微透镜阵列及其制作方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种微透镜阵列及其制作方法，所述制作方法包括：提供基底；在基底内形成阵列浅槽；在基底上旋涂光刻胶，所述光刻胶覆盖基底表面及基底内的阵列浅槽；通过光刻、刻蚀工艺使所述阵列浅槽内的光刻胶达到预设高度；通过热熔融工艺在基底上形成光刻胶微透镜阵列；通过刻蚀工艺在基底内形成基底微透镜阵列，所述基底微透镜阵列中相邻的微透镜不在同一水平面内。采用本发明专利技术所提供的微透镜阵列制作方法，能够形成填充因子为100％的微透镜阵列，进而在将所述微透镜阵列应用于CCD或IRFPA等器件后，该微透镜阵列能够极大地提高器件的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件制作工艺
，更具体地说，涉及一种。
技术介绍
在半导体器件中，微透镜阵列常用来与图像传感器(CXD)、红外焦平面阵列(IRFPA)等集成，起到成像或聚能等作用。微透镜阵列的制作方法有多种，例如平面工艺离子交换法、光敏玻璃法、全息法、菲涅尔波带透镜法、光刻胶热熔融法等，在这些方法中，光刻胶热熔融法以其制作工艺简单、成本低和周期短等优点而被广泛应用。采用光刻胶热熔融法制作微透镜阵列的工艺过程主要包括基片预处理、涂胶、前烘、曝光、显影、熔化、热处理、检测和图案转移等步骤。依据上述工艺过程形成微透镜阵列的主要原理为将位于基片上的光刻胶进行加热，使固态的光刻胶转变成液态的、可流动的光刻胶，所述液态的、可流动的光刻胶在其表面张力的作用下便可形成球冠状结构的微透镜，多个微透镜以阵列的形式排列即为微透镜阵列。微透镜阵列的一个重要参数为微透镜阵列填充因子，所述微透镜阵列填充因子，也可称微透镜阵列有效占空比，就是指微透镜所占面积与整个阵列面积之比。当微透镜阵列与CCD或IRFPA等集成后，微透镜阵列填充因子直接影响其在成像或聚能等方面所起作用的大小，进而影响器件的性能参数。微透镜阵列填充因子越大，其在成像或聚能等方面所起作用也越大。在当今半导体器件越来越小型化的形势下，尺寸较小的CCD或IRFPA等会使得器件的灵敏度有所下降，此时为了提高器件的灵敏度，则需要提高集成在其上的微透镜阵列的填充因子。而现有工艺中常将微透镜阵列设计成圆形基底的形式，这种形式的微透镜阵列，其填充因子最大只能达到78. 5%。因此，微透镜阵列填充因子能否提高，直接影响CXD或IRFPA等器件的灵敏度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种，该方法能够制作出填充因子为100 %的微透镜阵列，进而将该微透镜阵列应用于CCD或IRFPA等器件后能够提高器件的灵敏度。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案一种微透镜阵列制作方法，该方法包括提供基底；在基底内形成阵列浅槽；、在基底上旋涂光刻胶，所述光刻胶覆盖基底表面及基底内的阵列浅槽；通过光刻、刻蚀工艺使所述阵列浅槽内的光刻胶达到预设高度；通过热熔融工艺在基底上形成光刻胶微透镜阵列；通过刻蚀工艺在基底内形成基底微透镜阵列，所述基底微透镜阵列中相邻的微透镜不在同一水平面内。优选的，上述方法中，通过热熔融工艺在基底上形成光刻胶微透镜阵列，具体包括将所述基底放入渐升温箱中保持10分钟；将所述基底放入恒温箱中保持40分钟；将所述基底放入渐降温箱中保持10分钟，从而在基底上形成光刻胶微透镜阵列。优选的，上述方法中，所述恒温箱的温度为160 200°C。优选的，上述方法中，将所述基底放入渐降温箱中保持10分钟，从而在基底上形成光刻胶微透镜阵列，之后还包括 对所述具有光刻胶微透镜阵列的基底进行热处理。本专利技术还提供了一种微透镜阵列，该微透镜阵列包括基底；位于基底内的多个以阵列形式排列的微透镜，且相邻微透镜不在同一水平面内。优选的，上述微透镜阵列中，所述基底为硅基底。优选的，上述微透镜阵列中，所述微透镜的底面形状为正方形。优选的，上述微透镜阵列中，相邻微透镜的底面边长相同或不同。优选的，上述微透镜阵列中，相邻微透镜的矢量高度相同或不同。优选的，上述微透镜阵列中，相邻微透镜的焦距相等或不相等。