KR101491257B1 - 생물학적 전계-효과 트랜지스터(biofet) 디바이스를 제조하는 방법 및 그 디바이스 - Google Patents

생물학적 전계-효과 트랜지스터(biofet) 디바이스를 제조하는 방법 및 그 디바이스 Download PDF

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Abstract

BioFET 디바이스는 제1 표면 상에 배치되는 게이트 구조 및 기판의 제2 표면 상에 형성된 계면층을 포함한다. 기판은 계면층을 형성하기 이전에 채널 영역을 노출하도록 제2 표면으로부터 박화된다.

Description

생물학적 전계-효과 트랜지스터(BIOFET) 디바이스를 제조하는 방법 및 그 디바이스{A METHOD OF MANUFACTURING A BIOLOGICAL FIELD-EFFECT TRANSISTOR(BIOFET) DEVICE AND THE DEVICE}
본 개시는 바이오 센서들 및 바이오 센서들을 형성하기 위한 방법들에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 생물학적 전계-효과-트랜지스터들(biological field-effect-transistors; bioFET들) 및 이를 형성하기 위한 방법들에 관한 것이다.
바이오 센서들은 바이오 분자들(biomolecules)을 감지 및 검출하기 위한 디바이스이고 전자, 전자기계, 광학 및 기계적 검출 원리들에 기초하여 동작한다. 트랜지스터들을 포함하는 바이오 센서들은 바이오-엔티티들 또는 바이오 분자들의 전하, 광자 및 기계적 특성들을 전기적으로 감지하는 센서들이다. 검출은 특정한 반응체들과 바이오-엔티티들/바이오 분자들 간의 상호작용 및 반응을 통해, 또는 바이오-엔티티들 또는 바이오 분자들 그 자체들을 검출함으로써 수행된다. 이러한 바이오 센서들은 반도체 프로세스들을 이용하여 제조될 수 있고, 전기 신호들을 빠르게 변환할 수 있고 집적 회로들(IC들) 및 MEMS에 쉽게 적용될 수 있다.
BioFET들(biologically sensitive field-effect transistors, 또는 bio-organic field-effect transistors)은 바이오 분자들 또는 바이오-엔티티들을 전기적으로 감지하기 위한 트랜지스터를 포함하는 바이오 센서의 일 타입이다. BioFET들이 다수의 관점들에서 유리하지만, 예를 들어, 반도체 제조 프로세스들 간의 호환성 이슈들, 생물학적 애플리케이션들, 반도체 제조 프로세스들에 관한 제약들 및/또는 제한들, 전기 신호들 및 생물학적 애플리케이션들의 통합, 및/또는 대규모 집적 회로(large scale integration; LSI) 프로세스의 구현으로부터 발생하는 다른 도전과제들로 인해, 그들의 제조 및/또는 동작에 있어서의 도전과제들이 발생한다.
본 개시의 일 양상은 생물학적 전계-효과 트랜지스터(biological field-effect transistor; BioFET)를 제조하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은, 반도체 기판 상에 FET 디바이스를 형성하는 단계 - 상기 FET 디바이스는 반도체 기판의 제1 표면 상에 형성된 게이트 구조 및 채널 영역을 포함함 -; 반도체 기판의 제2 표면으로부터 채널 영역을 노출하는 단계 - 상기 채널 영역의 표면은 비-플라즈마 에칭에 의해 노출됨 -; 및 개구 내의 반도체 기판의 제2 표면의 채널 영역 상에 감지막을 형성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 제2 표면으로부터 반도체 기판을 박화(thining)하는 단계 또는 감지막 상에 리셉터(receptor)를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 여기서 리셉터는 효소, 항체들, 리간드들, 펩티드들, 뉴클레오티드들(nucleotides), 자가-어셈블리된 분자들로부터 선택된다. 감지막은 Si3N4, Al2O3, TiO2, HfO2, Ta2O5, SnO, SnO2 , BaxSr1 - xTiO3 및 이들의 조합일 수 있다.
본 개시의 다른 양상은 SOI 기판 상에서 BioFET를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 SOI 반도체 기판 상에 FET 디바이스를 형성하는 단계 - 상기 FET 디바이스는 반도체 기판의 제1 표면 상에 형성되는 게이트 구조 및 게이트 구조 아래의 반도체 기판 내의 채널 영역을 포함함 -; 반도체 기판의 제1 표면을 캐리어 기판에 부착하는 단계; 반도체 기판의 부분을 제거함으로써 반도체 기판의 제2 표면으로부터 채널 영역을 노출하는 단계; 개구 내의 반도체 기판의 제2 표면의 채널 영역 상에 감지막을 형성하는 단계; 및 감지막 위에 마이크로유체(microfluidic) 채널 또는 마이크로유체 웰을 형성하는 단계를 포함한다.
또 다른 양상에서, 본 개시는 캐리어 기판; 캐리어 기판에 부착된 제1 BioFET 디바이스; 및 제1 BioFET 디바이스 상에서 감지막 위에 배치되는 마이크로유체 채널 또는 마이크로유체 웰을 갖는 디바이스에 관한 것이다. 제1 BioFET 디바이스는 반도체 기판의 제1 측 상의 게이트 구조; 게이트 구조에 가까운 반도체 기판 내의 소스 영역 및 드레인 영역; 소스 및 드레인 영역들 사이에 개재되고 게이트 구조 아래에 있는 채널 영역; 및 반도체 기판의 제2 측 상의 채널 영역의 적어도 일부를 덮고 바로 그 위에 있는 감지막을 포함한다.
본 개시의 양상들은 첨부 도면들과 함께 이해될 때 이어지는 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 업계의 표준 관행에 따라, 다양한 특징들이 제 축적대로 그려진 것이 아님이 강조된다. 사실상, 다양한 특징들의 치수들은 논의의 명확성을 위해 임의의 증가 또는 감소될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 개시의 하나 이상의 양상들에 따라 BioFET 디바이스를 제조하는 방법들의 다양한 실시예들의 흐름도들이다.
