一种利用光刻胶制备三维微电极阵列的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用光刻胶制备三维微电极阵列的方法，包括：在硅衬底上形成第一光刻胶层，在第一光刻胶层上形成第一绝缘层；形成若干个阵列状排布的、贯穿所述第一绝缘层与第一光刻胶层至硅衬底的上表面的孔洞，并在孔洞内填充金属以形成金属体；形成一端与金属体的上表面连接的金属引线；金属引线的另一端连接焊盘；在第一绝缘层上形成第二绝缘层；第二绝缘层覆盖金属体的上表面以及金属引线；去除硅衬底，使金属体的下表面暴露出来；去除第一光刻胶层，使金属体的下部暴露出来，形成三维微电极阵列。本发明专利技术通过在光刻胶上进行干法刻蚀形成三维结构，工艺相比现有的技术进行了简化，制作成本也大大降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物医学工程领域，尤其涉及一种利用光刻胶制备三维微电极阵列的方法。
技术介绍
视人造视网膜系统可帮助由于老年黄斑变性(AMD)和视网膜色素炎(RP)等视网膜病变引起的致盲患者恢复部分视力。植入眼球内部和视网膜贴合的神经电刺激微电极阵列是人造视网膜系统中的关键技术，因此需要制作出性能优良、能有效贴合视网膜、生物兼容性好的微电极阵列。依靠微机械电子系统(MEMS—Micro Electromechanical System)工艺技术制备的微电极阵列能很好的应用于人造视网膜系统中。三维微电极阵列的电极区域凸出与电极平面，并且具有更大的实际表面积，因此具有更低的阻抗，能更安全有效的进行刺激。北京大学的李志宏等人公开的专利技术专利(中国专利公开号CN101398614，专利技术名称为“一种基于PARYLENE的三维针尖电极阵列的制作方法”)中，提出了一种用硅三维针尖阵列制备出基于Parylene柔性衬底的三维针尖电极阵列的方法，该方法的主要特征是用结合干法刻蚀和湿法刻蚀的方法在硅衬底结构上形成硅三维针尖阵列，然后在衬底上覆盖一层Parylene薄膜转印衬底的针尖阵列结构作为最终器件的衬底，再在Parylene衬底上图形化形成针尖电极和导线，覆盖第二层Parylene作为绝缘层和保护层，干法刻蚀图形化电极形状并露出电极的针尖部分，最后将Parylene从硅片上揭下来，就形成Parylene衬底的三维针尖阵列。这种三维电极制备方法需要利用干法和湿法刻蚀相结合的方法处理硅衬底，工艺复杂，成本高，且制备的出的针尖结构贴合在视网膜上会损伤视网膜，造成出血和感染，不利于长期的眼内植入。经对现有的技术文献的检索发现，Kyo-in Koo等在《JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS》2011,20(1),251-259撰文“Arrowhead-Shaped Microelectrodes Fabricated on a Flexible Substrate for Enhancing the Spherical Conformity ofRetinal Prostheses”。该文提出了一种用于视网膜假体的柔性三维微电极阵列的制备方法，该方法的主要特征是通过干法和湿法刻蚀的方法在硅衬底上制备出箭头型孔洞结构，再通过电镀方法填充孔洞，并制备与三维微电极阵列相连的连线，再制备一层绝缘层包覆住整个微电极，最后通过湿法腐蚀去除硅衬底，即得到三维微电极阵列。该技术同样需要借助干法和湿法刻蚀工艺在硅衬底上制备出三维孔洞结构，工艺复杂，成本高。可见，现有的制备三维微电极阵列的方法，大多是在硅衬底上通过湿法和干法刻蚀相结合的形成所需的三维结构，这样会导致工艺复杂，增加了制造的成本。
技术实现思路
