TW201215882A - Vertical type sensor - Google Patents

Description

201215882 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種感測器，尤係有關於一種垂直式感 測器。 【先前技術】 感測器’如用於分子生物檢測之感測器，已隨著醫療 領域的快速發展逐漸成為研發重點。尤其是為了滿足即時 量測及慢性病監控之需求，發展高靈敏度、即時、快速、 • 準確、訊號讀取方便並具有再現性的檢測方法，是目前主 要的發展趨勢。 第20020092342號美國專利揭露一種氣體感測器，如 第10圖所示，該氣體感測器包括一背電極71 ;形成於該 背電極71上之SiC半導體層72 ;形成於該SiC半導體層 72上之氮化鋁層73 ;以及形成於該氮化鋁層73上之閘電 極74 ’該閘電極為多孔性之催化性金屬，以於標靶氣體與 該閘電極74反應後產生離子化產物’該離子化產物再擴散 ^ 至氮化鋁層73與閘電極74之介面，改變位能分佈 (potential distribution)，造成電壓平移（voltage shift)，以達偵測之目的。其他類似技術則包括如第 20020020853及20090113992號美國專利所揭露利用催化 性金屬者。 另外，Η. T. Wang et al·，APPLIED PHYSICS LETTERS 86， 243503 (2005)及 F.Razi et al.， Sensors and

Actuators B: Chemical 146 (2010) 53-60 亦一種水平 3 111757 ς 201215882 式結構之感測器。Η. T. Wang et a 1.，所揭露之水平式感 測器，係先以氣相沉積方式生長氧化鋅奈米柱，之後再定 義出電極位置，是種水平式感測器係以電阻變化來判別氣 體濃度，但因每次生長的奈米柱分布變異大，因此，穩定 性不佳。F. Raz i et a 1.，所揭示之水平式感測器，係以多 孔性之p型矽材做為基板，並使鈀金屬沉積於該矽基板 上，惟該水平式感測器係利用纪抓取氫，而該多孔性之石夕 基板僅用以承載鈀金屬而非用以感測標靶氣體。且該水平 式感測器需藉由黃光微影製程定義出兩個不同材質之金 屬電極，不僅製程複雜，處理時程亦較為冗長。 因此，仍然需要具有高靈敏度、即時、快速、訊號讀 取方便並具有再現性之感測器。 【發明内容】 本發明提供一種垂直式感測器，係包括：基板；第一 電極層，係形成於該基板上；感測層，係形成於該第一電 極層上，且令該第一電極層夾置於該基板與感測層之間， 其中，該感測層係選自對待測物質有反應的材料或具有對 待測物質有反應之部位的材料；以及第二電極層，係形成 於該感測層上，並令該感測層夾置於該第一電極層與第二 電極層之間，且該第二電極層具有複數孔洞，以供該待測 物質接觸該感測層。 於一態樣中，該感測層係具有第一多孔性結構，例如， 複數開口朝上對應該第二電極層孔洞之孔洞。 於另一態樣中，本發明之垂直式感測器復包括對該待 201215882 測物質為惰性之半導體層，係設於該感測層之頂面或底 面。此外’該感測層係可具有開口朝上對應該第二電極層 之孔洞的錢，而_性之半導體層村具有一朝上且 對應該第二電極層之孔洞的第二多孔性結構。

