TWI786604B - 生物感測器系統及其使用方法 - Google Patents

生物感測器系統及其使用方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI786604B
TWI786604B TW110114155A TW110114155A TWI786604B TW I786604 B TWI786604 B TW I786604B TW 110114155 A TW110114155 A TW 110114155A TW 110114155 A TW110114155 A TW 110114155A TW I786604 B TWI786604 B TW I786604B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
electrode
biosensor
electrodes
test sample
array
Prior art date
Application number
TW110114155A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202232094A (zh
Inventor
黃毓傑
蕭怡馨
黃睿政
Original Assignee
台灣積體電路製造股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 台灣積體電路製造股份有限公司 filed Critical 台灣積體電路製造股份有限公司
Publication of TW202232094A publication Critical patent/TW202232094A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI786604B publication Critical patent/TWI786604B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/447—Systems using electrophoresis
    • G01N27/44756—Apparatus specially adapted therefor
    • G01N27/44782—Apparatus specially adapted therefor of a plurality of samples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
    • G01N27/4145—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS specially adapted for biomolecules, e.g. gate electrode with immobilised receptors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C5/00—Separating dispersed particles from liquids by electrostatic effect
    • B03C5/005—Dielectrophoresis, i.e. dielectric particles migrating towards the region of highest field strength
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C5/00—Separating dispersed particles from liquids by electrostatic effect
    • B03C5/02—Separators
    • B03C5/022—Non-uniform field separators
    • B03C5/026—Non-uniform field separators using open-gradient differential dielectric separation, i.e. using electrodes of special shapes for non-uniform field creation, e.g. Fluid Integrated Circuit [FIC]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/447—Systems using electrophoresis
    • G01N27/44704—Details; Accessories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/26—Details of magnetic or electrostatic separation for use in medical applications

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Steroid Compounds (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

一種生物感測器系統，包含生物感測器陣列及位於生物感 測器附近的多個電極。控制器經配置以選擇性地使多個電極通電以產生DEP力，以相對於生物感測器陣列選擇性地定位測試樣品。

Description

生物感測器系統及其使用方法
本發明實施例是有關於一種生物感測器系統及其使用方法。
生物感測器是關於用於感測及檢測生物分子的元件且基於電子、電化學、光學以及機械檢測原理來進行操作。包含電晶體的生物感測器是電感測生物實體或生物分子的電荷、光子以及機械特性的感測器。檢測可藉由檢測生物實體或生物分子本身，或經由特定反應物與生物實體/生物分子之間的相互作用及反應來執行。此類生物感測器可使用半導體製程製造，可快速轉換電訊號，且可容易地應用於積體電路(integrated circuit；IC)及微機電系統(microelectromechanical system；MEMS)。
本發明實施例提供生物感測器系統，包括：生物感測器陣列；多個電極，位於生物感測器陣列附近；以及控制器，經配置以選擇性地使多個電極通電以產生介電泳(DEP)力，以相對於生物感測器陣列選擇性地定位測試樣品。
