CN112510059B - 光谱芯片的制备方法和光谱芯片 - Google Patents

光谱芯片的制备方法和光谱芯片 Download PDF

Info

Publication number
CN112510059B
CN112510059B CN202110135606.6A CN202110135606A CN112510059B CN 112510059 B CN112510059 B CN 112510059B CN 202110135606 A CN202110135606 A CN 202110135606A CN 112510059 B CN112510059 B CN 112510059B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
light
silicon
chip
permeable medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110135606.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112510059A (zh
Inventor
覃秋军
王宇
黄志雷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Heguang Technology Co Ltd
Original Assignee
Beijing Heguang Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Heguang Technology Co Ltd filed Critical Beijing Heguang Technology Co Ltd
Priority to CN202110135606.6A priority Critical patent/CN112510059B/zh
Publication of CN112510059A publication Critical patent/CN112510059A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112510059B publication Critical patent/CN112510059B/zh
Priority to KR1020237029845A priority patent/KR20230136655A/ko
Priority to PCT/CN2022/074238 priority patent/WO2022161427A1/zh
Priority to US18/275,268 priority patent/US20240153985A1/en
Priority to TW111104135A priority patent/TW202236693A/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14634—Assemblies, i.e. Hybrid structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14689—MOS based technologies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/1469—Assemblies, i.e. hybrid integration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/148—Charge coupled imagers
    • H01L27/14806—Structural or functional details thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/148—Charge coupled imagers
    • H01L27/14868—CCD or CID colour imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
    • H01S5/0281—Coatings made of semiconductor materials

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

公开了一种光谱芯片的制备方法和光谱芯片。所述制备方法包括：提供一转移件和一光谱芯片半成品，其中，所述转移件包括硅晶体层和形成于所述硅晶体层上的硅化物层，所述硅晶体层具有规则的晶向结构；在所述光谱芯片半成品的表面形成一可透光介质层；以所述转移件的所述硅化物层键合于所述光谱芯片半成品的所述可透光介质层的方式，将所述转移件耦接于所述光谱芯片半成品，以形成具有光调制结构的所述光谱芯片。这样，以如上所述的特定制备方法制得的所述光谱芯片的表面可以形成具有规则晶向结构的光学层结构，所述光学层结构具有对成像光线进行调制的作用。