洞 於又態樣中，該垂直式感測器之感測層可包括複數 感測子層。例如，包括依序職於該第—電極層上之第一 感測子層、第二感測子層及第三感測子層。此外，於一具 體實施態樣中’該第-感測子層及第二感測子層彼此具有 開口對準且三多純結構，該第三感測子層係具 有隨機形成之第四多孔性結構。或者，該第—感測子層係 具有開口朝上之第三多孔性結構，該第二感測子層及第三 感測子層係具有開σ朝上對應該第二電極層之孔洞的孔 β本發明復提供一種製備垂直式感測器之方法，係包括: 提供:表面形成有第—電極層之基板；於該第—電極層表 籲面上形成感測層’其巾，該感測層係選自對待測物質有反 應的材料或具有對待測物質有反應之部位的材料；於該感 測層上鋪叹複數奈米顆粒，且該複數奈米顆粒外露出部分 感測層頂面；於該外露之部分感測層頂面上形成第二電極 層以令該感測層夾置於該第—電極層與第二電極層之 Ζ ;移除該奈米齡，以令該第二電極層對應形成複數外 出感測層之n以供該待測物質接觸該感測層。 於本發明之製法實施例中，復包括移除部份感測 以形成具有開σ朝上對應該第二電極層之孔洞的孔洞。 111757 5 201215882

I I t 於另-態樣中’復可包括在形成該感測層之前，於該 第-電極層上形成惰性之半導體層。又或者，在鋪 數奈米顆粒之前，於該感測層上形成惰性之半導體層。此 外，復包括於移除該奈米顆粒之後，以該第二電極^為遮 罩’向下移除部分該感測層及惰性之半導體層，以令該感 測層係具有開口朝上對應該第二電極層之孔洞的孔洞，且 該惰性之半導體層具有開口朝上且對應該第二電極 洞的第二多孔性結構。 曰 前述之製備垂直式感測器之方法中，該感測層可具有# 隨機形成之孔洞。 另一方面，該感測層可包括複數感測子層。例如，包 括依序形成於該第-電極層上之第一感測子層、第二感測 子層及第三感測子層。此外，於一具體實施態樣中，該第 一感測子層及第二感測子層彼此具有開口對準且朝上之第 二多孔性結構，該第三感測子層係具有隨機形成之第四多 孔性結構。或者，該第一感測子層係具有開口朝上之第三# 多孔性結構，該第二感測子層及第三感測子層係具有開口 朝上對應該第二電極層之孔洞的孔洞。該第三多孔性結構 之製法係包括：在該第一電極層上鋪設單層之奈米顆粒 層，以外露部分之該第一電極層表面；於該外露之第一電 極層表面上形成對待測物質有反應的材料或具有對待測物 質有反應之部位的材料；以及移除該奈米顆粒層，以形成 該第三多孔性結構。 而該第二感測子層及第三感測子層所具有之孔洞，係 6 111757 201215882 藉由在移除該奈米顆粒之後，以該第二電極層為遮罩，向 下移除部份之該第二感測子層及第三感測子層而得。 本發明復提供一種製備垂直式感測器之方法，係包括： 提供一表面形成有第一電極層之基板；於該第一電極層表 面上形成第一感測子層；於該第一感測子層上鋪設複數奈 米顆粒，且該複數奈米顆粒外露出部分第一感測子層頂 面；於該外露之部分第一感測子層頂面上依序形成第二感 測子層、第三感測子層及第二電極層；移除該奈米顆粒， 以令該第二電極層對應形成複數外露出第一感測子層之孔 洞，以供該待測物質接觸該第一感測子層、第二感測子層 及第三感測子層。 本發明另提供一種感測方法，係包括施加偏壓至本發 明之垂直式感測器的第一電極層和第二電極層以產生電 流；將待測物質與該垂直式感測器之感測層接觸；以及測 定該垂直式感測器之電性變化。 本發明另提供一種感測系統，係包括本發明之垂直式 感測器；電壓提供裝置，係電性連接至該垂直式感測器之 第一電極層及第二電極層，用以提供偏壓至該垂直式感測 器；以及電性檢測裝置，係電性連接至該垂直式感測器， 用以測定該垂直式感測器之電性變化。 於較佳實施例中，該電性變化係為電流之改變。 本發明所提供之垂直式感測器，具有即時測定、迅 速、靈敏度高之優點。又，本發明之垂直式感測器以讀取 電流變化即可進行檢測，不需要大型昂貴的檢測設備，可 7 111757 201215882 達到降低成本、大量篩選之目的。 