光学器件及其制造方法与流程

本发明涉及半导体，特别涉及一种光学器件及其制造方法。

背景技术：

1、目前光学器件(cis/spad等)的制造，通常先在芯片厂完成芯片的制造，接着寄给专门的微透镜厂来做微透镜(microlens，ml)。由于其间运输等周转需要时间，导致光学器件的生产周期比较长，此外，现有工艺制造的微透镜致密性和均匀性较差，光学效率也较低，很难满足高性能设备的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种光学器件及其制造方法，以解决现有工艺生产周期长和/或制造的微透镜致密性和均匀性较差，光学效率也较低的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供一种光学器件的制造方法，所述光学器件的制造方法包括：

3、提供基底结构；

4、在所述基底结构上形成第一介质层；以及，

5、图案化去除部分所述第一介质层以在所述第一介质层内形成开口，所述开口将所述第一介质层划分出至少一个第一子介质层，圆角化所述第一子介质层以形成微透镜。

6、可选的，在所述的光学器件的制造方法中，圆角化所述第一子介质层包括：

7、在所述第一子介质层上形成图形化掩膜层，以所述图形化掩膜层为掩膜刻蚀所述第一子介质层表面与侧面的连接处以形成曲面。

8、可选的，在所述的光学器件的制造方法中，所述图形化掩膜层暴露出所述第一子介质层的边缘表面；刻蚀所述第一子介质层表面与侧面的连接处包括：

9、刻蚀暴露出的所述第一子介质层的边缘表面。

10、可选的，在所述的光学器件的制造方法中，形成所述图形化掩膜层的方法包括：

11、在所述第一介质层上形成第一掩膜层；

12、图案化所述第一掩膜层以形成第一基础图形掩膜层，并以所述第一基础图形掩膜层为掩膜，刻蚀部分厚度的所述第一介质层以形成所述开口；

13、限缩所述第一基础图形掩膜层以形成所述图形化掩膜层。

14、可选的，在所述的光学器件的制造方法中，在刻蚀所述第一子介质层表面与侧面的连接处之后，圆角化所述第一子介质层还包括：

15、重复一次或多次执行：限缩所述图形化掩膜层以暴露出所述第一子介质层的边缘表面，并以限缩后的所述图形化掩膜层为掩膜刻蚀暴露出的所述第一子介质层的边缘表面。

16、可选的，在所述的光学器件的制造方法中，所述图形化掩膜层覆盖所述第一子介质层的边缘表面；刻蚀所述第一子介质层表面与侧面的连接处包括：

17、刻蚀所述第一子介质层，在所述图形化掩膜层边缘位置，所述第一子介质层和所述图形化掩膜层的刻蚀选择比小于x：1；在所述图形化掩膜层的中部位置，所述第一子介质层和所述图形化掩膜层的刻蚀选择比大于x：1。

18、可选的，在所述的光学器件的制造方法中，形成所述图形化掩膜层包括，

19、在所述第一介质层上依次形成第二介质层和第二掩膜层；

20、图案化所述第二掩膜层以形成第二基础图形掩膜层，并以所述第二基础图形掩膜层为掩膜，刻蚀所述第二介质层以得到所述图形化掩膜层，并刻蚀部分厚度的所述第一介质层以形成所述开口。

21、可选的，在所述的光学器件的制造方法中，圆角化所述第一子介质层包括：

22、形成第三介质层，所述第三介质层至少覆盖所述第一子介质层的侧面以使所述第一子介质层表面与侧面的连接处形成曲面。

23、可选的，在所述的光学器件的制造方法中，所述第一子介质层包括至少两层子层，各层所述子层在平行于所述基底结构表面的截面宽度从远离所述基底结构向靠近所述基底结构的方向逐渐增大；

