在基体的表面形成多种面形结构的方法与流程

本申请涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种在基体的表面形成多种面形结构的方法。

背景技术：

消费和工业领域对红外产品的需求越来越多，传统的红外用透镜生产方法主要为机械磨抛的方法，加工效率较低，导致单颗产品的成本较高。半导体和微机电系统(mems)技术可以提供批量生产的能力，通常一定的工艺步骤后，在一片晶圆上可以同时制作出成百上千颗甚至上万颗的产品。因此，利用半导体制造技术和mems生产技术来制造透镜，可以有效提高生产率，降低成本。

目前，通常用热熔技术并结合半导体和mems技术，来生产小口径的微透镜阵列，微透镜的通常的口径在几十到几百微米。其制造工艺主要包括：通过热熔法获得球冠面形的光刻胶，再通过刻蚀将光刻胶的形状转移到衬底。在该制造工艺中，往往要求硅和光刻胶的选择比为1:1。

此外，该方法还可以用于制作除微透镜之外的其它结构。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

申请内容

本申请的发明人发现，目前的热熔技术并结合半导体和mems技术的制造工艺中，对工艺的限制较多，只能用于制作具有单一表面形状的结构，无法形成具有多种面形的复杂面形结构。

本申请提供一种在基体的表面形成多种面形结构的方法，本申请通过使用多层掩膜技术来形成至少两种掩模图形，并以该至少两种掩模图形为掩模来进行刻蚀，可以通过一次刻蚀在基体的表面形成不同的表面形状，此外，使用本申请的方法还可以制作口径较大，冠高较大的微透镜结构。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种在基体的表面形成多种面形结构的方法，其特征在于，该方法包括：

在基体的表面形成至少两种掩模图形，不同种的掩模图形具有不同的掩模材料和/或表面形状，其中，不同的掩模材料与所述基体之间具有不同的刻蚀选择比；以及

刻蚀所述至少两种掩模图形和所述基体的表面，以将所述至少两种掩模图形按照相应的刻蚀选择比转移到所述基体的表面，以在所述基体的表面形成由所述基体的材料形成的至少两种面形结构。

根据本申请实施例的一个方面，其中，至少一种掩模图形的表面形状具有曲面。

根据本申请实施例的一个方面，其中，在基体的表面形成至少两种掩模图形包括：

在所述基体的表面形成第一掩模材料层；

在所述第一掩模材料层表面形成热熔的第一光刻胶层，所述热熔的第一光刻胶层表面为曲面；

将所述热熔的第一光刻胶层图形化，形成第一光刻胶图形；以及

将所述第一光刻胶图形转移到所述第一掩模材料层，以形成第一掩模图形。

根据本申请实施例的一个方面，其中，在基体的表面形成至少两种掩模图形还包括：

在所述基体的表面形成第二掩模材料层；

在所述第二掩模材料层表面形成热熔的第二光刻胶层，所述热熔的第二光刻胶层表面为曲面；

将所述热熔的第二光刻胶层图形化，形成第二光刻胶图形；以及

将所述第二光刻胶图形转移到所述第二掩模材料层，以形成第二掩模图形。

根据本申请实施例的一个方面，其中，在基体的表面形成至少两种掩模图形还包括：

在所述基体的表面形成热熔的第三光刻胶层。

根据本申请实施例的一个方面，其中，所述第一掩模材料层的材料包括氮化硅或氧化硅，所述第二掩模材料层的材料包括氮化硅或氧化硅。

本申请的有益效果在于：可以通过一次刻蚀在基体的表面形成不同的表面形状。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本申请实施例中的在基体的表面形成多种面形结构的方法的一个示意图；

图2是本申请实施例的形成多种面形结构的工艺流程示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

实施例1

本申请实施例1提供一种在基体的表面形成多种面形结构的方法。

图1是本申请实施例中的在基体的表面形成多种面形结构的方法的一个示意图，如图1所示，该方法包括：

步骤101、在基体的表面形成至少两种掩模图形，不同种的掩模图形具有不同的掩模材料和/或表面形状，其中，不同的掩模材料与所述基体之间具有不同的刻蚀选择比；

步骤102、刻蚀所述至少两种掩模图形和所述基体的表面，以将所述至少两种掩模图形按照相应的刻蚀选择比转移到所述基体的表面，以在所述基体的表面形成由所述基体的材料形成的至少两种面形结构。

根据本实施例，能够在基体的表面形成至少两种掩模图形，并以该至少两种掩模图形为掩模来进行刻蚀，可以通过一次刻蚀在基体的表面形成多种面形，解决了现有技术中的只能制作具有单一面形的结构而无法形成具有多种面形的复杂面形结构的问题。

在本实施例中，在本实施例中，该基体可以是半导体制造领域中常用的基体，例如硅晶圆、绝缘体上的硅(silicon-on-insulator，soi)晶圆、锗硅晶圆、或氮化镓(galliumnitride，gan)晶圆等；并且，该晶圆可以是没有进行过半导体工艺处理的晶圆，也可以是已经进行过处理的晶圆，例如进行过离子注入、蚀刻和/或扩散等工艺处理过的晶圆，本实施例对此并不限制。