本發明實施例提供一種生物感測器系統，包括：處置基底；內連線層，位在處置基底上方；元件基底，位在內連線層上方，元件基底包含電連接至內連線層的生物感測器陣列；隔離層，位在元件基底上方；多個電極，形成於隔離層上方且延伸穿過隔離層及元件基底至內連線層，多個電極經配置以接收AC訊號從而建立介電泳力，以相對於生物感測器陣列選擇性地定位測試樣品。
本發明實施例提供一種方法，包括：提供生物感測器陣列；提供三維(3D)測試樣品；藉由生物感測器陣列收集關於三維測試樣品的第一段的資料；產生介電泳力以相對於生物感測器陣列來重新定位三維測試樣品；藉由生物感測器陣列收集關於三維測試樣品的第二段的資料；以及組合關於三維測試樣品的第一段及第二段的資料。
100:生物感測器系統
102:感測器陣列
104:流體遞送系統
106:電極陣列/電極圖案
108:控制器
110:bioFET
112:豎直流體閘極
114:源極區
116:汲極區
118:感測膜
120:通道區
122:流體
126:電流
130:bioFET元件
132:參考電極
134:元件基底
136:內連線結構
138:處置基底
140:井區
142:閘極介電層
144:隔離層
146:感測井
148:背閘極電極
150:生物感測器元件
152:微流體蓋
154:第一電極組
156:第二電極組/內部電極組
160:電壓源
170:開口
172:導電接墊
174:金屬層
176:光阻罩幕
200:方法
210、212、214、216、220、222、230、232、234:步驟
250:測試樣品
252:第一區
254:第二區
256、258:箭頭
A-A:線
E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7、E8:電極
V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8:電壓
VRE:參考電極致動訊號
X、Y、Z:軸
結合附圖閱讀以下詳細描述會最佳地理解本揭露的各態樣。應注意，根據業界中的標準慣例，各種特徵並未按比例繪製。實際上，可出於論述清楚起見而任意增大或減小各種特徵的尺寸。另外，圖式作為本發明的實施例的實例是說明性的且並不意欲為限制性的。
圖1是示出根據一些實施例的實例生物感測器系統的態樣的方塊圖。
圖2是示意性地示出根據一些實施例的bioFET的實例的方塊圖。
圖3是示出根據一些實施例的背側感測bioFET元件的態樣 的截面側視圖。
圖4是示出根據一些實施例的用於使用2D生物感測器元件對測試樣品進行3D分析的方法的流程圖。
圖5A至圖5C是示出根據一些實施例的圖4中所示的方法的態樣的方塊圖。
圖6是示出根據一些實施例的實例生物感測器元件的態樣的俯視圖。
圖7是示出根據一些實施例的圖6中所示的實例生物感測器元件的其他態樣的俯視圖。
圖8是示出根據一些實施例的圖6及圖7中所示的實例生物感測器元件的其他態樣的截面側視圖。
圖9是概念地示出根據一些實施例的作用於測試樣品的正介電泳(dielectrophoresis；DEP)力的方塊圖。
圖10是概念地示出根據一些實施例的作用於測試樣品的負DEP力的方塊圖。
圖11是示出根據一些實施例的用以產生DEP力的電極啟動的實例的方塊圖。
圖12是示出根據一些實施例的用以產生DEP力的電極啟動的另一實例的方塊圖。
圖13是示出根據一些實施例的用以產生DEP力的電極啟動的另一實例的方塊圖。
圖14是示出根據一些實施例的用以產生DEP力的電極啟動的另一實例的方塊圖。
圖15是示出根據一些實施例的用以產生DEP力的電極啟動 的另一實例的方塊圖。
圖16至圖20示出根據一些實施例的用於形成繪示於圖6至圖8中的生物感測器元件的電極的製程的實例。
以下揭露內容提供用於實施所提供主題的不同特徵的許多不同實施例或實例。下文描述組件及佈置的具體實例以簡化本揭露。當然，這些組件以及佈置僅為實例且不意欲為限制性的。舉例而言，在以下描述中，第一特徵在第二特徵上方或上的形成可包含第一特徵及第二特徵直接接觸地形成的實施例，且亦可包含額外特徵可在第一特徵與第二特徵之間形成使得第一特徵與第二特徵可不直接接觸的實施例。另外，本揭露可在各種實例中重複附圖標號及/或字母。此重複是出於簡單及清楚的目的，且本身並不指示所論述的各種實施例及/或配置之間的關係。
另外，為易於描述，在本文中可使用諸如「在...下面」、「在...下方」、「下部」、「在...上方」、「上部」以及其類似者的空間相對術語，以描述如諸圖中所示出的一個元件或特徵與另一元件或特徵的關係。除諸圖中所描繪的定向外，空間相對術語意欲涵蓋元件在使用或操作中的不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或以其他定向)，且本文中所使用的空間相對描述詞可同樣相應地進行解釋。
一般而言，如本文中所使用的「生物感測器」是指用於檢測化學物質的分析元件，所述化學物質將生物組分與物理化學檢測器組合。此類生物組分可包含例如細胞、細胞組、組織、微生物、 細胞器、細胞受體、酶、抗體、核酸等。此類生物衍生材料或仿生組分與研究中的分析物相互作用、結合或識別研究中的分析物。
如本文中所使用的術語「bioFET」是指具有半導體轉換器的場效感測器，且更具體而言，是指基於場效電晶體(field-effect transistor；FET)的生物感測器。在生物場效電晶體(bioFET)中，由充當表面受體的固定探針分子的生物或生物化學兼容層或生物功能層來替代控制半導體源極及半導體汲極接觸之間的電導的金屬氧化物半導體場效電晶體(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor；MOSFET)的閘極。基本上，bioFET是具有半導體轉換器的場效生物感測器。bioFET的一個決定優勢是無標記操作的可能性。具體而言，bioFET能夠避免成本高且耗時的標記操作，諸如使用例如螢光或放射性探針標記分析物。
bioFET的典型檢測機制是由於目標生物分子或生物實體與感測表面或固定在bioFET的感測表面上的受體分子的結合而引起的轉換器的電導調變。當目標生物分子或生物實體與感測表面或固定受體結合時，bioFET的汲極電流會隨感測表面的電位而變化。可測量汲極電流的這種改變，且可識別受體與目標生物分子或生物實體的結合。諸如離子、酶、抗體、配體、受體、胜肽、寡核苷酸、器官細胞、生物體以及組織片的各種各樣的生物分子及生物實體可用於使bioFET的感測表面功能化。舉例而言，為檢測單股去氧核糖核酸(single-stranded deoxyribonucleic acid；ssDNA)，可用固定互補ssDNA股來功能化bioFET的感測表面。此外，為檢測諸如腫瘤標記的各種蛋白質，可用單株抗體來功能化bioFET的感測表面。
