[發明專利]用光刻膠熱熔法制備球形凸起生物微電極陣列的方法

無效

• 申請號: 200710047153.1
• 申請日: 2007-10-18
• 公開（公告）號: CN101149559A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 劉景全;王亞軍;楊春生;陳迪
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00;G03F7/26;G03F7/039;B81C5/00;A61F2/14;A61F9/007
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及一種微機械加工技術領域的制作方法，特別是一種用光刻膠熱熔法制備球形凸起生物微電極陣列的方法。

背景技術

原發性視網膜色素變性(RP)及老年性黃斑變性(AMD)由于視網膜外層進行性變性，成為目前致盲的主要原因。由于微電子技術和生物技術的發展，使得可以用可植入的微刺激器對視網膜進行刺激，從而產生視覺。

在視網膜假體系統中，用于對視網膜進行刺激的微電極陣列是一個非常重要的部分，電極的性能直接關系到電脈沖對神經細胞的刺激效果。目前，用于視網膜等神經細胞進行刺激的電極主要采用MEMS工藝加工制作而成的高密度微電極陣列。為了在生物體內能更好的與神經細胞接觸，減小電極對細胞組織的損傷，微電極陣列一般采用聚合物制成柔性襯底電極。常用的聚合物有：聚酰亞胺(polyimide)，C型聚對二甲苯(parylene-C)和PDMS等聚合物。

經對現有技術文獻的檢索發現，Kaspar?Hungar等在《Sensors?and?ActuatorsA)》123-124(2005)pp172-178撰文“Production?processes?for?a?flexibleretina?implant(Eurosensors?XVIII，Session?C6.6)”(“一種柔性視網膜植入體的加工工藝”《傳感器和執行器A》)。該文提及的用于視網膜假體的微電極陣列的制作方法是采用電鍍工藝來制作金屬導線和電極點：1.在襯底上涂抹犧牲層，聚酰亞胺，并濺射種子層；2.旋涂光刻膠，圖形化，電鍍形成電極導線；3.旋涂光刻膠，圖形化，電鍍形成電極點；4.去種子層，光刻圖形化光刻膠，露出電極頂端；5.刻蝕去除犧牲層，釋放電極。這樣制作的電極一方面成本較高，而且采用電鍍方法使金屬間接觸電阻變大，從而增加了電極與組織之間的阻抗，不利于刺激信號傳遞。此外，由于材料長時間處于電鍍液中，對材料本身也有損害。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足和缺陷，提出一種用光刻膠熱熔法制備球形凸起生物微電極陣列的方法，使其能夠在用于視網膜假體中與視網膜神經細胞進行很好的耦合，保證電極與神經細胞的充分接觸，改善刺激效果。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明用光刻技術制作凸起的圓柱形光刻膠，并采用熱熔回流光刻膠形成球形凸點，在襯底上均勻覆蓋一層聚合物，作為器件的底部保護材料，圖形化形成金屬電極點和導線，再覆蓋聚合物作為器件頂部保護材料，圖形化露出電極點和焊點，得到最終需要的球形凸起柔性微電極陣列。

本發明包括以下具體步驟：

第一步，清洗硅片，在硅襯底上濺射金屬作為粘著層，此金屬層的作用是保證后續光刻膠與襯底能夠很好的粘附，防止后續工藝光刻膠小圓柱脫落。同時濺射金屬要考慮到后續熱熔回流階段不被高溫氧化。

第二步，在金屬層表面旋涂正性光刻膠，光刻形成小圓柱凸起結構。

第三步，在烘箱中加熱熔化光刻膠，形成具有半球形結構的凸點。

第四步，在第三步基礎上沉積具有生物相容性的聚合物作為制備的微電極陣列的下底包裹材料；

第五步，在第四步聚合物上旋涂光刻膠，圖形化形成金屬電極點和導線；

第六步，在圖形化好的襯底上沉積聚合物作為制備的微電極陣列的上部包裹材料；

第七步，在第六步聚合物上旋涂光刻膠，光刻露出電極點所對應的頂端窗口，刻蝕聚合物，露出電極頂端；

第八步，去除光刻膠，將器件從襯底上剝離，釋放電極，制成柔性微電極陣列。

本發明制得的微電極陣列為生物相容性和柔性基底的聚合物材料。

本發明制作得到生物相容性的柔性凸起電極陣列，電極的刺激點高于基底材料平面，電極陣列為聚合物-金屬導線-聚合物組成的三層結構。采用光刻膠熱熔法制作生物相容性微電極陣列，與現有技術相比，其優點在于：

1.采用光刻膠熱熔法制作凸起電極，工藝過程簡單易操作，克服了現有技術中的難點。

2.代替了電鍍法制作電極，降低了制作成本，消除了采用電鍍方法時金屬間的接觸電阻，且材料不用處于電鍍液的環境下，能夠更好的保護材料。

3.由于制作的電極呈半球狀，增大了電極與神經細胞的接觸面積，能夠使電極與細胞接觸的更充分，減小了電極與目標之間的阻抗，改善刺激效果。

4.由于電極點凸起，且電極背部有一凹槽，使得電極具有彈性，能夠更好的適應視網膜的曲面形貌，提高了電極對神經細胞的刺激效果。

附圖說明

圖1為本發明的流程圖。

圖1-1為光刻，顯影后得到的光刻膠小圓柱示意圖。