本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，特別涉及一種光學(xué)器件及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、目前光學(xué)器件(cis/spad等)的制造，通常先在芯片廠完成芯片的制造，接著寄給專門的微透鏡廠來做微透鏡(microlens，ml)。由于其間運(yùn)輸?shù)戎苻D(zhuǎn)需要時(shí)間，導(dǎo)致光學(xué)器件的生產(chǎn)周期比較長(zhǎng)，此外，現(xiàn)有工藝制造的微透鏡致密性和均勻性較差，光學(xué)效率也較低，很難滿足高性能設(shè)備的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)器件及其制造方法，以解決現(xiàn)有工藝生產(chǎn)周期長(zhǎng)和/或制造的微透鏡致密性和均勻性較差，光學(xué)效率也較低的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種光學(xué)器件的制造方法，所述光學(xué)器件的制造方法包括：

3、提供基底結(jié)構(gòu)；

4、在所述基底結(jié)構(gòu)上形成第一介質(zhì)層；以及，

5、圖案化去除部分所述第一介質(zhì)層以在所述第一介質(zhì)層內(nèi)形成開口，所述開口將所述第一介質(zhì)層劃分出至少一個(gè)第一子介質(zhì)層，圓角化所述第一子介質(zhì)層以形成微透鏡。

6、可選的，在所述的光學(xué)器件的制造方法中，圓角化所述第一子介質(zhì)層包括：

7、在所述第一子介質(zhì)層上形成圖形化掩膜層，以所述圖形化掩膜層為掩膜刻蝕所述第一子介質(zhì)層表面與側(cè)面的連接處以形成曲面。

8、可選的，在所述的光學(xué)器件的制造方法中，所述圖形化掩膜層暴露出所述第一子介質(zhì)層的邊緣表面；刻蝕所述第一子介質(zhì)層表面與側(cè)面的連接處包括：

9、刻蝕暴露出的所述第一子介質(zhì)層的邊緣表面。

10、可選的，在所述的光學(xué)器件的制造方法中，形成所述圖形化掩膜層的方法包括：

11、在所述第一介質(zhì)層上形成第一掩膜層；

12、圖案化所述第一掩膜層以形成第一基礎(chǔ)圖形掩膜層，并以所述第一基礎(chǔ)圖形掩膜層為掩膜，刻蝕部分厚度的所述第一介質(zhì)層以形成所述開口；

13、限縮所述第一基礎(chǔ)圖形掩膜層以形成所述圖形化掩膜層。

14、可選的，在所述的光學(xué)器件的制造方法中，在刻蝕所述第一子介質(zhì)層表面與側(cè)面的連接處之后，圓角化所述第一子介質(zhì)層還包括：

15、重復(fù)一次或多次執(zhí)行：限縮所述圖形化掩膜層以暴露出所述第一子介質(zhì)層的邊緣表面，并以限縮后的所述圖形化掩膜層為掩膜刻蝕暴露出的所述第一子介質(zhì)層的邊緣表面。

16、可選的，在所述的光學(xué)器件的制造方法中，所述圖形化掩膜層覆蓋所述第一子介質(zhì)層的邊緣表面；刻蝕所述第一子介質(zhì)層表面與側(cè)面的連接處包括：

17、刻蝕所述第一子介質(zhì)層，在所述圖形化掩膜層邊緣位置，所述第一子介質(zhì)層和所述圖形化掩膜層的刻蝕選擇比小于x：1；在所述圖形化掩膜層的中部位置，所述第一子介質(zhì)層和所述圖形化掩膜層的刻蝕選擇比大于x：1。

18、可選的，在所述的光學(xué)器件的制造方法中，形成所述圖形化掩膜層包括，

19、在所述第一介質(zhì)層上依次形成第二介質(zhì)層和第二掩膜層；

20、圖案化所述第二掩膜層以形成第二基礎(chǔ)圖形掩膜層，并以所述第二基礎(chǔ)圖形掩膜層為掩膜，刻蝕所述第二介質(zhì)層以得到所述圖形化掩膜層，并刻蝕部分厚度的所述第一介質(zhì)層以形成所述開口。

21、可選的，在所述的光學(xué)器件的制造方法中，圓角化所述第一子介質(zhì)層包括：

22、形成第三介質(zhì)層，所述第三介質(zhì)層至少覆蓋所述第一子介質(zhì)層的側(cè)面以使所述第一子介質(zhì)層表面與側(cè)面的連接處形成曲面。

23、可選的，在所述的光學(xué)器件的制造方法中，所述第一子介質(zhì)層包括至少兩層子層，各層所述子層在平行于所述基底結(jié)構(gòu)表面的截面寬度從遠(yuǎn)離所述基底結(jié)構(gòu)向靠近所述基底結(jié)構(gòu)的方向逐漸增大；

24、其中，所述第三介質(zhì)層覆蓋各層所述子層的側(cè)面。

25、可選的，在所述的光學(xué)器件的制造方法中，所述開口將所述第一介質(zhì)層劃分出第二子介質(zhì)層，所述第一子介質(zhì)層位于所述第二子介質(zhì)層上。