生物感測器通常用於諸如細胞培養的測試樣品的二維(two-dimensional；2D)分析。然而，需要三維(3D)細胞分析以獲得關於測試樣品的額外資訊。與典型的2D細胞培養相比，3D細胞分析可提供更多相關資訊。舉例而言，2D電極或影像感測器的陣列可用於監視3D細胞。然而，此佈置僅自實際接觸2D生物感測器表面的子細胞得到部分資訊。基於此不完整的資訊，可難以得到整個3D細胞的準確行為概況。
根據本揭露的態樣，使用諸如介電泳(DEP)的技術在半導體生物感測器平台上操縱待分析的3D細胞以分析整個3D細胞。舉例而言，此DEP技術可經配置以捕獲、提升以及旋轉3D細胞，以使用半導體生物感測器平台進行監視及分析。一般而言，DEP是指當介電質粒子經受不均勻電場時作用在介電質粒子上的力的現象。此力不需要使粒子帶電。在本文所揭露的實施例中使用DEP對細胞的操縱提供一種使用2D感測器來達成3D電性細胞檢測的方法。
圖1是根據本揭露的實例生物感測器系統100的方塊圖。如圖1中所示，實例生物感測器系統100可尤其包含感測器陣列102、流體遞送系統104、電極陣列106以及控制器108。感測器陣列102可具有用於檢測生物或化學分析物的至少一個感測元件。
感測器陣列102可包含bioFET 110的陣列，其實例示出於圖2中。可功能化圖2中所示的bioFET 110以檢測特定目標分析物，且可使用不同捕捉試劑來功能化感測器中的不同者以用於檢測不同目標分析物。bioFET可以多個列及行佈置，從而形成感測器的2維陣列。在一些實施例中，使用不同捕捉試劑功能化各 列bioFET。在一些實施例中，使用不同捕捉試劑功能化各行bioFET。
流體遞送系統104可將一或多個流體樣品遞送至感測器陣列102。流體遞送系統104可以是定位於感測器陣列102上方以容納感測器陣列102上方的流體的微流體井。流體遞送系統104亦可包含用於將各種流體遞送至感測器陣列102的微流體通道。流體遞送系統104可包含經設計以將流體遞送至感測器陣列102的任何數目個閥門、泵、腔室、通道。電極陣列106可包含多個電極，所述多個電極經配置以操縱待由感測器陣列分析的樣品，諸如細胞。
控制器108可向感測器陣列102及電極陣列106兩者發送及接收電訊號，以按需求定位樣品以執行生物或化學感測測量。控制器108亦可將電訊號發送至流體遞送系統104，以例如致動一或多個閥門、泵或馬達。控制器108可包含一或多個處理元件，諸如微處理器，且可為可程式化的以控制電極陣列106、感測器陣列102及/或流體遞送系統104的操作。將在下文更詳細地論述可自感測器陣列102發送及接收到的各種電訊號的實例。
實例bioFET 110可尤其包含豎直流體閘極(vertical fluid gate；VFG)112、源極區114、汲極區116、感測膜118以及通道區120。流體遞送系統104在感測膜118上方施加流體122。流體122可含有分析物。感測膜118可以是將流體122與通道區120分離的電絕緣及化學絕緣層。感測膜118可尤其包含一層捕捉試劑。捕捉試劑對分析物具有特異性且能夠結合目標分析物或目標試劑。在結合分析物之後，在感測膜118的表面處發生靜電位改變， 其繼而導致bioFET 110的靜電閘控效應以及源電極及汲電極之間的電流(例如，Ids電流126)的可測量變化。施加至豎直流體閘極112的電壓亦可改變Ids 126。換言之，bioFET 110的輸出訊號是與施加至豎直流體閘極112的電壓有關係的Ids 126。在一個實施例中，bioFET可為雙閘極背側FET感測器，但其他類型的bioFET也在本揭露的範疇內。
圖3示出根據一些所揭露實施例的背側感測bioFET元件130。後段製程(back-end-of-line；BEOL)內連線結構136佈置在處置基底138上方，且元件基底134佈置在BEOL內連線結構136上方。參考電極132佈置在元件基底134上方。處置基底138可為例如塊狀半導體基底，諸如單晶矽的塊狀基底。
內連線結構136可包含具有導電線的多層內連線(multi-layer interconnect；MLI)結構、導電豎直內連線存取件(通孔)及/或插入介電層(例如，層間介電(interlayer dielectric；ILD)層)。內連線結構136可提供至bioFET 110的各種物理連接及電連接。導電線可包括銅、鋁、鎢、鉭、鈦、鎳、鈷、金屬矽化物、金屬氮化物、多晶矽、其組合及/或可能包含一或多個層或襯層的其他材料。插入介電層(例如ILD層)可包括二氧化矽、氟化矽玻璃(fluorinated silicon glass；FGS)、SILK(密歇根州陶氏化學(Dow Chemical)的產品)、BLACK DIAMOND(加利福尼亞州聖克拉拉應用材料公司(Applied Materials)的產品)及/或其他適合的絕緣材料。MLI結構可藉由CMOS製造中典型的適合製程形成，諸如CVD、PVD、ALD、鍍覆、旋轉塗佈及/或其他製程。
元件基底134容納bioFET 110，且可是例如絕緣層上半 導體(semiconductor-on-insulator；SOI)基底或塊狀半導體基底的半導體層。bioFET 110包括一對源極區114/汲極區116，且在一些實施例中，包括背閘極電極148。源極區114/汲極區116具有第一摻雜類型且佈置在元件基底134內，分別在bioFET 110的通道區120的相對側上。通道區120具有與第一摻雜類型相反的第二摻雜類型，且佈置在元件基底134中，側向佈置於源極區114/汲極區116之間。第一摻雜類型及第二摻雜類型可例如分別為n型及p型，或反之亦然。在一些實施例中，如所繪示，bioFET 110穿過元件基底134以自元件基底134的頂部表面延伸至元件基底134的底部表面來佈置。在一些其他實施例中，源極區114/汲極區116以及通道區120佈置在元件基底134的下側處(元件基底134的下部部分)。在一些實施例中，bioFET 110佈置於具有第二摻雜類型的元件基底134的井區140內，且/或電耦接至BEOL內連線結構136。背閘極電極148佈置在元件基底134下方，側向佈置於源極區114/汲極區116之間，且藉由bioFET 110的閘極介電層142與元件基底134間隔開。在一些實施例中，背閘極電極148電耦接至BEOL內連線結構136及/或為金屬、摻雜多晶矽或其組合。
