本文描述的实施方式涉及封装的光学装置及形成具有可控气隙封装的光学装置的方法。在一个实施方式中，围绕多个光学装置结构在支撑层中形成有多个开口，以在光学装置结构、支撑层、及开口之间产生高折射率对比。在另一实施方式中，牺牲材料设置在光学装置结构之间并且随后封装层设置在光学装置结构上。牺牲材料被移除，从而形成由封装层、基板、及每个光学装置结构限定的空间。在又一实施方式中，封装层设置在光学装置结构上方，从而形成由封装层、基板、及每个光学装置结构限定的空间。及每个光学装置结构限定的空间。及每个光学装置结构限定的空间。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纳米结构光学装置的气隙封装
[0001]背景
[0002]本公开内容的实施方式通常涉及光学装置。更具体地，本文描述的实施方式涉及封装的光学装置，以及形成具有可控制气隙封装的光学装置的方法。
技术介绍
[0003]纳米结构光学装置包括平面内尺寸小于光的设计波长的一半的结构布置。例如，结构可具有亚微米尺寸，例如，纳米大小尺寸。包括波导组合器(诸如增强现实波导)的光学装置或平坦光学装置(诸如超构表面(metasurface))可由单层或多层此种结构组成。包含此种结构的光学装置需要用于机械保护的封装。封装材料也可以用作光学结构的多层布置的连续层之间的间隔件。此外，封装材料的光学性质影响光学装置性能。例如，在结构的材料的折射率与结构之间的材料的折射率之间的高对比是改进光学装置性能所期望的。具有约1.0的折射率的空气是位于结构之间以改进光学装置的光学性质的期望材料。由此，在本领域中需要封装的光学装置以及形成具有可控气隙封装的光学装置的方法。
技术实现思路
[0004]在一个实施方式中，提供了一种光学装置。光学装置包括设置在基板中或基板上的多个光学装置结构。光学装置结构各自具有与光学装置结构的横截面的宽度或直径相对应的小于2微米的临界尺寸及具有在约1.7与约4.0之间的光学装置折射率的结构材料。多个光学装置结构也包括围绕多个光学装置结构的每个结构的支撑层。支撑层包括具有约1.0至1.6的支撑层折射率的支撑材料。多个开口穿过支撑层设置。多个开口的每个开口邻接多个结构的两个或更多个结构。多个开口具有约1.0的折射率。
[0005]在另一实施方式中，提供了一种方法。方法包括在基板上并且在多个光学装置结构之间设置支撑层。支撑层与设置在多个光学装置结构上设置的第一硬掩模层共面。方法进一步包括在支撑层及第一硬掩模层上方设置第二硬掩模层并且在第二硬掩模层上方设置抗蚀剂层。方法进一步包括暴露抗蚀剂层中的图案。图案暴露第二硬掩模层的部分，该图案与将在支撑层中形成的开口相对应。方法进一步包括蚀刻第二硬掩模层的暴露部分。方法进一步包括蚀刻支撑层的暴露部分以穿过支撑层形成开口。方法进一步包括移除第一硬掩模层及第二硬掩模层。
[0006]在另一实施方式中，提供了一种方法。方法包括在基板上并且在多个光学装置结构的光学装置结构之间设置牺牲材料。多个光学装置结构包括与光学装置结构的横截面的宽度或直径相对应的小于2微米的临界尺寸。多个光学装置结构包括具有在约1.7与约4.0之间的光学装置折射率的结构材料。方法进一步包括在多个光学装置结构及牺牲材料上方设置封装层。封装层包括具有约1.0至约1.6的封装折射率的封装材料。方法进一步包括利用蚀刻处理移除牺牲材料。蚀刻处理包括以比封装层更高的速率蚀刻牺牲材料的蚀刻化学
物质，其中封装层、基板、及多个光学装置结构的每个光学装置结构在其间限定空间。空间具有约1.0的折射率。
[0007]在另一实施方式中，提供了一种光学装置。光学装置包括在基板中或上设置的多个光学装置结构。多个光学装置结构包括与光学装置结构的横截面的宽度或直径相对应的小于2微米的临界尺寸。多个光学装置结构包括具有在约1.7与约4.0之间的光学装置折射率的结构材料。光学装置进一步包括封装层，该封装层包括约1.0至约1.6的封装折射率。封装层包括第一材料的第一部分。第一部分围绕多个光学装置结构的顶表面。第一材料的第一部分包括在第一部分之间界定的间隙。封装层进一步包括至少在间隙中设置的第二材料的第二部分，其中封装层、基板、及多个光学装置结构的每个光学装置结构在其间限定空间。空间具有约1.0的折射率。
