystal direction of the original silicon substrate, while the crystal direction of the sidewall of the flow path 105 formed by etching becomes the (111) plane. Therefore, the etching proceeds selectively at a predetermined angle at the rectangular corner where the (111) planes gather.

불순물 영역(110)이 오픈되어 채널 영역(130)이 형성되었는지 여부는 기판에 역바이어스를 가하면서 식각을 진행하면 쉽게 알아낼 수 있다. 불순물 영역(110)이 쇼트되어 있을 때에는 역바이어스를 가하면 전류가 흐르지 않다가 식각이 진행되어 코너 영역에서 불순물 영역(110)이 오픈되면 그 순간 전류가 흐르기 시작한다. 따라서 전류의 변화량으로 식각 종료점을 용이하게 선택할 수 있다.Whether the impurity region 110 is opened to form the channel region 130 can be easily determined by performing etching while applying reverse bias to the substrate. When the impurity region 110 is shorted, when a reverse bias is applied, current does not flow, but etching proceeds, and when the impurity region 110 is opened in the corner region, current begins to flow at that moment. Therefore, the etching end point can be easily selected based on the amount of change in the current.

마지막으로 도 9에 도시되어 있는 바와 같이 소오스 영역(120S), 드레인 영역(120D) 및 채널 영역(130)이 형성되어 있는 기판 전면에 게이트 절연막(132)을 형성하고, 게이트 전극(150G)를 형성한다. 게이트 절연막(132)은 실리콘 산화막으로 300 내지 800 Å 두께로 형성하고, 게이트 전극(150G)은 프로브가 용이하게 고밀도로 결합할 수 있도록 금 박막으로 형성한다. 바람직하기로는 금 박막으로 구성된 게이트 전극(150G)이 게이트 절연막(132)에 잘 부착하도록 금 박막 형성 전에 크롬 박막을 먼저 형성하고 금 박막을 형성하여 패터닝함으로써 게이트 전극(150G)을 완성하는 것이 바람직하다. 이후 통상의 공정을 거쳐 소오스/드레인 영역(120S, 120D)과 연결된 배선(140) 및 소오스/드레인 전극(150S, 150D)을 형성하여 물질 검출용 칩을 완성한다.Finally, as shown in FIG. 9, the gate insulating layer 132 is formed on the entire surface of the substrate on which the source region 120S, the drain region 120D, and the channel region 130 are formed, and the gate electrode 150G is formed. do. The gate insulating film 132 is formed of a silicon oxide film having a thickness of 300 to 800 Å, and the gate electrode 150G is formed of a gold thin film so that the probe can be easily and densely bonded. It is preferable to complete the gate electrode 150G by first forming a chromium thin film and forming a gold thin film before the gold thin film is formed so that the gate electrode 150G composed of the gold thin film adheres well to the gate insulating film 132. . Subsequently, the wire 140 and the source / drain electrodes 150S and 150D connected to the source / drain regions 120S and 120D are formed through a conventional process to complete the material detecting chip.