隔離層144佈置在元件基底134上方，且包括感測井146。感測井146延伸至隔離層144中以接近通道區120，且至少部分地由生物感測膜118來裝襯。另外，在一些實施例中，感測井146延伸穿過隔離層144以暴露通道區120且/或側向佈置於源極區114/汲極區116之間。在一些實施例中，感測井146及內襯生物感測膜118側向延伸以與通道區120及源極區114/汲極區116的邊界交叉，從而部分地覆蓋源極區114/汲極區116。隔離層144可為例 如二氧化矽、SOI基底的內埋氧化物(buried oxide；BOX)層、一些其他介電質或其組合。生物感測膜118內襯感測井146，且在一些實施例中，覆蓋隔離層144。儘管圖3中未繪示，但在一些其他實施例中，生物感測膜118取決於例如用於外部配線接墊的應用可具有開口。另外，生物感測膜118經配置以與生物實體反應或結合以促進通道區120的電導的改變，使得可基於通道區120的電導來檢測生物實體的存在。生物感測膜118可例如為氮化鈦、鈦、高κ介電質、經配置以與生物實體反應或結合的一些其他材料或其組合。生物實體可為例如DNA、核糖核酸(ribonucleic acid；RNA)、藥物分子、酶、蛋白質、抗體、抗原或其組合。生物感測膜118可包含用於任何特定生物分子結合的材料。在一實施例中，生物感測膜118包含諸如HfO2的高k介電材料。在一實施例中，生物感測膜118包含諸如Pt、Au、Al、W、Cu及/或其他適合的金屬的金屬層。其他例示性生物感測膜118包含高k介電膜、金屬、金屬氧化物、介電質及/或其他適合的材料。作為另一實例，生物感測膜118包含HfO2、Ta2O5、Pt、Au、W、Ti、Al、Cu、此類金屬的氧化物、SiO2、Si3N4、Al2O3、TiO2、TiN、SnO、SnO2及/或其他適合的材料。生物感測膜118可包含多層材料。生物感測膜118可例如具有小於約100奈米的厚度。
在一些實施例中，參考電極132安置在感測井146上方。在其他實施例中，參考電極132可間接或直接定位於側向緊靠感測井146的隔離層144上。參考電極132可替代地間接或直接安置在生物感測膜118下方。在一些實施例中，參考電極132包括鉑(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、氯銀(AgCl)或其組合。參考電極 132可具有在約500埃至約1微米的範圍內的厚度。藉由使參考電極132與元件基底134分離，有效地防止參考電極132引入的污染。
儘管圖3的實施例包含背閘極電極148及閘極介電層142，但應理解，在其他實施例中可省略背閘極電極148及閘極介電層142。感測井146外露於流體122。藉由將流體122施加至bioFET元件130，將參考偏壓施加至參考電極132。
在操作期間，將測試樣品懸浮在流體122內且施加至感測井146以檢測生物實體的存在。另外，在流體122施加至感測井146之後，流體122可被偏置至參考電位以增強對生物實體的檢測。參考電極132例如經由可由控制器108控制的外部電源為流體122提供參考電位。
圖4是示出使用2D生物感測器陣列對諸如細胞或細胞組的測試樣品進行3D分析的方法的流程圖，且圖5A至圖5C概念地示出圖4的方法的其他態樣。一般而言，示出的方法包含相對於生物感測器陣列重新定位3D測試樣品，以便樣品的多個不同區依次與感測器陣列接觸放置以用於分析。接著將自樣品區中的每一者收集的資料進行組合以使用2D感測器陣列獲得對測試樣品的3D分析。更具體而言，示出的方法200包含在步驟210處將諸如細胞或細胞組的測試樣品加載至生物感測器元件130中。在步驟212處，在生物感測器陣列102上「捕獲」或放置細胞。如上文所提及，圖1中所示的生物感測器系統100包含電極陣列106，所述電極陣列106經配置以選擇性地施加各種DEP力從而用於相對於感測器陣列102操縱測試樣品。可程式化或操作控制器108 以將適當電訊號施加至電極陣列106從而產生期望DEP力。
因此，在步驟212中，在一些實例中，樣品是使用正DEP力捕獲的。在其他實施例中，樣品藉由重力接觸感測器陣列102。圖5A示出包含細胞或細胞組的3D測試樣品250。樣品或細胞250的第一區252接觸感測器陣列102。在步驟214處，藉由生物感測器102進行測試樣品250的分析或檢測以在步驟216處獲得關於第一細胞區252的測試資料。
如上文所提及，分析測試樣品的多個區，且將資料組合以產生對樣品的3D分析。若如在步驟220處判定存在有測試樣品250的額外區以進行分析，則該方法進行至步驟230。在步驟230處，藉由諸如負DEP力的DEP力提升測試樣品250，以使圖5A中所示的第一區252提離生物感測器102。圖5B繪示表示使樣品250提離生物感測器102的負DEP的箭頭256。在步驟232中，藉由施加旋轉DEP力來旋轉樣品250。如將在下文進一步論述，控制器108可操作以將不同電訊號施加至電極陣列106，諸如旋轉AC訊號以將期望的旋轉力施加至樣品250。在圖5B中，旋轉力由箭頭258表示。旋轉樣品250直至第二區254經定位以放置在生物感測器陣列102上，如圖5B中所示。在圖4的步驟234中，允許樣品250自其升高位置下沉，以使樣品250的第二區254接觸生物感測器102，如圖5C中所示。方法200接著返回至步驟212，其中施加正DEP以在生物感測器102上捕獲樣品250。在一些實施方案中，重力足以將測試樣品250定位於生物感測器102上，且可省略步驟212。
一旦如在步驟220中判定已分析了樣品250的所有測試 區，就在步驟222中組合樣品區中的每一者的測試資料以產生對3D樣品細胞的3D分析。
圖6是示出生物感測器系統100的電極陣列106及生物感測器陣列102的態樣的俯視圖。在所示出的實例中，電極陣列106包含兩個電極組或圖案。第一電極組154包含位於生物感測器陣列102的相應四個側面上的共同平面中的電極E1、電極E2、電極E3以及電極E4。第二電極組156包含亦位於生物感測器陣列102的相應四個側面上的共同平面中的電極E5、電極E6、電極E7以及電極E8。在所示出的實例中，第一電極組154定位於第二電極組156的外部，且電極組154、電極組156兩者均處於同一平面中。其他實施例可在電極陣列中採用更多或更少電極。
圖7示出包含生物感測器陣列102及電極陣列106的生物感測器元件150的其他組件的實例。圖7繪示bioFET元件130的參考電極132，如下文將進一步論述，所述參考電極132經配置以位於感測器陣列102上方。微流體蓋152經配置以覆蓋參考電極132及感測器陣列102。微流體壁進一步包圍元件150的側面以產生微流體通道，所述微流體通道含有流體122且接收相對於感測器陣列102定位以用於分析的測試樣品。