도 2 내지 도 4, 도 5a, 도 5b, 도 6a, 도 6b, 도 7a, 도 7b, 도 8a, 도 8b, 도 8c, 도 8d, 도 9a, 도 9b, 및 도 9c는 도 1a 내지 도 1c의 방법의 하나 이상의 단계들에 따라 구성되는 부분적으로 제조된 BioFET 디바이스들의 단면뷰들이다.
이어지는 개시는 본 발명의 상이한 특징들을 구현하기 위해 다수의 상이한 실시예들 또는 예들을 제공한다는 것이 이해된다. 컴포넌트들 및 배열들의 특유의 예들은 본 개시를 단순화하도록 이하 기술된다. 이들은 물론 단지 예들일 뿐이며 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한, 이어지는 설명에서 제2 특징 상의 또는 제2 특징 위의 제1 특징의 형성은 제1 및 제2 특징들이 직접 접촉하여 형성되는 실시예들을 포함할 수 있고, 제1 및 제2 특징들이 직접 접촉하지 않을 수 있도록 부가적인 특징들이 제1 및 제2 특징들 사이에 개재하여 형성될 수 있는 실시예들을 또한 포함할 수 있다. 더 더욱, "상부", "전면", "하부" 및 "배면"과 같은 상대적인 용어들에 대한 참조는 엘리먼트들 간의 상대적 관계를 제공하는데 이용되며 임의의 절대적 방향을 암시하도록 의도되는 것이 아니다. 다양한 특징들은 단순함 및 명확함을 위해 상이한 축적으로 임의의 그려질 수 있다.
생물학적 전계-효과 트랜지스터(BioFET)에서, 그의 소스와 드레인 접촉들 사이에서 반도체의 전도성을 제어하는 금속-산화물-반도체 전계-효과 트랜지스터(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor; MOSFET)의 게이트는 표면 리셉터(receptor)들로서 작용하는 고정된 프로브 분자들(immobilized probe molecules)의 생체기능화된 층(biofunctionalized layer) 또는 바이오- 또는 생화학 -호환 가능 층에 의해 대체된다. 본질적으로, BioFET는 반도체 트랜스듀서를 갖는 전계-효과 바이오 센서이다. BioFET들의 결정된 이익들은 무-라벨(label-free) 동작의 가능성이다. 특히, BioFET들은 예를 들어, 형광성 또는 방사성 프로브들을 갖는 피분석물(analyte)의 라벨링과 같은 고가이며 시간-소모적인 라벨링 동작들의 방지를 가능하게 한다.
BioFET들에 대한 통상적인 검출 매커니즘은 BioFET의 감지 표면 상에 고정되는 리셉터 분자 또는 감지 표면에 대해 타겟 바이오분자 또는 바이오-엔티티를 결속(binding)하는 것으로 인한 트랜스듀서의 전도성 변조이다. 타겟 바이오분자 또는 바이오-엔티티가 감지 표면 또는 고정된 리셉터에 결속될 때 BioFET의 드레인 전류는 감지 표면으로부터 전위에 의해 변동된다. 드레인 전류에 있어서의 이러한 변화가 측정될 수 있고, 리셉터 및 타겟 바이오분자 또는 바이오-엔티티의 본딩(bonding)이 식별될 수 있다. 매우 다양한 바이오분자들 및 바이오-엔티티는 이온들 효소들(enzymes), 항체들, 리간드들(enzymes), 리셉터들, 펩티드들(peptides), 올리고뉴클레오티드들(Oligonucleotides), 기관들의 세포들, 유기체들, 및 조직의 단편들(pieces of tissue)들과 같이 BioFET의 감지 표면을 기능화하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, ssDNA(single-stranded deoxyribonucleic acid)를 검출하기 위해, BioFET의 감지 표면은 고정된 상보적 ssDNA 스트랜드(strand)들로 기능화될 수 있다. 또한, 종양 표시자들(tumor markers)과 같은 다양한 단백질들을 검출하기 위해, BioFET의 감지 표면은 단일세포 항체들(monoclonal antibodies)로 기능화될 수 있다.
바이오 센서의 일 예는 BioFET의 게이트에 연결되는 플로팅 게이트의 상부에 감지 표면을 갖는다. 플로팅 게이트는 금속 상호연결 라인들의 스택 및 비아들(또는 다중-층 상호연결(MLI))을 통해 BioFET의 게이트 구조에 연결된다. 게이트 전극 위의 다양한 금속층들은 MLI 형성 프로세스 동안 안테나 효과에 의한 손상에 또한 기여할 수 있다. 이러한 BioFET에서, 전위-변조 반응(potential-modulating reaction)은 최종 (상부) 금속층의 외부 표면 또는 MLI의 상부 상에 형성된 유전체 표면에서 발생하며, BioFET에 의해 간접적으로 감지된다. 그러나 이 실시예는 디바이스의 감도가 MLI와 연관된 기생 커패시턴스들의 존재로 인해 감소된다는 점에서 불리할 수 있다. 그 결과, 최소 감지 플래이트 치수는 일반적으로 충분히 검출 가능한 양의 전위-변조 반응이 발생할 수 있도록 특정된다. 최소 감지 플레이트 치수는 결국 BioFET 밀도를 제한한다.
다른 예에서, 바이오분자들은 BioFET의 게이트 또는 게이트 유전체 상에 직접적으로 또는 리셉터들을 통해 결속된다. 이들 "직접 감지" BioFET들은 MLI와 연관된 기생 커패시턴스들 없이 타겟 바이오분자들을 직접 감지한다. 그의 구성은 감지 웰을 형성하기 위해 BioFET 위에서 MLI 물질의 제거를 요구하며 전위-변조 표면 반응들이 발생하는 유체 환경(fluidic environment)에 게이트 전극 또는 게이트 유전체를 노출한다. 이들 BioFET들은 플로팅 게이트 타입들보다 더 민감하지만 몇 개의 이유들로 구성하는데 도전적이다. 에칭된 감지 웰은 예를 들어, 30보다 높은 종횡비를 가져서, 높은 에너지 플라즈마 에칭을 통해 수행된다. 감지 웰의 높은 종횡비는 또한 에칭된 감지 웰의 프로파일을 제한한다. 높은 에너지 플라즈마 에칭은 전하-유도 손상으로 인해 게이트 전극을 손상시킬 수 있다. 에칭을 더 쉽게 하기 위해 감지 웰의 종횡비를 감소시키는데 있어서의 하나의 시도는 금속층들의 수의 제한을 발생시켜서 하나 또는 2개의 금속층들로 하락한다. 금속 층들의 감소는 디바이스의 상호연결 라우팅 및 통합 옵션들, 예를 들어, BioFET를 제어하기 위한 회로들의 수 및 타입을 제한한다. 프로세스는 또한 정렬에 매우 민감한데, 그 이유는 오정렬이 MLI 주변 감지 웰에서 금속들을 노출시키거나 감지 표면 영역이 설계된 것 미만이 되도록 할 수 있기 때문이다.
