專利名稱：凹入的光學(xué)表面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)案涉及形成于襯底(例如晶片)上的光學(xué)表面，尤其涉及以完全或部分凹入狀態(tài)形成于襯底上的光學(xué)表面。
背景技術(shù)：
復(fù)制已經(jīng)變?yōu)樾纬赏哥R(尤其是大量形成)的逐漸流行的技術(shù)。在此方法中，提供平坦襯底，通常是由玻璃制成的晶片(但可使用其它襯底)，其上放置有復(fù)制材料或其它可成形材料。隨后通過多種固化方法來使復(fù)制材料成形；常見方法是用主模具沖壓復(fù)制材料且固化材料以形成所要的光學(xué)表面。在固化復(fù)制材料后，可即刻移除主模具，從而在晶片表面上留下經(jīng)成形的透鏡形狀。襯底的一側(cè)或兩側(cè)可裝填經(jīng)復(fù)制的透鏡，且在一些情況下， 兩側(cè)上的透鏡可同時(shí)形成。隨后，可將襯底切成個(gè)別透鏡，但在一些情況下，晶片保持完整以接合到一個(gè)或一個(gè)以上其它透鏡或間隔晶片以形成隨后經(jīng)單一化的多個(gè)透鏡層。透鏡的晶片級(jí)制造常常是優(yōu)選的，因?yàn)槊客哥R的成本與許多其它方法相比非常低。市場(chǎng)中的一個(gè)其它驅(qū)動(dòng)因素是透鏡且因此其中放置透鏡的相機(jī)變得越來越小的趨勢(shì)。復(fù)制和晶片級(jí)處理已實(shí)現(xiàn)透鏡和透鏡堆疊在寬度和厚度兩個(gè)方面的收縮。即使如此， 平坦襯底也必須足夠厚以具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，且隨著經(jīng)成形透鏡層帶有一個(gè)或兩個(gè)額外復(fù)制層增加了每一透鏡晶片的總高度。隨著包含相機(jī)中的較高密度圖像傳感器的應(yīng)用的復(fù)雜性增加，透鏡堆疊中更多地使用多個(gè)光學(xué)表面。添加的層使透鏡高度的問題變復(fù)雜， 因?yàn)樗猛哥R設(shè)計(jì)的厚度可能大于所要的厚度。雖然對(duì)于凸透鏡和凹透鏡兩者情況都是這樣，但凸透鏡常常帶來額外挑戰(zhàn)。當(dāng)凸透鏡的頂部是透鏡晶片的最高點(diǎn)時(shí)，這可造成要求晶片接觸另一表面的任何處理步驟的難題。表面上未經(jīng)保護(hù)的凸透鏡一般也更容易存在意外損壞的危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本文說明的一些實(shí)施例描述通過一種方法形成的光學(xué)陣列，所述方法包含提供襯底，在襯底上形成阱陣列，且在阱中復(fù)制對(duì)應(yīng)數(shù)目的光學(xué)表面。以此方式，在阱內(nèi)同時(shí)產(chǎn)生光學(xué)表面。光學(xué)表面可為折射的、衍射的、反射的或其組合。在某些實(shí)施例中，可同時(shí)復(fù)制阱和光學(xué)表面。在其它實(shí)施例中，可在復(fù)制光學(xué)表面之前形成阱陣列。阱陣列可使用例如蝕刻等光刻技術(shù)來形成，或可通過例如鉆制(drilling)、熔固(blasting)或模制等機(jī)械方式形成。其中形成光學(xué)表面的阱可包含大體上平坦的底部表面，或可包含基本光學(xué)表面，所述基本光學(xué)表面為折射的、衍射的、反射的或其某種組合。在某些實(shí)施例中，阱陣列中的阱延伸穿過襯底。復(fù)制的透鏡可形成于延伸穿過襯底的阱中。
—旦光學(xué)陣列形成于襯底上的阱中，襯底就可對(duì)準(zhǔn)且結(jié)合到第二襯底。第二襯底可包含第二光學(xué)陣列或可為間隔襯底。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一襯底上的光學(xué)表面與第二襯底上的光學(xué)表面之間的間距僅由第一和第二襯底上的阱的受控深度提供且沒有介入的間隔件。光學(xué)和/或間隔襯底的堆疊可經(jīng)切割以使阱陣列和光學(xué)表面單一化以形成離散的光學(xué)模塊。光學(xué)模塊可經(jīng)對(duì)準(zhǔn)且結(jié)合到半導(dǎo)體裝置。光學(xué)模塊可在分離阱陣列和光學(xué)表面的步驟之前或之后結(jié)合到半導(dǎo)體裝置。一些實(shí)施例可針對(duì)一種光學(xué)塊，所述光學(xué)塊包含襯底，其具有第一和第二相對(duì)表面，所述襯底是第一材料；多個(gè)通孔，其在所述襯底中在所述第一與第二相對(duì)表面之間延伸；第二材料，其不同于所述第一材料，所述第二材料填充所述通孔的一部分且在所述襯底的所述第一表面的一部分上延伸到所述通孔外部；以及第一透鏡結(jié)構(gòu)，其在所述第二材料中且對(duì)應(yīng)于所述通孔中的每一者。所述光學(xué)塊可包含不同于所述第一材料的第三材料，所述第三材料在所述襯底的所述第二表面的一部分上延伸到所述通孔外部且覆蓋所述通孔。所述第二材料和所述第三材料一起完全填充所述通孔。所述第二和第三材料可分別完全覆蓋所述襯底的所述第一和第二表面。所述第二和第三材料可相同。所述第一透鏡結(jié)構(gòu)可包含鄰近于所述第一襯底的所述第一表面且在所述第二材料中的第一透鏡表面，以及鄰近于所述第一襯底的所述第二表面且在所述第三材料中的第二透鏡表面。所述第二與第三材料之間可存在界面。所述光學(xué)塊可包含所述第二與第三材料之間的孔徑光闌(aperture stop)，所述孔徑光闌部分地延伸到所述通孔中。所述第一材料可為不透明和/或色散的。所述襯底可為網(wǎng)格。通孔的側(cè)壁可為平坦的或成角度且沿著連續(xù)角延伸。通孔的側(cè)壁可經(jīng)處理以阻擋光且/或抑制反射。所述第一材料可具有小于20的楊氏模量(Young' S modulus)。一些實(shí)施例可針對(duì)一種光學(xué)塊，所述光學(xué)塊包含第一襯底，其具有相對(duì)的第一和第二表面；以及第一復(fù)制結(jié)構(gòu)，其在所述第一襯底的第一表面上，所述復(fù)制結(jié)構(gòu)包含多個(gè)第一阱和一第一透鏡表面，所述第一透鏡表面至少部分為凸的且完全在所述多個(gè)第一阱的每一者中，使得所述第一阱的上部表面高于所述第一透鏡表面的頂部。阱的上部表面可高于第一襯底的第一表面上的任一其它結(jié)構(gòu)。光學(xué)塊可包含第二襯底，其具有相對(duì)的第一和第二表面，第一襯底的第一表面面對(duì)第二襯底的第一表面，其中所述多個(gè)阱提供第一與第二襯底之間的間距。第二襯底可包含第二復(fù)制結(jié)構(gòu)，其包含第二襯底的第一表面上的多個(gè)第二阱，所述多個(gè)第二阱對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)第一阱，其中第二阱的上部表面高于第二襯底的第一表面上的任一其它結(jié)構(gòu)。第一與第二襯底之間的間距可完全由第一和第二阱提供。第二復(fù)制結(jié)構(gòu)可包含完全在所述多個(gè)第二阱的每一者中的第二透鏡表面。