[发明专利]制造晶圆级光学元件的方法

说明书

相关的申请数据

本申请要求于2009年7月2日提交的美国专利申请No.12/497,441的优先权，其全部内容通过引用并入于此。

技术领域

本发明涉及光学元件，并且特别地涉及以晶圆(wafer)级制造的具有透镜结构的光学元件。

背景技术

晶圆级制造技术用于有效及大量地制造在光学成像设备中使用的光学元件以及其它构件。现有的用于光学元件的晶圆级制造技术采用在其上形成诸如透镜的光学结构的透明基板晶圆。该透明基板晶圆为光学元件提供机械刚性，由此可便于下游处理及加工。此外，透明晶圆基板提供表面，该表面用于安装一个或多个孔径(aperture)，以控制来自或到达光学系统的其它光学构件或感测构件的期望量的电磁辐射的透射。

图1示出了使用基板的晶圆级光学元件。图1中的光学元件(100)由基板(102)、沉积于基板(102)的一个表面上的第一透镜结构(104)及沉积于基板(102)的相反侧上的第二透镜结构(106)组成。另外，用于光学元件(100)的孔径(108)形成于基板(102)的表面上。

然而，利用透明基板晶圆确实存在一些缺点。一个缺点是当透明基板位于透镜结构之间时调制传递函数(MTF)值会降低。此外，基板晶圆会将设计和/或机械约束施加于沉积于该晶圆上的光学结构上。例如，基板晶圆可限制光学元件的最小中心厚度。并且，与透镜结构相比，基板晶圆会随温度波动表现得不同。此外，基板晶圆占据了制造光学元件的成本的相当大部分。

发明内容

在一个方面中，本发明提供了一种晶圆级光学元件，其消除了布置于该元件的光学结构或光学表面之间的支撑基板，例如基板晶圆或其一部分。此外，在另一方面中，本发明提供了一种晶圆级光学元件，在该光学元件内包括一个或多个孔径，其中该光学元件不包括布置于该元件的光学结构或光学表面之间的晶圆基板或其一部分。

在元件的光学结构或表面之间没有支撑基板的晶圆级光学元件可提供若干优点，包括增强元件的光学性能。例如，在光学结构或表面之间没有基板的晶圆级光学元件可呈现减小的中心厚度和改善的MTF值。此外，通过从光学元件的构造去除基板可消除因光学结构或表面沉积于基板上的基板弯曲。

在一个实施例中，本发明的光学元件包括晶圆级透镜，其包括联接于第二透镜结构的第一透镜结构，其中在第一透镜结构与第二透镜结构之间存在界面。此外，在联接第一透镜结构及第二透镜结构中，本发明的晶圆级透镜不包括位于第一透镜结构及第二透镜结构之间的支撑基板晶圆。在一些实施例中，存在于第一透镜结构与第二透镜结构之间的界面包括光学活性表面。

晶圆级透镜的第一透镜结构和第二透镜结构可包括任何与本发明的描述对象不一致的材料。在一些实施例中，第一透镜结构和第二透镜结构包括聚合材料、玻璃材料或其组合。此外，在一些实施例中，第一透镜结构和第二透镜结构包括相同的材料。在其它实施例中，第一透镜结构和第二透镜结构包括不同的材料。

在另一实施例中，包括晶圆级透镜的光学元件还包括布置于第一透镜结构与第二透镜结构之间的至少一个孔径，该晶圆级透镜包括联接于第二透镜结构的第一透镜结构。在一些实施例中，位于第一透镜结构与第二透镜结构之间的至少一个孔径被嵌入晶圆级透镜中。

此外，由于晶圆级透镜不包括根据本发明实施例的晶圆基板，所以在透镜内的至少一个孔径与晶圆基板不相关联。在一些实施例中，晶圆级透镜的一个或多个孔径是与第一透镜结构相关联的。在其它实施例中，晶圆级透镜的一个或多个孔径是与第二透镜结构相关联的。在另一实施例中，一个或多个孔径是与第一透镜结构和第二透镜结构都相关联的。

在一些实施例中，孔径可位于晶圆级透镜中的任何期望位置。在一些实施例中，孔径位于第一透镜结构与第二透镜结构之间的界面处。

另外，在一些实施例中，包括晶圆级透镜的光学元件还包括一个或多个可操作以减少进入晶圆级透镜的杂散光的量的挡板。在一些实施例中，包括晶圆级透镜的光学元件还包括联接于晶圆级透镜的至少一个间隔物。在一些实施例中，间隔物可增加光学元件的刚性，由此便于下游处理及加工。例如，在一些实施例中，间隔物可便于包括晶圆级透镜的光学元件与其它光学构件或感测构件的堆叠或联接。