TW202133414A - 電晶體感測器及生體物質檢出方法 - Google Patents

Abstract

該電晶體感測器，具有：基板、設於前述基板的一面之上的通道層、及設於前述基板與前述通道層之間或前述通道層的與前述基板側相反側的面之上的固態電解質層；前述通道層包含無機半導體；前述固態電解質層包含無機固態電解質；該電晶體感測器，具備：前述通道層及前述固態電解質層之中的任一者或兩者的至少一部分露出至外部的露出部。

Description

電晶體感測器及生體物質檢出方法

本發明係有關於電晶體感測器及生體物質檢出方法。 本發明係主張2019年12月20日在日本申請的申請號2019-230511及2020年12月17日在日本申請的申請號2020-209541的優先權，並援用其內容。

使用薄膜電晶體(TFT:thin film transistor)感測器等的電晶體感測器的DNA感測器被廣為人知，現今為止報告有使用各種的電晶體感測器的DNA感測器。例如，報告有將同源低聚物(homo oligomer)DNA鏈使用3-氨基丙基依托西聚醣(Aminopropyl etosixylan)固定，藉由在一定的汲極電流下的閘極電位的變位，直接檢出與上述低聚物鏈的混成(Hybridization)的方法(非專利文獻1)。

又，作為mRNA/DNA的從前的測定方法，有使用PCR法(polymerase chain reaction)或次世代排序(next generation sequencing)的方法。PCR法為使用耐熱性DNA聚合酶使DNA配列上的界定區域(目的區域)放大的方法，因為能從DNA1分子檢出，能夠將DNA的特定配列以高感度檢出。又，次世代排序為將DNA斷片化調製基因庫，將基因庫的DNA斷片並列排序的方法，能夠將DNA的所有配列從1分子網羅地解讀。 [先前技術文獻] [非專利文獻]

[非專利文獻1]J. Phys. Chem. B, 1997, 101, 2980-2985

[發明所欲解決的問題]

不過，在非專利文獻1的技術中，檢出極限為1μg/mL左右並不高，又在實樣本中因共存的物質而檢出值會發生變化，因此檢出極限及選擇性不充分。又，使用從前的電晶體感測器的DNA感測器，容易受到水分及鹽的影響，在水分及鹽的存在下的檢出不穩定。

為了提高檢出極限，需要高感度或者低雜訊。電晶體感測器的感度雖以(移動度)×(閘極電容)與S因子決定，但從前的電晶體感測器的感度並不高。因此，為了提高檢出極限，在低濃度的檢出的穩定性是重要的，但從前的電晶體感測器，在水溶液中，特別是與蛋白質等共存的實生體樣本溶液中的穩定性低。

另一方面，雖上述PCR法為高感度，能從DNA1分子檢出，但因為需要放大處理，需要花費檢出時間、勞力和時間、成本。又，上述次世代排序，更加花費檢出時間、成本。近年，在醫療領域中的臨床檢查的需求年年提高，特別是在感染症、新型癌標記、各個遺傳子、外來體、白血球中的mRNA、cell-freeRNA/DNA等的解析中，要求迅速且高感度的檢出、測定。

本發明的目的為提供電晶體感測器及生體物質檢出方法，以高感度且檢出極限值低地實現檢出的高穩定性，再來能夠以低成本迅速且簡便地進行生體物質的檢出。 [解決問題的手段]

本發明者們經由銳意研究的結果，發現藉由在具有基板、設於該基板的一面之上的通道層、及設於上述基板與上述通道層之間或上述通道層的與上述基板側相反側的面之上的閘極絕緣層(固態電解質層)，且具備上述通道層及上述固態電解質層之中的任一者或兩者的至少一部分露出至外部的露出部的電晶體感測器中，上述通道層包含無機半導體，上述固態電解質層包含無機固態電解質，能夠以高感度檢出生體物質，且檢出極限值低，提升檢出的穩定性，再來能夠以低成本迅速且簡便地進行生體物質的檢出。又，藉由將包含特定的複數金屬元素的複合金屬氧化物作為電晶體感測器的閘極絕緣層(固態電解質層)使用，並將包含特定的1或複數金屬元素的金屬氧化物(無機半導體)作為通道層使用，再來將上述閘極絕緣層(固態電解質層)中含有的碳及氫的含有量設在預定的範圍內，發現相較於從前的電晶體感測器還更高感度且檢出極限值大幅地變低，同時在水分等的存在下的穩定性變高，再來相較於從前能夠更降低檢出時間、勞力和時間、成本，進而完成本發明。

亦即，本發明為了解決上述課題，提供以下手段。

[1]一種電晶體感測器，具有:基板、設於前述基板的一面之上的通道層、及設於前述基板與前述通道層之間或前述通道層的與前述基板側相反側的面之上的固態電解質層；前述通道層包含無機半導體； 前述固體電解質層包含無機固體電解質； 該電晶體感測器，具備:前述通道層及前述固態電解質層之中的任一者或兩者的至少一部分露出至外部的露出部。

[2]如上述[1]記載的電晶體感測器，其中，前述固態電解質層，以包含稀土類元素與鋯(Zr)的金屬氧化物、及包含稀土類元素與鉭(Ta)的金屬氧化物之中的任一者形成；前述通道層，以至少包含銦(In)的金屬氧化物形成；前述固態電解質層中的碳(C)的含有率為0.5atom%以上15atom%以下，且前述固態電解質層中的氫(H)的含有率為2atom%以上20atom%以下。

[3]如上述[1]或[2]記載的電晶體感測器，其中，前述固態電解質層的離子傳導率為1×10^-8 S/cm以上。

[4]如上述[1]~[3]任1項記載的電晶體感測器，其中，前述露出部的表面，具有直接或間接捕捉生體物質的捕捉場。

[5]如上述[4]記載的電晶體感測器，其中，前述捕捉場固定用來捕捉前述生體物質的探測分子。

[6]如上述[1]~[5]中任1項記載的電晶體感測器，更具備:在前述露出部的上部，能保持包含生體物質的液體的保持部。

[7]如上述[1]~[6]中任1項記載的電晶體感測器，更具備:接觸前述固態電解質層的至少一部分的導電性材料層；前述導電性材料層與前述固態電解質層以外電絕緣。

[8]如上述[1]~[7]中任1項記載的電晶體感測器，更具備:連接前述通道層的源極電極及汲極電極； 以接觸前述露出部的方式配置包含生體物質的液體時，插入包含前述生體物質的液體中的參照電極； 基於與前述源極電極之間的電壓、及前述源極電極-前述汲極電極間的電流，檢出前述生體物質的檢出部。

[9]一種生體物質檢出方法，係利用如上述[8]記載的電晶體感測器，包含: 對前述露出部，供應包含生體物質的液體的工程； 在包含前述生體物質的液體中插入前述參照電極的工程； 在前述參照電極與前述電晶體感測器的前述源極電極之間施加電壓，並測定前述電晶體感測器的前述源極電極-前述汲極電極間的電流，基於前述參照電極-前述源極電極間的電壓、及前述源極電極-前述汲極電極間的電流檢出前述生體物質的工程。 [發明的效果]

根據本發明，以高感度且檢出極限值低地實現檢出的高穩定性，再來能夠以低成本迅速且簡便地進行生體物質的檢出。

以下，參照圖式詳細說明有關本發明的實施形態。以下說明使用的圖式，為了更容易理解本實施形態的特徵，有方便上將成為特徵的部分擴大表示的情形，各構成要素的尺寸比例等有與實際不同的情形。

[電晶體感測器的構造] 圖1(a)為表示本發明的第1實施形態的電晶體感測器的構造的一例的剖面圖(沿圖1(b)的線I-I的剖面圖)，圖1(b)為平面圖。 如圖1(a)及圖1(b)所示，電晶體感測器10依序具備基板11、背閘極電極(導電性材料層)12、閘極絕緣層(固態電解質層)13、通道層14、源極電極15及汲極電極16。本實施形態的電晶體感測器10中，在基板11或背閘極電極(導電性材料層)12與通道層14之間，特別是在背閘極電極(導電性材料層)12與通道層14之間，形成固態電解質的閘極絕緣層(固態電解質層)13。閘極絕緣層(固態電解質層)13、通道層14形成露出至外部的露出部17。沒有背閘極電極(導電性材料層)12也可以。

基板11，例如，能夠以在高耐熱玻璃、SiO₂ /Si基板(亦即，在矽基板上形成氧化矽膜的基板。以下，也單稱為「基板」)、氧化鋁(Al₂ O₃ )基板、STO(SrTiO)基板、Si基板的表面隔介著SiO₂ 層及Ti層形成STO(SrTiO)層的絕緣性基板等、半導體基板(例如，Si基板、SiC基板、Ge基板等)等的各種的絕緣性基板構成。基板11的厚度雖沒有特別限定，但例如為10μm以上1mm以下。

背閘極電極12為包含導電性材料的導電性材料層。背閘極電極(導電性材料層)12僅由導電性材料形成也可以。背閘極電極(導電性材料層)12，例如，能夠以鉑(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、鉬(Mo)、鈀(Pd)、釕(Ru)、銥(Ir)、鎢(W)、鈦(Ti)等的金屬、包含該金屬的合金等的金屬材料、及銦錫氧化物(ITO)、氧化釕(RuO₂ )等的金屬氧化物之中的任一者形成。背閘極電極(導電性材料層)12，例如，能夠以由上述金屬、其合金等的金屬材料及金屬氧化物之中的任一者形成的單層、或使其等層積的複層構成。背閘極電極(導電性材料層)12的厚度雖沒有特別限定，但例如為50nm以上200nm以下。背閘極電極(導電性材料層)12與閘極絕緣層(固態電解質層)13以外電絕緣也可以。

