技术领域
[0002] 本
申请要求基于2016年11月23日提交的韩国
专利申请第10-2016-0156375号的优先权的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
背景技术
[0003] 在检测
生物材料的生物传感器中，已经积极进行对基于晶体管的生物传感器的研究。
[0004] 另一方面，使用晶体管
吸附/测量液体分子的常规生物传感器通过从上方倾倒液体来进行，并通过在该溶液中浸入作为参比
电极的Ag/AgCl来使用，但是其不仅难以定量测量精确的溶液，而且还具有难以在批量生产型的印刷电极基底上形成三维参比电极的问题。
发明内容
[0005] 技术问题
[0006] 本发明要解决的一个问题是提供能够通过印刷技术容易地制造包括参比电极层的
薄膜型生物传感器元件并且能够批量生产的生物传感器。
[0007] 此外，本发明要解决的另一个问题是提供能够单独/连续测量一种溶液中的大量检测因子的生物传感器。
[0008] 技术方案
[0009] 为了解决上述问题，与本发明的一个方面相关的生物传感器包括感测部分和安装在感测部分上并在其间的空间中形成
流体沟道的盖构件。
[0010] 感测部分包括基底、设置在基底上的栅电极、设置在栅电极上的绝缘层、形成在绝缘层上的n型沟道、以及在n型沟道层上分别形成彼此间隔
定位的源电极和漏电极的第一电极层。
[0011] 此外，感测部分包括：设置成包围第一电极层的第二电极层，以及定位于基底上并且由与第一电极层相同的材料形成的第三电极层。
[0012] 此外，感测部分包括设置成包围第三电极层的由与第二电极层相同的材料形成并且提供参比电极的第四电极层。
[0013] 此外，盖构件具有同时包围暴露在第一电极层中的源电极与漏电极之间的n型沟道以及参比电极的一些区域的内周。
[0014] 此外，盖构件形成流体沟道，所述流体沟道设置成使得流体可以进入n型沟道与内周之间的空间以及参比电极与内周之间的空间。
[0015] 有益效果
[0016] 如上所述，根据与本发明的至少一个实例相关的生物传感器，其可以通过印刷技术容易地制造包括参比电极层的薄膜型生物传感器元件，能够批量生产，并且可以单独/连续测量大量检测因子。
附图说明
[0017] 图1是与本发明的一个实例相关的生物传感器的
概念图。
[0018] 图2是沿图1中的线A-A’切割的状态的截面图。
[0019] 图3是沿图1中的线B-B’切割的状态的截面图。
具体实施方式
[0020] 在下文中，将参照附图详细地描述根据本发明的一个实例的生物传感器。
[0021] 此外，不管附图标记如何，相同或相似的附图标记给予相同或相应的部件，其冗余说明将被省略，并且为了便于说明，所示的每个构成元件的尺寸和形状可能被放大或缩小。
[0022] 图1是与本发明的一个实例相关的生物传感器的概念图，图2是沿图1中的线A-A’切割的状态的截面图，图3是沿图1中的线B-B’切割的状态的截面图。
[0023] 参照图2和图3，生物传感器(100)包括感测部分和安装在感测部分上的并在其间的空间中形成流体沟道(C)的盖构件(190)。
[0024] 感测部分包括基底(110)、栅电极(140)、绝缘层(150)、n型沟道(160)、第一电极层(170)、第二电极层(180)、第三电极层(200)和第四电极层(210)。
[0025] 第一电极层(170)在n型沟道(160)上分别形成源电极(120)和漏电极(130)。
[0026] 参照图2，第二电极层(180)设置成包围第一电极层(170)。具体地，第二电极层(180)设置成分别包围作为第一电极层(170)的源电极(120)和漏电极(130)。
[0027] 参照图3，生物传感器(100)包括定位于基底(110)上并且由与第一电极层(170)相同的材料形成的第三电极层(200)，以及设置成包围第三电极层(200)的由与第二电极层(180)相同的材料形成并且提供参比电极的第四电极层(180)。
[0028] 具体地，生物传感器(100)包括基底(110)、设置在基底(110)上的栅电极(140)、设置在栅电极(140)上的绝缘层(150)和设置在绝缘层(150)上的n型沟道(160)。
[0029] 作为基底(110)，可以使用玻璃基底或塑料基底，并且其没有特别限制，只要其应用于生物传感器(100)即可。
[0030] 栅电极(140)可以由金属形成，所述金属可以选自例如铬(Cr)、钼(Mo)、
铝(Al)、
钛/
银(Ti/Au)、金(Ag)、
铜(Cu)和铂(Pt)。
[0031] 此外，绝缘层(150)可以由SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2、HfO2、SiNx等形成。