圖8是沿圖6的線A-A截取的生物感測器元件150的側面截面圖，包含圖3中所示的背側感測bioFET元件130的感測器陣列102及電極陣列106(為了易於論述，圖8中未繪示bioFET元件130的全部細節)。生物感測器元件150包含佈置在處置基底138上方的內連線結構136。在一些實例中，內連線層136中所提供的電內連線結構是金屬，但是如上文所述可替代地使用其他導 電材料。元件基底134佈置在內連線結構136上方。處置基底138可為例如塊狀半導體基底，諸如單晶矽的塊狀基底，且基底134可為例如絕緣層上半導體(SOI)基底或塊狀半導體基底的半導體層。
隔離層或BOX層144佈置在元件基底134上方，且參考電極132安置在生物感測器陣列102上方。圖8示出電極陣列106的部分，包含第一電極組154的電極E2及電極E4以及第二電極組156的電極E6及電極E8的截面圖。電極E6、電極E8可由諸如金、鉑、碳等任何適合的導電材料製成。在所示出的實施例中，第一電極組154及第二電極組156兩者的電極均形成於隔離層144上方，且彼此共面。電極進一步延伸穿過隔離層144及元件基底134至內連線層136。電極陣列106因此可連接至由控制器108控制的電壓源，以將各種訊號施加至電極陣列的電極以操縱諸如結合圖4及圖5中所述的測試樣品。
在示出的實例中，電極106經配置以選擇性地移動測試樣品250，從而在生物感測器陣列102上捕獲測試樣品250，且經配置以藉由DEP力將測試樣品250與生物感測器陣列102分離。圖9及圖10繪示出此概念，其中如圖9中所示產生正DEP以使測試樣品250移向生物感測器陣列102，且在圖10中產生負DEP以使測試樣品250移離生物感測器102。更具體而言，諸如細胞或細胞組的測試樣品250在非均勻電場中收到淨力，且在圖9中經推向場最大值(正DEP)或在圖10中經推向場最小值(負DEP)。
可藉由施加至電極的AC訊號的致動頻率來修改正DEP及負DEP的量值。現參看圖11，第二或內部電極組156的電極E5至電極E6經配置以用於產生正DEP，以在生物感測器陣列102上 捕獲測試樣品250。第一電極組154的電極E1至電極E4是浮置的，且第二或內部電極組156的電極E5至電極E8中的每一者是接地的。自電壓源160向參考電極132施加致動訊號以產生正DEP。圖1中所示的控制器108可經配置以控制電壓源160。在示出的實例中，根據VRE=Vo* sin(w1t)來判定參考電極致動訊號VRE，其中選定AC訊號頻率w1以達成有效正DEP以將測試樣品250推向生物感測器陣列102，從而在生物感測器陣列102上捕獲測試樣品250。
圖12示出施加致動訊號以產生負DEP以將測試樣品250提離生物感測器陣列102。第二或內部電極組156的電極E5至電極E6經配置以用於產生抵抗重力將測試樣品250提離生物感測器陣列102的負DEP。第一電極組154的電極E1至電極E4同樣是浮置的，且第二或內部電極組156的電極E5至電極E8中的每一者是接地的。自電壓源160向參考電極132施加致動訊號以產生負DEP。在示出的實例中，根據VRE=Vo* sin(w2t)來判定參考電極致動訊號VRE，其中選定AC訊號頻率w2以達成有效負DEP以抵抗重力提升測試樣品250。
另外，示出的電極106(參看圖1)經配置以選擇性地旋轉測試樣品以使測試樣品的期望部分與如上文所論述的生物感測器108對準。舉例而言，藉由控制器108使示出的電極106通電以使測試樣品繞第一軸、垂直於第一軸延伸的第二軸或垂直於第一軸及第二軸延伸的第三軸中的至少一者旋轉。圖13至圖15示出用於使測試樣品250繞這三條軸旋轉的實例佈置。舉例而言，圖13至圖15示出X軸、Y軸以及Z軸，其中X軸在附圖中水平 地延伸，Y軸在左右方向上垂直於X軸延伸，且Z軸在上下方向上垂直於X軸及Y軸兩者延伸。
圖13示出配置電極106且施加致動訊號以使測試樣品250繞Z軸旋轉的實例。換言之，如圖12中所示，在藉由負DEP力將測試樣品自生物感測器陣列102提離之後，測試樣品繞垂直軸旋轉。在圖13的實例中，電極E1、電極E2、電極E3以及電極E4環繞生物感測器陣列102，且因此定位於生物感測器陣列102的四個側面中的每一者上。因此，如圖13中所示，電極E1、電極E2、電極E3以及電極E4各自與其相鄰電極分隔90度。換言之，E1電極的相角為0，E2電極的相角為90度，E3電極的相角為180度，且E4電極的相角為270度。
為使電極通電以使測試樣品250繞Z軸移動，不使用內部電極組156，且因此電極E5至電極E8及參考電極132均為浮置的。控制器108經配置以分別將電壓V1、電壓V2、電壓V3以及電壓V4施加至電極E1、電極E2、電極E3以及電極E4，其中根據下式來判定電壓V1至電壓V4 V1=Vo* sin(wt)V2=Vo* sin(wt+0.5π)V3=Vo* sin(wt+π)V4=Vo* sin(wt+1.5π)
AC訊號頻率w是基於測試樣品的類型及微流體流體溶液而判定的。在一些實施例中，舉例而言，AC訊號頻率為10千赫茲(kHz)至50兆赫茲(MHz)。
圖14示出配置電極106且施加致動訊號以在如圖12中 所示的負DEP力將測試樣品250自生物感測器102提離之後使測試樣品250繞X軸旋轉的實例。在圖14的實例中，電極E1、電極E3、電極E5以及電極E7以及參考電極132不使用，且因此為浮置的。電極E2及電極E4是接地的。電壓V6及電壓V8分別施加至電極E6及電極E8。根據下式來判定電壓訊號V6及電壓訊號V8 V6=Vo* sin(wt)V8=Vo* sin(wt+θ)，其中取決於特定電極形狀及設計，θ為約40度至90度。
圖15示出配置電極106且施加致動訊號以在如圖12中所示的負DEP力將測試樣品250自生物感測器陣列102提離之後使測試樣品250繞Y軸旋轉的實例。在圖15的實例中，電極E2、電極E4、電極E6以及電極E8以及參考電極132不使用，且因此為浮置的。電極E1及電極E3是接地的。電壓V5及電壓V7分別施加至電極E5及電極E7。根據下式來判定電壓訊號V5及電壓訊號V7 V5=Vo* sin(wt)V7=Vo* sin(wt+θ)，其中取決於特定電極形狀及設計，θ為約40度至90度。
