[发明专利]一种单光源植入式神经多点同步交互芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种单光源植入式神经多点同步交互芯片，其特征在于，所述的芯片为平面多层结构，包括衬底(1)、中部设有记录电路层(3)的第一绝缘隔离层(21)、第二绝缘隔离层(22)、激励光路层(4)和单光源发射模块(5)；其中，

第一绝缘隔离层(21)固定连接在衬底(1)顶面，第一绝缘隔离层(21)包覆在记录电路层(3)的表面，激励光路层(4)固定连接在第一绝缘隔离层(21)顶面，且激励光路层(4)的底面与第一绝缘隔离层(21)顶面重合；第一绝缘隔离层(21)和激励光路层(4)形成交互层，该交互层相对的两端分别为伸出衬底(1)边缘的伸出端，第二绝缘隔离层(22)固定连接在衬底(1)的底面和交互层两个伸出端的底面，单光源发射模块(5)位于交互层上，单光源发射模块(5)中部设有一有源层(52)，且单光源发射模块(5)顶面设有外接驱动电极(51)；

所述的交互层的一个伸出端形成梳齿状探针组(6)，探针组(6)作为芯片的可植入部分，探针组(6)包含m个探针单元，每个探针单元的底面上设有一个探测电极(7)，交互层的另一个伸出端的底面上设有m个记录电极(8)，记录电极(8)和单光源发射模块(5)位于交互层的同侧，每个记录电极(8)与一个探测电极(7)相对应；

所述的记录电路层(3)包括m路平面导线(31)，平面导线(31)的一端为探测电极触点(311)，每个探测电极触点(311)与一个探测电极(7)相对应，且每个探测电极触点(311)通过钨塞(32)和与该探测电极触点(311)对应的探测电极(7)连接，平面导线(趴)的另一端为记录电极触点(312)，每个记录电极触点(312)与一个记录电极(8)相对应，且每个记录电极触点(312)通过钨塞(32)和与该记录电极触点(312)对应的记录电极(8)连接；

所述的激励光路层(4)包括分束式多点激励探头(41)和光包层(42)，光包层(42)包覆在分束式多点激励探头(41)的表面；位于衬底(1)上方的分束式多点激励探头(41)为第一分束式多点激励探头(411)，第一分束式多点激励探头(411)呈级联式1×2分束结构，级联级数为n，n为整数，且2ⁿ＝m；位于探针组(6)中的分束式多点激励探头(41)为第二分束式多点激励探头(412)，第二分束式多点激励探头(412)为梳齿状；第一分束式多点激励探头(411)的入射端和第二分束式多点激励探头(412)的出射端均露出光包层(42)；第一分束式多点激励探头(411)的入射端与有源层(52)连接，第一分束式多点激励探头(411)的出射端与第二分束式多点激励探头(412)的入射端连接，第二分束式多点激励探头(412)的出射端末端为楔形波导。

2.按照权利要求1所述的单光源植入式神经多点同步交互芯片，其特征在于，所述的n的范围为：1≤n≤10。

3.按照权利要求1所述的单光源植入式神经多点同步交互芯片，其特征在于，所述的单光源发射模块(5)的有源层(52)发出的光信号的波长范围为360-2000nm，且光信号的传播方向与衬底(1)平行。

4.一种权利要求1所述的单光源植入式神经多点同步交互芯片的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

步骤10)：在衬底(1)上制备第一绝缘隔离层(21)：利用等离子增强化学气相沉积工艺，在衬底(1)的顶面制备一层绝缘隔离层的材料，作为下隔离层，然后采用紫外光刻和电子束蒸发方法，在下隔离层上制备记录电路层(3)的平面导线(31)，接着再次利用等离子增强化学气相沉积工艺，在平面导线(31)上方制备一层绝缘隔离层的材料，作为上隔离层，最终形成包括上隔离层、下隔离层和记录电路层(3)的第一绝缘隔离层(21)，该第一绝缘隔离层(21)中部包覆记录电路层(3)；

步骤20)制备激励光路层(4)：在步骤10)制成的第一绝缘隔离层(21)顶面上，采用溶胶和凝胶法，制备一层光包层(42)的材料，作为上光包层，然后采用紫外光刻，在上光包层的顶面制备分束式多点激励探头(41)，接着再次采用溶胶和凝胶法，在分束式多点激励探头(41)上方制备一层光包层(42)材料，作为下光包层，得到包括上光包层和下光包层的光包层(42)，光包层(42)将分束式多点激励探头(41)包覆，形成激励光路层(4)；第一绝缘隔离层(21)和激励光路层(4)形成交互层；

步骤30)：光刻放置单光源发射模块(5)的凹槽：在步骤20)制成的光包层(42)上涂一层光刻胶作为刻蚀保护层，采用紫外光刻工艺，在交互层上光刻单光源发射模块(5)的图形，然后采用感应耦合等离子刻蚀工艺，在交互层上按照单光源发射模块(5)的图形刻蚀放置单光源发射模块(5)的凹槽；

步骤40)：制备第二绝缘隔离层(22)：首先将衬底(1)倒置，采用厚度10～30微米的光刻胶，作为刻蚀保护层，采用紫外光刻工艺，将该刻蚀保护层光刻在衬底(1)的底面上；然后采用感应耦合等离子刻蚀工艺，刻蚀衬底(1)相对的两侧，使位于衬底(1)下方的各层伸出衬底(1)边缘，作为交互层的两个伸出端；然后采用紫外光刻工艺，在衬底(1)的底面和交互层伸出端的底面分别制备第二绝缘隔离层(22)；

步骤50)：制备探测电极(7)和记录电极(8)：采用感应耦合等离子刻蚀工艺，刻蚀第一绝缘隔离层(21)和第二绝缘隔离层(22)，刻蚀深度直至到达记录电路层(3)的平面导线(31)所在位置，形成安放钨塞(32)的过孔，然后采用化学气相沉积和感应耦合等离刻蚀法，在该过孔中制备钨塞(32)，接着采用紫外光刻工艺，在交互层的一个伸出端底面光刻记录电极(8)图形，在交互层的另一个伸出端底面光刻探测电极(7)图形，最后采用紫外光刻和电子束蒸发法，制备记录电极(8)和探测电极(7)；

步骤60)：制备探针组(6)：将衬底(1)正置，采用厚度10-30微米的光刻胶作为掩模，对交互层设有探测电极(7)的伸出端进行刻蚀，形成梳齿状的探针组(6)；

步骤70)：安装单光源发射模块(5)：采用紫外固化环氧树脂系胶结剂，将单光源发射模块(5)黏合在步骤30)刻制的凹槽中，并使单光源发射模块(5)的有缘层(52)对准分束式多点激励探头(41)的入射端，制成单光源植入式神经多点同步交互芯片。