KR101168939B1

KR101168939B1 - 관통 비아홀 연결을 포함하고 적어도 하나의 나노와이어를 이용하는 신경 소자

Info

Publication number: KR101168939B1
Application number: KR1020100044044A
Authority: KR
Inventors: 김동현; 홍종일; 한건희; 김태욱; 최헌진; 박승한; 표성열; 배수호; 정한
Original assignee: 아이쓰리시스템 주식회사; 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2012-08-02
Also published as: KR20110124575A; WO2011142509A1; US8504148B2; US20120130459A1

Abstract

적어도 하나 이상의 나노와이어를 포함하는 신경 소자가 개시된다. 본 발명에 따른 신경 소자는, 기판의 제1 면에 형성된 베이스에 생성된 나노와이어; 및 상기 기판의 제1 면과 상이한 제2 면에 형성되고, 상기 나노와이어를 통해 신경섬유로부터 획득된 전기 신호를 출력하거나 상기 나노와이어로 전기 자극을 위한 신호를 인가하는 전극 패드를 포함한다. 따라서, 나노와이어가 인슐레이션에 의하여 묻히는 현상을 없애고 신경과 나노와이어의 접촉을 극대화할 수 있다.

Description

관통 비아홀 연결을 포함하고 적어도 하나의 나노와이어를 이용하는 신경 소자 {Neural device having via hole connection and using at least one nano-wire}

본 발명은 전기 신호를 송수신하는 와이어를 포함하는 신경 소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 신경에서 발생하는 전기 신호를 효율적으로 획득하고 상기 신경에 전기 자극을 인가하는 와이어를 포함하는 신경 소자의 구조에 관한 것이다.

인체의 근육은 신경으로부터 제공되는 전기 자극에 따라 동작하는 것이 일반적이다. 따라서, 안면 근육 등에 이상이 발생하는 경우, 해당 근육에 연결되는 신경에 대한 치료가 필요할 수 있다.

종래에 안면 신경 또는 후두 신경에 이상이 발생하는 경우, 약물 및 수술 등의 치료 행위가 이루어졌다. 이 경우 해당 환자들에게는 국부적인 마사지 등이 이루어졌는데, 이는 손상된 신경이 복원되는 동안에 주변 신경을 자극하여 근육의 퇴화를 막기 위함이다.

즉, 안면 신경 또는 후두 신경 마비 환자들에 대한 수술 등으로 인해 근육에 자극이 차단되는 경우, 해당 근육에 손상이 발생하여 영구적인 근육 손상 또는 마비가 발생하는 문제가 있기 때문에, 해당 신경 계통에 관련된 근육을 마사지해주거나 외부에서 전기 자극을 제공하는 방법 등이 제안되었다.

따라서, 인체에 삽입되어 물리적 자극을 제공하거나 인체 내의 특정 수치에 대한 정보를 획득하는 소자가 제안된 바, 특히 나노와이어(nano-wire)를 이용하여 생체 내에서(in vivo) 신경신호를 침습적으로 측정하는 기술이 소개되었다.

신경신호를 측정하기 위한 프로브는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)의 게이트(gate)나 드레인(drain)에 연결되는 경우가 있는데, 기존의 신경 소자들은 프로브와 프로브에서 탐지한 신경신호와 신경 소자의 전원을 입/출력 하기 위한 전극 패드가 동일 면에 형성되어 있었다.

이 경우, 신경 세포를 소자 위에 배양하거나 프로브의 길이가 전극패드의 인캡슐레이션(encapsulation)의 높이보다 충분히 길어 프로브가 신경에 충분히 삽입될 수 있는 경우에는 문제가 없으나, 기본적으로 나노와이어는 형성시킬 수 있는 길이가 100um 정도로 제한되어 있기 때문에 보통 나노와이어의 길이보다 두꺼운 전극패드의 인캡슐레이션과 동일 면에 배치될 경우 신경에 충분한 깊이로 삽입될 수 없다는 문제가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 신경 소자를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 신경 소자는 CMOS(140)에 연결된 나노와이어(110), 전극패드(120) 및 인캡슐레이션(130)을 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 나노와이어(110) 및 나노와이어(110)를 통해 탐지된 신경신호와 소자의 전원을 입/출력하기 위한 전극패드(120)가 동일 면에 형성되어 있다.

