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TWI848815B - 生物晶片及其製造方法 - Google Patents

生物晶片及其製造方法 Download PDF

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TWI848815B
TWI848815B TW112134650A TW112134650A TWI848815B TW I848815 B TWI848815 B TW I848815B TW 112134650 A TW112134650 A TW 112134650A TW 112134650 A TW112134650 A TW 112134650A TW I848815 B TWI848815 B TW I848815B
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許文廷
劉德權
李國瑜
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漢磊科技股份有限公司
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Abstract

一種生物晶片，可用於檢測待測溶液中的生物材料。生物晶片包括基板、絕緣層、半導體層、介電層、金屬層以及保護層。絕緣層設置於基板上。半導體層設置於絕緣層上且具有反應區。介電層設置於半導體層上且具有第一開口。金屬層設置於介電層上且包括源極、汲極以及圍牆結構。源極與汲極分別電性連接至半導體層。圍牆結構圍繞第一開口、源極以及汲極。保護層設置於金屬層上且具有平坦部、突出部、第二開口以及第三開口。平坦部圍繞並定義第二開口。突出部對應圍牆結構設置，且突出部圍繞並定義第三開口。第二開口連接第三開口與第一開口而暴露出反應區。

Description

生物晶片及其製造方法
本發明是有關於一種半導體晶片及其製造方法，且特別是有關於一種生物晶片及其製造方法。
在一般的生物晶片中，通常可容納待測溶液的空間會受限於反應區的大小，因此，一旦待測溶液較大量時或在添加待測溶液有誤差時，就容易會發生有待測溶液溢流的問題。
本發明提供一種生物晶片及其製造方法，其可避免待測溶液有溢流的問題且可因應較大量的待測溶液。藉此，當生物晶片中設置有多個反應區時，則可利用多個反應區來分別檢測不同種的生物材料，且不需擔心不同的反應區之間會有因待測溶液溢流而造成交叉汙染的問題，進而可達到同時檢測多種生物材料的效果。
本發明的生物晶片可用於檢測待測溶液中的生物材料。生物晶片包括基板、絕緣層、半導體層、介電層、金屬層以及保護層。絕緣層設置於基板上。半導體層設置於絕緣層上且具有反應區。介電層設置於半導體層上且具有第一開口。金屬層設置於介電層上且包括源極、汲極以及圍牆結構。源極與汲極分別電性連接至半導體層。圍牆結構圍繞第一開口、源極以及汲極。保護層設置於金屬層上且具有平坦部、突出部、第二開口以及第三開口。平坦部圍繞並定義第二開口。突出部對應圍牆結構設置，且突出部圍繞並定義第三開口。第二開口連接第三開口與第一開口而暴露出反應區。
在本發明的一實施例中，上述的源極、汲極以及圍牆結構彼此分離，且源極與汲極電性絕緣圍牆結構。
在本發明的一實施例中，上述在生物晶片的立體圖中，圍牆結構未完全環繞第一開口。
在本發明的一實施例中，上述在生物晶片的立體圖中，圍牆結構完全環繞第一開口。
在本發明的一實施例中，上述的圍牆結構與源極之間的最小間距為0.1微米至5微米。
在本發明的一實施例中，上述在生物晶片的立體圖中，第三開口大於第二開口。
在本發明的一實施例中，上述的突出部完全環繞第一開口與第二開口。
在本發明的一實施例中，上述的待測溶液設置於第一開口內，且待測溶液的上表面在突出部的上表面與平坦部的上表面之間。
在本發明的一實施例中，上述的金屬層更包括源極延伸墊與汲極延伸墊，且生物晶片更包括第一轉接墊與第二轉接墊。第一轉接墊與第二轉接墊分別設置於絕緣層上。源極透過第一轉接墊電性連接至源極延伸墊，且汲極透過第二轉接墊電性連接至汲極延伸墊。