本专利技术实施例提出一种利用光刻胶制备三维微电极阵列的方法，无需在硅衬底上通过湿法和干法刻蚀相结合的形成所需的三维结构，而是通过在光刻胶上进行干法刻蚀形成三维结构，工艺相比现有的技术进行了简化，制作成本也大大降低。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种利用光刻胶制备三维微电极阵列的方法，包括如下步骤：(1)在硅衬底上形成第一光刻胶层，在所述第一光刻胶层上形成第一绝缘层；(2)形成若干个阵列状排布的、贯穿所述第一绝缘层与所述第一光刻胶层至所述硅衬底的上表面的孔洞，并在所述孔洞内填充金属以形成金属体；(3)形成一端与所述金属体的上表面连接的金属引线；所述金属引线的另一端连接焊盘；(4)在所述第一绝缘层上形成第二绝缘层；所述第二绝缘层覆盖所述金属体的上表面以及所述金属引线；(5)去除所述硅衬底，使所述金属体的下表面暴露出来；(6)去除所述第一光刻胶层，使所述金属体的下部暴露出来，形成三维微电极阵列。作为更优选地，在步骤(1)中，所述第一光刻胶层采用负光刻胶；在步骤(6)中，所述去除所述第一光刻胶层具体为利用NMP去除所述第一光刻胶层。作为更优选地，所述第一光刻胶层的厚度为1.5～2.5微米。作为更优选地，所述第一绝缘层由具有生物兼容性的聚合物制备成。作为更优选地，所述第一绝缘层由聚酰亚胺或Parylene制备成。作为更优选地，所述第一绝缘层的厚度为3～5微米。作为更优选地，步骤(2)具体包括：在所述第一绝缘层上形成第二光刻胶层；对所述第二光刻胶层进行光刻处理，形成若干个阵列状排布的、暴露所述第一绝缘层的上表面的窗口；将经过光刻处理的所述第二光刻胶层作为掩膜层，通过干法刻蚀工艺去除所述窗口正下方的所述第一绝缘层和所述第一光刻胶层，形成贯穿所述第一绝缘层与所述第一光刻胶层至所述硅衬底的孔洞；去除所述第二光刻胶层；在所述孔洞内填充金属以形成金属体。作为更优选地，所述方法还包括在去除所述第二光刻胶层之前，在所述孔洞的内壁及底面形成第一金属层；所述第一金属层与填充至所述孔洞内的金属采用相同的金属材料。作为更优选地，所述在所述孔洞的内壁及底面形成第一金属层通过沉积工艺实施。作为更优选地，所述在所述孔洞内填满金属材料形成金属体采用电镀工艺实施。作为更优选地，所述第二光刻胶层采用正光刻胶；所述去除所述第二光刻胶层具体为采用丙酮溶解法去除所述第二光刻胶层。作为更优选地，所述第二光刻胶层采用正光刻胶；所述去除所述第二光刻胶层具体为利用丙酮溶解法去除所述第一光刻胶层。作为更优选地，所述第二光刻胶层的厚度为8～20微米。作为更优选地，所述第一金属层的厚度为150～250纳米。作为更优选地，填充到所述孔洞内的金属为具有生物兼容性的金属材料。作为更优选地，填充到所述孔洞内的金属为金或铂。作为更优选地，在步骤(3)中，所述形成一端与所述金属体的上表面连接的金属引线具体包括：在所述第一绝缘层上形成第三光刻胶层；对所述第三光刻胶层进行光刻处理，在对应于所述金属体的上表面的位置形成开槽，通过所述开槽使所述金属体的上表面暴露出来；通过沉积工艺在所述第三光刻胶层上以及所述开槽的底面形成第二金属层，使得所述金属体的上表面与位于所述开槽的底面的所述第二金属层相连；去除所述第三光刻胶层以及与其相连的第二金属层，将保留下的、与所述金属体的上表面连接的第二金属层作为金属引线连接到焊盘。作为更优选地，所述第三光刻胶层为采用正光刻胶；所述去除所述第三光刻胶层以及与其相连的第二金属层具体为采用丙酮溶解法实施。作为更优选地，位于所述开槽的底面的所述第二金属层完全覆盖所述金属体的上表面。作为更优选地，所述第三光刻胶层的厚度为1.5～2微米。作为更优选地，所述第二金属层的厚度为150～250纳米。作为更优选地，在步骤(4))中，所述第二绝缘层采用具有生物兼容性的聚合物制备成。作为更优选地，所述第二绝缘层采用与所述第一绝缘层相同的材料制备成。作为更优选地，所述第二绝缘层的厚度为3～5微米。作为更优选地，在步骤(4)和步骤(5)之间还包括：形成依次贯穿所述第二绝缘层、所述第一绝缘层以及所述第一光刻胶层至所述硅衬底的上表面的盲槽，使得将要得到的三维微电极阵列具有所述盲槽分割形成的形状和大小。作为更优选地，在步骤(5)中，所述去除所述硅衬底具体为利用硅的各向同性湿法腐蚀液去除所述硅衬底。