따라서, 나노와이어(110)가 인캡슐레이션(130)의 방해를 받아 신경에 깊숙이 삽입될 수가 없고, 이는 나노와이어를 이용한 생체 신호 측정에 심각한 장애가 될 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 일정 길이 이상으로 생성하기 어려운 나노와이어를 신경에 삽입할 때 전극패드의 인캡슐레이션에 의해 방해 받지 않도록 하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 나노와이어의 형성 방향과 전기적 연결을 위한 전극패드의 방향을 달리 설정하여 나노와이어가 신경에 삽입되는데 방해 받지 않도록 하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 관통 비아홀 연결을 이용하여 나노와이어 프로브를 기판의 후면으로 유도함으로써 나노와이어 프로브가 인캡슐레이션에 의하여 묻히는 현상을 없애고 신경과 나노와이어 프로브의 접촉을 극대화할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 인캡슐레이션이 필요한 도선 연결을 제거하고 터치 볼을 이용하여 나노와이어 프로브 단과 소자 혹은 소자의 외부도선을 연결함으로써 소자의 두께를 최소화하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 신경 소자는, 기판의 제1 면에 형성된 베이스에 생성된 나노와이어; 및 상기 기판의 상기 제1 면과 상이한 제2 면에 형성되고, 상기 나노와이어를 통해 신경섬유로부터 획득된 전기 신호를 출력하거나 상기 나노와이어로 전기 자극을 위한 신호를 인가하는 전극 패드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 제2 면은 상기 제2 면의 법선벡터와 상기 제1 면의 법선벡터가 이루는 각이 170도 이상 180도 이하인 면이고, 상기 나노와이어와 상기 전극 패드는 관통 비아홀 연결(through via hole connection)을 통해 연결될 수 있다.

이 때, 상기 전극 패드는 터치 볼(touch ball)을 통하여 외부로 연결될 수 있다.

이 때, 상기 관통 비아홀은 상기 기판의 CMOS 영역을 피해서 배치될 수 있다.

이 때, 상기 베이스는 상기 관통 비아홀과 연결되는 관통 홀 및 상기 나노와이어를 지지하기 위한 나노와이어 지지대를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 나노와이어는 상기 나노와이어 지지대에 리소그래피 공정을 통해 위치된 촉매 및 CVD 공정에 의해 공급되어 상기 촉매와 반응하는 반응물에 의하여 생성될 수 있다.

이 때, 상기 나노와이어는 상기 나노와이어 주변을 물리적으로 또는 화학적으로 식각함으로써 생성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 나노와이어 프로브 장치는, 소자에 연결된 전극 패드와 전기적으로 연결되기 위한 터치 볼; 및 상기 전극 패드의 반대 면에 형성된 베이스에 생성되고, 신경섬유로부터 측정된 전기 신호를 상기 터치 볼을 통해 상기 소자로 제공하거나 상기 소자로부터 상기 터치 볼을 통해 인가된 신호에 기반하여 전기 자극을 인가하는 나노와이어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 일정 길이 이상으로 생성하기 어려운 나노와이어를 신경에 삽입할 때 전극패드의 인캡슐레이션에 의해 방해 받지 않도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은 나노와이어의 형성 방향과 전기적 연결을 위한 전극패드의 방향을 달리 설정하여 나노와이어가 신경에 삽입되는데 방해 받지 않도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은 관통 비아홀 연결을 이용하여 나노와이어 프로브를 기판의 후면으로 유도함으로써 나노와이어 프로브가 인캡슐레이션에 의하여 묻히는 현상을 없애고 신경과 나노와이어 프로브의 접촉을 극대화할 수 있다.

