传感器及其制造方法技术

一种制造传感器的方法，包含下列步骤：(a)提供多孔隙垂直式结构，其具有多孔隙表面；以及(b)填充胶体于多孔隙表面，以包覆该多孔隙垂直式结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种传感器,尤指一种可在液体环境中操作的分子传感器。
技术介绍
现今已有许多关于场效应晶体管结构传感器之研究，根据其建构结构主要可分类成水平信道式及垂直信道式，且为提升传感器之灵敏度，亦已有对信道区域做一多孔性结构之研究。目前已有关于采用水平通道式场效应晶体管(FET)之结构作为传感器之研究，在闸极上涂布反应分子，将待测生化分子与之反应，及改变汲极电流大小作为感测方式之研究。此方法须事先在闸极上涂布分子，制作复杂，且为不具有多孔性之水平信道结构，感测方式与本专利技术案之工作原理并不相同；另有采用水平通道式的场效应晶体管(FET)结构之研究，其中特别提及利用多孔性结构之信道区域提升组件灵敏度，其感测层为信道区域材料之一部分，然而其操作方式为将组件控制在空乏模式，利用待测分子与感测层之键结反应产生的正电荷或负电荷，改变通道的反转(invers1n)强度，进而影响电导(conductance)强度并进行量测。还有采用场效应晶体管(FET)的三端组件结构，其信道为水平信道，须利用黄光微影制程定义通道长度之研究，其制程成本较高。感测层使用化学标定后的奈米碳管(SWCNTs)滴入电极之间，将待测液体注入由PDMS膜所包覆的区域，量测组件之阻抗变化，其中为了标定奈米碳管，须先使用氧化制程将奈米碳管官能基化，再将化学物质标定于其上，其制程繁复且制程时间长。另有使用奈米缆场效应晶体管(nanocableFETs)之结构，利用奈米缆的外层作为生化分子键结吸附之处，改变ZnS内核之载子浓度之研究，其制程非常复杂，须使用黄光微影等相对昂贵之制程。因此，可知习知技术大多制程复杂、须利用黄光微影与高温制程，且制程成本昂贵，并不能有效的控制多孔结构之形成。爰是之故，申请人有鉴于习知技术之缺失，乃经悉心试验与研究，并一本锲而不舍的精神，终专利技术出本案「」，用以改善上述缺失。
技术实现思路
本案之一面向提供一种传感器，包含:一多孔隙垂直式结构，具有一第一电极、一第二电极、一夹层及一接触表面，俾在该第一电极、该第二电极及该夹层之间形成一电流；一第一绝缘层，设置于该接触表面上；以及一胶体，包覆具有该第一绝缘层之该多孔隙垂直式结构，并包含多个探针，俾于该探针与一待测物接触时，经由侦测该电流有无改变来感测该待测物。本案之另一面向提供一种传感器，包含:一多孔隙垂直式结构，具有一第一电极、一第一夹层、一第二电极及一接触表面，俾在该第一电极、该第二电极及该第一夹层之间形成一电流；一第一绝缘层，设置于该接触表面上；以及一探针，设置于该第一绝缘层上，俾于该探针与一待测物接触时，经由侦测该电流有无改变来感测该待测物。本案之再一面向提供一种传感器，包含:多个垂直晶体管柱，包含一第一电极、一夹层、一第二电极及一接触表面，并彼此并联以形成一多孔隙垂直式结构；一胶体，包覆该多孔隙垂直式结构，并包含多个探针，俾于该探针与一待测物接触时，经由侦测该电流有无改变来感测该待测物。本案之又一面向提供一种制造一传感器的方法，包含下列步骤:(a)提供一多孔隙垂直式结构，其具一多孔隙表面；以及(b)填充一胶体于该多孔隙表面，以包覆该多孔隙垂直式结构。【附图说明】图1为本案第一实施例之传感器制程示意图。图2为本案第二实施例之传感器制程示意图。图3为本案第三实施例之传感器制程示意图。图4为本案之传感器检测示意图。图5为本案第四实施例之传感器制程示意图。图6为本案之传感器检测示意图。【具体实施方式】本专利技术将可由以下的实施例说明而得到充分了解，使得熟习本技艺之人士可以据以完成之，然本案之实施并非可由下列实施案例而被限制其实施型态。本专利技术系建立一个可操作于液体环境中之传感器，能达到在生物化学研究、医学研究、医学院所、环境安全侦测控制、消费性电子产品、及家用医疗产品上感测研究之需求，其中该传感器可感测含有不同生化分子待测物之溶液中的溶质浓度与存在，可作为生物科学研究、医学研究与环境监控等用途之传感器。