閘極絕緣層13為包含固態電解質的固態電解質層。閘極絕緣層(固態電解質層)13僅以固態電解質形成也可以。閘極絕緣層(固態電解質層)13，例如，能夠以包含稀土類元素與鋯(Zr)的金屬氧化物、及包含稀土類元素與鉭(Ta)的金屬氧化物之中的任一者形成。又，閘極絕緣層(固態電解質層)13中的碳(C)的含有率為0.5atom%以上15atom%以下，且閘極絕緣層(固態電解質層)13中的氫(H)的含有率為2atom%以上20atom%以下也可以。若閘極絕緣層(固態電解質層)13以上述金屬氧化物構成，且閘極絕緣層(固態電解質層)13中的碳(C)及氫(H)的含有率一同在上述範圍內，則根據與構成通道層14的後述金屬氧化物的組合，電晶體感測器10成為高感度且檢出極限會大幅變低，又在水分等的存在下的檢出的穩定性會變高。

閘極絕緣層(固態電解質層)13的離子傳導率為1×10^-8 S/cm以上較佳。閘極絕緣層(固態電解質層)13的離子傳導率為1×10^-2 S/cm以下也可以。具體來說，閘極絕緣層(固態電解質層)13，例如，能夠由以下的(A1)～(A5)之中的任一者形成。 (A1)包含鑭(La)與鋯(Zr)的金屬氧化物 (A2)包含鑭(La)與鉭(Ta)的金屬氧化物 (A3)包含由鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、釔(Lu)及釔(Y)組成的群中選出的任一金屬元素、及鋯(Zr)或鉭(Ta)的金屬酸化物。 (A4)包含由鉿(Hf)、鋯(Zr)及鋁(Al)組成的群中選出的至少1種金屬元素的金屬氧化物 (A5)含有鑭(La)、鉿(Hf)、鋯(Zr)的氧化物

例如，閘極絕緣層(固態電解質層)13以包含鑭(La)與鋯(Zr)的金屬氧化物形成的情形(A1)，閘極絕緣層(固態電解質層)13中的鑭(La)與鋯(Zr)的原子數比雖沒有特別限定，但例如，將鑭(La)設為1時鋯(Zr)為0.43以上2.33以下較佳、1個以上2.33以下更佳。藉由使得閘極絕緣層(固態電解質層)13中的鑭(La)與鋯(Zr)的原子數比在上述範圍內，能夠得到高的感測性能(代表性的為高場效移動度、高閘極電容容量)。又，閘極絕緣層(固態電解質層)13以包含鑭(La)與鉭(Ta)的金屬氧化物形成的情形(A2)，關於閘極絕緣層(固態電解質層)13中的鑭(La)與鉭(Ta)的原子數比沒有特別限定。再來，閘極絕緣層(固態電解質層)13以上述(A3)～(A5)任何金屬氧化物形成的情形也一樣，各金屬元素的原子數比沒有特別限定。

上述各種原子組成比藉由使用盧瑟福背散射法(RBS法)等，進行元素分析來求出。特別是關於碳(C)與氫(H)的含有率，藉由使用National Electrostatics Corporation製Pelletron 3SDH，盧瑟福背散射法(Rutherford Backscattering Spectrometry:RBS分析法)、氫前方散射分析法(Hydrogen Forward scattering Spectrometry:HFS分析法)、及核反應解析法(Nuclear Reaction Analysis:NRA分析法)進行元素分析求出。

閘極絕緣層(固態電解質層)13，例如，能夠由以上述金屬氧化物之中任一者形成的單層構成。閘極絕緣層(固態電解質層)13以由鑭(La)與鋯(Zr)組成的金屬氧化物之層構成的情形，也稱為LZO層。又，閘極絕緣層(固態電解質層)13以由鑭(La)與鉭(Ta)組成的金屬氧化物之層構成的情形，也稱為LTO層。

閘極絕緣層(固態電解質層)13的厚度雖沒有特別限定，但例如為50nm以上300nm以下。閘極絕緣層(固態電解質層)13的厚度若超過300nm，則因為會有對通道層14的界面特性造成影響的可能性而不佳。另一方面，其厚度若未滿50nm，從洩漏電流增加及膜的向基板的被覆性劣化等的觀點來看並不佳。

通道層14為包含無機半導體的無機半導體層。通道層14僅由無機半導體形成也可以。作為無機半導體，除了廣泛使用的Si之外，例如，能夠使用氧化鋅、至少包含銦(In)的In含有金屬氧化物。因通道層14以上述氧化鋅或In含有金屬氧化物形成，根據閘極絕緣層(固態電解質層)13的上述金屬氧化物，特別是與該閘極絕緣層(固態電解質層)13中的碳(C)及氫(H)的含有率的組合，電晶體感測器10會大幅提升，又能夠提高在水分等的存在下的檢出的穩定性。

作為In含有金屬氧化物之例，能舉以下(B1)～(B6)的氧化物。 (B1)由銦(In)形成的金屬氧化物 (B2)包含銦(In)與錫(Sn)的金屬氧化物 (B3)包含銦(In)與鋅(Zn)的金屬氧化物 (B4)包含銦(In)與鋯(Zr)與鋅(Zn)的金屬氧化物 (B5)包含銦(In)與鎵(Ga)的金屬氧化物 (B6)包含銦(In)與鋅(Zn)與鎵(Ga)的金屬氧化物

例如，通道層14以包含銦(In)與錫(Sn)的金屬氧化物形成的情形(B2)，將銦(In)設為1時能夠包含成為0.001以上0.03以下的原子數比的錫(Sn)。通道層14以包含銦(In)與鋅(Zn)的金屬氧化物形成的情形(B3)，將銦(In)設為1時能夠包含成為0.001以上0.75以下的原子數比的鋅(Zn)。通道層14以包含銦(In)與鋯(Zr)與鋅(Zn)的金屬氧化物形成的情形(B4)，將銦(In)設為1時能夠包含成為0.001以上0.75以下的原子數比的鋅(Zn)、及成為0.015以上0.075以下的原子數比的鋯(Zr)。

又，通道層14以包含銦(In)與鎵(Ga)的金屬氧化物形成的情形(B5)，將銦(In)設為1時能夠包含成為0.001以上0.75以下的原子數比的鎵(Ga)。通道層14以包含銦(In)與鋅(Zn)與鎵(Ga)的金屬氧化物形成的情形(B6)，將銦(In)設為1時能夠包含成為0.001以上0.75以下的原子數比的鋅(Zn)、及成為0.001以上0.75以下的原子數比的鎵(Ga)。

通道層14的材料即上述金屬氧化物，也確認到為非晶相或者奈米結晶相。因此，應能得到與接觸通道層14的非晶相即閘極絕緣層(固態電解質層)13的良好的界面狀態。其結果，能夠形成具有良好的電特性的電晶體感測器10。

通道層14例如能夠以由上述金屬氧化物形成的單層構成。通道層14的厚度雖沒有特別限定，但從準確度高地覆蓋閘極絕緣層(固態電解質層)13等的觀點、及容易調變通道層14的導電性的觀點來看，例如5nm以上80nm以下較佳。

此外，通道層14以由銦(In)組成的金屬氧化物之層構成的情形(B1)，也稱為InO層。又，通道層14以包含銦(In)與錫(Sn)的金屬氧化物之層構成的情形(B2)，也稱為ITO(Indium Tin Oxide)層。通道層14以包含銦(In)與鋅(Zn)的金屬氧化物之層構成的情形(B3)，也稱為IZO層。通道層14以包含銦(In)、鋅(Zn)及鋯(Zr)的金屬氧化物之層構成的情形(B4)，也稱為ZIZO層。

通道層14的寬度W(圖1(b))較大時在雜訊的觀點來看雖為有利，但例如為100μm以上，作為一例為1000μm以下。通道層14的長度L例如為50μm以上200μm以下。

又，本實施形態中，通道層14雖具有比源極電極15及汲極電極16的任一者還薄的膜厚，但不限於此，與源極電極15及汲極電極16具有相同的膜厚也可以、或具有比其等還厚的膜厚也可以。

源極電極15及汲極電極16，例如在閘極絕緣層(固態電解質層)13上配置於通道層14的兩側。源極電極15及汲極電極16雖沒有特別限定，但例如，能夠以鉑(Pt)等高熔點金屬、包含該高熔點金屬的合金等金屬材料、及銦錫氧化物(ITO)、氧化釕(RuO₂ )等金屬氧化物之中的任一者形成。源極電極15，能夠以由上述金屬、其合金等的金屬材料及金屬氧化物之中的任一者形成的單層、或使其等層積的複層構成。汲極電極16，也能夠以由上述金屬、其合金等的金屬材料及金屬氧化物之中的任一者形成的單層、或使其等層積的複層構成。此外，在本實施形態中，源極電極15以使第1源極電極15x與第2源極電極15y的層積的複層構成。又，汲極電極16以使第1汲極電極16x與第2汲極電極16y的層積的複層構成。源極電極15的厚度及汲極電極16的厚度雖沒有特別限定，但例如為50nm以上1000nm以下。