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：本专利技术实施例提供的一种利用光刻胶制备三维微电极阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用光刻胶制备三维微电极阵列的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)在硅衬底上形成第一光刻胶层，在所述第一光刻胶层上形成第一绝缘层；(2)形成若干个阵列状排布的、贯穿所述第一绝缘层与所述第一光刻胶层至所述硅衬底的上表面的孔洞，并在所述孔洞内填充金属以形成金属体；(3)形成一端与所述金属体的上表面连接的金属引线；所述金属引线的另一端连接焊盘；(4)在所述第一绝缘层上形成第二绝缘层；所述第二绝缘层覆盖所述金属体的上表面以及所述金属引线；(5)去除所述硅衬底，使所述金属体的下表面暴露出来；(6)去除所述第一光刻胶层，使所述金属体的下部暴露出来，形成三维微电极阵列。

【技术特征摘要】
1.一种利用光刻胶制备三维微电极阵列的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)在硅衬底上形成第一光刻胶层，在所述第一光刻胶层上形成第一绝缘层；(2)形成若干个阵列状排布的、贯穿所述第一绝缘层与所述第一光刻胶层至所述硅衬底的上表面的孔洞，并在所述孔洞内填充金属以形成金属体；(3)形成一端与所述金属体的上表面连接的金属引线；所述金属引线的另一端连接焊盘；(4)在所述第一绝缘层上形成第二绝缘层；所述第二绝缘层覆盖所述金属体的上表面以及所述金属引线；(5)去除所述硅衬底，使所述金属体的下表面暴露出来；(6)去除所述第一光刻胶层，使所述金属体的下部暴露出来，形成三维微电极阵列。2.如权利要求1所述的利用光刻胶制备三维微电极阵列的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述第一光刻胶层采用负光刻胶；在步骤(6)中，所述去除所述第一光刻胶层具体为利用NMP去除所述第一光刻胶层。3.如权利要求1或2所述的利用光刻胶制备三维微电极阵列的方法，其特征在于，所述第一光刻胶层的厚度为1.5～2.5微米。4.如权利要求1所述的利用光刻胶制备三维微电极阵列的方法，其特征在于，所述第一绝缘层由具有生物兼容性的聚合物制备成。5.如权利要求4所述的利用光刻胶制备三维微电极阵列的方法，其特征在于，所述第一绝缘层由聚酰亚胺或Parylene制备成。6.如权利要求1、4、5任一项所述的利用光刻胶制备三维微电极阵列的方法，其特征在于，所述第一绝缘层的厚度为3～5微米。7.如权利要求1所述的利用光刻胶制备三维微电极阵列的方法，其特征在于，步骤(2)具体包括：在所述第一绝缘层上形成第二光刻胶层；对所述第二光刻胶层进行光刻处理，形成若干个阵列状排布的、暴露所述第一绝缘层的上表面的窗口；将经过光刻处理的所述第二光刻胶层作为掩膜层，通过干法刻蚀工艺去除所述窗口正下方的所述第一绝缘层和所述第一光刻胶层，形成贯穿所述第一绝缘层与所述第一光刻胶层至所述硅衬底的孔洞；去除所述第二光刻胶层；在所述孔洞内填充金属以形成金属体。8.如权利要求7所述的利用光刻胶制备三维微电极阵列的方法，其特征在于，所述方法还包括在去除所述第二光刻胶层之前，在所述孔洞的内壁及底面形成第一金属层；所述第一金属层与填充至所述孔洞内的金属采用相同的金属材料。9.如权利要求8所述的利用光刻胶制备三维微电极阵列的方法，其特征在于，所述在所述孔洞的内壁及底面形成第一金属层通过沉积工艺实施。10.如权利要求8所述的利用光刻胶制备三维微电极阵列的方法，其特征在于，所述在所述孔洞内填满金属材料形成金属体采用电镀工艺实施。11.如权利要求7～10任一项所述的利用光刻胶制备三维微电极阵列的方法，其特征在于，所述第二光刻胶层采用正光刻胶；所述去除所述第二光刻胶层具体为采用丙酮溶解法去除所述第二光刻胶层。12.如权利要求7所述的利用光刻胶制备三维微电极阵列的方法，其特征在于，所述第二光刻胶层采用正光刻胶；所述去...

【专利技术属性】
技术研发人员：李腾跃，吴天准，孙滨，杜学敏，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44