本专利技术利用具有多孔隙垂直式结构的载子信道进行感测，同时利用原子层沉积法成长一绝缘层作为液体与电子信道之隔绝层，以去除液体中游离离子对电子信道信号的影响，其中垂直通道侧壁可视为「闸极」，该侧壁上的可官能化分子基团(本文亦称作探针)用来捕捉需观察的对象(例如DNA，蛋白质分子或钙，锌等人体重要信息传递离子)，藉由该探针与该观察对象结合时造成的电荷变化，来影响垂直奈米通道侧壁的电位，并进而影响垂直通道中的电流，产生电位变化的信号读取。该传感器的运作原理如图4及图6所示。如图4所不,可知该传感器为多孔隙垂直式结构,其包含一基板40、一第一电极41、一夹层42、一第二电极43、一第一绝缘层44及多个探针45a、45b、45c，其中该多个探针45a.45b.45c系为官能化之分子基团，将该传感器浸入含有多个待测物46a、46b、46c之一溶液47中，当该多个待测物46a、46b、46c与在多孔隙垂直式结构上的该多个探针45a、45b、45c键结时，将产生的电荷转移以致电位变化影响载子在该夹层42通道中的传输，藉此电特性的变化量测该待测物46a、46b、46c浓度或种类，其中因该多个探针45a、45b、45c种类决定于该多个待测物46a、46b、46c种类，而能量源种类又决定于该多个探针45a、45b、45c种类，所以所感测该多个待测物46a、46b、46c种类已于配置传感器组件时决定了。在一较佳实施例中，该夹层42选自于一有机层、无机层、一绝缘层、一光侦测层及一光阻挡层之其中之一或其任意组合。在一较佳实施例中，该夹层42配置于该第一电极41与该第二电极42之间。在另一较佳实施例中，该第一电极41与第二电极43具有一第二绝缘层，而该夹层42配置于该第一绝缘层44与该第二电极43之间。在另一较佳实施例中，该传感器更包含一能量源，系用以产生一具一特定波长的能量，以激发该多个探针45a、45b、45c。其中该能量源可直接配置于该传感器上或不直接连接而邻近于该传感器(图中未示)。在另一较佳实施例中，该能量源(图中未示)选自光及电中的一形式，其中该能量源的选用决定于该探针45a、45b、45c，其中该多个探针45a、45b、45c至少包含一化学基团，其中该化学基团选自-OH、-CHO, -SO3H, -CN、-NH2, _SH、-COSH、-COOR及卤化物中的一个或其任意组合，藉由选用不同种类的探针需要不同的能量源以激发该多个探针45a、45b、45c，因此，该能量源的选用包含一 UV-Vis光、一雷射光、一氣灯、一中空阴极灯、一无电极式放电灯等方式且可透过光纤、波导等方式传递。如图6所不,可知该传感器亦为一多孔隙垂直式结构,其包含一基板60、一第一电极61、一夹层62、一第二电极63、一第一绝缘层64、一第二光阻挡层65、多个探针67a、67b、67c、及一胶体68。在一较佳实施例中，该夹层62更包含一第一光阻挡层621及一光侦测层622。在另一较佳实施例中，该夹层62选自于一有机层、无机层、一绝缘层、一光侦测层及一光阻挡层之其中之一或其任意组合。在另一较佳实施例中，该传感器更包含一能量源70，系用以产生一具一特定波长的能量，以激发该多个探针67a、67b、67c。其中该能量源70可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器，包含：多孔隙垂直式结构，具有第一电极、第二电极、夹层及接触表面，从而在该第一电极、该第二电极及该夹层之间形成一电流；第一绝缘层，设置于该接触表面上；以及胶体，包覆具有该绝缘层之该多孔隙垂直式结构，并包含多个探针，从而于该探针与一待测物接触时，经由侦测该电流有无改变来感测该待测物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：冉晓雯，孟心飞，林洪正，荘明谚，张柏懿，
申请(专利权)人：财团法人交大思源基金会，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71