[0032] 本发明中可用的n型沟道(160)可以由选自IGZO、ZnO、ZTO、IZO、IHZO、AIN、InN、GaN和InGaN中的任一种n
型材料制成。
[0033] 特别地，优选由IGZO制成的n型沟道(160)，因为其具有优异的光学透明性、无定形结构、高的
电子迁移率，此外，IGZO沟道可以用作
有源矩阵背板，因此其具有可以省略单独的集成过程的优点。
[0034] 此外，生物传感器(100)包括在n型沟道(160)上以预定间距间隔设置的源电极(120)和漏电极(130)。此外，生物传感器(100)包括设置成分别包围作为第一电极层(170)的源电极(120)和漏电极(130)的第二电极层(180)，以及与源电极(120)和漏电极(130)间隔定位的由与第二电极层(180)相同的材料形成并且提供参比电极的第四电极层(210)。
[0035] 作为第一电极层(170)的源电极(120)和漏电极(130)可以由金属形成，所述金属可以选自例如铬(Cr)、钛/银(Ti/Au)、钼(Mo)、铝(Al)、银(Ag)、铜(Cu)、铂(Pt)和钨(W)。
[0036] 此外，生物传感器(100)包括盖构件(190)，所述盖构件(190)具有同时包围暴露在源电极(120)与漏电极(130)之间的n型沟道层(160)和参比电极的一些区域的内周(191)。盖构件(190)形成流体沟道(C)，所述流体沟道(C)设置成使得流体(例如，样品溶液)可以进入暴露的n型沟道(160)与内周(191)之间的空间以及作为第四电极层(200)的参比电极与内周(191)之间的空间。盖构件(190)可以由有机
硅等形成，并且例如可以由PDMS形成。此外，还可以在暴露于流体沟道(C)的内部的n型沟道(160)上设置收集部分(R)。
[0037] 作为第一电极层(170)的源电极(120)和漏电极(130)定位于流体沟道(C)的外部。即，源电极(120)和漏电极(130)设置成不与样品溶液直接
接触。此外，作为第四电极层(200)的参比电极暴露于流体沟道(C)的内部以与样品溶液接触。
[0038] 同时，第二电极层(180)和第一电极层(170)可以由不同的材料(例如，不同的金属材料)形成。此外，第二电极层(180)和第四电极层(210)可以由例如贵金属形成，并且具体地，可以由选自由金(Au)、钯(Pd)、铂(Pt)、银(Au)和钌(Ru)中的一者或更多者形成。
[0039] 参照图3，栅电极(140)和绝缘层(150)可以顺序地定位于基底(110)与第三电极层(200)之间。此外，n型沟道(160)可以顺序地定位于绝缘层(150)与第三电极层(200)之间。
[0040] 这是为了简化
制造过程，其中第四电极层(210)不必形成在n型沟道(160)上或形成在第三电极层(200)上。即，提供参比电极的第四电极层(210)可以被形成为使得其被设置在基底(110)上，并因此一些区域定位于流体沟道(C)中。
[0041] 然而，回顾生物传感器(100)的制造过程，当作为第一电极层(170)的源电极(120)和漏电极(130)与第三电极层一起形成时，第三电极层(200)可以甚至形成在第四电极层(210)的底部。此外，用相同的掩模，可以形成第一电极层(170)和第三电极层(200)，然后可以形成第二电极层(180)和第四电极层(210)。即，通过使用印刷技术，可以简化制造过程。
[0042] 当在TFT中的源电极(120)与栅电极(140)之间施加恒定
电压时，在n型沟道(160)中形成导电沟道，由此电子可以在源电极(120)与漏电极(130)之间移动。然后，当样品溶液的目标生物分子被吸附并且表面的
势能被改变时，流过n型导电沟道(160)的
电流的量被改变，因此根据这样的电流变化来计算目标生物分子的存在或浓度。
[0043] 参照图1，生物传感器(100)可以设置成使得可以单独/连续测量一种溶液中的大量检测因子。
[0044] 为此，生物传感器(100)包括基底(110)、在基底(110)上沿第一方向延伸的栅电极(140)、设置在栅电极(140)上的绝缘层(150)以及设置在绝缘层(150)上的n型沟道(160)。
[0045] 此外，生物传感器(100)包括第一电极层(170)，所述第一电极层(170)分别形成第一源电极(120-1)和第一漏电极(130-1)以及第二源电极(120-2)和第二漏电极(130-2)，所述第一源电极(120-1)和第一漏电极(130-1)在n型沟道(160)上沿与第一方向不同的第二方向以预定间距间隔设置，以及所述第二源电极(120-2)和第二漏电极(130-2)沿第一方向与第一源电极(120-1)和第一漏电极(130-1)间隔定位并且在n型沟道(160)上沿第二方向以预定间距间隔设置。第一方向可以指示流体在流体沟道中流动的方向，第二方向可以指示源电极和漏电极的
