一种带滤光功能的硅透镜盖板及其制备方法

技术领域

本发明属于温度传感器技术领域，具体涉及一种带滤光功能的硅透镜盖板及其制备方法。

背景技术

带腔体的硅盖板在MEMS工艺中是常见材料，但常见的硅盖板在MEMS封装工艺中仅提供器件的闭合或密封，在一些硅盖板集成红外滤光、电子电路功能，并且在MEMS工艺或MEMS技术中，硅盖板通常用于传感器的密封与保护，为传感器提供一个适宜的工作环境，一些硅盖板中集成红外滤光、电子电路等功能；在光学传感器中，照射至传感器的光线是否能够有效的照射到传感器功能区域决定了光学传感器输出的信号大小；而在光学传感器中应用的盖板，通常为一种平面式盖板，不具备光线汇聚功能；为实现光学汇聚功能，通常使用额外的透镜，提高了光学传感器的结构复杂程度、生产加工成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种带滤光功能的硅透镜盖板的制备方法，解决了现有硅盖板不具备光线汇聚功能、结构复杂以及生产成本高的问题；

本发明的目的还在于提供一种带滤光功能的硅透镜盖板；

本发明的目的还在于提供一种应用上述硅透镜盖板的热电堆温度传感器。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种带滤光功能的硅透镜盖板的制备方法，该方法具体包括以下步骤：

S1、在清洗抛光后的第一硅衬底的上表面旋涂光刻胶，并进行烘烤；

S2、对所述第一硅衬底上的光刻胶进行曝光和显影处理；

S3、对曝光和显影处理后的光刻胶进行处理和软化，形成透镜形状的光刻胶；

S4、采用干法刻蚀工艺对所述第一硅衬底和所述透镜形状的光刻胶进行刻蚀，获得上表面呈透镜形状的第一硅衬底；

S5、采用热氧化工艺在所述S4获得的上表面呈透镜形状的第一硅衬底的下表面制备第一连接层，并在所述第一连接层表面旋涂光刻胶；

S6、采用干法刻蚀或湿法刻蚀工艺在第一硅衬底下表面刻蚀第一腔体；

S7、在所述第一硅衬底的上表面上和所述第一腔体的内顶面上制备光学薄膜；

S8、移除所述第一硅衬底下表面的光刻胶和光学薄膜，获得带滤光功能的硅透镜盖板。

优选地，所述S3中，所述透镜为凸透镜、菲涅尔透镜、台阶透镜、超透镜中的一种。

优选地，所述S7中，采用金属溅射工艺、LPCVD工艺或PECVD工艺在所述第一硅衬底的上表面上和所述第一腔体的内顶面上制备光学薄膜。

优选地，所述S7中，所述光学薄膜增透、长波通、短波通、带通、窄带中的一种。

优选地，所述S8中，采用Lift-Off工艺移除所述第一硅衬底下表面的光刻胶和光学薄膜。

本发明的第二个技术方案是这样实现的：一种带滤光功能的硅透镜盖板，包括下方开设有第一腔体且上表面呈透镜形状的第一硅衬底、第一连接层，所述第一连接层设置在所述第一硅衬底的下端面上，所述第一腔体内的顶部和第一硅衬底的上表面还设置有光学薄膜层。

优选地，所述第一连接层采用Si、SiO

本发明的第三个技术方案是这样实现的：一种热电堆温度传感器，包括第二硅衬底、第二连接层以及上述的硅透镜盖板，所述第二连接层设置在所述第二硅衬底的上端面上，所述第二连接层与所述硅透镜盖板中的第一连接层键合。

优选地，所述第二硅衬底的下方开设有第二腔体。

与现有技术相比，本发明制备方法通过在第一硅衬底的上表面集成为透镜形状、在第一硅衬底的下方刻蚀第一腔体、在第一硅衬底的上表面和在第一腔体内的顶部制备光学薄膜、在第一硅衬底的下端面设置第一连接层，不仅为硅透镜盖板提供光线汇聚功能，而且还简化光学传感器结构的复杂程度，降低传感器生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的一种带滤光功能的硅透镜盖板的制备工艺流程图；

图2-图8为本发明实施例1提供的一种带滤光功能的硅透镜盖板中第一硅衬底上表面呈不同形状的示意图；

图9为本发明实施例2提供的一种热电堆温度传感器的结构示意图；

图中，1.第一硅衬底；2.第一连接层；3.光学薄膜层；4.第一腔体；5.第二硅衬底；6.第二连接层；7.光刻胶。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种带滤光功能的硅透镜盖板的制备方法，该方法具体包括以下步骤：