또한, 본 발명은 인캡슐레이션이 필요한 도선 연결을 제거하고 터치 볼을 이용하여 나노와이어 프로브 단과 소자 혹은 소자의 외부도선을 연결함으로써 소자의 두께를 최소화할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 신경 소자를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 신경 소자에 포함되는 나노와이어의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 신경 소자에 포함되는 나노와이어의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 촉매를 이용하여 나노와이어를 합성하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 5는 합성된 나노와이어의 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 전술한 내용에 의해 생성된 3차원 구조를 갖는 나노와이어 배열을 나타낸 도면이다.
도 7은 식각에 의하여 나노와이어를 생성하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 신경소자를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신경소자를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 나노와이어 프로브 장치를 나타낸 도면이다.
도 11은 서로 기판의 반대 면에 위치하는 전극 및 패드의 관통 비아홀 연결을 통한 연결의 다른 예를 나타낸 도면이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 신경 소자에 포함되는 나노와이어의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 나노와이어(210)는 신경섬유(220) 또는 신경조직에 삽입되어 전기 신호를 획득하거나 전기 자극을 제공한다.

즉, 본 실시예에 따른 나노와이어(210)는 신경 다발 내의 신경섬유(220) 내에 삽입되어 신경섬유(220)의 표면을 따라 발생하는 전기 신호를 획득하거나, 신경섬유(220)에 전기 자극을 제공한다.

해부학적으로 신경(nerves)은 육안으로도 관찰 가능한 가늘고 긴 구조물로서, 조직학적으로는 다수의 신경다발(nerve bundles)이 모인 것이다. 한편, 신경다발은 다수의 신경섬유(nerve fibers)가 모인 것이다. 신경섬유(nerve fibers)는 신경 세포의 축색(anon) 부분을 가리키는 것으로, 축색이 섬유처럼 가늘고 긴 형상이기 때문에 신경섬유라는 명칭으로 불린다. 신경섬유는 축삭/축색 돌기 등의 다양한 명칭으로 불릴 수 있다.

신경섬유 각각은 모두 연한 결합조직인 신경섬유막(endoneurium)에 의해 싸여 있고, 신경다발은 신경다발막(perineurium)에 의해 싸여있으며, 신경다발의 묶음인 신경은 신경바깥막(epineurium)에 의하여 싸여 있는데 이 막은 모두 신경을 보호하기 위하여 존재하는 것으로 육안으로는 신경바깥막 만이 식별된다.

나노와이어(210)는 지름이 수십 내지 수백 나노미터(nm)에 불과하여 신경섬유(220)의 어느 일부분에 삽입될 수 있다. 일반적으로 신경섬유(220)의 지름은 수 마이크로미터 이상이므로, 상기 나노와이어(210)가 삽입되어도 신경섬유(220)에 큰 손상을 주지 않는다.

이와 같이 전기 신호의 획득 및 전기 자극의 제공을 위해 나노와이어(210)를 사용하기 때문에 신경섬유에 대한 손상을 최소화할 수 있다.

나노와이어는 도 2에 도시된 바와 같이, 신경 섬유의 길이 방향으로 삽입될 수 있다. 나노와이어가 길이방향으로 삽입되는 경우, 나노와이어 및 신경섬유의 바깥부분 간의 접촉면적이 최대화되기 쉽다.

다만, 나노와이어가 삽입되는 방향에는 제한이 없으며 필요한 경우 도 3에 도시된 바와 같이 신경섬유(320)에 수직한 방향으로 나노와이어(310)가 삽입될 수도 있다.

도 3은 일실시예에 따른 신경 소자에 포함되는 나노와이어의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 나노와이어는(310)는 신경섬유(320)에 수직한 방향으로 삽입되는 것을 알 수 있다.

