[发明专利]感测电解质中的生物分子和带电离子

权利要求书

1.一种用于生物分子或带电离子的传感器，包括：

衬底；

位于衬底内的第一节点、第二节点和第三节点；

位于衬底、第一节点、第二节点和第三节点之上的栅极电介质；

第一场效应晶体管FET，所述第一FET包括位于栅极电介质上的控制栅极、以及第一节点和第二节点；以及

第二FET，所述第二FET包括位于栅极电介质上的感测表面、以及第二节点和第三节点，其中所述感测表面被配置为特别地结合要检测的生物分子或带电离子。

2.如权利要求1所述的用于生物分子或带电离子的传感器，还包括电解质，所述电解质包括位于感测表面上的生物分子或带电离子。

3.如权利要求2所述的用于生物分子或带电离子的传感器，其中感测表面包括抗体或化学制品的涂层，其被配置用于特别地与电解质中的生物分子或带电离子结合。

4.如权利要求1所述的用于生物分子或带电离子的传感器，其中一个或多个生物分子或带电离子与感测表面的结合引起在第一节点和第三节点之间流动的漏极电流的变化，并且，基于漏极电流的变化确定电解质中的生物分子或带电离子的数量。

5.如权利要求1所述的用于生物分子或带电离子的传感器，其中衬底包括硅或绝缘体上硅。

6.如权利要求1所述的用于生物分子或带电离子的传感器，其中第一节点、第二节点和第三节点各自具有相同的掺杂型，并且所述衬底包括与第一节点、第二节点和第三节点的掺杂型相反的掺杂型。

7.如权利要求1所述的用于生物分子或带电离子的传感器，其中栅极电介质包括以下之一：SiO₂、SiON、诸如HfO₂的高k材料和SiO₂/高K堆。

8.如权利要求1所述的用于生物分子或带电离子的传感器，其中栅极电介质具有大于20埃的等效氧化层厚度EOT。

9.如权利要求1所述的用于生物分子或带电离子的传感器，其中控制栅极包括多晶硅或金属。

10.如权利要求1所述的用于生物分子或带电离子的传感器，其中控制栅极被配置为接收栅极电压，所述栅极电压被配置为导通第一FET。

11.如权利要求1所述的用于生物分子或带电离子的传感器，还包括到第一节点的第一电连接、以及到第三节点的第二电连接。

12.如权利要求1所述的用于生物分子或带电离子的传感器，其中第一FET的沟道长度比第二FET的沟道长度短。

13.如权利要求1所述的用于生物分子或带电离子的传感器，其中第一FET的沟道宽度比第二FET的沟道宽度短。

14.一种用于操作用于生物分子或带电离子的传感器的方法，所述传感器包括第一场效应晶体管FET和第二FET，其中第一FET和第二FET包括共享节点，所述方法包括：

在传感器的感测表面上放置包含生物分子或带电离子的电解质，所述电解质包括第二FET的栅极；

对第一FET的栅极施加反转电压；

形成到第一FET的非共享节点的第一电连接；

形成到第二FET的非共享节点的第二电连接；

确定第一FET的非共享节点与第二FET的非共享节点之间流动的漏极电流的变化；以及

基于已确定的漏极电流的变化，确定电解质中包含的生物分子或带电离子的数量。

15.如权利要求14所述的方法，其中感测表面包括抗体或化学制品的涂层，其被配置用于与电解质中包含的生物分子或带电离子结合。

16.如权利要求14所述的方法，其中用于生物分子或带电离子的传感器包括衬底，所述衬底包括硅或绝缘体上硅。

17.如权利要求16所述的方法，其中共享节点、第一FET的非共享节点以及第二FET的非共享节点位于衬底内，并且各自具有相同的掺杂型，且所述衬底包括与共享节点、第一FET的非共享节点以及第二FET的非共享节点的掺杂型相反的掺杂型。