本發明的生物晶片的製造方法包括以下步驟：提供基板；形成絕緣層於基板上；形成半導體層於絕緣層上，其中半導體層具有反應區；形成介電層於半導體層上，其中介電層具有第一開口；形成金屬層於介電層上，其中金屬層包括源極、汲極以及圍牆結構，源極與汲極分別電性連接至半導體層，且圍牆結構圍繞第一開口、源極以及汲極；以及形成保護層於金屬層上，其中保護層具有平坦部、突出部、第二開口以及第三開口。平坦部圍繞並定義第二開口。突出部對應圍牆結構設置，且突出部圍繞並定義第三開口。第二開口連接第三開口與第一開口而暴露出反應區。
基於上述，在本發明一實施例的生物晶片及其製造方法中，藉由圍牆結構的設置，可以在形成保護層的步驟中同時形成突出部，因此具有簡化製程的效果。由於突出部可以為圍繞第一開口的封閉圖形，因而可將待測溶液侷限在第三開口內，以避免待測溶液溢流至第三開口外。相較於一般的生物晶片，本實施例的生物晶片可藉由第三開口的設置來增加生物晶片可容納待測溶液的體積，以避免待測溶液溢流且可因應較大量的待測溶液，並提高生物晶片的操作裕度與便利性。藉此，當本實施例的生物晶片中設置有多個反應區時，則可利用多個反應區來分別檢測不同種的生物材料，且不需擔心不同的反應區之間會有因待測溶液溢流而造成交叉汙染的問題，進而可達到同時檢測多種生物材料的效果。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1至圖4繪示為本揭露一實施例的生物晶片的製造方法的立體示意圖。圖5繪示為圖4的生物晶片沿剖面線I-I’的剖面示意圖。圖6繪示為圖4的生物晶片沿剖面線II-II’的剖面示意圖。為了附圖清楚及方便說明，圖4省略繪示生物晶片100中的半導體層120、金屬層140以及待測溶液200。
請先參照圖4至圖6，本實施例的生物晶片100可包括基板110、絕緣層IL、半導體層120、介電層130、金屬層140以及保護層150。絕緣層IL設置於基板110上。半導體層120設置於絕緣層IL上且具有反應區121。介電層130設置於半導體層120上且具有第一開口O1。金屬層140設置於介電層130上且包括源極SD1、汲極SD2以及圍牆結構141。源極SD1與汲極SD2分別電性連接至半導體層120。圍牆結構141圍繞第一開口O1、源極SD1以及汲極SD2。保護層150設置於金屬層140上且具有平坦部151、突出部152、第二開口O2以及第三開口O3。平坦部151圍繞並定義第二開口O2。突出部152對應圍牆結構141設置，且突出部152圍繞並定義第三開口O3。第二開口O2連接第三開口O3與第一開口O1而暴露出反應區121。此外，本實施例的生物晶片100可用於檢測待測溶液200中的生物材料210。
以下將針對本實施例的生物晶片100的製造方法進行說明。本實施例的生物晶片100的製造方法可包括以下步驟：
首先，請參照圖1，提供基板110。在本實施例中，基板110可以為矽基板或矽晶圓，舉例來說，基板110可例如是P型矽基板，但不限於此。
接著，請繼續參照圖1，形成絕緣層IL於基板110上。在本實施例中，絕緣層IL可例如是閘極氧化層，但不限於此。
接著，請繼續參照圖1，形成半導體層120於絕緣層IL上。在本實施例中，半導體層120具有反應區121、源極區122以及汲極區123。反應區121位於源極區122與汲極區123之間。在本實施例中，半導體層120的材料可包括多晶矽(polysilicon)或其他合適的半導體材料，但不限於此。在一些實施例中，半導體層120可視為是電晶體結構中的通道，因此，當半導體層120的閥值電壓(threshold voltage)被突破時，可使通道被開啟，並使電流可以通過。
在一些實施例中，可在半導體層120的反應區121上設置辨識單元(未繪示)，以用於專一性地(specificity)辨識出並結合至待測溶液200中的生物材料210。具體來說，辨識單元的一端可連接並固定於反應區121，且辨識單元的另一端可用於辨識出並結合至生物材料210。辨識單元可以為化學分子或生物分子，舉例來說，辨識單元可例如是抗體、抗原、核酸、醣類或其組合，但不以此為限，只要辨識單元可專一性地(specificity)辨識出並結合至生物材料210即可。
