一種聲電混合激勵(lì)人工耳蝸植入體執(zhí)行端的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耳蝸的植入體執(zhí)行端和電極陣列、微驅(qū)動(dòng)薄膜制備方法與集成方法，植入體執(zhí)行端包括：人工耳蝸薄膜電極陣列，作為電激勵(lì)源植入人工耳蝸的頂部；壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜，作為聲激勵(lì)源位于所述人工耳蝸的底部；以及驅(qū)動(dòng)電路，與所述人工耳蝸薄膜電極陣列和壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜連接，用于接收體外聲處理模塊所輸入的包含聲音信息的信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)以驅(qū)動(dòng)所述人工耳蝸薄膜電極陣列和所述壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：利用壓電薄膜微驅(qū)動(dòng)器代替助聽器的揚(yáng)聲器部分，完成聲電混合激勵(lì)人工耳蝸的兩種激勵(lì)源完全可植入化設(shè)計(jì)，減輕患者佩戴的不便。
【專利說明】
一種聲電混合激勵(lì)人工耳蝸植入體執(zhí)行端
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械、生物MEMS領(lǐng)域，具體涉及一種聲電混合激勵(lì)人工耳蝸植入體執(zhí)行端，電極陣列、微驅(qū)動(dòng)薄膜制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人的耳蝸是一個(gè)蝸牛形狀的聽覺器官，它能夠?qū)⒙暡ㄞD(zhuǎn)換為人腦可以識(shí)別的電信號(hào)。空氣的震動(dòng)或者聲波被人的外耳廓收集放大，沿著外耳道達(dá)到鼓膜，并對(duì)鼓膜產(chǎn)生沖擊震蕩，鼓膜是一個(gè)有彈性的組織，它的震蕩傳遞給了中耳道的聽小骨鏈，將聲波轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過錘骨、砧骨傳遞到鐙骨，鐙骨底板接收機(jī)械震動(dòng)，敲擊與之相連的內(nèi)耳的卵圓窗，由此引起耳蝸內(nèi)的外淋巴液的行波傳遞，伴隨著聲波的強(qiáng)度頻率的變化，耳蝸中的前庭階內(nèi)的外淋巴液感受到的沖擊壓力也不一樣，前庭階內(nèi)的淋巴液與鼓階內(nèi)的淋巴液通過蝸管頂?shù)莫M窄蝸孔相連，從而使得外淋巴液的流動(dòng)有壓力的變化，這些壓力傳遞給了蝸管內(nèi)的基底膜和內(nèi)淋巴液，刺激基底膜上的Corti器內(nèi)并使內(nèi)毛細(xì)胞和外毛細(xì)胞產(chǎn)生相對(duì)的位移，毛細(xì)胞的鉀鈉離子通道開啟而產(chǎn)生聽覺感受器電位，這個(gè)動(dòng)作電位被耳蝸螺旋神經(jīng)節(jié)內(nèi)的雙極神經(jīng)細(xì)胞傳遞，其發(fā)出的軸突形成人的耳蝸神經(jīng)，傳導(dǎo)的神經(jīng)電信號(hào)最終被中樞系統(tǒng)識(shí)別為聲音信息。
[0003]人耳的聽力缺陷一般分為三類:傳導(dǎo)性聾，感音神經(jīng)性聾，混合性聾。其中傳導(dǎo)性聾是由于外耳道、中耳病變引起的聽力損失，一般可以通過藥物、手術(shù)等手段治愈;感音神經(jīng)性聾是指由于內(nèi)耳毛細(xì)胞、聽神經(jīng)、聽傳導(dǎo)徑路或各級(jí)神經(jīng)元受損害導(dǎo)致的聽力損失。助聽器適用于輕度和中毒感音神經(jīng)聾患者，人工耳蝸適用于重度感音神經(jīng)聾患者；混合性聾則兩者兼有。
[0004]隨著20世紀(jì)末人工耳蝸技術(shù)的成熟，人工耳蝸的適用人群也在增加。感音神經(jīng)性聽力缺陷中，常見的一類患者僅有高頻聽力缺陷，稱為高頻陡降型聽力缺陷型患者。低頻聲音提供聲音的基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)，例如元音與音調(diào)，這部分聲音信息決定了音調(diào)的識(shí)別與情緒的分辨;高頻聲音提供了聲音更多重要的細(xì)節(jié)，有助于識(shí)別和區(qū)分字詞并提高聲音質(zhì)量與清晰度，這部分聲音對(duì)言語(yǔ)理解十分重要，尤其在嘈雜環(huán)境中。
[0005]越來越多高頻聽力缺失但低頻聽力尚存的患者成為人工耳蝸的佩戴者，但人工耳蝸的全長(zhǎng)度電極陣列植入長(zhǎng)期會(huì)造成尚存低頻聽力的損傷并最終完全喪失低頻聽力。另一方面，助聽器，一種基于對(duì)聲音放大來幫助聽力障礙患者聽聲的輔助設(shè)備，被證明無法恢復(fù)高頻陸降型患者的高頻聽力。研究發(fā)現(xiàn)聲電混合的激勵(lì)方法(electrical and acousticstimulat1n，EAS)是一種對(duì)于部分聽力缺陷患者十分有效的助聽方法。這種方法的基本原理是用縮短的人工耳蝸薄膜電極陣列電激勵(lì)耳蝸中的高頻段神經(jīng)，從而避免過長(zhǎng)的電極陣列損傷處于蝸頂部分的低頻聽力神經(jīng)；同時(shí)利用助聽器產(chǎn)生聲激勵(lì)耳蝸的低頻聽力神經(jīng)。這種機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)是:盡量保存了未受損聽力神經(jīng)的功能，獲得低頻聲音更高的還原度，減少了電極對(duì)殘余聽力神經(jīng)的損害。基于上述研究，一種新的人工耳蝸，聲電混合激勵(lì)人工耳蝸，簡(jiǎn)稱EAS設(shè)備被提出。具體來看，EAS設(shè)備適用的患者，其500Hz以下聽力閾值應(yīng)小于60dB，1500Hz以上聽力閾值大于75dB，如圖1所示。
