플로팅 게이트, 상기 플로팅 게이트 상에 배치되는 하부 절연막, 상기 하부 절연막의 일부 영역 상에 배치되는 채널층, 상기 채널층과 동일 층상에서 상기 채널층과 일정 간격 이격되어 배치되는 제어 게이트, 상기 채널층 상에 상기 채널층의 면적과 대응하도록 배치된 상부 절연막, 상기 상부 절연막 상에 배치된 감지 게이트를 포함하는 측정부; 및상기 감지 게이트 상에 배치되는 금속 전극을 통해 상기 측정부와 연결되며 상기 금속 전극 상에 배치되어 이온을 감지하는 감지막을 포함하는 감지부를 포함하고,상기 감지막과 용액에 포함된 생리 물질의 반응에 따른 상기 감지 게이트의 전압 변화를 기초하여, 상기 하부 절연막과 상기 상부 절연막의 용량비(coupling ratio)에 따라 상기 제어 게이트의 문턱전압에 변화를 일으키며,상기 상부 절연막에는 상기 감지 게이트와 상기 채널 사이에 제1 용량이 형성되고, 상기 하부 절연막에는 상기 플로팅 게이트와 상기 채널층의 채널 영역 사이에 제2 용량이 형성되고, 상기 플로팅 게이트와 상기 제어 게이트 사이에 제3 용량이 형성되며, 상기 상부 절연막의 용량을 감소시킬 수 있도록 상기 제2 용량 및 상기 제3 용량은 직렬 연결되는,트리플 게이트 구조의 이온전계효과 트랜지스터 기반 고성능 바이오 센서.

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제1항에 있어서,상기 상부 절연막의 용량과 상기 하부 절연막의 용량을 기초로 증폭인자를 산출하고, 상기 증폭인자는 하기 수학식에 의해 산출되는,(수학식)(여기서, CLower은 하부 절연막의 용량, CUpper은 상부 절연막의 용량, C1은 상기 제1 용량, C2는 상기 제2 용량, C3은 상기 제3 용량을 나타냄)트리플 게이트 구조의 이온전계효과 트랜지스터 기반 고성능 바이오 센서.

제3항에 있어서,상기 제어 게이트의 면적이 감소할 경우, 상기 제3 용량이 감소하고, 상기 상부 절연막과 상기 하부 절연막 사이의 용량차가 증가하여 상기 증폭인자의 값이 증가하고,상기 증폭인자 값에 비례하여 감지도가 증가하는,트리플 게이트 구조의 이온전계효과 트랜지스터 기반 고성능 바이오 센서.

제1항에 있어서,상기 생리 물질은 용액 및 가스 중 적어도 어느 하나의 형태를 갖는,트리플 게이트 구조의 이온전계효과 트랜지스터 기반 고성능 바이오 센서.

제1항에 있어서,상기 감지부는상기 감지막 상에 배치되며 감지 용액을 담을 수 있는 챔버를 더 포함하는,트리플 게이트 구조의 이온전계효과 트랜지스터 기반 고성능 바이오 센서.

제1항에 있어서,상기 감지 게이트와 연결된 상기 감지막의 표면 전위 변화에 기초하여 상기 제어 게이트의 문턱전압이 자가 증폭(self amplification)되는,트리플 게이트 구조의 이온전계효과 트랜지스터 기반 고성능 바이오 센서.

제1항에 있어서,상기 채널은 비정질 a-IGZO(In-Ga-Zn-O) 물질을 포함하는,트리플 게이트 구조의 이온전계효과 트랜지스터 기반 고성능 바이오 센서.

삼중으로 구성된 복수의 게이트를 포함하며, 서로 상이한 용량을 갖는 두 영역을 포함하는 제1 절연층; 및 상기 제1 절연층 상부에 배치되며 상기 제1 절연층과 서로 상이한 용량을 갖는 제2 절연층을 포함하는 트리플 게이트 구조의 ISFET; 및상기 트리플 게이트 구조의 ISFET에 포함되는 복수의 게이트 중 상기 제2 절연층 상에 배치된 게이트에 연결되는 금속 전극, 상기 금속 전극 상에 배치되어 이온을 감지하는 감지막 및 챔버를 포함하며 감지부 역할을 수행하는 확장 게이트를 포함하고,상기 복수의 게이트는 하측에 배치된 제1 게이트, 상기 제1 게이트의 상부 일측에 배치된 제2 게이트 및 상기 제2 게이트와 동일 층상에 배치된 채널층의 상면에 배치된 제3 게이트를 포함하고, 상기 제1 절연층은 상기 채널층의 채널 영역과 상기 제1 게이트 사이에서 제1 용량을 갖는 제1 영역과 상기 제1 게이트와 상기 제2 게이트 사이에서 상기 제1 용량과 상이한 제2 용량을 갖는 제2 영역을 포함하고, 상기 제2 절연층은 상기 채널 영역과 상기 제3 게이트 사이에 배치되며 제3 용량을 갖는 제3 영역을 포함하며, 상기 제2 절연층의 용량을 절반으로 감소시킬 수 있도록 상기 제1 용량 및 상기 제2 용량은 직렬 연결되는,트리플 게이트 구조의 이온전계효과 트랜지스터 기반 고성능 바이오 센서.