在本实施例中，不同种的掩模图形可以具有不同的掩模材料和/或表面形状，其中，掩模材料例如可以是氧化硅、氮化硅和/或光刻胶等，表面形状例如可以是平面、曲面、或平面和曲面的组合形状，比如，至少一种掩模图形的表面形状具有曲面。

在本实施例中，不同种的掩模图形可以并列设置在该基体的表面，和/或重叠设置在该基体的表面；此外，在重叠设置的情况下，不同种的掩模图形可以部分重叠或全部重叠。

在本实施例的步骤101中，在基体的表面形成至少两种掩模图形的方法可以包括：

步骤1011、在所述基体的表面形成第一掩模材料层；

步骤1012、在所述第一掩模材料层表面形成热熔的第一光刻胶层，所述热熔的第一光刻胶层表面为曲面；

步骤1013、将所述热熔的第一光刻胶层图形化，形成第一光刻胶图形；以及

步骤1014、将所述第一光刻胶图形转移到所述第一掩模材料层，以形成第一掩模图形。

在本实施例的步骤101中，还可以重复进行与上述步骤1011-1014相似的步骤，从而形成第二掩模图形，即，在基体的表面形成至少两种掩模图形的方法还可以包括：

步骤1011a、在所述基体的表面形成第二掩模材料层；

步骤1012a、在所述第二掩模材料层表面形成热熔的第二光刻胶层，所述热熔的第二光刻胶层表面为曲面；

步骤1013a、将所述热熔的第二光刻胶层图形化，形成第二光刻胶图形；以及

步骤1014a、将所述第二光刻胶图形转移到所述第二掩模材料层，以形成第二掩模图形。

在本实施例中，第二掩模图形可以与第一掩模图形并列设置于基体的表面，或重叠设置于基体的表面。

在本实施例的步骤101中，可以根据需要多次重复进行与上述步骤1011-1014相似的步骤，从而形成更多的掩模层。

在本实施例的步骤101中，还可以采用其他的方式来形成其它的掩模层，例如，在基体的表面形成至少两种掩模图形的方法还可以包括：

步骤1011b、在所述基体的表面形成热熔的第三光刻胶层。

在本实施例中，该热熔的第三光刻胶层可以直接作为第三掩模图形，也可以对该热熔的第三光刻胶层进行图形化处理，以形成第三掩模图形。

在本实施例中，该第三掩模图形可以与第二掩模图形和第一掩模图形中的至少一者并列或重叠。

在本实施例中，第一掩模材料层的材料可以是氮化硅和氧化硅中的一者，第二掩模材料层的材料可以是氮化硅和氧化硅中的另一者；此外，本申请实施例可以不限于此，第一掩模材料和第二掩模材料也可以是其它的材料。

此外，本实施例的步骤101中，也可以采用其它的方法来替代上述步骤1011-1014、步骤1011a-1014a和/或步骤1011b，本实施例并不对步骤101的具体实现方式进行限制。

在本实施例的步骤102中，可以采用干法刻蚀的方法来进行刻蚀，以将该至少两种掩模图形按照相应的刻蚀选择比转移到基体的表面，从而在基体的表面形成由基体的材料形成的至少两种面形结构。

通过本实施例，能够将多掩膜技术和光刻胶热熔技术结合以形成包括至少两种掩模图形的复杂面形掩模图形，并且，经过一次刻蚀，可以将复杂的面形转移到基体，以形成至少两种面形结构。此外，本实施例的方法所形成的多种面形结构可以作为微透镜，由此，该微透镜能够具有口径大，冠深大,表面连续光滑等优点。

下面，结合具体实例，说明本实施例的形成多种面形结构的方法。

图2的是本申请实施例的形成多种面形结构的工艺流程示意图。

1)、在基体100的表面上沉积第一掩膜材料层101，该第一掩模材料层101例如可以是氮化硅；

2)、在第一掩膜材料层101表面上进行光刻胶热熔工艺，形成热熔的第一光刻胶层102；

3)、将热熔的第一光刻胶层102图形化，并将图形转移到第一掩膜材料层101，形成第一掩模图形103；

4)、在基体100表面上生长第二掩模材料层201，该第二掩模材料层201例如可以是氧化硅；

5)、第二掩模材料层201的表面进行光刻胶热熔工艺，形成热熔的第二光刻胶层202；

6)、将热熔的第二光刻胶层202图形化，并将图形转移到第二掩膜材料层201，形成第二掩模图形203；

7)、在基体100的表面上沉积第三掩膜材料层，该第三掩膜材料层例如是光刻胶，对第三掩膜材料层进行光刻胶热熔工艺，以形成第三掩模图形301；

8)、刻蚀，将第一掩模图形101、第二掩模图形201、以及第三掩模图形301转移到基体100的表面，形成多种面形结构400，该多种面形结构400可以作为微透镜。

在本实施例中，通过多次光刻胶热熔，形成不同面形、不同材料的掩膜图形，并通过一次刻蚀形成多种面形结构，形成的产品口径大，且可以在一颗产品中有不同面形；此外，在本实施例中，可以将每个面形按比例进行线性模拟,利用纵轴变化为线性的特性,根据实际的刻蚀选择比，调节热熔的光刻胶的面形，因此不需要去刻意调节光刻胶和衬底的选择比到1:1，制造工艺的灵活性较大。

以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。