一种高通量植入式柔性神经电极的制备方法及其结构技术

本申请实施例所公开的高通量植入式柔性神经电极的制备方法及其结构，方法包括制备衬底及在衬底上制备多个电极区组，每个电极区组含有第一电极区、第二电极区和第三电极区，每个电极区含有第一预设数量的电极，在衬底的多个待制备区域上制备第一绝缘层，在第一电极区上制备第一金属布线层，在第一金属布线层上制备第二绝缘层，在第二电极区上制备第二金属布线层，在第二绝缘层和第二金属布线层上制备第三绝缘层，在第三电极区上制备第三金属布线层，在第二绝缘层、第三绝缘层和第三金属布线层上制备第四绝缘层，沿释放面剥离衬底，得到单一神经电极单元，将第二预设数量的单一神经电极单元与电路板连接，得到高通量植入式柔性神经电极。

【技术实现步骤摘要】
一种高通量植入式柔性神经电极的制备方法及其结构
本专利技术涉及神经电极制备领域，尤其涉及一种高通量植入式柔性神经电极的制备方法及其结构。
技术介绍
在人类大脑和动物大脑中，对外界信息的感知及相关运动控制均是由不同的神经元集合协调操控的，这些神经元在不同脑区的位置分布对神经信号的采集解码具有一定限制，并且对同时记录大量具有高度时空保真度的单神经元信号和对信号采集设备的性能都提出了更高的要求。在实验神经科学领域，采用光学方法或者电学方法记录大量神经元在取得重大进展的同时也分别彰显各自的优缺点。在光学记录方法中，可以使用荧光蛋白造影剂同时记录10000多个活体神经元，如基于编码的钙离子蛋白或者压敏蛋白，但是在临床使用中，荧光蛋白信号穿透深度低、表达方式存在潜在的安全性问题。在电学记录方法中，主要使用基于脑机接口技术的脑电极作为记录工具，其中，犹他电极的临床应用极为广泛，可以在不同大脑区域记录更多的神经元信号，但是犹他电极的电极密度低，通常在一块4×4mm2的硅基底上只可以制备100通道的电极，如此使得犹他电极难以扩展到更高通道的电极记录。此外，植入式神经探针在单神经元信号记录与亚毫秒高分辨记录中得到了广泛的应用，但是由于不确定植入部位的周围慢性组织反应与神经元接触性，所收集单神经元信号的往往会随着时间的推移而退化。并且，考虑到植入式神经探针的尺寸有所限制、植入部位组织造成的损伤，需要限制植入式神经电极记录的通道数在100以下，这远远无法满足同时对大批量不同功能神经元的信号采集要求。专利技术内容本申请实施例提供一种高通量植入式柔性神经电极的制备方法及其结构，可以提高植入式柔性神经电极的通道数以记录单一脑区大量神经元活动信号或者记录跨脑区不同功能神经元的活动信号，并且还可以减少高通量植入式柔性神经电极对大脑皮层的损伤，便于后期更为复杂的脑活动分析与诊断。本申请实施例提供一种高通量植入式柔性神经电极的制备方法，该制备方法包括：制备衬底；衬底具有释放面；在衬底的释放面上制备多个电极区组；多个电极区组中每个电极区组含有第一电极区、第二电极区和第三电极区，第一电极区、第二电极区和第三电极区中每个电极区含有第一预设数量的电极，每个电极区间隔分布使得衬底被划分为多个待制备区域；在多个待制备区域上制备第一绝缘层；第一绝缘层的厚度大于每个电极区的厚度；在电极区组的第一电极区上制备第一金属布线层，以及在第一金属布线层上制备第二绝缘层；第二绝缘层的面积大于第一金属布线层的面积；在电极区组的第二电极区上制备第二金属布线层，以及在第二绝缘层和第二金属布线层上制备第三绝缘层；第二金属布线层的厚度大于第一金属布线层的厚度；在电极区组的第三电极区上制备第三金属布线层，以及在第二绝缘层、第三绝缘层和第三金属布线层上制备第四绝缘层；第三金属布线层的厚度大于第二金属布线层的厚度；沿释放面剥离衬底，得到单一神经电极单元；将第二预设数量的单一神经电极单元与电路板连接，得到高通量植入式柔性神经电极。进一步地，在电极区组的第一电极区上制备第一金属布线层，包括：利用步进光刻机对电极区组的第一电极区进行光刻，且利用金属蒸镀和剥离工艺在第一电极区的上表面制备出第一金属布线层；第一金属布线层的布线宽度在第一预设范围内。