光學(xué)塊可包含第一襯底的第二表面上的第二復(fù)制結(jié)構(gòu)，所述第二復(fù)制結(jié)構(gòu)包含多個(gè)第二阱和完全在所述多個(gè)第二阱的每一者中的第二透鏡表面，使得第二阱的上部表面高于第二透鏡表面的頂部。一些實(shí)施例可針對(duì)一種形成光學(xué)塊的方法，其包含提供具有第一和第二相對(duì)表面的襯底，所述襯底是第一材料且具有多個(gè)通孔，所述通孔在所述襯底中在所述第一與第二相對(duì)表面之間延伸；提供不同于所述第一材料的第二材料，所述第二材料填充所述通孔的一部分且在所述襯底的所述第一表面的一部分上延伸到所述通孔外部；以及復(fù)制在所述第二材料中且對(duì)應(yīng)于所述通孔中的每一者的第一透鏡結(jié)構(gòu)。提供第二材料可包含以所述第二材料囊封所述襯底。所述方法可包含提供不同于所述第一材料的第三材料，所述第三材料在所述襯底的所述第二表面的一部分上延伸到所述通孔外部且覆蓋所述通孔。所述第二材料和所述第三材料一起可完全填充所述通孔。所述第二和第三材料可分別覆蓋所述襯底的所述第一和第二表面。提供所述第三材料可在提供所述第二材料之前發(fā)生。所述方法可進(jìn)一步包含在提供所述第三材料之前形成第二透鏡結(jié)構(gòu)，所述第二透鏡結(jié)構(gòu)在提供第三材料之后覆蓋所述通孔。所述方法可包含在提供所述第三材料之前形成鄰近于所述第三材料上的所述第二透鏡結(jié)構(gòu)的孔徑光闌。復(fù)制所述第一透鏡結(jié)構(gòu)可包含鄰近于所述第一表面且在所述第二材料中復(fù)制第一透鏡表面，以及鄰近于所述第二表面且在所述第三材料中復(fù)制第二透鏡表面。復(fù)制所述第一和第二透鏡表面可為同時(shí)或依序的。所述第二和第三材料相同。一些實(shí)施例可針對(duì)一種光學(xué)塊，所述光學(xué)塊包含襯底，其具有多個(gè)阱，所述襯底是第一材料，每一阱具有底部表面和側(cè)壁；以及凸透鏡表面，其在所述多個(gè)阱的每一者中， 所述凸透鏡表面是在不同于所述第一材料的第二材料中且與所述底部表面相對(duì)。阱的底部可為平坦的或可包含基本光學(xué)表面，例如衍射表面、折射表面和反射表面中的至少一者。阱的側(cè)壁可經(jīng)處理以阻擋光或抑制反射。


當(dāng)結(jié)合附圖閱讀以下對(duì)若干所說明的實(shí)施例的描述時(shí)最好地理解本文描述的裝置和方法，附圖中在全部圖式中使用相同參考標(biāo)號(hào)來指代相同或相似部分。圖式不一定按比例繪制；而是強(qiáng)調(diào)說明所描述實(shí)施例的原理。圖IA到圖IC說明用于透鏡復(fù)制的方法中的階段的橫截面?zhèn)纫晥D。圖ID是替代復(fù)制透鏡結(jié)構(gòu)的橫截面?zhèn)纫晥D。圖2是其表面中形成有阱的襯底的透視圖。圖3A到圖3E是根據(jù)實(shí)施例的形成復(fù)制透鏡的方法中的階段的橫截面?zhèn)纫晥D。圖4A到圖4C是根據(jù)實(shí)施例的形成復(fù)制透鏡的方法中的階段的橫截面?zhèn)纫晥D。圖4D到圖4G是適于使用圖4A到圖4C的過程形成復(fù)制透鏡的根據(jù)實(shí)施例的替代結(jié)構(gòu)的橫截面?zhèn)纫晥D。圖5A和圖5B是根據(jù)實(shí)施例的形成復(fù)制透鏡的方法中的階段的橫截面?zhèn)纫晥D。圖6A和圖6B是根據(jù)實(shí)施例的形成復(fù)制透鏡的方法中的階段的橫截面?zhèn)纫晥D。圖7A到圖7C是利用來自本文揭示的若干實(shí)施例的技術(shù)形成的根據(jù)實(shí)施例的若干凹透鏡元件結(jié)構(gòu)的橫截面?zhèn)纫晥D。圖8A和圖8B是根據(jù)實(shí)施例的形成復(fù)制衍射透鏡的方法中的階段的橫截面?zhèn)纫晥D。圖9A和圖9B是利用來自本文揭示的若干實(shí)施例的技術(shù)形成雙側(cè)復(fù)制透鏡結(jié)構(gòu)的方法中的階段的橫截面?zhèn)纫晥D。圖IOA到圖IOC是根據(jù)實(shí)施例的在其它彎曲表面上形成復(fù)制透鏡的方法中的階段的橫截面?zhèn)纫晥D。圖IOD和圖IOE是使用圖IOA到圖IOC的過程形成的根據(jù)實(shí)施例的替代結(jié)構(gòu)的橫截面?zhèn)纫晥D。圖IlA到圖IlC是根據(jù)實(shí)施例的在衍射表面上形成復(fù)制透鏡的方法中的階段的橫截面?zhèn)纫晥D。圖IlD到圖IlE是根據(jù)實(shí)施例的在折射表面上包含復(fù)制衍射表面的替代結(jié)構(gòu)的橫截面?zhèn)纫晥D。圖12A到圖12E是根據(jù)實(shí)施例的形成多個(gè)堆疊復(fù)制透鏡的方法中的階段的橫截面?zhèn)纫晥D。圖13A到圖13C是從本文揭示的若干實(shí)施例的透鏡結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的若干復(fù)制透鏡堆疊的橫截面?zhèn)纫晥D。圖14A是根據(jù)實(shí)施例的具有通孔阱的襯底的透視圖。圖14B到圖14E是根據(jù)實(shí)施例的在通孔阱中形成復(fù)制透鏡的方法中的階段的橫截面?zhèn)纫晥D。圖15A到圖15H是根據(jù)變型實(shí)施例的在通孔阱中形成復(fù)制透鏡的方法中的階段的橫截面?zhèn)纫晥D。圖16A到圖16C是根據(jù)實(shí)施例的形成復(fù)制透鏡和阱的方法中的階段的橫截面?zhèn)纫晥D。圖16D和圖16E是根據(jù)實(shí)施例的復(fù)制透鏡和阱的透鏡堆疊的橫截面?zhèn)纫晥D。圖17A到圖17C是校正透鏡結(jié)構(gòu)缺陷的方法中的階段的橫截面?zhèn)纫晥D。圖18A和圖18B是形成電光模塊的方法中的階段的橫截面?zhèn)纫晥D。
具體實(shí)施例方式圖1A、圖1B、圖IC和圖ID說明用于產(chǎn)生凸透鏡陣列的常規(guī)方法。圖IA展示以近似所要的厚度或體積以某種方式沉積于襯底102的頂部表面上的復(fù)制材料層104的橫截面部分。在圖IB中，將在其底部表面上具有對(duì)應(yīng)于最終所要形狀的反轉(zhuǎn)形式的形狀的復(fù)制主模具106向下帶到距襯底已知距離處。在保持于此位置中的同時(shí)，使用UV光、熱、時(shí)間、壓力或某種其它方法來固化復(fù)制層104。隨后，如圖IC中所見，移除主模具106，從而在襯底 102的表面上留下具有多個(gè)透鏡元件108的透鏡晶片100。晶片上的個(gè)別裸片可經(jīng)分離以供立即使用，或可保持完整以供進(jìn)一步處理或附接到其它光學(xué)或間隔晶片。雖然此處展示僅在襯底的一側(cè)上形成透鏡，但在稍后步驟中可將具有額外光學(xué)活性的另一復(fù)制表面(此處未圖示，但例如參見圖1D)添加到襯底102的底部表面?；蛘撸诙?fù)制表面可與第一表面104同時(shí)產(chǎn)生。透鏡晶片的厚度等于透鏡復(fù)制層的高度；其最高點(diǎn)加上襯底的厚度。此處已針對(duì)凸透鏡展示所述過程，但先前的陳述也適用于在復(fù)制材料中形成的凹透鏡；透鏡復(fù)制層的高度將因而由允許朝襯底的下陷的必要性來控制。此情況的實(shí)例可參見圖ID中， 圖ID展示經(jīng)單一化透鏡結(jié)構(gòu)110，其具有展現(xiàn)凸透鏡和凹透鏡兩者的兩個(gè)透鏡表面108和 112。可看見總高度h取決于復(fù)制層以及襯底的厚度兩者。在針對(duì)減小高度的一個(gè)實(shí)施例中，透鏡形成于在襯底中形成的阱上方。在此特定實(shí)施例中，形成凹透鏡形狀，但其它形狀或形狀組合是可能的。在圖2中的透視圖中展示此
