CN103178161B - 一种微透镜的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微透镜的制作方法，包括：A、将晶片（1）表面涂上光敏性的苯并环丁烯BCB涂层（2），并置于氮气中，在大于摄氏100℃的条件下加热，使所述BCB涂层（2）软固化；B、然后采用光刻法在所述晶片（1）表面制作柱状BCB（3）；C、对所述柱状BCB（3）进行热固化处理，将所述柱状BCB（3）融化成球状形成BCB透镜（4）。采用本发明的方法，能够简化传统微透镜制作方法中的复杂加工工艺，并降低制作成本。
Description
技术领域
本发明涉及芯片制造工艺，尤其涉及一种微透镜的制作方法。
背景技术
在高速光电探测器件的设计中，为了提高探测器件的工作速率，需要尽量减小探测器的有源区，以便降低器件的结电容。因此，为了获得高达10GHz以上的带宽，通常需要将有源区直径缩小到30um以下，但小于30um的有源区要求更高的耦合精度，不利于实际生产。
通常的做法是直接将微透镜集成在芯片上，集成的微透镜降低了耦合难度。目前，制作微透镜的方法有下列几种：
1）反应离子束刻蚀。该方法是让离子束以一定的角度刻蚀晶片表面，同时晶片处于自转状态，由于单位面积上接收的离子束密度不同，因此，导致刻蚀速度的差异，与晶片自转相结合而形成透镜。该方法的缺点是制作工艺复杂，成本高，而且透镜表面粗糙，容易形成光的漫反射而降低耦合效率。
2）图形转移法。该方法是通过光刻方法制作出柱状光刻胶，然后在大于150℃的温度条件下加热，光刻胶融溶后形成一个半球，然后在增强感应离子刻蚀机（ICP）中同时腐蚀光刻胶和晶片，最终将光刻胶图形转移到晶片上形成微透镜。可见，该方法需要使用昂贵的ICP设备，成本昂贵，而且也存在透镜表面粗糙的问题。
3）点胶法。该方法是采用点胶机在晶片表面点上周期性的环氧树脂类胶，然后通过加热或紫外光照使环氧树脂类胶固化。但该方法存在下列问题，对于背面感光的器件，难以做到环氧树脂透镜与有源区精确对准。而且环氧树脂透镜难以长期耐受高于150℃以上的高温，存在可靠性问题。
4）采用方法2）所述图形转移法在芯片表面制作SiOx透镜。但是存在生长厚度达数微米级的SiOx膜非常困难的缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种微透镜的制作方法，利用耐高温（>250℃）的新型材料苯并环丁烯（BCB）制作微透镜，以简化传统微透镜制作方法中的复杂加工工艺，并降低制作成本。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种微透镜的制作方法，包括：
A、将晶片1表面涂上光敏性的苯并环丁烯BCB涂层2，并置于氮气中，在大于摄氏100℃的条件下加热，使所述BCB涂层2软固化；
B、然后采用光刻法在所述晶片1表面制作柱状BCB3；
C、对所述柱状BCB3进行热固化处理，将所述柱状BCB3融化成球状形成BCB透镜4。
其中：在步骤A中加热所述BCB涂层（2）5分钟以上。
步骤B中所述柱状BCB3的直径为30um～50um。
步骤C中对所述柱状BCB3进行热固化处理的过程包括如下步骤：
C1、在摄氏150℃条件下，加热15分钟；
C2、在15分钟内升温到摄氏250℃；
C3、然后再在摄氏250℃条件下加热60分钟；
C4、在10分钟内将温度升高到280℃；
C5、最后，保持280℃~350℃的温度加热10分钟，自然冷却。
进一步包括：D、将所述晶片1置于化学气相沉积PECVD机中，在大于摄氏250℃条件下使所述BCB透镜4表面生长增透膜5。
所述增透膜5为SiNx膜或SiOx/SiNx复合膜。
本发明所提供的微透镜的制作方法，具有以下优点：