[0006]聲電混合激勵(lì)人工耳蝸已經(jīng)發(fā)展多年，現(xiàn)已成為三家主要人工耳蝸公司的產(chǎn)品的主要功能，如前文所述，其仍存在改進(jìn)的空間，其中主要的問題之一，是“助聽器與人工耳蝸分離”的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)的主要問題是:作為患者，長(zhǎng)期佩戴不便，尤其是需要佩戴耳機(jī)，長(zhǎng)期佩戴十分影響舒適度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。
[0008]為此，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提出一種聲電混合激勵(lì)人工耳蝸的植入體執(zhí)行端。
[0009]本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提出一種人工耳蝸薄膜電極陣列的制備方法。
[0010]本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提出一種壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜的制備方法。
[0011]本發(fā)明的第四個(gè)目的在于提出一種集成parylene薄膜電極陣列和PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜的方法。
[0012]本發(fā)明的第五個(gè)目的在于提出一種一次流片同晶圓加工parylene薄膜電極陣列和PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜的方法。
[0013]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種聲電混合激勵(lì)人工耳蝸的植入體執(zhí)行端，包括:人工耳蝸薄膜電極陣列，作為電激勵(lì)源植入人工耳蝸的頂部;壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜，作為聲激勵(lì)源位于所述人工耳蝸的底部；以及驅(qū)動(dòng)電路，與所述人工耳蝸薄膜電極陣列和壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜連接，用于接收體外聲處理模塊所輸入的包含聲音信息的信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)以驅(qū)動(dòng)所述人工耳蝸薄膜電極陣列和所述壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜。
[0014]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的聲電混合激勵(lì)人工耳蝸的植入體執(zhí)行端，利用壓電薄膜微驅(qū)動(dòng)器代替助聽器的揚(yáng)聲器部分，完成聲電混合激勵(lì)人工耳蝸的兩種激勵(lì)源完全可植入化設(shè)計(jì)，減輕患者佩戴的不便。
[0015]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的聲電混合激勵(lì)人工耳蝸的植入體執(zhí)行端，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0016]進(jìn)一步地，所述人工耳蝸薄膜電極陣列包括:paryIene薄膜層；形成在所述paryIene薄膜層之上的電極導(dǎo)線層;形成在電極導(dǎo)線層之上的paryIene隔離層，其中，所述parylene隔離層設(shè)置有開口；通過所述開口引出的電極，其中，所述電極與所述電極導(dǎo)線層連接；以及覆蓋于所述paryIene薄膜層、所述電極導(dǎo)線層和所述隔離層之上的paryIene封裝層。
[0017]進(jìn)一步地，所述壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜包括:硅基底;位于所述硅基底之上的S12層;位于所述S12層之上的Si3N4層;位于所述Si3N4層之上的底電極;位于所述底電極之上的PZT薄膜層;位于所述PZT薄膜層之上的頂電極；以及覆蓋于所述硅基底、所述S12層、所述Si3N4層、所述底電極層、所述PZT薄膜層和所述頂電極層之上的parylene封裝層。