본 발명에 따른 신경 소자는 나노와이어 이외에 전극 패드 및 처리 모듈을 포함할 수 있다.

전극 패드는 신경섬유로부터 검출되는 전기 신호를 처리하는 처리 모듈에 연결하기 위해 구비될 수 있다. 처리모듈은 신경섬유로부터 전기 신호를 획득하거나, 신경섬유에 전기 신호를 인가하는 동작을 제어한다. 특히 본 발명은 처리 모듈과 연결되는 전극 패드가 나노와이어가 형성된 면과 상이한 면에 형성될 수 있다.

즉, 나노와이어가 형성되는 면과 전극이 형성되는 면을 상이하게 하여 나노와이어가 신경에 삽입되는데 전극으로 인한 방해가 없어서 피부 깊숙이 나노와이어를 삽입할 수 있게 된다.

도 4는 촉매를 이용하여 나노와이어를 합성하는 방법을 나타낸 개념도이다.

도 4를 참조하면, 나노클러스터에 반응물(reactant)를 가하는 경우, 결정핵생성(nucleation) 및 성장(growth)이 이루어져 나노와이어가 합성된다. 합성된 나노와이어는 도 5와 같은 모습을 가질 수 있다. 또한, 본 실시예에 사용되는 나노와이어는 한국공개특허 2009-0041309호 등에 기재된 방법에 의하여 형성될 수도 있다.

도 5는 합성된 나노와이어의 모습을 나타낸 도면이다.

도 6은 전술한 내용에 의해 생성된 3차원 구조를 갖는 나노와이어 배열을 나타낸 도면이다.

도 7은 식각에 의하여 나노와이어를 생성하는 방법을 나타낸 개념도이다.

도 7을 참조하면, CMOS(610)의 게이트(620)상에 전극(630)이 형성되고 전극(630) 위에 나노와이어 식각을 위한 포토레지스터(photoresistor)(640)가 형성되는 것을 알 수 있다.

이후, 물리적 또는 화학적 식각을 통해 불필요한 부분이 제거되면 도 7에 도시된 바와 같이 나노와이어(660)가 남게 된다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 신경소자를 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 신경소자는 기판(710), 나노와이어들(721, 722), 전극들(731, 732), 관통 비아홀 연결들(741, 742), 전극 패드들(751, 752) 및 터치 볼들(762, 762)을 포함한다.

나노와이어들(721, 722) 각각의 전극들(731, 732)은 기판의 반대 면의 전극 패드들(751, 752)과 관통 비아 홀 연결(through via hole connection)들(741, 742)을 통해 연결된다. 즉, 나노와이어(721)의 전극(731)은 관통 비아홀 연결(741)을 통해 전극 패드(751)와 연결되고, 나노와이어(722)의 전극(732)은 관통 비아홀 연결(742)을 통해 전극 패드(752)와 연결된다.

즉, 관통 비아 홀 연결 기술을 이용하여 기판의 반대 면에 위치된 나노와이어와 전극 패드가 전기적으로 연결되게 된다. 나노와이어가 설치되는 기판상의 면과, 전극 패드가 설치되는 기판상의 면은 서로 반대 면이므로 각각의 법선 벡터가 이루는 각은 약 180도가 된다.

전극 패드(751)는 나노와이어(721)를 통해 신경섬유로부터 획득된 전기 신호를 출력하거나 나노와이어(721)로 전기 자극을 위한 신호를 인가한다. 전극 패드(752)는 나노와이어(722)를 통해 신경섬유로부터 획득된 전기 신호를 출력하거나 나노와이어(722)로 전기 자극을 위한 신호를 인가한다.

전극 패드(751)는 터치 볼(761)을 통하여 외부로 연결되고, 전극 패드(752)는 터치 볼(762)을 통하여 외부로 연결된다. 도 8에 도시된 도면부호 770은 외부로 연결되는 전극패드를 나타낸다. 실시예에 따라 도면부호 770은 신경섬유로부터 전기 신호를 획득하거나, 신경섬유에 전기 신호를 인가하는 동작을 제어하는 처리 모듈일 수 있다.