采用本发明方法，只需借助通常的光刻工艺和热固化工艺，将苯并环丁烯（BCB）涂层进行初步软固化和后续的高温固化即可形成微透镜。因而降低了微透镜的制作难度，避免了传统微透镜制作过程中的复杂工艺，且具有成本低的优点。此外，由于BCB透镜具有良好的透光性、表面和热稳定性，能够在透镜表面直接淀积增透膜或其他介质膜。制作的BCB微透镜热稳定性好，提高了器件的可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例在晶片表面涂覆BCB后的示意图；
图2为本发明实施例晶体表面形成柱状BCB的示意图；
图3为图2所示柱状BCB经过热固化形成BCB透镜的状态示意图；
图4在本发明实施例中BCB透镜表面生长SiNx膜的示意图。
【主要组件符号说明】
1：晶片
2：BCB涂层
3：柱状BCB
4：BCB透镜
5：增透膜。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例在晶片表面涂覆BCB后的示意图。如图1所示，在晶片1的表面通过涂胶机涂上厚度为10um～15um的光敏性的苯并环丁烯（BCB）涂层2。然后，将所述晶片1置于氮气中，在大于摄氏100℃的条件下加热5分钟以上，使BCB涂层2软固化。
图2为本发明实施例晶体表面形成柱状BCB的示意图。如图2所示，采用光刻法在所述晶片1表面留下直径为30um～50um的柱状BCB3。
图3为图2所示柱状BCB经过热固化形成BCB透镜的状态示意图。在氮气环境下，将所述晶片1按照下列过程固化BCB：
步骤31：在150℃条件下，加热15分钟；
步骤32：在15分钟内升温到250℃；
步骤33：然后再在250℃条件下加热60分钟；
步骤34：在10分钟内将温度升高到280℃；
步骤35：保持280℃~350℃的温度加热10分钟，然后自然冷却。
在上述过程中，所述柱状BCB3在表面张力作用下融化成球状，形成BCB透镜4，如图3所示。
图4在本发明实施例中BCB透镜表面生长SiNx膜的示意图。如图4所示，直接将所述晶片1置于化学气相沉积（PECVD）机中，在大于摄氏250℃条件下使所述BCB透镜4表面生长增透膜5。如生长SiNx膜或生长SiOx/SiNx复合膜。
这里，所述光敏性的苯并环丁烯（BCB），是一族新型的活性树脂，既可形成热塑性聚合物，也可形成热固性聚合物，热分解温度高于350度，而且在1.3um～1.5um波长范围内具有良好的透光性能。并且热固化后表面平整性好。也可以在摄氏250℃～300℃条件下，在其表面直接生长SiNx的增透膜或生长SiOx/SiNx复合膜。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种微透镜的制作方法，其特征在于，包括：
A、将晶片（1）表面涂上光敏性的苯并环丁烯BCB涂层（2），并置于氮气中，在大于100℃的条件下加热，使所述BCB涂层（2）软固化；
B、然后采用光刻法在所述晶片（1）表面制作柱状BCB（3）；
C、对所述柱状BCB（3）进行热固化处理，将所述柱状BCB（3）融化成球状形成BCB透镜（4）；对所述柱状BCB（3）进行热固化处理的过程包括如下步骤：C1、在150℃条件下，加热15分钟；C2、在15分钟内升温到250℃；C3、然后再在250℃条件下加热60分钟；C4、在10分钟内将温度升高到280℃；C5、最后，保持280℃~350℃的温度加热10分钟，自然冷却。
2.根据权利要求1所述的微透镜的制作方法，其特征在于，在步骤A中加热所述BCB涂层（2）5分钟以上。
3.根据权利要求1所述的微透镜的制作方法，其特征在于，步骤B中所述柱状BCB（3）的直径为30μm～50μm。
4.根据权利要求1所述的微透镜的制作方法，其特征在于，进一步包括：
D、将所述晶片（1）置于化学气相沉积PECVD机中，在大于250℃条件下使所述BCB透镜（4）表面生长增透膜（5）。
5.根据权利要求4所述的微透镜的制作方法，其特征在于，所述增透膜（5）为SiNx膜或SiOx/SiNx复合膜。
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