본 발명에 따른 물질 검출용 장치를 사용하여 물질을 검출하는 방법을 도 1 및 도 3을 참고하여 설명한다. 먼저, 물질 검출용 칩의 표면을 피란(piranha)용액( H2SO4: H2O = 3 : 1)으로 세정한 후, 탈이온수로 세정한 후, 질소 가스로 건조하고,UV 오존을 사용해서 칩 표면의 유기물질을 제거한다. 마찬가지로 키트의 표면도 동일한 방법으로 세정한다. 세정이 완료되면, 도 1에 도시되어 있는 키트(10)의 물질 검출용 칩 설치부(40)에 도 3에 도시되어 있는 물질 검출용 칩을 설치한다. 이어서, 물질 시료 로딩부(도1의 20)에 물질 프로브 시료(도 1의 55)를 제공한다. 물질 프로브 시료로는 말단에 티올기가 결합된 물질 프로브 시료를 사용한다. 물질 프로브 시료가 상기 로딩부(도1의 20)와 연결된 유로(도1의 30)를 따라 모세관 현상에 의해 이동하여 상기 유로와 연결된 물질 검출용 칩의 미세 유로(도 3의 105)를 통과하면서 상기 미세 유로의 측벽에 형성되어 있는 MOSFET의 게이트 전극(150G) 상면에 자기 조립 단층법(self assembled monolyaer)에 의해 결합한다. 프로브가 게이트 전극(150G) 표면에 결합된 상태가 도 10에 도시되어 있다. 자기 조립 단층법은 금 박막에 티올기를 링커로 하여 프로브를 금 게이트 전극(150G) 상면에 결합시키는 방법으로, 도 10에서 210은 티올기를 220은 프로브를 각각 나타낸다. 이와 같이 자기 조립 단층법에 의해 금 게이트 전극(150G)에 티올기(210)을 링커로 하여 선택적으로 프로브가 부착될 경우, 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 매우 치밀하고 잘 정렬된 상태로 프로브를 결합시킬 수 있고, 그 결합력이 강하여 후속 공정에서 타깃 분자와의 반응시에도 매우 안정한 상태를 유지할 수가 있다.A method of detecting a substance using the apparatus for detecting a substance according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 3. First, the surface of the material detecting chip is cleaned with a piranha solution (H 2 SO 4 : H 2 O = 3: 1), and then washed with deionized water, dried with nitrogen gas, and then used with UV ozone. To remove organic material from the chip surface. Similarly, the surface of the kit is cleaned in the same manner. When the cleaning is completed, the material detecting chip shown in FIG. 3 is installed in the material detecting chip mounting unit 40 of the kit 10 shown in FIG. 1. Subsequently, a material probe sample (55 in FIG. 1) is provided to the material sample loading unit (20 in FIG. 1). As the material probe sample, a material probe sample having a thiol group bonded to the terminal is used. The material probe sample is moved by capillary action along the flow path (30 in FIG. 1) connected to the loading unit (20 in FIG. 1) and passes through the micro flow path (105 in FIG. 3) of the material detection chip connected to the flow path. The gate electrode 150G of the MOSFET formed on the sidewalls of the microchannels is bonded by a self assembled monolyaer. A state where the probe is coupled to the surface of the gate electrode 150G is shown in FIG. 10. In the self-assembled tomography method, a probe is bonded to an upper surface of a gold gate electrode 150G by using a thiol group as a linker on a gold thin film. In FIG. 10, 210 denotes a thiol group and 220 denotes a probe. As described above, when the probe is selectively attached to the gold gate electrode 150G using the thiol group 210 as a linker by the self-assembled tomography method, as shown in FIG. 10, the probe is very dense and well aligned. It is possible to bind and the binding force is strong, it is possible to maintain a very stable state in the reaction with the target molecule in the subsequent process.

프로브로는 검출하고자 하는 타깃 물질에 대응하는 핵산, 단백질, 효소 기질, 보조 인자 또는 올리고사카라이드가 사용될 수 있다. 핵산으로는 단일 가닥 DNA, 단일 가닥 RNA 또는 단일 가닥 PNA가, 단백질로는 세포막 수용체에 대한 작용자, 세포막 수용체에 대한 길항자, 톡신, 바이러스 에피토프, 호르몬, 펩티드, 효소 또는 모노클로날 항체등을 예로 들 수 있다.As the probe, a nucleic acid, protein, enzyme substrate, cofactor or oligosaccharide corresponding to the target substance to be detected may be used. Nucleic acids include single-stranded DNA, single-stranded RNA, or single-stranded PNA. Proteins include agonists for cell membrane receptors, antagonists for cell membrane receptors, toxins, viral epitopes, hormones, peptides, enzymes, or monoclonal antibodies. For example.

프로브의 결합이 완료되면 상기 게이트 전극에 걸리는 전압과 전류 특성을 측정한다.When the coupling of the probe is completed, the voltage and current characteristics applied to the gate electrode are measured.

이어서, 상기 로딩부(도 1의 20)에 검출하고자 하는 타깃 시료를 제공한다. 타깃 시료는 생체에서 분리한 시료이거나 합성된 시료를 모두 통칭한다. 타깃 시료가 로딩부(도1 의 20)와 연결된 상기 유로(도 1의 30)를 따라 이동하여 상기 유로와 연결된 물질 검출용 칩의 미세 유로(도 3의 105)를 통과하면서 상기 프로브(도 10의 220)와 반응하도록 한다.Subsequently, a target sample to be detected is provided to the loading unit (20 in FIG. 1). The target sample refers to all samples separated from a living body or synthesized samples. The target sample moves along the flow path (30 in FIG. 1) connected to the loading unit (20 in FIG. 1) and passes through the fine flow path (105 in FIG. 3) of the material detecting chip connected to the flow path (FIG. 10). To 220).