도 8에는 도시되지 아니하였으나, 기판에는 CMOS 영역이 구비될 수 있다. CMOS 영역은 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)를 구현하기 위해 사용되는 기판상의 영역이다. 관통 비아홀 연결들(741, 742)은 CMOS 영역을 피해서 배치되는 것이 바람직하다.

도 8에는 도시되지 아니하였으나, 전극들(731, 732) 각각에는 나노와이어를 위치시키기 위한 베이스가 설치될 수 있다.

베이스에는 적어도 하나의 관통 홀이 구비될 수 있다. 관통 홀은 원형, 타원형, 다각형 등의 다양한 단면을 가질 수 있고, 특히 제작이 용이한 원형 형상이나 신경 다발의 단면에 상응하는 형상일 수 있다. 이 때, 관통 홀은 수십 마이크로미터에서 수십 나노 미터의 지름을 가질 수 있다.

특히, 베이스에 설치되는 관통 홀은 기판에 설치되는 관통 비아 홀과 연결될 수도 있다. 이 경우 신경섬유가 관통 홀 또는 관통 비아 홀을 통해 복원될 수도 있다.

또한, 베이스에는 나노와이어를 지지하기 위한 나노와이어 지지대가 구비될 수 있다. 이 때, 나노와이어 지지대는 상기 관통 홀의 내주 면에 구비될 수 있다. 나노와이어 지지대는 나노와이어가 일 방향으로 고정되도록 지지한다. 즉, 나노와이어는 나노와이어 지지대에 의하여 고정된다.

나노와이어 지지대는 관통 홀을 복수의 영역으로 구분하도록 형성될 수 있다. 나노와이어 지지대는 직선 형성을 갖거나, 다양한 곡률을 갖는 곡선으로 형성될 수 있다. 또한, 나노와이어 지지대는 관통 홀의 내주 면으로부터 연장되어 형성되거나, 베이스의 어느 일면으로부터 연장되어 형성될 수 있다.

관통 홀과 나노와이어 지지대를 포함하는 베이스는 실리콘 등 다양한 소재의 웨이퍼 상에 포토 마스크와 에칭 공정을 통하여 구현할 수 있다.

관통 홀과 나노와이어 지지대를 포함하는 베이스가 형성되면, 나노와이어 지지대 상의 나노와이어가 성장하는 위치에 촉매를 위치시킨다. 예를 들어, 나노와이어 지지대의 중간 부위에 나노와이어를 고정하는 경우에는, 상기 나노와이어 지지대의 중간 부위에 나노와이어 성장을 위한 촉매를 위치시킨다. 촉매는 리소그래피 공정 등을 통해 나노와이어 지지대의 임의의 부분에 위치될 수 있다. 촉매는 성장시키려는 나노와이어의 소재에 따라 선택될 수 있으며, 예를 들어 실리콘 나노와이어를 성장시키는 경우에는 Au 촉매가 사용될 수 있다. 촉매가 기판 상에 위치하는 경우 CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정 등을 통해 반응물을 공급하여 나노와이어를 완성시킬 수 있다.

베이스, 나노와이어 지지대 및 나노와이어는 다양한 재질일 수 있다. 예를 들어, 나노와이어 지지대 및 나노와이어는 실리콘, 금, 은, Ru, TiN, Ag 및 동과 같이 생체에 적합한 전극 또는 나노 공정에 의해 나노 소자로 구현될 수 있는 반도체 소자 또는 금속일 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신경소자를 나타낸 도면이다.

도 9는 도 8과 유사하나, 나노와이어 프로브가 CMOS의 게이트나 드레인에 연결됨을 강조한 것이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 신경소자는 나노와이어들(811, 812), 전극들(821, 822), 관통 비아홀 연결들(851, 852), CMOS 들(881, 882), 전극 패드(830) 및 터치 볼(840)을 포함한다.