[0008]在又一实施方式中，提供了一种方法。方法包括设置封装层的第一部分。封装层的第一部分围绕多个光学装置结构的顶表面。多个光学装置结构设置在基板中或基板上并且多个光学装置结构包括与光学装置结构的横截面的宽度或直径相对应的小于2微米的临界尺寸。多个光学装置结构包括具有在约1.7与约4.0之间的光学装置折射率的结构材料。封装层的第一部分包括具有约1.0至约1.6的第一折射率的第一材料。封装层的第一部分包括在封装层的第一部分之间界定的间隙。方法进一步包括至少在封装层的第一部分之间的间隙中设置封装层的第二部分。第二部分包括具有约1.0至约1.6的第二折射率的第二材料。第一部分及第二部分、基板、以及多个光学装置结构在其间限定空间并且此空间具有约1.0的折射率。
附图说明
[0009]为了能够详细理解本公开内容的上述特征所用方式，可参考实施方式获得对上文简要概述的本公开内容的更特定描述，一些实施方式在附图中示出。然而，将注意，附图仅示出示例性实施方式，并且因此不被认为限制其范围，且可允许其他等同有效的实施方式。
[0010]图1A是根据本文描述的实施方式的光学装置的示意性俯视图。
[0011]图1B是根据本文描述的实施方式的光学装置的示意性横截面图。
[0012]图2是根据本文描述的实施方式的形成光学装置的方法的流程图。
[0013]图3A至图3J是根据本文描述的实施方式的在形成光学装置的方法的操作期间的基板的示意性透视图。
[0014]图4是根据本文描述的实施方式的形成光学装置的方法的流程图。
[0015]图5A至图5E是根据本文描述的实施方式的在形成光学装置的方法的操作期间的基板的示意性横截面图。
[0016]图6是根据本文描述的实施方式的形成光学装置的方法的流程图。
[0017]图7A至图7C是根据本文描述的实施方式的在形成光学装置的方法的操作期间的基板的示意性横截面图。
[0018]为了便于理解，相同附图标记在可能的情况下已经用于标识各图中共有的相同元件。可以预期的是，一个实施方式的元件及特征可有利地并入其他实施方式中，而无需进一步叙述。
具体实施方式
[0019]本公开内容的实施方式通常涉及光学装置。更具体地，本文描述的实施方式涉及光学装置及形成光学装置的方法。
[0020]一个实施方式包括设置在基板中或基板上的多个光学装置结构。光学装置结构各自具有与光学装置结构的横截面的宽度或直径相对应的小于2微米的临界尺寸。多个光学装置结构包括具有在约1.7与约4.0之间的光学装置折射率的结构材料。多个光学装置结构也包括围绕多个光学装置结构的每个结构的支撑层。支撑层包括具有约1.0至1.6的支撑层折射率的支撑材料。多个开口穿过支撑层设置。多个开口的每个开口邻接多个结构的两个或更多个结构。多个开口具有约1.0的折射率。在光学装置结构、支撑层、及开口之间产生折射率对比。
[0021]在另一实施方式中，牺牲材料设置在光学装置结构之间并且随后封装层设置在光学装置结构及牺牲材料上。牺牲材料被移除，从而形成由封装层、基板、及每个光学装置结构限定的空间。因此，在结构材料的折射率、封装材料的折射率、及包括具有折射率1.0的空气的空间的折射率之间存在对比。