또 다른 예에서, 바이오분자들은 기판의 배면측으로부터 게이트에 근접하게 배치된다. 이 예에서, 감지 표면은 기판의 배면측을 통해 트랜지스터 게이트의 배면측 상에 형성된다. 이 예는 상호연결들의 다수의 층들을 통해 에칭해야 하고 플로팅 게이트 바이오 센서보다 훨씬 높은 감도를 갖도록 게이트에 충분히 근접하게 배치되어야 하는 어려움을 방지한다. 도 1에서는 바이오-유기 전계 효과 트랜지스터(BioFET)를 제조하는 방법이 예시된다. 방법(100)은 상보적 금속-산화물-반도체(complementary metal-oxide-semiconductor; CMOS) 프로세스에 대해 통상적이거나 그와 호환 가능한 하나 이상의 프로세스 단계들을 이용하여 BioFET를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 부가적인 단계들이 방법(100) 이전에, 그 중간에, 그 이후에 제공될 수 있으며, 아래에 기술되는 단계들 중 일부는 방법의 부가적인 실시예들을 위해 대체되거나 제거될 수 있다는 것이 이해된다. 또한, 방법(100)은 통상적인 CMOS 기술 프로세스의 특징들을 갖는 단계들을 포함하고, 그에 따라 여기서 간략히만 기술된다는 것이 이해된다.
방법(100)은 기판이 제공되는 블록(102)에서 시작한다. 기판은 반도체 기판일 수 있다. 반도체 기판은 실리콘 기판일 수 있다. 대안적으로, 기판은 게르마늄과 같은 다른 원소 반도체; 실리콘 탄화물을 포함하는 화합물 반도체; 및 실리콘 게르마늄을 포함하는 합금 반도체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 기판은 절연체 상의 반도체(semiconductor on insulator; SOI) 기판이다. 도 2에서 도시되는 바와 같이, SOI 기판은 주입된 산소(SIMOX) 및/또는 다른 적합한 프로세스들에 의한 분리와 같은 프로세스에 의해 형성된 매립 산화물(BOX) 층(203)을 포함할 수 있다. SOI 기판은 또한 BOX 층(203)의 양 측면 상에 제1 반도체 층(201) 및 제2 반도체 층(205)을 포함한다. SOI 기판의 제1 표면 또는 제1 측면(207)은 FET의 게이트가 형성되는 디바이스 측이다. SOI의 제2 표면 또는 제2 측(209)은 기판이 후속 동작에서 박화되는 배면측이다. 기판은 p-웰들 및 n-웰들과 같은 도핑된 영역들을 포함할 수 있다. 본 개시에서, 웨이퍼는 반도체 기판 및 반도체 기판에 부착되고 그 내에 그리고 그 위에 형성되는 다양한 특징들을 포함하는 워크피스이다. 웨이퍼는 다양한 제조 스테이지들에서 이용될 수 있고 CMOS 프로세스를 이용하여 프로세싱된다. 다양한 제조 스테이지들이 완료된 이후, 웨이퍼는 통합된 칩내로 패키징되는 개별 다이들로 분리된다.
도 1a를 다시 참조하면, 방법은 이어서 전계 효과 트랜지스터(FET)(210)가 기판의 제1 측면(207) 상에 형성되는 블록(104)으로 진행한다. FET(210)는 게이트 구조(유전체(215) 및 전극(217)을 포함함), 소스 영역(211 또는 213), 드레인 영역(211 또는 213) 및 소스 및 드레인 영역들(211 및 213) 사이에 개재되는 채널 영역(219)을 포함할 수 있다. 소스, 드레인 및/또는 채널 영역은 반도체 기판의 활성 영역 상에 형성된다. 활성 영역은 반도체 층(201)의 부분이다. FET(210)는 n-타입 FET(nFET) 또는 p-타입 FET(pFET)일 수 있다. 예를 들어, 소스/드레인 영역들은 FET 구성에 의존해서 n-타입 도펀트들 또는 p-타입 도펀트들을 포함할 수 있다. 게이트 구조는 게이트 유전체 층(215), 게이트 전극층(217) 및/또는 다른 적합한 층들을 포함할 수 있다. 실시예에서, 게이트 전극(217)은 폴리실리콘이다. 다른 예시적인 게이트 전극들은 Cu, W, Ti, Ta, Cr, Pt, Ag, Au와 같은 금속; TiN, TaN, NiSi, CoSi와 같은 적합한 금속 화합물; 이들의 조합들; 및/또는 다른 적합한 전도성 물질을 포함하는 금속 게이트 전극들을 포함한다. 실시예에서, 게이트 유전체는 실리콘 산화물이다. 다른 예시적인 게이트 유전체들은 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 높은 유전 상수(높은 k)를 갖는 유전체 및/또는 이들의 조합들을 포함한다. 높은 k 물질들의 예들은 하프늄 규산염, 하프늄 산화물, 지르코늄 산화물, 알루미늄 산화물, 탄탈륨 5산화물(pentoxide), 하프늄 이산화물-알루미나(HfO2-Al2O3) 합금, 또는 이들의 조합들을 포함한다. FET는 포토리소그라피; 이온 주입; 확산; 물리 기상 증착(physical vapor deposition; PVD), 금속 증발(metal evaporation) 또는 스퍼터링, 화학 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD), 플라즈마-강화 화학 기상 증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition; PECVD), 대기압 화학 기상 증착(atmospheric pressure chemical vapor deposition; APCVD), 저-압 CVD(LPCVD), 고밀도 플라즈마 CVD(high density plasma CVD; HDPCVD), 원자층 CVD(atomic layer CVD; ALCVD), 스핀 온 코팅(spin on coating)과 같은 증착; 습식 에칭, 건식 에칭, 및 플라즈마 에칭을 포함하는 에칭; 및/또는 다른 적합한 CMOS 프로세스들과 같은 통상적인 CMOS 프로세스들을 이용하여 형성될 수 있다.