圖16至圖20示出用於形成生物感測器元件150的電極106的製程中的步驟。在一些實例中，在隔離層144上形成電極106以環繞生物感測器陣列102。圖16至圖20示出作為實例的電極106中的一者的形成。以類似方式製成剩餘電極。在圖16中，提供包含圖3中所示出的雙閘極背側bioFET元件130的陣列的 bioFET陣列102。如上文所揭露，結構包含佈置在處置基底138上方的內連線結構136，以及佈置在內連線結構136上方的元件基底134。處置基底138可為例如塊狀半導體基底，諸如單晶矽的塊狀基底。元件基底134容納生物感測器陣列102，且可為例如絕緣層上半導體(SOI)基底或塊狀半導體基底的半導體層。隔離層或BOX層144佈置在元件基底134上方，且感測膜118安置在元件基底134上。在示出的實例中，電極106經由內連線層136連接至諸如控制器108及各種電壓源的其他結構。在圖16中，開口170延伸穿過感測膜118、隔離層144以及元件基底134至內連線層136中的導電接墊172。
如圖17中所示，例如藉由金屬濺鍍製程將金屬層174沈積於感測膜118上方。將導電層裝襯開口170，且可包含諸如鉑(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、氯銀(AgCl)或其組合的金屬材料。在圖18中，將光阻(photoresist；PR)罩幕176沈積於導電層174上方且進行圖案化。光阻罩幕經圖案化為蝕刻罩幕以蝕刻金屬層170。可使用典型微影製程來沈積光阻罩幕，固化光阻，將光阻暴露至圖案化光以及顯影光阻以產生期望的圖案。
在圖19中，進行蝕刻製程以根據光阻罩幕176移除部分金屬層174。該蝕刻製程可以是乾式蝕刻。該乾式蝕刻可在電漿製程中使用基於氯或基於氟的蝕刻劑。在一個實施例中，該蝕刻製程利用終點系統，其中該蝕刻製程檢測例如IMD材料的終點材料，且發出已達成蝕刻終點的訊號。在終點處，蝕刻製程繼續限定的持續時間，以過蝕刻額外量的材料從而確保完全移除金屬層174的導電材料。在圖20中，光阻罩幕176經移除以暴露形成的電極圖 案106。
因此，所揭露的實例提供生物感測器系統及方法，所述生物感測器系統及方法收集用於3D測試樣品(諸如細胞培養)的3D分析的資料。此類3D分析可提供關於測試樣品的額外的更相關資訊。2D生物感測器陣列能夠藉由相對於生物感測器重新定位測試樣品來收集關於3D測試樣品的3D資訊，以在測試樣品的若干段上收集資料。接著組合這些資料以提供3D分析。
根據一些所揭露實施例，生物感測器系統包含具有位於生物感測器附近的多個電極的生物感測器陣列。控制器經配置以選擇性地使多個電極通電以產生DEP力，以相對於生物感測器陣列選擇性地定位測試樣品。
在一些實施例中，所述多個電極定位於所述生物感測器陣列的四個側面上。在一些實施例中，所述控制器經配置以使所述多個電極通電以選擇性地產生所述介電泳力，以在所述生物感測器陣列上捕獲所述測試樣品。在一些實施例中，所述控制器經配置以使所述多個電極通電以選擇性地產生所述介電泳力，以將所述測試樣品與所述生物感測器陣列分離。在一些實施例中，所述多個電極包含：第一電極、第二電極、第三電極以及第四電極，定位於所述生物感測器陣列的相應第一側面、第二側面、第三側面以及第四側面上的共同平面上；第五電極、第六電極、第七電極以及第八電極，定位於所述生物感測器陣列的所述相應第一側面、第二側面、第三側面以及第四側面上的所述共同平面上；以及參考電極，定位於所述第一電極、所述第二電極、所述第三電極、所述第四電極、所述第五電極、所述第六電極、所述第七電極以及所述第八電 極以及所述生物感測器陣列上方。在一些實施例中，所述控制器經配置以將具有第一預定頻率的第一AC訊號施加至所述參考電極以建立正介電泳從而在所述生物感測器陣列上捕獲所述測試樣品，且將具有第二預定頻率的第二AC訊號施加至所述參考電極以建立負介電泳從而將所述測試樣品與所述生物感測器陣列分離。在一些實施例中，所述控制器經配置以將AC訊號施加至所述第一電極、所述第二電極、所述第三電極以及所述第四電極中的每一者，其中施加至所述第一電極的所述AC訊號的相角為0度，施加至所述第二電極的所述AC訊號的相角為90度，施加至所述第三電極的所述AC訊號的相角為180度，且施加至所述第四電極的所述AC訊號的相角為270度，以建立介電泳力從而使所述測試樣品繞第一軸旋轉。在一些實施例中，所述AC訊號具有預定頻率。在一些實施例中，所述控制器經配置以將具有第一相角的第一AC訊號施加至所述第六電極，且將具有第二相角的第二AC訊號施加至所述第八電極，以建立介電泳力從而使所述測試樣品繞垂直於所述第一軸的第二軸旋轉。在一些實施例中，所述控制器經配置以將具有第一相角的第一AC訊號施加至所述第五電極，且將具有第二相角的第二AC訊號施加至所述第五電極，以建立介電泳力從而使所述測試樣品繞垂直於所述第一軸及所述第二軸的第三軸旋轉。在一些實施例中，所述生物感測器陣列包含多個背側感測生物場效電晶體(bioFET)。
根據其他實施例，生物感測器系統包含處置基底、位在處置基底上方的內連線層以及位在內連線層上方的元件基底。元件基底具有電連接至內連線層的生物感測器陣列。隔離層位在元件 基底上方。多個電極形成於隔離層上方且延伸穿過隔離層及元件基底至內連線層。多個電極經配置以接收AC訊號從而建立DEP力，以相對於生物感測器陣列選擇性地定位測試樣品。
在一些實施例中，所述多個電極包含：第一電極、第二電極、第三電極以及第四電極，定位於所述生物感測器陣列的相應第一側面、第二側面、第三側面以及第四側面上；第五電極、第六電極、第七電極以及第八電極，定位於所述生物感測器陣列的所述相應第一側面、第二側面、第三側面以及第四側面上；以及參考電極，定位於所述第一電極、所述第二電極、所述第三電極、所述第四電極、所述第五電極、所述第六電極、所述第七電極以及所述第八電極以及所述生物感測器陣列上方。
根據又另外實例，方法包含提供生物感測器陣列及3D測試樣品。藉由生物感測器陣列收集關於3D測試樣品的第一段的資料。產生DEP力以相對於生物感測器陣列重新定位3D測試樣品，且藉由生物感測器陣列收集關於3D測試樣品的第二段的資料。接著組合關於3D測試樣品的第一段及第二段的資料。
在一些實施例中，產生所述介電泳力包含產生正介電泳力以在所述生物感測器陣列上捕獲所述測試樣品。在一些實施例中，產生所述介電泳力包含產生負介電泳力以將所述測試樣品提離所述生物感測器陣列。在一些實施例中，產生所述介電泳力包含產生旋轉介電泳力以使所述測試樣品繞預定軸旋轉。在一些實施例中，產生所述介電泳力包含產生旋轉介電泳力以使所述測試樣品繞第一軸、垂直於所述第一軸延伸的第二軸或垂直於所述第一軸及所述第二軸延伸的第三軸中的至少一者旋轉。在一些實施例 中，產生所述介電泳力包含選擇性地使位於所述生物感測器陣列附近的多個電極通電。在一些實施例中，選擇性地使所述多個電極通電包含將預定AC訊號施加至所述多個電極中的至少一者。