26、可選的，在所述的光學(xué)器件的制造方法中，圓角化所述第一子介質(zhì)層的同時(shí)，還圖案化和/或圓角化所述第二子介質(zhì)層。

27、本發(fā)明還提供一種光學(xué)器件，所述光學(xué)器件包括：基底結(jié)構(gòu)；以及，位于所述基底結(jié)構(gòu)上的微透鏡，所述微透鏡通過圖形化和圓角化位于所述基底結(jié)構(gòu)上的第一介質(zhì)層形成。

28、可選的，在所述的光學(xué)器件中，所述微透鏡材質(zhì)為氧化硅。

29、可選的，在所述的光學(xué)器件中，所述微透鏡采用如上所述的光學(xué)器件的制造方法形成。

30、在本發(fā)明提供的光學(xué)器件及其制造方法中，在基底結(jié)構(gòu)上形成第一介質(zhì)層，通過圖案化去除部分所述第一介質(zhì)層以在所述第一介質(zhì)層內(nèi)形成開口，所述開口將所述第一介質(zhì)層劃分出至少一個(gè)第一子介質(zhì)層，圓角化所述第一子介質(zhì)層以形成微透鏡，由此，所述微透鏡可以在芯片廠同時(shí)制造完成，無需另外轉(zhuǎn)移至專門的微透鏡廠，從而可以提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期。相應(yīng)的，所形成的光學(xué)器件具有通過半導(dǎo)體工藝形成的微透鏡，所述微透鏡的致密性和均勻性更高，從而也能得到更高的光學(xué)效率。

技術(shù)特征：

1.一種光學(xué)器件的制造方法，其特征在于，所述光學(xué)器件的制造方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件的制造方法，其特征在于，圓角化所述第一子介質(zhì)層包括：

3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)器件的制造方法，其特征在于，所述圖形化掩膜層暴露出所述第一子介質(zhì)層的邊緣表面；刻蝕所述第一子介質(zhì)層表面與側(cè)面的連接處包括：

4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)器件的制造方法，其特征在于，形成所述圖形化掩膜層的方法包括：

5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)器件的制造方法，其特征在于，在刻蝕所述第一子介質(zhì)層表面與側(cè)面的連接處之后，圓角化所述第一子介質(zhì)層還包括：

6.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)器件的制造方法，其特征在于，所述圖形化掩膜層覆蓋所述第一子介質(zhì)層的邊緣表面；刻蝕所述第一子介質(zhì)層表面與側(cè)面的連接處包括：

7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)器件的制造方法，其特征在于，形成所述圖形化掩膜層包括，

8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件的制造方法，其特征在于，圓角化所述第一子介質(zhì)層包括：

9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)器件的制造方法，其特征在于，所述第一子介質(zhì)層包括至少兩層子層，各層所述子層在平行于所述基底結(jié)構(gòu)表面的截面寬度從遠(yuǎn)離所述基底結(jié)構(gòu)向靠近所述基底結(jié)構(gòu)的方向逐漸增大；

10.如權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的光學(xué)器件的制造方法，其特征在于，所述開口將所述第一介質(zhì)層劃分出第二子介質(zhì)層，所述第一子介質(zhì)層位于所述第二子介質(zhì)層上。

11.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)器件的制造方法，其特征在于，圓角化所述第一子介質(zhì)層的同時(shí)，還圖案化和/或圓角化所述第二子介質(zhì)層。

12.一種光學(xué)器件，其特征在于，所述光學(xué)器件包括：基底結(jié)構(gòu)；以及，位于所述基底結(jié)構(gòu)上的微透鏡，所述微透鏡通過圖形化和圓角化位于所述基底結(jié)構(gòu)上的第一介質(zhì)層形成。

13.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)器件，其特征在于，所述微透鏡材質(zhì)為氧化硅。

14.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)器件，其特征在于，所述微透鏡采用如權(quán)利要求1～11中任一項(xiàng)所述的光學(xué)器件的制造方法形成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種光學(xué)器件及其制造方法，在基底結(jié)構(gòu)上形成第一介質(zhì)層，通過圖案化去除部分所述第一介質(zhì)層以在所述第一介質(zhì)層內(nèi)形成開口，所述開口將所述第一介質(zhì)層劃分出至少一個(gè)第一子介質(zhì)層，圓角化所述第一子介質(zhì)層以形成微透鏡，由此，所述微透鏡可以在芯片廠同時(shí)制造完成，無需另外轉(zhuǎn)移至專門的微透鏡廠，從而可以提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期。相應(yīng)的，所形成的光學(xué)器件具有通過半導(dǎo)體工藝形成的微透鏡，所述微透鏡的致密性和均勻性更高，從而也能得到更高的光學(xué)效率。

技術(shù)研發(fā)人員：吳聰,李得源,古立亮,謝巖,魏丹清
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢新芯集成電路股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10