방법(100)은 금속 상호연결 층들, 유전체 층들, 패시베이션 층들, 본딩 금속 층들, 및 완전한 반도체 디바이스에 통상적으로 형성되는 임의의 다른 물질층들을 포함하는 부가적인 층들을 FET 위에 형성하는 것을 포함할 수 있다. 도 3에서, 층(303)은 FET와 캐리어 기판(301) 사이에서 FET 위에 배치된다. 층(303)은 다중-층 상호연결(multi-layer interconnect; MLI) 구조를 포함할 수 있다. MLI 구조는 전도성 라인들, 전도성 비아들 및/또는 개재성 유전체 층들(예를 들어, 층간 유전체(interlayer dielectric; ILD))을 포함할 수 있다. MLI 구조는 소스 및 드레인(211 및 213)에서 그리고 게이트 전극(217)에서 물리적 및 전기적 연결을 FET(210)에 제공할 수 있다. 전도성 라인들은 구리, 알루미늄, 텅스텐, 탄탈륨, 티타늄, 니켈, 코발트, 금속 규화물, 금속 질화물, 폴리 실리콘, 이들의 조합들 및/또는 가능하게는 하나 이상의 층들 또는 라이닝들을 포함하는 다른 물질들을 포함할 수 있다. 개재성 또는 층간 유전체 층들(예를 들어, ILD 층(들))은 실리콘 이산화물, 불소첨가 실리콘 유리(fluorinated silicon glass; FGS), SILK(미시간 소재의 Dow Chemical의 제품), BLACK DIAMOND(캘리포니아, 산타 클라라 소재의 Applied Materials의 제품), 및/또는 다른 절연 물질들을 포함할 수 있다. MLI는 CVD, PVD, ALD, 도금, 스핀-온 코팅 및/또는 다른 프로세스들과 같은 CMOS 제조에서 통상적인 적합한 프로세스들에 의해 형성될 수 있다.
이용되는 경우, 캐리어 기판(301)은 반도체 기판의 구조적 통합성에 영향을 주지 않고 반도체 기판의 배면측(209) 상에서 다양한 후속 동작들을 허용한다. 캐리어 기판(301)은 본딩에 의해 반도체 기판에 부착된다. 몇몇 실시예들에서, 캐리어 기판은 마지막 MLI 층에 본딩된다. 일 실시예에서, 캐리어 기판은 기판의 ILD 층들 및/또는 MLI 상에 형성되는 패시베이션 층에 본딩된다. 캐리어 기판은 용해, 확산, 이유테틱(eutectic), 및/또는 다른 적합한 본딩 방법을 이용하여 디바이스 기판에 부착될 수 있다. 캐리어 기판을 위한 예시적인 합성물들은 실리콘, 유리 및 석영을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 캐리어 기판(301)은 상호연결 특징들, 본딩 사이트들, 정의된 캐비티들 및/또는 다른 적합한 특징들과 같은 다른 기능을 포함할 수 있다. 캐리어 기판은 후속 프로세싱(예를 들어, 박화(thining) 이후) 동안 제거될 수 있다.
방법(100)은 이어서 FET의 활성 영역이 기판의 배면측으로부터 노출되는 블록(106)으로 진행한다. 기판의 타입에 의존해서, 다수의 방법들은 보통 FET의 채널 영역을 포함하는 활성 영역을 노출하는데 이용될 수 있다. 다양한 실시예들에 따라, 기판은 배면측으로부터 박화된다. 제1 박화는 그린딩(grinding), 습식 에칭, 건식 에칭, 플라즈마 에칭 및/또는 다른 적합한 프로세스들에 의해 달성될 수 있다. FET의 활성 영역에서 잔여 전하를 통한 플라즈마 유도 손상(plasma induced damage; PID)을 방지하기 위해, 비-플라즈마 에칭이 이 동작에서 또는 적어도 마지막 박화 단계로서 이용된다. 따라서 몇몇 실시예들에서, 습식 에칭 또는 비-플라즈마 건식 에칭은 배면측으로부터 활성 영역까지 전체 영역을 박화하는데 이용된다. 다른 실시예에서, 플라즈마 에칭을 포함할 수 있는 제1 박화는 기판의 두께를 감소시키도록 우선 수행되고 마지막 에칭 동작은 기판의 배면측의 활성 영역을 노출시키도록 비-플라즈마 에칭을 이용한다.
도 1b는 기판이 절연체 상의 실리콘(silicon-on-insulator; SOI) 기판일 때 관련되는 본 개시의 다양한 실시예들에 따라 방법(100)의 블록(106)을 도시하는 흐름도이다. SOI 기판은 2개의 반도체 층들 사이에서 때때로 매립 산화물(BOX) 층으로 지칭되는 고유 유전체 막을 갖는다. FET는 보통 고유 유전체 막의 반대측 상의 제2 반도체 층보다 얇은 제1 반도체 층에 형성된다. 제2 반도체 층은 제거된다. 도 1b의 블록(152)에서, 반도체 층은 SOI 기판으로부터 제거된다. 제거된 반도체 층은 블록(104)에서 형성되는 FET들로부터 반대의 반도체 층이다. 제거는 기계적 또는 화학적 수단에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 기계적 수단은 화학 기계적 폴리싱(chemical mechanical polishing; CMP)과 같은 폴리싱 또는 그린딩을 포함한다. 화학적 수단은 HNA 또는 TMAH와 같은 습식 에칭 또는 플라즈마 및 비-플라즈마 에칭을 포함하는 건식 에칭을 포함한다. 도 4는 도 3으로부터 반도체 층(205)이 제거된 이후 웨이퍼(400)를 도시한다. 웨이퍼(400)는 FET(210)의 양 측 상에 고유 유전체 층(203) 및 캐리어 기판(301)을 포함한다.