本揭露概述各種實施例，以使得所屬領域中具通常知識者可較好地理解本揭露的態樣。所屬領域中具通常知識者應理解，其可容易地使用本揭露作為設計或修改用於進行本文中所引入的實施例的相同目的及/或實現相同優勢的其他製程及結構的基礎。所屬領域中具通常知識者亦應認識到，此類等效構造並不脫離本揭露的精神及範疇，且所屬領域中具通常知識者可在不脫離本揭露的精神及範疇的情況下在本文中作出各種改變、替代以及更改。
100:生物感測器系統
102:感測器陣列
104:流體遞送系統
106:電極陣列
108:控制器

Claims (8)

  1. 一種生物感測器系統，包括：生物感測器陣列；多個電極，位於所述生物感測器陣列附近，其中所述多個電極包含：第一電極、第二電極、第三電極以及第四電極，定位於所述生物感測器陣列的相應第一側面、第二側面、第三側面以及第四側面上的共同平面上；第五電極、第六電極、第七電極以及第八電極，定位於所述生物感測器陣列的所述相應第一側面、第二側面、第三側面以及第四側面上的所述共同平面上；以及參考電極，定位於所述第一電極、所述第二電極、所述第三電極、所述第四電極、所述第五電極、所述第六電極、所述第七電極以及所述第八電極以及所述生物感測器陣列上方；以及控制器，經配置以選擇性地使所述多個電極通電以產生介電泳(DEP)力，以相對於所述生物感測器陣列選擇性地定位測試樣品。
  2. 如請求項1所述的生物感測器系統，其中所述控制器經配置以將具有第一預定頻率的第一AC訊號施加至所述參考電極以建立正介電泳從而在所述生物感測器陣列上捕獲所述測試樣品，且將具有第二預定頻率的第二AC訊號施加至所述參考電極以建立負介電泳從而將所述測試樣品與所述生物感測器陣列分離。
  3. 如請求項1所述的生物感測器系統，其中所述控制 器經配置以將AC訊號施加至所述第一電極、所述第二電極、所述第三電極以及所述第四電極中的每一者，其中施加至所述第一電極的所述AC訊號的相角為0度，施加至所述第二電極的所述AC訊號的相角為90度，施加至所述第三電極的所述AC訊號的相角為180度，且施加至所述第四電極的所述AC訊號的相角為270度，以建立介電泳力從而使所述測試樣品繞第一軸旋轉。
  4. 一種生物感測器系統，包括：處置基底；內連線層，位在所述處置基底上方；元件基底，位在所述內連線層上方，所述元件基底包含電連接至所述內連線層的生物感測器陣列；隔離層，位在所述元件基底上方；多個電極，形成於所述隔離層上方且延伸穿過所述隔離層及所述元件基底至所述內連線層，所述多個電極經配置以接收AC訊號從而建立介電泳力，以相對於所述生物感測器陣列選擇性地定位測試樣品，其中所述多個電極包含：第一電極、第二電極、第三電極以及第四電極，定位於所述生物感測器陣列的相應第一側面、第二側面、第三側面以及第四側面上；第五電極、第六電極、第七電極以及第八電極，定位於所述生物感測器陣列的所述相應第一側面、第二側面、第三側面以及第四側面上；以及參考電極，定位於所述第一電極、所述第二電極、所述第三電極、所述第四電極、所述第五電極、所述第六電極、所述第七 電極以及所述第八電極以及所述生物感測器陣列上方。
  5. 一種生物感測器系統的使用方法，包括：提供包含有生物感測器陣列與多個電極的生物感測器系統，其中所述多個電極包含：第一電極、第二電極、第三電極以及第四電極，定位於所述生物感測器陣列的相應第一側面、第二側面、第三側面以及第四側面上的共同平面上；第五電極、第六電極、第七電極以及第八電極，定位於所述生物感測器陣列的所述相應第一側面、第二側面、第三側面以及第四側面上的所述共同平面上；以及參考電極，定位於所述第一電極、所述第二電極、所述第三電極、所述第四電極、所述第五電極、所述第六電極、所述第七電極以及所述第八電極以及所述生物感測器陣列上方；提供三維(3D)測試樣品；藉由所述生物感測器陣列收集關於所述三維測試樣品的第一段的資料；產生介電泳力以相對於所述生物感測器陣列來重新定位所述三維測試樣品；藉由所述生物感測器陣列收集關於所述三維測試樣品的第二段的資料；以及組合關於所述三維測試樣品的所述第一段及所述第二段的所述資料。
  6. 如請求項5所述的生物感測器系統的使用方法，其中產生所述介電泳力包含產生正介電泳力以在所述生物感測器陣 列上捕獲所述測試樣品。
  7. 如請求項5所述的生物感測器系統的使用方法，其中產生所述介電泳力包含產生負介電泳力以將所述測試樣品提離所述生物感測器陣列。
  8. 如請求項5所述的生物感測器系統的使用方法，其中產生所述介電泳力包含產生旋轉介電泳力以使所述測試樣品繞第一軸、垂直於所述第一軸延伸的第二軸或垂直於所述第一軸及所述第二軸延伸的第三軸中的至少一者旋轉。
TW110114155A 2021-02-10 2021-04-20 生物感測器系統及其使用方法 TWI786604B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/172,161 US11686704B2 (en) 2021-02-10 2021-02-10 Biosensor
US17/172,161 2021-02-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202232094A TW202232094A (zh) 2022-08-16
TWI786604B true TWI786604B (zh) 2022-12-11

Family

ID=82703701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110114155A TWI786604B (zh) 2021-02-10 2021-04-20 生物感測器系統及其使用方法

Country Status (3)

Country Link
US (3) US11686704B2 (zh)
CN (1) CN114910538A (zh)
TW (1) TWI786604B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201413230A (zh) * 2012-09-21 2014-04-01 Nat Applied Res Laboratories 可選擇地濃縮分離待測粒子的方法與晶片
TW201423101A (zh) * 2012-12-05 2014-06-16 Taiwan Semiconductor Mfg 生物場效電晶體裝置與生物場效電晶體的製造方法
