本發(fā)明屬于微透鏡，具體涉及一種槽中微透鏡的制作方法及槽中微透鏡結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、微透鏡，尤其是硅透鏡，在光通訊、光傳輸、激光雷達(dá)以及工控消費等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。槽中透鏡因其不僅可以保護(hù)透鏡結(jié)構(gòu)，而且能為后續(xù)封裝提供支撐平臺，而越來越受到行業(yè)追捧。但是，現(xiàn)有工藝開發(fā)的槽深有限，一般在50μm以內(nèi)，嚴(yán)重影響使用范圍。

2、現(xiàn)有技術(shù)一般是通過金屬掩膜路線或者是鍵合工藝路線制作槽中透鏡，兩者都具有極大的弊端。金屬掩膜路線中，金屬掩膜制作困難，厚度有限，工藝復(fù)雜且成本高，限制了工藝大規(guī)模推廣，難以制作槽深50μm以上結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。金屬鍵合工藝路線中，主要是要分開制作透鏡結(jié)構(gòu)和深槽結(jié)構(gòu)，工藝相對復(fù)雜且存在可靠性風(fēng)險，尤其是在嚴(yán)苛的高速通訊應(yīng)用領(lǐng)域。

3、現(xiàn)有技術(shù)cpo(共封裝光學(xué))領(lǐng)域需要直接依靠深槽結(jié)構(gòu)貼裝對準(zhǔn)，作為耦合焦距，要求深槽公差在±5μm以內(nèi)，因而對現(xiàn)有技術(shù)提出了很大挑戰(zhàn)。

4、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種槽中微透鏡的制作方法及槽中微透鏡結(jié)構(gòu)，其通過三次刻蝕工藝完成微透鏡的轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)槽中微透鏡的制作，且能精確控制槽的深度，控制槽深誤差范圍在2μm之內(nèi)。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一具體實施例提供的技術(shù)方案如下：

3、一種槽中微透鏡的制作方法，所述槽具有大于微透鏡矢高的預(yù)設(shè)深度，所述制作方法包括：

4、提供襯底，所述襯底具有第一表面，所述第一表面包括第一區(qū)域、環(huán)繞所述第一區(qū)域的第二區(qū)域和環(huán)繞所述第二區(qū)域的第三區(qū)域；

5、在所述第一表面的第一區(qū)域上形成膠球微透鏡面形；

6、對所述膠球微透鏡面形以及所述第一表面進(jìn)行第一次刻蝕，將所述膠球微透鏡面形復(fù)刻轉(zhuǎn)移至所述襯底上，形成微透鏡；

7、在所述襯底形成有微透鏡的一側(cè)表面形成保護(hù)層；

8、去除所述第一區(qū)域和第二區(qū)域的保護(hù)層以暴露出所述微透鏡和襯底；

9、對所述第一區(qū)域的微透鏡和第二區(qū)域的襯底以第一刻蝕速率進(jìn)行第二次刻蝕，形成槽中微透鏡，其中，第二次刻蝕的深度小于所述預(yù)設(shè)深度；

10、繼續(xù)對所述第一區(qū)域的微透鏡和第二區(qū)域的襯底以第二刻蝕速率進(jìn)行第三次刻蝕，以使所述槽中微透鏡中槽的深度達(dá)到所述預(yù)設(shè)深度，所述第二刻蝕速率小于所述第一刻蝕速率。

11、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，

12、所述第一刻蝕速率范圍為10μm/min-20μm/min，壓力為15mtorr-40mtorr；

13、所述第二刻蝕刻率范圍為1μm/min-2μm/min，壓力為15mtorr-40mtorr。

14、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述第二次刻蝕和所述第三次刻蝕均采用深硅刻蝕法。

15、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述第二次刻蝕過程中，鈍化氣體包括c4f8，氣體流量范圍為500sccm-100sccm，上電極功率為1500w-2500w，下電極功率為0，鈍化時間為1s-3s；刻蝕氣體包括sf6，氣體流量范圍500sccm-100sccm，上電極功率為1500w-2500w，下電極功率為20w-100w，時間1s-3s。

16、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述第三次刻蝕過程中，鈍化氣體包括c4f8，氣體流量范圍為100sccm-200sccm，上電極功率為800w-1500w，下電極功率為0，鈍化時間為1s-3s；刻蝕氣體包括sf6，氣體流量范圍80sccm-150sccm，上電極功率為800w-1200w，下電極功率為20w-100w，時間1s-3s。

17、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述第一次刻蝕采用穩(wěn)態(tài)刻蝕法；和/或，

18、所述第一次刻蝕的刻蝕氣體為氟基氣體，所述氟基氣體包括sf6、cf4、chf3、c4f8中的一種或多種；和/或，

19、所述第一次刻蝕的刻蝕氣體流量范圍為20sccm-40sccm；和/或，

20、所述第一次刻蝕的刻蝕功率為600w-1000w，射頻功率為300w-500w，壓力為3mtorr-10mtorr。

21、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，述保護(hù)層的材料包括氧化硅；和/或，

22、采用等離子增強化學(xué)氣相淀積方式形成所述保護(hù)層，其中，沉積溫度為300℃-350℃，功率為50w-80w，壓力為100pa-120pa，反應(yīng)氣體包括sih4和n2o；和/或，

23、保護(hù)層的沉積厚度為500nm-1000nm；和/或

24、所述保護(hù)層與所述襯底的刻蝕選擇比為(1：50)-(1：200)。

25、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，去除所述第一區(qū)域和第二區(qū)域的保護(hù)層以暴露出所述微透鏡和襯底，包括：

26、在所述保護(hù)層表面形成光刻膠層；

27、刻蝕所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的光刻膠層以暴露出所述第一區(qū)域和第二區(qū)域的保護(hù)層；