도 9에 도시된 예에서 전극 패드(830) 및 터치 볼(840)은 한 개씩만 도시되었으나, 나노와이어들(811, 812)의 개수에 따라 둘 이상의 전극 패드들 및 터치 볼들이 구비될 수도 있다.

나노와이어들(811, 812) 각각의 전극들(821, 822)은 기판의 반대 면으로 관통 비아 홀 연결(through via hole connection)들(851, 852)을 통해 연결된다. 이 때, 나노와이어들(811, 812) 각각은 CMOS 들(881, 882) 각각의 드레인이나 게이트와 연결된다.

전극 패드(830)는 나노와이어(811) 또는 나노와이어(812)를 통해 신경섬유로부터 획득된 전기 신호를 출력하거나 나노와이어(811) 또는 나노와이어(812)로 전기 자극을 위한 신호를 인가한다.

전극 패드(830)는 터치 볼(840)을 통하여 외부로 연결된다. 도 9에 도시된 도면부호 870은 외부로 연결되는 전극패드를 나타낸다. 실시예에 따라 도면부호 870은 신경섬유로부터 전기 신호를 획득하거나, 신경섬유에 전기 신호를 인가하는 동작을 제어하는 처리 모듈일 수 있다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 나노와이어 프로브 장치를 나타낸 도면이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 나노와이어 프로브 장치는 나노와이어(910), 전극(920), 전극 패드(930) 및 터치 볼(940)을 포함한다.

터치 볼(940)은 소자에 연결된 전극 패드(즉, 외부의 전극 패드)와 전기적으로 연결된다.

나노와이어(910)는 터치 볼(940)의 반대 면에 형성된 베이스 형성되고, 신경섬유로부터 측정된 전기 신호를 터치 볼(940)을 통해 상기 소자로 제공하거나 상기 소자로부터 터치 볼(940)을 통해 인가된 신호에 기반하여 신경 섬유에 전기 자극을 인가한다.

나노와이어(910)는 전극(920) 및 전극 패드(930)를 통해 터치 볼(940)과 연결된다.

도 10에 도시된 실시예는 기판에 터치 볼(940)을 통해 접촉되는 나노와이어 프로브 장치만 분리한 경우에 해당한다. 즉, 도 10에 도시된 실시예는 소자와 독립적으로 관통 비아홀 연결을 이용해 만들어진 나노와이어 프로브 단을 터치 볼로 소자에 연결하는 방식이다. 본 발명의 기술사상은 기판에 관통 비아홀 연결을 이용해서 나노와이어와 접촉 패드를 연결하는 경우(소자 내에 포함되는 경우)나, 서로 반대 면에 나노와이어와, 터치 볼과 연결되는 접촉 패드를 위치시킨 프로브 장치를 두고 이를 기판에 전기적으로 접촉되도록 하는 경우(소자와 독립적으로 구성되는 경우) 모두를 포괄한다.

도 11은 서로 기판의 반대 면에 위치하는 전극 및 패드의 관통 비아홀 연결을 통한 연결의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 11을 참조하면, 나노와이어들(1111, 1112)이 생성되는 전극들(1121, 1122)은 각각 관통 비아홀 연결(1130)을 통하여 전극 패드들(1141, 1142)과 연결된다. 즉, 전극(1121)은 전극 패드(1141)와 연결되고, 전극(1122)은 전극 패드(1142)와 연결된다.

전극 패드(1141)의 상부에는 터치 볼(1151)이 형성되고, 전극 패드(1142)의 상부에는 터치 볼(1152)이 형성된다.