进一步地，在电极区组的第二电极区上制备第二金属布线层，包括：利用步进光刻机对电极区组的第二电极区进行光刻，且利用金属蒸镀和剥离工艺在第二电极区的上表面制备出第二金属布线层；第二金属布线层的布线宽度在第一预设范围内。进一步地，在电极区组的第三电极区上制备第三金属布线层，包括：利用步进光刻机对电极区组的第三电极区进行光刻，且利用金属蒸镀和剥离工艺在第三电极区的上表面制备出第三金属布线层；第三金属布线层的布线宽度在第一预设范围内。进一步地，单一神经电极单元的通道数为2160；高通量植入式柔性神经电极的通道数为10800。进一步地，多个电极区组中电极区组的数量的设定区间为[10，15]；第二预设数量的设定区间为[4，6]。进一步地，在衬底的释放面上制备多个电极区组，包括：在衬底的释放面上制备12个电极区组，12个电极区组中每个电极区含有第一电极区、第二电极区和第三电极区，第一电极区、第二电极区和第三电极区中每个电极区含有60个电极。进一步地，将第二预设数量的单一神经电极单元与电路板连接，得到高通量植入式柔性神经电极，包括：将5个单一神经电极单元与电路板连接，得到高通量植入式柔性神经电极。进一步地，制备方法还包括制备衬底的步骤；制备衬底的步骤包括：获取基底；在基底的上表面制备牺牲层，得到衬底；牺牲层的上表面为释放面。相应地，本申请实施例还提供了一种高通量植入式柔性神经电极的结构，该结构包括：多个单一神经电极单元；多个单一神经电极单元中的每个单一神经电极单元包括多个电极区组；多个电极区组中每个电极区组包括第一电极区、第二电极区、第三电极区和多个第一绝缘层；第一电极区、第二电极区、第三电极区和多个第一绝缘层在同一平面上，且第一电极区、第二电极区、第三电极区中的电极区与多个第一绝缘层中的第一绝缘层间隔分布；位于第一电极区上的第一金属布线层；位于第一金属布线层上的第二绝缘层；第二绝缘层的面积大于第一金属布线层的面积；位于第二电极区上的第二金属布线层；第二金属布线层的厚度大于第一金属布线层的厚度；位于第二绝缘层和第二金属布线层上的第三绝缘层；位于第三电极区上的第三金属布线层；第三金属布线层的厚度大于第二金属布线层的厚度；位于第二绝缘层、第三绝缘层和第三金属布线层上的第四绝缘层；电路板；电路板与多个单一神经电极单元连接。进一步地，该结构包括5个单一神经电极单元；5个单一神经电极单元中的每个单一神经电极单元包括12个电极区组；单一神经电极单元的通道数为2160；高通量植入式柔性神经电极的通道数为10800。本申请实施例具有如下有益效果：本申请实施例所公开的一种高通量植入式柔性神经电极的制备方法及其结构，该制备方法具体包括制备衬底，该衬底具有释放面，在衬底的释放面上制备多个电极区组，其中，多个电极区组中每个电极区组含有第一电极区、第二电极区和第三电极区，第一电极区、第二电极区和第三电极区中每个电极区含有第一预设数量的电极，每个电极区间隔分布使得衬底被划分为多个待制备区域，在多个待制备区域上制备第一绝缘层，第一绝缘层的厚度大于每个电极区的厚度，在电极区组的第一电极区上制备第一金属布线层，以及在第一金属布线层上制备第二绝缘层，第二绝缘层的面积大于第一金属布线层的面积，最后在电极区组的第二电极区上制备第二金属布线层，以及在第二绝缘层和第二金属布线层上制备第三绝缘层，第二金属布线层的厚度大于第一金属布线层的厚度，在电极区组的第三电极区上制备第三金属布线层，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高通量植入式柔性神经电极的制备方法，其特征在于，包括：/n制备衬底；所述衬底具有释放面；/n在所述衬底的所述释放面上制备多个电极区组；所述多个电极区组中每个电极区组含有第一电极区、第二电极区和第三电极区，所述第一电极区、所述第二电极区和所述第三电极区中每个电极区含有第一预设数量的电极，所述每个电极区间隔分布使得