半导体透镜制造的优化的制作方法

背景技术：

1、透镜(透射和折射光线的光学装置)或透镜阵列可被制造在半导体激光器基板的背部，用于背发射的vcsel(垂直腔面发射激光器)或vecsel(垂直(延伸或外部)腔面发射激光器)设计。vcsel是一种半导体激光器二极管，具有与顶表面垂直的激光束发射。相比之下，传统的边缘发射半导体激光器从通过从晶圆中分割个别晶片所形成的表面发射。vecsel则是一种被重配置而具有延伸到晶圆外面的腔体的vcsel。在另一种方法中，透镜阵列可以以不同材料(诸如玻璃或透明聚合物)分别制造。透镜阵列可配置为通过机械方式在组装或制造过程中与激光器对准。这样的透镜阵列制造一般可通过将图案从光刻胶通过刻蚀转移至基板表面来进行。刻蚀透镜的特征在于其各自的曲率或曲率半径(roc)，并且该曲率可为透镜性能的重要方面。刻蚀透镜也可以是菲涅尔(fresnel)或衍射结构，其中光线通过产生光线的近似相位延迟的图案来控制，并作为传统透镜。在这种情况下，来自光刻胶(或电子束光刻胶，或通过物理压印或冲压而被图案化的光刻胶)的图案也可以通过刻蚀而转移至基板材料的表面。

技术实现思路

1、实施方案包括通过制造透镜阵列而产生的系统，其中激光通过该透镜阵列被发射。透镜阵列可以在用于制造激光器的半导体基板中制造，或者可以是与激光器对准的其它透明材料的单独基板。在一些实施方案中，可以产生比最终被激光器使用的透镜更多的透镜。基板的内部部分可被刻蚀以具有将用于发射激光的透镜，基板的外部部分可被刻蚀以具有不用于发射激光的透镜，而通过刻蚀这些附加透镜，可以产生具有更高质量的内部透镜。

技术特征：

1.一种用于制造透镜的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中刻蚀所述光刻胶层通过湿法刻蚀工艺、各向异性湿法刻蚀工艺、等离子体刻蚀工艺和干法刻蚀工艺中的至少一种来实现。

3.根据权利要求2所述的方法，其中刻蚀层包括将用于所述透镜阵列的图案从光刻胶转移至所述基板。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述透镜阵列在结构上为圆形。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个激光器定位在所述基板的与所述透镜阵列相对的一侧，并且其中各个激光器配置为向所述第一组透镜的各个透镜发射光线。

6.根据权利要求1所述的方法，其中将厚材料沉积于所述基板上以作为保护性高度屏障并且避免刮伤。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一组透镜的各个透镜被配置成距离所述基板边界为多个透镜的长度。

8.根据权利要求1所述的方法，其中从所述第一组透镜或所述第二组透镜的任意透镜的中心到任意邻近透镜的中心的距离相同。

9.一种用于制造透镜的系统，包括：

10.根据权利要求9所述的系统，其中使所述系统形成透镜阵列的指令使所述系统刻蚀基板上的光刻胶层以形成所述透镜阵列，其中所述刻蚀通过湿法刻蚀工艺、各向异性湿法刻蚀工艺、等离子体刻蚀工艺和干法刻蚀工艺中的至少一种来实现。