도 11에 도시된 예에서는 전극들(1121,1122) 및 전극 패드들(1141, 1142)의 연결이 관통 비아홀 연결(1130)의 일부분에 의하여 이루어지고, 관통 비아홀 연결(1130)의 남은 부분은 홀 그대로 남겨두게 된다. 즉, 관통 비아홀 연결(1130)은 모두 메탈로 채워질 필요는 없으며 일부 공간만 메탈을 통하여 기판의 양 면의 전극이 연결되도록 하고, 남은 부분은 공간으로 남겨질 수 있다. 이 때, 남겨진 홀 부분의 외면은 코팅될 수 있다.

이 때, 남겨진 홀 부분을 통하여 신경 섬유나 신경 조직 등이 성장할 수도 있다.

나아가, 베이스에 설치되는 관통 홀은 기판에 설치되는 관통 비아 홀과 연결될 수도 있다. 이 경우 신경섬유가 관통 홀 또는 관통 비아 홀을 통해 복원될 수도 있고, 관통 비아홀 연결에 공간이 많으면 많을수록 신경 섬유나 신경 조직의 복원에 효과적으로 이용될 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 신경 소자 및 나노와이어 프로브 장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

710: 기판 721, 722: 나노와이어
731, 732: 전극 741, 742: 관통 비아홀 연결
751, 752: 전극 패드 761, 762: 터치 볼
770: 외부로 연결된 전극 패드

Claims

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기판의 제1 면에 형성된 베이스에 생성된 나노와이어; 및
상기 기판의 상기 제1 면과 상이한 제2 면에 형성되고, 상기 나노와이어를 통해 신경섬유로부터 획득된 전기 신호를 출력하거나 상기 나노와이어로 전기 자극을 위한 신호를 인가하는 전극 패드를 포함하고,
상기 제2 면은, 상기 제2 면의 법선벡터와 상기 제1 면의 법선벡터가 이루는 각이 170도 이상 180도 이하인 면이고, 상기 나노와이어와 상기 전극 패드는 관통 비아홀 연결(through via hole connection)을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 신경 소자.
청구항 2에 있어서,
상기 전극 패드는 터치 볼(touch ball)을 통하여 외부로 연결되는 것을 특징으로 하는 신경 소자.
청구항 3에 있어서,
상기 관통 비아홀은 상기 기판의 CMOS 영역을 피해서 배치되는 것을 특징으로 하는 신경 소자.
청구항 4에 있어서,
상기 베이스는
상기 관통 비아홀과 연결되는 관통 홀 및 상기 나노와이어를 지지하기 위한 나노와이어 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 신경 소자.
청구항 5에 있어서,
상기 나노와이어는
상기 나노와이어 지지대에 리소그래피 공정을 통해 위치된 촉매 및 CVD 공정에 의해 공급되어 상기 촉매와 반응하는 반응물에 의하여 생성되는 것을 특징으로 하는 신경 소자.
청구항 5에 있어서,
상기 나노와이어는
상기 나노와이어 주위를 식각함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 신경 소자.
소자에 연결된 전극 패드와 전기적으로 연결되기 위한 터치 볼; 및
상기 전극 패드의 반대 면에 형성된 베이스에 생성되고, 신경섬유로부터 측정된 전기 신호를 상기 터치 볼을 통해 상기 소자로 제공하거나 상기 소자로부터 상기 터치 볼을 통해 인가된 신호에 기반하여 전기 자극을 인가하는 나노와이어
를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노와이어 프로브 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 전기 패드 및 상기 나노와이어는 관통 비아홀 연결을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 나노와이어 프로브 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 베이스는
상기 관통 비아홀과 연결되는 관통 홀 및 상기 나노와이어를 지지하기 위한 나노와이어 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노와이어 프로브 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 나노와이어는
상기 나노와이어 지지대에 리소그래피 공정을 통해 위치된 촉매 및 CVD 공정에 의해 공급되어 상기 촉매와 반응하는 반응물에 의하여 생성되는 것을 특징으로 하는 나노와이어 프로브 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 나노와이어는
상기 나노와이어 주위를 식각함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 나노와이어 프로브 장치.