CN104614430A (zh) * 2013-11-01 2015-05-13 台湾积体电路制造股份有限公司 Fet感测单元及提高其灵敏度的方法
TW201522959A (zh) * 2013-12-13 2015-06-16 Nat Univ Chung Hsing 整合流體擾動之電化學生物親和性感測晶片及其操作方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6942776B2 (en) * 1999-05-18 2005-09-13 Silicon Biosystems S.R.L. Method and apparatus for the manipulation of particles by means of dielectrophoresis
US9459234B2 (en) * 2011-10-31 2016-10-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd., (“TSMC”) CMOS compatible BioFET
US9689835B2 (en) 2011-10-31 2017-06-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Amplified dual-gate bio field effect transistor
US9709524B2 (en) * 2015-05-15 2017-07-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Integrated circuit device with adaptations for multiplexed biosensing
KR101727107B1 (ko) * 2016-02-19 2017-04-17 한국과학기술연구원 유전체 전기영동을 이용한 마이크로 전극 바이오 센서
US10101295B2 (en) 2016-12-15 2018-10-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. On-chip reference electrode for biologically sensitive field effect transistor
JP6903618B2 (ja) * 2018-09-19 2021-07-14 株式会社東芝 バイオセンサ、標的粒子検出方法および分離方法
US10955379B2 (en) * 2018-09-27 2021-03-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Differential sensing with BioFET sensors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201413230A (zh) * 2012-09-21 2014-04-01 Nat Applied Res Laboratories 可選擇地濃縮分離待測粒子的方法與晶片
TW201423101A (zh) * 2012-12-05 2014-06-16 Taiwan Semiconductor Mfg 生物場效電晶體裝置與生物場效電晶體的製造方法
CN104614430A (zh) * 2013-11-01 2015-05-13 台湾积体电路制造股份有限公司 Fet感测单元及提高其灵敏度的方法
TW201522959A (zh) * 2013-12-13 2015-06-16 Nat Univ Chung Hsing 整合流體擾動之電化學生物親和性感測晶片及其操作方法

Also Published As

Publication number Publication date
US11686704B2 (en) 2023-06-27
US20220381733A1 (en) 2022-12-01
US11940412B2 (en) 2024-03-26
US20220252543A1 (en) 2022-08-11
CN114910538A (zh) 2022-08-16
US20240044837A1 (en) 2024-02-08
TW202232094A (zh) 2022-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11099152B2 (en) Backside CMOS compatible BioFET with no plasma induced damage
US9228974B2 (en) Biosensing well array by self-alignment and selective etching
US9417209B2 (en) Biosensing well array with protective layer
JP5027296B2 (ja) バイオセンサチップ
US10101295B2 (en) On-chip reference electrode for biologically sensitive field effect transistor
JP4768226B2 (ja) 検体の高感度検出のために特別に構成されたゲート電極を有するｆｅｔセンサー
US20140264468A1 (en) Biofet with increased sensing area
US20100055699A1 (en) Method of manufacturing a semiconductor sensor device and semiconductor sensor device obtained with such method
US20210325339A1 (en) Biosensor Devices and Methods of Forming the Same
TWI786604B (zh) 生物感測器系統及其使用方法
Huang et al. Biosensor
US20220280935A1 (en) System and method for detecting biomolecules
US11668671B2 (en) Biosensors, method for forming the same, and method of operating the same