[0022]在又一实施方式中，封装层的第一部分及封装层的第二部分设置在光学装置结构上方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学装置，包含：多个光学装置结构，所述多个光学装置结构设置在基板中或基板上，所述多个光学装置结构的每个结构包含：小于2微米的临界尺寸，所述临界尺寸与每个结构的横截面的宽度或直径相对应；以及结构材料，所述结构材料具有在约1.7与约4.0之间的光学装置折射率；以及支撑层，所述支撑层围绕所述多个光学装置结构的每个光学装置结构，所述支撑层包含：支撑材料，所述支撑材料具有约1.0至约1.5的支撑层折射率；以及穿过所述支撑层设置的多个开口，所述多个开口的每个开口邻接两个或更多个光学装置结构，所述多个开口具有约1.0的折射率。2.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述多个光学装置结构具有结构高度并且所述支撑层具有支撑层高度，所述支撑层高度大于所述结构高度。3.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述多个光学装置结构具有结构高度并且所述支撑层具有支撑层高度，所述支撑层高度等于所述结构高度。4.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述光学装置结构包含下列各项中的一者或多者：二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、二氧化锡(SnO2)、氧化铌(Nb2O5)、铝掺杂的氧化锌(AZO)、氮化钛(TiN)、及二氧化锆(ZrO2)、氧化铟锡(ITO)、五氧化钽(Ta2O5)、氟掺杂的氧化锡(FTO)、氧化钒(IV)、氧化铝(Al2O3)、锡酸镉(Cd2SnO4)、锡酸镉(氧化锡)(CTO)、锡酸锌(氧化锡)(SnZnO3)、硅、氮化硅(Si3N4)、碳氧化硅(SiOC)、氮氧化硅(SiON)、或二氧化硅(SiO2)。5.一种方法，包含以下步骤：在基板上并且在多个光学装置结构之间设置支撑层，所述支撑层与设置在所述多个光学装置结构上的第一硬掩模层共面；在所述支撑层及所述第一硬掩模层上方设置第二硬掩模层；在所述第一硬掩模层上方设置抗蚀剂层；暴露所述抗蚀剂层中的图案，所述图案暴露所述第二硬掩模层的暴露部分，所述图案与将在所述支撑层中形成的开口相对应；蚀刻所述第二硬掩模层的所述暴露部分；蚀刻所述支撑层的暴露部分以穿过所述支撑层形成所述开口；以及移除所述第一硬掩模层及所述第二硬掩模层。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述抗蚀剂层是包含有机平坦化层、抗反射涂层、及光刻胶层的三层堆叠。7.根据权利要求5所述的方法，在所述基板上并且在所述多个光学装置结构之间设置所述支撑层的步骤进一步包含以下步骤：蚀刻所述支撑层以与所述第一硬掩模层共面。8.根据权利要求5所述的方法，进一步包含以下步骤：蚀刻所述开口以扩大所述开口的宽度或直径。9.根据权利要求5所述的方法，其中所述开口包括具有约1.0的折射率的空气，所述多个光学装置结构包括具有在约1.7与约4.0之间的光学装置折射率的结构材料，并且所述支撑层包括具有约1.0至约1.6的支撑层折射率的支撑材料。10.一种方法，包含以下步骤：
在基板上并且在多个光学装置结构的光学装置结构之间设置牺牲材料，所述多个光学装置结构包含：小于2微米的临界尺寸，所述临界尺寸与光学装置结构的横截面的宽度或直径相对应；以及结构材料，所述结构材料具有在约1.7与约4.0之间的光学装置折射率；在所述多个光学装置结构及所述牺牲材料上方设置封装层，所述封装层包括具有约1.0至约1.6的封装折射率的封装材料；以及利用蚀刻处理移除所述牺牲材料，其中：所述封装层、所述基板、及所述多个光学装置结构的每个所述光学装置结构在其间限定空间，所述空间具有约1.0的折射率。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述封装层可进...
【专利技术属性】
技术研发人员：赛捷，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：
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