[0018]進(jìn)一步地，所述人工耳蝸電極陣列和所述壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜在同晶圓上通過一次流片加工集成器件。
[0019]進(jìn)一步地，所述人工耳蝸薄膜電極陣列用于產(chǎn)生IkHz以上的聽力，所述壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜用于產(chǎn)生2kHz以下的聽力。
[0020]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種制備上述人工耳蝸薄膜電極陣列的方法，包括以下步驟:Al:在娃基底上沉積pary Iene薄膜層;A2:在所述paryIene薄膜層之上沉積Au/Cr合金并剝離圖案化作為電極導(dǎo)線層;A3:在所述電極導(dǎo)線層之上沉積parylene隔離層;A4:刻蝕所述pary I ene隔離層形成開口； A5:對(duì)所述開口沉積Pt/T i合金并剝離圖案化作為電極;A6:在所述pary Iene薄膜層、所述電極導(dǎo)線層和所述parylene隔離層之上沉積pary I ene封裝層;A7:刻蝕所述pary I ene封裝層以露出所述電極；以及A8: DRIE刻蝕娃基底。
[0021]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種制備上述的壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜的方法，包括以下步驟:B1:提供硅基底;B2:在所述硅基底之上形成S12層;B3:在所述S12層之上沉積Si3N4層;B4:在所述Si3N4層之上沉積Pt/Ti合金并剝離圖案化作為底電極;B5:在所述Si3N4層和底電極之上形成PZT薄膜;B6:刻蝕所述PZT薄膜形成圖案化表面;B7:沉積Au/Cr合金并剝離圖案化作為頂電極；B8:對(duì)所述基底進(jìn)行刻蝕形成預(yù)定形狀；以及B9:在所述Si3N4層、所述底電極層、所述PZT薄膜層和所述頂電極層之上形成parylene封裝層。
[0022]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種集成parylene薄膜電極陣列和PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜的方法，包括以下步驟:Cl:將上述實(shí)施例制備的壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜與上述實(shí)施例制備的人工耳蝸薄膜電極陣列進(jìn)行鍵合。
[0023]進(jìn)一步地，所述鍵合的方式包括熱壓鍵合、紫外固化聚氨酯和環(huán)氧樹脂膠合。
[0024]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種一次流片同晶圓加工上述集成器件的方法，包括以下步驟:SI:提供硅片；S2:對(duì)所述硅片進(jìn)行高溫氧化以在所述硅片表面形成S12層；S3:在所述S12層之上通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積Si3N4層;S4:在Si3N4層之上進(jìn)行金屬離子束蒸發(fā)沉積Pt/Ti合金，并剝離圖案化作為底電極;S5:對(duì)S12層、Si3N4層和底電極沉積PZT薄膜;S6:刻蝕PZT薄膜使其形成圖案化結(jié)構(gòu)；S7:沉積parylene層作為PZT隔離層與電極陣列基底;S8:刻蝕所述paryIene層以在所述圖案化結(jié)構(gòu)上方形成開口 ；S9:在所述開口處沉積Au/Cr合金并剝離圖案化作為PZT頂電極與電極陣列導(dǎo)線；S10:沉積pary I ene隔離層；SI 1:氧等離子刻蝕所述pary Ien隔離層露出所述PZT頂電極;SI 2:在露出電極的部位金屬離子束蒸發(fā)沉積Pt/Ti合金;S13:沉積parylene封裝層;S14:氧等離子刻蝕所述封裝層露出電極部位并減薄PZT封裝層；以及S15:離子反應(yīng)刻蝕所述硅片，釋放PZT薄膜結(jié)構(gòu)和pary I ene薄膜電極陣列結(jié)構(gòu)。
[0025]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0026]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0027]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中聲電混合激勵(lì)人工耳蝸的適用對(duì)象示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的聲電混合激勵(lì)人工耳蝸的植入體執(zhí)行端植入耳蝸位置的不意圖；
[0029]圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的聲電混合激勵(lì)人工耳蝸的植入體執(zhí)行端的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的parylene薄膜電極陣列的制備過程示意圖；
