專利名稱：微透鏡模具結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域和微光學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種微透鏡模具結(jié)構(gòu)及其制作方法。
背景技術(shù)：
為進(jìn)一步減小系統(tǒng)尺寸和功耗，系統(tǒng)微型化、集成化已成為目前技術(shù)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。透鏡作為光學(xué)系統(tǒng)中一個(gè)基本部件，透鏡的尺寸制約著光學(xué)系統(tǒng)的微型化和集成化。隨著微加工技術(shù)和微光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尺寸小于毫米量級(jí)的微透鏡已能成功制作，微透鏡也已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。微透鏡的出現(xiàn)使得微型光學(xué)系統(tǒng)變得可能，微透鏡的應(yīng)用也已日益普遍。比如，在CMOS圖像傳感器中，一般都通過(guò)微透鏡來(lái)減小成像系統(tǒng)的尺寸；而在太陽(yáng)能電池中，則通過(guò)微透鏡將太陽(yáng)光聚焦到太陽(yáng)能電池上，以提高太陽(yáng)能電池的效率。現(xiàn)有微透鏡一般是通過(guò)模具成型法進(jìn)行制作。一般是先通過(guò)微加工方法制作出微透鏡的模具，然后利用該模具復(fù)制出微透鏡。由于微透鏡的制作是以微透鏡模具為基礎(chǔ)，微透鏡模具的制作是微透鏡制作的一個(gè)關(guān)鍵工藝。現(xiàn)有微透鏡模具的制作方法如圖1-1到圖
1-3所示，整個(gè)模具的制作工藝主要由三個(gè)工藝步驟組成I)在模具襯底11’上沉積一層薄膜材料作為掩膜層12’，然后通過(guò)光刻和薄膜刻蝕在模具襯底上制作出腐蝕窗口圖形。2)通過(guò)腐蝕工藝在模具襯底上制作出微透鏡的形貌13’。3)將模具襯底上的腐蝕掩膜層去除，獲得一個(gè)完整的微透鏡模具?，F(xiàn)有微透鏡模具一般采用腐蝕的方法在模具襯底上制作出微透鏡的形貌。然而，由于腐蝕的方法一般會(huì)具有一定的選擇性，和腐蝕前的表面相比，采用腐蝕方法獲得的表面一般表面平整度較差，具有較大的表面粗糙度。模具上微透鏡區(qū)域表面粗糙度差則會(huì)使得最終復(fù)制出的微透鏡表面粗糙度也較差，這就不利于微透鏡在光學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用。光學(xué)系統(tǒng)一般都要求其部件具有平整的表面，表面粗糙度越小越好。采用表面粗糙度大的光學(xué)部件會(huì)降低光學(xué)系統(tǒng)的整體性能。此外，由于微透鏡模具是通過(guò)腐蝕工藝制作的，為獲得準(zhǔn)確的微透鏡形貌腔體腔體，需要對(duì)腐蝕工藝進(jìn)行精確控制，并且對(duì)腐蝕工藝的一致性要求也較高。由于微透鏡的形貌制作也受腐蝕工藝限制，部分微透鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的形貌由于無(wú)法采用腐蝕工藝制作，因此也就無(wú)法通過(guò)已有的方法實(shí)現(xiàn)。這些都增加了微透鏡模具的制作工藝難度以及制作成本，不利于微透鏡的應(yīng)用推廣。另外一種微透鏡模具制作方法則是采用納米壓印的方法在模具襯底上制作出微透鏡的形貌。其制作方法是先在另一襯底上通過(guò)薄膜沉積、光刻和刻蝕等工藝制作出微透鏡的形狀，然后通過(guò)高溫加壓的方法將該襯底和模具襯底進(jìn)行熱接觸，利用高溫環(huán)境加壓在模具襯底上制作出微透鏡的壓痕，實(shí)現(xiàn)模具襯底上微透鏡形貌腔體腔體的制作。采用納米壓印的方法可以避免腐蝕方法中表面粗糙度差的問(wèn)題。然而，由于納米壓印技術(shù)是通過(guò)物理接觸的壓痕轉(zhuǎn)移形貌，采用納米壓印技術(shù)制作的微透鏡的形貌一般都是在納米量級(jí)，這就嚴(yán)重限制了微透鏡的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種微透鏡模具結(jié)構(gòu)制作方法及該結(jié)構(gòu)，用于解決降低微透鏡模具的制作難度，提高微透鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自由度以及微透鏡的光學(xué)性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種微透鏡模具結(jié)構(gòu)制作方法，所述制作方法包括以下步驟(I)在拋光的硅襯底正面和背面沉積氧化硅作為腐蝕掩膜材料，通過(guò)光刻和薄膜刻蝕在硅襯底背面制作出腐蝕窗口圖形；(2)從所述硅襯底背面腐蝕硅襯底，形成腐蝕腔體，同時(shí)在所述腐蝕腔體上形成懸
