[发明专利]薄膜晶体管、传感器、生物检测装置和方法

说明书

本公开提供了一种薄膜晶体管、传感器、生物检测装置和方法，涉及传感器技术领域。该薄膜晶体管包括：衬底；在该衬底上的第一栅极；在该衬底上覆盖该第一栅极的第一电介质层；在该第一电介质层的背离第一栅极的一侧的源极、漏极和半导体层，该源极和该漏极分别与该半导体层连接；覆盖该半导体层的第二电介质层，该第二电介质层的材料为固态电解质材料；以及在该第二电介质层的背离半导体层的一侧的第二栅极。本公开的薄膜晶体管具有高的检测灵敏度。

技术领域

本公开涉及传感器技术领域，特别涉及一种薄膜晶体管、传感器、生物检测装置和方法。

背景技术

相关技术中，电解质栅介质已经逐渐引起了广泛的关注。电解质栅介质内部的可移动离子可以在较小的栅压下，在电解质和有源层的界面形成双电层，从而产生巨大的电容。因此，以电解质作为栅介质的TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)和传统TFT相比，前者对栅极施压更加敏感。但是，由于电解质多为液态，很难与固态器件相匹配且稳定性较差，而且制备工艺无法和量产技术匹配，因此电解质器件并没有得到广泛的应用和量产。随着技术的发展，固态电解质材料逐渐被开发出来。但是，基于固态电解质传感器的器件结构还没有实现量产和应用。

发明内容

本公开的实施例解决的一个技术问题是：提供一种基于固态电解质材料的薄膜晶体管。

根据本公开实施例的一个方面，提供了一种薄膜晶体管，包括：衬底；在所述衬底上的第一栅极；在所述衬底上覆盖所述第一栅极的第一电介质层；在所述第一电介质层的背离所述第一栅极的一侧的源极、漏极和半导体层，所述源极和所述漏极分别与所述半导体层连接；覆盖所述半导体层的第二电介质层，所述第二电介质层的材料为固态电解质材料；以及在所述第二电介质层的背离所述半导体层的一侧的第二栅极。

可选地，所述薄膜晶体管还包括：第一端口层，在所述衬底的上方，所述第一端口层与所述第一栅极间隔开；和第二端口层，与所述第二栅极连接，所述第二端口层在所述第一电介质层的背离所述第一端口层的一侧。

可选地，所述薄膜晶体管还包括：覆盖所述第二栅极和所述第二端口层的覆盖层。

可选地，所述固态电解质材料包括有机聚合电解质材料和无机电解质材料的至少一种。

可选地，所述半导体层覆盖所述源极和所述漏极；或者，所述源极和所述漏极覆盖所述半导体层。

根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种传感器，包括：如前所述的薄膜晶体管。

可选地，所述传感器还包括：探测单元，所述探测单元包括：与所述薄膜晶体管的第一端口层电连接的第一探测部；和与所述薄膜晶体管的第二端口层电连接的第二探测部。

可选地，所述传感器还包括：与所述薄膜晶体管的衬底相对设置的且位于所述第二栅极上方的盖板；和在所述盖板与所述衬底之间的封装部；其中，所述盖板、所述封装部和所述薄膜晶体管围成流道，所述薄膜晶体管的第一端口层和第二端口层分别与所述流道邻接。

根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种生物检测装置，包括：如前所述的薄膜晶体管或者如前所述的传感器。

根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种薄膜晶体管的制造方法，包括：在衬底上形成第一栅极；在所述衬底上形成覆盖所述第一栅极的第一电介质层；在所述第一电介质层的背离所述第一栅极的一侧形成源极、漏极和半导体层，所述源极和所述漏极分别与所述半导体层连接；形成覆盖所述半导体层的第二电介质层，所述第二电介质层的材料为固态电解质材料；以及在所述第二电介质层的背离所述半导体层的一侧形成第二栅极。

可选地，所述制造方法还包括：在形成第一栅极的过程中，还在所述衬底上形成第一端口层，所述第一端口层与所述第一栅极间隔开；和在形成第二栅极的过程中，还形成与所述第二栅极连接的第二端口层，其中，所述第二端口层在所述第一电介质层的背离所述第一端口层的一侧。