[電晶體感測器的製造方法] 圖2(a)～圖2(d)為表示圖1(a)的電晶體感測器10的製造方法的工程的一例的剖面圖。 (1)背閘極電極(導電性材料層)的形成 首先，如圖2(a)所示，藉由公知的濺鍍法、光微影法及蝕刻法，在基材即SiO₂ /Si基板(以下，也單稱為「基板」)11上形成背閘極電極(導電性材料層)12。

(2)閘極絕緣層(固態電解質層)的形成 接著，在背閘極電極(導電性材料層)12上，藉由公知的旋轉塗佈法，形成以將包含稀土類元素的前驅體及包含鋯(Zr)的前驅體作為溶質的閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體溶液、或將包含稀土類元素的前驅體及包含鉭(Ta)的前驅體作為溶質的閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體溶液為出發材的閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體層。本實施形態中，例如，形成以將包含鑭(La)的前驅體及包含鋯(Zr)的前驅體作為溶質的閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體溶液為出發材的閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體層。

此時，調整閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體溶液，使得最終形成的閘極絕緣層(固態電解質層)13中的碳(C)的含有率成為0.5atom%以上15atom%以下，且該閘極絕緣層(固態電解質層)13中的氫(H)的含有率成為2atom%以上20atom%以下也可以。具體來說，將閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體溶液以接下來(2-1)～(2-3)所示的方法調整也可以。 (2-1)藉由以110℃進行30分的加熱，在丙酸使醋酸鑭溶解，得到0.2mol/kg的溶液。 (2-2)藉由以110℃進行30分的加熱，在丙酸使丁醇鋯溶解，得到0.2mol/kg的溶液。 (2-3)將上述(2-1)及(2-2)的各溶液在室溫混合。 此外，從使作為電晶體感測器的特性更加提升的觀點來看，上述碳(C)的含有率成為1atom%以上10atom%以下，且該閘極絕緣層(固態電解質層)13中的氫(H)的含有率成為5atom%以上18atom%以下也可以。

作為包含鑭(La)的前驅體之例，有醋酸鑭。作為其他例，能採用硝酸鑭、氯化鑭、或各種醇鑭(例如，異丙醇鑭、丁醇鑭、乙醇鑭、甲氧基乙氧基鑭)。 又，作為包含鋯(Zr)的前驅體之例，有丁醇鋯。作為其他例，能採用硝酸鋯、氯化鋯、或其他各種醇鋯(例如，異丙醇鋯、丁醇鋯、乙醇鋯、甲氧基乙氧基鋯)。

又，作為包含鉭(Ta)前驅體之例，有丁醇鉭。作為其他例，能採用硝酸鉭、氯化鉭、或其他各種醇鉭(例如，異丙醇鉭、丁醇鉭、乙醇鉭、甲氧基乙氧基鉭)。

作為包含鈰(Ce)的前驅體之例，有辛基酸Ce、硝酸Ce等。作為包含鐠(Pr)的前驅體之例，有辛基酸Pr、硝酸Pr等。作為包含釹(Nd)的前驅體之例，有辛基酸Nd、硝酸Nd等。作為包含釤(Sm)的前驅體之例，有辛基酸Sm、硝酸Sm等。作為包含銪(Eu)的前驅體之例，有辛基酸Eu、硝酸Eu等。作為包含釓(Gd)的前驅體之例，有辛基酸Gd、硝酸Gd等。作為包含鋱(Tb)的前驅體之例，有辛基酸Tb、硝酸Tb等。作為包含鏑(Dy)的前驅體之例，有辛基酸Dy、硝酸Dy等。作為包含鈥(Ho)的前驅體之例，有辛基酸Ho、硝酸Ho等。作為包含鉺(Er)的前驅體之例，有辛基酸Er、硝酸Er等。作為包含銩(Tm)的前驅體之例，有辛基酸Tm、硝酸Tm等。作為包含鐿(Yb)的前驅體之例，有辛基酸Yb、硝酸Yb等。作為包含鎦(Lu)的前驅體之例，有辛基酸Lu、硝酸Lu等。作為包含釔(Y)的前驅體之例，有辛基酸Y、硝酸Y等。

又，作為包含鉿(Hf)的前驅體之例，有辛基酸Hf、硝酸Hf、丁醇Hf等。又，作為包含鋁(Al)的前驅體之例，有辛基酸Al、硝酸Al、丁醇Al等。

之後，作為預備燒結，以預定時間以80℃以上250℃以下進行加熱。藉由該預備燒結，能夠使閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體層中的溶劑充分蒸發，形成為了發現將來能夠塑性變形的特性而較佳的凝膠狀態(可想成是在熱分解前殘留有機鏈的狀態)。從更確實地實現前述觀點的觀點來講，預備燒結溫度為100℃以上250℃以下較佳。又，該溫度範圍，也是其他材料中的預備燒結的較佳溫度範圍。 此外，該預備燒結在氧氛圍中或大氣中(以下，也總稱為「氧含有氛圍。)進行。本實施形態中，最終為了得到充分的閘極絕緣層(固態電解質層)13的厚度(例如，120nm)，重複複數次前述旋轉塗佈法所致的閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體層的形成與預備燒結。

再來之後，作為本燒結，將閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體層，在氧含有氛圍中(例如氧含有量為100體積%，但不限定於此。有關以下的「氧含有氛圍」也一樣。)，以預定時間以250℃以上450℃以下的範圍進行加熱。藉此，如圖2(b)所示，在背閘極電極(導電性材料層)12上，形成包含稀土類元素與鋯(Zr)的金屬氧化物、及包含稀土類元素與鉭(Ta)的金屬氧化物之中的任一者的閘極絕緣層(固態電解質層)13。

(3)源極電極及汲極電極的形成 之後，在閘極絕緣層(固態電解質層)13上，形成藉由公知的光微影法圖案化的未圖示的光阻膜。接著，在閘極絕緣層(固態電解質層)13及光阻膜上，藉由公知的濺鍍法，形成第1電極層及第2電極層。本實施形態中，例如，在閘極絕緣層(固態電解質層)13上依序形成ITO層與Pt層，形成以ITO層及Pt層構成的第1電極層、與以ITO層及Pt層構成的第2電極層。形成ITO層，例如，能夠使用含有5wt%氧化錫(SnO₂ )的ITO層靶材。之後，除去光阻膜，如圖2(c)所示，在閘極絕緣層(固態電解質層)13上，形成由第1源極電極(ITO層)15x與第2源極電極(Pt)15y形成的源極電極15及由第1汲極電極(ITO層)16x與第2汲極電極(Pt)16y形成的汲極電極16。

(4)通道層的形成 再來之後，於閘極絕緣層(固態電解質層)13上，藉由公知的旋轉塗佈法，形成以至少將銦(In)作為溶質的通道層用前驅體溶液為出發材的通道層用前驅體層。本實施形態中，例如，形成將以下(C1)～(C6)的任一者所示的通道層用前驅體溶液作為出發材的通道層用前驅體層。 (C1)將包含銦(In)的前驅體作為溶質的通道層用前驅體溶液 (C2)將包含銦(In)的前驅體及包含錫(Sn)的前驅體作為溶質的通道層用前驅體溶液 (C3)將包含銦(In)的前驅體及包含鋅(Zn)的前驅體作為溶質的通道層用前驅體溶液 (C4)將包含銦(In)的前驅體、包含鋯(Zr)的前驅體、及包含鋅(Zn)的前驅體作為溶質的通道層用前驅體溶液 (C5)將包含銦(In)的前驅體及包含鎵(Ga)的前驅體作為溶質的通道層用前驅體溶液 (C6)將包含銦(In)的前驅體、包含鋅(Zn)的前驅體、及包含鎵(Ga)的前驅體作為溶質的通道層用前驅體溶液

還有，上述通道層用前驅體溶液，又包含從乙醯丙酮、尿素、及醋酸銨的群中選出的至少1種助燒結劑、與氧化劑。此外，氧化劑的一例為硝酸鹽、過氧化物、或過氯酸鹽。

作為包含銦(In)的前驅體之例，有硝酸銦。作為其他例，能採用乙醯丙酮銦、醋酸銦、氯化銦、或各種醇銦(例如，異丙醇銦、丁醇銦、乙醇銦、甲氧基乙氧基銦)。 包含錫(Sn)的前驅體之例為氯化錫。作為其他例，能採用硝酸錫、氯化錫、或各種醇錫(例如，異丙醇錫、丁醇錫、乙醇鑭錫、甲氧基乙氧基錫)。 又，作為包含鋅(Zn)的前驅體之例，為氯化鋅。作為其他例，能採用硝酸鋅、醋酸鋅、或各種醇鋅(例如，異丙醇鋅、丁醇鋅、乙醇鋅、甲氧基乙氧基鋅)。

又，作為包含鋯(Zr)的前驅體之例，有丁醇鋯。作為其他例，能採用硝酸鋯、氯化鋯、或其他各種醇鋯(例如，異丙醇鋯、丁醇鋯、乙醇鋯、甲氧基乙氧基鋯)。

作為包含鎵(Ga)的前驅體之例，有異丙醇鎵。作為其他例，能採用甲醇鎵、乙醇鎵、正丙醇鎵、丁醇鎵、硝酸鎵、辛酸鎵。

之後，作為預備燒結，將通道層用前驅體層以預定時間，以80℃以上250℃以下的範圍進行加熱。之後，作為本燒結，將通道層用前驅體層，在氧含有氛圍中，以預定時間，以250℃以上400℃以下的範圍進行加熱。藉此，如圖2(d)所示，在閘極絕緣層(固態電解質層)13上，形成至少包含銦(In)的金屬氧化物的通道層14。