从上述技术方案可以看出，本专利技术所提供的微透镜阵列制作方法包括提供基底；在基底内形成阵列浅槽；在基底上旋涂光刻胶，所述光刻胶覆盖基底表面及基底内的阵列浅槽；通过光刻、刻蚀工艺使所述阵列浅槽内的光刻胶达到预设高度；通过热熔融工艺在基底上形成光刻胶微透镜阵列；通过刻蚀工艺在基底内形成基底微透镜阵列，所述基底微透镜阵列中相邻的微透镜不在同一水平面内。本专利技术所提供的微透镜阵列制作方法，首先在基底内形成阵列浅槽，然后在基底上旋涂光刻胶，接着对阵列浅槽内的光刻胶进行刻蚀，从而使得基底上的光刻胶及阵列浅槽内的光刻胶不在同一水平面内，这样，后续形成的光刻胶微透镜阵列或硅微透镜阵列中相邻的微透镜不在同一水平面内，因此，可形成填充因子为100%的微透镜阵列。当将所形成的填充因子为100%的微透镜阵列集成于C⑶或IRFPA等器件内后，该微透镜阵列能够极大地提高器件的灵敏度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本专利技术实施例所提供的一种微透镜阵列制作方法的流程示意图；图2 图6为本专利技术实施例所提供的微透镜阵列制作过程中器件的剖面结构示意图；图7 图10为本专利技术实施例所提供的不同结构的微透镜阵列示意图；图11为本专利技术实施例所提供的相邻微透镜的焦距相等的微透镜阵列示意图12为本专利技术实施例所提供的相邻微透镜的焦距不相等的微透镜阵列示意图；图13 图15为本专利技术实施例所提供的入射光经微透镜阵列会聚后会聚光线与光敏面的位置关系图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。参考图1，图I为本专利技术所提供的一种微透镜阵列制作方法的流程示意图，该方法 具体包括如下步骤步骤SI :提供基底。本专利技术实施例中所述基底为硅基底，当然，其他实施例中所述基底还可以为锗、磷化铟或砷化镓等半导体材料。本实施例中所涉及到的“基底上”是指由基底表面向上的区域，该区域不属于基底本身；所述“基底内”是指由基底表面向下延伸的一定深度的区域，该区域属于基底的一部分。步骤S2 :在基底内形成阵列浅槽。参考图2，对基底I的表面进行抛光，然后在基底I表面旋涂一层光刻胶，接着采用相应的掩膜版对所述光刻胶层进行曝光，之后显影，最后采用刻蚀工艺在基底I内形成边长为D的正方形阵列浅槽2，本实施例中相邻浅槽2的间距也为D。当然，其他实施例中可以设置使得相邻浅槽2的间距与浅槽2的边长不相同，也可以设置浅槽2底面的形状为正TK边形等。步骤S3 :在基底上旋涂光刻胶，所述光刻胶覆盖基底表面及基底内的阵列浅槽。参考图3，在基底I表面均匀旋涂SU-8负性光刻胶3，所述光刻胶3覆盖基底I表面及基底I内的阵列浅槽2。步骤S4 :通过光刻、刻蚀工艺使所述阵列浅槽内的光刻胶达到预设高度。参考图3和图4，在所述SU-8负性光刻胶3上再旋涂一层正性光刻胶，接着采用步骤S2中所用的掩膜版对基底I表面的正性光刻胶层进行曝光，之后显影，最后采用刻蚀工艺对阵列浅槽2内的负性光刻胶进行刻蚀，通过控制刻蚀时间使得阵列浅槽2内的负性光刻胶达到预设高度。本实施例中阵列浅槽内的光刻胶21的高度(即预设高度)和基底I表面光刻胶31的高度相同，当然，其他实施例中可以设置两者的高度不相同。步骤S5 :通过热熔融工艺在基底上形成光刻胶微透镜阵列。该步骤又可包括如下几个步骤步骤S51 :将所述基底放入渐升温箱中保持10分钟。将表面具有S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微透镜阵列制作方法，其特征在于，包括：提供基底；在基底内形成阵列浅槽；在基底上旋涂光刻胶，所述光刻胶覆盖基底表面及基底内的阵列浅槽；通过光刻、刻蚀工艺使所述阵列浅槽内的光刻胶达到预设高度；通过热熔融工艺在基底上形成光刻胶微透镜阵列；通过刻蚀工艺在基底内形成基底微透镜阵列，所述基底微透镜阵列中相邻的微透镜不在同一水平面内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闫建华，欧文，欧毅，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：