7過程的第一步驟。在襯底200中產(chǎn)生若干阱202?？晌g刻、鉆制、燒蝕或通過某種其它方法形成阱。阱202和襯底200可通過模制工藝同時(shí)形成。在此特定說明中，阱202具有比襯底 200的厚度小的深度。圖3A中可見具有阱202的襯底200的橫截面。在所示的實(shí)施例中， 阱202從襯底200的上部表面204向下延伸且具有大體上平坦的底部表面206。在此之后， 圖3B展示放置于襯底200上的復(fù)制材料302。復(fù)制材料層可實(shí)際上由聚合物、溶膠凝膠、玻璃或也可以某種方式凝固或固化的某種其它可模制材料組成。應(yīng)注意，在此圖中，復(fù)制材料 302表現(xiàn)為具有平坦的頂部表面，但對(duì)于此過程來說這不是必要的，且此處僅是示范性的， 因?yàn)閺?fù)制材料302將大體上相對(duì)均勻地分布在襯底上，且可由在施加模具時(shí)散布的某一預(yù)設(shè)體積的材料302組成。復(fù)制材料302 —般不需要是保形層(conforming layer)或平坦化層，因?yàn)槠渥罱K形狀將取決于復(fù)制過程。圖3C展示按壓到復(fù)制材料302上的復(fù)制主模具 304。復(fù)制主模具304的反轉(zhuǎn)形狀的透鏡形成部分306精確地對(duì)準(zhǔn)于阱上，且將主模具的平坦部分移動(dòng)到距襯底的上部表面精確距離處。在復(fù)制材料層302固化后，即刻移除復(fù)制主模具304。在圖3D中可見包含透鏡元件308的所得結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步以額外的透鏡表面處理或沿著線L單一化以形成圖3E的透鏡結(jié)構(gòu)300。在襯底200中沒有阱202的情況下，聚合物加上襯底的總高度將較大。應(yīng)注意，形成凹透鏡元件308的凹陷朝襯底200的上部表面204延伸，同時(shí)仍在透鏡元件308的底部與阱202的底部206之間維持某一量的復(fù)制材料。在所示的實(shí)施例中，透鏡元件308的下部表面位于阱202內(nèi)且在襯底200的上部表面204下方，但可存在光學(xué)設(shè)計(jì)原理或?qū)嶋H制造問題指示透鏡308的表面上的最低點(diǎn)高于上部襯底水平面204的情況。即使在這些約束下，透鏡結(jié)構(gòu)的總高度仍比襯底200中的阱202不存在的情況要小。在另一實(shí)施例中，透鏡可完整地形成于阱內(nèi)。圖4A、圖4B和圖4C中說明此過程。 圖4A展示沉積于襯底402上的復(fù)制材料層406，其中阱404形成于其表面上，阱404形成有大體上平坦的底部表面405。在圖4B中所示的實(shí)施例中，將復(fù)制主模具408向下帶到與襯底402接觸。主模具408的高度和阱404的深度足夠接近地匹配(連同其它尺寸)以使得主模具408的突出的透鏡形成部分412配合于阱404中以在聚合物中產(chǎn)生透鏡形狀410。 固化復(fù)制材料406且隨后移除復(fù)制主模具408。圖4C展示所得透鏡組合件400，其可經(jīng)進(jìn)一步處理或切割以產(chǎn)生個(gè)別組件。在如圖4A到4C所示的過程中，主模具408在襯底表面的上部水平面407和襯底阱404的下部水平表面405兩者處與襯底402接觸。在固化之后， 這留下極少的復(fù)制材料406而不會(huì)妨礙稍后可能的結(jié)合或?qū)?zhǔn)步驟。為了實(shí)現(xiàn)此目的，可能需要謹(jǐn)慎地控制復(fù)制材料406的量和定位；可將精確的量放入每一阱404中而不是在襯底402的較大部分上沉積復(fù)制材料406。圖4D、圖4E、圖4F和圖4G展示圖4A到圖4C中描繪的復(fù)制過程的若干變型。在圖 4D中，在固化的同時(shí)將復(fù)制主模具408下降到距襯底402精確距離D處且保持于該處。這可允許零件的各種尺寸的較寬松容限，且允許供復(fù)制材料406流動(dòng)的某個(gè)空間。在另一變型中，圖4E展示復(fù)制步驟，其中阱404'和復(fù)制主模具402'的突出的透鏡形成部分412‘ 的相對(duì)高度已經(jīng)改變以允許主模具402'與阱404'的底部405'之間的間隙。所述相對(duì)改變可能通過減小透鏡形成部分412'的高度或通過增加阱404'的深度來做出。在此變型中，復(fù)制材料的額外薄層422保留在所形成的透鏡表面周圍，處于在主模具408'接觸襯底 402'的上部表面407'時(shí)通常在透鏡孔徑外部的位置中。圖4F展示又一變型，其特征在于復(fù)制主模具408〃上的透鏡形成部分412〃的相對(duì)高度和阱404〃下部表面405〃的深度的改變。在此實(shí)施例中，復(fù)制材料406的薄層432保留在襯底402〃的上部表面407〃上。 在圖4G中所示的再一個(gè)變型中，在固化復(fù)制材料406的同時(shí)主模具408" ’保持于距襯底 402"‘ 一精確距離處。在此實(shí)施例中，透鏡形成部分412"‘和阱404"‘的大小經(jīng)設(shè)計(jì)以使得在阱405" ’的底部以及阱436的側(cè)面處在主模具408" ’的透鏡形成部分412" ’ 與襯底402〃 ‘的阱404〃 ‘之間存在間隙。在上文描述的實(shí)施例中，透鏡形成部分412的高度和阱404的深度相對(duì)于彼此變化。在其它實(shí)施例中，透鏡形成部分412或阱404的寬度可變化以在透鏡形成部分412的側(cè)面與阱404的側(cè)壁之間留下間隙。圖5A展示一個(gè)實(shí)施例的復(fù)制步驟。復(fù)制主模具502 具有比阱504窄的其中形成透鏡的透鏡形成部分512，從而在阱504的側(cè)面附近留下間隙 536。圖5B中可見最終透鏡結(jié)構(gòu)500。雖然復(fù)制的透鏡元件510可能看上去非常類似于圖 4C中所見的透鏡元件，但依據(jù)沉積于阱中的復(fù)制材料的量，也可能阱的隅角514也可在其中具有一些剩余材料，在一些情況下延伸直到襯底表面從而完全填充原始間隙536。也可對(duì)此實(shí)施例執(zhí)行與圖4D、圖4E、圖4F和圖4G中所示的變型等效的變型。在另一實(shí)施例中，透鏡的有效區(qū)域可擴(kuò)展到阱的邊緣附近。圖6A展示具有透鏡形成部分612的復(fù)制主模具602，透鏡形成部分612并不向下延伸到阱的底部，而是改為在阱的整個(gè)寬度上使復(fù)制材料406成形。圖6B中可見所得的透鏡結(jié)構(gòu)600。阱的側(cè)面612可充當(dāng)用于透鏡元件610的孔徑，然而經(jīng)組裝透鏡的其它部分可經(jīng)定位以在所述能力方面更好地起作用。