圖3為表示使用圖1的電晶體感測器10的DNA的檢出方法的示意圖。 如圖3所示，首先，因應必要，以包圍電晶體感測器10的露出部17(通道層14)的方式載置壁部22。藉此，至少在通道層14的上部且壁部22的內側，形成能保持包含生體物質的液體Lq的液體保持部18。壁部22，例如，配置成包圍通道層14、源極電極15的至少一部分、汲極電極16的至少一部分。

接著，在通道層14上，將用來捕捉特定生體物質(生體分子)的探測分子固定化。探測分子雖沒有特別限制，但例如為抗體或一條鏈DNA。此時，不只是通道層14上，也在閘極絕緣層(固態電解質層)13上將探測分子固定化也可以。 藉此，電晶體感測器10，在通道層14上，具有將測定對象即生體物質(例如，標的DNA)間接捕捉的捕捉場。該捕捉場，也能夠稱為捕捉生體物質的捕捉表面，在通道層14的表面形成捕捉表面。上述捕捉場或上述捕捉表面，固定用來捕捉上述生體物質的探測分子(例如，探測DNA)。

此外，上述探測分子的固定化方法為一例，以上述以外的其他方法在電晶體感測器10上固定探測分子也可以。又，以上述以外的其他方法在通道層14上形成捕捉場也可以。

如同上述將生體物質固定在探測分子後，在通道層14上(或通道層14及閘極絕緣層(固態電解質層)13上)，施予用來抑制非特異性結合的黏結處理較佳。

接著以接觸通道層14(或通道層14及閘極絕緣層(固態電解質層)13)的方式配置包含生體物質的液體，使前述液體中包含的生體物質之中成為測定對象的生體物質特異性地結合至上述探測分子。生體物質雖沒有特別限制，但例如為DNA及mRNA等的核酸。本實施形態中，例如在通道層14上供應包含生體物質的液體Lq(緩衝液、與包含核酸的血清的混合液等)，在液體保持部18保持液體Lq。

之後，將未結合至探測分子的生體物質、非測定對象的生體物質、或非特異性結合的生體物質等以洗淨液洗淨較佳。洗淨後，在通道層14上(或通道層14及閘極絕緣層(固態電解質層)13上)供應緩衝液等測定液。藉此，通道層14與參照電極21能經由測定液電連接。

接著，將參照電極21插入液體Lq中將參照電極21與源極電極15電連接，使用第2電壓供應部24對參照電極21-源極電極15間施加電壓V_TG 。之後，將電晶體感測器10的源極電極15與汲極電極16電連接，使用第1電壓供應部23對源極電極15-汲極電極16間施加電壓V_DS ，測定流經源極電極15-汲極電極16間的電流I_DS 。接著，基於參照電極21-源極電極15間的電壓V_TG (以下，也稱為頂閘極電壓)、與源極電極15-汲極電極16間的電流I_DS (以下，也稱為汲極電流)檢出生體物質。

在該電晶體感測器10，形成所謂頂閘極構造，從參照電極21對通道層14施加電壓V_TG 。接著，測定對象的生體物質特異性地結合至於通道層14上被捕捉的探測分子後，因電荷的變化而電流I_DS 發生變化，因應電流I_DS 的變化檢出V_TG -I_DS 特性的變化。藉此，能夠檢出測定對象即特定生體物質之量。

此外，本實施形態中，雖未對背閘極電極(導電性材料層)12施加電壓，但不限於此，使用未圖示的第3電壓供應部對背閘極電極(導電性材料層)12施加電壓V_BG 也可以。又，背閘極電極(導電性材料層)12以浮置電極構成也可以。再來，不設置背閘極電極(導電性材料層)12自體也可以。

圖4為表示圖1的電晶體感測器10的V_TG -I_DS 特性的圖形。圖4中，示出作為電晶體感測器10的一例，以表1所示的條件製作本發明例1的薄膜電晶體，以上述方法從電壓V_TG 及電流I_DS 的測定值得到的V_TG -I_DS 特性。此外，本發明例1的電晶體感測器的製造方法，以後述實施例進行說明。

如圖4所示，明白本實施形態的電晶體感測器10中，閘極絕緣層(固態電解質層)13形成時的加熱溫度及通道層14形成時的加熱溫度分別為300℃、400℃，閘極絕緣層(固態電解質層)13中碳(C)與氫(H)的含有率分別為2.3atom%、10.8atom%時，頂閘極電壓V_TG 在0.6V～1.5V的範圍，相對於標的DNA的濃度V_TG -I_DS 曲線向低電壓側偏移，且幾乎以線性應答。特別是標的DNA為1pg/mL時，汲極電流I_DS 伴隨頂閘極電壓V_TG 的增加線性增大。從此可明白在電晶體感測器10中，在標的DNA的低濃度區域中也一樣在液體中的檢出的穩定性高，能檢出標的DNA的濃度範圍至少是1pg/mL以上的範圍。

圖5為表示從前的電晶體感測器的V_TG -I_DS 特性的圖形。圖5中，示出作為從前的電晶體感測器的一例，以表1所示的條件製作薄膜電晶體(TFT感測器)，以上述方法從電壓V_TG 及電流I_DS 的測定值得到的V_TG -I_DS 特性。此外，從前的TFT感測器的製造方法，以後述實施例進行說明。 如圖5所示，從前的電晶體感測器中，閘極絕緣層(絕緣體層)形成時的加熱溫度及通道層形成時的加熱溫度分別為550℃、500℃，閘極絕緣層(絕緣體層)中碳(C)與氫(H)的含有率分別為0.4atom%、1.8atom%，相對於標的DNA的濃度在V_TG -I_DS 曲線產生參差不齊。特別是標的DNA的濃度為1ng/mL、100pg/mL、10pg/mL及1pg/mL時，在V_TG -I_DS 曲線產生混亂。由此可明白在從前的電晶體感測器中，在標的DNA在1ng/mL以下的於液體中的檢出不穩定，能檢出標的DNA的濃度範圍是比1ng/mL還大的範圍。

亦即，明白從前的電晶體感測器(從前的TFT感測器)中標的DNA的檢出極限為1ng/mL左右，相對於此本實施形態的電晶體感測器10(本發明例1)中標的DNA的檢出極限為1pg/mL，電晶體感測器10的檢出極限相對於從前的電晶體感測器的檢出極限為高1000倍左右以上。

因此，推測在本實施形態的電晶體感測器10中，藉由將閘極絕緣層(固態電解質層)13中的碳(C)與氫(H)的含有率的各者設在特定的範圍內有能夠實現非常高感度的檢出、測定的情形。

又，本實施形態的電晶體感測器10中，藉由具有閘極絕緣層(固態電解質層)13，擴大了相對於標的DNA32的感度、及標的DNA的能檢出範圍而檢出的穩定性更加提升。參照圖6說明閘極絕緣層(固態電解質層)的作用。 圖6為說明閘極絕緣層(固態電解質層)與背閘極電極(導電性材料層)的作用的電晶體感測器的剖面圖。 從前的電晶體感測器中，固定於通道層14表面的探測DNA31捕捉到標的DNA32時，因標的DNA32具有的電荷產生的電場，流經通道層14的電流、或I-V特性等的電特性會發生變化。此時，只有在通道層14的表面被捕捉的標的DNA32會對變化有貢獻。另一方面，本實施形態的電晶體感測器10中，與於被固定在通道層14表面的探測DNA31捕捉到的標的DNA32的電荷產生的電場(箭頭D1)一同，因為離子會在閘極絕緣層(固態電解質層)13的內部運動，被在閘極絕緣層(固態電解質層)13的表面固態化的探測DNA31捕捉到的標的DNA32的電荷產生的電場(箭頭D2)會傳達至通道層14，能夠對電特性的變化有貢獻(天線效應)。藉此，因為更多的標的DNA32的電荷產生的電場會聚集至通道層14，感度與穩定性會提升。又，本實施形態的電晶體感測器10中也能夠以接觸閘極絕緣層(固態電解質層)13的形式，具有帶電子傳導性的背閘極電極(導電性材料層)12。藉此，有更快、更遠、更多的被捕捉的標的DNA32的電荷產生的電場傳達至通道層的效果。

圖7(a)～圖7(d)為表示使用圖1的電晶體感測器10重複進行標的DNA的檢出的檢出方法之一例的示意圖。

將以探測DNA的濃度成為預定值的方式調整的液體供應至通道層14上，以圖3所示的方法，在通道層14上固定探測DNA31(圖7(a))。在通道層14上固定探測DNA31時，也在閘極絕緣層(固態電解質層)13上固定探測DNA31也可以。接著，藉由混成捕捉標的DNA32(圖7(b))。之後，以圖3所示的方法，測定V_TG -I_DS 特性。

重複進行測定時，之後，對通道層14上供應PBS等的緩衝液，例如以90℃進行5分的加熱，使標的DNA32在緩衝液中游離也可以(圖7(c))。再來以純水洗淨通道層14上，將標的DNA32從通道層14除去也可以(圖7(d))。此時，藉由將以探測DNA31的濃度不同的方式調整的液體供應至通道層14上，能夠與上述相同地測定V_TG -I_DS 特性(圖7(a)～圖7(b))。藉由重複該等工程，使用探測DNA31的濃度不同的複數液體，能夠測定相對於各濃度的頂閘極電壓V_TG 與汲極電流I_DS 。