Description

光谱芯片的制备方法和光谱芯片
技术领域
本申请涉及半导体光学领域，尤其涉及光谱芯片的制备方法和以所述制备方法制备的光谱芯片。
背景技术
硅材料是当前最重要的半导体材料，单质硅是比较活泼的非金属元素，其能够与96种稳定元素中64种元素形成硅化物。硅的主要用途取决于其半导性。
晶体硅包含单晶硅和多晶硅，多晶硅的主流制备方法是先用碳还原二氧化硅以生成硅，再用氯化氢反应来提纯获得更高浓度的多晶硅；单晶硅的主流制备方法是先制得多晶硅或无定形硅，然后用直拉法或悬浮区熔法等从熔体中生成出棒状的单晶硅。单晶硅是具有完整的点阵结构的晶体，其内部硅原子的晶向是规则的。
在现有的一些光学器件中，需要在其表面形成一层硅晶体或者硅化合物，例如，在光谱芯片的结构配置中，需在其表面形成一层硅晶体并对所述硅晶体进行处理以获得光调制层，从而对透过该调制层的光线进行调制。然而，在制备过程中，由于直拉法或者悬浮区熔法等能够形成规则晶向的硅晶体或硅化物的工艺并不适用于在光谱芯片的表面上形成硅晶体或硅化物，因此，在实际产业中，通常采用气相沉积法在光谱芯片的表面上形成硅晶体或硅化物。然而，这种制备方法却存在诸多缺陷。
首先，采用气相沉积法得到的硅晶体或硅化物的内部原子并不是规则排列的，或者说，相较于直拉法或者悬浮区熔法所形成的硅晶体和硅化物，采用气相沉积法得到的硅晶体或硅化物的内部原子的晶向一致性和规则性较差。
进而，对于一些有特殊需求的光学器件而言，不完全规则的硅晶体或硅化物会影响光学器件的性能，也就是，无法保证所制得的光学器件的性能满足预设要求。
例如，在现有的用于光谱芯片的制备工艺中，其通过气相沉积法在感光芯片上沉积一层硅晶体并对所述硅晶体进行处理以获得光调制层，从而对透过该调制层的光线进行调制。对于光谱芯片而言，其需要该调制层的折射率尽可能地高，因此透过率高可使得光线损耗小，而用气相沉积方法获取的硅晶体由于其原子排列的晶向规则性较差，因此会导致该调制层透过率偏低，使得该调制层整体调制效果偏差。
因此，需要一种优化的用于光学器件的制备工艺。
发明内容
本申请的一优势在于提供一种光谱芯片的制备方法和光谱芯片，其中，所述光谱芯片的制备方法以类物理转移的方式将具有较优晶向排布的硅晶体层迁移到光谱芯片半导体的表面，以使得最终制得的所述光谱芯片的表面具有较优晶向排布的光学层结构。
本申请的另一优势在于提供了一种光谱芯片的制备方法和光谱芯片，其中，所述光谱芯片以特定的制备方法制得，其中，最终制得的所述光谱芯片的表面具有较优晶向排布的光学层结构。
通过下面的描述，本申请的其它优势和特征将会变得显而易见，并可以通过权利要求书中特别指出的手段和组合得到实现。
为实现上述至少一优势，本申请提供一种光谱芯片的制备方法，其包括：
提供一转移件和一光谱芯片半成品，其中，所述转移件包括硅晶体层和形成于所述硅晶体层上的硅化物层，所述硅晶体层具有规则的晶向结构；
在所述光谱芯片半成品的表面形成一可透光介质层；以及
以所述转移件的所述硅化物层键合于所述光谱芯片半成品的所述可透光介质层的方式，将所述转移件耦接于所述光谱芯片半成品，以形成具有光调制结构的所述光谱芯片。
在上述光谱芯片的制备方法中，所述可透光介质层的制成材料为硅化物。
在上述光谱芯片的制备方法中，所述可透光介质层的上表面为平整表面。
在上述光谱芯片的制备方法中，所述硅化物层的下表面为平整表面。
在上述光谱芯片的制备方法中，在所述光谱芯片半成品的表面形成一可透光介质层，包括：
通过气相沉积工艺在所述光谱芯片半成品的表面沉积所述可透光介质层；以及
对所述可透光介质层的上表面进行处理，以使得所述可透光介质层的上表面为平整表面。
在上述光谱芯片的制备方法中，在通过气相沉积工艺在所述光谱芯片半成品的表面沉积所述可透光介质层之前，进一步包括：
对所述光谱芯片半成品的表面进行预处理，以使得所述光谱芯片半成品的表面中用于沉积所述可透光介质层的部分为平整表面。
在上述光谱芯片的制备方法中，对所述可透光介质层的上表面进行处理，以使得所述可透光介质层的上表面为平整表面，包括：