24、其中，所述第三介质层覆盖各层所述子层的侧面。

25、可选的，在所述的光学器件的制造方法中，所述开口将所述第一介质层划分出第二子介质层，所述第一子介质层位于所述第二子介质层上。

26、可选的，在所述的光学器件的制造方法中，圆角化所述第一子介质层的同时，还图案化和/或圆角化所述第二子介质层。

27、本发明还提供一种光学器件，所述光学器件包括：基底结构；以及，位于所述基底结构上的微透镜，所述微透镜通过图形化和圆角化位于所述基底结构上的第一介质层形成。

28、可选的，在所述的光学器件中，所述微透镜材质为氧化硅。

29、可选的，在所述的光学器件中，所述微透镜采用如上所述的光学器件的制造方法形成。

30、在本发明提供的光学器件及其制造方法中，在基底结构上形成第一介质层，通过图案化去除部分所述第一介质层以在所述第一介质层内形成开口，所述开口将所述第一介质层划分出至少一个第一子介质层，圆角化所述第一子介质层以形成微透镜，由此，所述微透镜可以在芯片厂同时制造完成，无需另外转移至专门的微透镜厂，从而可以提高生产效率，缩短生产周期。相应的，所形成的光学器件具有通过半导体工艺形成的微透镜，所述微透镜的致密性和均匀性更高，从而也能得到更高的光学效率。

技术特征：

1.一种光学器件的制造方法，其特征在于，所述光学器件的制造方法包括：

2.如权利要求1所述的光学器件的制造方法，其特征在于，圆角化所述第一子介质层包括：

3.如权利要求2所述的光学器件的制造方法，其特征在于，所述图形化掩膜层暴露出所述第一子介质层的边缘表面；刻蚀所述第一子介质层表面与侧面的连接处包括：

4.如权利要求3所述的光学器件的制造方法，其特征在于，形成所述图形化掩膜层的方法包括：

5.如权利要求4所述的光学器件的制造方法，其特征在于，在刻蚀所述第一子介质层表面与侧面的连接处之后，圆角化所述第一子介质层还包括：

6.如权利要求2所述的光学器件的制造方法，其特征在于，所述图形化掩膜层覆盖所述第一子介质层的边缘表面；刻蚀所述第一子介质层表面与侧面的连接处包括：

7.如权利要求6所述的光学器件的制造方法，其特征在于，形成所述图形化掩膜层包括，

8.如权利要求1所述的光学器件的制造方法，其特征在于，圆角化所述第一子介质层包括：

9.如权利要求8所述的光学器件的制造方法，其特征在于，所述第一子介质层包括至少两层子层，各层所述子层在平行于所述基底结构表面的截面宽度从远离所述基底结构向靠近所述基底结构的方向逐渐增大；

10.如权利要求1～7中任一项所述的光学器件的制造方法，其特征在于，所述开口将所述第一介质层划分出第二子介质层，所述第一子介质层位于所述第二子介质层上。

11.如权利要求10所述的光学器件的制造方法，其特征在于，圆角化所述第一子介质层的同时，还图案化和/或圆角化所述第二子介质层。

12.一种光学器件，其特征在于，所述光学器件包括：基底结构；以及，位于所述基底结构上的微透镜，所述微透镜通过图形化和圆角化位于所述基底结构上的第一介质层形成。

13.如权利要求12所述的光学器件，其特征在于，所述微透镜材质为氧化硅。

14.如权利要求12所述的光学器件，其特征在于，所述微透镜采用如权利要求1～11中任一项所述的光学器件的制造方法形成。

技术总结本发明提供了一种光学器件及其制造方法，在基底结构上形成第一介质层，通过图案化去除部分所述第一介质层以在所述第一介质层内形成开口，所述开口将所述第一介质层划分出至少一个第一子介质层，圆角化所述第一子介质层以形成微透镜，由此，所述微透镜可以在芯片厂同时制造完成，无需另外转移至专门的微透镜厂，从而可以提高生产效率，缩短生产周期。相应的，所形成的光学器件具有通过半导体工艺形成的微透镜，所述微透镜的致密性和均匀性更高，从而也能得到更高的光学效率。技术研发人员：吴聪,李得源,古立亮,谢岩,魏丹清受保护的技术使用者：武汉新芯集成电路股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10