一种生物兼容微螺线管的晶圆级制备方法与流程

1.本发明涉及集成电路封装和医疗器材技术领域，特别涉及一种生物兼容微螺线管的晶圆级制备方法。背景技术：2.为了治疗癫痫、情绪失控、强迫症、帕金森综合征等各类神经系统疾病，医学界已经开发出了植入式刺激装置；其中植入式电刺激装置利用电流对神经元进行直接的刺激，但电极与组织的直接接触会引发炎性和免疫反应，造成胶质增生，对刺激疗效产生抑制作用。临床上通常需要不断提升电流以突破这种抑制作用，但过大的电流会引发剧烈的氧化还原反应，同时对电极和组织造成损害，故需要开发非接触的刺激方法。3.植入式磁场刺激装置是一种更好的选择，利用螺线管产生的磁场，在生物体内无接触的诱导形成电场梯度，使体内离子定向移动刺激神经元。与普通电极相比，螺线管结构更加复杂，过大的螺线管尺寸很难保证刺激的精度，且容易产生过大的热量损伤生物组织，故亟需开发精细的制备方法以获得微米级螺线管。4.随着集成电路封装技术的进步，微米级螺线管的制备成为可能，但常用的电路制造材料包括用于导电的铜金属、用于绝缘的聚酰亚胺树脂、用于键合的锡铅类焊料以及用于模塑的环氧树脂等；其中的铜、铅等重金属对生物组织是有毒的，此外，树脂材料的吸水性会让体液渗透进入封装体内部，对内部电路造成腐蚀，故亟需开发新型的封装方法使微螺线管封装体具备生物兼容性。传统芯片级封装工艺效率低，为满足大规模临床应用并降低装置成本，需要结合先进的晶圆级制备工艺，在较大的晶圆上实现微螺线管的批量生产。技术实现要素：5.本发明的目的在于提供一种生物兼容微螺线管的晶圆级制备方法，以解决目前电刺激造成的胶质增生以及微螺线管在生物体内长期植入工况下，组织液渗透进入封装体内部造成腐蚀的问题。6.为解决上述技术问题，本发明提供了一种生物兼容微螺线管的晶圆级制备方法，包括：在载板上制备线圈第一走线层；制备第一介质层覆盖所述第一走线层；在所述第一介质层表面制备磁性管芯；制备第二介质层覆盖所述磁性管芯；刻蚀介质层通孔贯穿所述第一介质层和所述第二介质层；制备通孔走线层和第二走线层；减薄底部的载板并划片，形成独立或组合的微螺线管结构；对每个所述微螺线管结构进行生物兼容聚合物涂覆并固化。7.在一种实施方式中，通过溅射种子层、光刻负胶、电镀、湿法工序，在一片载板的表面制备所述第一走线层、所述通孔走线层和所述第二走线层。8.在一种实施方式中，通过压覆树脂膜工艺形成所述第一介质层和第二介质层。9.在一种实施方式中，在所述第一介质层的上表面，通过物理气相沉积法（pvd）至少15次交替沉积磁性材料/al2o3分子层，形成所述磁性管芯，所述磁性材料为fegab。10.在一种实施方式中，通过电感耦合等离子体刻蚀法（icp-rie）刻蚀贯穿所述第一介质层和所述第二介质层，直到所述第一走线层为止，形成介质层通孔。11.在一种实施方式中，所述通孔走线层和所述第二走线层与第一走线层相连通。12.在一种实施方式中，所述聚合物的材料包括c型聚对二甲苯、n型聚对二甲苯、d型聚对二甲苯和聚二甲基硅氧烷其中的一种。13.在一种实施方式中，所述载板采用12英寸硅晶圆。14.在本发明提供的生物兼容微螺线管的晶圆级制备方法中，在载板上制备线圈第一走线层；制备第一介质层覆盖所述第一走线层；在所述第一介质层表面制备磁性管芯；制备第二介质层覆盖所述磁性管芯；刻蚀介质层通孔贯穿所述第一介质层和所述第二介质层；制备通孔走线层和第二走线层；减薄底部的载板并划片，形成独立或组合的微螺线管结构；对每个所述微螺线管结构进行生物兼容聚合物涂覆并固化。