以化学机械抛光工艺对所述可透光介质层的上表面进行抛光打磨处理，以使得所述可透光介质层的上表面为平整表面。
在上述光谱芯片的制备方法中，所述转移件包括在所述硅晶体层与所述硅化物层相对表面的其它层；以及
在将所述转移件耦接于所述光谱芯片半成品之后进一步包括：
去除所述其它层的至少一部分，以保留所述转移件的所述硅晶体层的至少一部分。
在上述光谱芯片的制备方法中，所述其它层包括另一硅化物层；以及
去除所述其它层的至少一部分包括：
去除所述转移件的所述另一硅化物层。
在上述光谱芯片的制备方法中，所述其它层包括另一硅化物层和硅基底层；以及
去除所述其它层的至少一部分包括：
去除所述转移件的所述另一硅化物层的至少一部分和所述硅基底层。
在上述光谱芯片的制备方法中，保留所述转移件的所述硅晶体层的至少一部分进一步包括：
在被保留的所述硅晶体层上形成所述光调制结构。
在上述光谱芯片的制备方法中，被保留的所述硅晶体层的厚度尺寸为50nm至750nm。
在上述光谱芯片的制备方法中，被保留的所述硅晶体层的厚度尺寸为150nm至250nm。
在上述光谱芯片的制备方法中，所述硅晶体层具有形成于其内的光调制结构；
其中，去除所述其它层，以保留所述转移件的所述硅晶体层的至少一部分包括：
去除所述转移件的所述其它层，以保留具有所述光调制层的所述硅晶体层。
在上述光谱芯片的制备方法中，所述光谱芯片的半成品，包括图像传感器和信号处理电路层。
在上述光谱芯片的制备方法中，提供一转移件，包括：
提供一单晶硅结构，所述单晶硅结构内的硅原子具有规则的晶向排布；以及
对所述单晶硅结构进行处理，其中，所述单晶硅结构中被处理的部分形成所述硅化物层，所述单晶硅结构中未被处理的部分形成所述硅晶体层。
在上述光谱芯片的制备方法中，提供一转移件，包括：
提供一硅晶体层，所述硅晶体层具有规则的晶向结构；以及
在所述硅晶体层上叠置所述硅化物层，以形成所述转移件。
在上述光谱芯片的制备方法中，所述光调制结构与所述可透光介质层的折射率之差大于等于0.5。
在上述光谱芯片的制备方法中，所述光调制结构与所述可透光介质层的折射率之差大于等于0.7。
在上述光谱芯片的制备方法中，所述光谱芯片是用于计算光谱仪的接收350-900纳米范围波段的光的光谱芯片。
根据本申请的另一方面，提供了一种光谱芯片，其中，所述光谱芯片以如上所述的制备方法制成。
通过对随后的描述和附图的理解，本申请进一步的目的和优势将得以充分体现。
本申请的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1图示了根据本申请实施例的光学器件的示意图。
图2图示了根据本申请实施例的所述光学器件的制备过程的示意图。
图3图示了根据本申请实施例的所述光学器件的制备方法的流程图。
图4A图示了根据本申请实施例的所述光学器件的制备过程的转移件的一种示例的示意图。
图4B图示了根据本申请实施例的所述光学器件的制备过程的转移件的另一种示例的示意图。
图4C图示了根据本申请实施例的所述光学器件的制备过程的转移件的又一种示例的示意图。
图4D图示了根据本申请实施例的所述光学器件的制备过程的转移件的又一种示例的示意图。
图4E图示了根据本申请实施例的所述光学器件的制备过程的转移件的又一种示例的示意图。
图5图示了根据本申请实施例的所述光学器件和所述光学器件的制备方法的具体示例1的示意图。
图6图示了根据本申请实施例的所述光学器件和所述光学器件的制备方法的具体示例2的示意图。
图7图示了根据本申请实施例的所述光学器件和所述光学器件的制备方法的具体示例3的示意图，其中，在该具体示例中，所述光学器件为光谱芯片。
图8图示了根据具体示例3所示意的所述光学器件和所述光学器件的制备方法的一个变形实施的示意图。
图9图示了根据具体示例3所示意的所述光学器件和所述光学器件的制备方法的另一个变形实施的示意图。
图10图示了根据本申请实施例的所述光学器件和所述光学器件的制备方法的具体示例4的示意图，其中，在该具体示例中，所述光学器件为光谱芯片。
图11图示了根据具体示例4所示意的所述光学器件和所述光学器件的制备方法的另一个变形实施的示意图。