【實施方式】 以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方 式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之内容瞭解本 發明之其他優點與功效。 須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小 等，均僅用以配合說明書所揭示之内容，以供熟悉此技藝 之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定 條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例 關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功 效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術 内容得能涵蓋之範圍内。同時，本說明書中所引用之如 “上”、“頂面”、“底面”及“一”等之用語，亦僅為 便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其 相對關係之改變或調整，在無實質變更技術内容下，當亦 視為本發明可實施之範疇。 第一實施例 請參閱第1A至1D圖，係為本發明之垂直式感測器之 製法示意圖。 如第1A圖所示，提供一表面形成有如氧化銦錫之第一 電極層11之基板10 ;於該第一電極層11表面上形成感測 層12，其中，該感測層12係選自對待測物質有反應的材 料或具有對待測物質有反應之部位的材料，且該「具有對 待測物質有反應之部位的材料」係指該材料為惰性材料， 8 111757 201215882 例如，半導體材料、導體材料或絕緣體材料，而該待測物 質有反應之部位（例如受體）是鍵結或接觸該惰性材料者。 v、中該感’貞]層12可為具有對待測物質有反應之部位的材 料且該對待測物質有反應之部位係鍵結或接觸惰性材料 之探針基團。該探針基團包括一種或多種選自由，、 -CH0、-C00H、-S_、-CN、_NH2、_SH、_c〇SH、_c〇〇R 及 鹵化物所組成群組的化學基團。此外，該探針基團係可選 #自核酸、抗體、抗原、醣類、蛋白質、胺基酸及酵素所組 成群組的生物性分子的一者，例如生物素（bi〇tin)。 以生物素為例，由於生物素與其受質，如抗生物素 (avidin)會產生專一性結合，故使本發明之垂直式感測器 可用於偵測待測物質中的抗生物素的存在；而其他無法與 生物素結合的物質則不會形成專一性鍵結，因此垂直式残 測器不產生感測反應，而達到特異性（specific)感測的目 的。 • 另一方面，該感測層可為半導體材質。例如，選自鋼〜 錄-辞-氧化物（In_Ga-Zn-0 ’ IGZ0)、氧化辞（ZnOx)、二氣 化鈦及氧化銦所組成群組之一種或多種金屬氧化物。同樣 地，可透過上述探針基團鍵結或接觸至半導體材質。當然， 亦可鍵結或接觸至導體或絕緣體。 於一具體實施例中，該感測層係可為有機聚合物半導 體，舉例但非限定，如： 9 111757 201215882

佈形成^>3 =聚合財導體H單地透過旋轉塗 # ,. ^ 不卡顆粒13，例如聚苯乙烯球。較 頂面。、⑨早層之奈米顆粒13以外露出部分感測層12 測居圖所7^ ’藉由蒸鑛的方式於該外露之部分感 j、曰頂面上形成如紹之第二電極層14，以令該感測層 夹置於該第—電極層U與第二電極層14之間。 人二帛1D圖所示’可透過膠帶移除該奈米顆粒^，以 7該第二電極層14對應形成複數外露出感測層12之孔洞 W1 ’以供該待測物質接觸該感測層12。 