浮硅薄膜；去除其余腐蝕掩膜材料；(3)將具有懸浮硅薄膜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)襯底和支撐襯底鍵合形成密封腔體；使得所述密封腔體內(nèi)的壓強(qiáng)不等于外界環(huán)境的壓強(qiáng)；(4)將步驟(3)中獲得的結(jié)構(gòu)送入800° C 1200° C的高溫環(huán)境中，懸浮硅薄膜在該高溫環(huán)境下發(fā)生塑性形變，形成微透鏡形貌腔體結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述步驟I)之前還包括在拋光的硅襯底背面制作質(zhì)量塊間隙的步驟以及在步驟2)中形成懸浮質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的步驟。優(yōu)選地，該方法還包括在所述步驟2)中形成懸浮質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的步驟以及步驟3)中的支撐襯底上形成空腔的步驟。優(yōu)選地，所述密封腔體內(nèi)的壓強(qiáng)大于外界環(huán)境的壓強(qiáng)。優(yōu)選地，所述密封腔體內(nèi)的壓強(qiáng)小于外界環(huán)境的壓強(qiáng)。優(yōu)選地，所述步驟3中的密封鍵合為真空密封鍵合或常壓環(huán)境密封鍵合或高壓環(huán)境密封鍵合。本發(fā)明還提供另一種微透鏡模具結(jié)構(gòu)制作方法，所述制作方法包括以下步驟(I)在拋光的硅襯底正面和背面沉積氧化硅作為腐蝕掩膜材料，通過(guò)光刻和薄膜刻蝕在硅襯底正面制作出腐蝕窗口圖形；(2)從所述硅襯底正面腐蝕硅襯底，制作腐蝕深腔結(jié)構(gòu)；(3)將SOI和步驟(2)中獲得的結(jié)構(gòu)進(jìn)行密封鍵合形成密封腔體；使得所述密封腔體內(nèi)的壓強(qiáng)不等于外界環(huán)境的壓強(qiáng)；(4)將SOI的襯底硅和埋層氧化硅去除，在所述密封腔體上方保留SOI的頂層硅，形成懸浮硅薄膜；(5)將步驟(4)中獲得的結(jié)構(gòu)送入800° C 1200° C的高溫環(huán)境中，懸浮硅薄膜在該高溫環(huán)境下發(fā)生塑性形變，形成微透鏡形貌腔體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明由于采用了新的微透鏡模具及制作方法，與已有的微透鏡模具相比具有以下優(yōu)點(diǎn)I)微透鏡的形貌直接由薄膜的塑性形變決定，微透鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有更大的自由度。2)由于未對(duì)懸浮薄膜表面進(jìn)行加工處理，微透鏡模具的微透鏡形貌腔體具有較好的表面平整度，可以提高微透鏡的光學(xué)性能。
3)微透鏡模具制作工藝具有較好的一致性和重復(fù)性。


圖1-1至1-3為傳統(tǒng)微透鏡模具制作工藝流程圖。其中， 圖1-1為在模具襯底上制作出腐蝕窗口圖形。圖1-2為在模具襯底上腐蝕出微透鏡的形貌。圖1-3為去除模具襯底上的掩膜層。圖2為本發(fā)明所提出的微透鏡模具結(jié)構(gòu)示意圖。圖3-1至3-4為本發(fā)明所提出的微透鏡模具的工藝流程示意圖。其中，圖3-1為在模具結(jié)構(gòu)襯底背面刻蝕出腐蝕窗口圖形；圖3-2為通過(guò)腐蝕在模具結(jié)構(gòu)襯底上制作出懸浮薄膜結(jié)構(gòu)；圖3-3為模具結(jié)構(gòu)襯底和支撐襯底密封鍵合；圖3-4為懸浮薄膜在高溫環(huán)境下發(fā)生塑性變形，形成微透鏡形貌腔體；圖4-1至4-5為本發(fā)明實(shí)施例2中的工藝流程示意圖；其中，圖4-1為在硅襯底背部腐蝕出質(zhì)量塊間隙；圖4-2為娃襯底表面沉積掩膜層材料,并光刻制作出腐蝕窗口 ；圖4-3為從硅襯底背部腐蝕制作懸浮硅薄膜和懸浮質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)；圖4-4為硅結(jié)構(gòu)襯底和支撐襯底密封鍵合；圖4-5為高溫環(huán)境下懸浮硅薄膜塑性變形形成微透鏡形貌腔體。