도 1b의 블록(154)에서, 고유 유전체 막이 박화된다. 고유 유전체 막은 약 수 나노미터들 내지 수백 나노미터들의 실리콘 산화물 층일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 고유 유전체 층은 버퍼링된 산화물 에칭(buffered oxide etch; BOE) 또는 비-플라즈마 건식 에칭과 같은 습식 에칭을 이용하여 박화된다. 고유 유전체 층은 도 5a에서 도시된 고유 유전체 층(503)과 같이 부분적으로 제거될 수 있거나, 또는 도 5b에서 도시된 실시예와 같이 완전히 제거된다. 고유 유전체 층이 부분적으로 제거되면, 플라즈마-에칭이 박화를 위해 이용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 고유 유전체 층은 약 2000 옹스트롬 또는 그 미만으로 박화된다.
다양한 실시예들에 따라, 블록(154)에서 고유 유전체 층의 부분적인 박화 이후에, 포토레지스트 패턴은 블록(154)에서 고유 유전체 층의 잔여 부분 상에 형성된다. 포토레지스트 패턴은 블록(158)에서 FET의 활성 영역을 노출시키기 위한 후속 비-플라즈마 에칭으로부터 고유 유전체 층의 일부를 보호한다. 비-플라즈마 에칭은 플라즈마를 수반하지 않는 건식 에칭 또는 습식 에칭일 수 있다. 비-플라즈마 에칭은 FET(210)의 채널 영역(219)을 노출시키는 하부(bottom)를 갖는 트랜치(505)를 형성한다. 비-플라즈마 에칭은 채널 영역(219)의 노출된 표면(509)에서 플라즈마-유도 손상을 방지하는데 이용된다. 고유 유전체 층(203)을 박화함으로써, 트랜치(505)는 낮은 종횡비, 예를 들어, 약 5 또는 심지어 약 1 또는 그 미만을 갖는다. 낮은 종횡비는 에칭 동안 미세한 프로파일 제어를 허용하고 감지막 균일도를 방해할 수 있는 예리한 모서리들(sharp corners)을 형성하는 것을 방지한다. 몇몇 실시예들에서, 트랜치(505)의 측벽 프로파일은 실질적으로 직선이다.
도 5b에서 도시된 바와 같은 몇몇 실시예들에 따라, 고유 유전체 층(203)이 완전히 제거되고 제1 반도체 층(201)이 표면(507)에서 노출된다. 완전한 제거는 도 1b의 블록들(154 및 158)과 같은 하나 이상의 동작들에서 발생할 수 있다. 그러나 표면(507)을 노출하는 마지막 동작은 표면(507)에 대한 플라즈마-유도 손상(PID)을 방지하도록 플라즈마를 수반하지 않을 수 있다.
포토레지스트 패턴이 블록(156)에서 형성된 경우, 블록(160)에서, 포토레지스트가 제거된다. 스트라이핑(stripping) 및 오존 애싱(ozone ashing)과 같은 PID-적은 포토레지스트 제거 프로세스가 이용될 수 있다. 트랜치(505)의 노출된 표면(509) 및 제1 반도체 층(201)의 노출된 표면(507)이 플라즈마-유도 손상(PID)이 되기 쉽기 때문에, 몇몇 플라즈마 애싱 프로세스들은 포토레지스트 패턴을 제거하는데 이용되지 않을 수 있다.
도 1a를 다시 참조하면, 블록(108)에서 계면층이 개구에 형성된다. 도 1c는 본 개시의 다양한 실시예들에 따라 방법(100)의 블록(108)을 도시하는 흐름도이다. 도 1c의 블록(182)에서, 감지막이 웨이퍼 위에 증착된다. 감지막은 트랜치(505)의 노출된 표면(509) 및 제1 반도체 층(201)의 노출된 표면(507) 상에 형성될 수 있다. 계면층으로 여기서 또한 지칭되는 감지막은 바이오분자들 또는 바이오-엔티티들 결속에 대해 호환 가능(예를 들어, 친화적으로)하다. 예를 들어, 감지막은 바이오 분자들 또는 바이오-엔티티들에 대한 결속 계면을 제공할 수 있다. 감지막은 유전체 물질, 전도성 물질 및/또는 리셉터를 보유하기 위한 다른 적합한 물질을 포함할 수 있다. 예시적인 계면 물질들은 높은-k 유전체 막들, 금속들, 금속 산화물들, 유전체들 및/또는 다른 적합한 물질들을 포함한다. 추가의 예로서, 예시적인 감지막 물질들은 HfO2, Ta2O5, Pt, Au, W, Ti, Al, Cu, 이러한 금속들의 산화물들, SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2, TiN, ZrO2, SnO, SnO2; 및/또는 다른 적합한 물질들을 포함한다. 감지막은 예를 들어, 물리적 기상 증착(PVD)(스퍼터링), 화학 기상 증착(CVD), 플라즈마-강화 화학 기상 증착(PECVD), 대기압 화학 기상 증착(APCFD), 저압 CVD(LPCVD), 고밀도 플라즈마 CVD(HDPCVD), 또는 원자층 CVD(ALCVD)와 같은 CMOS 프로세스들을 이용하여 형성될 수 있다. 실시예들에서, 감지막은 복수의 층들을 포함한다.
도 6a 및 도 6b는 트랜치(505)의 노출된 표면(509)(도 6a) 및 제1 반도체 층(201)의 노출된 표면(507)(도 6b) 상에 형성되는 감지막을 도시한다. 도 6a에서, 감지막은 잔여 고유 유전체 층(503) 및 트랜치(505)의 측벽들 및 하부 위의 필드 영역 상에서 웨이퍼 위에 증착된다. 도 6b에서, 감지막은 반도체 층의 전체 표면(507) 위에서 웨이퍼 위에 증착된다.