然後，請參照圖2，形成介電層130於半導體層120上。介電層130具有第一開口O1、開口131以及開口132。其中，第一開口O1可暴露出反應區121與部分的絕緣層IL，且第一開口O1具有側壁O11。開口131可暴露出部分的源極區122，且開口132可暴露出部分的汲極區123。
然後，請參照圖3，形成金屬層140於介電層130上。在本實施例中，金屬層140可覆蓋介電層130的一部分並暴露出介電層130的另一部分。金屬層140可包括源極SD1、汲極SD2以及圍牆結構141。源極SD1可設置於介電層130上以及開口131內，且汲極SD2可設置於介電層130上以及開口132內，以使源極SD1與汲極SD2可分別電性連接至半導體層120的源極區122與汲極區123。源極SD1、汲極SD2以及圍牆結構141設置在同一層，且源極SD1、汲極SD2以及圍牆結構141彼此物理性分離。源極SD1與汲極SD2可電性絕緣圍牆結構141。
在本實施例中，在生物晶片100的立體圖中，圍牆結構141可圍繞第一開口O1、源極SD1以及汲極SD2，且圍牆結構141並未完全環繞第一開口O1。具體來說，在本實施例中，圍牆結構141可包括第一部分1411與第二部分1412。第一部分1411具有端點P1與端點P2，且第二部分1412具有端點P3與端點P4。在端點P1與源極SD1之間、端點P3與源極SD1之間、端點P2與汲極SD2之間、以及端點P4與汲極SD2之間皆具有最小間距G1。其中，最小間距G1可例如是0.1微米(μm)至5微米，以使最小間距G1可被後續形成的保護層150填滿並堆高而成為突出部152的一部分，但不限於此。當最小間距G1小於0.1微米時，會造成圍牆結構141與源極SD1(或汲極SD2)之間有短路或橋接的風險；當最小間距G1大於5微米時，會造成後續形成的保護層因無法填滿間隙而使得環形的突出部152有缺口。舉例來說，當保護層150的厚度T1為1微米時，最小間距G1可以為1.2微米，以使後續形成的保護層150可以填滿最小間距G1。此外，在本實施例中，第一部分1411與第二部分1412的輪廓形狀可以為ㄇ字形，但不限於此。
然後，請參照圖4至圖6，形成保護層150於金屬層140上。在本實施例中，保護層150具有平坦部151、突出部152、第二開口O2以及第三開口O3。平坦部151可覆蓋被金屬層140暴露出的介電層130的另一部分，且平坦部151可與金屬層140相鄰設置。平坦部151可圍繞並定義出第二開口O2。平坦部151具有背向介電層130的上表面1511。在本實施例中，保護層150的厚度T1可例如是1微米至3微米，但不限於此。
第二開口O2可連接第三開口O3與第一開口O1而暴露出反應區121，且第二開口O2在基板110的法線方向Z上可對應並重疊第一開口O1。第二開口O2具有側壁O21。第二開口O2的側壁O21可大致上切齊第一開口O1的側壁O11，但不限於此。
突出部152設置於金屬層140與平坦部151上，且突出部152在基板110的法線方向Z上可對應並重疊圍牆結構141、源極SD1以及汲極SD2設置。突出部152可圍繞並定義出第三開口O3，且突出部152的設置可用來形成第三開口O3。突出部152可完全環繞第一開口O1與第二開口O2。突出部152具有背向金屬層140的上表面1521。突出部152的上表面1521在基板110的法線方向Z上可高於平坦部151的上表面1511。
在一些實施例中，突出部152可視為是保護層150由金屬層140的上表面142(即，金屬層140背向的介電層130的表面)朝向遠離金屬層140的方向而突出且連續的立體結構。在一些實施例中，在生物晶片100的上視圖中，突出部152的形狀可視為是封閉且沒有缺口的環形，以避免待測溶液200流出。
第三開口O3可連接第二開口O2，且第三開口O3在基板110的法線方向Z上可對應並重疊第二開口O2。第三開口O3具有側壁O31。第三開口O3的側壁O31並未切齊第二開口O2的側壁O21。此外，在生物晶片100的立體圖中，第三開口O3可大於第一開口O1、第二開口O2以及反應區121。
