光学光导和制作光学光导的方法技术

制造光导元件包括使用复制技术形成光导元件的第一部分(104)，以及使用光刻技术形成光导元件的第二部分(106)。使用复制可以促进形成更复杂形状的光学元件作为光导元件的一部分。复制工艺有时会导致形成“庭院”，或过量的复制材料，如果不将其消除或平滑，则其可能会导致光泄漏。在一些情况下，庭院部分的至少一部分嵌入光导元件的第二部分内，从而导致庭院部分的平滑。院部分的平滑。院部分的平滑。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学光导和制作光学光导的方法


[0001]本公开涉及光学光导。

技术介绍

[0002]微型光学光导元件有时被集成到例如电子设备中，电子设备诸如智能电话和其他便携式计算设备。在一些情况下，已知的制造光导的技术导致了残余层或未定义的边缘，这可能产生光泄漏，并因此降低光导的光学效率。

技术实现思路

[0003]本公开描述了用于制造光导元件的技术。光导元件的第一部分使用复制技术形成，而光导元件的第二部分使用光刻技术形成。
[0004]使用复制可以促进形成更复杂形状的光学元件作为光导元件的一部分。然而，复制工艺有时会导致形成一个“庭院(yard)”，或过量的复制材料，如果不将其移除或平滑，可能会引起光泄漏。在一些情况下，庭院部分的至少一部分被嵌入到光导元件的第二部分内。例如，第二部分可以包住庭院部分的至少一部分，从而导致庭院部分的平滑。
[0005]例如，在一些实施方式中，第一复制部分具有楔形形状。在一些情况下，第一复制部分限定棱镜、透镜或光学光栅中的至少一个。第二部分可以具有例如横向于光导元件中光传播的主方向的矩形横截面。第二部分可以由不同于第一部分的材料的材料组成，并且可以与第一部分的材料指数匹配(index
‑
matched)。
[0006]在一些实施方式中，光导元件包括其上设置第一和第二部分的载体，其中载体包括一个或多个容纳复制材料的底部内切(undercut)。在一些情况下，底部内切可以允许从光导路径到庭院的过渡被放置在载体的表面处，或者甚至稍微低于载体的表面，这可以改善光沿着其行进通过光导元件的路径。
[0007]在一些情况下，光导元件包括设置在载体上方和第一和第二部分下方的包层(cladding)。例如，如果载体没有足够低的折射指数(index)，可以在载体表面上提供低指数环氧树脂或其他合适的包层材料。
[0008]这些技术可以是晶片级工艺的一部分，其中多个(例如，数百或者甚至数千个)光导元件同时平行制造。
[0009]根据以下具体实施方式、附图和权利要求，其他方面、特征和优点将变得显而易见。
附图说明
[0010]图1是说明制造光导元件的晶片级工艺的示例的流程图。
[0011]图2示出了形成光导元件的复制部分之后的载体的示例。
[0012]图3示出了形成光导元件的光刻部分之后的载体的示例。
[0013]图4示出了切割后的载体。
[0014]图5示出了光导元件的示例。
[0015]图6A示出了光导元件的复制结构的示例。
[0016]图6B示出了形成光刻部分之后的光导元件的示例。
[0017]图6C示出了在移除复制结构的庭院部分之后的光导元件的示例。
[0018]图7示出了其中集成了光导元件的主机设备的示例。
具体实施方式
[0019]本公开描述了可用于并行地同时制造多个(例如，数百或者数千个)光导元件的晶片级技术。该技术还可以用于制造更少数量的光导元件。如下文更详细描述的，每个光导元件的第一部分是使用复制技术而形成的，而每个光学光导元件的第二部分是使用光刻技术而形成的。例如，每个光导元件的一端(例如，光入口区域或光出口区域)可以通过复制形成，而每个光导元件的主体可以通过光刻技术形成。在一些情况下，通过复制形成的光导元件的部分具有楔形形状，并且相对于通过光导的光传播的主方向具有倾斜表面。在一些情况下，由复制形成的光导元件的部分限定了棱镜、透镜(例如，衍射或折射)、光学(例如，衍射)光栅或一些其他光学元件。通过复制形成的部分和通过光刻形成的部分被集成并光学地耦合在一起，从而形成整体式光导元件。在一些情况下，以这种方式形成光导元件有助于减少光泄漏并改善光学效率。
[0020]图1提供了制作这种光导元件的晶片级工艺的概述。如图1所示，为光导元件(100)提供载体。载体可以是例如玻璃晶片或其他基板。在一些实施方式中，载体由聚合物或半导体材料(例如，硅)组成。将在其上形成光导元件的载体的表面可以是基本平坦的，尽管在一些情况下该表面可以是结构化的。例如，载体的表面可以包括凹槽或其他机械结构。凹槽(如果存在的话)可以有助于移除用于形成光导元件的部分的过量的复制材料。
[0021]在一些实施方式中，在光导元件形成之前，在载体上提供一层或多层，以改变载体的接触表面的光学特性。例如，如果载体没有足够低的折射指数，可以在载体(102)的表面上提供(例如，通过旋转涂覆)低指数环氧树脂或其他合适的包层材料。可替代地，在一些情况下，在载体的表面上提供高反射层。