圖5-1至5-4為本發(fā)明實(shí)施例3中的工藝流程示意圖。其中，圖5-1為硅襯底背部制作腐蝕窗口圖形；圖5-2為從硅襯底背部腐蝕制作懸浮硅薄膜和懸浮質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)；圖5-3為硅結(jié)構(gòu)襯底和具有空腔結(jié)構(gòu)的支撐襯底密封鍵合；圖5-4為高溫環(huán)境下懸浮硅薄膜塑性變形形成微透鏡形貌腔體。圖6-1至6-5為本發(fā)明實(shí)施例4中工藝流程圖。其中，圖6-1為硅襯底正面制作腐蝕窗口圖形；圖6-2為硅襯底正面腐蝕制作腐蝕腔體結(jié)構(gòu)；圖6-3為將SOI襯底和具有腐蝕腔體的硅襯底鍵合；圖6-4為SOI襯底去除，腐蝕腔體上方剩余SOI頂層硅材料；圖6-5為高溫環(huán)境下懸浮硅薄膜塑性變形形成微透鏡形貌腔體。圖7為本發(fā)明實(shí)施例6中最終工藝結(jié)果圖。元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明11 模具結(jié)構(gòu)襯底110 懸浮硅薄膜12 腐蝕掩膜層13 微透鏡形貌腔體14 腐蝕腔體15 支撐襯底16 SOI 襯底
17SOI 埋層18SOI 頂層硅19質(zhì)量塊間隙20懸浮質(zhì)量塊21支撐襯底上的腐蝕腔體
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式
加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。 請(qǐng)參閱圖2。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。本發(fā)明提出的微透鏡模具是通過(guò)微細(xì)加工工藝制作，具體工藝步驟包括I)在拋光的結(jié)構(gòu)襯底上制作出懸浮薄膜結(jié)構(gòu)。2)將具有懸浮薄膜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)襯底和另一襯底進(jìn)行密封鍵合，在懸浮薄膜下方制作出密封腔，密封腔體內(nèi)的壓力小于大氣壓。3)在高溫環(huán)境下，懸浮薄膜由于外界壓力的載荷發(fā)生塑性形變，形成微透鏡的形貌。該制作方法的具體特征是先制作出懸浮薄膜結(jié)構(gòu)，然后再在懸浮薄膜結(jié)構(gòu)下方制作密封腔體，最后通過(guò)高溫環(huán)境下的懸浮薄膜的塑性形變制作出微透鏡的形貌腔體，用于微透鏡的復(fù)制。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。實(shí)施例I選用硅襯底作為微透鏡模具的結(jié)構(gòu)襯底，懸浮薄膜選用硅薄膜。(I)在拋光的硅襯底11正面和背面上沉積氧化硅作為腐蝕掩膜材料層12，通過(guò)光刻和薄膜刻蝕制作出腐蝕窗口圖形(未標(biāo)示)，其流程截面示意圖見(jiàn)圖3-1。(2)從硅襯底11的背面腐蝕硅襯底，形成梯形腐蝕空腔；同時(shí)形成懸浮硅薄膜110,其流程截面不意圖見(jiàn)圖3-2。(3)將具有懸浮硅薄膜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)襯底和支撐襯底15真空密封鍵合，形成密封空腔14。其流程截面示意圖見(jiàn)圖3-3。(4)將步驟(3)中獲得的結(jié)構(gòu)(即鍵合片)送入800° C 1200° C高溫環(huán)境中，懸浮硅薄膜110在高溫環(huán)境下發(fā)生塑性形變，形成微透鏡形貌腔體結(jié)構(gòu)13。塑性形變的量與工藝溫度成反比，與力載荷成正比，與懸浮薄膜厚度成反比。(該技術(shù)屬于本領(lǐng)域的公知常識(shí)，在此不再贅述)其流程截面示意圖見(jiàn)圖3-4。