生物電晶體（BioFET）積體電路晶片理論、應用與實作
BioFET Integrated Circuit Chip: Principles, Applications, and Hands-On Implementation
| 節 | 週四 |
|---|---|
5 13:20–14:10 | 生物電晶體（BioFET）積體電路晶片理論、應用與實作 BI302（博愛） 4 節連堂 |
6 14:20–15:10 | |
7 15:30–16:20 | |
8 16:30–17:20 |
* 根據陽明交大上課時間表所列
核心特色： • 半導體 × 生醫 × 材料 × 環境應用跨域整合 • 直接使用 IC 晶片、讀出電路與表面製程材料 • 以「可用產品」為成果：能量測、能解讀、能展示 課程概述 本課程融合半導體、生醫工程、材料科學與生物環境領域的核心技術，內容涵蓋 BioFET 原理、晶圓後製程、電路讀出、表面化學、生物功能化與生物訊號量測。強調 BioFET 具備超高靈敏度、快速檢測、微型化與低成本等優勢，應用跨越生醫檢測、環境監控、農業檢測與日常生活感測。課程提供 IC 晶片、讀出電路、軟體、流道與機構材料，並指導學生完成從晶片、表面生物製程、感測量測到應用設計的實際產品原型。 課程目標 1. 了解BioFET的工作原理，包含MOSFET/ISFET/EGFET/BioFET的感測機制與液相操作特性。 2. 熟悉 CMOS 相容製程與 BioFET 封裝/後製程，表面處理及微流道整合。 3. 理解 BioFET IC 在生醫、環境、農業與生活領域的應用潛力，並能分析其技術優勢（靈敏度、快速、低成本、微型化）。 4. 規劃一項實際 BioFET 產品或應用原型（實作），可包含 o 疾病檢測套件（例：人類 CoV-19、動物 ASFV） o 環境/食品監測工具 o 資料分析軟體 GUI o 機構件與流道設計等。 5. 進行生物分子固定化（DNA/抗體/aptamer）與晶片訊號量測（實作），包含表面活化、生物分子辨識反應與量測流程。 6. 使用專用 IC 讀出電路量測生物訊號（實作），並了解雜訊處理與訊號分析方法。 7. 完成一套整合 IC 晶片 → 生物製程 → 感測 → 應用的 BioFET 實作品，並撰寫其產品定位、潛在市場與應用報告。
修課學生若具備以下部分基礎能力者學習更順利，但無強制要求 (若學生缺乏其中任一能力，課程也會在需用到時提供必要的基礎補充)： 1. 基礎電子學：MOSFET 特性、I–V 曲線、放大器概念。 2. 基本電路量測能力：使用 source meter、oscilloscope 或電性量測儀器。 3. 化學與生物基礎概念：酸鹼、表面化學、分子辨識、抗體/DNA/蛋白質。 4. 程式能力（建議）：Python、MATLAB 或 LabVIEW 任一項，用於資料分析或 GUI 建置。 5. 具團隊協作與專案管理能力（本課程含期末產品原型製作）。
無備註
本課程採跨領域整合方式，包含： 1. 講授（Lecture）：提供 BioFET、CMOS 製程、生物化學與 IC 讀出的理論基礎。 2. 實作實驗（Hands-on Lab）： o 晶片量測 o 表面化學 / 生物固定化 o 微流道或機構設計 o Reader 操作 + GUI 開發 教學資源與配合事項 1. 助教 • 協助晶片操作、安全規範、儀器使用 • 協助生物實驗指導（表面化學、固定化流程） • 指導組別專題進度 2. 邀請業界/專業講師 3. 儀器與場地 • BioFET 晶片 • IC readout / reader (讀取機，可借出使用) • Probe station 或簡易量測夾具 • 微流道製作設備 • 生物安全實驗空間
評量項目 內容 比例 出席與課堂參與 包含討論、課堂練習、量測參與 10% 作業（理論 + 實作） 每單元小作業，如 I–V 量測、表面化學流程紀錄、簡易 GUI 20% 期中小專案（小組） 基本 BioFET pH/ion 感測之量測報告 20% 期末專題（完整原型） 從晶片 → 生物製程 → 感測 → 應用與 Demo 40% 口頭報告與書面報告 包含 Demo Day 10% 每組需完成「可展示的原型」，包含： • 生物固定化流程 • 感測資料(感測範式：目標物種類、含量、探針設計、檢測程序等等) • IC reader 或 GUI 整合 • 一個明確應用：人類/動物/環境感測皆可 • Demo Day 展示與技術報告
教師未提供此項資料
| 週次 | 主題 |
|---|---|
| 第 1 週 | 課程介紹：Bio-Semiconductor Platform與BioFET 認識BioFET晶片、Reader、量測平台 |
| 第 2 週 | 半導體如何進入生物檢測：MOSFET、ISFET、nwFET、EGFET、BioFET 晶片接線、基本電性量測、I-V Curve |
| 第 3 週 | BioFET感測原理：界面電位、Debye Screening、生物辨識 pH感測實驗 |
| 第 4 週 | 生物感測材料與功能化：DNA、Protein、Aptamer、Antibody 表面處理示範、感測流程設計 |
| 第 5 週 | BioFET性能評估：Sensitivity、LOD、Noise、Drift、QC 晶片QC量測、Repeatability測試 |
| 第 6 週 | IC Design與Sensor Engineering 不同Sensor架構與量測比較 |
| 第 7 週 | Packaging Engineering：從晶片到生物系統 封裝結構觀察、流道整合 |
| 第 8 週 | Bio-sensor Manufacturing：從研究到產品 BioFET製程流程、功能化與品質控制 |
| 第 9 週 | Reader、電子系統與資料分析 Reader操作、訊號擷取與分析 |
| 第 10 週 | System Integration：Chip + Package + Biology + Software 建立完整BioFET測試流程 |
| 第 11 週 | Bio-Semiconductor Platform案例分析 小組挑戰：設計自己的BioFET平台 |
| 第 12 週 | 生物標誌與疾病診斷需求 從Biomarker選擇感測目標 |
| 第 13 週 | 細胞、生物機制與癌症應用 疾病情境與檢測策略設計 |
| 第 14 週 | 生物資訊、AI與智慧診斷 資料分析、判讀流程設計 |
| 第 15 週 | 生醫產業需求與產品化 產品規劃、使用者需求分析 |
| 第 16 週 | Bio-Semiconductor Platform Forum + Final Presentation 學生成果展示 |
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- 地點
- 賢齊館#523
- 時間
- 週五上午午10-12
- 聯絡方式
- ysyang@nycu.edu.tw