[發明專利]半導體疾病芯片的制造方法

有效

• 申請號: 201610118282.4
• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN105758919A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 談忠琴;戴豐加
• 申請（專利權）人: 杭州格磊思沃科技有限公司
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及生物電子領域，尤其涉及一種金屬化合物表面功能化，半導體疾病芯片，半導體疾病芯片的制造方法。

背景技術

隨著現代醫療技術的發展，醫生對病人疾病的準確診斷越來越依靠專業的檢測結果，對疾病早期及時檢出，對癥下藥，有利于提高病人生活質量和減輕社會醫療經濟負擔。

很多疾病有多種類型，如肺結核，肝炎，禽流感等，并且同一疾病的不同類型甚至發源地，其相應的抗體DNA也不相同。如結核病，引起結核病的致病菌有肺結核分歧桿菌(M.tuberculosis)，牛型分歧桿菌(M.bovis)，麻風分歧桿菌(M.leprae)等等，并且病菌的致病基因也有多種，產生的抗體也不同。又如乙肝有較多的亞型，HBV基因的多個位點如S、P及C基因區易發生變異，若盲目用藥就會使乙肝病毒產生耐藥性。每年都有大量患者因為沒能及時確診，不能“對癥下藥”而死亡。目前醫院常用的檢測技術如間接免疫熒光染色、免疫印跡分析、酶聯免疫法(ELISA)、病原體培養法等，雖然前兩者都有助于診斷疾病，但是過程繁瑣、費時；ELISA雖能分析96個樣本，但是只能單一檢測一種蛋白質；致病微生物檢測時間更是長達一兩個月，談何黃金治療期！而且，通常情況下醫學診斷需要一個樣本多指標同時檢驗，比如血檢、尿檢等，但是醫院或醫學檢驗所的生化檢驗，多為單樣本、單指標，存在需要樣本量大和檢驗時間長等問題，給患者帶來很大的痛苦。因此，高特異性、正確性的高通量檢測技術，是未來疾病診斷和精確用藥最可靠的依據。

生物芯片技術是上世紀90年代發展起來的一門新興技術。生物芯片是指通過微縮技術，根據分子間特異性地相互作用原理，構建微型生物化學分析系統，可以對生命科學和醫學中的各種生物化學反應過程進行集成，從而實現對DNA、RNA、抗體、酶等生物活性物質、高效、準確、并行的檢測和分析的技術。由于生物芯片包含約幾萬到幾十萬個井，芯片的固相基質表面可以固定大量探針分子，且每一種分子或幾種分子探針代表一種病原體或疾病(如：各種腫瘤、自身免疫、內分泌疾病)，每一個井互不干擾，一顆芯片可以并行上百萬個反應，大量的檢測指標可一次完成。生物芯片的發展使得癌癥、遺傳病、傳染病、代謝疾病等的大規模篩查和早期診斷成為可能。

傳統的生物檢測技術中大部分都是基于光生物感測技術，利用熒光探針在不同的波長下吸收和發射光，通過激光共聚焦掃描或電荷偶聯攝影像機(CCD)等對熒光信號的強度進行高效快速地檢測分析。由于光學檢測器的靈敏度有限，一般檢測需放大熒光信號，對于核酸類樣本可以通過擴增實現，但是對蛋白、糖等其他較復雜的生物大分子不能簡單擴增和克隆，因而信號微弱。而半導體生物芯片通過模擬計算機芯片的制作技術，芯片內置電路，可以將芯片上的生物化學反應轉變為電信號輸出，對微弱的電流具有極強的敏感性，與傳統生物芯片相比，其集成度更高，檢測設備更加便攜。

發明內容

基于目前疾病檢測技術的不足，本發明的目的在于提供一種高通量的疾病檢測技術，實現多種疾病及大量指標并行檢測。本發明提供一種半導體疾病芯片，半導體疾病芯片的制造方法，是對現有生物芯片的改進。

半導體疾病檢測芯片結構如圖1所示，包括金屬氧化物場效應晶體管1、連接金屬氧化物場效應晶體管柵極與檢測井的一層或多層金屬層2，金屬化合物層3和氧化物層4以及檢測井5。

作為優選所述金屬氧化物場效應晶體管柵極的是一層或多層鋁、銅或含鋁或銅的金屬混合物；

作為優選所述場效應晶體管的金屬化合物層可以是TaO₂、TiN等構成的單層或多層膜；

作為優選所述氧化物可以為SiO₂、SiN等材料。

作為優選所述氧化物層厚度為40μm。

所述芯片至少包括一個傳感器矩陣，傳感器由電路連接，每個傳感器上方對應設有一個檢測井，感應井中離子濃度變化；所述檢測井設在金屬化合物上方；所述半導體芯片可設幾百萬個檢測井。

作為優選所述檢測井的直徑為大于70μm或小于120μm的圓形，或為邊長大于70μm或小于120μm的正方形。

作為優選所述場效應晶體管傳感器長為2μm，寬為340nm，厚度為50μm。

所述離子可以是氫離子，表現為pH的變化，也可以是其他離子。

檢測方法包括：1、檢測井中預先植入待測疾病的第一受體；2、加入待檢目標物質；3、加入酶標記的第二受體；4、加入底物。芯片的每個井最多對應一種疾病，并且井與井之間互不干擾。