先進封裝 & 異質整合

近年來，腦神經科學不斷地被各國所重視。其中，如何有效地擷取腦神經訊號更是所有研發之中最關鍵的一步，因此，各類型的腦神經訊號擷取感測器推陳出新，期望能製作出全面性的功能。而一個優異的生醫感測器必須具備低訊號損失、低雜訊以及超高解析度、超高通道的特性；此外，為了達到特定需求，如實驗目標需自由移動，生醫感測器之輕薄短小也有其必要性，因此，本研究利用半導體標準製程可達到極細線寬的能力來滿足其超高解析度之需求，圖一顯示出了多種不同的生物訊號感測之探針結構，利用半導體製程技術，探針的感測密度有望能更進一步地提升。本團隊採用三維積體電路技術來進行高度異質整合，將整體封裝體積降至最小；藉由三維積體電路技術，繞線距離得以大幅降低，使得雜訊以及訊號損失皆可有效下降。此類型生醫感測器結構分為三大部分：矽穿孔、內埋式電極探針、中介層以及生醫晶片，如圖二所示。由圖中可以看到矽穿孔提供最短的垂直互連並極大地縮小了封裝體積。本團隊利用乾蝕刻技術製作出的探針形狀能夠與細胞組織更加的契合，使得訊號的讀取能夠更加順利，如圖三所示。此外，本團隊也開發了晶片級的凸塊沉積技術與晶片級堆疊技術藉以降低整體製程開發的成本，如圖四所示。圖五顯示出了最後封裝完成之結果，高線路密度的中介層可以承載多個晶片以增強生物傳感器的能力。這種新型高度異質整合的神經傳感微系統有望為生物醫學領域探索和解決未知的生物奧秘做出貢獻。