[发明专利]一种微生物的检测装置

说明书

所属技术领域

本发明属于资源环境领域，它涉及一种利用化学极化场效应原理对微生物进行检测的装置，能对血吸虫尾蚴及其他微生物进行检测和识别。

背景技术

目前，对血吸虫尾蚴、华支睾虫、疟原虫等微生物的野外监测主要借助光学显微镜进行肉眼观测。这种检测技术不能脱离人工，要实现实时自动监测尚有很大困难。此外，这种方法是间歇性的检测方法，大范围检测周期长，需耗费大量人力物力，且不能及时发现疫情。

场效应传感器是目前传感器家族的重要一员，传统的场效应传感器通常由源、漏和栅极构成，通过光、电、磁、压力、化学物质等手段，调节作为基底的半导体材料中的载流子传输，从而调控源、漏极之间的输出信号。利用这一原理，可对作用于场效应器件检测区域的光、电、磁、压力或化学物质进行检测。

为了实现对微生物的自动、连续监测，本发明首先基于场效应原理设计、加工了一种新型传感器，然后以此为基础，设计、加工出了一套可对血吸虫、华支睾虫、疟原虫等微生物进行检测的小型装置。这种新型传感器只由源、漏极构成，工作时不加栅极电压，而是通过检测区域中的检测目标分子的极化作用来调节半导体层中载流子的传输。由于不同检测目标的分子极化效应强弱不一致，因此，对载流子传输速度的调节能力也有差异。更确切地说，检测区域上的目标物不同，则其极化能力也不同，极化能力不同则调节载流子传输的能力也不同，从而导致源、漏之间电信号的变化。

发明内容

本发明提供了一种新型传感器，这种传感器是基于化学极化场效应原理。疟原虫等微生物进行检测的装置。

本发明中所涉及的微生物检测装置主要由传感器和检测系统两部分构成。其中的传感器是基于化学极化场效应原理所设计、加工出的，可对微生物进行识别、检测的传感器，其构造见图1。这种传感器含有含多张掩膜版，经多次光刻完成芯片制作过程。加工主要工艺包括P⁺保护环掺杂、D/S源漏区掺杂、有源区也称沟道区掺杂、欧姆孔、金属化及钝化。其中的检测系统主要由计算机、检测电路、数据采集卡及相应的控制程序构成，该检测系统可通过计算机进行控制，输出信号可由计算机直接采集、存储。通过计算机输入检测参数后，该检测装置可连续工作，并按要求给出报警信号。

本发明的有益效果是，可实现对湖面、池塘、沟渠等区域的微生物进行实时自动监测，输出并存储检测数据，并按要求进行报警。采用该装置对血吸虫、疟疾等微生物进行监控，可节省大量的人力物力，提高工作效率。

附图说明

图1为化学极化场效应传感器的截面图。其中，1^#，P⁺保护环掺杂；2^#，D/S源漏区掺杂；3^#，有源区也称沟道区掺杂；4^#，欧姆孔；5^#，金属化；6^#，钝化。

图2为化学极化场效应传感器加工工艺过程示意图。

图3为检测装置硬件电路框图。

图4为检测装置的电路图。

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明，以下结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明中所设计的化学极化场效应传感器的加工方法见图2，主要包括以下工艺过程和步骤：

1)选n⁺-p^-型(100)晶向单晶硅作衬底材料；

2)在p型硅的表面通过化学气相淀积CVD或热氧化生长二氧化硅层SiO₂①；

3)光刻第一层掩膜1#，制作垂直槽结构②，通过杂质掺杂形成耗尽型器件的导电沟道薄层n^-层(杂质磷)；

4)制作敏感栅介质膜，结构为二氧化硅和氮化硅(SiO₂+Si₃N₄)④，并用多晶硅⑤填充栅槽，通过硬掩膜反刻技术，刻蚀多晶硅并止于氮化硅；

5)干法刻蚀氮化硅和二氧化硅，并光刻第二层掩膜2#，通过杂质掺杂形成器件的源区导电层n⁺层(杂质砷)⑥；

6)光刻第二层掩膜2#反版，通过杂质掺杂形成器件的源区导电层p⁺层(杂质硼)⑦；

7)氧化，并通过硬刻掩膜，构建欧姆孔，淀积金属铝；

8)光刻第三层掩膜3#，制作金属铝引线⑧；

9)制作钝化膜⑨，光刻第三层掩膜3#反版，刻蚀钝化膜，同时刻去槽栅内填充的多晶硅，暴露出传感器的检测区。

本发明中所涉及的检测系统的硬件电路见图3，主要由传感器、电压比较电路、电压放大电路、控制电路、电压显示、信号放大电路、缓冲放大电路、I-V转换电路、数据采集卡等组成。检测系统的更为详细的电路图见图4。检测电路与传感器连接之后，即可对目标进行检测，测得的信号通过数据采集卡采集后可直接传输到计算机中。