[发明专利]一种基于Parylene的三维针尖电极阵列的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于聚对二甲苯(Parylene)的三维针尖电极阵列的制作方法，具体涉及一种用硅三维针尖阵列制备出的基于聚对二甲苯柔性衬底的三维针尖电极阵列的制作方法，其用于视网膜下植入手术，属于微机械加工技术领域。

背景技术

近年来，随着微机械加工技术和临床眼科手术学的不断发展，利用人工视网膜修复技术，可对由于视网膜色素变性(RP)和老年人黄斑变性(AMD)等视网膜病变引起致盲的眼疾患者，起到恢复部分视觉感受的功效。

如何制作出生物兼容性良好、电极阵列密度高，并能提供有效刺激效果的视网膜电极阵列芯片，是人工视网膜修复技术的关键。目前，依靠微电子机械系统(MEMS-Micro Electromechanical System)工艺技术制作而成的微电极阵列芯片在人工视网膜修复方面有很好的发展前途。

现有技术中，美国加州理工学院戴聿昌小组在本领域有一些值得借鉴的成果，在对比文件“Flexible Parylene-based Microelectrode Technology forIntraocular Retinal Prosthesis”In Proc，IEEE-NEMS2006，Zhuhai，China，Jan.18-21，2006中，戴聿昌小组成员利用生物兼容性良好的聚对二甲苯聚合物材料，成功地制作出基于聚对二甲苯衬底的平面电极阵列芯片，并且已经进行相关的人体试验。实验结果表明：聚对二甲苯具有良好生物兼容性，可以在人体视网膜环境长期存在，并且不会对视网膜环境造成破坏作用。不过，目前该小组在如何提高电极阵列密度方面遇到了技术困难，尽管他们尝试采用多层布线方式来提高阵列密度，但由于单个电极的面积不能减小，导致必需通过增大芯片总面积的方法来提高阵列数目，结果将导致芯片设计难度和植入手术难度增加。

上海交通大学刘景全等人公开的发明专利(中国专利公开号CN101149559A，发明名称为“用光刻胶热熔法制备球形凸起生物微电极阵列的方法”)中，提出了用光刻胶热熔法来制备球形凸起生物微电极阵列的方法，该方法的主要特征是：利用光刻胶回流的方法形成凸起的球形点，进而形成球形凸起的柔性微电极阵列。其主要步骤是：1)在硅片上溅射金属后旋涂光刻胶，光刻后形成小圆柱凸起结构；2)在烘箱中加热熔化光刻胶，形成具有半球形结构的凸点；3)覆盖一层聚合物，并溅射金属，进行图形化形成电极和连线；4)覆盖第二层聚合物并刻蚀电极顶端；5)去除光刻胶，释放出电极结构。这种电极结构制作方式具有工艺较简单，工艺成本较低，以及电极与神经细胞的接触面积大等优点；但却存在以下突出不足：其一，用回流方法所形成的凸起结构的高度一般都不高，造成凸起效果不明显；其二，对后续的布线(尤其是多层布线)造成困难，不利于高密度阵列的芯片结构设计；其三，由于经过热熔处理，光刻胶将引入较多的热应力，在后续工艺中可能会引起金属连线的变形甚至裂开。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种基于聚对二甲苯的三维针尖电极阵列的制作方法，其利用硅三维针尖阵列制备出基于聚对二甲苯柔性衬底的三维针尖电极阵列，可用于视网膜下植入手术；其类似于三明治结构的聚对二甲苯-金属层-聚对二甲苯三层结构既保证了视网膜修复芯片与视网膜神经充分接触，又提高了芯片电极阵列密度；并且芯片所具有的针尖电极放电特征增强了对视网膜的刺激效果。根据本发明制作的三维针尖电极阵列降低芯片的功耗和面积，增强视网膜芯片的修复效果，更好地适应了视网膜下植入手术的要求。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于聚对二甲苯的三维针尖电极阵列，其结构特征是：首先，在硅衬底上腐蚀出硅的三维针尖阵列结构，作为聚对二甲苯柔性衬底三维结构的模型；其次，在硅衬底上覆盖一层均匀性良好的聚对二甲苯薄膜转印衬底的针尖阵列结构，并作为最终器件的衬底材料；然后，在聚对二甲苯上用金属剥离的方法形成针尖电极和导线；接下来，覆盖第二层聚对二甲苯作为绝缘层和保护层，旋涂光刻胶并图形化和刻蚀后露出电极的针尖部分；最后，连同聚对二甲苯-金属-聚对二甲苯结构从硅片上撕下来，得到具有柔性特点和良好生物兼容性的聚对二甲苯三维针尖电极阵列。

所述三维针尖阵列具有突起的特点，电极的刺激点高于基底材料平面，并且突起的最上端部分呈针尖形状，所述电极阵列为类似于三明治结构的聚对二甲苯-金属层-聚对二甲苯三层结构。

一种基于聚对二甲苯的三维针尖电极阵列的制作方法，其包括以下步骤：

步骤1清洗硅片，在硅片表面上旋涂正性的光刻胶，光刻形成后续深刻蚀的掩膜；