WO2013051790A2 - 전계효과 트랜지스터를 이용한 바이오센서 - Google Patents

전계효과 트랜지스터를 이용한 바이오센서 Download PDF

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WO2013051790A2
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control gate
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최양규
안재혁
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한국과학기술원
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    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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Definitions

  • the present invention relates to a biosensor using a field effect transistor.
  • Biosensors detect specific biomaterials such as enzymes, antigens, and antibodies. Methods of detecting biomaterials include chemical, optical and electrical methods. In particular, the electrical detection method is not only applicable to a small amount of detection sample but also capable of rapid detection. Among them, biosensors using field effect transistors are widely used.
  • Biosensors using field-effect transistors offer advantages over other types of biosensors due to their high productivity, low manufacturing cost, high compatibility with existing Complementary Metal-Oxide Semiconductors (CMOS), and the need for additional labeling processes. Do. Therefore, the biosensor using the field effect transistor can be easily applied to the field of chip-based bio diagnostic kits.
  • CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductors
  • the present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object thereof is to provide a structurally stable biosensor by attaching a biomaterial layer to a floating gate of a field effect transistor.
  • Biosensor is a substrate; A source and a drain formed on the substrate and spaced apart from each other with a channel interposed therebetween; A floating gate and a control gate insulated from the channel through an insulating film; And a bio material layer formed on the floating gate.
  • the floating gate and the control gate may be located on different sides with the channel interposed therebetween.
  • the floating gate and the control gate may be formed on both sides and the upper surface of the channel, respectively, and the biomaterial layer may be formed on the floating gate extending to one side of the channel.
  • Biosensor is a substrate; A control gate formed on the substrate; A first insulating film formed on the control gate; Source and drain spaced apart from each other with a channel formed on the first insulating layer therebetween; A second insulating film formed on the channel; A floating gate formed on the second insulating film; And a bio material layer formed on the floating gate.
  • the present invention it is possible to prevent the channel of the field effect transistor from being directly exposed to the buffer solution containing the biomaterial, thereby reducing the variation of the characteristics of the biosensor and thus the scattering and miscalculation of the measured value.
  • FIG. 1A is a plan view of a biosensor using a field effect transistor according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B and 1C are cross-sectional views taken along lines A-A 'and B-B', respectively, of FIG. 1A.
  • FIG. 2A is a plan view of a biosensor using a field effect transistor according to a second embodiment of the present invention.
  • 2B and 2C are cross-sectional views taken along lines A-A 'and B-B', respectively, of FIG. 2A.
  • 3A is a plan view of a biosensor using a field effect transistor according to a third embodiment of the present invention.
  • 3B and 3C are cross-sectional views taken along lines A-A 'and B-B', respectively, of FIG. 3A.
  • 1A is a plan view of a biosensor according to a first embodiment of the present invention.
  • 1B and 1C are cross-sectional views taken along lines A-A 'and B-B', respectively, of FIG. 1A.
  • a biosensor using a field effect transistor may include a substrate 100 and a source formed spaced apart from each other with a channel 103 interposed therebetween. And a control gate 106 and a floating gate 105 insulated from the channel 103 through the insulating film 104.
  • the substrate 100 may be any one of a silicon on insulator (SOI) substrate, a silicon substrate, a strained silicon substrate, a polysilicon substrate, and a SiGe substrate.
  • SOI silicon on insulator
  • the source 101 and the drain 102 may be formed by doping an n-type impurity or a p-type impurity in the silicon material according to an embodiment.
  • the injection dose amount and energies can be selected according to the requirements of the particular end device.
  • a channel 103 is formed between the source 101 and the drain 102.
  • the biosensor using the field effect transistor according to the embodiment of the present invention includes a floating gate 105 and a control gate 106.
  • Floating gate 105 and control gate 106 are insulated from channel 103 through insulating film 104.
