專利名稱：用光刻膠熱熔法制備球形凸起生物微電極陣列的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微機械加工技術(shù)領(lǐng)域的制作方法，特別是一種用光刻膠熱熔 法制備球形凸起生物微電極陣列的方法。
技術(shù)背景原發(fā)性視網(wǎng)膜色素變性(RP)及老年性黃斑變性(AMD)由于視網(wǎng)膜外層進行性 變性，成為目前致盲的主要原因。由于微電子技術(shù)和生物技術(shù)的發(fā)展，使得可以 用可植入的微刺激器對視網(wǎng)膜進行刺激，從而產(chǎn)生視覺。在視網(wǎng)膜假體系統(tǒng)中，用于對視網(wǎng)膜進行刺激的微電極陣列是一個非常重要 的部分，電極的性能直接關(guān)系到電脈沖對神經(jīng)細胞的刺激效果。目前，用于視網(wǎng) 膜等神經(jīng)細胞進行刺激的電極主要采用MEMS工藝加工制作而成的高密度微電極 陣列。為了在生物體內(nèi)能更好的與神經(jīng)細胞接觸，減小電極對細胞組織的損傷， 微電極陣列一般采用聚合物制成柔性襯底電極。常用的聚合物有聚酰亞胺 (polyimide)， C型聚對二甲苯(parylene-C)和PDMS等聚合物。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，Kaspar Hungar等在《Sensors and Actuators A》123 - 124 (2005) ppl72 - 178撰文"Production processes for a flexible retina implant (Eurosensors XVIII， Session C6. 6)"("一種柔性視網(wǎng)膜植入 體的加工工藝"《傳感器和執(zhí)行器A》)。該文提及的用于視網(wǎng)膜假體的微電極陣 列的制作方法是采用電鍍工藝來制作金屬導(dǎo)線和電極點1.在襯底上涂抹犧牲 層，聚酰亞胺，并濺射種子層；2.旋涂光刻膠，圖形化，電鍍形成電極導(dǎo)線；3. 旋涂光刻膠，圖形化，電鍍形成電極點；4.去種子層，光刻圖形化光刻膠，露出 電極頂端；5.刻蝕去除犧牲層，釋放電極。這樣制作的電極一方面成本較高，而 且采用電鍍方法使金屬間接觸電阻變大，從而增加了電極與組織之間的阻抗，不 利于刺激信號傳遞。此外，由于材料長時間處于電鍍液中，對材料本身也有損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提出一種用光刻膠熱熔法制 備球形凸起生物微電極陣列的方法，使其能夠在用于視網(wǎng)膜假體中與視網(wǎng)膜神經(jīng) 細胞進行很好的耦合，保證電極與神經(jīng)細胞的充分接觸，改善刺激效果。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明用光刻技術(shù)制作凸起的圓柱形光 刻膠，并采用熱熔回流光刻膠形成球形凸點，在襯底上均勻覆蓋一層聚合物，作 為器件的底部保護材料，圖形化形成金屬電極點和導(dǎo)線，再覆蓋聚合物作為器件 頂部保護材料，圖形化露出電極點和焊點，得到最終需要的球形凸起柔性微電極 陣列。本發(fā)明包括以下具體步驟第一步，清洗硅片，在硅襯底上濺射金屬作為粘著層，此金屬層的作用是保證后續(xù)光刻膠與襯底能夠很好的粘附，防止后續(xù)工藝光刻膠小圓柱脫落。同時濺射金屬要考慮到后續(xù)熱熔回流階段不被高溫氧化。第二步，在金屬層表面旋涂正性光刻膠，光刻形成小圓柱凸起結(jié)構(gòu)。 第三步，在烘箱中加熱熔化光刻膠，形成具有半球形結(jié)構(gòu)的凸點。 第四步，在第三步基礎(chǔ)上沉積具有生物相容性的聚合物作為制備的微電極陣列的下底包裹材料；第五步，在第四步聚合物上旋涂光刻膠，圖形化形成金屬電極點和導(dǎo)線； 第六步，在圖形化好的襯底上沉積聚合物作為制備的微電極陣列的上部包裹材料；第七步，在第六步聚合物上旋涂光刻膠，光刻露出電極點所對應(yīng)的頂端窗口 ， 刻蝕聚合物，露出電極頂端；第八步，去除光刻膠，將器件從襯底上剝離，釋放電極，制成柔性微電極陣列。本發(fā)明制得的微電極陣列為生物相容性和柔性基底的聚合物材料。 本發(fā)明制作得到生物相容性的柔性凸起電極陣列，電極的刺激點高于基底材 料平面，電極陣列為聚合物一金屬導(dǎo)線一聚合物組成的三層結(jié)構(gòu)。采用光刻膠熱 熔法制作生物相容性微電極陣列，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點在于1.采用光刻膠熱熔法制作凸起電極，工藝過程簡單易操作，克服了現(xiàn)有技 2. 代替了電鍍法制作電極，降低了制作成本，消除了采用電鍍方法時金屬 間的接觸電阻，且材料不用處于電鍍液的環(huán)境下，能夠更好的保護材料。3. 由于制作的電極呈半球狀，增大了電極與神經(jīng)細胞的接觸面積，能夠使 電極與細胞接觸的更充分，減小了電極與目標(biāo)之間的阻抗，改善刺激效果。4. 由于電極點凸起，且電極背部有一凹槽，使得電極具有彈性，能夠更好的適應(yīng)視網(wǎng)膜的曲面形貌，提高了電極對神經(jīng)細胞的刺激效果。


