植入式神经换能器制造技术

本文提供了可植入神经换能器，以及制造这种可植入神经换能器的方法。示例性可植入神经换能器包括从由基板提供的外表面突出的多个半导体结构和从基板的外表面延伸到基板的内表面并且在基板中的多个开口内的多个导体。每个导体电耦合到半导体结构之一。示例性可植入神经换能器还包括通过导体电耦合到半导体结构的一个或多个电子部件和键合到基板的帽，以提供被密封的腔室。被密封的腔室包含所述一个或多个电子部件。

Implantable transducer

In this paper, the implantable neural transducer and the method of manufacturing the implantable neural transducer are provided. An exemplary implantable neural transducer includes a plurality of semiconductor structures protruding from the outer surface provided by the substrate and a plurality of conductors extending from the outer surface of the substrate to the inner surface of the substrate and within a plurality of openings in the substrate. Each conductor is electrically coupled to one of the semiconductor structures. The exemplary implantable neural transducer also includes one or more electronic components electrically coupled to the semiconductor structure through a conductor and a cap bonded to the substrate to provide a sealed chamber. The sealed chamber comprises the one or more electronic components.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】植入式神经换能器
本公开涉及神经调制，并且更具体而言，涉及用于电刺激(一个或多个)神经、阻断神经信令和/或监视神经活动的设备、系统和方法，以及制造这种设备和系统的方法。
技术介绍
作为用于治疗多种医学病症的采用技术，神经调制继续增加。例如，用于脊髓刺激的神经调制设备已被用于治疗疼痛。类似地，用于深部脑刺激的神经调制设备已被用于治疗帕金森病、特发性震颤、肌张力障碍和其它疾病。用于迷走神经刺激的神经调制设备已被用于控制突然发作(seizure)，诸如与癫痫有关的突然发作。而且，已经利用用于肾神经刺激的神经调制设备来控制血压。神经调制设备通常需要外科手术以植入患者体内的期望位置。因为植入这样的设备，因此使设备变小是一个问题。微机电系统(MEMS)技术的使用可以帮助生产足够小以便植入的设备。制造越来越微小的集成电路(IC)设备的进步与使用半导体形成机械和机电结构的进步相吻合。MEMS设备的一个有希望的应用包括使用在IC基板上形成的纳米级和微米级电极来测量和刺激活组织。MEMS电极可以用于提供电刺激并测量电活动。这些电位可以代表感觉知觉、肌肉控制和其它神经信号，并且电极可以提供通过刺激靶向神经元来恢复丢失的神经功能的途径。MEMS设备还可以允许多个部件封装在一起以减小设备的整体尺寸。但是，承诺的好处尚未完全实现。因而，现有的MEMS设备一般是足够的，但在所有方面都不是完全令人满意的。因此，需要用于电刺激神经和/或监视神经活动的改进的设备，系统和方法。
技术实现思路
本公开涉及神经调制，并且更具体而言，涉及用于电刺激(一个或多个)神经、阻断神经信令和/或监视神经活动的设备、系统和方法，以及制造这种设备和系统的方法。一个示例性方面包括制造可植入设备的方法。该方法的实施例包括形成穿过第一基板的至少一个开口，将第一基板键合到第二基板，移除第二基板的一部分，对第二基板的半导体层进行构图以在第一基板上的每个开口上方定义半导体结构，在每个半导体结构上方沉积第一导电材料，以及在第一基板的每个开口内沉积第二导电材料，使得第二导电材料电耦合到半导体结构。这方面的其它实施例包括记录在一个或多个计算机存储设备上的对应计算机系统、装置和计算机程序，每个都被配置为执行该方法的动作或使一个或多个机器执行该方法的动作。另一个示例性方面包括制造多个可植入设备的方法。该方法的实施例包括将第一晶片键合到第二晶片，第一晶片具有穿过其形成的多个贯穿晶片特征件。该方法还包括移除第二晶片的一部分，对第二晶片的半导体层进行构图以在第一晶片中的多个贯穿晶片特征件中的每一个上方定义半导体结构，以及在每个半导体结构上方沉积第一导电材料。这方面的其它实施例包括记录在一个或多个计算机存储设备上的对应计算机系统、装置和计算机程序，每个都被配置为执行该方法的动作或使一个或多个机器执行该方法的动作。又一个示例性方面包括可植入神经换能器。可植入神经换能器的实施例包括从由基板提供的外表面突出的多个半导体结构和从基板的外表面延伸到基板的内表面并且在基板的多个开口内的多个导体。每个导体电耦合到半导体结构之一。可植入神经换能器的实施例还包括通过导体电耦合到半导体结构的一个或多个电子部件和键合到基板以提供被密封的腔室的帽。被密封的腔室包含一个或多个电子部件。这方面的其它实施例包括形成单独的可植入神经换能器和形成多个可植入神经换能器的方法。根据以下详细描述，本公开的其它方面、特征和优点将变得显而易见。附图说明图1是根据本公开实施例的制造可植入神经换能器的方法的流程图。图2A、2B、2C、2D、2E、2F和2G是根据图1的流程图并根据本公开实施例的制造期间的可植入神经换能器的一系列横截面侧视图。图2H和2I是根据本公开实施例的图2A-G的可植入神经换能器的替代实施例的横截面侧视图。图2J是根据本公开实施例的可植入神经换能器的示意性部分横截面顶视图。图2K是根据本公开实施例的可植入神经换能器的示意性部分横截面底视图。图2L是根据本公开实施例的图2A-G的可植入神经换能器的横截面侧视图。图2M、2N和2O是根据本公开实施例的包括通孔的基板的底视图。图3是根据本公开实施例的多个可植入神经换能器的晶片级制造方法的流程图。图4A、4B、4C、4D、4E、4F、4G、4H、4I、4J、4K和4L是根据图3的流程图制造的并且根据本公开实施例的多个可植入神经换能器的一系列横截面侧视图。图5A和5B是根据本公开实施例的具有变化电极的示例性可植入神经换能器的横截面侧视图。通过参考以下详细描述可以更好地理解这些附图。具体实施方式为了促进对本公开的原理的理解，现在将参考附图中示出的实施例，并且将使用具体的语言来描述这些实施例。但是，应理解的是，不旨在限制本公开的范围。对所描述的方法、设备和系统的任何更改和进一步修改以及本公开的原理的任何进一步应用都被完全预期并包括在本公开中，如本公开所涉及的本领域普通技术人员通常想到的那样。特别地，完全预期的是，关于一个实施例描述的步骤、特征和/或部件可以与关于本公开的其它实施例描述的步骤、特征和/或部件组合。但是，为了简洁起见，将不单独描述这些组合的多次迭代。另外，本文可以使用空间相对术语，诸如“以下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，以便于描述一个元件或特征与如图所示的另一个(多个)元件或特征的关系。除了图中所描绘的朝向之外，空间相对术语旨在涵盖使用或操作中的设备的不同朝向。例如，如果图中的设备被翻转，那么被描述为在其它元件或特征“以下”或“下方”的元件将被定向在其它元件或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以涵盖上方和下方的朝向。装置可以以其它方式定向(旋转90度或以其它朝向)，并且同样可以相应地解释在本文使用的空间相对描述符。图1是用于制造用于可植入神经换能器的电极的方法100的流程图。方法100被示为一系列列举的步骤或操作。方法100的实施例可以在列举的操作之前、之后、之间或作为列举的操作的一部分包括附加或替代操作。此外，一些实施例可以不包括图1中描绘的所有操作。在描述方法100时，参考图2A、2B、2C、2D、2E、2F和2G。因而，方法100的一些实施例可以在操作102处开始，其中在第一基板中形成至少一个贯穿晶片特征件。如图2A中所示，第一基板200具有在其中形成的第一孔或开口202作为至少一个贯穿晶片特征件。图2A中还示出了附加的开口204。第一基板200的一些实施例可以包括在其中形成的更少或更多的开口。如图所示，开口202和204是锥形开口，使得开口在基板200的一侧比在另一侧更大。开口202可以通过机械钻孔、蚀刻、激光烧蚀或其它合适的工艺形成。在操作104处，将第一基板键合到第二基板。如图2A中所示，第二基板210可以包括多层不同材料。如图2A中所示，第二基板210包括处置(handling)层212、中间层214和半导体层216。处置层212可以是硅层，并且中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造可植入设备的方法，该方法包括：/n形成穿过第一基板的至少一个开口；/n将第一基板键合到第二基板；/n移除第二基板的一部分；/n对第二基板的半导体层进行构图以在第一基板的每个开口上方定义半导体结构；/n在每个半导体结构上方沉积第一导电材料；以及/n在第一基板的每个开口内沉积第二导电材料，使得第二导电材料电耦合到半导体结构。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170206 US 62/455,324;20180202 US 15/886,8811.一种制造可植入设备的方法，该方法包括：
形成穿过第一基板的至少一个开口；
将第一基板键合到第二基板；
移除第二基板的一部分；
对第二基板的半导体层进行构图以在第一基板的每个开口上方定义半导体结构；
在每个半导体结构上方沉积第一导电材料；以及
在第一基板的每个开口内沉积第二导电材料，使得第二导电材料电耦合到半导体结构。


