Ion Sensitive Field Effect Transistors (ISFETs) have been extensively explored to develop biosensors due to their advantages over other conventional biosensors such as small size, mass production, short response time, and facile integration with periphery processing unit. Although their advantages as a glucose biosensor, some obstacles such as low sensitivity and insufficient selectivity obstruct for practical applications. This work describes the development of an ion sensitive field effect transistor (ISFET) based glucose sensor with palladium modified gate. By adopting Pd as a hydrogen sensitive layer and integrating a reference electrode by screen-printing, the device performance was has been improved on the device without Pd layer.
글루코스 센서는 바이오 센서 마켓에서 가장 큰 부분을 차지하고 있는 분야로 당뇨병을 관리하는데 있어 필수적인 기술이다. 그 중에서도 반도체식 바이오센서는 다른 종류의 센서에 비해 작은 사이즈, 고형 구조, 대량생산을 통한 원가 절감, 빠른 반응 시간, Integration circuit technology의 활용 가능성 등의 장점 때문에 많은 연구자들이 관심을 가져왔다. 그러나 ISFET는 비교적 낮은 민감도, dynamic range의 한계, 시간에 따른 drift, 버퍼용량과 산소농도에 대한 의존성, 온도 및 빛 민감성 등의 한계점을 가지고 있다. 이러한 문제점의 개선을 위한 ISFET의 연구가 필요로 되고 있다. 본 연구에서는 글루코스 측정을 위한 ISFET를 제작하고 특성을 평가하였으며 민감도를 높이기 위한 방법을 제안하였다. SOI기판 위에 n-type transistor를 만들었으며 글루코스와 글루코스산화효소의 반응으로 인해 생성된 H+이온을 측정하기 위해 SiO2-Si3N4를 이온선택성 인슐레이터로 사용하였다. 또한 H+이온에 대한 민감도를 높이기 위해서 이온선택성 인슐레이터 위에 Palladium 박막을 적용하였다. Pd의 수소에 대한 높은 투과성과 선택성을 이용함으로써, H+이온이 Pd layer를 통해 채널 표면에 더 쉽게 도달할 수 있게 하여 소자의 민감도가 향상되도록 하였다.
