混成式準三維神經元探針陣列制備.pdf

1、神經元探針不僅是研究神經系統的重要工具，也是雙向溝通大腦與外部世界的有力手段。它在神經信號探測、神經功能修復、腦機接口方案實現中發(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三維神經元探針陣列結構及其制備方法，目的是在標準CMOS工藝的讀出電路芯片上直接制備探針陣列，實現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構，對Utah探針的結構在細節(jié)上結合本文的制備流程做了改進

2、，并設計了相關的工藝版圖。
　　(2)結合結構轉移的工藝方法和機械加工中“銑”的概念，通過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，單個探針寬為100μ m，高度超過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，整體的良率達到95％以上。
　　(3)對

3、所制備的混成式神經元探針進行基本功能測試，通過生理鹽水模擬試驗和SD大鼠的在體試驗驗證了探針對神經信號的拾取能力。
　　本文所提出的探針陣列制備流程有兩個創(chuàng)新點:一是采用混成式的工藝，在已經制備完成的標準CMOS工藝的讀出電路芯片上，先進行倒焊互連，然后完成探針成型，避免了探針成型后再進行結構轉移的操作困難，同時簡化了與讀出電路之間的接口，探針陣列規(guī)模的擴展性更強。二是切割成型工藝，采用了多種刀具混合切割的方案，很好地實現了硅針陣