[发明专利]基于皮层脑电图的多通道MEAs的制备方法

说明书

基于皮层脑电图的多通道MEAs的制备方法，本发明属于先进的微加工技术领域，它要解决柔性MEAs在高时空分辨率下操作，生产效率较低的问题。制备方法：一、对硅衬底进行等离子体清洗；二、在硅衬底表面沉积铝牺牲层；三、将非光敏聚酰亚胺MEAs基材多次旋涂在铝牺牲层上；四、光刻聚酰亚胺层图案化定型，电感耦合等离子体刻蚀处理；五、通过光刻工艺形成微电极网络和互连板；六、将非光敏聚酰亚胺MEAs基材旋涂在底层聚酰亚胺上，使用光致抗蚀剂掩蔽晶片，以限定互连线和焊盘；七、去除铝牺牲层。本发明中以6英寸高阻硅片为基片，结合柔性聚酰亚胺可以在单片上大批量生产25个MEAs。记录位置以高时空分辨率紧凑排列。

技术领域

本发明属于先进的微加工技术领域，具体涉及一种基于皮层脑电图(ECoG)的多通道微电极阵列(MEAs)晶圆级制造与组装方法。

背景技术

神经细胞网络的电活动记录可以提供大量与生理学以及可能导致疾病的生理退化有关的信息，如帕金森症或阿尔茨海默症。MEAs已经被用于通过皮层脑电图(ECoG)以规则的时间间隔长时间监测神经信号。这种方法有助于提高研究人员对大脑活动功能的深入理解。柔性和生物相容性是MEAs用于长期记录受试样本体内数据时的主要条件。这些特性使得MEAs可以直接放置在颅骨上，与神经系统相连。通常，基底材料选用聚酰亚胺，来为MEAs的制造提供优异的生物相容性和高度柔性。在过去的几年里，柔性MEAs一直在发展，以刺激和记录不同的神经元。目前研究人员已经开发了几种高灵敏度的MEAs，它们使用微机电系统(MEMS)、互补金属-氧化物-半导体(CMOS)和片上实验室微制造技术在小范围内制造大量的电极阵列。此外，为了能够同时记录大量单个神经元，电极最好在高时空分辨率下操作。另外，精确的晶圆级工艺可以制造具有优良均匀性、更高质量和容错性的MEAs，从而实现高可靠性。目前的研究重点是利用先进的微细加工技术制备多孔介质，以降低生产成本、提高产率。由于具有大规模生产的可能性，大晶圆尺度的微加工可以大大降低制造成本。

发明内容

本发明的目的是要解决柔性MEAs在高时空分辨率下操作，生产效率较低的问题，而提供一种基于皮层脑电图的多通道MEAs晶圆级制造与组装方法。

本发明基于皮层脑电图的多通道MEAs的制备方法按照以下步骤实现：

一、将硅衬底浸入HF溶液中去除氧化层，利用等离子体清洗硅衬底，得到清洗后的硅衬底；

二、通过电子束工艺在清洗后的硅衬底表面沉积铝牺牲层；

三、将非光敏聚酰亚胺MEAs基材多次旋涂在铝牺牲层上，依次进行软烘烤和固化，得到带有厚度为8～10微米聚酰亚胺底层的衬底；

四、采用光刻工艺对聚酰亚胺层进行图案化定型，在腔压为440～460mTorr、功率620～680W、CF₄流量为6～10sccm、O₂流量为70～80sccm的条件下，对聚酰亚胺层进行电感耦合等离子体刻蚀处理，得到图案化的衬底；

五、通过光刻工艺形成多通道的微(记录)电极网络和互连板(InterconnectionPads)，微(记录)电极材质为铬/铂金属层，然后经过剥离工艺去除多余的金属层，得到带有微电极网络的晶片；

六、再次将非光敏聚酰亚胺MEAs基材旋涂在聚酰亚胺底层上，依次进行软烘烤和固化，得到厚度为8～10微米的顶层聚乙酰胺，使用光致抗蚀剂掩蔽晶片，以限定互连线和焊盘，然后利用电子束蒸发仪形成铬/铂金属层，剥离互连线和焊盘的掩膜；

七、采用铝蚀刻剂湿法蚀刻工艺去除铝牺牲层，得到基于皮层脑电图的多通道MEAs。

本发明基于皮层脑电图的多通道MEAs是在两层柔性聚酰亚胺基底之间设置有微电极阵列，微电极阵列的排布方式为：多行微电极平行间隔排布，每行微电极中的微电极单元间隔设置，每个微电极单元的引线从每行微电极的中部引出，引线与互连板相连。