(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210843937.X (22)申请日 2022.07.18 (71)申请人 之江实验室 地址 310023 浙江省杭州市余杭区文一西 路1818号人工智能小镇10号楼 (72)发明人 朱鑫　杨晓慧　郭希山　郑音飞　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 邱启旺 (51)Int.Cl. H01L 27/20(2006.01) H01L 21/336(2006.01) H01L 29/786(2006.01) H01L 41/113(2006.01) H01L 41/22(2013.01)C12M 1/00(2006.01) C12M 1/34(2006.01) G01N 15/10(2006.01) (54)发明名称 一种集成声流控SA W器件与薄膜晶体管器件 的传感器及其制备方法、 应用 (57)摘要 本发明公开了一种集 成声流控SAW器件与薄 膜晶体管器件的传感器及其制备方法、 应用， 其 中声流控器件基于氧化锌薄膜作为压电材料， 薄 膜晶体管选用氧化锌作为沟道材料。 本发明集成 了声流控器件的筛选功能与薄膜晶体管的传感 功能， 能在筛选出特定生物标志物例如细胞的同 时检测计数， 省去了细胞标记、 显微镜计数的步 骤。 本发明提出的器件制备方式简单， 成本低廉， 衬底和薄膜均为透明材料， 且与传统微电子工艺 兼容， 适合大规模生产以及医疗上的应用。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115332290 A 2022.11.11 CN 115332290 A 1.一种集成声流控SAW器件与薄膜晶体管器件的传感器， 其特征在于， 包括： 衬底， 所述 衬底上沉积有压电薄膜层， 压电薄膜层的一端沉积有插指电极， 在插指电极的表面和其中 的一个侧 面生长第一绝缘层； 在插指电极以外的压电薄膜层上生长第二绝缘层， 所述第一 绝缘层和第二绝缘层一体成型； 在第二绝缘层的表面溅射沉积有栅极， 所述栅极和第二绝 缘层的上表面设置有由下而上依次布置的栅氧介质层和沟道层； 所述沟道层的两端分别沉 积有源极和漏极； 在 源极、 漏极的表面和源极、 漏极、 栅氧介质层、 沟道层的侧面生长有第三 绝缘层。 2.根据权利要求1所述的集成声流控SAW器件与薄膜晶体管器件的传感器， 其特征在 于， 所述衬底为P DMS、 PI、 硅片、 类硅片。 3.根据权利要求1所述的集成声流控SAW器件与薄膜晶体管器件的传感器， 其特征在 于， 所述压电薄膜层的材料选自氧化锌、 氮化钛或PZT； 所述压电薄膜层的厚度为10 ‑ 100000nm。 4.根据权利要求1所述的集成声流控SAW器件与薄膜晶体管器件的传感器， 其特征在 于， 所述插指电极选用氧化铟锡， 其厚度为10 0nm， 其指宽与间距均为10um， 其声孔径为5 cm。 5.根据权利要求1所述的集成声流控SAW器件与薄膜晶体管器件的传感器， 其特征在 于， 所述绝缘层选用二氧化硅绝 缘层或氧化铝绝 缘层， 所述 绝缘层的厚度为10 0nm。 6.根据权利要求1所述的集成声流控SAW器件与薄膜晶体管器件的传感器， 其特征在 于， 所述栅极、 源极和漏极的材 料选用氧化铟锡， 所述 栅极、 源极和漏极的厚度均为10 0nm。 7.根据权利要求1所述的集成声流控SAW器件与薄膜晶体管器件的传感器， 其特征在 于， 所述栅氧介质层选用氧化铝或二氧化铪， 所述栅氧介质层的厚度为20nm； 所述沟道层选 用经n型非 故意掺杂的氧化锌， 所述沟道层的厚度为20nm。 8.一种权利要求1～7任一项所述的集成声流控SAW器件与薄膜晶体管器件的传感器的 制备方法， 其特 征在于， 所述制备 方法包括以下步骤： 首先在衬底上沉积压电薄膜层； 随后利用掩膜版、 光刻、 剥离在压电薄膜层上沉积插指 电极， 电极的指 宽与间距均为10um， 声表 面波器件设计为延迟线类型， 延迟线间距 为1cm， 插 值电极的声孔径设计为5cm； 在完成插指电极的制备后利用物理气相沉积的办法在器件表 面生长100nm厚度的第一 绝缘层和第二 绝缘层； 完成薄膜声表面波器件的制备； 随后， 开始薄膜晶体管的制备； 首先在器件表面利用溅射沉积底部栅极材料； 随后利用 原子层沉积栅氧介质层； 然后利用原子层沉积沟道层； 随后利用溅射、 掩膜沉积源、 漏两级； 最后再利用PE CVD完成第三 绝缘层的生长 。 9.一种权利要求1～7任一项所述的集成声流控SAW器件与薄膜晶体管器件的传感器或 由权利要求8所述的制备方法制得的集成声流控SAW器件与薄膜晶体管器件的传感器在检 测物质电荷中的应用。 10.根据权利要求9所述的应用， 其特 征在于， 所述应用的方法包括以下步骤： 利用PDMS与所述集成声流控SAW器件与薄膜晶体管器件的传感器通过键合形成Y形 PDMS微流道； 薄膜晶体管位于 Y形PDMS微流道下方； 将待测物质注入Y形P DMS微流道； 当所述待测物质通过所述薄膜晶体管上方时， 检测薄膜晶体管沟道电流变化幅度， 从 而计算出 所述待测物质的电荷大小；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115332290 A 2当所述待测物质通过所述薄膜晶体管上方时， 对薄膜晶体管沟道电流的峰值进行计 数， 即得所述待测物质的数量。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115332290 A 3