마지막으로 상기 게이트 전극(150G)에 걸리는 전압과 전류 특성을 측정하여 상기 프로브 결합후 측정한 전압과 전류 특성과의 차이점을 감지하여 타깃 물질이 결합했는지 여부를 검출한다.Finally, the voltage and current characteristics applied to the gate electrode 150G are measured to detect a difference between the voltage and current characteristics measured after the probe coupling to detect whether the target material is coupled.

검출이 완료되고, 다른 타깃 물질을 검출하고자 하는 경우에는 프로브를 금 게이트 전극(150G)으로부터 분리한다. 상기 피란(piranha)용액( H2SO4: H2O = 3 : 1)으로 세정하여, 프로브를 게이트 전극(150G)으로부터 분리시킬 수 있다.When the detection is completed and the other target material is to be detected, the probe is separated from the gold gate electrode 150G. The probe may be washed with the pyranha solution (H 2 SO 4 : H 2 O = 3: 1) to separate the probe from the gate electrode 150G.

이어서, 앞에서 새로이 검출하고자 하는 타깃 시료에 대응하는 프로브를 사용하여 앞의 공정과 같은 공정을 거쳐 타깃 시료를 검출한다.Subsequently, the target sample is detected through the same process as the previous step by using a probe corresponding to the target sample to be newly detected.

즉, 본 발명에 따라 금 게이트 전극(150G)상면에 프로브를 결합시키는 자기 조립 단층법은 프로브의 부착, 분리 및 재부착이 매우 용이하다. 즉, 우수한 재현성을 지니고 있기 때문에 본 발명에 따른 검출 장치는 다양한 프로브를 손쉽게 사용할 수 있다는 장점이 있다.That is, according to the present invention, the self-assembled tomography method in which the probe is coupled to the upper surface of the gold gate electrode 150G is very easy to attach, detach, and reattach the probe. That is, since the detection apparatus according to the present invention has excellent reproducibility, there is an advantage that various probes can be easily used.

본 발명은 하기의 실험예를 참고로 더욱 상세히 설명되며, 이 실험예가 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.The present invention is described in more detail with reference to the following experimental examples, which are not intended to limit the present invention.

< DNA 검출 >DNA detection

도 3에 도시되어 있는 칩을 도 1에 도시되어 있는 키트(10)의 칩 설치부(40)에 설치한 후, 칩에 전압을 인가하여 흐르는 전류를 측정하였다. 이어서, 키트(10)의 시료 로딩부(20)에 먼저 인산 버퍼 완충액을 주입하였다. 완충액 주입과 동시에 칩에 흐르는 전류를 지속적으로 측정하였다. 그 결과 도 11의 A 영역과 같이 완충액 주입 후 전류가 증가하였다. 약 30분 정도 전류의 흐름을 관찰하여 전류가 안정화된 후, 5' 말단에 티올기가 치환된 15bp의 합성 DNA( 5'- 티올 - GTTCTTCTCATCATC -3') 프로브를 시료 로딩부(20)에 제공하였다. DNA 프로브 제공후 도 11의 B 영역과 같이 전류가 감소하였다. 이는 금 박막으로 이루어진 게이트 전극( 도 3의 150G) 표면에 프로브 DNA가 자기 조립 단층법에 의해 결합했음을 나타내는 것임을 알 수 있다. 즉, 프로브 DNA의 결합을 인-시츄로 확인할 수 있었다. 계속해서, 전류의 변화를 관찰하여 전류의 감소가 충분히 이루어졌다고 판단되어지는 시점, 즉 약 3시간 경과후에 시료 로딩부(20)에 탈이온수를 제공하여 미부착된 DNA 프로브들 및 인산 완충액을 제거하였다. 이어서, 프로브 DNA 와 타깃 DNA의 혼성화에 최적 환경을 제공하기 위해서, 트리스-EDTA 완충액을 시료 로딩부(20)에 제공한 후 약 1시간 정도 전류의 흐름을 관찰하였다. 계속해서 도 11의 C 지점에 해당하는 시점에서 프로브 DNA와 상보적인 타깃 DNA를 시료 로딩부(20)에 제공한 후, 전류를 측정하였다. 타깃 DNA 제공후, 도 11에 도시되어 있는 바와 같이 칩에 흐르는 전류가 감소하였다. 이로써, 타깃 DNA와 프로브 DNA가 혼성화되었음을 인-시츄로 확인할 수있었다.After installing the chip shown in FIG. 3 in the chip mounting unit 40 of the kit 10 shown in FIG. 1, the current flowing by applying a voltage to the chip was measured. Subsequently, the phosphate buffer buffer was first injected into the sample loading unit 20 of the kit 10. As the buffer was injected, the current flowing through the chip was continuously measured. As a result, the current increased after the injection of the buffer as in the region A of FIG. After observing the flow of the current for about 30 minutes, after the current was stabilized, a 15bp synthetic DNA (5'-thiol-GTTCTTCTCATCATC-3 ') probe having a thiol group substituted at the 5' end was provided to the sample loading unit 20. . After providing the DNA probe, the current decreased as shown in region B of FIG. 11. This indicates that the probe DNA was bonded to the surface of the gate electrode (150G of FIG. 3) made of a gold thin film by self-assembly tomography. That is, the binding of the probe DNA could be confirmed in-situ. Subsequently, deionized water was provided to the sample loading unit 20 at a time point at which it was determined that the current was sufficiently reduced by observing the change in the current, and thus, unattached DNA probes and phosphate buffer were removed. . Subsequently, in order to provide an optimal environment for hybridization of the probe DNA and the target DNA, the flow of current was observed for about 1 hour after the Tris-EDTA buffer was provided to the sample loading unit 20. Subsequently, the target DNA complementary to the probe DNA at the time point corresponding to point C of FIG. 11 was provided to the sample loading unit 20, and then the current was measured. After providing the target DNA, the current flowing through the chip was reduced as shown in FIG. This confirmed in-situ that the target DNA and the probe DNA hybridized.