在先前描述的實(shí)施例中，根據(jù)本文概述的方法產(chǎn)生凸透鏡，但這些技術(shù)同樣可用于產(chǎn)生凹透鏡。圖7A顯示具有凹透鏡元件的透鏡組合件700，其在透鏡元件702與阱704 的側(cè)面之間具有間隙736。圖7B展示透鏡組合件710，其中透鏡元件712延伸到阱704的邊緣，但每一透鏡元件702的光學(xué)有效彎曲部分714僅覆蓋阱704的一部分。復(fù)制的透鏡元件712的非有效部分716填充阱704的其余部分，從而包圍有效部分714。圖7C展示透鏡組合件720，其中透鏡元件722延伸到阱704的側(cè)面(包含透鏡元件表面)。在到此為止描述的實(shí)施例中，已將彎曲的光學(xué)表面描述為折射的。這明確地說是光既定穿過表面的情況。在其它實(shí)施方案中，彎曲的表面可本質(zhì)上為反射的。反射光學(xué)特征(凹的或凸的)可以類似的復(fù)制方法來制作。反射光學(xué)器件可能通過復(fù)制大體上不透明或反射材料、通過在大體上反射襯底中復(fù)制透鏡或通過在復(fù)制的透明材料上涂覆反射材料來制作。在又一實(shí)施例中，透鏡元件可具有衍射而不是折射光學(xué)能力。圖8A展示具有透鏡形成部分812的復(fù)制主模具802，透鏡形成部分812具有按壓到含有復(fù)制材料406的襯底 402的阱404中的衍射形狀。圖8B中描繪最終透鏡結(jié)構(gòu)800，其中可見透鏡元件810具有示范性衍射形狀。雖然先前實(shí)施例僅涉及在襯底的單側(cè)上產(chǎn)生透鏡，但在又一實(shí)施例中，可隨后或同時(shí)添加另一側(cè)上的第二透鏡陣列。圖9A說明一個(gè)示范性程序，其中在一個(gè)操作中形成兩側(cè)，但可能使用先前樣式的透鏡中的任一者來產(chǎn)生雙透鏡表面。在圖9A中，襯底902在每一側(cè)上形成有阱，其中相對(duì)的阱903、905彼此對(duì)準(zhǔn)以使得上部阱903的通光孔徑(clear aperture)的至少一部分與下部阱905的通光孔徑對(duì)準(zhǔn)。在用復(fù)制材料406涂覆兩側(cè)之后，
9上部復(fù)制主模具904和下部復(fù)制主模具906將復(fù)制材料406形成為透鏡表面。連同頂部側(cè)一起用復(fù)制材料涂覆襯底的底部側(cè)可能不實(shí)際，且因此改為下部復(fù)制主模具906的頂部表面可具有沉積于其頂部表面上的復(fù)制材料406。在任一情況下，中間產(chǎn)物將看上去類似于圖9A的結(jié)構(gòu)。移除主模具904、906兩者將留下在圖9B中可見的透鏡結(jié)構(gòu)900。多種透鏡形狀和大小僅受到所需光學(xué)設(shè)計(jì)的限制。襯底902的上部表面上的透鏡910無需具有與襯底902的下部表面上的那些透鏡912相同的寬度或定位。另外，用于上部透鏡元件910和下部透鏡元件912的復(fù)制材料406可為相同或不同的物質(zhì)。在此實(shí)例中，看見凸透鏡和凹透鏡安裝在同一襯底上，但這些透鏡的任一組合是可能的。在襯底上具有額外透鏡表面的情況下，此處與形成于大體上平坦的襯底上的這些透鏡相比，總厚度在更大程度上減小。還應(yīng)注意，在此實(shí)例中，光學(xué)上，所述透鏡系統(tǒng)等效于在具有厚度h2的襯底(而不是整個(gè)襯底的厚度)上復(fù)制的兩個(gè)透鏡元件的透鏡系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)和其它約束可使得難以在此均勻地薄的襯底上實(shí)現(xiàn)透鏡復(fù)制和其它處理步驟。相比之下，此實(shí)施例在處理期間以及在透鏡組合件 900單一化和封裝之后將保持較厚襯底的結(jié)構(gòu)完整性和強(qiáng)度。在先前實(shí)施例中，襯底中的阱的底部表面已大體上為平坦的。在其它實(shí)施例中，阱的底部表面可被給予彎曲形狀，使得其自身具有光學(xué)能力。圖IOA展示其中已形成阱的襯底1002。在阱1004內(nèi)是彎曲的底部表面1005。彎曲表面1005可在已產(chǎn)生阱1004之后形成，或可在形成阱1004本身的過程期間已通過蝕刻或某種其它已知工藝產(chǎn)生。在所示的實(shí)施例中，彎曲表面1005直接由襯底1002材料形成。在其它實(shí)施例中，彎曲表面1005可由不同材料形成，包含例如復(fù)制材料1006。對(duì)于所說明的實(shí)施例，在襯底1002的頂部上沉積復(fù)制材料1006的層。在圖IOB中，復(fù)制主模具1008用復(fù)制材料1006形成透鏡元件表面。 圖IOC展示透鏡結(jié)構(gòu)1000，其中透鏡元件1010已保留為上覆于彎曲表面1005上。如果復(fù)制材料1006具有與襯底1002材料大體上類似的折射率和其它光學(xué)性質(zhì)(例如，色散)，那么彎曲表面1005將在復(fù)制/襯底界面處具有極少的光學(xué)效應(yīng)，但其仍可輔助將透鏡的復(fù)制部分1010成形為材料原本可能難以產(chǎn)生的形狀。然而，如果折射率或其它性質(zhì)實(shí)質(zhì)上不同，那么即使在透鏡元件1010的表面處的固體/空氣界面處保持較多光學(xué)能力，內(nèi)部表面 1005也將具有光學(xué)能力。圖IOD說明此實(shí)施例的在此處展示為透鏡結(jié)構(gòu)1020的變型，其中襯底上的彎曲表面IOM可具有與復(fù)制的彎曲表面1022大體上相反的折射能力。類似于其它實(shí)施例，這些方法可應(yīng)用于襯底1002'的兩側(cè)。圖IOE展示透鏡結(jié)構(gòu)1030，其在光徑中具有四個(gè)表面 (1032、1034、1036、1038)，其全部可通過復(fù)制材料和襯底1002"材料的適當(dāng)選擇而具有光學(xué)能力，且可經(jīng)制造以具有緊湊的高度配置。在其它實(shí)施例中，襯底阱的底部1105并不嚴(yán)格為平坦的，而是具有衍射表面。圖 IlA顯示其中已形成阱的襯底1102。阱1104的下部表面1105經(jīng)成形為具有所要的衍射形狀。隨后在襯底的頂部上分布復(fù)制材料1106的層。圖IlB展示復(fù)制主模具1108在襯底的阱1104內(nèi)形成衍射結(jié)構(gòu)。在圖IlC中可見所得的透鏡結(jié)構(gòu)1100。在此結(jié)構(gòu)1100中，具有折射能力的透鏡元件1110安置于衍射表面1112上方。如同其它實(shí)施例，可在衍射表面上方產(chǎn)生其它透鏡形狀，且可以相同方式同時(shí)或依序處理襯底的兩側(cè)，包含襯底上的折射和衍射透鏡部分或復(fù)制表面的各種組合。圖IlD展示此實(shí)施例的變型，其中在透鏡結(jié)構(gòu)1150 中，這些類型的元件的次序顛倒；此處衍射表面1152經(jīng)復(fù)制而上覆于襯底1102'中的阱1104'內(nèi)的彎曲表面IlM上。圖IlE展示此實(shí)施例的另一變型，其中透鏡結(jié)構(gòu)1160具有復(fù)制的透鏡表面1162，其上覆于襯底1102'中的阱1104'的彎曲下部表面1164上。