接著，請繼續參照圖5與圖6，待測溶液200可包括生物材料210與液體220。待測溶液200可例如是包括血清等體液，生物材料210可例如是包括微生物或生物分子，但不限於此。微生物可例如是包括細菌、病毒或其組合，生物分子可例如是包括核酸(包括去氧核醣核酸、核醣核酸或其組合)、核甘酸、蛋白質、碳水化合物、脂質或其組合，但不限於此。
在本實施例中，待測溶液200可設置於第一開口O1、第二開口O2以及第三開口O3內，且待測溶液200的上表面200a可覆蓋第三開口O3內的平坦部151的上表面1511。在基板110的法線方向Z上，待測溶液200的上表面200a可高於平坦部151的上表面1511，且待測溶液200的上表面200a可在突出部152的上表面1521與平坦部151的上表面1511之間。
在本實施例中，藉由圍牆結構141的設置，可以在形成保護層150的步驟中同時形成突出部152，因此可不需要有額外的製程步驟(例如增加光罩數量或增加疊層等)來製造可用來形成第三開口O3的突出部152，具有簡化製程的效果。
在本實施例中，由於圍牆結構141可圍繞第一開口O1、源極SD1以及汲極SD2，因而使得設置在圍牆結構141上方的突出部152可以為圍繞第一開口O1的封閉圖形(例如是封閉的矩形，但不限於此)，以將待測溶液200侷限在第三開口O3內，並避免待測溶液200溢流至第三開口O3外，如圖5與圖6所示。舉例來說，當添加至第一開口O1內的待測溶液200滿出第二開口O2時(或當添加至第一開口O1內的待測溶液200的上表面200a高於平坦部151的上表面1511時)，突出部152的設置可以將待測溶液200侷限在第三開口O3內並避免待測溶液200溢流，以避免待測溶液因溢流至鄰近的另一個反應區內而干擾另一個生物材料的檢測結果。因此，相較於一般的生物晶片，本實施例的生物晶片100可藉由第三開口O3的設置來增加生物晶片100可容納待測溶液200的體積，以因應較大量的待測溶液200，並提高生物晶片100的操作裕度與便利性。藉此，使得本實施例的生物晶片100可設置多個反應區來同時檢測不同的生物材料，且不需擔心多個反應區內的待測溶液會溢流而造成多個反應區之間有交叉汙染的風險，進而可達到同時檢測多種生物材料的效果。
以下將列舉其他實施例以作為說明。在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖7至圖10繪示為本揭露另一實施例的生物晶片的製造方法的立體示意圖。圖11繪示為圖10的生物晶片沿剖面線III-III’的剖面示意圖。為了附圖清楚及方便說明，圖10省略繪示生物晶片100a中的半導體層120、第一轉接墊120a、第二轉接墊120b、金屬層140a以及待測溶液200。
請同時參照圖1至圖6以及圖7至圖11，由於本實施例的生物晶片100a與圖1至圖6中的生物晶片100相似，因此本實施例中相同或相類似於圖1至圖6的實施例中的構件得以採用相同的材料或方法來進行，故下文對於兩實施例中相同與相似的描述將不再贅述，且主要針對兩實施例之間的差異處進行說明。
具體來說，本實施例的生物晶片100a的製造方法可包括以下步驟：
首先，請參照圖7，提供基板110，並形成半導體層120、第一轉接墊120a以及第二轉接墊120b於絕緣層IL上。半導體層120、第一轉接墊120a以及第二轉接墊120b設置在同一層，且半導體層120、第一轉接墊120a以及第二轉接墊120b彼此物理性分離。在本實施例中，第一轉接墊120a與第二轉接墊120b的材料可包括多晶矽或其他合適的半導體材料，但不限於此。
然後，請參照圖8，形成介電層130a於半導體層120、第一轉接墊120a以及第二轉接墊120b上。介電層130a具有第一開口O1、開口131、開口132、開口133、開口134、開口135以及開口136。其中，開口133與開口134可分別暴露出第一轉接墊120a的不同部分，且開口135與開口136可分別暴露出第二轉接墊120b的不同部分。