본 발명에 따른 물질 검출용 칩은 물질 유로의 측벽에 형성된 MOSFET으로 구성된다. MOSFET이 물질 유로의 측벽에 형성되어 있기 때문에 물질 검출용 칩의 고집적화가 용이하다. 본 발명에 따른 물질 검출용 칩을 이용하고, 자기 조립 단층법을 사용할 경우 프로브가 게이트 전극 표면에 직접 흡착되므로 인-시츄로 프로브의 결합을 확인할 수 있고, 프로브에 타깃 분자가 결합했는지도 인-시츄로 검출할 수 있다. 또, MOSFET을 고집적화하기 때문에 검출 감도를 높일 수 있는 장점이 있다. 한편, 자기 조립 단층법을 사용하므로 프로브의 결합이 단단하고 치밀하므로 안정된 검출 결과를 얻을 수 있으며, 자기 조립 단층법의 재현성에 의해 다양한 프로브를 사용하여 다양한 타깃 물질을 검출할 수 있다.The chip for detecting a material according to the present invention is composed of a MOSFET formed on the sidewall of the material flow path. Since the MOSFET is formed on the sidewall of the material flow path, the integration of the material detection chip is easy. In the case of using the material detecting chip according to the present invention and using the self-assembled tomography method, since the probe is directly adsorbed on the surface of the gate electrode, binding of the probe can be confirmed in-situ, and whether the target molecule is bound to the probe. Can be detected. In addition, since the MOSFET is highly integrated, there is an advantage that the detection sensitivity can be increased. On the other hand, since the self-assembled tomography method is used, the probes are tight and dense, so that stable detection results can be obtained. Various target materials can be detected using various probes by the reproducibility of the self-assembled tomography method.

Claims (19)