11.根据权利要求10所述的系统，其中使所述系统刻蚀所述层以形成所述透镜阵列的指令使所述系统将图案从光刻胶转移到所述基板上。

12.根据权利要求9所述的系统，其中所述透镜阵列在结构上为圆形。

13.根据权利要求9所述的系统，其中所述多个激光器定位在基板的与所述透镜阵列相对的一侧，并且其中各个激光器配置为向所述第一组透镜的各个透镜发射光线。

14.根据权利要求9所述的系统，其中将厚材料沉积于所述透镜阵列的基板上以作为保护性高度屏障并且避免刮伤。

15.根据权利要求9所述的系统，其中所述第一组透镜的各个透镜被配置成距离所述透镜阵列的基板边界为多个透镜的长度。

16.根据权利要求9所述的系统，其中从所述第一组透镜或所述第二组透镜的任意透镜的中心到任意邻近透镜的中心的距离相同。

17.根据权利要求9所述的系统，其中使所述系统形成所述透镜阵列的所述指令控制灰度光刻工艺。

18.根据权利要求17所述的系统，其中使所述系统形成所述透镜阵列的所述指令使所述系统将透镜形状的图案转移到所述透镜阵列的基板上。

19.一种用于制造透镜的方法，包括：

20.根据权利要求19所述的方法，其中形成所述透镜阵列通过灰度光刻实现。

21.根据权利要求19所述的方法，其中形成所述透镜阵列包括将透镜形状的图案转移到所述透镜阵列的基板上。

22.根据权利要求21所述的方法，其中转移所述透镜形状的图案包括刻蚀光刻胶层和所述基板。

23.根据权利要求22所述的方法，其中刻蚀光刻胶层包括湿法刻蚀工艺、各向异性湿法刻蚀工艺、等离子体刻蚀工艺和干法刻蚀工艺中的至少一种。

24.根据权利要求19所述的方法，其中所述透镜阵列在结构上为圆形。

25.根据权利要求19所述的方法，其中所述多个激光器定位在基板的与所述透镜阵列相对的一侧，并且各个激光器配置为向所述第一组透镜的各个透镜发射光线。

26.根据权利要求19所述的方法，其中将厚材料沉积于所述透镜阵列的基板上以作为保护性高度屏障并且避免刮伤。

27.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一组透镜的各个透镜被配置成距离所述透镜阵列的基板边界为多个透镜的长度。

28.根据权利要求19所述的方法，其中从所述第一组透镜或所述第二组透镜的任意透镜的中心到任意邻近透镜的中心的距离相同。

29.一种透镜阵列，包括：

30.根据权利要求29所述的透镜阵列，其中所述透镜阵列在结构上为圆形的。

31.根据权利要求29所述的透镜阵列，其中所述多个激光器定位在基板的与所述透镜阵列相对的一侧。

32.根据权利要求31所述的透镜阵列，其中将厚材料沉积于所述基板上，所述厚材料具有厚度以作为保护性高度屏障并且避免刮伤。

33.根据权利要求29所述的透镜阵列，其中所述多个激光器中的第一激光器对准于所述第一组透镜的第一透镜的中心，并且所述多个激光器中的第二激光器对准为偏离所述第一组透镜的第二透镜的中心。

34.根据权利要求29所述的透镜阵列，其中所述第一组透镜中的各个透镜包括大体相似的曲率半径(roc)。

35.根据权利要求34所述的透镜阵列，其中所述第二组透镜中的各个透镜具有与第一曲率半径不同的第二曲率半径。

36.根据权利要求29所述的透镜阵列，其中所述第一组透镜中的各个透镜被配置成距离所述透镜阵列的基板边界为至少两个透镜的长度。

37.根据权利要求29所述的透镜阵列，其中从所述第一组透镜或所述第二组透镜的任意透镜的中心到任意邻近透镜的中心的距离相同。

38.根据权利要求29所述的透镜阵列，其中所述第一组透镜中的第一透镜包括比所述第一组透镜中的第二透镜更小的间距。

39.一种透镜阵列，包括：

40.根据权利要求39所述的透镜阵列，其中所述透镜阵列在结构上为圆形的。

41.根据权利要求39所述的透镜阵列，其中所述透镜阵列被配置为定位在基板的与所述多个vcsel相对的一侧。

42.根据权利要求39所述的透镜阵列，进一步包括具有厚材料的基板，所述厚材料具有厚度以作为保护性高度屏障并且避免刮伤。

43.根据权利要求39所述的透镜阵列，其中所述第一组透镜中的第一透镜的中心被配置为与所述多个vcsel中的第一vcsel对准，并且所述第一组透镜中的第二透镜被配置为与所述多个vcsel中第二vcsel偏心对准。

44.根据权利要求39所述的透镜阵列，其中所述第一组透镜中的各个透镜包括大体相似的曲率半径(roc)。

45.根据权利要求44所述的透镜阵列，其中所述第二组透镜中的各个透镜具有与第一曲率半径不同的第二曲率半径。

46.根据权利要求39所述的透镜阵列，其中所述第一组透镜中的各个透镜被配置成距离所述透镜阵列的基板边界为至少两个透镜的长度。

47.根据权利要求39所述的透镜阵列，其中从所述第一组透镜或所述第二组透镜的任意透镜的中心到任意邻近透镜的中心的距离相同。

48.根据权利要求39所述的透镜阵列，其中所述第一组透镜中的第一透镜包括比所述第一组透镜中的第二透镜更小的间距。

技术总结实施方案包括通过制造透镜阵列而产生的系统，其中激光通过该透镜阵列被发射。透镜阵列可以在用于制造激光器的半导体基板中制造，或者可以是与激光器对准的其它透明材料的单独基板。在一些实施方案中，可以生产比最终被激光器使用的透镜更多的透镜。基板的内部部分可形成有将用于发射激光的透镜，基板的外部部分可形成有不用于发射激光的透镜，而通过刻蚀这些另外的透镜，可以产生具有更高质量的内部透镜。技术研发人员：理查德·F.·卡森,约翰·R.·约瑟夫,米尔·E.·沃伦,托马斯·A.·威尔科斯受保护的技术使用者：朗美通经营有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13