도 1c를 다시 참조하면, 블록(184)에서, 포토레지스트 패턴은 감지막의 부분을 보호하기 위해 감지막 위에 형성된다. FET의 채널 영역 위의 부분이 보호된다. 감지막의 보호되지 않는 부분들은 블록(186)의 에칭 프로세스에서 제거된다. 에칭 프로세스는 PID되기 쉬운 부분이 보호되기 때문에 플라즈마 에칭을 포함하는 임의의 알려진 에칭 프로세스를 수반할 수 있다. 도 7a 및 도 7b는 각각의 표면들 상에 남아있는 감지막(701)을 도시한다. 도 7a에서, 감지막(701)이 트랜치(505)의 하부 표면에서만 보여지지만, 몇몇 실시예들에서, 트랜치(505)의 측벽들이 감지막(701)으로 또한 덮일 수 있다. 감지막(701)은 채널 영역(219)을 완전히 덮고, 소스 및 드레인 영역들(211 및 213)을 부분적으로 덮는다. 소스 및 드레인 영역의 부분적인 덮힘(coverage)은 FET 설계 및 감지막(701)의 영역 요건들에 기초하여 조정될 수 있다. 도 7b에서, 감지막(701)은 채널 영역(219)을 완전히 덮고 소스 및 드레인 영역(211 및 213)을 부분적으로 덮는다. 표면들 상에서 바이오-분자들의 특정되지 않은 결속을 방지하기 위해 감지막, 차단층 또는 패시베이션 층(702) 이외의 다른 것들이 증착될 수 있다. 패시베이션 층(702)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 또는 다른 고체-상태 유전체 층들일 수 있다. 차단제(702)는 바이오-분자가 결속될 수 없거나 낮은 친화력(low affinity)를 갖는 액체 또는 고체일 수 있다. 일 예는 HMDS(hexamethyldisiloxane)이다. 다른 예에서, BSA(Bovine Serum Albumin)와 같은 단백질이 차단제로서 이용된다. 차단층/패시베이션 층(702)은 감지막(701)보다 두껍거나 얇을 수 있다.
에칭 및 부동화(passivating) 또는 차단제를 선택적으로 부가한 이후, 포토레지스트는 블록(188)에서 무-PID 포토레지스트 제거 프로세스에서 제거된다. 몇몇 실시예들에서, 감지막(601)은 패터닝 및 에칭되지 않고 FET의 각각의 표면들 위에 남아있게 된다.
도 1a를 다시 참조하면, 블록(110)에서, 막 처리 또는 효소, 항체, 리간드, 펩티드, 뉴클레오티드(nucleotide), 기관의 세포, 유기체 또는 조직의 단편과 같은 리셉터가 제공되거나 또는 타겟 바이오분자의 검출을 위해 계면층/감지막 상에서 결속된다. 예를 들어, ssDNA(single-stranded deoxyribonucleic acid)를 검출하기 위해, 감지막은 고정된 상보적 ssDNA 스트랜드들로 기능화될 수 있다. 또한, 종양 표시자들과 같은 다양한 단백질들을 검출하기 위해, 감지막은 단일 세포 항체들로 기능화될 수 있다. 리셉터들은 분자들의 자가-어셈블링된 단일층(self-assembled monolayer; SAM)의 부분일 수 있다. SAM은 실레인 그룹들, 실릴(silyl) 그룹들, 실라놀 그룹들, 유기인산염(phosphonate) 그룹들, 아민 그룹들, 티올(thiol) 그룹들, 아킬 그룹들, 알켄 그룹들, 알킨 그룹들, 아지도(azido) 그룹들, 또는 엑스포시(expoxy) 그룹들의 머리 그룹들을 가질 수 있다. 리셉터들은 SAM의 머리 그룹들에 부착된다.
몇몇 실시예들에서, 감지막은 그의 화학적 기능에 영향을 주기 위해 코팅 또는 화학물질(chemistry)로 처리되거나 수정된다. 예를 들어, 감지막은 친수성 또는 소수성 표면을 갖도록 처리될 수 있다. 다른 예들에서, 감지막은 특정한 전도성 또는 자기 특성들을 갖도록 수정될 수 있다. 막 처리 또는 리셉터는 스탬핑(stamping) 또는 습식 탱크로부터의 용액으로부터 흡수에 의해, 그리고 스퍼터링 또는 가스 증착과 같은 특정한 타입들의 증착들에 의해 생성될 수 있다. 리셉터들은 마이크로-접촉 프린팅(micro-contact printing), 딥-펜 나노리소그라피(dip-pen nanolithography)를 이용함으로써 또는 부착 이후에, 리셉터들을 선택적으로 제거함으로써 패터닝될 수 있다. 리셉터들에 부착되면, 감지막 상의 생물학적 물질은 채널 영역의 전기 특성들이 생물학적 물질의 존재에 의해 변경되기 때문에 BioFET에 의해 검출될 수 있다.
도 1a를 다시 참조하면, 블록(112)에서, 마이크로유체 채널 또는 마이크로유체 웰(microfluidic well)이 감지막 위에 형성된다. 블록(112)은 이용된 물질 및 처리 또는 리셉터의 타입에 의존하여 도 1a의 방법(100)의 블록(110) 이전에 또는 그 이후에 수행될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 리셉터들은 마이크로유체 채널 또는 웰 형성 구조 동안 손상될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 마이크로유체 채널 또는 웰이 증착되고 감지 웰 위에서 성형된다. 도 8a/8b 및 9a/9b는 감지막 위에 형성된 마이크로유체 웰들의 단면도들이다. 도 8a는 트랜치(505)가 감지막(601) 위에 형성되는 예이다. 도 8b는 고유 유전체 층이 완전히 제거되고 어떠한 트랜치(505)도 형성되지 않는 예이다. 양자의 경우들에서, 바이오호환성 물질은 실질적으로 평탄한 표면을 형성하도록 웨이퍼 위에 증착된다. 다양한 예들에서, 바이오호환성 물질은 바이오호환성 포토레지스트이다. 포토레지스트가 이용될 수 있는데, 그 이유는 포토레지스트는 감지막 표면에 영향을 주지 않고 포토리소그라피를 이용하여 쉽게 성형되기 때문이다. 일 예는 에폭시-기반 네거티프 로토레지스트 SU-8TM이다. 포토레지스트는 투명하고 이러한 마이크로유체 구조의 특징은 동작 동안 외부적으로 관찰될 수 있다는 것이다. 포토레지스트는 스핀-온 툴을 이용하여 증착되고 노출에 의해 패터닝되고 도 9a 및 도 9b에서 도시되는 바와 같은 웰들을 제거하도록 발달될 수 있다. 도 9a 및 9b는 바이오호환성 물질(801)에 형성되는 마이크로유체 웰들(901)을 포함한다. 도시되는 바와 같이, 마이크로유체 웰들(901)은 동작 동안 생물학적 유체 물질에 감지막(601)(및 그 위의 임의의 코팅 또는 리셉터들)을 노출시킨다.