本发明实现生物兼容的微螺线管的制备，解决了传统植入式电刺激装置的胶质增生问题，可应用于植入式磁场刺激装置治疗各类神经疾病。通过使用c型聚对二甲苯进行微螺线管聚合物包覆，避免组织液渗透进入微螺线管造成腐蚀，以及重金属离子使组织中毒的问题。通过使用晶圆级制备工艺完成整个工艺流程，实现了工艺一致性和批量生产。附图说明15.图1是在载板上制备线圈第一走线层的示意图；图2是制备第一介质层覆盖所述第一走线层的示意图；图3是在所述第一介质层表面制备磁性管芯的示意图；图4是制备第二介质层覆盖所述磁性管芯的示意图；图5是刻蚀介质层通孔贯穿所述第一介质层和所述第二介质层的示意图；图6是制备通孔走线层和第二走线层的示意图；图7是减薄底部的载板并划片形成独立或组合的微螺线管结构的示意图；图8是对每个所述微螺线管结构进行生物兼容聚合物涂覆并固化的示意图；图9是制备的微螺线管结构的三视图。具体实施方式16.以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种生物兼容微螺线管的晶圆级制备方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。17.本发明提供一种生物兼容微螺线管的晶圆级制备方法，包括如下步骤：（1）线圈第一走线层的制备：通过溅射种子层、光刻负胶、电镀、湿法工序，在一片载板101的表面制备出线圈第一走线层102，如图1所示；其中，所述载板101可以采用12英寸硅晶圆，种子层材料可以采用ti或cu，湿法工序包含去除光刻胶和去除多余种子层；（2）第一介质层的制备：通过压覆树脂膜的方法形成第一介质层201，并将线圈第一走线层102完全覆盖，如图2所示；（3）磁性管芯的制备：如图3所示，在第一介质层201的上表面，通过pvd交替沉积多次形成磁性管芯301；具体采用pvd交替沉积磁性材料/al2o3分子层15次，形成磁性管芯301，磁性材料可以采用fegab；（4）第二介质层的制备：如图4所示，通过压覆树脂膜的方法形成所述第二介质层202，并将所述磁性管芯301完全覆盖；（5）介质层通孔刻蚀：如图5所示，通过电感耦合等离子体刻蚀法（即icp-rie）刻蚀贯穿所述第一介质层201和所述第二介质层202，直到所述第一走线层102为止，形成介质层通孔203；所述介质层通孔203的尺寸与所述第一走线102的尺寸一致；（6）线圈通孔及第二走线层的制备：如图6所示，通过溅射种子层、光刻负胶、电镀、湿法工序，形成通孔走线层103和第二走线层104，与所述第一走线层102相连通；所述第二走线层104的尺寸与所述第一走线层102的尺寸一致；（7）圆片减薄及划片：如图7所示，对底部的载板101进行减薄，划片，形成独立或组合的微螺线管结构；其中划片步骤可将圆片划成多个独立的微螺线管结构，也可保留多个微螺线管组成一个结构，便于后续对多个微螺线管统一封装；（8）生物兼容聚合物包覆：对每个所述微螺线管结构进行生物兼容聚合物801涂覆并固化，所述聚合物801的材料采用但不限于c型聚对二甲苯，也可以包含n型和d型聚对二甲苯，以及聚二甲基硅氧烷等具有相似功能的材料，原则上保证材料耐组织液侵蚀、无吸水性、对磁场无干扰作用。18.最终所制备的微螺线管结构（只包含线圈与磁性管芯结构）的三视图如图9所示。19.需要说明的是，本实施例具体结构和布置顺序不限于上述典型结构，可以根据具体情况进行修改，例如走线、介质层、磁性材料、生物兼容聚合物的材料和尺寸不同等，采用的具体结构也不同。20.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。