[发明专利]二氧化硅微透镜及其制造方法

权利要求书

1.一种二氧化硅微透镜，包括基底层（3）和透镜层（2），透镜层（2）位于基底层（3）的正面上，其特征在于：还包括增透层Ⅰ（1）和增透层Ⅱ（4），所述增透层Ⅰ（1）覆盖于透镜层（2）的表面，增透层Ⅱ（4）覆盖于基底层（3）的背面；所述透镜层（2）包括第一透镜层（2-2）和第二透镜层（2-4），第二透镜层（2-4）包裹在第一透镜层（2-2）上，且通过高温回流融合为一体。

2.根据权利要求1所述的二氧化硅微透镜，其特征在于：所述基底层（3）的材料为石英玻璃材料；所述透镜层（2）的材料为掺硼、磷的二氧化硅材料，所述增透层Ⅰ（1）和增透层Ⅱ（4）的材料为氟化镁材料。

3.根据权利要求1或2所述的二氧化硅微透镜，其特征在于：所述基底层（3）和透镜层（2）的折射率相同。

4.根据权利要求1所述的二氧化硅微透镜，其特征在于：所述增透层Ⅰ（1）和增透层Ⅱ（4）的厚度相同，且等于光在增透层Ⅰ（1）或增透层Ⅱ（4）中波长的四分之一，从而使增透层Ⅰ（1）和增透层Ⅱ（4）的前后表面的两反射光相互抵消。

5.根据权利要求4所述的二氧化硅微透镜，其特征在于：所述增透层Ⅰ（1）和增透层Ⅱ（4）的厚度为285nm。

6.根据权利要求1所述的二氧化硅微透镜，其特征在于：所述透镜层（2）的截面呈平凸结构，所述第一透镜层（2-2）为圆台形状。

7.根据权利要求1或6所述的二氧化硅微透镜，其特征在于：所述基底层（3）的厚度为300μm-500μm。

8.根据权利要求1所述的二氧化硅微透镜的制造方法，步骤如下：

步骤S1：对基底层（3）表面做清洗处理，所述基底层（3）为石英晶圆；

步骤S2：采用PECVD淀积厚度为1-10um的掺硼、磷的二氧化硅层Ⅰ（2-1）；其中，PECVD设备的腔室气压为2000-3000mTorr，衬底温度为335-365℃，下电极射频功率为1600-2000W，硼烷和氮气混合气体流量为100-140sccm,硼烷在混合气体中的摩尔分数为5%-10%，磷烷和氮气混合气体流量为20-45sccm，磷烷在混合气体中的摩尔分数为5%-10%；

步骤S3：重复步骤S2，直至生长出厚度为10-100um的第一透镜层（2-2），然后对第一透镜层（2-2）进行高温退火处理，其中，退火温度为900-1100℃，退火时间为3-5小时；

步骤S4：对第一透镜层（2-2）表面做清洗处理；

步骤S5：在第一透镜层（2-2）表面形成掩模层5；

步骤S6：在掩模层（5）上旋涂一层正性或负性的光刻胶层（6），然后对光刻胶层6做前烘处理并自然降温；

步骤S7：对光刻胶层（6）进行曝光、显影、后烘，将光刻板上的图形转移到光刻胶层（6）上；

步骤S8：采用ICP刻蚀掩模层（5），以形成硬掩模层，然后采用ICP去除掩模层（5）上的光刻胶层（6）；

步骤S9：采用ICP刻蚀第一透镜层（2-2），以形成锥度为0.2-1的圆台（7）；

步骤S10：去除圆台（7）上的掩模层（5）；

步骤S11：采用PECVD淀积厚度为1-10um的掺硼、磷的二氧化硅层Ⅱ（2-3），然后对掺硼、磷的二氧化硅层Ⅱ（2-3）做高温回流处理；其中，PECVD设备的腔室气压为2000-3000mTorr，衬底温度为335-365℃，下电极射频功率为1600-2000W，硼烷和氮气混合气体流量为100-140sccm,硼烷在混合气体中的摩尔分数为5%-10%，磷烷和氮气混合气体流量为20-45sccm，磷烷在混合气体中的摩尔分数为5%-10%；回流温度为900-1100℃，回流时间为5-10小时；

步骤S12：重复步骤S11，直至生长出厚度为10-100um的第二透镜层（2-4），经ICP刻蚀后的第一透镜层（2-2）和第二透镜层（2-4）共同构成透镜层（2）；

步骤S13：对基底层（3）的背面进行减薄、抛光处理；其中，基底层3减薄后的厚度为300μm-500μm；

步骤S14：对透镜层（2）的正面和基底层（3）的背面做清洗处理；

步骤S15：采用溶胶-凝胶法，在透镜层（2）的正面和基底层（3）的背面分别旋涂增透层Ⅰ（1）和增透层Ⅱ（4）；其中，增透层Ⅰ（1）和增透层Ⅱ（4）的厚度均为285nm；

步骤S16：利用切割机将加工后的石英晶圆切成多个微透镜或微透镜阵列。