2.如权利要求1所述的方法，其中对半导体层进行构图在第一基板的每个开口上方定义平焊盘。


3.如权利要求1所述的方法，其中对半导体层进行构图在第一基板的每个开口上方定义穿透针。


4.如权利要求3所述的方法，其中对半导体层进行构图定义不同构造的穿刺针。


5.如权利要求1所述的方法，其中第一导电材料与第二导电材料是不同的导电材料。


6.如权利要求1所述的方法，其中第一导电材料与第二导电材料是相同的导电材料。


7.如权利要求1所述的方法，其中半导体层是硅层，并且半导体结构是硅结构。


8.如权利要求1所述的方法，其中将第一基板键合到第二基板包括执行阳极键合工艺，该阳极键合工艺在第一基板和第二基板之间形成气密密封。


9.如权利要求1所述的方法，还包括将一个或多个电子部件电耦合到第二导电材料。


10.如权利要求9所述的方法，其中电耦合所述一个或多个电子部件包括将微控制器和线圈电耦合到第二导电材料。


11.如权利要求9所述的方法，其中电耦合所述一个或多个电子部件还包括将近场通信模块电耦合到第二导电材料。


12.如权利要求11所述的方法，还包括将帽键合到第一基板，使得所述一个或多个电子部件被密封在由第一基板和帽定义的腔室内。


13.如权利要求12所述的方法，其中第一基板是玻璃基板，将帽键合到第一基板包括将玻璃帽键合到玻璃基板。


14.一种制造多个可植入设备的方法，该方法包括：
将第一晶片键合到第二晶片，第一晶片具有穿过其形成的多个贯穿晶片特征件；
移除第二晶片的一部分；
对第二晶片的半导体层进行构图以在第一晶片中的所述多个贯穿晶片特征件中的每一个贯穿晶片特征件上方定义半导体结构；以及
在每个半导体结构上方沉积第一导电材料。


15.如权利要求14所述的方法，还包括将第三晶片键合到第一晶片，使得在第三晶片和...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·塞尼，
申请(专利权)人：塞威实验室有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US