  • the floating gate 105 and the control gate 106 are formed using metal or polysilicon or have a high affinity with a biomaterial layer such as gold (Au), silver (Ag), or platinum (Pt) on polysilicon. It can be formed by depositing.
  • a biomaterial layer such as gold (Au), silver (Ag), or platinum (Pt) on polysilicon. It can be formed by depositing.
  • the floating gate 105 and the control gate 106 may be located on different sides with the channel 103 interposed therebetween. That is, the floating gate 105 is located on one side of the channel 103 on the substrate 100.
  • the control gate 106 is positioned on the other side of the channel 103.
  • An insulating layer 104 may be positioned on both sides of the channel 103 to insulate the channel 103 from the floating gate 105 and the control gate 106.
  • the insulating film 104 may be a silicon oxide, a high-k dielectric metal oxide such as Al 2 O 3 and HfO 2 , an organic layer such as a self-assembled monolayer (SAM), or It may include a material including at least one of the photoresist.
  • SAM self-assembled monolayer
  • a biomaterial layer 107 that is, a receptor biomaterial layer, to which the biomaterial to be detected is bound is formed on the floating gate 105.
  • the biomaterial layer 107 may comprise DNA, RNA, nucleic acid analogs, proteins, peptides, amino acids, ligands, antibody-antigens, glycostructures, organic / inorganic compounds, cholesterol, vitamins, drags, and the like. At least one of the enzymes.
  • the material forming the biomaterial layer 107 may be appropriately selected depending on the target material to be detected.
  • the biomaterial layer 107 is formed on the floating gate 105. Therefore, the channel 103 of the field effect transistor may not be directly exposed to the buffer solution containing the biomaterial. Therefore, it is possible to prevent the characteristic of the biosensor from changing by the buffer solution. As a result, it is possible to reduce the dispersion and the false positive rate of the measured value of the biosensor.
  • the electrical characteristics of the device change according to the change of the detection target biomaterial attached to the biomaterial layer 107. Therefore, the biomaterial may be detected according to the change in the electrical characteristics of the device according to the change of the biomaterial to be detected.
  • 2A is a plan view of a biosensor using a field effect transistor according to a second embodiment of the present invention.
  • 2B and 2C are cross-sectional views taken along lines A-A 'and B-B', respectively, of FIG. 2A.
  • the biosensor using the field effect transistor according to the second embodiment of the present invention is spaced apart from each other with the substrate 200 and the channel 203 interposed therebetween.
  • a source 201, a drain 202, and a floating gate 205 and a control gate 206 insulated from the channel 203 through the insulating layer 204 are included.
  • the biosensor according to the second embodiment of the present invention is a biosensor according to the first embodiment described with reference to FIGS. 1A to 1C except for structural differences between the floating gate 205 and the control gate 206. same. Therefore, the contents described with reference to FIGS. 1A to 1C are omitted below.
  • the floating gate 205 and the control gate 206 are formed on both sides and the top surface of the channel 203, respectively.
  • An insulating film 204 is formed on both sides and the upper surface of the channel 203 where the floating gate 205 and the control gate 206 are formed, and are insulated between the channel 203 and the floating gate 205 and the control gate 206. This can be done.
  • the floating gate 205 may extend to one side of the channel 203, and the control gate 205 may extend to the other side of the channel 203.
  • the biomaterial layer 207 is formed on the floating gate 205 extending to one side of the channel 203.
  • 3A is a plan view of a biosensor using a field effect transistor according to a third embodiment of the present invention.
  • 3B and 3C are cross-sectional views taken along lines A-A 'and B-B', respectively, of FIG. 2A.
  • the biosensor using the field effect transistor according to the third embodiment of the present invention includes a substrate 300, a control gate 306 and a control gate 306 formed on the substrate 300.
  • the insulating layer 304 and the floating gate 305 formed on the second insulating layer 304 may be included.
  • the first insulating layer 308 insulates the control gate 306 from the channel 303. In some embodiments, the first insulating layer 308 may insulate the control gate 306 from the source 301 and the drain 302.