몇몇 실시예들에서, 바이오호환성 물질은 포토레지스트가 아니다. 바이오호환성 물질은 에폭시, 실리콘, 예를 들어, PDMS(polydimethylsiloxane), 또는 PEG(Polyethylene glycol)와 같은 다른 유기 폴리머일 수 있다. 바이오호환성 물질은 대량으로 증착될 수 있고 예를 들어, 에칭에 의해 BioFET 상에서 성형될 수 있다. 바이오호환성 물질은 또한 몰딩에 의해 예를 들어, 압박 몰딩(compression molding)에 이은 경화에 의해 또는 몰드(mold)를 통한 주입 몰딩에 의해 특정한 형상으로 BioFET 상에 증착될 수 있다. 바이오호환성 물질(801)은 가까운 BioFET들 간의 반도체 층의 표면 및 감지막(601)의 부분들과의 양호한 접착을 갖도록 선택된다.
또 다른 실시예에서, 마이크로유체 채널 또는 웰은 BioFET와 별개로 형성되고 별개의 동작에서 부착된다. 도 8c 및 8d는 감지막 및 부동화/차단 층(804) 위에서 웨이퍼에 추후에 부착되는 사전-형성된 마이크로유체 구조(803)를 포함하는 단면도들이다. 마이크로유체 구조(803)는 별개로 형성되고 BioFET 디바이스가 다이싱(diced)되기 이전에 웨이퍼에 개별적으로 부착된다. 마이크로유체 구조들(803)은 또한 BioFET 디바이스의 웨이퍼 레벨 형성을 허용하도록 1대 1로 웨이퍼 상에서 디바이스에 맵핑하는 패키지 기판으로서 형성될 수 있다. 마이크로유체 구조들(803)은 양극 본딩(anodic bonding) 또는 접착 본딩에 의해 부착될 수 있다. 마이크로유체 구조들(803)은 입구/출구들, 웰들, 채널들, 및 유체를 보유하도록 동작 가능한 저장소들을 포함할 수 있다. 마이크로유체 구조들(803)은 생물학적 흐름 물질(flow biological matter)을 지향시키고 분석을 처리하는데 도움을 주는 물질을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로유체 구조들(803)은 마이크로펌프들 및 밸브들, 또는 자기영동(magnetophoresis)을 위한 자기 물질 또는 강자기 물질, 전기영동을 위한 금속들 또는 유전 영동을 위한 특정한 유전 물질을 포함할 수 있다.
마이크로유체 구조(803)는 CMOS 프로세스 외부에서 제조 및/또는 연결되거나 BioFET 디바이스에 본딩될 수 있는데, 예를 들어, 마이크로유체 구조는 통상적인 표준 CMOS 제조로 이루어지지 않은 프로세스들을 이용하여 제조되고 및/또는 디바이스에 연결될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 트랜지스터들을 제조하는 엔티티와 별개의 제2 엔티티는 BioFET 디바이스에 마이크로유체 구조를 연결한다. 마이크로유체 구조의 별개의 형성은 훨씬 더 다양한 물질이 이용되도록 허용하고 쉽게-손상되는 BioFET 상에서 형성되지 않을 때 더 큰 프로세스 윈도우를 허용한다. 마이크로유체 구조를 부착하기 위한 BioFET 표면의 균일도는 포토레지스트-기반 마이크로유체 구조가 표면 변동들을 더 잘 수용할 수 있을 것이기 때문에 보다 중요해질 수 있다.
또 다른 실시예에서, 마이크로유체 구조는 동작들의 조합을 이용하여 형성될 수 있다. 도 9c는 2개의 부분의 마이크로유체 구조; 증착 및 패터닝에 의해 감지막 위에 형성되는 마이크로유체 웰 구조(1001) 및 마이크로유체 웰 구조(1001)에 부착된 마이크로유체 채널들 구조들(1003)을 갖는 BioFET의 단면도이다.
본 개시의 일 양상은 생물학적 전계-효과 트랜지스터(biological field-effect transistor; BioFET)를 제조하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은, 반도체 기판 상에 FET 디바이스를 형성하는 단계 - 상기 FET 디바이스는 반도체 기판의 제1 표면 상에 형성된 게이트 구조 및 채널 영역을 포함함 -; 반도체 기판의 제2 표면으로부터 채널 영역을 노출하는 단계 - 상기 채널 영역의 표면은 비-플라즈마 에칭에 의해 노출됨 -; 및 개구 내의 반도체 기판의 제2 표면의 채널 영역 상에 감지막을 형성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 제2 표면으로부터 반도체 기판을 박화(thining)하는 단계 또는 감지막 상에 리셉터(receptor)를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 여기서 리셉터는 효소, 항체들, 리간드들, 펩티드들, 뉴클레오티드들(nucleotides), 자가-어셈블리된 분자들로부터 선택된다. 감지막은 Si3N4, Al2O3, TiO2, HfO2, Ta2O5, SnO, SnO2 ,BaxSr1 - xTiO3 및 이들의 조합일 수 있다.
본 개시의 다른 양상은 SOI 기판 상에서 BioFET를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 SOI 반도체 기판 상에 FET 디바이스를 형성하는 단계 - 상기 FET 디바이스는 반도체 기판의 제1 표면 상에 형성되는 게이트 구조 및 게이트 구조 아래의 반도체 기판 내의 채널 영역을 포함함 -; 반도체 기판의 제1 표면을 캐리어 기판에 부착하는 단계; 반도체 기판의 부분을 제거함으로써 반도체 기판의 제2 표면으로부터 채널 영역을 노출하는 단계; 개구 내의 반도체 기판의 제2 표면의 채널 영역 상에 감지막을 형성하는 단계; 및 감지막 위에 마이크로유체(microfluidic) 채널 또는 마이크로유체 웰을 형성하는 단계를 포함한다.