[0031]圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜的制備過程示意圖；
[0032]圖6是一個(gè)實(shí)施例的PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜和parylene薄膜電極陣列的鍵合示意圖；
[0033]圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一次流片同晶圓加工方法的過程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0035]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0036]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0037]參照下面的描述和附圖，將是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠清楚的理解本發(fā)明的實(shí)施例的內(nèi)容。在這些描述和附圖中，具體公開了本發(fā)明的實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式，來表示實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。
[0038]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的聲電混合激勵(lì)人工耳蝸的植入體執(zhí)行端。
[0039]請(qǐng)參考圖2和圖3，一種聲電混合激勵(lì)人工耳蝸的植入體執(zhí)行端，包括人工耳蝸薄膜電極陣列1、壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜2和驅(qū)動(dòng)電路。本發(fā)明實(shí)施例的聲電混合激勵(lì)人工耳蝸的植入體執(zhí)行端用于植入人耳蝸，同時(shí)完成聲激勵(lì)與電激勵(lì)。
[0040]其中，人工耳蝸薄膜電極陣列I作為電激勵(lì)源植入人工耳蝸的頂部。在本實(shí)施例中，人工耳蝸的頂部為靠近人工耳蝸中心方向的一端。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，人工耳蝸薄膜電極陣列I為parylene薄膜電極陣列I，植入耳蝸約360°位置，覆蓋耳蝸大于IkHz聽力區(qū)域。在本發(fā)明的一個(gè)示例中，parylene薄膜電極陣列I共16電極，采用bipolar模式對(duì)輸出電極與回路電極進(jìn)行布置。電極直徑300μπι，導(dǎo)線線寬30μπι。薄膜電極陣列頂部可利用硅膠涂敷做柔性處理。
[0041]壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜2作為聲激勵(lì)源位于人工耳蝸的底部。在本實(shí)施例中，人工耳蝸的底部為遠(yuǎn)離人工耳蝸中心方向的一端。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜2為PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜2，植入耳蝸蝸底，推動(dòng)淋巴液直接產(chǎn)生小于2kHz聽力。在本發(fā)明的一個(gè)示例中，PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜2采用平板電容結(jié)構(gòu)(d31模式)，平面結(jié)構(gòu)采用矩形，薄膜通過底部硅基底刻蝕產(chǎn)生懸浮結(jié)構(gòu)釋放。
[0042]驅(qū)動(dòng)電路通過電器引腳3與parylene薄膜電極陣列I和PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜2連接，用于接收體外聲處理模塊所輸入的包含聲音信息的信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)以驅(qū)動(dòng)parylene薄膜電極陣列I和PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜2。在本發(fā)明的一個(gè)示例中，患者在身體上佩戴聲處理模塊，聲處理模塊采集外界的聲音信號(hào)后通過無線傳輸?shù)姆绞絺鬟f給驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)輸入信號(hào)相應(yīng)地驅(qū)動(dòng)parylene薄膜電極陣列I和PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜2以進(jìn)行電激勵(lì)與聲激勵(lì)。
[0043]本發(fā)明實(shí)施例的聲電混合激勵(lì)人工耳蝸的植入體執(zhí)行端，薄膜電極陣列代替硅膠圓截面電極陣列，厚度降低，減小植入損傷可能;通過植入PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜將助聽器中所需佩戴的耳機(jī)移植入耳蝸，減輕佩戴不適;整個(gè)器件采用微加工技術(shù)批處理加工，加工效率提升，成本降低。