根據前述之製法，本發明之垂直式感測器，係包括： 基板|0 ’第-電極層u ,係形成於該基板1〇上；感測層 12 ’係形成於該第一電極層u上，且令該第一電極層u 夾置於該基板1〇與感測層12之間，其中，該感測層12 係選自對待測物質有反應的材料或具有對制物質有反應 之4位的材料；以及第二電極層14，係形成於該感測層ι2 上，並令該感測| 12《置於該第一電極層u與第二電極 111757 10 201215882 層14之間，且該第二電極層14具有複數孔洞141，以供 該待測物質接觸該感測層12。 第二實施例 請參閱第2圖，係為本發明揭露之垂直式感測器之另一 實施例。 如圖所示，本實施例與實施例一之垂直式感測器製法 大致相同，其差異在於移除該奈米顆粒13之後，復以第二 電極層14為遮罩利用氧電漿（Oxygen plasma)移除部份感 • 測層12，以形成第一多孔性結構15，例如，複數開口朝上 對應該第二電極層14之孔洞141孔洞。 是以，本實施例之垂直式感測器之該感測層12係具 有開口朝上對應該第二電極層14之孔洞141的第一多孔性 結構15。 第三實施例 請參閱第3A至3D圖，係為本發明之垂直式感測器之其 φ 他態樣。 如圖所示，本實施例與實施例一之垂直式感測器製法 大致相同，其差異在於增設一惰性之半導體層16。 如第3A圖所示，復包括在形成該感測層12之前，於 該第一電極層11上形成惰性之半導體層16。是以，所得 之垂直式感測器具有對該待測物質為惰性之半導體層 16，係設於該感測層12之底面。 如第3B圖所示，接續第1B圖之製法，復包括在鋪設 該複數奈米顆粒13之前，於該感測層12上形成惰性之半 11 111757 201215882 導體層16。疋以，所得之垂直式感測器具有對該待測物質 為惰性之半導體層16，係設於該感測層12之頂面。如第 3C及3D圖所示，接續前述第3A及3B圖之製法，復包括 於形成第二電極層14及移除該奈米顆粒13之後，以該第 二電極層14為遮罩，向下移除部分該感測層12及惰性之 半導體層16,以令該制層12係具有開口朝上對應該第 二電極層14之孔洞141的孔洞，如第—多孔性結構15， 且該惰性之半導體I 16具有開口朝上且對應該第二電極 層14之孔洞141的第二多孔性結構17。 第四實施例 請參閱第4圖，係為本發明之垂直式感測器之第 施態樣。 在本實施例中’該垂直式感測器具有類似第1D圖所示 之結構’其I異在於該感測们2纟有隨機形成之孔洞 15’ 。該孔、洞15，之形成亦類似前述使用奈米顆粒之方 式，其差異在於令聚苯乙烯球自我堆疊數層於第一電極層 11上，再將對待測物質有反應的材料或具有對待測物質有 反應之部位的材料填入複數聚苯乙烯球之縫隙間，於移除 聚苯乙烯球後即可得到具有隨機形成之孔洞15，的感測 層12。相關的多孔性感測層之製備及官能化亦可參考申請 號為第9 810 8 5 4 5號之台灣專利案。同樣地，亦可利用放電 纺絲方式製備多孔性感測層。 第五實施例 請參閱第5A至5C圖，係為本發明之垂直式感測器之 111757 12 201215882 第五實施態樣。 在本實施例中，該垂直式感測器之該感測層可包括複 數感測子層。例如，該感測層12包括依序形成於該第一電 極層上之第一感測子層m、第二感測子層122及第三感 測子層123，且該第—感測子層121及第二㈣子層122 彼此具有開口對準且朝上之第三多孔性結構18，該第三感 測子層123係具有隨機形成之第四多孔性結構19。 • 如第5A圖所不’該第二多孔性結構18之製法係包括： 在該第-電極層11上鋪設單層之奈米顆粒13，層，以外 露部分之該第一電極層11表面；於該外露之第一電極層 11表面上形成對待測物質有反應的材料或具有對待測物 質有反應之部位的材料，其中，依序形成之第一感測子層 1及第-感測子層122的材質並不相同；以及移除該奈 米顆粒13,層，以形成該第三多孔性結構18。 ' 如第5B及5C圖所示，可參閱第四實施例之方式形成 •第四多孔性結構19,最後再形成第二電極層14，即可得到 本實施例之垂直式感測器。 第六實施例 月參閱第6A至6B圖，係為本發明之垂直式感測器 之第六實施態樣。 在本實施例中，該垂直式感測器之該感測層包括第一 感測子層121、第二感測子層丨22及第三感測子層123，其 中，该第一感測子層121係具有開口朝上之第三多孔性結 構18’該第二感測子層122及第三感測子層123係具有開 13 111757 201215882 口朝上對應該第二電極層14之孔洞141的孔洞。 如第6A及6B圖所示’在本實施例之垂直式感測器的 製作上，第一感測子層121係根據第五實施例之方式製 備’至於第二感測子層122及第三感測子層123之製備， 係可於舖設奈米顆粒13前，先形成無孔洞之第二感測子層 122及第三感測子層123，最後於形成第二電極層μ及移 除該奈米顆粒之後，以該第二電極層14為遮罩，向下移除 部份之該第二感測子層122及第三感測子層123而得。 如第6A’及6B’圖所示，本發明復提供另一製備第二 感測子層122及第三感測子層123之方法，係接續第1B 圖之步驟，在形成第二電極層14之前，於該外露之部分第 一感測子層121頂面上依序形成第二感測子層122、第三 感測子層123，之後再形成第二電極層14，接著，移除該 奈米顆粒13 ’以令該第二電極層14對應形成複數外露出 第一感測子層121之孔洞141，，以供該待測物質接觸該 第一感測子層121、第二感測子層122及第三感測子層123。 在具有第一感測子層121、第二感測子層122及第三 感測子層123的實施例中，係以至少一層感測子層為對待 測物質有反應的材料為佳。 第七實施例 睛參閱S 7圖，係為使用本發明垂直式感測器之感測系 統示意圖。 如圖所示，該感測系統包括：本發明之垂直式感測器 40 ’電壓提供裝置41，係電性連接至該垂直式感測器4〇 14 111757 201215882 之第一電極層401及第二電極層402，用以提供偏壓至該 垂直式感測器40;以及電性檢測裝置42,係電性連接至該 垂直式感測器40，用以測定該垂直式感測器40之電性變 化。 若以具有複數感測子層之垂直式感測器作為感測系統 時，且其中一層感測子層之材質具有導電特性時，則電壓 提供裝置亦可電性連接（如透過導線）至該感測子層。同 理，於進行感測時，亦可施加偏壓至該感測子層，再測定 該垂直式感測器之電性變化。另一方面，本發明之垂直式 感測器復可包括第三電極層403,係嵌設於該感測層中， 並以具有柵狀結構者為佳，其製作方式可透過圖案化製程 或如前述使用奈米顆粒之方法。從而，電壓提供裝置亦可 電性連接至該第三電極層403，以提供更多的偵測數據。 測試例 根據第二實施例之製法製作本發明垂直性感測器，其 中，該第一電極層為氧化銦錫，感測層的材質為聚[3-己基 噻 吩 -2, 5- 二 基 ](P3HT，

Poly[3-hexylthiophene-2,5-diyl])，其係對氨氣有反應 之有機半導體材料，厚度約為60nm，第二電極層為40nm 厚之鋁。如第8A及8B圖所示，第8A圖係顯示具有複數孔 洞之鋁電極表面形貌，第8B圖則顯示具有第一多孔性結構 之感測層的本發明垂直性感測器。 在對照組方面，則係根據第一實施例之製法製作垂直 15 111757 201215882 式感測器，惟其差異在於未使用奈米顆粒，因此所得到之 垂直式感測器的第二電極層不具有複數孔洞。 在本測試例中，係分別將本發明之垂直式感測器及對 照組之垂直式感測器置於不同之氮氣環境中，並提供電壓 至本發明之垂直式感測器及對照組之垂直式感測器，接著 通入氨氣氣體至該氮氣環境中，並調控氣體的釋放及關閉。 