CN112107307A - 一种高通量植入式柔性神经电极的制备方法及其结构 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种高通量植入式柔性神经电极的制备方法及其结构

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

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，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。基于本申请实施例，通过设定shank的数量、第一预设数量和第二预设数量的值，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。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本申请实施例所提供的一种高通量植入式柔性神经电极的制备方法的流程示意图；

图2是本申请实施例所提供的一种高通量植入式柔性神经电极的制备方法的工艺流程图；

图3是本申请实施例提供的一种高通量植入式柔性神经电极的结构的平面示意图；

图4是本申请实施例提供的一种单一神经电极单元的平面示意图；

图5是本申请实施例提供的一种单一神经电极单元的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一个实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

此处所称的“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”和“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置/***或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”和“第四”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“含有”和“为”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、结构、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、结构、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面介绍本申请一种高通量植入式柔性神经电极的制备方法的具体实施例，图1是本申请实施例提供的一种高通量植入式柔性神经电极的制备方法的流程示意图，图2是本申请实施例所提供的一种高通量植入式柔性神经电极的制备方法的工艺流程图，本说明书提供了如实施例或流程图所示的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序，在实际执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。具体的如图1和图2所示，该方法包括：

S101：制备衬底；衬底具有释放面。

在一种可选的实施方式中，制备衬底的步骤可以包括获取基底，具体地，该基底可以是一块4英寸的硅片，进而可以通过光刻、金属蒸镀和剥离工艺在该基底的上表面上生长牺牲层，得到衬底，其中，该牺牲层的上表面为释放面。如图2中a～b示例了基底和牺牲层的结构示意图，图中，位于整体结构下方的为基底，位于整体结构上方的为牺牲层。

S103：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。

本申请实施例中，在制备出衬底之后，可以在该衬底的释放面上制备多个电极区，即在该衬底的上表面生长金属电极，得到多个柄shank。需要说明的是，多个电极区中每个电极区都含有第一电极区、第二电极区和第三电极区，如此，可以在后续制备过程中得到三层的金属布线结构，其中，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。如图2c示例了衬底上一个电极区组的结构示意图，图中，牺牲层上凸起三个区域为一个电极区组含有的三个电极区，为了方便后续描述，假设，自左到右依次为第一电极区、第二电极区和第三电极区。

本申请实施例中，多个电极区组中电极区组的数量的设定区间为[10，15]，如此，可以在提高记录脑电信号数量的同时，还可以减少探针的数量以减小神经电极与大脑皮层的接触面积，减小对人体的损伤。进而，第一预设数量可以基于多个电极区组中电极区组的数量进行相应调整。

S105：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。

本申请实施例中，在衬底的释放面上制备多个电极区组之后，每个电极区间隔分布使得衬底被划分为多个待制备区域，进而在多个待制备区域上制备第一绝缘层，即在衬底中多个待制备区域对应的释放面上制备柔性绝缘层。如图2d示例了在多个待制备区域上制备出的第一绝缘层的结构示意图，基于图2d可以清楚地确定第一绝缘层的厚度大于每个电极区的厚度。

S107：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。

本申请实施例中，在多个待制备区域上制备第一绝缘层之后，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，使得该第一金属布线层与第一电极区连接。也就是说，利用步进光刻机stepper在第一电极区的上表面图形化，并利用金属蒸镀和剥离工艺在图形内制备第一金属布线层，该第一金属布线层可以从第一电极区的边缘引入制备，使得第一金属布线层的部分区域不覆盖第一电极区。在第一电极区上制备第一金属布线层的过程中，可以使用型号为UV135G-0.9或UV135G-0.5的光刻胶。这里，第一金属布线层的布线宽度在第一预设范围内，具体地，第一预设范围可以是[0.35μm，0.50μm]，如图2e示例了在电极区组的任意一组电极区的第一电极区上制备出的第一金属布线层的结构示意图。进而，在第一金属布线层的上表面制备第二绝缘层，该第二绝缘层的材料可以是SU8，也可以是聚酰亚胺，如图2f示例了在第一金属布线层上制备出的第二绝缘层的结构示意图。