圖8(a)及圖8(b)為表示改變圖1的電晶體感測器10中的通道層14的寬度W時的頂閘極電壓V_TG 與汲極電流I_DS 的關係的圖形。圖8(a)中，作為一例，使用閘極絕緣層(固態電解質層)13以LZO、通道層14以氧化銦(In₂ O₃ )形成的電晶體感測器10。又，通道層14的寬度W為200μm、長度L為50μm、標的DNA的濃度為1pg/mL、10pg/mL、100pg/mL及1000pg/mL。圖8(b)中，除了將通道層14的寬度W變更成400μm以外，以與圖8(a)同樣的條件測定。

如圖8(a)所示，明白頂閘極電壓V_TG 在0以上的範圖(0≦V_TG )，V_TG -I_DS 特性隨著標的DNA的濃度的增大全體會向右下偏移。特別是標的DNA的濃度為1pg/mL極微量時的V_TG -I_DS 特性會與在其他濃度的V_TG -I_DS 特性表現出同樣的傾向，隨著頂閘極電壓V_TG 的增大汲極電流I_DS 會增大。

又，如圖8(b)所示，明白通道層14的寬度W相對於圖8(a)的通道層14的寬度W為2倍時也一樣，頂閘極電壓V_TG 在0以上的範圍(0≦V_TG )，V_TG -I_DS 特性伴隨著標的DNA的濃度的增大全體向右下偏移。

因此，從圖8(a)及圖8(b)的結果，明白電晶體感測器10中，混成的檢出範圍至少為1pg/mL～1ng/mL。推測如同上述構成的電晶體感測器10的檢出極限為1pg/mL非常高，是因為例如電子遷移率與閘極電容的積高而引起的。

圖9(a)～圖9(d)為表示不在通道層14上固定探測DNA而進行標的DNA的檢出的比較實驗之一例的示意圖。

作為比較實驗，例如以與圖2所示的方法一樣的方法製作電晶體感測器10(圖9(a))，將包含標的DNA32等的生體物質的液體，以移液管等供應至通道層14上(或通道層14及閘極絕緣層(固態電解質層)13上)(圖9(b))。之後，因應必要，例如以30分培養生體物質。此時，標的DNA32等的生體物質，藉由物理吸附吸附於通道層14的表面14a(圖9(c))。

如同上述構成的電晶體感測器10，在通道層14上，不具有直接捕捉生體物質的捕捉場。因此，之後以純水等洗淨通道層14上後，標的DNA32等的生體物質容易從通道層14的表面14a脫離(圖9(d))。

圖10為表示使用圖9的比較實驗，使標的DNA的濃度變化時的頂閘極電壓V_TG 與汲極電流I_DS 的關係的圖形。圖10中，作為一例，使用閘極絕緣層(固態電解質層)13以LZO、通道層14以氧化銦(In₂ O₃ )形成的電晶體感測器10。又，標的DNA的濃度為1nM/mL及1μM/mL。

如圖10所示，標的DNA的濃度為1nM/mL時的V_TG -I_DS 特性，幾乎與使用不包含標的DNA的液體時的V_TG -I_DS 特性相同。又，標的DNA的濃度為1nM/mL時也一樣，幾乎看不到V_TG -I_DS 特性的變化。這能夠確認藉由通道層14上的洗淨，非特異性結合的生體物質等從通道層14上被除去，其結果，未檢出非特異性結合的生體物質等，僅檢出特異性結合的生體物質。

如同上述，根據本實施形態，因為通道層14包含無機半導體，閘極絕緣層(固態電解質層)13包含無機固態電解質，不需要放大，以高感度且檢出極限值低地實現檢出的高穩定性，再來能夠以低成本迅速且簡便地進行生體物質的檢出。閘極絕緣層(固態電解質層)13以包含稀土類元素與鋯(Zr)的金屬氧化物、及包含稀土類元素與鉭(Ta)的金屬氧化物之中的任一者形成，通道層14至少以包含銦(In)的金屬氧化物形成，閘極絕緣層(固態電解質層)13中的碳(C)的含有率為0.5atom%以上15atom%以下，且閘極絕緣層(固態電解質層)13中的氫(H)的含有率為2atom%以上20atom%以下時，特別是因為高感度且檢出極限值低，能夠以比從前更短的時間，以1分子單位檢出標的DNA，進行感染症、新型癌標記、個別遺傳子、外來體、白血球中的mRNA、cell-freeRNA/DNA等的解析時，能夠在短時間實現高精度的檢出。又，在醫療領域中，能夠在患者的診療中檢出關於該患者的生體物質，基於該檢出結果能夠實施迅速且適切的診斷、治療。再來，根據上述製造方法，能夠提供工業性及量產性佳的電晶體感測器10。

又，根據本實施形態，因為對電晶體感測器10的通道層14上供應包含標的DNA等的生體物質液體，在插入包含生體物質的液體中的參照電極21與電晶體感測器10的源極電極15之間施加電壓，並且測定電晶體感測器10的源極電極15-汲極電極16間的電流，基於參照電極21-源極電極15間的電壓、與源極電極15-汲極電極16間的電流檢出生體物質，藉由本檢出方法，能夠以與從前一樣的簡單操作，與從前同等的成本，在短時間，以高感度進行生體物質的檢出。

又，能夠提供配置具有複數本實施形態的電晶體感測器10多重構造或者陣列構造生體物質檢出裝置。再來，能夠提供具備本實施形態的電晶體感測器10、公知的碳感測器等其他電化學感測器兩者的生體物質檢出裝置。藉此，能以短時間實現高精度的檢出，又能夠同時期或者同時檢出mRNA/DNA等的生體物質與生物標記等其他生體物質兩者，利用以1次的檢出作業得到的複數生體物質的檢出結果，能夠進行從各種觀點的分析。

以上，雖本發明的實施形態進行說明，但本發明不限於上述實施形態，在申請專利範圍內所記載的本發明的要旨的範圍內，可以進行各種變形、變更。

例如，在本實施形態的電晶體感測器10中，參照電極21雖從源極電極15及汲極電極16遠離，但參照電極21的配置不限於此。參照電極21配置於與源極電極15及汲極電極16相同構件也可以。

圖11示出參照電極21在基板11配置成與源極電極15及汲極電極16相同構件的電晶體感測器10之例。圖11(a)為表示本發明的第1實施形態的電晶體感測器的構造的別的一例的剖面圖(沿圖11(b)的線II-II的剖面)，圖11(b)為平面圖。

如圖11(a)及圖11(b)所示，電晶體感測器10具有在基板11之上具備的3個背閘極電極(導電性材料層)12、被覆背閘極電極(導電性材料層)12的閘極絕緣層(固態電解質層)13。在閘極絕緣層(固態電解質層)13之上具備一個參照電極21。又，在閘極絕緣層(固態電解質層)13之上，具備3個包含源極電極15、汲極電極16及通道層14的感測片。3個感測片分別配置於3個背閘極電極(導電性材料層)12上方。因為將從參照電極21到各感測片的距離設為一定，感測片及背閘極電極(導電性材料層)12配置於將參照電極21作為中心的同心圓上。參照電極21連接至參照電極引出線21a。各感測片的源極電極15連接至一個源極電極引出線15a。各感測片的汲極電極16分別連接至別的汲極電極引出線16a。

又，在本實施形態的電晶體感測器10中，依序具備基板11、背閘極電極(導電性材料層)12、閘極絕緣層(固態電解質層)13、通道層14、源極電極15及汲極電極16，露出部17雖成為通道層14的至少一部分，但該構造沒有限定。圖12~圖17為表示本發明的第1實施形態的電晶體感測器的構造的再別的一例。圖12～圖14所示的電晶體感測器10b～10d，露出部17能夠成為通道層14的至少一部分或通道層14與閘極絕緣層(固態電解質層)13的至少一部分。圖15～圖17所示的電晶體感測器10e～10g，露出部17成為閘極絕緣層(固態電解質層)13的至少一部分。

圖12所示的電晶體感測器10b中，在基板11之上配置閘極絕緣層(固態電解質層)13。在閘極絕緣層(固態電解質層)13之上配置通道層14，源極電極15及汲極電極16形成於通道層14之上。源極電極15及汲極電極16其端部設為成為比閘極絕緣層(固態電解質層)13的端部還內側的尺寸。

圖13所示的電晶體感測器10c中，在基板11之上配置源極電極15及汲極電極16。源極電極15及汲極電極16被閘極絕緣層(固態電解質層)13覆蓋。通道層14形成於閘極絕緣層(固態電解質層)13之上。通道層14經由設於閘極絕緣層(固態電解質層)13的貫通孔20與源極電極15及汲極電極16連接。又，在閘極絕緣層(固態電解質層)13，設置用來將源極電極15及汲極電極16與外部電源連接的貫通孔20。

圖14所示的電晶體感測器10d中，在基板11之上配置閘極絕緣層(固態電解質層)13。源極電極15及汲極電極16配置於閘極絕緣層(固態電解質層)13之上。電晶體感測器10e，在圖1所示的電晶體感測器10中，示出不具備背閘極電極(導電性材料層)12的構造。

圖15所示的電晶體感測器10e中，在基板11之上配置通道層14，源極電極15及汲極電極16形成於通道層14之上。通道層14、源極電極15及汲極電極16被閘極絕緣層(固態電解質層)13覆蓋。在閘極絕緣層(固態電解質層)13，設置用來將源極電極15及汲極電極16與外部電源連接的貫通孔20。

