专利名称：一种用于三维电学互连的柔性集成互连线的制作方法
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。
技术背景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l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垸(PDMS)，放在80'C 12(TC的热板上加热5 20分 钟，使聚二甲基硅氧垸凝固；(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'C的磷酸中腐蚀铝，形成反应离子刻蚀阻挡层;(h) 以CF4和02作为刻蚀气体刻蚀聚酰亚胺，形成电镀模子；(i) 用70 8(TC磷酸腐蚀铝阻挡层，电镀铜，厚度5 10微米；(j)以CF4和02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；(1)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02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。
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m方向的剖面示意图。
具体实施方式
制作流程如图l所示(a) 以单面抛光的2寸硅片作基底；(b) 在硅片上以IOOO转每分钟的速度旋涂聚二甲基硅氧垸(PDMS)，放在12(TC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。C-80。C (15-20分钟)、110°C-120°C(15-20分钟)、140°C -15(TC(15-20分钟)、30(TC320。C(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；(e) 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°C (15-20分钟)、110-120。C(15-20分钟)、140-150°C(15-20分钟)、160-180°C(15-20分钟)的顺序加热，使聚酰亚胺酸反应为聚酰亚胺；(f) 蒸发400 800纳米的铝；(g) 用负胶在铝上光刻图形，放入55'C的磷酸中腐蚀铝，形成反应离子刻蚀阻挡层；(h) 以CF4和02作为刻蚀气体刻蚀聚酰亚胺，形成电镀模子；(i) 用7(TC磷酸腐蚀铝阻挡层，电镀铜，厚度约7微米；(j)以CF4和02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)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°C (15-20分钟)、110-120。C(15-20分钟)、140-150°C(15-20分钟)、160-180°C(15-20分钟)的顺 序加热，使聚酰亚胺酸反应为聚酰亚胺；(1)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02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垸，使柔性集成互连线与基底分离。 步骤(c)、 (e)、 (k)中，也可以不按此顺序加热。不过按此顺序加热，效果会更好。 制作的柔性集成互连线中单根导线的示意图如图2所示，包括通孔、连线和引脚三部 分。通孔处的截面示意图如图3所示，铜线部分镶嵌在聚酰亚胺中，通孔中露出的铜用于 三维电学互连；连线处的截面示意图如图4所示，铜线全部镶嵌在聚酰亚胺中；引脚处的 截面示意图如图5所示，部分铜线镶嵌在聚酰亚胺中，露出的铜用于引线与外部连接。
权利要求
1、一种用于三维电学互连的柔性集成互连线的制作方法，其特征在于把若干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位置开出互连孔，用于三维互连连。
2、 根据权利要求1所述的用于三维电学互连的柔性集成互连线的制作方法，其特征 在于具体操作步骤如下(a) 以抛光的硅片作基底；(b) 在硅片上旋涂聚二甲基硅氧烷，放在80'C 12(TC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，总厚度200 300纳米，然后电镀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； ①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'C的磷酸中腐蚀铝，形成反应离子刻蚀阻挡层；(h) 以CF4和02作为刻蚀气体刻蚀聚酰亚胺，形成电镀模子；(i) 用70 8(TC磷酸腐蚀铝阻挡层，电镀铜，厚度5 10微米；(j)以CF4和02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，放在热板上加热，使聚酰亚胺酸反应为聚酰亚胺；(1)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02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垸，使柔性集成互连线与基底分离。
3、 根据权利要求1所述的用于三维电学互连的柔性集成互连线的制作方法，其特征 在于在步骤(c)、 (e)、 (k)中，旋涂聚酰亚胺酸的速度为500-3000转/分钟；在步骤(e) 中，在热板上加热按如下顺序进行70。C-80°C，加热15-20分钟；110。C-120。C加热15-20 分钟；140。C-15(TC，加热15-20分钟；30(TC-320。C，加热15-20分钟；在步骤(e)、 (k) 中，在热板上加热按如下顺序进行70°C-80°C，加热15-20分钟;110°C-120°C，加热15-20 分钟；140°C-150°C，加热15-20分钟；300°C-320°C，加热15-20分钟。
全文摘要
本发明属于柔性互连线的微加工技术领域，具体为一种用于三维电学互连集成连线的制作方法。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，从而降低三维互连的复杂性，提高互连线的集成度，降低三维互连的成本；由于聚酰亚胺的柔韧性，降低了互连线对机体组织的损伤，使与其结合的三维神经电极阵列更适合活体应用。
文档编号A61B5/05GK101214149SQ200710173298
公开日2008年7月9日 申请日期2007年12月27日 优先权日2007年12月27日
发明者吕尊实, 嘉 周, 黄宜平 申请人:复旦大学