S109：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。

本申请实施例中，在电极区组的第二电极区上制备第二金属布线层与在电极区组的第一电极区上制备第一金属布线层的方式相同，利用步进光刻机对电极区组的第二电极区进行光刻，使得在第二电极区的上表面制备出第二金属布线层，使得该第二金属布线层与第二电极区连接。也就是说，利用步进光刻机stepper在第二电极区的上表面图形化，并利用金属蒸镀和剥离工艺在图形内制备第二金属布线层，该第二金属布线层可以从第二电极区的边缘引入制备，使得第二金属布线层的部分区域不覆盖第二电极区。引入制备第二金属布线层的方向可以和上文中描述的引入制备第一金属布线层的方向一致，也可以和上文中描述的引入制备第一金属布线层的方向不一致。在第二电极区上制备第二金属布线层的过程中，可以使用型号为UV135G-0.9或UV135G-0.5的光刻胶。这里，第二金属布线层的布线宽度也在第一预设范围内，同样地，第一预设范围可以是[0.35μm，0.50μm]，如图2g示例了在电极区组的任意一组电极区的第二电极区上制备出的第二金属布线层的结构示意图。进而，在第二绝缘层的上表面和第二金属布线层的上表面均制备第三绝缘层，如图2h示例了在第二绝缘层和第二金属布线层上制备出的第三绝缘层的结构示意图。

S111：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。

本申请实施例中，在电极区组的第三电极区上制备第三金属布线层与在电极区组的第一电极区上制备第一金属布线层的方式也相同，利用步进光刻机对电极区组的第三电极区进行光刻，使得在第三电极区的上表面制备出第三金属布线层，使得该第三金属布线层与第三电极区连接。也就是说，利用步进光刻机stepper在第三电极区的上表面图形化，并利用金属蒸镀和剥离工艺在图形内制备第三金属布线层，该第三金属布线层可以从第三电极区的边缘引入制备，使得第三金属布线层的部分区域不覆盖第三电极区。引入制备第三金属布线层的方向可以和上文中描述的引入制备第一金属布线层方向一致、且和引入制备第二金属布线层的方向一致，也可以和上文中描述的引入制备第一金属布线层的方向一致，且和引入制备第二金属布线层的方向不一致，也可以和上文中描述的引入制备第一金属布线层的方向不一致，且和引入制备第二金属布线层的方向一致，还可以和上文中描述的引入制备第一金属布线层的方向不一致，且和引入制备第二金属布线层的方向不一致。在第三电极区上制备第三金属布线层的过程中，可以使用型号为UV135G-0.9或UV135G-0.5的光刻胶。这里，第三金属布线层的布线宽度也在第一预设范围内，同样地，第一预设范围可以是[0.35μm，0.50μm]，如图2i示例了在电极区组的任意一组电极区的第三电极区上制备出的第三金属布线层的结构示意图。进而，在第二绝缘层的上表面、第三绝缘层的上表面和第三金属布线层的上表面均制备第四绝缘层，如图2j示例了在第二绝缘层、第三绝缘层和第三金属布线层上制备出的第四绝缘层的结构示意图。

S113：沿释放面剥离衬底，得到单一神经电极单元。

本申请实施例中，基于上文中所描述的基底的上表面与牺牲层的下表面连接，牺牲层的上表面为释放面，在第二绝缘层、第三绝缘层和第三金属布线层上制备出封装层的第四绝缘层之后，沿着牺牲层的上表面即释放面剥离衬底，可以得到单一神经电极单元。如图2k示例了单一神经电极单元的结构示意图。

S115：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。

本申请实施例中，在得到单一神经电极单元之后，可以通过同样的制备方法多次操作得到多个单一神经电极单元，选择其中制备质量较高的多个单一神经电极单元，这里，第二预设数量的设定区间可以为[4，6]。并通过键合、焊接等连接方式将多个单一神经电极单元与电路板连接，并且利用金属导线引出，得到高通量植入式柔性神经电极以采集和记录信号。