반도체 기판;Semiconductor substrates; 상기 기판 표면에 형성되고, 물질 시료의 통로가 되는 미세 유로; 및A microchannel formed on the substrate surface and serving as a passage for the material sample; And 상기 미세 유로의 측벽에 형성된 MOSFET을 포함하는 물질 검출 장치용 칩.And a MOSFET formed on sidewalls of the micro-channels. 제1항에 있어서, 상기 MOSFET의 게이트 전극은 금 박막으로 형성된 것을 특징으로 하는 물질 검출 장치용 칩.The chip of claim 1, wherein the gate electrode of the MOSFET is formed of a gold thin film. 제2항에 있어서, 상기 게이트 전극의 표면에는 티올기가 부착된 물질 프로브가 자기 조립 단층법에 의해 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 물질 검출 장치용 칩.3. The chip of claim 2, wherein a material probe having a thiol group is attached to the surface of the gate electrode by a self-assembled tomography method. 제1항에 있어서, 상기 물질 시료는 핵산, 단백질, 효소 기질, 보조 인자 또는 올리고사카라이드인 것을 특징으로 하는 물질 검출 장치용 칩.The chip of claim 1, wherein the substance sample is a nucleic acid, a protein, an enzyme substrate, a cofactor, or an oligosaccharide. 제4항에 있어서, 상기 핵산은 단일 가닥 DNA, 단일 가닥 RNA 또는 단일 가닥 PNA인 것을 특징으로 하는 물질 검출 장치용 칩.The chip of claim 4, wherein the nucleic acid is single-stranded DNA, single-stranded RNA or single-stranded PNA. 제4항에 있어서, 상기 단백질은 세포막 수용체에 대한 작용자, 세포막 수용체에 대한 길항자, 톡신, 바이러스 에피토프, 호르몬, 펩티드, 효소 또는 모노클로날 항체인 것을 특징으로 하는 물질 검출 장치용 칩.The chip of claim 4, wherein the protein is an agonist for a cell membrane receptor, an antagonist for a cell membrane receptor, a toxin, a viral epitope, a hormone, a peptide, an enzyme, or a monoclonal antibody. 기판;Board; 상기 기판 표면에 형성된 물질 시료 로딩부;A material sample loading unit formed on the substrate surface; 일단이 상기 시료 로딩부와 연결되어 상기 물질 시료의 통로가 되는 적어도 하나 이상의 유로; 및At least one flow path, one end of which is connected to the sample loading part and becomes a passage of the material sample; And 상기 유로의 말단에 위치한 물질 검출용 칩 설치부를 포함하는 물질 검출 장치용 키트와And a material detecting device kit including a chip detecting part installed at the end of the flow path. 상기 키트의 상기 물질 검출용 칩 설치부에 설치되고, 반도체 기판 표면에 상기 유료와 대응되도록 형성된 물질 시료의 미세 유로 및 상기 미세 유로의 측벽에 형성된 MOSFET을 포함하는 물질 검출 장치용 칩으로 구성된 물질 검출용 장치.A material detection device provided in the material detection chip mounting unit of the kit and including a micro flow path of a material sample formed on a surface of a semiconductor substrate to correspond to the charge and a MOSFET formed on a sidewall of the micro flow path Device. 제7항에 있어서, 상기 MOSFET의 게이트 전극은 금 박막으로 형성된 것을 특징으로 하는 물질 검출용 장치.8. The apparatus of claim 7, wherein the gate electrode of the MOSFET is formed of a thin film of gold. 제8항에 있어서, 상기 게이트 전극의 표면에는 티올기가 부착된 바이오 물질 프로브가 자기 조립 단층법에 의해 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 물질 검출 장치.The substance detection apparatus according to claim 8, wherein a biomaterial probe having a thiol group is attached to the surface of the gate electrode by a self-assembled tomography method. 반도체 기판 표면에 산화막을 형성하는 단계;Forming an oxide film on the surface of the semiconductor substrate; 상기 기판 표면을 식각하여 적어도 하나 이상의 사각 코너를 지니는 미세 유로를 형성하는 단계;Etching the surface of the substrate to form a microchannel having at least one rectangular corner; 상기 미세 유로 측벽에 불순물을 도핑하는 단계;Doping impurities into the sidewalls of the microchannels; 상기 기판을 식각액에 처리하여 상기 미세 유로 측벽에 형성된 불순물 영역 일부를 제거하여 MOSFET의 채널 영역을 정의하는 단계;Treating the substrate with an etchant to remove a portion of the impurity region formed on the sidewalls of the microchannel to define a channel region of the MOSFET; 상기 채널 영역상에 산화막을 형성하는 단계; 및Forming an oxide film on the channel region; And 상기 채널 영역상에 금으로 이루어진 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 검출용 칩의 제조 방법.And forming a gate electrode made of gold on the channel region. 제10항에 있어서, 상기 채널 영역을 정의하는 단계는 상기 사각 모서리를 따라 선택적으로 불순물 영역이 제거되는 기작을 이용하는 단계인 것을 특징으로 하는 물질 검출용 칩의 제조 방법.The method of claim 10, wherein the defining of the channel region comprises using a mechanism in which the impurity region is selectively removed along the rectangular corner. 