[發明專利]一種單光源植入式神經多點同步交互芯片及其制備方法

有效

• 申請號: 201210591084.1
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103035774A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 孫小菡;董納;蔣衛鋒;陳源源
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01L31/12
• 分類號: H01L31/12;H01L31/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種單光源植入式神經多點同步交互芯片，其特征在于，所述的芯片為平面多層結構，包括襯底(1)、中部設有記錄電路層(3)的第一絕緣隔離層(21)、第二絕緣隔離層(22)、激勵光路層(4)和單光源發射模塊(5)；其中，

第一絕緣隔離層(21)固定連接在襯底(1)頂面，第一絕緣隔離層(21)包覆在記錄電路層(3)的表面，激勵光路層(4)固定連接在第一絕緣隔離層(21)頂面，且激勵光路層(4)的底面與第一絕緣隔離層(21)頂面重合；第一絕緣隔離層(21)和激勵光路層(4)形成交互層，該交互層相對的兩端分別為伸出襯底(1)邊緣的伸出端，第二絕緣隔離層(22)固定連接在襯底(1)的底面和交互層兩個伸出端的底面，單光源發射模塊(5)位于交互層上，單光源發射模塊(5)中部設有一有源層(52)，且單光源發射模塊(5)頂面設有外接驅動電極(51)；

所述的交互層的一個伸出端形成梳齒狀探針組(6)，探針組(6)作為芯片的可植入部分，探針組(6)包含m個探針單元，每個探針單元的底面上設有一個探測電極(7)，交互層的另一個伸出端的底面上設有m個記錄電極(8)，記錄電極(8)和單光源發射模塊(5)位于交互層的同側，每個記錄電極(8)與一個探測電極(7)相對應；

所述的記錄電路層(3)包括m路平面導線(31)，平面導線(31)的一端為探測電極觸點(311)，每個探測電極觸點(311)與一個探測電極(7)相對應，且每個探測電極觸點(311)通過鎢塞(32)和與該探測電極觸點(311)對應的探測電極(7)連接，平面導線(趴)的另一端為記錄電極觸點(312)，每個記錄電極觸點(312)與一個記錄電極(8)相對應，且每個記錄電極觸點(312)通過鎢塞(32)和與該記錄電極觸點(312)對應的記錄電極(8)連接；

所述的激勵光路層(4)包括分束式多點激勵探頭(41)和光包層(42)，光包層(42)包覆在分束式多點激勵探頭(41)的表面；位于襯底(1)上方的分束式多點激勵探頭(41)為第一分束式多點激勵探頭(411)，第一分束式多點激勵探頭(411)呈級聯式1×2分束結構，級聯級數為n，n為整數，且2ⁿ＝m；位于探針組(6)中的分束式多點激勵探頭(41)為第二分束式多點激勵探頭(412)，第二分束式多點激勵探頭(412)為梳齒狀；第一分束式多點激勵探頭(411)的入射端和第二分束式多點激勵探頭(412)的出射端均露出光包層(42)；第一分束式多點激勵探頭(411)的入射端與有源層(52)連接，第一分束式多點激勵探頭(411)的出射端與第二分束式多點激勵探頭(412)的入射端連接，第二分束式多點激勵探頭(412)的出射端末端為楔形波導。

2.按照權利要求1所述的單光源植入式神經多點同步交互芯片，其特征在于，所述的n的范圍為：1≤n≤10。

3.按照權利要求1所述的單光源植入式神經多點同步交互芯片，其特征在于，所述的單光源發射模塊(5)的有源層(52)發出的光信號的波長范圍為360-2000nm，且光信號的傳播方向與襯底(1)平行。

4.一種權利要求1所述的單光源植入式神經多點同步交互芯片的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟：

步驟10)：在襯底(1)上制備第一絕緣隔離層(21)：利用等離子增強化學氣相沉積工藝，在襯底(1)的頂面制備一層絕緣隔離層的材料，作為下隔離層，然后采用紫外光刻和電子束蒸發方法，在下隔離層上制備記錄電路層(3)的平面導線(31)，接著再次利用等離子增強化學氣相沉積工藝，在平面導線(31)上方制備一層絕緣隔離層的材料，作為上隔離層，最終形成包括上隔離層、下隔離層和記錄電路層(3)的第一絕緣隔離層(21)，該第一絕緣隔離層(21)中部包覆記錄電路層(3)；

步驟20)制備激勵光路層(4)：在步驟10)制成的第一絕緣隔離層(21)頂面上，采用溶膠和凝膠法，制備一層光包層(42)的材料，作為上光包層，然后采用紫外光刻，在上光包層的頂面制備分束式多點激勵探頭(41)，接著再次采用溶膠和凝膠法，在分束式多點激勵探頭(41)上方制備一層光包層(42)材料，作為下光包層，得到包括上光包層和下光包層的光包層(42)，光包層(42)將分束式多點激勵探頭(41)包覆，形成激勵光路層(4)；第一絕緣隔離層(21)和激勵光路層(4)形成交互層；

步驟30)：光刻放置單光源發射模塊(5)的凹槽：在步驟20)制成的光包層(42)上涂一層光刻膠作為刻蝕保護層，采用紫外光刻工藝，在交互層上光刻單光源發射模塊(5)的圖形，然后采用感應耦合等離子刻蝕工藝，在交互層上按照單光源發射模塊(5)的圖形刻蝕放置單光源發射模塊(5)的凹槽；

步驟40)：制備第二絕緣隔離層(22)：首先將襯底(1)倒置，采用厚度10～30微米的光刻膠，作為刻蝕保護層，采用紫外光刻工藝，將該刻蝕保護層光刻在襯底(1)的底面上；然后采用感應耦合等離子刻蝕工藝，刻蝕襯底(1)相對的兩側，使位于襯底(1)下方的各層伸出襯底(1)邊緣，作為交互層的兩個伸出端；然后采用紫外光刻工藝，在襯底(1)的底面和交互層伸出端的底面分別制備第二絕緣隔離層(22)；

步驟50)：制備探測電極(7)和記錄電極(8)：采用感應耦合等離子刻蝕工藝，刻蝕第一絕緣隔離層(21)和第二絕緣隔離層(22)，刻蝕深度直至到達記錄電路層(3)的平面導線(31)所在位置，形成安放鎢塞(32)的過孔，然后采用化學氣相沉積和感應耦合等離刻蝕法，在該過孔中制備鎢塞(32)，接著采用紫外光刻工藝，在交互層的一個伸出端底面光刻記錄電極(8)圖形，在交互層的另一個伸出端底面光刻探測電極(7)圖形，最后采用紫外光刻和電子束蒸發法，制備記錄電極(8)和探測電極(7)；

步驟60)：制備探針組(6)：將襯底(1)正置，采用厚度10-30微米的光刻膠作為掩模，對交互層設有探測電極(7)的伸出端進行刻蝕，形成梳齒狀的探針組(6)；

步驟70)：安裝單光源發射模塊(5)：采用紫外固化環氧樹脂系膠結劑，將單光源發射模塊(5)黏合在步驟30)刻制的凹槽中，并使單光源發射模塊(5)的有緣層(52)對準分束式多點激勵探頭(41)的入射端，制成單光源植入式神經多點同步交互芯片。