[0044]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，parylene薄膜電極陣列I的結(jié)構(gòu)如圖4(h)所示，包括parylene薄膜層、電極導(dǎo)線層、parylene隔離層、電極和parylene封裝層。其中，電極導(dǎo)線層形成在parylene薄膜層之上，parylene隔離層形成在在電極導(dǎo)線層之上且parylene隔離層上刻蝕有開口，電極從開口出引出并于電極導(dǎo)線層連接，parylene封裝層對(duì)器件進(jìn)行封裝。本發(fā)明實(shí)施例的parylene薄膜電極陣列I具有厚度薄，柔性高，透明，介電性優(yōu)越，生物兼容性尚等優(yōu)勢(shì)。
[0045]本發(fā)明的實(shí)施例針對(duì)上述parylene薄膜電極陣列I提出一種制備方法，具體包括以下步驟:
[0046]Al:在娃基底上沉積parylene薄膜層，如圖4(a)所示。
[0047]A2:在parylene薄膜層之上沉積Au/Cr合金并剝離圖案化作為電極導(dǎo)線層，如圖4(b)所示。
[0048]A3:在電極導(dǎo)線層之上沉積pary Iene隔離層，如圖4(c)所示。
[0049]A4:刻蝕parylene隔離層形成開口，如圖4(d)所示。
[0050]A5:對(duì)開口沉積Pt/Ti合金并剝離圖案化作為電極，如圖4(e)所示。
[0051 ] A6:在parylene薄膜層、電極導(dǎo)線層和parylene隔離層之上沉積parylene封裝層，如圖4(f)所示。
[0052]A7:刻蝕parylene封裝層以露出電極，如圖4(g)所示。
[0053]A8:去除硅基底，如圖4(h)所示。
[0054]本發(fā)明實(shí)施例的制備方法，具有批處理，加工效率高不涉及高溫工藝的優(yōu)點(diǎn)。
[0055]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜2的結(jié)構(gòu)如圖5(i)所示，包括硅基底、位于娃基底之上的Si02層、位于Si02層之上的Si3N4層、位于Si3N4層之上的底電極、位于底電極之上的PZT薄膜層、位于PZT薄膜層之上的頂電極、覆蓋于Si3N4層、底電極層、PZT薄膜層和頂電極層之上的pary I ene封裝層。本發(fā)明實(shí)施例的PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜2具有體積小，線性好，頻帶寬的特點(diǎn)。
[0056]本發(fā)明的實(shí)施例還針對(duì)上述PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜2提出一種制備方法，具體包括以下步驟:
[0057]B1:提供娃基底1mm，如圖5(a)所不。
[0058]B2:在硅基底之上高溫氧化形成S12層，如圖5(b)所示。
[0059]B3:在S12層之上等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積Si3N4層，如圖5(c)所示。
[0060] B4:在Si3N4層之上金屬離子束蒸發(fā)沉積Pt/Ti合金并剝離圖案化作為底電極，如圖5(d)所示。
[0061 ] B5:在Si3N4層和底電極之上溶膠凝膠(Sol-Gel)工藝650°C形成PZT薄膜，如圖5(e)所示。
[0062]B6:濕法刻蝕PZT薄膜形成圖案化表面，如圖5(f)所示。
[0063 ] B7:金屬離子束蒸發(fā)沉積Au/Cr合金并剝離圖案化作為頂電極，如圖5 (g)所示。
[0064]B8:對(duì)基底進(jìn)行刻蝕形成預(yù)定形狀，如圖5(h)所示。
[0065]B9:在Si3N4層、底電極層、PZT薄膜層和頂電極層之上形成parylene封裝層，如圖5
(i)所示。
[0066]本發(fā)明實(shí)施例的制備方法，具有成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0067]本發(fā)明的實(shí)施例還提出一種集成parylene薄膜電極陣列和PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜的方法，包括以下步驟:
[0068]Cl:將上述實(shí)施例制備的壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜與上述實(shí)施例制備的人工耳蝸薄膜電極陣列進(jìn)行鍵合。
[0069]具體地，請(qǐng)參考圖6，PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜2的背面與parylene薄膜電極陣列I的正面直接鍵合。這種直接鍵合的工藝路線使兩獨(dú)立器件在設(shè)計(jì)與加工階段相互獨(dú)立，薄膜電極陣列能夠具有更高的電極密度，PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜能夠具有更大的平面尺寸，驅(qū)動(dòng)能力更強(qiáng)。