實(shí)施例2本實(shí)施例是在懸浮硅薄膜上制作懸浮質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)20，高溫環(huán)境下懸浮薄膜發(fā)生塑性形變，而懸浮質(zhì)量塊20則不會(huì)發(fā)生塑性形變，從而可以對(duì)微透鏡形貌腔體進(jìn)行調(diào)節(jié)。此夕卜，由于懸浮質(zhì)量塊也增加了懸浮薄膜上方的力載荷，懸浮質(zhì)量塊的增加也可以降低塑性形變的溫度，從而可以降低塑性形變需要的工藝溫度。(I)在拋光的硅襯底11背部制作出質(zhì)量塊間隙19，其流程截面示意圖見(jiàn)圖4-1。(2)在上述硅襯底正面及背面上沉積氮化硅作為腐蝕掩膜材料層12，通過(guò)光刻和薄膜刻蝕制作出腐蝕窗口圖形，其流程截面示意圖見(jiàn)圖4-2。(3)從硅襯底背面對(duì)硅襯底進(jìn)行腐蝕，形成相鄰的腐蝕空腔，從而制作出懸浮硅薄膜和懸浮質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)20，其流程截面示意圖見(jiàn)圖4-3。(4)將帶有懸浮硅薄膜和懸浮質(zhì)量塊的硅襯底和支撐襯底15進(jìn)行密封鍵合，形成密封空腔14。其流程截面示意圖見(jiàn)圖4-4。(5)將步驟(4)中獲得的結(jié)構(gòu)(即鍵合片)送入800° C 1200° C高溫環(huán)境，懸 浮硅薄膜在高溫工藝環(huán)境下發(fā)生塑性形變，形成微透鏡形貌腔體結(jié)構(gòu)13，其流程截面示意圖見(jiàn)圖4-5。實(shí)施例3(I)在硅襯底11正面和背面上沉積氮化硅作為腐蝕掩膜材料層12，通過(guò)光刻和薄膜刻蝕制作出腐蝕窗口圖形，其流程截面示意圖見(jiàn)圖5-1。(2)從硅襯底背面對(duì)硅襯底進(jìn)行腐蝕，形成相鄰的腐蝕空腔，從而制作出懸浮硅薄膜和懸浮質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)20，其流程截面示意圖見(jiàn)圖5-2。(3)將帶有懸浮硅薄膜和懸浮質(zhì)量塊的硅襯底和具有空腔結(jié)構(gòu)21的支撐襯底進(jìn)行密封鍵合，形成密封空腔14。其流程截面示意圖見(jiàn)圖5-3。(4)將步驟(3)中的鍵合片送入800° C 1200° C高溫環(huán)境，懸浮硅薄膜在高溫環(huán)境下發(fā)生塑性形變，由于硅材料的屈服強(qiáng)度和溫度成反比，在高溫環(huán)境下，硅材料的屈服強(qiáng)度將大大降低，從而可以在較低的力載荷下發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的塑性形變，形成微透鏡形貌腔體結(jié)構(gòu)，(該技術(shù)屬于本領(lǐng)域的公知常識(shí)，在此不再贅述)其流程截面示意圖見(jiàn)圖5-4。實(shí)施例4(I)在拋光的硅襯底11正面和背面沉積氧化硅作為腐蝕掩膜材料層12，通過(guò)光刻和薄膜刻蝕制作出腐蝕窗口圖形，其流程截面示意圖見(jiàn)圖6-1。( 2 )從硅襯底正面腐蝕硅襯底，形成倒梯形腐蝕深腔結(jié)構(gòu)，其流程截面示意圖見(jiàn)圖6-2。(3)將SOI材料和步驟(2)之后獲得的結(jié)構(gòu)進(jìn)行密封鍵合，形成密封空腔14。其流程截面不意圖見(jiàn)圖6-3。(4)將SOI的襯底硅16和埋層氧化硅17去除，在密封腔體上方保留SOI的頂層硅材料層18，形成懸浮硅薄膜結(jié)構(gòu)，其流程截面示意圖見(jiàn)圖6-4。(5)將步驟(4)之后獲得的結(jié)構(gòu)(即鍵合片)送入800° C 1200° C高溫環(huán)境，懸浮硅薄膜在高溫環(huán)境下發(fā)生塑性形變，形成微透鏡形貌腔體結(jié)構(gòu)13，其流程截面示意圖見(jiàn)圖6-5。實(shí)施例5其具體實(shí)施步驟部分與實(shí)施例I相同，主要區(qū)別在于將實(shí)施例I步驟(4)中的高溫工藝環(huán)境修改為高溫高壓工藝環(huán)境，通過(guò)增加外界環(huán)境的壓強(qiáng)，以增加外界環(huán)境在懸浮薄膜上施加的力載荷，從而可以進(jìn)一步增加懸浮薄膜的塑性形變，從而對(duì)微透鏡形貌腔體結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)。