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제9항에 있어서,상기 제2 영역의 용량은 상기 제1 절연층의 상기 제2 영역 상에 배치된 상기 제2 게이트의 면적에 기초하여 변화하는,트리플 게이트 구조의 이온전계효과 트랜지스터 기반 고성능 바이오 센서.

제12항에 있어서,상기 제2 게이트의 면적이 감소할 경우, 상기 제2 영역의 용량은 감소하고,상기 제2 게이트의 면적이 증가할 경우, 상기 제2 영역의 용량은 증가하는,트리플 게이트 구조의 이온전계효과 트랜지스터 기반 고성능 바이오 센서.

제9항에 있어서,상기 제2 절연층의 용량은 상기 제1 절연층의 용량 보다 큰,트리플 게이트 구조의 이온전계효과 트랜지스터 기반 고성능 바이오 센서.

제9항에 있어서,상기 제1 절연층의 용량과 제2 절연층의 용량을 기초로 증폭인자를 산출하고, 상기 증폭인자는 하기 수학식에 의해 산출되는,(수학식)(여기서, CLower은 제1 절연층의 용량, CUpper은 제2 절연층의 용량, C1은 상기 제1 용량, C2는 상기 제2 용량, C3은 상기 제3 용량을 나타냄)트리플 게이트 구조의 이온전계효과 트랜지스터 기반 고성능 바이오 센서.

제15항에 있어서,상기 제1 절연층은 상기 증폭인자를 증가시키기 위해 유전율이 작은 물질을 포함하고, 상기 제2 절연층은 상기 증폭인자를 증가시키기 위해 유전율이 큰 물질을 포함하는,트리플 게이트 구조의 이온전계효과 트랜지스터 기반 고성능 바이오 센서.

제1 게이트와 상기 제1 게이트 상에 하부 절연막을 형성하는 단계;상기 하부 절연막 상에 채널층을 형성하는 단계;상기 채널층에 소스 영역과 드레인 영역을 형성하는 단계;상기 채널층 상에 상부 절연막을 형성하는 단계;상기 하부 절연막 상에 제2 게이트를 형성하고 상기 상부 절연막 상에 제3 게이트를 형성하되, 상기 제2 게이트 및 상기 제3 게이트를 동시에 형성하는 단계; 및상기 제2 게이트의 면적을 기초로 상기 상부 절연막과 상기 하부 절연막 사이의 용량비(coupling ratio)를 조절하여 제2 게이트의 문턱전압을 자가증폭하는 단계를 포함하고,상기 상부 절연막에는 상기 제3 게이트와 상기 채널층의 채널 영역 사이에 제1 용량이 형성되고, 상기 하부 절연막에는 상기 제1 게이트와 상기 채널 영역 사이에 제2 용량이 형성되고, 상기 제1 게이트와 상기 제2 게이트 사이에 제3 용량이 형성되며, 상기 상부 절연막의 용량을 감소시킬 수 있도록 상기 제2 용량 및 상기 제3 용량은 직렬 연결되는,트리플 게이트 구조의 이온전계효과 트랜지스터 기반 고성능 바이오 센서의 제조 방법.

제17항에 있어서,상기 제2 게이트의 면적이 감소할 경우, 상기 제1 게이트와 상기 제2 게이트 사이의 용량이 증가하는,트리플 게이트 구조의 이온전계효과 트랜지스터 기반 고성능 바이오 센서의 제조 방법.

제17항에 있어서,상기 문턱전압의 자가증폭된 증폭비인 증폭인자는 하기 수학식에 의해 산출되는,(수학식)(여기서, CLower은 하부 절연막의 용량, CUpper은 상부 절연막의 용량, C1은 상기 제1 용량, C2는 상기 제2 용량, C3은 상기 제3 용량을 나타냄)트리플 게이트 구조의 이온전계효과 트랜지스터 기반 고성능 바이오 센서의 제조 방법.