  • the second insulating layer 304 insulates the floating gate 305 from the channel 303.
  • the floating gate 305 and the control gate 306 are not formed on the same plane. However, as shown in the plan view of FIG. 3A and the cross-sectional view of FIG. 3B, the floating gate 305 extends to one side of the channel 303, and the control gate 306 extends to the other side of the channel 303 relatively. Has a structure.
  • the biomaterial layer 307 is formed on the floating gate 305 extending to one side of the channel 303.
  • the biomaterial layer is formed on the floating gate.
  • the biomaterial layer may be positioned on the floating gate extending to one side with respect to the channel.
  • the biomaterial layer by attaching the biomaterial layer to the floating gate of the field effect transistor, it is possible to prevent the channel from being directly exposed to the buffer solution containing the biomaterial. As a result, the characteristics of the biosensor may be changed to reduce measurement value distribution and false positive rate of the biosensor. In addition, since the biomaterial layer is coupled to the floating gate, it is possible to obtain a biosensor that operates more stably.
  • the biosensor using the field effect transistor according to the present invention can be easily applied to the field of chip-based bio diagnostic kits.

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Abstract

본 발명의 바이오 센서는 기판; 상기 기판 상에 채널을 사이에 두고 서로 이격되어 형성된 소스 및 드레인; 절연막을 통해 상기 채널과 절연된 부유 게이트와 제어 게이트; 및 상기 부유 게이트상에 형성된 바이오 물질층을 포함한다. 본 발명에 따르면, 전계효과 트랜지스터의 부유 게이트에 바이오 물질층을 부착함으로써 구조적으로 안정적인 바이오 센서를 제공할 수 있다. 본 발명에 따르면, 전계효과 트랜지스터의 채널이 직접적으로 바이오 물질이 포함된 완충용액에 노출되는 것을 방지할 수 있어, 바이오 센서의 특성 변화 및 이에 따른 측정값의 산포 및 오판률을 감소시킬 수 있다.

Description

전계효과 트랜지스터를 이용한 바이오센서
본 발명은 전계효과 트랜지스터를 이용한 바이오 센서에 관한 것이다.
바이오센서는 효소, 항원, 항체와 같은 특정 바이오물질을 검출하는 역할을 한다. 바이오 물질을 검출하는 방법에는 화학적, 광학적, 전기적으로 검출하는 방법이 있다. 특히, 전기적인 검출방법은 소량의 검출 시료만으로도 적용가능할뿐 아니라 신속한 검출이 가능하다. 그 중에서도, 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor)를 이용한 바이오센서가 널리 이용되고 있다.
전계효과 트랜지스터를 이용한 바이오 센서는 높은 생산성, 낮은 제조비용, 기존 CMOS(Complimentary Metal-Oxide Semiconductor)와의 높은 융합성, 및 추가적인 표지 과정(labeling process)의 불필요로 인해 다른 형태의 바이오센서들에 비해 유리하다. 따라서, 전계효과 트랜지스터를 이용한 바이오센서는 칩 기반의 바이오 진단 키트 분야에 용이하게 적용될 수 있다.
바이오 진단 키트에 적용하기 위해 고려해야 할 점으로는 바이오물질이 포함되어 있는 완충 용액 상태에서 전계효과 트랜지스터 동작의 안정성이다. 바이오센서로서 이용되기 위해 고도의 안정성을 갖는 구조의 전계효과 트랜지스터가 요구되고 있다.
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 전계효과 트랜지스터의 부유 게이트에 바이오 물질층을 부착함으로써 구조적으로 안정적인 바이오 센서를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서는 기판; 상기 기판 상에 채널을 사이에 두고 서로 이격되어 형성된 소스 및 드레인; 절연막을 통해 상기 채널과 절연된 부유 게이트와 제어 게이트; 및 상기 부유 게이트상에 형성된 바이오 물질층을 포함한다.
부유 게이트와 제어 게이트는 상기 채널을 사이에 두고 서로 다른 측에 위치할 수 있다.
