As interest in personal health care increases, various biosensor products for health care are emerging along with healthy food. Although these biosensors are being continuously studied for wearable platforms to improve convenience and form factor, it is essential to secure stability and high sensitivity to the external environment to improve the marketability of flexible biosensors. In this study, a mono-layer silicon nitride based thin film encapsulation with excellent moisture barrier properties and long-term stability was developed by increasing the amount of Si-N bonding through an optimized plasma-enhanced chemical vapor deposition with the addition of hydrogen gas. In addition, high sensitivity was obtained by introducing a dual gate structure causing capacitive coupling effect to the oxide thin-film transistor, and excellent performance was confirmed by applying it to a biosensor for detecting COVID-19. Furthermore, the application of the biosensor as a flexible device was investigated by introducing it into a flexible platform.
개인건강관리에 대한 관심이 증대함에 따라, 건강한 먹거리와 함께 헬스케어를 위한 다양한 바이오센서 제품이 나오고 있다. 이러한 바이오센서는 편의성 및 폼팩터 향상을 위해 웨어러블 플랫폼에 적용되는 연구가 꾸준히 진행되고 있으나, 유연 바이오 센서의 시장화 가능성을 향상시키기 위해서는 외부 환경에 대한 안정성과 높은 민감도를 필수적으로 확보해야 한다. 이를 위하여 본 연구에서는 수소 가스를 추가한 최적화된 플라즈마 강화 화학증착법을 통해 박막의 실리콘-질소 원자 결합의 양을 늘려 우수한 수분 배리어 특성과 장기 안정성을 갖춘 질화규소 단일 박막 봉지를 개발하였다. 또한 용량성 결합 효과를 일으킬 수 있는 듀얼 게이트 구조를 산화물 박막 트랜지스터에 도입하여 높은 민감도를 확보하였으며, 이를 코로나19 탐지를 위한 바이오센서에 적용하여 우수한 성능을 확인할 수 있었다. 더 나아가 개발한 바이오센서를 유연 플랫폼에 도입하여 유연 소자로의 적용 가능성을 살펴보았다.