在此變型中，表面1162展現(xiàn)衍射和折射兩種行為。在又一實(shí)施例中，可將一個(gè)以上透鏡表面元件添加到襯底中的給定阱。圖12A展示具有形成于上部表面中的阱1204的襯底1202。所述表面涂覆有復(fù)制材料1206的第一層。在圖12B中，第一復(fù)制主模具1208將復(fù)制材料1206圖案化。在固化復(fù)制材料之后，移除第一主模具1208。圖12C展示具有保留在阱中的第一透鏡元件1210的襯底1202。隨后在襯底上以及在第一透鏡元件1210上涂覆復(fù)制材料1212的第二層。第二復(fù)制材料1212 經(jīng)選擇以使得其具有與第一復(fù)制材料1206不同的光學(xué)性質(zhì)，尤其是折射率。圖12D展示第二復(fù)制主模具1214，其放置于襯底上以使第二復(fù)制層1212成形但保持第一復(fù)制透鏡元件 1210不改變。雖然如此處描繪，第二主模具1214與襯底1202和第一透鏡元件1210兩者接觸，但在實(shí)踐中，第二復(fù)制主模具1214的透鏡形成部分1222的高度將避免接觸或以其它方式危害第一透鏡元件1210。圖12E顯示具有兩個(gè)有效透鏡元件1210和1214的透鏡結(jié)構(gòu) 1200。雖然用于此透鏡結(jié)構(gòu)的過程可能以兩個(gè)透鏡元件以如圖所示的次序垂直堆疊停止， 但可設(shè)想可在同一阱內(nèi)在第二透鏡元件之后形成第三元件，且可以與形成第二透鏡元件相同的方式形成第三透鏡元件?？梢韵嗤绞綄⒘硗獾耐哥R元件添加到阱中。另外，此多步驟過程也可使用如先前實(shí)施例中概述的方法在襯底的兩側(cè)上產(chǎn)生多元件結(jié)構(gòu)。透鏡結(jié)構(gòu)可經(jīng)單一化且在其當(dāng)前配置中使用，或其可進(jìn)一步通過將其接合為較復(fù)雜的透鏡堆疊結(jié)構(gòu)來處理。圖13A、圖1 和圖13C展示若干示范性實(shí)施例。在圖13A中， 由兩個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)1302和1304產(chǎn)生透鏡堆疊1300。在此實(shí)施例中，在其間沒有間隔件的情況下接合透鏡結(jié)構(gòu)。也就是說，透鏡表面1322和13 之間的間距是通過控制復(fù)制厚度和控制其中復(fù)制透鏡1322、1324的阱13沈、1328的深度來建立。如此處描繪的最終結(jié)構(gòu)可能已在裸片級(jí)接合，但更可能透鏡結(jié)構(gòu)在晶片級(jí)接合且隨后經(jīng)分離以產(chǎn)生透鏡堆疊1300。圖 13B展示已由兩個(gè)不同透鏡結(jié)構(gòu)1312和1314產(chǎn)生的透鏡堆疊1310。這兩個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)均含有如圖IA到圖ID中說明的使用常規(guī)技術(shù)形成于襯底的表面上的透鏡(1318和1320)。在一些情況下，光學(xué)設(shè)計(jì)或其它約束可使得包含此設(shè)計(jì)的復(fù)制透鏡是合意的。如圖13B展示， 先前實(shí)施例的方法和結(jié)構(gòu)是兼容的，且可與使用常規(guī)方法復(fù)制的透鏡自由地混合。在圖13B 的實(shí)施例中，透鏡結(jié)構(gòu)由間隔晶片1316分離以設(shè)定內(nèi)部透鏡元件之間的適當(dāng)距離。圖13C 顯示作為透鏡堆疊1330的另一實(shí)施例。此處，透鏡結(jié)構(gòu)1332和1334在不使用間隔晶片的情況下接合在一起(但如果光學(xué)設(shè)計(jì)需要?jiǎng)t可提供一個(gè)間隔晶片)。在接合之前，將光阻擋組件1336的兩個(gè)層添加到每一透鏡結(jié)構(gòu)。光阻擋組件可充當(dāng)用于光學(xué)系統(tǒng)的孔徑，或可用以阻擋雜散光進(jìn)入可用的光徑。與其中阱具有小于襯底的厚度的深度的先前實(shí)施例相比，其它實(shí)施例可包含延伸穿過襯底的厚度的阱。圖14A展示襯底1400的透視圖，其類似于圖2中所示的襯底。不同于圖2的襯底200，阱1402完全穿過襯底而形成。這可在圖14B中更清楚地看到，圖14B為圖14A的襯底的一部分的橫截面圖。阱1402本質(zhì)上為通過蝕刻、鉆制、熔固或其它方法產(chǎn)生的通孔。阱可通過一個(gè)或一個(gè)以上步驟產(chǎn)生以實(shí)現(xiàn)所需形狀。圖14B中所示的阱1402 是錐形側(cè)壁1410，其可能是蝕刻工藝具有代表性的特征。在其它實(shí)施例中，阱1402可具有大體上直的側(cè)壁。圖14C展示其中復(fù)制材料1404的層放置于一側(cè)上的襯底?；趶?fù)制材料1404和襯底1400的性質(zhì)以及用以施加復(fù)制材料1404的方法，復(fù)制材料1404可部分或完全被拉入阱1402中。在一些情況下，復(fù)制材料1404可能沉積在襯底1400的兩側(cè)上以確保阱1402的較均勻填充，但這不應(yīng)影響最終透鏡結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。在下一步驟中，圖14D展示抵靠襯底1400而放置的上部復(fù)制主模具1406和下部復(fù)制主模具1408，其經(jīng)安置以從襯底1400的兩側(cè)在阱1402內(nèi)使復(fù)制材料1404成形。在當(dāng)前實(shí)施例中，此操作是同時(shí)進(jìn)行，因?yàn)樵诖伺渲弥袕?fù)制材料1404可僅固化(即使部分地) 一次。兩個(gè)復(fù)制主模具1406、1408的透鏡形成部分1412、1414對(duì)準(zhǔn)到阱1402中。圖14E 展示其中已產(chǎn)生透鏡元件1416的最終透鏡結(jié)構(gòu)1410。應(yīng)注意，透鏡元件的每一側(cè)可具有其自身的獨(dú)立形狀。此處描繪接近于彎月形透鏡的形狀的形狀，但例如雙凸或雙凹等其它形狀也是可實(shí)現(xiàn)的。在另一實(shí)施例中，可將一個(gè)或兩個(gè)復(fù)制主模具帶到靠近具有通孔阱的襯底處但不實(shí)際與其接觸。圖15A展示具有此些通孔阱1502的襯底1500。在襯底1500上沉積復(fù)制材料1504且將兩個(gè)復(fù)制主模具1506和1508帶到靠近處以同時(shí)使復(fù)制材料1504成形。在此實(shí)例中，將主模具1508帶到與襯底1500接觸，同時(shí)將主模具1506保持在距襯底1500表面一精確距離處，從而為壓出過量復(fù)制材料1504留下空間。一旦復(fù)制材料1504固化，便移除復(fù)制主模具1506、1508以留下在圖15B中可見的具有透鏡元件1516的透鏡結(jié)構(gòu)1510。 圖15C展示此實(shí)施例的變型，其中在襯底1500'上沉積復(fù)制材料1504，且將上部復(fù)制主模具1506'和下部復(fù)制主模具1508'帶到靠近襯底1500'處，但為復(fù)制材料1504在襯底 1500'的兩側(cè)上流動(dòng)留下足夠空間。