然後，請參照圖9，形成金屬層140a於介電層130a上。在本實施例中，金屬層140a可包括源極SD1、汲極SD2、圍牆結構141a、源極延伸墊SD1a以及汲極延伸墊SD2a。源極SD1可設置於介電層130a上以及開口134與開口131內，以使源極SD1可分別電性連接至第一轉接墊120a與半導體層120的源極區122。源極延伸墊SD1a可設置於介電層130a上以及開口133內，以使源極延伸墊SD1a可電性連接至第一轉接墊120a。汲極SD2可設置於介電層130a上以及開口132與開口135內，以使汲極SD2可分別電性連接至半導體層120的汲極區123與第二轉接墊120b。汲極延伸墊SD2a可設置於介電層130a上以及開口136內，以使汲極延伸墊SD2a可電性連接至第二轉接墊120b。換言之，源極SD1可透過第一轉接墊120a電性連接至源極延伸墊SD1a，且汲極SD2可透過第二轉接墊120b電性連接至汲極延伸墊SD2a。
在本實施例中，在生物晶片100a的立體圖中，圍牆結構141a可完全環繞第一開口O1。在圍牆結構141a與源極SD1之間、圍牆結構141a與源極延伸墊SD1a之間、圍牆結構141a與汲極SD2之間、以及圍牆結構141a與汲極延伸墊SD2a之間皆具有最小間距G2。其中，最小間距G2可例如是大於0微米，但不限於此。此外，在本實施例中，圍牆結構141a的輪廓形狀可以為矩形，但不限於此。
然後，請參照圖10與圖11，形成保護層150於金屬層140a上。在本實施例中，保護層150具有平坦部151、突出部152a、第二開口O2以及第三開口O3。突出部152a在基板110的法線方向Z上可對應圍牆結構141a、源極SD1、汲極SD2、源極延伸墊SD1a以及汲極延伸墊SD2a設置。突出部152a可圍繞並定義出第三開口O3，且突出部152a的設置可用來形成第三開口O3。突出部152a可完全環繞第一開口O1與第二開口O2。
在本實施例的生物晶片100a中，由於圍牆結構141a為封閉且沒有缺口的環形結構，因此，可確保形成於圍牆結構141a上的保護層150的突出部152a也應為封閉且沒有缺口的環形結構。
在本實施例的生物晶片100a中，由於源極SD1與汲極SD2需分別透過第一轉接墊120a與第二轉接墊120b的設置來傳遞或接受訊號，因而使得訊號的強度會受到衰減。反觀，由於圖1至圖6的生物晶片100的源極SD1與汲極SD2不需透過轉接墊的設置來傳遞或接受訊號，因而可避免有訊號衰減的風險。
綜上所述，在本發明一實施例的生物晶片及其製造方法中，藉由圍牆結構的設置，可以在形成保護層的步驟中同時形成突出部，因此具有簡化製程的效果。由於突出部可以為圍繞第一開口的封閉圖形，因而可將待測溶液侷限在第三開口內，以避免待測溶液溢流至第三開口外。相較於一般的生物晶片，本實施例的生物晶片可藉由第三開口的設置來增加生物晶片可容納待測溶液的體積，以避免待測溶液溢流且可因應較大量的待測溶液，並提高生物晶片的操作裕度與便利性。藉此，當本實施例的生物晶片中設置有多個反應區時，則可利用多個反應區來分別檢測不同種的生物材料，且不需擔心不同的反應區之間會有因待測溶液溢流而造成交叉汙染的問題，進而可達到同時檢測多種生物材料的效果。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100、100a:生物晶片 110:基板 120:半導體層 120a:第一轉接墊 120b:第二轉接墊 121:反應區 122:源極區 123:汲極區 130、130a:介電層 131、132、133、134、135、136:開口 140、140a:金屬層 141、141a:圍牆結構 1411:第一部分 1412:第二部分 142、1511、1521、200a:上表面 150:保護層 151:平坦部 152、152a:突出部 200:待測溶液 210:生物材料 220:液體 G1、G2:最小間距 IL:絕緣層 O1:第一開口 O11、O21、O31:側壁 O2:第二開口 O3:第三開口 P1、P2、P3、P4:端點 SD1:源極 SD1a:源極延伸墊 SD2:汲極 SD2a:汲極延伸墊 T1:厚度 Z:法線方向