(該技術(shù)屬于本領(lǐng)域的公知常識(shí)，在此不再贅述)實(shí)施例6其具體實(shí)施步驟部分與實(shí)施例I相同，主要區(qū)別在于將實(shí)施例I步驟(3)中的真空密封鍵合為常壓或高壓環(huán)境密封鍵合，使密封腔內(nèi)壓強(qiáng)大于外界環(huán)境的壓強(qiáng)。由于密封腔體內(nèi)壓強(qiáng)大于外界環(huán)境的壓強(qiáng)，懸浮薄膜將向發(fā)生上凸塑性形變。(如果密封腔的壓強(qiáng)小于外界壓強(qiáng)是否塑性變形方向就向下凹)在高溫工藝環(huán)境后，懸浮薄膜將會(huì)在其底部受力，其塑性形變方向?qū)⑾蛏?，從而?shí)現(xiàn)另一種微透鏡形貌，其制作結(jié)果如圖7所示。本發(fā)明提出的微透鏡模具結(jié)構(gòu)的截面結(jié)構(gòu)如圖2所示，整個(gè)微透鏡模具結(jié)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)襯底，支撐襯底，密封腔，懸浮薄膜、微透鏡形貌腔體等五部分。懸浮薄膜下方為密封腔體，其內(nèi)部壓強(qiáng)小于大氣壓(也可以大于大氣壓)。在高溫環(huán)境下，由于外界壓強(qiáng)大于密封腔*體壓強(qiáng)，外界壓強(qiáng)在懸浮薄膜上形成一個(gè)力載荷。在該力載荷的作用下，懸浮薄膜在高溫環(huán)境下發(fā)生塑性形變。由于塑性形變?yōu)椴豢苫謴?fù)形變，塑性形變?cè)诘蜏丨h(huán)境下也能保持。從而利用懸浮薄膜的塑性形變制作出微透鏡形貌腔體，形成了微透鏡模具結(jié)構(gòu)。由于懸浮薄膜直接由拋光的襯底材料組成,其表面平整度與拋光的襯底材料的表面平整度完全一致，從而保證了制作的微透鏡也具有較好的表面平整度。由于本發(fā)明提出的微透鏡模具是采用塑性形變進(jìn)行制作，微透鏡模具制作擺脫了對(duì)腐蝕工藝的依賴。并且由于塑性形變量可以高達(dá)幾百微米，塑性形變可以通過(guò)控制負(fù)載、壓強(qiáng)、薄膜厚度和薄膜形狀進(jìn)行控制，微透鏡的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也將具有更大的自由度。綜上所述，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.ー種微透鏡模具結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步驟 (1)在拋光的硅襯底正面和背面沉積氧化硅作為腐蝕掩膜材料，通過(guò)光刻和薄膜刻蝕在硅襯底背面制作出腐蝕窗ロ圖形； (2)從所述硅襯底背面腐蝕硅襯底，形成腐蝕腔體，同時(shí)在所述腐蝕腔體上形成懸浮硅薄膜；去除其余腐蝕掩膜材料； (3)將具有懸浮硅薄膜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)襯底和支撐襯底鍵合形成密封腔體；使得所述密封腔體內(nèi)的壓強(qiáng)不等于外界環(huán)境的壓強(qiáng)； (4)將步驟(3)中獲得的結(jié)構(gòu)送入800°C 1200° C的高溫環(huán)境中，懸浮硅薄膜在該高溫環(huán)境下發(fā)生塑性形變，形成微透鏡形貌腔體結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微透鏡模具結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，所述步驟I)之前還包括在拋光的硅襯底背面制作質(zhì)量塊間隙的步驟以及在步驟2)中形成懸浮質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微透鏡模具結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，該方法還包括在所述步驟2)中形成懸浮質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的步驟以及步驟3)中的支撐襯底上形成空腔的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任意ー項(xiàng)所述的微透鏡模具結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，所述密封腔體內(nèi)的壓強(qiáng)大于外界環(huán)境的壓強(qiáng