[0022]接下来，通过复制和光刻分别形成光导元件的各个部分(104和106)。虽然以下示例描述了在形成光刻部分之前形成复制部分，但是在其他情况下，复制部分是在形成光刻部分之后形成的。
[0023]如图2所示，光导元件的第一部分200通过复制技术形成。一般来说，复制是指借助其再现(例如，通过蚀刻、压印或模制)给定结构或该结构的反向(negative)的技术。在复制工艺的特定示例中，结构化表面被压印到液体、粘性或塑性可变形的材料中，并且例如通过使用紫外线辐射或加热进行固化来硬化该材料，然后移除结构化表面。因此，获得了结构化表面的复制品(在这种情况下是反向复制品)。例如，用于复制的合适材料包括在硬化步骤(例如，固化步骤)中可以从液体、粘性或塑性可变形状态转化为固态的可硬化(例如，可固化)聚合物材料。
[0024]复制工艺可以涉及使用单个复制工具，该单个复制工具具有复制光导元件的第一部分200的结构。具体地，第一部分200可以使用相同的复制工具被直接复制到载体210上。例如，可以通过在复制工具的复制区上提供复制材料来复制第一部分200。载体210然后与
复制工具的复制区接触。这使得复制材料被挤压在限定复制区的区域和载体210的表面之间。工具的复制区由此被压印在复制材料上，然后可以通过UV和/或热固化来硬化该复制材料。
[0025]在所示示例中，光导元件的复制部分200是楔形的并且相对于通过最终光导的光传播的主方向206具有倾斜表面(例如，45
°
或其他角度)。参见图5。复制的楔形部分200的顶部水平表面可用于限定光导的厚度，包括随后形成的第二部分的厚度。复制工艺可以促进形成比使用其他技术更为复杂的结构。因此，在一些情况下，光导元件的复制部分200可以具有不同的形状，并且可以限定例如棱镜、透镜(例如，衍射或折射)、光学(例如，衍射)光栅或一些其他光学元件。
[0026]每个光导元件的第二部分204通过光刻工艺形成。在图5的示例中，每个光导元件的第二部分204具有横向于在光导中的光传播的主方向206的矩形横截面。在所示示例中，第二部分204的顶部表面基本上是平坦的，并且平行于载体的表面。此外，第二部分204被设置成与第一部分200一起形成单个整体式光导元件，其允许光从光导元件的一端212传播到另一端214。光导元件的一端可以是光入口端；另一端可以是光出口端。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制作光导元件的方法，该方法包括:通过复制工艺形成所述光导元件的第一部分；和通过光刻工艺形成所述光导元件的第二部分。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述光导元件作为晶片级工艺的一部分而形成，在所述晶片级工艺中同时形成多个光导元件。3.根据权利要求1所述的方法，包括在载体上形成所述第一部分和所述第二部分。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一部分限定所述光导元件的光入口或光出口区域。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一部分具有楔形形状。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一部分限定光学元件。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一部分限定棱镜。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一部分限定透镜。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一部分限定光学光栅。10.根据权利要求1
‑
9中任一项所述的方法，其中所述第二部分具有横向于所述光导元件中的光传播的主方向的矩形横截面。11.根据权利要求1
‑
10中任一项所述的方法，其中形成所述光导元件的第二部分包括施加可光结构化的材料。12.根据权利要求1
‑
11中任一项的方法，其中形成所述光导元件的第一部分包括:在复制工具的复制区上提供复制材料；使载体与所述复制工具的所述复制区接触，以便在限定所述复制区的区域和所述载体的表面之间挤压所述复制材料；和使所述复制材料被硬化。13.根据权利要求1
‑
12中任一项所述的方法，其中所述复制工艺导致包括庭院部分的复制结构，并且其中所述光刻工艺导致所述庭院部分的至少一部分的平滑。14.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯普林，杰斯盖格，D摩根，
申请(专利权)人：ams传感器新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：