[发明专利]一种用于三维电学互连的柔性集成互连线的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于柔性互连线的微加工技术领域，具体涉及一种用于三维电学互连的柔性集成互连线的制作方法。

背景技术

神经微电极阵列是探测神经信号必备的工具，因此得到了广泛地研究和开发。由于神经微电极尺寸较小，在与外界的电学互连上就存在一定的困难，特别是三维神经微电极阵列的互连线，需要精密的加工设备，工艺复杂，制作成本也很高，例如，Utah型神经微电极阵列，需要专门的焊接技术把每根微电极与金丝焊接起来，然后封装起来，所以工作量比较大。

发明内容

本发明的目的在于提出一种集成度高、成本低的用于三维电学互连的柔性集成互连线的制作方法。

本发明提出的用于三维电学互连的柔性集成互连线的制作方法，是把若干根(如32根)互连线镶嵌在聚酰亚胺柔性材料中，并在三维神经电极相对应的地方开出互连孔，用于三维互连。这种新方法制作的柔性互连线提高了集成度，降低了互连成本，由于互连线的柔韧性，降低了互连线对机体组织的损伤，更适合活体应用。

由于柔性互连线是两维的，当探针与互连线的通孔连接后，就实现了三维电学互连。

本发明提出的柔性集成互连线的制作方法，其步骤如图1所示。具体操作步骤如下：

(a)以抛光的硅片作基底；

(b)在硅片上旋涂聚二甲基硅氧烷(PDMS)，放在80℃～120℃的热板上加热5～20分钟，使聚二甲基硅氧烷凝固；

(c)氧等离子体处理凝固的聚二甲基硅氧烷，然后旋涂聚酰亚胺酸，放在热板上加热，使聚酰亚胺酸反应为聚酰亚胺；

(d)在聚酰亚胺上溅射Ni/Cu(Ni作黏附层)，总厚度200～300纳米，然后电镀约0.8～1微米的铜；

(e)旋涂聚酰亚胺酸，放在热板上加热，使聚酰亚胺酸反应为聚酰亚胺；

(f)在上述聚酰亚胺层上，蒸发厚度为400～800纳米的铝；

(g)用负胶在铝上光刻图形，放入50～55℃的磷酸中腐蚀铝，形成反应离子刻蚀阻挡层；

(h)以CF₄和O₂作为刻蚀气体刻蚀聚酰亚胺，形成电镀模子；

(i)用70～80℃磷酸腐蚀铝阻挡层，电镀铜，厚度5～10微米；

(j)以CF₄和O₂作为刻蚀气体刻蚀聚酰亚胺电镀模子，用过硫酸铵的水溶液腐蚀铜籽晶，用浓盐酸腐蚀镍黏附层，形成互连线图形；

(k)旋涂聚酰亚胺酸，放在热板上，使聚酰亚胺酸反应为聚酰亚胺；

(l)正胶光刻通孔、引线孔和分离线，蒸发厚300～500纳米的铝，放入丙酮中形成通孔、引线孔和分离线的图形；

(m)以CF₄和O₂作为刻蚀气体刻蚀聚酰亚胺，形成通孔、引线孔和分离线；

(n)溶解掉聚二甲基硅氧烷，使柔性集成互连线与基底分离。

本发明以聚酰亚胺柔性材料为主体，用微加工工艺把铜互连线镶嵌到聚酰亚胺中，并在微电极阵列对应的地方开孔用于三维互连，可以降低三维互连的复杂性，提高了互连线的集成度，由于聚酰亚胺的柔韧性，降低了互连线对机体组织的损伤，更适合活体应用。

附图说明

图1为柔性集成互连线制作流程图。

图2为柔性互连线中单根导线的示意图，金属导线宽度约50微米，其中I、II、III为解剖线。

图3为沿解剖线I方向的剖面示意图。

图4为沿解剖线II方向的剖面示意图。

图5为沿解剖线III方向的剖面示意图。

具体实施方式

制作流程如图1所示：

(a)以单面抛光的2寸硅片作基底；

(b)在硅片上以1000转每分钟的速度旋涂聚二甲基硅氧烷(PDMS)，放在120℃的热板上加热约5分钟，使聚二甲基硅氧烷凝固；

(c)氧等离子体处理凝固的聚二甲基硅氧烷，以500～3000转每分钟的速度旋涂聚酰亚胺酸2～4次，放在热板上，以70℃-80℃(15-20分钟)、110℃-120℃(15-20分钟)、140℃-150℃(15-20分钟)、300℃320℃(15-20分钟)的顺序加热，使聚酰亚胺酸反应为聚酰亚胺；

(d)在聚酰亚胺上溅射Ni/Cu(Ni作黏附层)，总厚度约250纳米左右，然后电镀约1微米的铜；