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3任意ー項(xiàng)所述的微透鏡模具結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，所述密封腔體內(nèi)的壓強(qiáng)小于外界環(huán)境的壓強(qiáng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微透鏡模具結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，所述步驟3中的密封鍵合為真空密封鍵合或常壓環(huán)境密封鍵合或高壓環(huán)境密封鍵合。
7.ー種根據(jù)權(quán)利要求I至6任意ー項(xiàng)制作方法制備的微透鏡模具結(jié)構(gòu)。
8.—種微透鏡模具結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步驟 (1)在拋光的硅襯底正面和背面沉積氧化硅作為腐蝕掩膜材料，通過(guò)光刻和薄膜刻蝕在硅襯底正面制作出腐蝕窗ロ圖形； (2)從所述硅襯底正面腐蝕硅襯底，制作腐蝕深腔結(jié)構(gòu)； (3)將SOI和步驟(2)中獲得的結(jié)構(gòu)進(jìn)行密封鍵合形成密封腔體；使得所述密封腔體內(nèi)的壓強(qiáng)不等于外界環(huán)境的壓強(qiáng)； (4)將SOI的襯底硅和埋層氧化硅去除，在所述密封腔體上方保留SOI的頂層硅，形成懸浮硅薄膜； (5)將步驟(4)中獲得的結(jié)構(gòu)送入800°C 1200° C的高溫環(huán)境中，懸浮硅薄膜在該高溫環(huán)境下發(fā)生塑性形變，形成微透鏡形貌腔體結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微透鏡模具結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在干，所述密封腔體內(nèi)的壓強(qiáng)大于外界環(huán)境的壓強(qiáng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微透鏡模具結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，所述密封腔體內(nèi)的壓強(qiáng)小于外界環(huán)境的壓強(qiáng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微透鏡模具結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，所述步驟3中的密封鍵合為真空密封鍵合或常壓環(huán)境密封鍵合或高壓環(huán)境密封鍵合。
12.—種根據(jù)權(quán)利要求8至11任意ー項(xiàng)制作方法制備的微透鏡模具結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及微透鏡模具結(jié)構(gòu)及制作方法，包括以下步驟在拋光的硅襯底正面和背面沉積氧化硅作為腐蝕掩膜材料，在硅襯底背面制作出腐蝕窗口圖形；從所述硅襯底背面腐蝕硅襯底，形成腐蝕腔體，同時(shí)形成懸浮硅薄膜；將具有懸浮硅薄膜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)襯底和支撐襯底鍵合形成密封腔體；將步驟(3)中獲得的結(jié)構(gòu)送入800°C～1200°C的高溫環(huán)境中，懸浮硅薄膜發(fā)生塑性形變形成微透鏡形貌腔體結(jié)構(gòu)。由于直接選取拋光材料，微透鏡形貌腔體具有較好的表面平整度，從而保證了微透鏡腔的光學(xué)特性。本發(fā)明可以通過(guò)調(diào)節(jié)溫度、壓力、力載荷、薄膜厚度等方式對(duì)懸浮薄膜的塑性形變量和形貌進(jìn)行控制，從而調(diào)節(jié)微透鏡的形貌，增加微透鏡設(shè)計(jì)的自由度。
文檔編號(hào)G02B3/00GK102662305SQ20121016940
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者姚邵康, 徐德輝, 徐銘, 熊斌, 王躍林, 馬穎蕾 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所