[0070]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在步驟Cl以后還可以包括以下步驟:
[0071]C2:采用激光分離或離子反應(yīng)分離壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜的硅基底，兩器件鍵合后再配合PZT與原基底的分離。
[0072]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，鍵合方式包括:熱壓鍵合、紫外固化聚氨酯和環(huán)氧樹脂膠合。
[0073]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，parylene薄膜電極陣列I和PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜2通過一次流片加工集成器件。這種加工方法具有工藝效率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0074]具體地，一次流片加工集成方法包括以下步驟:
[0075]S1:硅片研磨置1mm，如圖7(a)所示。
[0076]S2:對(duì)硅片進(jìn)行高溫氧化以在對(duì)片表面形成S12層，如圖7(b)所示。
[0077]S3:等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積Si3N4層，如圖7(c)所示。
[0078]S4:在對(duì)Si3N4層之上進(jìn)行金屬離子束蒸發(fā)沉積Pt/Ti合金，并剝離圖案化作為底電極，如圖7(d)所示。
[0079]S5:對(duì)S12層、Si3N4層和底電極溶膠凝膠(Sol-Gel)工藝650°C沉積Iym PZT薄膜，如圖7(e)所示。
[0080]S6:濕法刻蝕PZT薄膜使其形成圖案化結(jié)構(gòu)，如圖7 (f)所示。
[0081 ] S7:沉積第一層1.5μπι parylene作為PZT隔離層與電極陣列基底，如圖7(g)所示。
[0082]S8:氧等離子刻蝕pary Iene層露出PZT頂電極部位，如圖7(h)所示。
[0083]S9:金屬離子束蒸發(fā)沉積Au/Cr合金Ιμπι并剝離圖案化作為PZT頂電極與電極陣列導(dǎo)線，如圖7(i)所示。
[0084]S10:沉積第二層Ιμ??的pary Iene作為隔離層，如圖7 (j)所示。
[0085]Sll:氧等離子刻蝕隔離層露出電極部位，如圖7(k)所示。
[0086]SI 2:在露出電極的部位金屬離子束蒸發(fā)沉積Pt/Ti合金，如圖7(1)所示。
[0087]S13:沉積第三層Ιμ??的pary Iene作為封裝層，如圖7 (m)所示。
[0088]S14:氧等離子刻蝕封裝層露出電極部位并減薄PZT封裝層，如圖7(n)所示。
[0089]S15:深度離子反應(yīng)刻蝕氧化娃、氮化娃、娃基底，釋放PZT薄膜結(jié)構(gòu)、pary Iene薄膜電極陣列結(jié)構(gòu)，如圖7(0)所示。
[0090]另外，本發(fā)明實(shí)施例的耳蝸的植入體執(zhí)行端和電極陣列、微驅(qū)動(dòng)薄膜制備方法。的其它構(gòu)成以及作用對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言都是已知的，為了減少冗余，不做贅述。
[0091]在本說明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0092]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聲電混合激勵(lì)人工耳蝸的植入體執(zhí)行端，其特征在于，包括: 人工耳蝸薄膜電極陣列，作為電激勵(lì)源植入人工耳蝸的頂部； 壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜，作為聲激勵(lì)源位于所述人工耳蝸的底部；以及 驅(qū)動(dòng)電路，與所述人工耳蝸薄膜電極陣列和壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜連接，用于接收體外聲處理模塊所輸入的包含聲音信息的信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)以驅(qū)動(dòng)所述人工耳蝸薄膜電極陣列和所述壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲電混合激勵(lì)人工耳蝸的植入體執(zhí)行端，其特征在于，所述人工耳蝸薄膜電極陣列包括: 基底parylene薄膜層； 形成在所述parylene薄膜層之上的電極導(dǎo)線層； 形成在電極導(dǎo)線層之上的parylene隔離層，其中，所述parylene隔離層設(shè)置有開口 ； 通過所述開口引出的電極，其中，所述電極與所述電極導(dǎo)線層連接；以及 覆蓋于所述parylene薄膜層、所述電極導(dǎo)線層和所述隔離層之上的parylene封裝層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲電混合激勵(lì)人工耳蝸的植入體執(zhí)行端，其特征在于，所述壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜包括: 硅基底； 位于所述娃基底之上的Si02層； 位于所述S12層之上的Si3N4層； 位于所述Si3N4層之上的底電極； 位于所述底電極之上的PZT薄膜層； 位于所述PZT薄膜層之上的頂電極；以及 覆蓋于所述硅基底、所述S12層、所述Si3N4層、所述底電極層、所述PZT薄膜層和所述頂電極層之上的parylene封裝層。