如第9A、9B及9C圖所示，該第9A圖係對照組之垂 直式感測器在通入5ppm氨氣的電流變化圖，可發現其在第 270至370秒及第430至520秒時通入5ppm氨氣產生些微 鲁 電流變化，但並不明顯。相對地，於第9B圖所示之斜線標 註區間可發現本發明之垂直式感測器在通入1.72ppm及 5ppm濃度之氨氣時發生明顯電流變化，此外，在復改以 0. 5ppm之通入氨氣測試中，如第9C圖所示之結果，本發 明之垂直式感測器亦具有明顯的電流變化特性。由此可 知，本發明之垂直式感測器因第二電極層具有複數孔洞， 亦或者感測層具有對應之第一多孔性結構使得垂直式感測 馨 器更為靈敏，尤其在重覆使用後仍具有良好的靈敏度，此 外，更可降低感測濃度極限至0. 05ppm。 本發明之垂直式感測器及其製法，透過奈米顆粒的使 用得以無需利用黃光微影製程，即可製作出具複數孔洞之 第二電極層，再者，本發明之製法可得到可控制性高的多 孔結構（如第二電極層之孔洞或第一及第二多孔性結構）， 不僅製程簡便快速，亦較容易製得再現性高的感測器。此 外，本發明之具有孔洞或多孔性結構之垂直式感測器具有 16 111757 201215882 高靈敏度、即時、快速及無需高作電壓的優點。 又，開口朝上之多孔性結構，尤其是開口對準第二電 極層孔洞者，因結構上較為一致，對於具有可逆性之感測 層或探針基團，亦能具有較快的回復速度。 上述實施例僅例示性說明本發明之組成物與製備方 法，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可 在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾 與改變。因此，本發明之權利保護範圍如後述申請專利範 •圍所載。 【圖式簡單說明】 第1A至1D圖係顯示本發明之垂直式感測器之製法示 意圖； 第2圖係顯示本發明另一垂直式感測器之結構剖示 圖， 第3A至3D圖係顯示本發明之具有惰性之半導體層之 φ 垂直式感測器示意圖； 第4圖係顯示本發明垂直式感測器之第四實施態樣之 不意圖， 第5A至5C圖係為本發明之垂直式感測器之第五實施 態樣及其製法示意圖； 第6A至6B’圖係為本發明之垂直式感測器之第六實 施態樣及其製法示意圖，其中，第6A’及6B’圖係不同於 第6A及6B圖之另一製法； 第7圖係顯示本發明垂直式感測器之感測系統示意 17 111757 201215882 圖； 第8A及8B圖係分別顯示本發明垂直式感測器之具有 複數孔洞之鋁電極的掃描式電子顯微鏡圖以及具有第一多 孔性結構之感測層的本發明垂直性感測器的掃描式電子顯 微鏡圖； 第9A至9C圖係顯示垂直式感測器之電流變化圖；以 及 第10圖係顯示第20020092342號美國專利之氣體感 測器示意圖。 【主要元件符號說明】 10 基板 11 第一電極層 12 感測層 121 第一感測子層 122 第二感測子層 123 第三感測子層 13、13’ 奈米顆粒 14 第二電極層 141、141’ 、15’ 孔洞 15 第一多孔性結構 16 惰性之半導體層 17 第二多孔性結構 18 第三多孔性結構 19 第四多孔性結構 18 111757 201215882 40 垂直式感測器 41 電壓提供裝置 42 電性檢測裝置 401 第一電極層 402 第二電極層 403 第三電極層 71 背電極 72 SiC半導體層 73 氮化鋁層 74 閘電極

Claims (1)