本申请实施例中，可以通过设定电极区组的数量即shank的数量、每个电极区含有的电极的数量即第一预设数量、单一神经电极单元的数量即第二预设数量，在提高植入式柔性神经电极的通道数的同时，还减少高通量植入式柔性神经电极对大脑皮层的损伤。在一种可选的实施方式中，通过设定shank的数量、第一预设数量和第二预设数量的值，使得得到的单一神经电极单元的通道数为为2160，得到的高通量植入式柔性神经电极的通道数为10800。

通过设定shank的数量、第一预设数量和第二预设数量的值，使得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进行举例说明。

例1

假设，在衬底的释放面上制备12个电极区组，即shank的数量为12，该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，即第一预设数量为60，如此每个shank含有3*60＝180个金属探测点，并且，每个shank均是三层金属布线结构，那么单一神经电极单元的通道数为180*12＝2160，若选择5个单一神经电极单元与电路板连接，即第二预设数量为5，那么高通量植入式柔性神经电极的通道数为2160*5＝10800。

例2

假设，在衬底的释放面上制备10个电极区组，即shank的数量为10，该10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72个电极，即第一预设数量为72，如此每个shank含有3*72＝216个金属探测点，并且，每个shank均是三层金属布线结构，那么单一神经电极单元的通道数为216*10＝2160，若选择5个单一神经电极单元与电路板连接，即第二预设数量为5，那么高通量植入式柔性神经电极的通道数为2160*5＝10800。

例3

假设，在衬底的释放面上制备15个电极区组，即shank的数量为15，该15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48个电极，即第一预设数量为48，如此每个shank含有3*48＝144个金属探测点，并且，每个shank均是三层金属布线结构，那么单一神经电极单元的通道数为144*15＝2160，若选择5个单一神经电极单元与电路板连接，即第二预设数量为5，那么高通量植入式柔性神经电极的通道数为2160*5＝10800。

通过设定shank的数量、第一预设数量和第二预设数量的值，使得单一神经电极单元的通道数为1800、高通量植入式柔性神经电极的通道数为10800进行举例说明。

例1

假设，在衬底的释放面上制备12个电极区组，即shank的数量为12，该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50个电极，即第一预设数量为50，如此每个shank含有3*50＝150个金属探测点，并且，每个shank均是三层金属布线结构，那么单一神经电极单元的通道数为150*12＝1800，若选择6个单一神经电极单元与电路板连接，即第二预设数量为6，那么高通量植入式柔性神经电极的通道数为1800*6＝10800。

例2

假设，在衬底的释放面上制备10个电极区组，即shank的数量为10，该10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，即第一预设数量为60，如此每个shank含有3*60＝180个金属探测点，并且，每个shank均是三层金属布线结构，那么单一神经电极单元的通道数为180*10＝1800，若选择6个单一神经电极单元与电路板连接，即第二预设数量为5，那么高通量植入式柔性神经电极的通道数为1800*6＝10800。

例3

假设，在衬底的释放面上制备15个电极区组，即shank的数量为15，该15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40个电极，即第一预设数量为40，如此每个shank含有3*40＝120个金属探测点，并且，每个shank均是三层金属布线结构，那么单一神经电极单元的通道数为120*15＝1800，若选择6个单一神经电极单元与电路板连接，即第二预设数量为5，那么高通量植入式柔性神经电极的通道数为1800*6＝10800。

通过设定shank的数量、第一预设数量和第二预设数量的值，使得单一神经电极单元的通道数为1800、高通量植入式柔性神经电极的通道数为10800进行举例说明。

例1

假设，在衬底的释放面上制备12个电极区组，即shank的数量为12，该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75个电极，即第一预设数量为75，如此每个shank含有3*75＝225个金属探测点，并且，每个shank均是三层金属布线结构，那么单一神经电极单元的通道数为225*12＝2700，若选择4个单一神经电极单元与电路板连接，即第二预设数量为4，那么高通量植入式柔性神经电极的通道数为2700*4＝10800。

例2

假设，在衬底的释放面上制备10个电极区组，即shank的数量为10，该10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90个电极，即第一预设数量为90，如此每个shank含有3*90＝270个金属探测点，并且，每个shank均是三层金属布线结构，那么单一神经电极单元的通道数为270*10＝2700，若选择4个单一神经电极单元与电路板连接，即第二预设数量为4，那么高通量植入式柔性神经电极的通道数为2700*4＝10800。