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲電混合激勵(lì)人工耳蝸的植入體執(zhí)行端，其特征在于，所述人工耳蝸薄膜電極陣列和所述壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜在同晶圓上通過一次流片加工集成器件。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的聲電混合激勵(lì)人工耳蝸的植入體執(zhí)行端，其特征在于，所述人工耳蝸薄膜電極陣列用于產(chǎn)生IkHz以上的聽力，所述壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜用于產(chǎn)生2kHz以下的聽力。6.—種制備如權(quán)利要求2所述的人工耳蝸薄膜電極陣列的方法，其特征在于，包括以下步驟: Al:在娃基底上沉積parylene薄膜層； A2:在所述parylene薄膜層之上沉積Au/Cr合金并剝離圖案化作為電極導(dǎo)線層； A3:在所述電極導(dǎo)線層之上沉積parylene隔離層； A4:刻蝕所述parylene隔離層形成開口 ； A5:對(duì)所述開口沉積Pt/Ti合金并剝離圖案化作為電極； A6:在所述parylene薄膜parylene薄膜層、所述電極導(dǎo)線層和所述parylene隔離層之上沉積parylene封裝層； A7:刻蝕所述parylene封裝層以露出所述電極；以及 A8:去除所述娃基底。7.—種制備如權(quán)利要求3所述的壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜的方法，其特征在于，包括以下步驟: BI:提供娃基底； B2:在所述硅基底之上形成S12層； B3:在所述S12層之上沉積Si3N4層； B4:在所述Si3N4層之上沉積Pt/Ti合金并剝離圖案化作為底電極； B5:在所述Si3N4層和底電極之上形成PZT薄膜； B6:刻蝕所述PZT薄膜形成圖案化表面； B7:沉積Au/Cr合金并剝離圖案化作為頂電極； B8:對(duì)所述基底進(jìn)行刻蝕形成預(yù)定形狀；以及 B9:在所述Si3N4層、所述底電極層、所述PZT薄膜層和所述頂電極層之上形成parylene封裝層。8.一種集成parylene薄膜電極陣列和PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜的方法，其特征在于，包括以下步驟: Cl:將所述權(quán)利要求7制備的壓電微驅(qū)動(dòng)薄膜與所述權(quán)利要求6制備的人工耳蝸薄膜電極陣列進(jìn)行鍵合。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述鍵合的方式包括熱壓鍵合、紫外固化聚氨酯和環(huán)氧樹脂膠合。10.—種一次流片同晶圓加工parylene薄膜電極陣列和PZT微驅(qū)動(dòng)薄膜的方法，其特征在于，包括以下步驟: SI:提供娃片； S2:對(duì)所述硅片進(jìn)行高溫氧化以在所述硅片表面形成S12層； S3:在所述S12層之上通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積Si3N4層； S4:在Si3N4層之上進(jìn)行金屬離子束蒸發(fā)沉積Pt/Ti合金，并剝離圖案化作為底電極； S5:對(duì)S12層、Si3N4層和底電極沉積PZT薄膜； S6:刻蝕PZT薄膜使其形成圖案化結(jié)構(gòu)； S7:沉積parylene層作為PZT隔離層與電極陣列基底； S8:刻蝕所述pary I ene層以在所述圖案化結(jié)構(gòu)上方形成開口； S9:在所述開口處沉積Au/Cr合金并剝離圖案化作為PZT頂電極與電極陣列導(dǎo)線； S10:沉積pary I ene隔離層； S11:氧等離子刻蝕所述pary I en隔離層露出所述PZT頂電極； S12:在露出電極的部位金屬離子束蒸發(fā)沉積Pt/Ti合金； S13:沉積parylene封裝層； S14:氧等離子刻蝕所述封裝層露出電極部位并減薄PZT封裝層；以及 S15:離子反應(yīng)刻蝕所述娃片，釋放PZT薄膜結(jié)構(gòu)和parylene薄膜電極陣列結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】A61N1/36GK105854183SQ201610348989
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日
【發(fā)明人】尤政, 羅川, 徐雨辰
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)