부유 게이트와 제어 게이트는 각각 채널의 양측면 및 상면 상에 형성되고, 바이오 물질층은 채널의 일측으로 연장된 부유 게이트상에 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서는 기판; 상기 기판상에 형성된 제어 게이트; 상기 제어 게이트 상에 형성된 제1절연막; 상기 제1절연막상에 형성된 채널을 사이에 두고 서로 이격된 소스 및 드레인; 상기 채널 상에 형성된 제2절연막; 상기 제2절연막상에 형성된 부유 게이트; 및 상기 부유 게이트상에 형성된 바이오 물질층을 포함한다.
본 발명에 따르면, 전계효과 트랜지스터의 부유 게이트에 바이오 물질층을 부착함으로써 구조적으로 안정적인 바이오 센서를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전계효과 트랜지스터의 채널이 직접적으로 바이오 물질이 포함된 완충용액에 노출되는 것을 방지할 수 있어, 바이오 센서의 특성 변화 및 이에 따른 측정값의 산포 및 오판률을 감소시킬 수 있다.
도1a는 본 발명의 제1실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 바이오 센서의 평면도이다.
도1b 및 도1c는 각각 도1a의 A-A'선 및 B-B'선을 따른 단면도이다.
도2a는 본 발명의 제2실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 바이오 센서의 평면도이다.
도2b 및 도2c는 각각 도2a의 A-A'선 및 B-B'선을 따른 단면도이다.
도3a는 본 발명의 제3실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 바이오 센서의 평면도이다.
도3b 및 도3c는 각각 도3a의 A-A'선 및 B-B'선을 따른 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면들 중 인용부호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 인용부호들로 표시됨을 유의해야 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도1a은 본 발명의 제1실시예에 따른 바이오 센서의 평면도이다. 도1b 및 도1c는 각각 도1a의 A-A'선 및 B-B'선을 따른 단면도이다.
도1a 내지 도1c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 바이오 센서는 기판(100), 기판(100) 상에 채널(103)을 사이에 두고 서로 이격되어 형성된 소스(101) 및 드레인(102), 절연막(104)을 통해 채널(103)과 절연된 부유 게이트(105: floating gate)와 제어 게이트(106)를 포함한다.
기판(100)은 SOI(Silicon On Insulator)기판, 실리콘 기판, 인장 실리콘(strained silicon) 기판, 폴리실리콘 기판 및 SiGe 기판 중 어느 하나의 기판일 수 있다.
소스(101) 및 드레인(102)은 실시예에 따라 실리콘 물질에 n-형 불순물 또는 p-형 불순물을 도핑하여 형성할 수 있다. 특정 엔드 디바이스(end device)의 필요조건에 따라 주입 도즈(dose)량 및 에너지들이 선택될 수 있다. 소스(101)와 드레인(102) 사이에는 채널(103)이 형성된다.
본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 바이오 센서는 부유 게이트(floating gate: 105)와 제어 게이트(control gate:106)를 포함한다. 부유 게이트(105)와 제어 게이트(106)는 절연막(104)을 통해 채널(103)로부터 절연된다.
부유 게이트(105)와 제어 게이트(106)는 금속 또는 폴리실리콘을 이용하여 형성되거나, 폴리 실리콘 위에 금(Au), 은(Ag) 또는 백금(Pt)과 같이 바이오 물질층과의 친화력이 높은 금속을 증착함으로써 형성될 수 있다.
제1실시예에 따른 바이오 센서에서, 부유 게이트(105)와 제어 게이트(106)는 채널(103)을 사이에 두고 서로 다른 측에 위치할 수 있다. 즉, 부유 게이트(105)는 기판(100) 상에서 채널(103)의 일측에 위치한다. 채널(103)의 타측에는 제어 게이트(106)가 위치한다. 채널(103)의 양측면에는 절연막(104)이 위치하여 채널(103)과 부유 게이트(105) 및 제어 게이트(106)가 절연될 수 있다.