28、采用穩(wěn)態(tài)刻蝕法對所述第一區(qū)域和第二區(qū)域的保護(hù)層進(jìn)行刻蝕以暴露出所述微透鏡和襯底。

29、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，刻蝕所述保護(hù)層時，刻蝕氣體為氟基氣體，所述氟基氣體包括sf6、cf4、chf3、c4f8中的一種或多種；刻蝕氣體流量范圍為20sccm-40sccm；刻蝕功率為600w-1000w，射頻功率為300w-500w，壓力為3mtorr-10mtorr。

30、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，對所述第一區(qū)域的微透鏡和第二區(qū)域的襯底進(jìn)行第二次刻蝕的步驟之前，還包括：

31、去除所述第三區(qū)域的光刻膠層的步驟。

32、一種槽中微透鏡結(jié)構(gòu)，采用上述的槽中微透鏡的制作方法制作而成。

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的槽中微透鏡的制作方法及槽中微透鏡結(jié)構(gòu)，其通過三次刻蝕工藝完成微透鏡的轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)槽中微透鏡的制作，且能精確控制槽的深度，控制槽深誤差范圍在2μm之內(nèi)，適用于槽深大于或等于50μm的超深槽中微透鏡的制作。

34、本發(fā)明的槽中微透鏡的制作方法及槽中微透鏡結(jié)構(gòu)，微透鏡或微透鏡陣列位于槽內(nèi)，槽壁不僅起到支撐保護(hù)作用，防止微透鏡臟污和劃傷，槽的深度可以用于后續(xù)光芯片的精確定位。

35、本發(fā)明的槽中微透鏡的制作方法及槽中微透鏡結(jié)構(gòu)，三次刻蝕工藝包括一次穩(wěn)態(tài)刻蝕和兩次深硅刻蝕，穩(wěn)態(tài)刻蝕可以實現(xiàn)微透鏡的轉(zhuǎn)移，第一次深硅刻蝕采用快速率刻蝕可以形成槽結(jié)構(gòu)輪廓，第二次深硅刻蝕采用慢速率刻蝕實現(xiàn)槽結(jié)構(gòu)深度的精準(zhǔn)控制。

36、本發(fā)明的槽中微透鏡的制作方法及槽中微透鏡結(jié)構(gòu)，第一次刻蝕之后形成有保護(hù)層，能為后續(xù)工藝刻蝕提供刻蝕阻擋層。

技術(shù)特征：

1.一種槽中微透鏡的制作方法，其特征在于，所述槽具有大于微透鏡矢高的預(yù)設(shè)深度，所述制作方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槽中微透鏡的制作方法，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槽中微透鏡的制作方法，其特征在于，所述第二次刻蝕和所述第三次刻蝕均采用深硅刻蝕法。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的槽中微透鏡的制作方法，其特征在于，所述第二次刻蝕過程中，鈍化氣體包括c4f8，氣體流量范圍為500sccm-100sccm，上電極功率為1500w-2500w，下電極功率為0，鈍化時間為1s-3s；刻蝕氣體包括sf6，氣體流量范圍500sccm-100sccm，上電極功率為1500w-2500w，下電極功率為20w-100w，時間1s-3s。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的槽中微透鏡的制作方法，其特征在于，所述第三次刻蝕過程中，鈍化氣體包括c4f8，氣體流量范圍為100sccm-200sccm，上電極功率為800w-1500w，下電極功率為0，鈍化時間為1s-3s；刻蝕氣體包括sf6，氣體流量范圍80sccm-150sccm，上電極功率為800w-1200w，下電極功率為20w-100w，時間1s-3s。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槽中微透鏡的制作方法，其特征在于，所述第一次刻蝕采用穩(wěn)態(tài)刻蝕法；和/或，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槽中微透鏡的制作方法，其特征在于，所述保護(hù)層的材料包括氧化硅；和/或，

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槽中微透鏡的制作方法，其特征在于，去除所述第一區(qū)域和第二區(qū)域的保護(hù)層以暴露出所述微透鏡和襯底，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的槽中微透鏡的制作方法，其特征在于，刻蝕所述保護(hù)層時，刻蝕氣體為氟基氣體，所述氟基氣體包括sf6、cf4、chf3、c4f8中的一種或多種；刻蝕氣體流量范圍為20sccm-40sccm；刻蝕功率為600w-1000w，射頻功率為300w-500w，壓力為3mtorr-10mtorr。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的槽中微透鏡的制作方法，其特征在于，對所述第一區(qū)域的微透鏡和第二區(qū)域的襯底進(jìn)行第二次刻蝕的步驟之前，還包括：

11.一種槽中微透鏡結(jié)構(gòu)，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-10任一項所述的槽中微透鏡的制作方法制作而成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種槽中微透鏡的制作方法及槽中微透鏡結(jié)構(gòu)，通過三次刻蝕工藝完成微透鏡的轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)槽中微透鏡的制作，且能精確控制槽的深度，控制槽深誤差范圍在2μm之內(nèi)，適用于槽深大于或等于50μm的超深槽中微透鏡的制作。其中，三次刻蝕工藝包括一次穩(wěn)態(tài)刻蝕和兩次深硅刻蝕，穩(wěn)態(tài)刻蝕可以實現(xiàn)微透鏡的轉(zhuǎn)移，第一次深硅刻蝕采用快速率刻蝕可以快速形成槽結(jié)構(gòu)輪廓，第二次深硅刻蝕采用慢速率刻蝕實現(xiàn)槽結(jié)構(gòu)深度的精準(zhǔn)控制。

技術(shù)研發(fā)人員：朱斌青,朱濤,姜春陽,盧建婭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州蘇納光電有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6