1. 201215882 七、申請專利範圍： 1. 一種垂直式感測器，係包括： 基板； 第一電極層’係形成於該基板上； 感測層，係形成於該第一電極層上，且令該第一 電極層失置於该基板與感測層之間，其中，該感測層 係選自對待測物質有反應的材料或具有對待測物質有 反應之部位的材料；以及 第二電極層，係形成於該感測層上，並令該感測 層夾置於該第一電極層與第二電極層之間，且該第二 電極層具有複數孔洞，以供該待測物質接觸該感測層。 2. 如申請專利範圍第1項所述之垂直式感測器，其中， 其中，該感測層係具有具有隨機形成之孔洞或第一多 孔性結構。 3·如申請專利範圍第1項所述之垂直式感測器，其中， 其中，該感測層的第一多孔性結構，係複數開口朝上 對應該第二電極層孔洞之孔洞。 4·如申請專利範圍第1項所述之垂直式感測器，復包括 對該待測物質為惰性之半導體層’係設於該感測層之 頂面或底面。 5. 如申請專利範圍第4項所述之垂直式感測器，其中， 該感測層係具有開口朝上對應該第二電極層之孔洞的 孔洞。 6. 如申請專利範圍第5項所述之垂直式感測器，其中， 20 111757 201215882

   該感測層包括複數感測子層。 該惰性之半導體層具有開t 之孔洞的第二多孔性結構。

   子層、第二感測子層及第三感測子層。 9·如申5月專利範圍第8項所述之垂直式感測器，其中， 該第-感測子層及第二錢子層彼此具有開口對準且 朝上之第二多孔性結構，該第三感測子層係具有隨機 形成之第四多孔性結構。 10·如申請專利範圍第8項所述之垂直式感測器，其中， 該第一感測子層係具有開口朝上之第三多孔性結構， 該第二感測子層及第三感測子層係具有開口朝上對應 該第二電極層之孔洞的孔洞。 11·如申請專利範圍第1項所述之垂直式感測器，其中，該 感測層係具有對待測物質有反應之部位的材料，且該對 待測物質有反應之部位係探針基團。 12. 如申請專利範圍第u項所述之垂直式感測器，其中， 該探針基團包括一種或多種選自由-OH、-CHO、-COOH、 -S03H、-CN、-ΝΗ2、-SH、-COSH、-C00R 及鹵化物所組 成群組的化學基團。 13. 如申請專利範圍第11項所述之垂直式感測器，其中， 該探針基團係選自核酸、抗體、抗原、醣類、蛋白質、 21 111757 201215882 胺基酸及酵素所組成群組的生物性分子的一者。 14. 如申請專利範圍第i項所述之垂直式感測器，復包括 第三電極層，係嵌設於該感測層中。 15. —種製備垂直式感測器之方法，係包括： 提供一表面形成有第一電極層之基板； 於該第一電極層表面上形成感測層，其中，該感 測層係選自對待測物質有反應的材料或具有對待測物 質有反應之部位的材料； 於該感測層上鋪設複數奈米顆粒，且該複數奈米 · 顆粒外露出部分感測層頂面； 於該外露之部分感測層頂面上形成第二電極層， 以々5亥感測層夾置於該第一電極層與第二電極層之 間； 移除該奈米顆粒，以令該第二電極層對應形成複 數外路出感測層之孔洞，以供該待測物質接觸該感測 層0

   16,

   如申請專利範圍第15項所述之製備垂直式感測器之方 法，其中，該感測層係具有對待測物質有反應之部位 的材料，且該對待測物質有反應之部位係探針基團。 如申請專利範圍第16項所述之製備垂直式感測器之方 法其中，該4未針基團包括一種或多種選自由_〇h、 -COSH 、 -C00R ~CH0 ' -C00H ' -SO3H * -CN ' -NH2 ' ~Sfj 及鹵化物所組成群組的化學基團。 18.如申請專利範圍第15項所述之製備垂直式感測器之方 111757 22 201215882 法，其中，該感測層為半導體材質。 19. 如申請專利範圍第18項所述之製備垂直式感測器之方 法，其中，該半導體材質係選自氧化辞、二氧化鈦及 氧化銦所組成群組之一種或多種金屬氧化物。 