一种用于三维电学互连的柔性集成互连线的制作方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200710173298.6

申请日:

2007.12.27

公开号:

CN101214149A

公开日:

2008.07.09

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):A61B 5/05公开日:20080709|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

A61B5/05; A61N1/04; H01L23/522; H01L23/532; H01L21/768

主分类号:

A61B5/05

申请人:

复旦大学

发明人:

吕尊实; 周 嘉; 黄宜平

地址:

200433上海市邯郸路220号

优先权:

专利代理机构:

上海正旦专利代理有限公司

代理人:

陆 飞;盛志范

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内容摘要

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。

权利要求书

权利要求书
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℃~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,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;
(f)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,放在热板上加热,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。

3.  根据权利要求l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℃-80℃,加热15-20分钟;110℃-120℃加热15-20分钟;140℃-150℃,加热15-20分钟;300℃-320℃,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℃-80℃,加热15-20分钟;110℃-120℃,加热15-20分钟;140℃-150℃,加热15-20分钟;300℃-320℃,加热15-20分钟。

说明书

说明书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。
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;
(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℃(15-20分钟)、110-120℃(15-20分钟)、140-150℃(15-20分钟)、160-180℃(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℃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℃磷酸腐蚀铝阻挡层,电镀铜,厚度约7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)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)、160-180℃(15-20分钟)的顺序加热,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。
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。

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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。。

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