单层模压MEMS后处理用于原型化CMOS基于神经探头与光纤相结合用于光遗传神经调节的光纤
Gabor Orban1, Alberto Perna1, Matteo Vincenzi1
1Microtechnology for Neuroelectronics Laboratory, Fondazione Istituto Italiano di Tecnologia, Via Morego 30, 16163 Genova, Italy.
Micromachines
|February 27, 2026
概括
本研究介绍了一种新的微电机械系统 (MEMS) 后处理工作流程,用于补充金属氧化物半导体 (CMOS) 模块,使先进的神经探针能够用于高分辨率的大脑活动监测. 开发的方法增强了生物传感器制造,以改善神经学研究.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电气工程 电气工程
背景情况:
- 微型生物传感器集成互补的金属氧化物半导体 (CMOS) 和微电子机械系统 (MEMS),为神经监控提供高时空分辨率.
- 标准的CMOS晶片级制造成本高昂,多项目晶片 (MPW) 运行,由于材料和几何不兼容性,对MEMS在小模板上的后处理提出了挑战.
研究的目的:
- 开发一个可适应CMOS模具的MEMS后处理工作流程,以促进表面修改和布局塑造用于皮层内生物传感.
- 创建一个高密度的神经探测器,同时进行电生理学记录和光遗传学研究.
主要方法:
- 优化喷雾涂层光刻法,以克服小型基板上的光刻限制,确保可靠的材料图案和提升.
- 制造了一台512通道的神经探测器 (SiNAPS技术),集成光纤和光电屏蔽.
- 进行了光学测试,以测试屏蔽的有效性,并进行了用于电生理学测量的体内实验.
主要成果:
- 经过优化后的光刻法成功地在CMOS模板上模拟了各种材料的图案,抑制了边缘效应.
- 制造的神经探针显示,对光学刺激的屏蔽效率超过96%.
- 在体内实验验证了探测器对高分辨率电生理学记录的能力.
结论:
- 本次介绍的MEMS后处理工作流程使CMOS集成的神经探针的先进制造能够用于复杂的神经科学应用.
- 开发的神经探针促进了高保真度的神经记录和光遗传学操纵,推进了脑计算机接口和神经学研究.