例3

假设，在衬底的释放面上制备15个电极区组，即shank的数量为15，该15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，即第一预设数量为60，如此每个shank含有3*60＝180个金属探测点，并且，每个shank均是三层金属布线结构，那么单一神经电极单元的通道数为180*15＝2700，若选择4个单一神经电极单元与电路板连接，即第二预设数量为4，那么高通量植入式柔性神经电极的通道数为2700*4＝10800。

本申请实施例中，还可以通过设定shank的数量、第一预设数量和第二预设数量的值，提高单一神经电极单元的通道数、且高通量植入式柔性神经电极的通道数，此处不再列举说明。

采用本申请实施例所提供的高通量植入式柔性神经电极的制备方法，通过设定shank的数量、第一预设数量和第二预设数量的值，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。

本申请实施例还提供的一种高通量植入式柔性神经电极的结构，图3是本申请实施例提供的一种高通量植入式柔性神经电极的结构的平面示意图，图中含有5个单一神经电极单元，该5个单一神经电极单元的第一区域即实线框内为与电路板连接的连接区域，第二区域即选线框内为植入电极区域。

图4是本申请实施例提供的一种单一神经电极单元的平面示意图，图中包括与电路板连接的连接区域即位于单一神经电极单元整体平面的上面的部分区域，金属布线层即位于单一神经电极单元整体平面的中间的部分区域，植入区域即位于单一神经电极单元整体平面的下面的部分区域，其中，金属布线层为三层结构，植入区域含有12个电极区组，每个电极区中的第一电极区、第二电极区和第三电极区中每个电极区含有60个电极。

图5是本申请实施例提供的一种单一神经电极单元的结构示意图。如图5所示，该结构包括：

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。

本申请实施例中，该结构可以具体包括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。

本申请实施例中的结构与方法实施例基于同样的申请构思。

由上述本申请提供的高通量植入式柔性神经电极的制备方法或结构的实施例可见，本申请中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，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。基于本申请实施例，通过设定shank的数量、第一预设数量和第二预设数量的值，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。

需要说明的是：上述本申请实施例的先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣，且上述本说明书对特定的实施例进行了描述，其他实施例也在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或者步骤可以按照不同的实施例中的顺序来执行并且能够实现预期的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出特定顺序或者而连接顺序才能够实现期望的结果，在某些实施方式中，多任务并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的均为与其他实施例的不同之处。尤其，对于结构的实施例而言，由于其基于相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

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所述的制备方法，其特征在于，所述多个电极区组中电极区组的数量的设定区间为[10，15]；

所述第二预设数量的设定区间为[4，6]。

7.根据权利要去6所述的制备方法，其特征在于，所述在所述衬底的所述释放面上制备多个电极区组，包括：

在所述衬底的所述释放面上制备12个电极区组，所述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，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60个电极。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述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，包括：

将5个所述单一神经电极单元与所述电路板连接，得到所述高通量植入式柔性神经电极。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括制备所述衬底的步骤；

所述制备所述衬底的步骤包括：

获取基底；

在所述基底的上表面制备牺牲层，得到所述衬底；所述牺牲层的上表面为所述释放面。

10.一种高通量植入式柔性神经电极的结构，其特征在于，包括：

多个单一神经电极单元；所述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；

所述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；所述第一电极区、所述第二电极区、所述第三电极区和所述多个第一绝缘层在同一平面上，且所述第一电极区、所述第二电极区、所述第三电极区中的电极区与所述多个第一绝缘层中的第一绝缘层间隔分布；

位于所述第一电极区上的第一金属布线层；

位于所述第一金属布线层上的第二绝缘层；所述第二绝缘层的面积大于所述第一金属布线层的面积；

位于所述第二电极区上的第二金属布线层；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；

位于所述第二绝缘层和所述第二金属布线层上的第三绝缘层；

位于所述第三电极区上的第三金属布线层；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；

位于所述第二绝缘层、所述第三绝缘层和所述第三金属布线层上的第四绝缘层；

电路板；所述电路板与所述多个单一神经电极单元连接。

11.根据权利要求10所述的结构，其特征在于，所述结构包括5个单一神经电极单元；

所述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；

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。

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