在所示的實(shí)施例中，襯底1500'包含形狀為錐形或圓錐形的阱1502'，其中錐形從襯底1500'的一側(cè)向內(nèi)延伸到另一側(cè)。在固化之后的最終結(jié)果是圖15D中描繪的透鏡結(jié)構(gòu)1520，其包含透鏡元件1522。所得透鏡1522包含大體上彎月形形狀，其具有大約為襯底1500'厚度的厚度。彎月形透鏡1522的曲率大體上朝與其中形成透鏡1522的阱1502'的向內(nèi)錐形的方向相同的方向延伸。當(dāng)如圖14A到圖15D中說明阱是通孔以使得襯底材料不再位于光徑中時(shí)，對(duì)用以提供這些通孔的襯底的約束減少。換句話說，可針對(duì)機(jī)械特性(例如，剛性和強(qiáng)度)而不考慮其光學(xué)特性來選擇襯底。具有良好光學(xué)特性的常規(guī)襯底可能較昂貴、容易彎曲且/ 或可能較脆弱。舉例來說，常規(guī)襯底(例如，硅石和玻璃)具有楊氏模量E > 35GPa，而可用于具有通孔的襯底的其它材料(例如，聚合物、液晶聚合物)可具有低得多的楊氏模量 E ( 20GPa，例如在約1-15GI^之間。因此，可采用額外的復(fù)制材料，其可對(duì)用于形成光學(xué)元件的常規(guī)襯底引入過多的應(yīng)力。舉例來說，此襯底可為其中通孔由材料的交叉線界定的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。這些通孔可具有任何所需的形式，包含任意的形狀。此外，通孔的使用允許光學(xué)元件在通光孔徑內(nèi)的復(fù)制材料的相對(duì)側(cè)之間具有的距離小于襯底的厚度。另外，不經(jīng)受光學(xué)約束的襯底可用以減少系統(tǒng)中的雜散光，例如可為不透明和/或色散的。此外，襯底可用作光學(xué)孔徑。最后，當(dāng)在襯底的兩側(cè)上提供復(fù)制材料以使得襯底嵌入其中(如圖15C和圖15D 中說明)時(shí)，可較好地控制通光孔徑中的復(fù)制材料的厚度。在其它實(shí)施例中，在透鏡表面的一者已形成之后提供通孔，如圖15E到圖15H中說明。如圖15E中說明，第一透鏡結(jié)構(gòu)1530可包含在其第一表面上的透鏡元件1532。在第一透鏡結(jié)構(gòu)1530的第一表面上在透鏡元件1532的通光孔徑外部提供剛性結(jié)構(gòu)1540。剛性結(jié)構(gòu)1540對(duì)第一透鏡結(jié)構(gòu)1530提供機(jī)械強(qiáng)度，且可僅僅針對(duì)這些機(jī)械性質(zhì)來選擇，例如可為不透明的。圖15E中說明的結(jié)構(gòu)的形成的細(xì)節(jié)可參見2009年7月2日申請(qǐng)的題目為 “晶片級(jí)光學(xué)元件及其應(yīng)用(Wafer level Optical Elements and application thereof)” 的第12/497，441號(hào)共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)申請(qǐng)案，所述申請(qǐng)案以引用的方式并入本文中。一般來說，透鏡元件1532可通過如本文描述的復(fù)制過程形成于第一透鏡結(jié)構(gòu)1530的一側(cè)上。第一透鏡結(jié)構(gòu)1530的相對(duì)的大體上平坦側(cè)是使用在復(fù)制材料固化之后移除的臨時(shí)模制表面 (未圖示)來形成。隨后，如圖15F中說明，可將其中具有通孔1552的額外襯底1550附接到第一透鏡結(jié)構(gòu)1530的大體上平坦表面。這些通孔1552可比透鏡元件1532的通光孔徑窄，且可在不透明的情況下用作孔徑光闌。此外，可在第一透鏡結(jié)構(gòu)1532的底部表面上提供延伸到通孔1552中的孔徑1535。如圖15G中說明，隨后可用復(fù)制材料1560填充這些通孔1552，復(fù)制材料1560可與用于第一透鏡結(jié)構(gòu)1530的復(fù)制材料相同或不同。隨后可將復(fù)制主模具(未圖示)帶到與復(fù)制材料1560接觸以形成包含多個(gè)透鏡元件1562的第二透鏡結(jié)構(gòu)1561。由于這些透鏡結(jié)構(gòu)是在不同時(shí)間形成的，因此即使其由相同材料形成，第一與第二透鏡結(jié)構(gòu)之間的界面1565也將是明顯的。這與圖15A到圖15D中以相同材料同時(shí)形成的透鏡結(jié)構(gòu)形成對(duì)比，在所述透鏡結(jié)構(gòu)中界面可能不明顯。在其它實(shí)施例中，阱未形成于襯底中，而是連同透鏡元件一起形成于復(fù)制材料中。 圖16A展示大體上平坦的襯底1602，其中復(fù)制材料1604的層放置于其上。在圖16B中，將復(fù)制主模具1606按壓到復(fù)制材料1604上且固化復(fù)制材料1604。復(fù)制主模具1606具有凸和凹兩個(gè)形狀的透鏡形成部分1612。圖16C展示其中已移除主模具1606的透鏡結(jié)構(gòu)1600。 在中心凸透鏡1608周圍是凹部分1610，其允許形成凸透鏡1608的完整光學(xué)孔徑。復(fù)制材料1604的上部表面1614大體上平坦且高于透鏡1608的頂部，因此使凸部分在阱形狀的結(jié)構(gòu)1616內(nèi)受到保護(hù)。如同先前實(shí)施例，可以此方式在襯底1602的兩側(cè)上連續(xù)或同時(shí)使復(fù)制材料圖案化。雖然此過程可設(shè)想用以形成凹透鏡元件，但其已經(jīng)比凸形狀更受保護(hù)，因?yàn)槠渲械墓鈱W(xué)有效部分在復(fù)制材料的上部表面下方。類似于其它實(shí)施例，先前實(shí)施例也可堆疊以產(chǎn)生復(fù)雜的透鏡堆疊。圖16D顯示透鏡堆疊1620的示范性實(shí)施例。透鏡堆疊1620展示彼此堆疊以產(chǎn)生堆疊1620的三個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)1634、1636、1638。第一透鏡結(jié)構(gòu)1634由襯底1621上的由復(fù)制材料形成的復(fù)制層1622和 1624組成。第二透鏡結(jié)構(gòu)1636由襯底1623上的由復(fù)制材料形成的復(fù)制層16 和16 組成。第三透鏡結(jié)構(gòu)1638由襯底1625上的由復(fù)制材料形成的復(fù)制層1630和1632組成。一般來說，每一復(fù)制層1622、1624、1626、16觀、1630、1632包含光學(xué)區(qū)1660和圍繞光學(xué)區(qū)1660 的場(chǎng)區(qū)1662。場(chǎng)區(qū)1662可高于光學(xué)區(qū)1660。舉例來說，在復(fù)制層1622中，光學(xué)區(qū)1660凹入于場(chǎng)區(qū)1662下方。在其它情況下，場(chǎng)區(qū)1662可低于光學(xué)區(qū)1660。