S1、在清洗抛光后的第一硅衬底的上表面旋涂光刻胶，并进行烘烤；

S2、对所述第一硅衬底上的光刻胶进行曝光和显影处理；

S3、对曝光和显影处理后的光刻胶进行处理和软化，形成透镜形状的光刻胶；所述透镜为凸透镜、菲涅尔透镜、台阶透镜、超透镜中的一种；

S4、采用干法刻蚀工艺对所述第一硅衬底和所述透镜形状的光刻胶进行刻蚀，获得上表面呈透镜形状的第一硅衬底；

S5、采用热氧化工艺在所述S4获得的上表面呈透镜形状的第一硅衬底的下表面制备第一连接层，并在所述第一连接层表面旋涂光刻胶；

S6、采用干法刻蚀或湿法刻蚀工艺在第一硅衬底下表面刻蚀第一腔体；

S7、采用金属溅射工艺、LPCVD工艺或PECVD工艺在所述第一硅衬底的上表面上和所述第一腔体的内顶面上制备光学薄膜；所述光学薄膜增透、长波通、短波通、带通、窄带中的一种；

S8、采用Lift-Off工艺移除所述第一硅衬底下表面的光刻胶和光学薄膜，获得带滤光功能的硅透镜盖板。

本发明实施例还提供了一种带滤光功能的硅透镜盖板，包括下方开设有第一腔体4且上表面呈透镜形状的第一硅衬底1、第一连接层2，所述第一连接层2设置在所述第一硅衬底1的下端面上，所述第一腔体4内的顶部和第一硅衬底1的上表面还设置有光学薄膜层3。

进一步地，所述第一连接层采用Si、SiO

本发明实施例还提供了一种热电堆温度传感器，包括第二硅衬底5、第二连接层6以及上述的硅透镜盖板，所述第二连接层6设置在所述第二硅衬底5的上端面上，所述第二连接层6与所述硅透镜盖板中的第一连接层2键合。

以下为具体的实施例

实施例1

结合图1-图8，本实施例1中带滤光功能的硅透镜盖板通过以下步骤制成：

1)在清洗抛光后的第一硅衬底1的上表面旋涂光刻胶7，并进行烘烤；

2)对所述第一硅衬底上的光刻胶7进行曝光和显影处理，保留需要透镜结构位置的光刻胶，去除其他区域光刻胶；

3)对保留的光刻胶7进行软化，形成透镜形状；

4)使用干法刻蚀工艺对第一硅衬底1、光刻胶7进行刻蚀，得到上表面呈透镜形状的硅衬底1；所述透镜为凸透镜、菲涅尔透镜、台阶透镜、超透镜中的一种(具体如图2-图8)；

5)在步骤4)得到的呈透镜形状的第一硅衬底1下表面使用热氧化工艺制备第一连接层2(选用SiO

6)在第一连接层2表面继续旋涂光刻胶7，并移除第一腔体4所在位置的光刻胶；

7)使用干法刻蚀或湿法刻蚀工艺在上表面呈透镜形状的第一硅衬底1的下表面刻蚀第一腔体4；

8)使用金属溅射、LPCVD、PECVD等工艺，在第一硅衬底1上表面和第一腔体4内的顶部制备光学薄膜3；

9)使用Lift-Off工艺移除第一硅衬底1下表面的光刻胶7和光学薄膜3。

实施例2

结合图9，本发明实施例2提供的一种热电堆温度传感器包含两部分，带有热电堆单元的第二硅衬底5和第二连接层6；第一连接层2为Au，第二连接层6为Au；且采用热压键合技术，将第一硅衬底1和第二硅衬底5通过第一连接层2和第二连接层6连接；根据硅透镜盖板腔体厚调整第一硅衬底1上表面透镜尺寸，以保证入射光线照射到第二硅衬底5中心处。

综上所述，本发明制备方法通过在第一硅衬底的上表面集成为透镜形状、在第一硅衬底的下方刻蚀第一腔体、在第一硅衬底的上表面和在第一腔体内的顶部制备光学薄膜、在第一硅衬底的下端面设置第一连接层，不仅为硅透镜盖板提供光线汇聚功能，而且还简化光学传感器结构的复杂程度，降低传感器生产成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。