圖1至圖4繪示為本揭露一實施例的生物晶片的製造方法的立體示意圖。 圖5繪示為圖4的生物晶片沿剖面線I-I’的剖面示意圖。 圖6繪示為圖4的生物晶片沿剖面線II-II’的剖面示意圖。 圖7至圖10繪示為本揭露另一實施例的生物晶片的製造方法的立體示意圖。 圖11繪示為圖10的生物晶片沿剖面線III-III’的剖面示意圖。
100:生物晶片
110:基板
120:半導體層
121:反應區
130:介電層
140:金屬層
141:圍牆結構
142、1511、1521、200a:上表面
150:保護層
151:平坦部
152:突出部
200:待測溶液
210:生物材料
220:液體
IL:絕緣層
O1:第一開口
O11、O21、O31:側壁
O2:第二開口
O3:第三開口
T1:厚度
Z:法線方向

Claims (10)

  1. 一種生物晶片，用於檢測待測溶液中的生物材料，包括：基板；絕緣層，設置於所述基板上；半導體層，設置於所述絕緣層上，且具有反應區；介電層，設置於所述半導體層上，且具有暴露出所述反應區的第一開口；金屬層，設置於所述介電層上且包括：源極與汲極，分別電性連接至所述半導體層；以及圍牆結構，圍繞所述第一開口、所述源極以及所述汲極；以及保護層，設置於所述金屬層上，具有第二開口以及第三開口，且包括：平坦部，覆蓋被所述金屬層暴露出的所述介電層，圍繞並定義所述第二開口，且具有背向所述介電層的上表面；以及突出部，覆蓋所述圍牆結構、所述源極以及所述汲極，且圍繞並定義所述第三開口，且具有背向所述金屬層的另一上表面；其中所述突出部的所述另一上表面在所述基板的法線方向上高於所述平坦部的所述上表面，其中，在所述法線方向上，所述第二開口對應並重疊所述第 一開口，且所述第三開口對應並重疊所述第二開口，其中所述第二開口連接所述第三開口與所述第一開口而暴露出所述反應區。
  2. 如請求項1所述的生物晶片，其中所述源極、所述汲極以及所述圍牆結構彼此分離，且所述源極與所述汲極電性絕緣所述圍牆結構。
  3. 如請求項1所述的生物晶片，其中在所述生物晶片的立體圖中，所述圍牆結構未完全環繞所述第一開口。
  4. 如請求項1所述的生物晶片，其中在所述生物晶片的立體圖中，所述圍牆結構完全環繞所述第一開口。
  5. 如請求項1所述的生物晶片，其中所述圍牆結構與所述源極之間的最小間距為0.1微米至5微米。
  6. 如請求項1所述的生物晶片，其中在所述生物晶片的立體圖中，所述第三開口大於所述第二開口。
  7. 如請求項1所述的生物晶片，其中所述突出部完全環繞所述第一開口與所述第二開口。
  8. 如請求項1所述的生物晶片，其中所述待測溶液設置於所述第一開口內，且所述待測溶液的上表面在所述突出部的上表面與所述平坦部的上表面之間。
  9. 如請求項1所述的生物晶片，其中所述金屬層更包括源極延伸墊與汲極延伸墊，且所述生物晶片更包括：第一轉接墊與第二轉接墊，分別設置於所述絕緣層上， 其中所述源極透過所述第一轉接墊電性連接至所述源極延伸墊，且所述汲極透過所述第二轉接墊電性連接至所述汲極延伸墊。
  10. 一種生物晶片的製造方法，其中所述生物晶片用於檢測待測溶液中的生物材料，且所述製造方法包括：提供基板；形成絕緣層於所述基板上；形成半導體層於所述絕緣層上，其中所述半導體層具有反應區；形成介電層於所述半導體層上，其中所述介電層具有暴露出所述反應區的第一開口；形成金屬層於所述介電層上，其中所述金屬層包括：源極與汲極，分別電性連接至所述半導體層；以及圍牆結構，圍繞所述第一開口、所述源極以及所述汲極；以及形成保護層於所述金屬層上，其中所述保護層具有第二開口以及第三開口，且包括：平坦部，覆蓋被所述金屬層暴露出的所述介電層，圍繞並定義所述第二開口，且具有背向所述介電層的上表面；以及突出部，覆蓋所述圍牆結構、所述源極以及所述汲極，且圍繞並定義所述第三開口，且具有背向所述金屬層的另一上表面；其中所述突出部的所述另一上表面在所述基板的法線方向 上高於所述平坦部的所述上表面，其中，在所述法線方向上，所述第二開口對應並重疊所述第一開口，且所述第三開口對應並重疊所述第二開口，其中所述第二開口連接所述第三開口與所述第一開口而暴露出所述反應區。
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