圖l為本發(fā)明的流程圖。圖l-l為光刻，顯影后得到的光刻膠小圓柱示意圖。圖卜2為光刻膠熱熔回流所形成的半球形光刻膠示意圖。 圖1-3為圖形化形成的電極點和導(dǎo)線的示意圖。 圖1-4為刻蝕露出電極頂端示意圖。 圖l-5為去除光刻膠，釋放得到的微電極陣列示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護 范圍不限于下述的實施例。實施例1. 清洗硅片，在硅片上濺射金屬鉻(Cr)為800 A;2. 在金屬表面旋涂正性光刻膠AZ4903 (1200轉(zhuǎn)，60秒)，曝光，用AZ-400K 顯影液去除曝光區(qū)域光刻膠(160秒 200秒)，得到凸起的光刻膠小圓柱15 um， 如附圖1-1;3. 在烘箱中高溫烘焙光刻膠，烘焙溫度為160° C 20(T C，時間為20 30 分鐘，形成具有半球狀結(jié)構(gòu)的光刻膠，如附圖1-2;4. 沉積聚合物parylene7-8 um，作為微電極陣列的下底包裹材料；5. 濺射金屬金0.5um，旋涂光刻膠AZ4903 (3000轉(zhuǎn)，60秒)，曝光，顯影 (140秒 160秒)，圖形化形成微電極陣列的導(dǎo)線和電極點，如附圖l-3; 6.沉積聚合物parylene 5 um，作為微電極陣列的上部包裹材料；8. 旋涂光刻膠AZ4620 (3000轉(zhuǎn)，60秒)，曝光，顯影(140秒 160秒)， 形成對應(yīng)電極點所在的上部窗口；9. 刻蝕聚合物，露出電極頂端，如附圖l-4;10. 用AZ-400K顯影液去除光刻膠，并將器件從底部剝離，釋放出電極結(jié)構(gòu)， 如附圖l-5。最終得到的是基于聚合物的生物相容性凸起電極具有聚合物-金屬導(dǎo)線-聚 合物的三層結(jié)構(gòu)。其特征在于具有凸起的電極點，且電極背部有一凹槽，使得電 極具有彈性，能夠更好的與神經(jīng)細胞接觸，更加有效的刺激神經(jīng)細胞。
權(quán)利要求
1.一種用光刻膠熱熔法制備球形凸起生物微電極陣列的方法，其特征在于用光刻技術(shù)制作凸起的圓柱形光刻膠，并采用熱熔回流光刻膠形成球形凸點，在襯底上均勻覆蓋一層聚合物，作為器件的底部保護材料，圖形化形成金屬電極點和導(dǎo)線，再覆蓋聚合物作為器件頂部保護材料，圖形化露出電極點和焊點，得到最終需要的球形凸起柔性微電極陣列。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用光刻膠熱熔法制備球形凸起生物微電極陣列的 方法，其特征是，包括以下步驟第一步，清洗硅片，在硅襯底上濺射金屬作為粘著層；第二步，在金屬層表面旋涂正性光刻膠，光刻形成小圓柱凸起結(jié)構(gòu)；第三步，在烘箱中加熱熔化光刻膠，形成具有半球形結(jié)構(gòu)的凸點。第四步，在第三步基礎(chǔ)上沉積具有生物相容性的聚合物作為制備的微電極陣列的下底包裹材料；第五步，在第四步聚合物上旋涂光刻膠，圖形化形成金屬電極點和導(dǎo)線； 第六步，在圖形化好的襯底上沉積聚合物作為制備的微電極陣列的上部包裹材料；第七步，在第六步聚合物上旋涂光刻膠，光刻露出電極點所對應(yīng)的頂端窗口 ， 刻蝕聚合物，露出電極頂端；第八步，去除光刻膠，將器件從襯底上剝離，釋放電極，制成柔性微電極陣列。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用光刻膠熱熔法制備球形凸起生物微電極陣列的 方法，其特征是，所述在烘箱中加熱熔化光刻膠，是指在烘箱中高溫烘焙光刻 膠，烘焙溫度為160° C 200° C，時間為20 30分鐘，光刻膠為正性光刻膠 AZ4903。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用光刻膠熱熔法制備球形凸起生物微電極陣 列的方法，其特征是，所制備的柔性微電極陣列電極點背部有一凹槽。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種用光刻膠熱熔法制備球形凸起生物微電極陣列的方法，用光刻技術(shù)制作凸起的圓柱形光刻膠，并采用熱熔回流光刻膠形成球形凸點，在襯底上均勻覆蓋一層聚合物，作為器件的底部保護材料，圖形化形成金屬電極點和導(dǎo)線，再覆蓋聚合物作為器件頂部保護材料，圖形化露出電極點和焊點，得到最終需要的球形凸起柔性微電極陣列。本發(fā)明不僅成本低，工藝過程簡單，而且具有較高的刺激效果，可用于視網(wǎng)膜假體等神經(jīng)細胞刺激的生物微電極陣列的制備上。
文檔編號G03F7/00GK101149559SQ20071004715
公開日2008年3月26日 申請日期2007年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日
發(fā)明者劉景全, 楊春生, 王亞軍, 迪 陳 申請人:上海交通大學(xué)