圖16所示的電晶體感測器10f中，在基板11之上配置通道層14。通道層14被閘極絕緣層(固態電解質層)13覆蓋。源極電極15及汲極電極16形成於閘極絕緣層(固態電解質層)13之上。源極電極15及汲極電極16經由設於閘極絕緣層(固態電解質層)13的貫通孔20與通道層14連接。

圖17所示的電晶體感測器10g中，在基板11之上配置源極電極15及汲極電極16，通道層14形成於源極電極15及汲極電極16之上。通道層14、源極電極15及汲極電極16被閘極絕緣層(固態電解質層)13覆蓋。在閘極絕緣層(固態電解質層)13，設置用來將源極電極15及汲極電極16與外部電源連接的貫通孔20。

又，本實施形態的電晶體感測器10中，背閘極電極(導電性材料層)12雖配置於基板11與閘極絕緣層(固態電解質層)13之間，但背閘極電極(導電性材料層)12的配置並沒有限定。但是，背閘極電極(導電性材料層)12與閘極絕緣層(固態電解質層)13的至少一部分接觸較佳。又，背閘極電極(導電性材料層)12與閘極絕緣層(固態電解質層)13以外電絕緣也可以。背閘極電極(導電性材料層)12，例如，配置於閘極絕緣層(固態電解質層)13的內部也可以。

再來，本實施形態的電晶體感測器10，為在基板11或背閘極電極(導電性材料層)12與通道層14之間形成固態電解質的閘極絕緣層(固態電解質層)13的電晶體感測器，為閘極絕緣層(固態電解質層)13，以包含稀土類元素與鋯(Zr)的金屬氧化物、及包含稀土類元素與鉭(Ta)的金屬氧化物之中的任一者形成，通道層14以至少包含銦(In)的金屬氧化物形成，閘極絕緣層(固態電解質層)13中的碳(C)含有率為0.5atom%以上15atom%以下，且閘極絕緣層(固態電解質層)13中的氫(H)的含有率為2atom%以上20atom%以下的薄膜電晶體感測器也可以。 [實施例]

以下，說明本發明的實施例。但是，本發明並不僅限定於以下的實施例。

[實施例1～2] 使用上述製造方法，以表1所示的材料及厚度，形成圖1所示的那種形狀的基板、閘極電極、閘極絕緣層(固態電解質層)、通道層、源極電極及汲極電極，製作電晶體感測器。將閘極絕緣層(固態電解質層)的材料設為LZO、通道層的材料設為氧化銦(In₂ O₃ )、通道層的寬度W設為300μm、長度L設為50μm。又，將形成閘極絕緣層(固態電解質層)時的加熱溫度設為400℃、形成通道層時的加熱溫度設為300℃。

將閘極絕緣層(固態電解質層)中的碳(C)及氫(H)的含有率，藉由盧瑟福背散射法(Rutherford Backscattering Spectrometry:RBS分析法)、氫前方散射分析法(Hydrogen Forward scattering Spectrometry:HFS分析法)、及核反應解析法(Nuclear Reaction Analysis:NRA分析法)(National Electrostatics Corporation製Pelletron 3SDH)分別測定後，碳(C)的含水率為2.0atom%、氫(H)的含有率為10.1atom%。

接著，依照上述製造方法形成通道層後(圖18(a))，以乙醇與純水洗淨通道層的表面。接著，以將過氧化氫、氨水及水以體積比(v/v)1:1:5混合的溶液，在室溫以10分進行表面處理，之後以純水洗淨，在110℃以10分使通道層的表面乾燥(圖18(b))。

接著，以在乙醇將3-氨丙基三乙氧基矽烷以10體積%混合的乙醇溶液，在室溫以30分進行表面處理，之後以純水洗淨，在120℃以20分進行乾燥(圖18(c))。接著，以在磷酸緩衝液中將戊二醛以2.5體積%溶解的溶液，在室溫以30分進行表面處理，以純水洗淨(圖18(d))。之後，將包含探測DNA液體供應至通道層的表面，藉由化學結合固定探測DNA(圖18(e))。藉此，在通道層上，形成經由探測DNA間接捕捉一鏈的標的DNA等生體物質的捕捉場。在探測DNA，使用在5’側以氨基與6個碳形成的附鏈接的一鏈的探測DNA(也稱為6C-DNA)，確認具有以「20 bases; 6232 MW; Tm 57^o C、5’-[AmC6]CC TA TC GC TG CT AC CG TG AA-3’」表示的配列。

之後，供應構成對探測DNA的相補DNA的標的DNA(也稱為cDNA)，藉由探測DNA與標的DNA的混成，在通道層上捕捉標的DNA(圖18(f))。標的DNA，確認具有以「20 bases; 6182 MW; Tm 57^o C、5’-TT CA CG GT AG CA GC GA TA GG-3’」表示的配列。

(實施例1) 將磷酸緩衝液(PBS)供應至通道層上，將對源極電極-背閘極電極(導電性材料層)間施加的電壓V_BG 設為1.0V、對源極電極-汲極電極間施加的電壓V_DS 設為0.5V，測定V_TG -I_DS 特性。結果顯示於圖19(a)。 從圖19(a)的結果來看，即便重複進行10次的測定的情形也一樣，在V_TG -I_DS 特性幾乎沒有看變化，明白電晶體感測器在磷酸緩衝液中示出檢出的高穩定性。

(實施例2) 將對磷酸緩衝液的血清濃度分別為1%、2%、3%、5%、7%的複數混合液供應至通道層上，將電壓V_BG 設為1.0V、電壓V_DS 設為0.2V，測定V_TG -I_DS 特性。結果顯示於圖19(b)。 從圖19(b)的結果來看，即便使混合液中的血清濃度在1%到7%的範圍變化，在V_TG -I_DS 特性也幾乎不會看到變化。因此，明白電晶體感測器在包含血清的混合液中也表現出檢出的高穩定性。

在實施例中，電晶體感測器在磷酸緩衝液中及包含血清的混合液中的兩者表現出檢出的高穩定性，推測是因為本電晶體感測器在水溶液中非常穩定，又有效地抑制了在閘極絕緣層(固態電解質層)及/或通道層的非特異性結合。

[實施例3] (本發明例1) 以上述表1所示的條件製作電晶體。具體來說，由接下來的方式製作電晶體。 在矽基板上，準備形成厚度500nm的氧化矽(SiO₂ )膜的SiO₂ /Si基板。在該SiO₂ /Si基板的氧化矽膜上，將厚度10nm的鈦(Ti)層與厚度100nm的鉑(Pt)層，依序藉由濺鍍法成膜，形成由Pt/Ti的2層構造的導電性材料層形成的背閘極電極(導電性材料層)。

在得到的背閘極電極(導電性材料層)之上，藉由溶凝膠法形成閘極絕緣層(固態電解質層)。首先，作為閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體溶液將La_0.5 Zr_0.5 O溶液藉由旋轉塗佈法進行塗佈，形成閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體層。接著，將閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體層在氧含有氛圍中，以250℃進行預備燒結後，以400℃進行本燒結，形成由厚度120μm的La_0.5 Zr_0.5 O層(固態電解質層)形成的閘極絕緣層(固態電解質層)。此外，La_0.5 Zr_0.5 O溶液由接下來的方式調製。 將醋酸鑭1.5水合物與丁醇鋯以1:1(莫耳比)的比例進行混合，將得到的混合物換算成La_0.5 Zr_0.5 O濃度以成為0.2mol/kg的方式溶解於丙酸。將得到的混合溶液以110℃的油浴進行30分的回流後，藉由以孔徑0.2μm的膜過濾器過濾，得到0.2mol/kg的La_0.5 Zr_0.5 O溶液。

在得到的閘極絕緣層(固態電解質層)之上，藉由光微影法，形成圖案化成源極電極與汲極電極的形狀的光阻膜。接著，在形成該光阻膜的閘極絕緣層(固態電解質層)之上，將厚度50nm的ITO層、與厚度100nm的鉑(Pt)層依該順序藉由濺鍍法成膜後，將光阻膜除去。形成Pt/ITO的2層構造的源極電極與汲極電極。源極電極與汲極電極的尺寸分別設為寬度320μm×長度200μm，源極電極與汲極電極的間隔設為50μm。

接著，在閘極絕緣層(固態電解質層)之上，藉由光微影法，形成圖案化成通道層的形狀的光阻膜。接著，在形成該光阻膜的閘極絕緣層(固態電解質層)之上，作為通道層用前驅體溶液將In₂ O₃ 溶液藉由旋轉塗佈法進行塗佈，形成通道層用前驅體層。接著，將該通道層用前驅體層以250℃進行預備燒結後，在氧含有氛圍中，以300℃進行本燒結，形成由厚度20μm的In₂ O₃ (無機半導體)形成的通道層。通道層的尺寸設為寬度300μm×長度50μm。此外，In₂ O₃ 溶液由接下來的方式調製。 將硝酸銦3水合物換成In₂ O₃ 濃度以成為0.2mol/kg的方式溶解於2-甲氧基乙醇。將得到的溶液以110℃的油浴進行30分的回流後，藉由以孔徑0.2μm的膜過濾器過濾，得到濃度為0.2mol/kg的In₂ O₃ 溶液。

(從前的TFT感測器) 除了將閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體層的本燒結的溫度設為550℃、通道層用前驅體層的本燒結溫度設為500以外，以與本發明例1一樣的方式，製作從前的TFT感測器。