舉例來說，復(fù)制層1632 的光學(xué)區(qū)1660'延伸到對(duì)應(yīng)的場(chǎng)區(qū)1662'上方。在圖16D所示的實(shí)施例中，透鏡結(jié)構(gòu)1634、1636、1638直接彼此接觸。舉例來說， 復(fù)制層16M的場(chǎng)區(qū)1662放置于復(fù)制層16 的場(chǎng)區(qū)1662上。此處，其展示為彼此直接接觸，但在兩個(gè)復(fù)制層1624、16沈之間仍可存在粘合劑層。出于光學(xué)設(shè)計(jì)的目的，也可在透鏡結(jié)構(gòu)之間包含間隔元件(未圖示)。即使在光學(xué)區(qū)1660延伸到場(chǎng)區(qū)1662上方的情況下， 與復(fù)制層的直接接觸也是可能的。第二與第三透鏡結(jié)構(gòu)(1636、1638)之間的界面是示范性的。此處，復(fù)制層1630的光學(xué)區(qū)1660延伸穿過復(fù)制層1630和16 的對(duì)應(yīng)場(chǎng)區(qū)之間的界面的平面。然而，由于復(fù)制層16 的形狀的緣故，透鏡結(jié)構(gòu)1636、1638仍可放置為在其相應(yīng)的場(chǎng)區(qū)1662處彼此接觸。經(jīng)受特定光學(xué)設(shè)計(jì)的約束，這些因素可允許具有合意光學(xué)性質(zhì)但也具有低高度的透鏡堆疊。 圖16E展示與圖16D類似的變型。在此變型中，透鏡堆疊1640由兩個(gè)透鏡結(jié)構(gòu) 1652、16M組成。在此實(shí)例中，本文描繪的全部四個(gè)復(fù)制層(1644、1646、1648、1650)具有在光學(xué)區(qū)1660中的形狀大體上為凸的透鏡。外部復(fù)制層1644和1650的凸部分仍在對(duì)應(yīng)場(chǎng)區(qū)1662的平面下方，且因此維持對(duì)透鏡表面的某種保護(hù)。雖然復(fù)制層1646和1648的光學(xué)區(qū)1660中的透鏡是凸的，但其可在其間無需額外間隔件的情況下放置為在其場(chǎng)區(qū)1662處彼此接觸。 在大多數(shù)先前實(shí)施例中，透鏡表面已經(jīng)安置以使得其表面保留在上部平坦表面下方。這可簡(jiǎn)化稍后的處理步驟。一個(gè)實(shí)例是校正晶片彎曲度的實(shí)例。在許多情況下，晶片或其它襯底可因引起晶片中的殘余應(yīng)力的許多因素而翹曲，所述因素包含(但不限于)復(fù)制層力的不適當(dāng)平衡、抗反射或頂涂層，或在其它制造步驟期間的應(yīng)變。如果這在透鏡晶片中未經(jīng)校正，那么其可導(dǎo)致光學(xué)元件的扭曲、不適當(dāng)?shù)木劢够蛲哥R元件在晶片上的橫向位移。圖17A中可見此問題的一個(gè)實(shí)例，圖17A展示透鏡結(jié)構(gòu)晶片1700的橫截面圖。晶片1700具有從所需平坦形狀扭曲的形狀。在此情況下，扭曲是以具有凹和凸兩種性質(zhì)的形狀表示；確切形狀并不重要，但可能存在多種彎曲缺陷。表面上的透鏡對(duì)應(yīng)于圖16C中的復(fù)制層1600的那些透鏡，但此處可改為使用根據(jù)其它各種實(shí)施例形成的其它透鏡結(jié)構(gòu)。圖 17B展示放置于真空卡盤1702的表面上的透鏡晶片1700 ；點(diǎn)繪線1704示意性地表示所分布的一組真空線，其穿過用以將晶片1700緊密地拉到其表面上的真空卡盤，從而至少臨時(shí)地使晶片1700變平?？捎米銐虻牧ο蛳吕瓌?dòng)晶片以使其變平，因?yàn)榭赡茉疽淹怀鼋?jīng)過復(fù)制層的場(chǎng)區(qū)1662的透鏡元件現(xiàn)在放置于受保護(hù)位置。另一襯底1706涂覆有粘合劑且被按壓到透鏡晶片1700的頂部表面上。襯底1706可表示多種其它功能。其可為另一透鏡結(jié)構(gòu)晶片、圖像傳感器晶片或甚至僅為將稍后結(jié)合到其它結(jié)構(gòu)的間隔晶片。在一些情況下，襯底 1706可甚至表示已經(jīng)結(jié)合的若干其它晶片，例如透鏡堆疊的其它片。堆疊1710是在結(jié)合且從真空卡盤移除之后的結(jié)果。雖然一些殘余應(yīng)力可能保留，但其現(xiàn)在將由整個(gè)堆疊共享且可存在較少問題。本文描述的光學(xué)結(jié)構(gòu)可結(jié)合其它電組件來使用以產(chǎn)生完整的電光模塊。實(shí)例可包含例如相機(jī)或數(shù)據(jù)讀取器等光收集模塊，以及例如LED陣列或視頻投影模塊等發(fā)光模塊。 圖18A和圖18B示意性說明這些實(shí)施例。在圖18A中，圖16E的晶片級(jí)透鏡堆疊1640經(jīng)對(duì)準(zhǔn)且結(jié)合到電子晶片1802。在所示的實(shí)施例中，透鏡堆疊1640以間隔晶片1806緊固到電子晶片1802。在其它實(shí)施例中， 如上文所述，間距可由透鏡堆疊1640中的底部復(fù)制層1650的場(chǎng)區(qū)1662提供。電子晶片 1802可例如為圖像傳感器陣列、激光器或LED發(fā)射器、MEMS裝置等。在所示的特定實(shí)施例中，電子晶片1802是晶片封裝圖像傳感器陣列1804，例如可從加利福尼亞州圣何塞市(San Jose,California)的"Tessera公司購得的封裝圖像傳感器的Siellcase 系列。所得結(jié)構(gòu) 1800是電光模塊陣列，其可沿著切割道L單一化以產(chǎn)生個(gè)別的電光模塊1820。在一個(gè)實(shí)施例中，電光模塊1820是晶片級(jí)相機(jī)。在圖18A中，透鏡堆疊1640和電子晶片1802彼此對(duì)準(zhǔn)且結(jié)合作為堆疊的晶片封裝。在其它實(shí)施例中，例如圖16B中描繪的實(shí)施例，透鏡堆疊1640和電子晶片1802中的一者或兩者可在彼此對(duì)準(zhǔn)且結(jié)合之前經(jīng)切割和單一化。具體來說，圖16B展示通過對(duì)透鏡堆疊1640的先前切割形成的經(jīng)切割透鏡模塊1812，其緊固到電子晶片1802以形成最終沿著切割道L單一化的電光模塊1820。 雖然以上描述參考用于特定應(yīng)用的說明性實(shí)施例，但應(yīng)了解，所主張的發(fā)明不限于此。舉例來說，以上實(shí)施例的任一者中的阱的側(cè)壁可經(jīng)處理以減少雜散光或抑制反射，例如可經(jīng)粗糙化以減少鏡面反射(specular reflection)，可包含抗反射涂層，或可包含色散或不透明涂層。所屬領(lǐng)域的且得到本文提供的教示的技術(shù)人員將在無需過多實(shí)驗(yàn)的情況下認(rèn)識(shí)到其范圍內(nèi)的額外修改、應(yīng)用和實(shí)施例，以及本發(fā)明在其中將具有顯著效用的額外領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)塊，其包括襯底，其具有第一和第二相對(duì)表面，所述襯底是第一材料；多個(gè)通孔，其在所述襯底中在所述第一與第二相對(duì)表面之間延伸；第二材料，其不同于所述第一材料，所述第二材料填充所述通孔的一部分且在所述襯底的所述第一表面的一部分上延伸到所述通孔外部；以及第一透鏡結(jié)構(gòu)，其在所述第二材料中且對(duì)應(yīng)于所述通孔中的每一者。