제10항에 있어서, 상기 채널 영역을 정의하는 단계는 상기 기판에 역 바이어스를 인가하여 전류의 변화를 감지하여 식각 종료점을 선택하는 단계인 것을 특징으로 하는 물질 검출용 칩의 제조 방법.The method of claim 10, wherein the defining of the channel region comprises applying an inverse bias to the substrate to detect a change in current to select an etch termination point. (a) 물질 검출 장치용 키트 기판 표면에 형성된 물질 시료 로딩부에 물질 프로브 시료를 제공하는 단계;(a) providing a substance probe sample to a substance sample loading portion formed on a surface of a kit substrate for a substance detection device; (b) 상기 물질 프로브 시료가 일단이 상기 로딩부와 연결된 상기 키트의 유로를 따라 이동하여 상기 유로의 타단에 연결된 물질 검출용 칩의 미세 유로를 통과하면서 상기 미세 유로의 측벽에 형성되어 있는 MOSFET의 게이트 전극 상면에 결합하는 단계;(b) a MOSFET formed on the sidewalls of the microchannel while the material probe sample moves along the channel of the kit connected to the loading unit and passes through the microchannel of the material detecting chip connected to the other end of the channel; Coupling to an upper surface of the gate electrode; (c) 상기 게이트 전극에 걸리는 전압과 전류 특성을 측정하는 단계;(c) measuring voltage and current characteristics across the gate electrode; (d) 상기 로딩부에 타깃 시료를 제공하는 단계;(d) providing a target sample to the loading unit; (e) 상기 타깃 시료가 상기 키트의 유로를 따라 이동하여 상기 유로의 타단에 연결된 물질 검출용 칩의 미세 유로를 통과하면서 상기 프로브와 반응하는 단계; 및(e) reacting the target sample with the probe while moving along the flow path of the kit and passing through the fine flow path of the material detecting chip connected to the other end of the flow path; And (f) 상기 게이트 전극에 걸리는 전압과 전류 특성을 측정하여 상기 (c) 단계에서 측정한 전압과 전류 특성과의 차이점을 감지하여 타깃 물질을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 검출 방법.(f) detecting a target material by measuring a voltage and current characteristic applied to the gate electrode and detecting a difference between the voltage and current characteristic measured in the step (c). 제13항에 있어서, 상기 MOSFET의 게이트 전극은 금 박막으로 형성되었으며,The method of claim 13, wherein the gate electrode of the MOSFET is formed of a thin film of gold, 상기 물질 프로브는 말단에는 티올기가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 물질 검출 방법.The substance probe is a substance detection method, characterized in that the thiol group is attached to the end. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 프로브는 핵산, 단백질, 효소 기질, 보조 인자 또는 올리고사카라이드인 것을 특징으로 하는 물질 검출 방법.15. The method of claim 13 or 14, wherein the probe is a nucleic acid, a protein, an enzyme substrate, a cofactor or an oligosaccharide. 제15항에 있어서, 상기 핵산은 단일 가닥 DNA, 단일 가닥 RNA 또는 단일 가닥 PNA인 것을 특징으로 하는 물질 검출 방법.The method of claim 15, wherein the nucleic acid is single stranded DNA, single stranded RNA, or single stranded PNA. 제15항에 있어서, 상기 단백질은 세포막 수용체에 대한 작용자, 세포막 수용체에 대한 길항자, 톡신, 바이러스 에피토프, 호르몬, 펩티드, 효소 또는 모노클로날 항체인 것을 특징으로 하는 물질 검출 방법.The method of claim 15, wherein the protein is an agonist for cell membrane receptor, an antagonist for cell membrane receptor, a toxin, a viral epitope, a hormone, a peptide, an enzyme, or a monoclonal antibody. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 물질 프로브는 단일 가닥 핵산이고, 상기 타깃 물질은 상기 프로브와 혼성화되는 단일 가닥 핵산인 것을 특징으로 하는 물질 검출 방법.15. The method of claim 13 or 14, wherein the substance probe is a single stranded nucleic acid and the target substance is a single stranded nucleic acid hybridized with the probe. 제13항에 있어서, 상기 (b) 단계 이후에 상기 시료 로딩부에 세정액을 제공하여 상기 게이트 전극에 결합하지 않은 상기 물질 프로브를 제거하는 단계를 더 구비하고,The method of claim 13, further comprising the step of removing the material probe that is not bound to the gate electrode by providing a cleaning solution to the sample loading unit after the step (b), 상기 (e) 단계 이후에 상기 시료 로딩부에 세정액을 제공하여 상기 프로브와 반응하지 않은 타깃 시료를 제거하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 물질 검출 방법.And removing the target sample that has not reacted with the probe by providing a cleaning liquid to the sample loading unit after the step (e).
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