(本發明例2) 除了作為閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體溶液使用Sm_0.1 Zr_0.9 O溶液，形成由Sm_0.1 Zr_0.9 O層形成的閘極絕緣層(固態電解質層)以外，以與本發明例1一樣的方式，製作本發明例2的電晶體感測器。此外，Sm_0.1 Zr_0.9 O溶液由接下來的方式調製。 將醋酸釤四水合物與丁醇鋯以1:9(莫耳比)的比例進行混合，將得到的混合物換算成Sm_0.1 Zr_0.9 O濃度以成為0.2mol/kg的方式溶解於丙酸。將得到的混合液以110℃的油浴進行30分的回流後，藉由以孔徑0.2μm的膜過濾器過濾，得到濃度為0.2mol/kg的Sm_0.1 Zr_0.9 O溶液。

(本發明例3) 除了作為閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體溶液使用Sm_0.3 Zr_0.7 O溶液，形成由Sm_0.3 Zr_0.7 O層形成的閘極絕緣層(固態電解質層)以外，以與本發明例1一樣的方式，製作本發明例3的電晶體感測器。此外，除了Sm_0.3 Zr_0.7 O溶液為將醋酸釤四水合物與丁醇鋯以3:7(莫耳比)的比例進行混合以外，以與本發明例3一樣的方式調製。

(本發明例4) 除了作為閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體溶液使用Dy_0.1 Zr_0.9 O溶液，形成由Dy_0.1 Zr_0.9 O層形成的閘極絕緣層(固態電解質層)以外，以與本發明例1一樣的方式，製作本發明例4的電晶體感測器。此外，Sm_0.1 Zr_0.9 O溶液由接下來的方式調製。 將醋酸鏑四水合物與丁醇鋯以1:9(莫耳比)的比例進行混合，將得到的混合物換算成Dy_0.1 Zr_0.9 O濃度以成為0.2mol/kg的方式溶解於丙酸。將得到的混合液以110℃的油浴進行30分的回流後，藉由以孔徑0.2μm的膜過濾器過濾，得到濃度為0.2mol/kg的Dy_0.1 Zr_0.9 O溶液。

(本發明例5) 除了作為閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體溶液使用Dy_0.3 Zr_0.7 O溶液，形成由Dy_0.3 Zr_0.7 O層形成的閘極絕緣層(固態電解質層)以外，以與本發明例1一樣的方式，製作本發明例5的電晶體感測器。此外，除了Dy_0.3 Zr_0.7 O溶液為將醋酸鏑四水合物與丁醇鋯以3:7(莫耳比)的比例進行混合以外，以與本發明例5一樣的方式調製。

(本發明例6) 除了作為閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體溶液使用La_0.3 Ta_0.7 O溶液，形成由La_0.3 Ta_0.7 O層形成的閘極絕緣層(固態電解質層)以外，以與本發明例1一樣的方式，製作本發明例6的電晶體感測器。此外，La_0.3 Ta_0.7 O溶液由接下來的方式調製。 將醋酸鑭1.5水合物與丁醇鉭以3:7(莫耳比)的比例進行混合，將得到的混合物換算成La_0.3 Ta_0.7 O濃度以成為0.2mol/kg的方式溶解於丙酸。將得到的混合液以110℃的油浴進行30分的回流後，藉由以孔徑0.2μm的膜過濾器過濾，得到濃度為0.2mol/kg的La_0.3 Ta_0.7 O溶液。

(本發明例7) 除了作為閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體溶液使用La_0.3 Ta_0.7 O溶液，形成由La_0.3 Ta_0.7 O層形成的閘極絕緣層(固態電解質層)、及作為通道層用前驅體溶液使用ZnO溶液，形成由ZnO層形成的通道層、再來將通道層的尺寸設為寬度50μm×長度10μm以外，以與本發明例1一樣的方式，製作本發明例7的電晶體感測器。此外，除了La_0.3 Ta_0.7 O溶液為將醋酸鑭1.5水合物與丁醇鋯以3:7(莫耳比)的比例進行混合以外，以與本發明例1一樣的方式調製。 此外，ZnO溶液由接下來的方式調製。 以將硝酸鋅2水合物、乙醯丙酮、及醋酸銨分別成為1:1:1(莫耳比)的方式混合，將得到的混合物，換算成ZnO濃度以成為0.4mol/kg的方式溶解於2-甲氧基乙醇。將得到的溶液以110℃的油浴進行30分的回流後，藉由以孔徑0.2μm的膜過濾器過濾，得到濃度為0.4mol/kg的ZnO溶液。

(本發明例8) 除了將通道層的尺寸設為寬度300μm×長度50μm以外，以與本發明例7一樣的方式，製作本發明例8的電晶體感測器。

(本發明例9) 除了作為通道層用前驅體溶液，使用In_0.33 Ga_0.33 Zn_0.33 O溶液，形成由In_0.33 Ga_0.33 Zn_0.33 O層形成的通道層以外，以與本發明例7一樣的方式，製作本發明例10的電晶體感測器。此外，In_0.33 Ga_0.33 Zn_0.33 O溶液由接下來的方式調製。 以將硝酸銦3水合物、硝酸鎵n水合物(n＝7～9)、及醋酸鋅2水合物分別成為1:1:1(莫耳比)的方式混合，將得到的混合物，換算成In_0.33 Ga_0.33 Zn_0.33 O濃度以成為0.3 mol/kg的方式溶解於2-甲氧基乙醇。將得到的混合溶液以110℃的油浴進行30分的回流後，藉由以孔徑0.2μm的膜過濾器過濾，得到濃度為0.4mol/kg的In_0.33 Ga_0.33 Zn_0.33 O溶液。

(本發明例10) 除了將通道層的尺寸設為寬度300μm×長度50μm以外，以與本發明例9一樣的方式，製作本發明例10的電晶體感測器。

(比較例1) 除了未設置背閘極電極(導電性材料層)與閘極絕緣層(固態電解質層)，亦即在SiO₂ /Si基板的氧化矽膜上形成源極電極、汲極電極、及通道層以外，以與本發明例1一樣的方式，製作比較例1的電晶體感測器。

(評價) 關於以本發明例2～10製作的電晶體感測器，將閘極絕緣層(固態電解質層)中的碳(C)與氫(H)的含有率藉由上述方法測定。關於以本發明例2～10及比較例1製作的電晶體感測器藉由下記方法測定感測特性。其結果顯示於下記表2。

(感測特性的測定方法) 將通道層作為中心，藉由光微影法形成光阻膜，形成750μm×750μm的正方形狀的DNA探測承載區域(承載部)。DNA探測承載區域(承載部)包含閘極絕緣層(固態電解質層)與通道層。再來，在DNA探測承載區域(承載部)的外周設置壁部，形成包含通道層與閘極絕緣層(固態電解質層)的液體保持部。接著，在DNA探測承載區域(承載部)藉由上述方法承載用來捕捉測定對象即生體物質的探測DNA。

作為試料，準備標的DNA濃度為10ag/mL、1fg/mL、100fg/mL的標的DNA溶液及胚料。對液體保持部供應各試料測定V_TG -I_DS 特性。V_TG -I_DS 特性的測定，將施加至源極電極-汲極電極間的電壓V_DS 以0.2V的條件進行。藉由該測定得到的V_TG -I_DS 特性之一例示於圖20。從圖20的圖形讀取I_DS 到達1μA時的V_TG 之值。接著，將試料的標的DNA濃度作為橫軸讀取的V_TG 值設為縱軸進行標記的圖形示於圖21。將連結圖21所示的標記的點的線的斜率作為感測特性(單位:mV/位置)。感測特性的值大表示感度高。從擴大對於標的DNA的感度、與標的DNA的檢出可能範圍使檢出的穩定性提升的觀點來看，感測特性為10mV/decade以上較佳、20mV/decade以上特佳。

從表2所示的結果，明白閘極電極層設為包含無機固態電解質的固態電解質層的本發明例2～10的電晶體感測器，感測特性為10mV/decade以上，對標的DNA的感度與檢出的穩定性提升。

(本發明例11～14) 除了作為閘極絕緣層(固態電解質層)用前驅體溶液使用La_0.3 Zr_0.7 O溶液，形成由La_0.3 Zr_0.7 O層形成的閘極絕緣層(固態電解質層)以外，以與本發明例1一樣的方式，製作本發明例11~14的電晶體感測器。此外，La_0.3 Zr_0.7 O溶液由接下來的方式調製。 將醋酸鑭1.5水合物與丁醇鋯以3:7(莫耳比)的比例進行混合，將得到的混合物換算成La_0.3 Zr_0.7 O濃度以成為0.2mol/kg的方式溶解於丙酸。將得到的混合液以110℃的油浴進行30分的回流後，藉由以孔徑0.2μm的膜過濾器過濾，得到濃度為0.2mol/kg的La_0.3 Zr_0.7 O溶液。

本發明例11～14中，關於得到的電晶體感測器，承載探測DNA，變更用來捕捉標的DNA的DNA探測承載區域(承載部)的尺寸，亦即與標的DNA溶液接觸的部分的尺寸，測定感測特性。DNA探測承載區域的尺寸，以藉由光微影法在電晶體感測器的表面形成光阻膜進行調整。圖22為表示以本發明例12製作的電晶體感測器的平面圖。如圖22所示，電晶體感測器10h，具備通道層14、連接至通道層14的源極電極15及汲極電極16。源極電極15連接至源極電極引出線15a，汲極電極16連接至汲極電極引出線16a。通道層14的周圍、源極電極15與源極電極引出線15a及汲極電極16與汲極電極引出線16a被光阻膜19a被覆，未被光阻膜19a被覆的部分為與DNA探測承載區域19b，亦即標的DNA溶液接觸的部分。通道層14的尺寸為300 μm× 50μm、DNA探測承載區域19b的尺寸為500μm×500 μm。本發明例11中，將DNA探測承載區域19b的尺寸設為300μm×50μm，將通道層14以外以光阻膜19a被覆。本發明例13中，將DNA探測承載區域19b的尺寸設為750μm×750 μm。本發明例14中，未以光阻膜19a被覆。