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)塊，其進(jìn)一步包括不同于所述第一材料的第三材料，所述第三材料在所述襯底的所述第二表面的一部分上延伸到所述通孔外部且覆蓋所述通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)塊，其中所述第二材料和所述第三材料一起完全填充所述通孑L。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)塊，其中所述第二和第三材料分別完全覆蓋所述襯底的所述第一和第二表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)塊，其中所述第二和第三材料相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)塊，其中所述第一透鏡結(jié)構(gòu)包含鄰近于所述第一襯底的所述第一表面且在所述第二材料中的第一透鏡表面，以及鄰近于所述第一襯底的所述第二表面且在所述第三材料中的第二透鏡表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)塊，其中所述第二和第三材料相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)塊，其進(jìn)一步包括所述第二與第三材料之間的界面。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)塊，其進(jìn)一步包括所述第二與第三材料之間的孔徑光闌，所述孔徑光闌部分地延伸到所述通孔中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)塊，其中所述第一材料為不透明和/或色散的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)塊，其中所述襯底是網(wǎng)格。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)塊，其中所述通孔的側(cè)壁是平坦的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)塊，其中壁的側(cè)壁成角度且沿著連續(xù)角延伸。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)塊，其中所述第一材料具有小于20的楊氏模量。
15.一種光學(xué)塊，其包括第一襯底，其具有相對(duì)的第一和第二表面；以及第一復(fù)制結(jié)構(gòu)，其在所述第一襯底的第一表面上，所述復(fù)制結(jié)構(gòu)包含多個(gè)第一阱和第一透鏡表面，所述第一透鏡表面至少部分為凸的且完全在所述多個(gè)第一阱中的每一者中， 使得所述第一阱的上部表面高于所述第一透鏡表面的頂部。
16.一種形成光學(xué)塊的方法，其包括提供具有第一和第二相對(duì)表面的襯底，所述襯底是第一材料且具有多個(gè)通孔，所述通孔在所述襯底中在所述第一與第二相對(duì)表面之間延伸；提供不同于所述第一材料的第二材料，所述第二材料填充所述通孔的一部分且在所述襯底的所述第一表面的一部分上延伸到所述通孔外部；以及復(fù)制在所述第二材料中且對(duì)應(yīng)于所述通孔中的每一者的第一透鏡結(jié)構(gòu)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中提供所述第二材料包含以所述第二材料囊封所述襯底。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其進(jìn)一步包括提供不同于所述第一材料的第三材料，所述第三材料在所述襯底的所述第二表面的一部分上延伸到所述通孔外部且覆蓋所述通孑L。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述第二材料和所述第三材料一起完全填充所述通孑L。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述第二和第三材料分別覆蓋所述襯底的所述第一和第二表面。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中提供所述第三材料在提供所述第二材料之前進(jìn)行。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述第三材料包含覆蓋所述通孔的第二透鏡結(jié)構(gòu)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其進(jìn)一步包括在提供所述第三材料之前形成鄰近于所述第三材料上的所述第二透鏡結(jié)構(gòu)的孔徑光闌。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中復(fù)制所述第一透鏡結(jié)構(gòu)包含鄰近于所述第一表面且在所述第二材料中復(fù)制第一透鏡表面，以及鄰近于所述第二表面且在所述第三材料中復(fù)制第二透鏡表面。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中復(fù)制所述第一和第二透鏡表面是同時(shí)的。
26.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中復(fù)制所述第一和第二透鏡表面是依序的。
27.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述第二和第三材料相同。
28.一種光學(xué)塊，其包括襯底，其具有多個(gè)阱，所述襯底是第一材料，每一阱具有底部表面和側(cè)壁；以及凸透鏡表面，其在所述多個(gè)阱的每一者中，所述凸透鏡表面是在不同于所述第一材料的第二材料中且與所述底部表面相對(duì)。
全文摘要
一種光學(xué)塊包含襯底，其具有第一和第二相對(duì)表面，所述襯底是第一材料；多個(gè)通孔，其在所述襯底中在所述第一與第二相對(duì)表面之間延伸；第二材料，其不同于所述第一材料，所述第二材料填充所述通孔的一部分且在所述襯底的所述第一表面的一部分上延伸到所述通孔外部；以及第一透鏡結(jié)構(gòu)，其在所述第二材料中且對(duì)應(yīng)于所述通孔中的每一者。
文檔編號(hào)B29D11/00GK102209622SQ200980145132
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日
發(fā)明者W·哈德遜·韋爾奇, 保羅·埃里奧特, 戴維·克勒, 戴維·奧維魯特斯基, 杰里米·赫德爾斯頓, 格雷戈里·J·金茨, 詹姆斯·E·莫里斯, 馬克·希亞特, 麥克爾·R·費(fèi)爾德曼 申請(qǐng)人:德薩拉北美公司