[发明专利]制造微透镜的方法

说明书

在载体(1)上施加抗蚀剂层(2)，在抗蚀剂层中形成具有悬突或凹入的侧壁的开口，将载体裸露在开口中，沉积透镜材料(5)，因而在开口中的载体上形成透镜(6)，以及去除抗蚀剂层。

本发明涉及微透镜的制造。

微透镜是非常小的透镜，通常直径小于1mm，例如通常可以小到10μm。它们被广泛用作光电半导体设备的无源光学组件，以通过折射来聚焦或散射辐射。微透镜由折射率与相邻材料的折射率不同的材料组成，因此辐射的折射发生在微透镜的表面。因为尺寸小，所以微透镜的制造需要特别高的精度。

球面微透镜能够通过例如抗腐蚀剂的热回流来制造。将抗蚀剂层施加在玻璃衬底或熔融石英晶片上，并且构造成圆柱形的柱子。由于表面张力，柱子随后的热回流产生具有球形表面的结构。这些结构能够通过反应离子刻蚀(RIE)转移到衬底或晶片中。在此过程中，几乎无法避免初始透镜形状的变形。对于一些其他图案转移方法，需要较高的处理温度和较高的压力，这能够导致由应力所引起的最终透镜形状的变形。此外，较低生产量和较高处理成本是这些复杂处理流程的固有问题。

本发明的一个目的是提供一种制造微透镜的有效方法。

该目的通过根据权利要求1的微透镜的制造方法来实现。该方法的变型来自从属权利要求。

该方法利用具有开口的三维结构的抗蚀剂层，该开口具有悬突或凹入的侧壁的轮廓，能够根据半导体技术的标准方法、尤其是使用负性光刻胶和光刻法来生产具有悬突或凹入的侧壁的轮廓的开口。负性光刻胶是一种光致抗蚀剂，其中光致抗蚀剂暴光的部分不能溶解于显影剂，从而仅光致抗蚀剂未曝光的部分被显影剂溶解。

然后提供给微透镜的材料被通过蒸发技术、溅射工艺或与剥离工艺兼容的任何其他工艺来沉积。沉积的透镜材料的一部分在开口内形成微透镜。通过随后的剥离工艺将沉积的透镜材料的剩余部分与残留的抗蚀剂一起去除。

该方法包括：在载体上施加抗蚀剂层；在抗蚀剂层中形成具有悬突或凹入的侧壁的开口，该载体裸露在开口处；沉积透镜材料，从而在开口中的载体上形成透镜；以及去除抗蚀剂层。抗蚀剂层可以特别地包括负性光刻胶。

在该方法的变型中，悬突或凹入的侧壁形成为包括至少一个台阶，该至少一个台阶在抗蚀剂层的不同深度的区域中提供开口的不同宽度。悬突或凹入的侧壁尤其能够形成为包括多个台阶。在该方法的其他变型中，悬突或凹入的侧壁是光滑的。

在该方法的另外的变型中，透镜材料通过蒸发或通过溅射、特别是反应溅射来沉积。

在另外的变型中，透镜材料是无机材料。

在另外的变型中，载体包括半导体衬底和半导体衬底上的电介质，并且抗蚀剂层被施加在电介质上。电介质尤其可以包括金属间电介质，金属层被嵌入其中。电介质可以进一步包括钝化层，该钝化层形成在金属间电介质之上或金属间电介质之中，透镜形成在钝化层的孔径上方。

在另外的变型中，透镜材料包括金属的氧化物。在该变型中，透镜材料尤其可以包括例如选自SiO₂、HfO₂、Nb₂O₅和TiO₂中的至少一种氧化物。其他氧化物也可以是合适的。例如，透镜材料可以由非晶硅或非晶锗替代。

下面结合附图对本方法进行详细描述。除非另有说明，否则上述定义也适用于以下描述。

图1是载体上的三维图案化的抗蚀剂层的剖面图。

图2是根据图1的沉积了透镜材料之后的剖面图。

图3是根据图2的去除了抗蚀剂层之后的剖面图。

图4是取决于侧向位置的透镜高度的图。

图5是包括具有能够根据所描述的方法形成的透镜的光电二极管的半导体装置的剖面图。