20. 如申請專利範圍第15項所述之製備垂直式感測器之方 法，復包括移除部份感測層，以形成複數開口朝上對 應該第二電極層之孔洞的孔洞。 21. 如申請專利範圍第15項所述之製備垂直式感測器之方 法，復包括在形成該感測層之前，於該第一電極層上 形成惰性之半導體層。 22. 如申請專利範圍第15項所述之製備垂直式感測器之方 法，復包括在鋪設該複數奈米顆粒之前，於該感測層 上形成惰性之半導體層。 23. 如申請專利範圍第22項所述之製備垂直式感測器之方 法，其中，復包括於移除該奈米顆粒之後，以該第二 電極層為遮罩，向下移除部分該感測層及惰性之半導 體層，以令該感測層係具有開口朝上對應該第二電極 層之孔洞的孔洞，且該惰性之半導體層具有開口朝上 且對應該第二電極層之孔洞的第二多孔性結構。 24. 如申請專利範圍第16項所述之製備垂直式感測器之方 法，該探針基團係選自核酸、抗體、抗原、醣類、蛋 白質、胺基酸及酵素所組成群組的生物性分子的一者。 25. 如申請專利範圍第15項所述之製備垂直式感測器之方 法，該感測層具有隨機形成之孔洞。 23 111757 I ' 201215882 士申明專利範圍第15項所述之製備垂直式感測器之方 法，其中，該感測層包括複數感測子層。 27.如申請專利範圍帛15項所述之製備垂直式感測器之方 其中，该感測層包括依序形成於該第一電極層上 之第一感測子層、第二感測子層及第三感測子層。 &如中請專利範圍第27項所述之製備垂直式感測器之方 法其中，該第一感測子層及第二感測子層彼此具有 開口對準且朝上之第三多孔性結構，該第三感測子層 係具有隨機形成之第四多孔性結構。 29.如申請專利範圍第27項所述之製備垂直式感測器之方 法，其中，該第一感測子層係具有開口朝上之第三多 孔!·生構，该第二感測子層及第三感測子層係具有開 口朝上對應該第二電極層之孔洞的孔洞。 .^申π專利範圍第28或29項所述之製備垂直式感測 裔之方法’其中，該第三多孔性結構之製法係包括： 命在該第一電極層上鋪設單層之奈米顆粒層，以外 路部分之該第一電極層表面； 於該外路之第一電極層表面上形成對待測物質有 反應的材料或具有對待測物質有反應之部位的材料； 3…米顆粒層，以形成該第三多孔性結構。 .申凊專利_第29項所述之製備垂直式感測器之方 倾二感測子層及第三感測子層所具有之孔洞， ''曰由在移除該奈米顆粒之後，以該第二電極層為遮 111757 24 201215882 罩向下移除部份之該第二感測子層及第三感測子層 而得。 32· -種，備垂直式感測器之方法，係包括： 提供一表面形成有第一電極層之基板； 於該第一電極層表面上形成第一感測子層； 於該第一感測子層上鋪設複數奈米顆粒，且該複 數奈米顆粒外露出部分第一感測子層頂面； 於該外露之部分第一感測子層頂面上依序形成第 二感測子層、第三感測子層及第 二電極層； 移除該奈米顆粒，以令該第二電極層對應形成複 數外露出第-感測子層之孔洞，以供該待測物質接觸 該第一感測子層、第二感測子層及第三感測子層。 33. —種感測方法，係包括： 。施加偏壓至如申請專利範圍第1項之垂直式感測 器的第一電極層和第二電極層以產生電流； 將待測物質與該垂直式感測器之感測層接觸；以 及 測定該垂直式感測器之電性變化。 34. —種感測系統，係包括： 如申請專利範圍第1項之垂直式感測器； 電壓提供裝置，係電性連接至該垂直式感測器之 第一電極層及第二電極層，用以提供偏壓至該垂直式 感測器；以及 電性檢測裝置，係電性連接至該垂直式感測器， 111757 25 201215882 用以測定該垂直式感测器之電性變化。 35.如申請專利範圍第34項所述之感測系統，其中，該電 性變化係為電流之變化。 26 111757