连接线方向。此外，第一方向和第二方向可以是彼此基本上
正交的方向。
[0046] 参照图2，生物传感器(100)包括设置成分别包围作为第一电极层(170)的源电极(120)和漏电极(130)的第二电极层(180)。
[0047] 参照图3，生物传感器(100)包括定位于基底(110)上并且由与第一电极层(170)相同的材料形成的第三电极层(200)。此外，生物传感器(100)包括设置在第三电极层(200)上的第四电极层(210)，其中第四电极层(210)分别提供第一参比电极和第二参比电极。此时，第一参比电极(210-1)与第一源电极/第一漏电极(120-1、130-1)构成第一感测部分，第二参比电极(210-2)与第二源电极/第二漏电极(120-2、130-2)构成第二感测部分。
[0048] 具体地，第四电极层(210)包括沿第一方向与第一源电极(120-1)和第一漏电极(130-1)间隔定位并且由与第二电极层(180)相同的材料形成以包围第三电极层(200)的第一参比电极(210-1)，以及沿第一方向与第二源电极(120-2)和第二漏电极(130-2)间隔定位并且由与第二电极层(180)相同的材料形成以包围第三电极层(200)的第二参比电极。
[0049] 在生物传感器(100)中，通过将第一参比电极(210-1)设定成反应的参考电势并测量第一源电极(120-1)与第一漏电极(130-1)之间的电流来执行一个传感器(第一感测部分)功能。此外，通过将第二参比电极(210-2)设定成反应的参考电势并测量第二源电极(120-2)与第二漏电极(130-2)之间的电流来执行另一个传感器(第二感测部分)功能。以这种方式，可以在一个流体沟道(C)中形成复数个感测部分。
[0050] 此外，生物传感器(100)包括盖构件(190)，其中盖构件(190)具有同时包围暴露在第一源电极(120-1)与第一漏电极(130-1)之间的n型沟道、暴露在第二源电极(120-2)与第二漏电极(130-2)之间的n型沟道以及第一参比电极和第二参比电极各自中的一些区域的内周(191)。然后，盖构件(190)形成了设置成使得流体可以进入暴露的n型沟道与内周之间的空间以及第一参比电极和第二参比电极与内周之间的空间的流体沟道(C)。
[0051] 如上所述，流体沟道(C)沿第一方向延伸。此外，第一源电极和第一漏电极(120-1、130-1)、第一参比电极(210-1)、第二源电极和第二漏电极(120-2、130-2)以及第二参比电极(210-2)顺序地布置。
[0052] 第一源电极和第一漏电极(120-1、130-1)以及第二源电极和第二漏电极(120-2、130-2)分别与如上所述的源电极和漏电极(120、130)相同，但是仅在栅电极上沿第一方向形成的
位置不同。此外，第一参比电极和第二参比电极(210-1、210-2)与如上所述的参比电极相同。
[0053] 另一方面，第一感测部分和第二感测部分设置成可独立驱动的。即，生物传感器(100)可以包括复数个感测部分，并且所述感测部分可以各自设置成可独立驱动的。此外，当样品溶液流入流体沟道(C)时，生物传感器(100)具有其中许多个感测部分沿流体沟道(C)排列的结构。
[0054] 第一参比电极和第二参比电极(210-1、210-2)不必形成在n型沟道(160)上或形成在第三电极层(200)上。即，参比电极(210-1、210-2)各自可以形成为使得其被设置在基底(110)上，并因此一些区域定位于流体沟道(C)中。
[0055] 如上所述，回顾生物传感器(100)的制造过程，当形成第一电极层(170)时，第三电极层(200)可以甚至形成在相关参比电极(200-1、200-2)的底部上。
[0056] 参照图3，基底(110)、栅电极(140)、绝缘层(150)、n型沟道(160)、第三电极层(200)和第四电极层(210)可以顺序地设置。此外，第二电极层(180)和第四电极层(210)可以用形成第一电极层(170)和第三电极层(200)所使用的相同掩模同时形成，并因此制造过程可以通过使用印刷技术来简化。
[0057] 此外，与本发明的一个实例相关的生物传感器(100)可以包括N(N>1)个感测部分，并且例如可以包括第三感测部分，所述第三感测部分包含第三源电极(120-3)和第三漏电极(130-3)和第三参比电极(210-3)。
[0058] 出于示例性目的公开了如上所述的本发明的优选实例，其中具有本发明的普通知识的本领域技术人员可以在本发明的构思和范围内做出各种校正、
修改和添加，并且这样的校正、修改和添加应被认为落入所附
权利要求的范围内。
[0059] 工业适用性
[0060] 根据与本发明的至少一个实例相关的生物传感器，其可以通过印刷技术容易地制造包括参比电极层的薄膜型生物传感器元件，能够批量生产，并且可以单独/连续测量大量检测因子。