從表3所示的結果，明白隨著DNA探測承載區域19b(承載部)的面積變大，感測特性會提升。這可能是因為被閘極絕緣層(固態電解質層)的探測DNA捕捉到的標的DNA的電荷產生的電場傳達至通道層而提高了電特性的變化量變大的效應(天線效應)。

(本發明例14) 本實施例使用的包含稀土類元素(R)與鋯(Zr)的金屬氧化物(RZrO)為固態電解質膜，亦即表現離子傳導性，如同以下，進行交流阻抗測定確認。 將測定用樣本由以下的方式製作。首先，以與本發明例1一樣的方式，在SiO₂ /Si基板以濺鍍法形成Ti/Pt電極膜(下部電極膜)。接著，在下部電極膜之上藉由溶凝膠法將RZrO膜以120nm的厚度形成。將該附RZrO膜的SiO₂ /Si基板擷取成20×20mm² 的正方形，在RZrO膜之上，配置在中央具有5×5mm² 的正方形的孔部的不銹鋼製的連接遮罩，以濺鍍法形成面積為5×5mm² 的正方形的ITO/Pt電極膜(上部電極膜)。藉此，製作以SiO₂ /Si基板、下部電極膜、RZrO膜、上部電極膜的順序層積的測定用樣本。

測定使用交流阻抗測定裝置(Bio-Logic公司製SP-300)進行。上述測定用樣本的下部電極膜及上部電極膜與交流阻抗測定裝置使用Al標籤電極賿帶連接，下部電極膜及上部電極膜與Al標籤電極賿帶使用Ag糊料黏接。測定條件設為交流頻率範圍:0.1～7MHz、交流電壓振幅:0.1mV。關於RZrO膜以包含稀土類La與Zr的LaZrO膜(LaZrO、La:Zr＝3:7)的樣本測定到的交流阻抗的實數部與虛數部，將進行科爾標記(Cole-Cole plot)的圖形示於圖23。如圖23所示，分佈出現圓弧，根據該圓弧的解析，傳導率成為6.0×10^-7 S/cm。關於其他RZrO膜也同樣進行離子傳導率的測定，確認到在本發明例使用的RZrO膜都成為1.0×10^-8 S/cm以上的值。

10,10a,10b,10c,10e,10f,10g,10h:電晶體感測器 11:基板 12:背閘極電極(導電性材料層) 13:閘極絕緣層(固態電解質層) 14:通道層 14a:表面 15:源極電極 15a:源極電極引出線 16:汲極電極 16a:汲極電極引出線 17:露出部 18:液體保持部 19a:光阻膜 19b:DNA探測承載區域 20:貫通孔 21:參照電極 21a:參照電極引出線 22:壁部 23:第1電壓供應部 24:第2電壓供應部 31:探測DNA 32:標的DNA

[圖1]圖1(a)為表示本發明的第1實施形態的電晶體感測器的構造的一例的剖面圖(沿圖1(b)的線I-I的剖面圖)，圖1(b)為平面圖。 [圖2]圖2(a)～圖2(d)為表示圖1(a)的電晶體感測器的製造方法的工程的一例的剖面圖。 [圖3]圖3為表示使用圖1(a)的電晶體感測器的DNA的檢出方法的示意圖。 [圖4]圖4為表示本發明例1的電晶體感測器的V_TG -I_DS 特性的圖形。 [圖5]圖5為表示從前的電晶體感測器的V_TG -I_DS 特性的圖形。 [圖6]圖6為說明閘極絕緣層(固態電解質層)與背閘極電極(導電性材料層)的作用的電晶體感測器的剖面圖。 [圖7]圖7(a)～圖7(d)為表示使用圖1的電晶體感測器重複進行標的DNA的檢出的檢出方法之一例的示意圖。 [圖8]圖8(a)及圖8(b)為表示改變圖1的電晶體感測器中的通道層的寬度時的頂閘極電壓V_TG 與汲極電流I_DS 的關係的圖形。 [圖9]圖9(a)～圖9(d)為表示不在通道層上固定探測DNA而進行標的DNA的檢出的比較實驗之一例的示意圖。 [圖10]圖10為表示使用圖9的比較實驗，使標的DNA的濃度變化時的頂閘極電壓V_TG 與汲極電流I_DS 的關係的圖形。 [圖11]圖11(a)為表示本發明的第1實施形態的電晶體感測器的構造的別的一例的剖面圖(沿圖11(b)的線II-II的剖面圖)，圖11(b)為平面圖。 [圖12]圖12為表示本發明的第1實施形態的電晶體感測器的構造的再別的一例的剖面圖。 [圖13]圖13為表示本發明的第1實施形態的電晶體感測器的構造的再別的一例的剖面圖。 [圖14]圖14為表示本發明的第1實施形態的電晶體感測器的構造的再別的一例的剖面圖。 [圖15]圖15為表示本發明的第1實施形態的電晶體感測器的構造的再別的一例的剖面圖。 [圖16]圖16為表示本發明的第1實施形態的電晶體感測器的構造的再別的一例的剖面圖。 [圖17]圖17為表示本發明的第1實施形態的電晶體感測器的構造的再別的一例的剖面圖。 [圖18]圖18(a)～圖18(f)為表示在實施例中的電晶體感測器上，承載用來捕捉測定對象即生體物質的探測DNA的工程的示意圖。 [圖19]圖19(a)為表示實施例中的電晶體感測器的磷酸緩衝液中的穩定度評價的圖形、圖19(b)為表示血清中的穩定度評價的圖形。 [圖20]圖20為表示以實施例製作的電晶體感測器測定到的V_TG -I_DS 特性的圖形。 [圖21]圖21為將圖20的圖形中的試料的標的DNA濃度作為橫軸、將從圖20的圖形讀取到的I_DS 到達1μA時的V_TG 之值作為縱軸進行標記的圖形。 [圖22]圖22為表示以本發明例12製作的電晶體感測器的平面圖。 [圖23]圖23為將以本發明例15測定到的固態電解質的阻抗進行科爾標記(Cole-Cole plot)的圖形。

10:電晶體感測器

11:基板

12:背閘極電極(導電性材料層)

13:閘極絕緣層(固態電解質層)

14:通道層

15:源極電極

15x:第1源極電極(ITO層)

15y:第2源極電極(Pt)

16:汲極電極

16x:第1汲極電極(ITO層)

16y:第2汲極電極(Pt)

17:露出部

Claims (9)

1. 一種電晶體感測器，具有：基板、設於前述基板的一面之上的通道層、及設於前述基板與前述通道層之間或前述通道層的與前述基板側相反側的面之上的固態電解質層； 前述通道層包含無機半導體； 前述固體電解質層包含無機固體電解質； 該電晶體感測器，具備：前述通道層及前述固態電解質層之中的任一者或兩者的至少一部分露出至外部的露出部。
2. 如請求項1記載的電晶體感測器，其中，前述固態電解質層，以包含稀土類元素與鋯(Zr)的金屬氧化物、及包含稀土類元素與鉭(Ta)的金屬氧化物之中的任一者形成；前述通道層，以至少包含銦(In)的金屬氧化物形成；前述固態電解質層中的碳(C)的含有率為0.5atom%以上15atom%以下，且前述固態電解質層中的氫(H)的含有率為2atom%以上20atom%以下。
3. 如請求項1或2記載的電晶體感測器，其中，前述固態電解質層的離子傳導率為1×10^-8 S/cm以上。
4. 如請求項1~3中任1項記載的電晶體感測器，其中，前述露出部的表面，具有直接或間接捕捉生體物質的捕捉場。
5. 如請求項4記載的電晶體感測器，其中，前述捕捉場固定用來捕捉前述生體物質的探測分子。
6. 如請求項1~5中任1項記載的電晶體感測器，更具備：在前述露出部的上部，能保持包含生體物質的液體的保持部。
7. 如請求項1~6中任1項記載的電晶體感測器，更具備：接觸前述固態電解質層的至少一部分的導電性材料層；前述導電性材料層與前述固態電解質層以外電絕緣。
8. 如請求項1~7中任1項記載的電晶體感測器，更具備：連接前述通道層的源極電極及汲極電極； 以接觸前述露出部的方式配置包含生體物質的液體時，插入包含前述生體物質的液體中的參照電極； 基於與前述源極電極之間的電壓、及前述源極電極-前述汲極電極間的電流，檢出前述生體物質的檢出部。
9. 一種生體物質檢出方法，係利用如請求項8記載的電晶體感測器，包含： 對前述露出部，供應包含生體物質的液體的工程； 在包含前述生體物質的液體中插入前述參照電極的工程； 在前述參照電極與前述電晶體感測器的前述源極電極之間施加電壓，並測定前述電晶體感測器的前述源極電極-前述汲極電極間的電流，基於前述參照電極-前述源極電極間的電壓、及前述源極電極-前述汲極電極間的電流檢出前述生體物質的工程。

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