所述衬底被划分为多个待制备区域；/n在所述多个待制备区域上制备第一绝缘层；所述第一绝缘层的厚度大于所述每个电极区的厚度厚；/n在所述电极区组的第一电极区上制备第一金属布线层，以及在所述第一金属布线层上制备第二绝缘层；所述第二绝缘层的面积大于所述第一金属布线层的面积；/n在所述电极区组的第二电极区上制备第二金属布线层，以及在所述第二绝缘层和所述第二金属布线层上制备第三绝缘层；所述第二金属布线层的厚度大于所述第一金属布线层的厚度；/n在所述电极区组的第三电极区上制备第三金属布线层，以及在所述第二绝缘层、所述第三绝缘层和所述第三金属布线层上制备第四绝缘层；所述第三金属布线层的厚度大于所述第二金属布线层的厚度；/n沿所述释放面剥离所述衬底，得到单一神经电极单元；/n将第二预设数量的单一神经电极单元与电路板连接，得到所述高通量植入式柔性神经电极。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高通量植入式柔性神经电极的制备方法，其特征在于，包括：
制备衬底；所述衬底具有释放面；
在所述衬底的所述释放面上制备多个电极区组；所述多个电极区组中每个电极区组含有第一电极区、第二电极区和第三电极区，所述第一电极区、所述第二电极区和所述第三电极区中每个电极区含有第一预设数量的电极，所述每个电极区间隔分布使得所述衬底被划分为多个待制备区域；
在所述多个待制备区域上制备第一绝缘层；所述第一绝缘层的厚度大于所述每个电极区的厚度厚；
在所述电极区组的第一电极区上制备第一金属布线层，以及在所述第一金属布线层上制备第二绝缘层；所述第二绝缘层的面积大于所述第一金属布线层的面积；
在所述电极区组的第二电极区上制备第二金属布线层，以及在所述第二绝缘层和所述第二金属布线层上制备第三绝缘层；所述第二金属布线层的厚度大于所述第一金属布线层的厚度；
在所述电极区组的第三电极区上制备第三金属布线层，以及在所述第二绝缘层、所述第三绝缘层和所述第三金属布线层上制备第四绝缘层；所述第三金属布线层的厚度大于所述第二金属布线层的厚度；
沿所述释放面剥离所述衬底，得到单一神经电极单元；
将第二预设数量的单一神经电极单元与电路板连接，得到所述高通量植入式柔性神经电极。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述电极区组的第一电极区上制备第一金属布线层，包括：
利用步进光刻机对所述电极区组的第一电极区进行光刻，且利用金属蒸镀和剥离工艺在所述第一电极区的上表面制备出所述第一金属布线层；所述第一金属布线层的布线宽度在第一预设范围内。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述在所述电极区组的第二电极区上制备第二金属布线层，包括：
利用步进光刻机对所述电极区组的第二电极区进行光刻，且利用金属蒸镀和剥离工艺在所述第二电极区的上表面制备出所述第二金属布线层；所述第二金属布线层的布线宽度在第一预设范围内。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述电极区组的第三电极区上制备第三金属布线层，包括：
利用步进光刻机对所述电极区组的第三电极区进行光刻，且利用金属蒸镀和剥离工艺在所述第三电极区的上表面制备出所述第三金属布线层；所述第三金属布线层的布线宽度在第一预设范围内。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述单一神经电极单元的通道数为2160；
所述高通量植入式柔性神经电极的通道数为10800。


6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶虎，杨会然，周志涛，魏晓玲，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31