실리콘 건식식각과 습식식각을 이용한 신경 신호 기록용 탐침형 반도체 미세전극 어레이의 제작

Abstract

대뇌 피질에 삽입하여 깊이에 따라 신경 신호를 기록하기 위한 탐침형 반도체 미세전극 어레이(depth-type silicon microelectrode array, 일명 SNU probe)를 제작하였다. 붕소를 확산시켜 생성된 고농도 p-type doping 된 p+ 영역을 습식식각 정지점으로 사용하는 기존의 방법과 달리 실리콘 웨이퍼의 앞면을 건식식각하여 원하는 탐침 두께만큼의 깊이로 트렌치(trench)를 형성한 후 뒷면을 습식식각하는 방법으로 탐침형태의 미세 구조를 만들었다. 제작된 반도체 미세전극 어레이의 탐침 두께는 30um 이며 실리콘 건식식각을 위한 마스크로 6um 두께의 LTO(low teemperature oxide)를 사용하였다. 탐침의 두께는 개발된 본 공정을 이용해서 5~90um 범위까지 쉽게 조절할 수 있었다. 탐침의 두께를 보가 쉽게 조절할 수 있게 됨에 따라 여러 신경 조직에 필요한 다양한 구조의 반도체 미세전극 어레이를 개발할 수 있게 되었다. 본 공정을 이용해서 개발된 4채널 SNU probe를 사용하여 흰쥐의 제1차 체감각 피질에서 4채널 신경신호를 동시에 기록하였으며, 전기적 특성검사에서 기존의 탐침형 반도체 미세전극, 텅스텐 전극과 대등하거나 우수한 신호대 잡음비(signal to noise ratio, SNR)특성을 가짐을 확인하였다.