절연막(104)은 실리콘 옥사이드(silicon oxide), Al2O3 및 HfO2와 같은 고유전율 박막(High-k dielectric)의 메탈 옥사이드(metal oxide), SAM(Self-Assembled Monolayer)와 같은 유기층, 또는 포토레지스트 중 적어도 하나를 포함하는 물질을 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서에서 검출대상 바이오 물질이 결합할 수 있는 바이오 물질층(107), 즉 수용체 바이오 물질층이 부유 게이트(105) 상에 형성된다.
바이오 물질층(107)은 DNA, RNA, 핵산 유사체, 단백질, 펩티드(peptide), 아미노산, 리간드(ligand), 항체-항원물질, 당구조물, 유/무기 화합물, 콜레스테롤, 비타민, 드러그(drug) 및 효소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 바이오 물질층(107)을 이루는 물질은 검출하고자 하는 타겟 물질에 따라 적절히 선택할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서에서 바이오 물질층(107)은 부유 게이트(105) 상에 형성된다. 따라서, 전계효과 트랜지스터의 채널(103)이 직접 바이오 물질이 포함되어 있는 완충 용액에 노출되지 않을 수 있다. 따라서, 완충 용액에 의해 바이오 센서의 특성이 변하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 바이오 센서의 측정값의 산포와 오판률을 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서에서, 바이오 물질층(107)에 부착된 검출 대상 바이오 물질의 변화에 따라 소자의 전기적 특성이 변하게 된다. 따라서, 검출 대상 바이오 물질의 변화에 따른 소자의 전기적 특성 변화에 따라 바이오 물질의 검출이 가능하다.
도2a는 본 발명의 제2실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 바이오 센서의 평면도이다. 도2b 및 도2c는 각각 도2a의 A-A'선 및 B-B'선을 따른 단면도이다.
도2a 내지 도2c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 바이오 센서는 기판(200), 기판(200) 상에 채널(203)을 사이에 두고 서로 이격되어 형성된 소스(201) 및 드레인(202), 절연막(204)을 통해 채널(203)과 절연된 부유 게이트(205: floating gate)와 제어 게이트(206)를 포함한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 바이오 센서는 부유 게이트(205)와 제어 게이트(206)의 구조적인 차이점을 제외하고는 도1a 내지 도1c를 참조하여 설명된 제1실시예에 따른 바이오 센서와 동일하다. 따라서, 도1a 내지 도1c를 참조하여 설명된 내용은 이하에서는 생략된다.
본 발명의 제2실시예에 따른 바이오 센서에서, 부유 게이트(205)와 제어 게이트(206)는 각각 채널(203)의 양측면 및 상면상에 형성된다. 부유 게이트(205)와 제어 게이트(206)가 형성되는 채널(203)의 양측면 및 상면에는 절연막(204)이 형성되어, 채널(203)과 부유 게이트(205) 및 제어 게이트(206) 사이에 절연이 이루어질 수 있다. 이때, 부유 게이트(205)는 채널(203)의 일측으로 연장되고, 제어 게이트(205)는 채널(203)의 타측으로 연장될 수 있다.
바이오 물질층(207)은 채널(203)의 일측으로 연장된 부유 게이트(205) 상에 형성된다.
도3a는 본 발명의 제3실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 바이오 센서의 평면도이다. 도3b 및 도3c는 각각 도2a의 A-A'선 및 B-B'선을 따른 단면도이다.
도3a 내지 도3c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 바이오 센서는 기판(300), 기판(300) 상에 형성된 제어 게이트(306), 제어 게이트(306) 상에 형성된 제1절연막(308), 제1절연막(308)상에 형성된 채널(303)을 사이에 두고 서로 이격된 소스(301) 및 드레인(302), 채널(203) 상에 형성된 제2절연막(304), 및 제2절연막(304)상에 형성된 부유 게이트(305)를 포함할 수 있다.
