[发明专利]蓝宝石窗片上制备菲涅尔透镜的方法及其应用

权利要求书

1.一种蓝宝石窗片上制备菲涅尔透镜的方法，其特征在于，首先利用二元光学原理设计硅晶圆掩模板，并在硅晶圆表面进行精准嵌套刻蚀以制备出菲涅尔透镜结构；然后通过刻蚀好的硅晶圆制备压印模板，并通过压印法和刻蚀工艺在蓝宝石窗片上制备得到菲涅尔透镜；

所述的利用二元光学原理设计硅晶圆掩模板是指：掩模板明暗区域的半径遵循公式k＝0，1，2，3……，r(k，m)是第m层掩模板上第k个圆形图案外层边界的半径，k为0时代表的是最外层透光区域的外边界，从最外层的图案到中间图案k依次递增，f是透镜的焦距，λ为紫外探测器所要探测紫外线的波长；

所述的精准嵌套刻蚀，使用掩模板在硅晶圆上进行四次嵌套刻蚀，在硅晶圆上刻蚀出菲涅尔透镜的台阶结构；后一次的刻蚀与前一次的刻蚀位置精确对准。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，为了制作出小于400nm波长紫外线的聚焦透镜，所述的精准嵌套刻蚀中每次刻蚀的深度为280～400nm，台阶总高度为1.12～1.6μm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的精准嵌套刻蚀，采用反应离子刻蚀或感应耦合等离子体刻蚀。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征是，所述的精准嵌套刻蚀，当采用反应离子刻蚀方式时，使用的刻蚀气体为SF₆，射频功率为20W，工作气压为8.00Pa，刻蚀时间为3～5min。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的压印模板采用：通过蒸镀镍薄膜后电镀镍厚膜制备镍压印模板，通过旋涂乙烯基聚二甲基硅氧烷h-PDMS制备h-PDMS压印模板。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的压印法，采用压印模板对光刻胶进行压印的方法为在蓝宝石窗片上旋涂2μm厚的PMMA热压胶，80℃下烘干，利用金属镍压印模板压印旋涂好PMMA的蓝宝石窗片，压力为1MPa，温度为160℃，持续5min。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的刻蚀工艺，当采用感应耦合等离子体刻蚀时，刻蚀条件为：BCl₃ 80sccm，Cl₂ 20sccm，ICP 2500W，RF 500W，刻蚀时间为5～9min。

8.一种根据上述任一权利要求所述方法制备得到的菲涅尔透镜的应用，其特征在于，将带有菲涅尔透镜的蓝宝石窗片与紫外探测器芯片对准并封装，从而将紫外线聚焦于紫外探测器的吸收区域。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征是，所述的紫外探测器为GaN、SiC、Al_xGa_1-xN、CdS、ZnO或金刚石探测器。