[發(fā)明專利]基于皮層腦電圖的多通道MEAs的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011051491.4
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112244848A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王琮;魏宇琛;蔣程鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A61B5/291
• 分類號: A61B5/291;A61B5/369
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

基于皮層腦電圖的多通道MEAs的制備方法，本發(fā)明屬于先進(jìn)的微加工技術(shù)領(lǐng)域，它要解決柔性MEAs在高時空分辨率下操作，生產(chǎn)效率較低的問題。制備方法：一、對硅襯底進(jìn)行等離子體清洗；二、在硅襯底表面沉積鋁犧牲層；三、將非光敏聚酰亞胺MEAs基材多次旋涂在鋁犧牲層上；四、光刻聚酰亞胺層圖案化定型，電感耦合等離子體刻蝕處理；五、通過光刻工藝形成微電極網(wǎng)絡(luò)和互連板；六、將非光敏聚酰亞胺MEAs基材旋涂在底層聚酰亞胺上，使用光致抗蝕劑掩蔽晶片，以限定互連線和焊盤；七、去除鋁犧牲層。本發(fā)明中以6英寸高阻硅片為基片，結(jié)合柔性聚酰亞胺可以在單片上大批量生產(chǎn)25個MEAs。記錄位置以高時空分辨率緊湊排列。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于先進(jìn)的微加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于皮層腦電圖(ECoG)的多通道微電極陣列(MEAs)晶圓級制造與組裝方法。

背景技術(shù)

神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的電活動記錄可以提供大量與生理學(xué)以及可能導(dǎo)致疾病的生理退化有關(guān)的信息，如帕金森癥或阿爾茨海默癥。MEAs已經(jīng)被用于通過皮層腦電圖(ECoG)以規(guī)則的時間間隔長時間監(jiān)測神經(jīng)信號。這種方法有助于提高研究人員對大腦活動功能的深入理解。柔性和生物相容性是MEAs用于長期記錄受試樣本體內(nèi)數(shù)據(jù)時的主要條件。這些特性使得MEAs可以直接放置在顱骨上，與神經(jīng)系統(tǒng)相連。通常，基底材料選用聚酰亞胺，來為MEAs的制造提供優(yōu)異的生物相容性和高度柔性。在過去的幾年里，柔性MEAs一直在發(fā)展，以刺激和記錄不同的神經(jīng)元。目前研究人員已經(jīng)開發(fā)了幾種高靈敏度的MEAs，它們使用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、互補(bǔ)金屬-氧化物-半導(dǎo)體(CMOS)和片上實驗室微制造技術(shù)在小范圍內(nèi)制造大量的電極陣列。此外，為了能夠同時記錄大量單個神經(jīng)元，電極最好在高時空分辨率下操作。另外，精確的晶圓級工藝可以制造具有優(yōu)良均勻性、更高質(zhì)量和容錯性的MEAs，從而實現(xiàn)高可靠性。目前的研究重點是利用先進(jìn)的微細(xì)加工技術(shù)制備多孔介質(zhì)，以降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)率。由于具有大規(guī)模生產(chǎn)的可能性，大晶圓尺度的微加工可以大大降低制造成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要解決柔性MEAs在高時空分辨率下操作，生產(chǎn)效率較低的問題，而提供一種基于皮層腦電圖的多通道MEAs晶圓級制造與組裝方法。

本發(fā)明基于皮層腦電圖的多通道MEAs的制備方法按照以下步驟實現(xiàn)：

一、將硅襯底浸入HF溶液中去除氧化層，利用等離子體清洗硅襯底，得到清洗后的硅襯底；

二、通過電子束工藝在清洗后的硅襯底表面沉積鋁犧牲層；

三、將非光敏聚酰亞胺MEAs基材多次旋涂在鋁犧牲層上，依次進(jìn)行軟烘烤和固化，得到帶有厚度為8～10微米聚酰亞胺底層的襯底；

四、采用光刻工藝對聚酰亞胺層進(jìn)行圖案化定型，在腔壓為440～460mTorr、功率620～680W、CF₄流量為6～10sccm、O₂流量為70～80sccm的條件下，對聚酰亞胺層進(jìn)行電感耦合等離子體刻蝕處理，得到圖案化的襯底；

五、通過光刻工藝形成多通道的微(記錄)電極網(wǎng)絡(luò)和互連板(InterconnectionPads)，微(記錄)電極材質(zhì)為鉻/鉑金屬層，然后經(jīng)過剝離工藝去除多余的金屬層，得到帶有微電極網(wǎng)絡(luò)的晶片；

六、再次將非光敏聚酰亞胺MEAs基材旋涂在聚酰亞胺底層上，依次進(jìn)行軟烘烤和固化，得到厚度為8～10微米的頂層聚乙酰胺，使用光致抗蝕劑掩蔽晶片，以限定互連線和焊盤，然后利用電子束蒸發(fā)儀形成鉻/鉑金屬層，剝離互連線和焊盤的掩膜；

七、采用鋁蝕刻劑濕法蝕刻工藝去除鋁犧牲層，得到基于皮層腦電圖的多通道MEAs。

本發(fā)明基于皮層腦電圖的多通道MEAs是在兩層柔性聚酰亞胺基底之間設(shè)置有微電極陣列，微電極陣列的排布方式為：多行微電極平行間隔排布，每行微電極中的微電極單元間隔設(shè)置，每個微電極單元的引線從每行微電極的中部引出，引線與互連板相連。