또 다른 양상에서, 본 개시는 캐리어 기판; 캐리어 기판에 부착된 제1 BioFET 디바이스; 및 제1 BioFET 디바이스 상에서 감지막 위에 배치되는 마이크로유체 채널 또는 마이크로유체 웰을 갖는 디바이스에 관한 것이다. 제1 BioFET 디바이스는 반도체 기판의 제1 측 상의 게이트 구조; 게이트 구조에 가까운 반도체 기판 내의 소스 영역 및 드레인 영역; 소스 및 드레인 영역들 사이에 개재되고 게이트 구조 아래에 있는 채널 영역; 및 반도체 기판의 제2 측 상의 채널 영역의 적어도 일부를 덮고 바로 그 위에 있는 감지막을 포함한다.
이들 실시예들의 하나 이상의 실시예들을 기술하는데 있어서, 본 개시는 종래 기술의 디바이스들보다 몇개의 이점들을 제공할 수 있다. 이어지는 이점들 또는 이익들의 논의에서, 이들 이익들 및/또는 결과들이 몇몇 실시예들에서 존재할 수 있으며 각각의 실시예에서 요구되는 것이 아님이 주의되어야 한다. 또한, 여기서 개시된 상이한 실시예들은 상이한 특징들 및 이점들을 제공하며, 다양한 변경들, 교체들 및 개조들이 본 개시의 사상 및 범위로부터 벗어남 없이 행해질 수 있다는 것이 이해된다.

Claims (10)

  1. 생물학적 전계-효과 트랜지스터(biological field-effect transistor; BioFET)를 제조하는 방법에 있어서,
    반도체 기판 상에 FET 디바이스 - 상기 FET 디바이스는 상기 반도체 기판의 제1 표면 상에 형성되는 게이트 구조 및 채널 영역을 포함함 - 를 형성하는 단계;
    상기 반도체 기판의 제2 표면으로부터 상기 채널 영역 - 상기 채널 영역의 표면은 비-플라즈마 에칭에 의해 노출됨 - 을 노출하는 개구를 형성하는 단계; 및
    상기 개구 내의 상기 반도체 기판의 제2 표면의 채널 영역 상에 감지막을 형성하는 단계를
    포함하는, 생물학적 전계-효과 트랜지스터(BioFET)를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 표면으로부터 상기 반도체 기판을 박화(thining)하는 단계를 더 포함하는, 생물학적 전계-효과 트랜지스터(BioFET)를 제조하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 채널 영역 상에 감지막을 형성하는 단계는,
    상기 반도체 기판의 제2 표면 위에 감지막을 증착하는 단계;
    상기 감지막 위에 포토레지스트를 패터닝하는 단계; 및
    상기 감지막의 보호되지 않은 부분을 에칭하는 단계를
    포함하는 것인, 생물학적 전계-효과 트랜지스터(BioFET)를 제조하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 감지막 상에 리셉터(receptor)를 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 리셉터는 효소들, 항체들, 리간드들, 펩티드들, 뉴클레오티드들(nucleotides), 자가-어셈블리된 분자들로 이루어지는 그룹(group)으로부터 선택되는 것인, 생물학적 전계-효과 트랜지스터(BioFET)를 제조하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 친수성 또는 소수성 코팅으로 상기 감지막을 코팅하는 단계를 더 포함하는, 생물학적 전계-효과 트랜지스터(BioFET)를 제조하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 감지막은 Si3N4, Al2O3, TiO2, HfO2, Ta2O5, SnO, SnO2, 및 BaxSr1-xTiO3 로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나의 물질, 또는 이 물질들 중 두 개 이상의 물질들의 임의의 조합으로 형성되는 것인, 생물학적 전계-효과 트랜지스터(BioFET)를 제조하는 방법.
  7. 생물학적 전계-효과 트랜지스터(biological field-effect transistor; BioFET) 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,
    반도체 기판 상에 FET 디바이스 - 상기 FET 디바이스는 상기 반도체 기판의 제1 표면 상에 형성되는 게이트 구조 및 상기 게이트 구조 아래의 상기 반도체 기판 내의 채널 영역을 포함함 - 를 형성하는 단계;
    상기 반도체 기판의 제1 표면을 캐리어 기판에 부착하는 단계;
    상기 반도체 기판의 일부분을 제거함으로써 상기 반도체 기판의 제2 표면으로부터 상기 채널 영역을 노출하는 개구를 형성하는 단계;
    상기 개구 내의 상기 반도체 기판의 제2 표면의 채널 영역 상에 감지막을 형성하는 단계; 및
    상기 감지막 위에 마이크로유체(microfluidic) 채널 또는 마이크로유체 웰을 형성하는 단계를
    포함하는, 생물학적 전계-효과 트랜지스터(BioFET) 디바이스를 제조하는 방법.
  8. 캐리어 기판;
    상기 캐리어 기판에 부착된 제1 BioFET 디바이스; 및
    마이크로유체 채널 또는 마이크로유체 웰을
    포함하고,
    상기 제1 BioFET 디바이스는,
    반도체 기판의 제1 측 상의 게이트 구조;
    상기 게이트 구조에 인접한 상기 반도체 기판 내의 소스 영역 및 드레인 영역;
    상기 소스 영역 및 드레인 영역 사이에 개재되고 상기 게이트 구조 아래에 있는 채널 영역;
    상기 반도체 기판의 제2 측 상의 채널 영역의 적어도 일부분의 바로 위에 있고 이러한 일부분을 덮는 감지막을 포함하며,
    상기 마이크로유체 채널 또는 마이크로유체 웰은 상기 감지막 위에 배치되는 것인 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 마이크로유체 채널 또는 마이크로유체 웰을 포함하고 상기 채널 영역의 적어도 일부분을 둘러싸는 마이크로유체 구조와 상기 제1 BioFET 디바이스 간의 고유 유전체 막을 더 포함하는 디바이스.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 마이크로유체 채널에 의해 상기 제1 BioFET에 연결된 제2 BioFET; 및
    제2 마이크로유체 채널에 연결되는 제3 BioFET 및 제4 BioFET를
    더 포함하고,
    상기 제1 BioFET, 상기 제2 BioFET, 상기 제3 BioFET 및 상기 제4 BioFET는 어레이 구성으로 배치되는 것인 디바이스.
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