[發明專利]藍寶石窗片上制備菲涅爾透鏡的方法及其應用

有效

• 申請號: 201610223487.9
• 申請日: 2016-04-12
• 公開（公告）號: CN105742176B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 袁永剛;王建忠;劉伯路;李政濤;張璐璐
• 申請（專利權）人: 上海申色電氣有限公司;思源電氣股份有限公司
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065;H01L21/02;G02B3/08
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種藍寶石窗片上制備菲涅爾透鏡的方法，其特征在于，首先利用二元光學原理設計硅晶圓掩模板，并在硅晶圓表面進行精準嵌套刻蝕以制備出菲涅爾透鏡結構；然后通過刻蝕好的硅晶圓制備壓印模板，并通過壓印法和刻蝕工藝在藍寶石窗片上制備得到菲涅爾透鏡；

所述的利用二元光學原理設計硅晶圓掩模板是指：掩模板明暗區域的半徑遵循公式k＝0，1，2，3……，r(k，m)是第m層掩模板上第k個圓形圖案外層邊界的半徑，k為0時代表的是最外層透光區域的外邊界，從最外層的圖案到中間圖案k依次遞增，f是透鏡的焦距，λ為紫外探測器所要探測紫外線的波長；

所述的精準嵌套刻蝕，使用掩模板在硅晶圓上進行四次嵌套刻蝕，在硅晶圓上刻蝕出菲涅爾透鏡的臺階結構；后一次的刻蝕與前一次的刻蝕位置精確對準。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征是，為了制作出小于400nm波長紫外線的聚焦透鏡，所述的精準嵌套刻蝕中每次刻蝕的深度為280～400nm，臺階總高度為1.12～1.6μm。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的精準嵌套刻蝕，采用反應離子刻蝕或感應耦合等離子體刻蝕。

4.根據權利要求1或3所述的方法，其特征是，所述的精準嵌套刻蝕，當采用反應離子刻蝕方式時，使用的刻蝕氣體為SF₆，射頻功率為20W，工作氣壓為8.00Pa，刻蝕時間為3～5min。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的壓印模板采用：通過蒸鍍鎳薄膜后電鍍鎳厚膜制備鎳壓印模板，通過旋涂乙烯基聚二甲基硅氧烷h-PDMS制備h-PDMS壓印模板。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的壓印法，采用壓印模板對光刻膠進行壓印的方法為在藍寶石窗片上旋涂2μm厚的PMMA熱壓膠，80℃下烘干，利用金屬鎳壓印模板壓印旋涂好PMMA的藍寶石窗片，壓力為1MPa，溫度為160℃，持續5min。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的刻蝕工藝，當采用感應耦合等離子體刻蝕時，刻蝕條件為：BCl₃ 80sccm，Cl₂ 20sccm，ICP 2500W，RF 500W，刻蝕時間為5～9min。

8.一種根據上述任一權利要求所述方法制備得到的菲涅爾透鏡的應用，其特征在于，將帶有菲涅爾透鏡的藍寶石窗片與紫外探測器芯片對準并封裝，從而將紫外線聚焦于紫外探測器的吸收區域。

9.根據權利要求8所述的應用，其特征是，所述的紫外探測器為GaN、SiC、Al_xGa_1-xN、CdS、ZnO或金剛石探測器。