제1절연막(308)은 제어 게이트(306)를 채널(303)과 절연시키는 역할을 한다. 또한, 제1절연막(308)은 실시예에 따라 제어 게이트(306)를 소스(301) 및 드레인(302)과 절연시키는 역할을 할 수도 있다.
제2절연막(304)은 부유 게이트(305)를 채널(303)과 절연시키는 역할을 한다.
제1 및 제2 실시예에서와는 달리, 부유 게이트(305)와 제어 게이트(306)가 동일 평면상에 형성되지 않는다. 하지만, 도3a의 평면도 및 도3b의 단면도에 도시된 바와 같이, 부유 게이트(305)는 채널(303)의 일측으로 연장되고, 제어 게이트(306)는 상대적으로 채널(303)의 타측으로 연장된 구조를 갖는다.
이때, 바이오 물질층(307)은 채널(303)의 일측으로 연장된 부유 게이트(305) 상에 형성된다.
상기와 같은 구조적 차이점을 제외하고, 도1a 내지 도1c를 참조하는 제1실시예에 대한 설명은 제3실시예에 따른 바이오 센서에도 동일하게 적용될 수 있다. 따라서, 중복되는 내용은 이하에서는 생략한다.
본 발명의 제1 내지 제3 실시예에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용하는 바이오 센서에서 바이오 물질층은 부유 게이트상에 형성된다. 이때, 바이오 물질층은 채널을 기준으로 일측으로 연장된 부유 게이트 상에 위치할 수 있다.
이와 같이, 바이오 물질층을 전계효과 트랜지스터의 부유 게이트에 부착함으로써 채널이 직접 바이오 물질이 포함된 완충 용액에 노출되는 것이 방지될 수 있다. 이에 따라, 바이오 센서의 특성이 변화되어 바이오 센서의 측정값 산포와 오판률을 줄일 수 있다. 또한, 바이오 물질층이 부유 게이트에 결합되므로 보다 안정적으로 동작하는 바이오 센서를 획득할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 바이오센서는 칩 기반의 바이오 진단 키트 분야에 용이하게 적용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 채널을 사이에 두고 서로 이격되어 형성된 소스 및 드레인;
    절연막을 통해 상기 채널과 절연된 부유 게이트와 제어 게이트; 및
    상기 부유 게이트상에 형성된 바이오 물질층을 포함하는,
    바이오 센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 부유 게이트와 상기 제어 게이트는 상기 채널을 사이에 두고 서로 다른 측에 위치하는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 부유 게이트와 상기 제어 게이트는 각각 상기 채널의 양측면 및 상면 상에 형성되고,
    상기 바이오 물질층은 상기 채널의 일측으로 연장된 상기 부유 게이트상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  4. 기판;
    상기 기판상에 형성된 제어 게이트;
    상기 제어 게이트 상에 형성된 제1절연막;
    상기 제1절연막상에 형성된 채널을 사이에 두고 서로 이격된 소스 및 드레인;
    상기 채널 상에 형성된 제2절연막;
    상기 제2절연막상에 형성된 부유 게이트; 및
    상기 부유 게이트상에 형성된 바이오 물질층을 포함하는,
    바이오 센서.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 바이오 물질층은 상기 채널의 일측으로 연장된 상기 부유 게이트상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이오 물질층은, DNA, RNA, 핵산 유사체, 단백질, 펩티드, 아미노산, 리간드, 항체-항원물질, 당구조물, 유기 화합물, 무기화합물, 콜레스테롤, 비타민, 드러그 및 효소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 SOI기판, 실리콘 기판, 인장 실리콘 기판, 폴리실리콘 기판 및 SiGe 기판 중 어느 하나의 기판인 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  8. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부유 게이트와 상기 제어 게이트는,
    금속 또는 폴리실리콘으로 형성되거나, 또는 폴리실리콘 상에 금,은 또는 백금을 증착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
  9. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연막은 고유전율 박막의 메탈 옥사이드, 유기층 또는 포토레지스트 중 적어도 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
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