混成式準(zhǔn)三維神經(jīng)元探針陣列制備.pdf

1、神經(jīng)元探針不僅是研究神經(jīng)系統(tǒng)的重要工具，也是雙向溝通大腦與外部世界的有力手段。它在神經(jīng)信號(hào)探測(cè)、神經(jīng)功能修復(fù)、腦機(jī)接口方案實(shí)現(xiàn)中發(fā)揮著巨大的作用。本文受Utah探針啟發(fā)，提出了一種混成式準(zhǔn)三維神經(jīng)元探針陣列結(jié)構(gòu)及其制備方法，目的是在標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的讀出電路芯片上直接制備探針陣列，實(shí)現(xiàn)探針陣列與讀出電路的集成。本文開展的主要工作是:
　　(1)提出以硅為主體材料的探針陣列結(jié)構(gòu)，對(duì)Utah探針的結(jié)構(gòu)在細(xì)節(jié)上結(jié)合本文的制備流程做了改進(jìn)

2、，并設(shè)計(jì)了相關(guān)的工藝版圖。
　　(2)結(jié)合結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移的工藝方法和機(jī)械加工中“銑”的概念，通過(guò)倒焊互連工藝和多刀片混合切割工藝，使探針陣列在讀出電路芯片上直接成型。并采用金屬電極工藝和絕緣層工藝進(jìn)一步完成了探針陣列的制備。所制備的探針陣列，規(guī)模為10×10，單個(gè)探針寬為100μ m，高度超過(guò)1.4mm，針尖角度為25°，底座高30μ m，相鄰間距40μm，探針與探針間中心距為400μ m，整體的良率達(dá)到95％以上。
　　(3)對(duì)

3、所制備的混成式神經(jīng)元探針進(jìn)行基本功能測(cè)試，通過(guò)生理鹽水模擬試驗(yàn)和SD大鼠的在體試驗(yàn)驗(yàn)證了探針對(duì)神經(jīng)信號(hào)的拾取能力。
　　本文所提出的探針陣列制備流程有兩個(gè)創(chuàng)新點(diǎn):一是采用混成式的工藝，在已經(jīng)制備完成的標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的讀出電路芯片上，先進(jìn)行倒焊互連，然后完成探針成型，避免了探針成型后再進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移的操作困難，同時(shí)簡(jiǎn)化了與讀出電路之間的接口，探針陣列規(guī)模的擴(kuò)展性更強(qiáng)。二是切割成型工藝，采用了多種刀具混合切割的方案，很好地實(shí)現(xiàn)了硅針陣