图12图示了根据本申请实施例的所述光学器件和所述光学器件的制备方法的具体示例5的示意图。
图13图示了根据具体示例5所示意的所述光学器件和所述光学器件的制备方法的另一个变形实施的示意图。
图14和图15图示了根据该具体示例3、具体示例4和具体示例5所示意的制备方法制得的所述光谱芯片与现有的光谱芯片的性能对比示意图。
具体实施方式
下面，将参考附图详细地描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。
申请概述
如前所述，在实际产业中，通常采用气相沉积工艺在光学器件的表面上形成硅晶体或硅化合物，以形成光学层结构。然而，利用气相沉积工艺生成的硅晶体和/或硅化合物，其内部晶向往往是不规则的或者说不是完全规则的，这导致通过气相沉积法得到的硅晶体和/或硅化合物的光学性能过差，无法满足应用需求。具体地，通过气相沉积工艺形成的光学层结构，存在透光率、折射率偏低等技术问题。
同时，如前所述，在半导体工艺中，采取直拉法或者悬浮区熔法等工艺得到的硅晶体，其内部原子的排列是非常规则的，即，具有相对较高的晶向规则性，进一步地利用该硅晶体作为基础进行制取硅化合物（例如，二氧化硅、氮化硅等），其内部晶向也是规则的。然而，由于工艺自身限制，直拉法或者悬浮区熔法等工艺无法直接应用于在光学器件表面形成光学层结构的制备过程中。
基于此，本申请发明人构思：能否通过一种特定的制备工艺将现有的内部晶向规则的硅晶体和/或硅化合物，迁移到光学器件表面以形成目标光学层结构，这样，最终获得的光学器件的性能能够得以保证。
基于此，本申请提供了一种光学器件的制备方法，其包括：提供一转移件和一待转移光学器件，其中，所述转移件包括具有规则的晶向结构的目标转移层；在所述待转移光学器件的表面形成一可透光介质层；以所述转移件的所述目标转移层键合于所述待转移光学器件的所述可透光介质层的方式，将所述转移件耦接于所述待转移光学器件；以及，保留所述转移件的所述目标转移层的至少一部分，以形成光学器件。这样，所述制备方法以类物理转移的方式将具有较优晶向排布的硅晶体或硅化物迁移到待转移光学器件的表面，以使得最终制得的所述光学器件的表面具有较优晶向排布的光学层结构。
在介绍了本申请的基本原理之后，下面将参考附图来具体介绍本申请功能的各种非限制性实施例。
示例性光学器件及其制备方法
如图1所示，根据本申请实施例的光学器件100被阐明，其中，所述光学器件100包括光学器件主体110和通过特定制备工艺形成于所述光学器件主体110的表面的光学层结构120。特别地，所述光学层结构120具有规则的晶向结构，即，所述光学层结构120内部的原子的排列是规则的，因此，所述光学层结构120具有优良的性能（例如，具有较优的折射率，投射率等），从而当所述光学层结构120被结合于所述光学器件主体110的表面时，其能够为所述光学器件主体110提供良好的性能支持，以使得所述光学器件100满足应用需求。
如图1所示，在本申请实施例中，所述光学器件100，进一步包括形成于所述光学器件主体110和所述光学层结构120之间的耦接层130，以通过所述耦接层130，所述光学层结构120被稳定地于所述光学器件主体110相结合，以形成完整的所述光学器件100。
具体地，在本申请实施例中，所述耦接层130，包括设置于所述光学器件主体110的表面的可透光介质层131，其中，所述可透光介质层131的上表面为平整表面，这样，通过所述可透光介质层131使得所述光学器件主体110与所述光学层结构120结合的部分为平整表面，以利于所述光学器件主体110与所述光学层结构120之间的结合。进一步地，如图1所示，所述耦接层130，进一步包括设置于所述光学层结构120的表面的结合层132，其中，所述结合层132与所述可透光介质层131之间具有良好的键合反应，例如，在本申请的具体示例中，所述结合层132与所述可透光介质层131可由同样的制成材料制成（例如，由硅化物制成），以使得所述结合层132与所述可透光介质层131之间具有良好的键合反应。相应地，当所述结合层132键合于所述可透光介质层131时，所述结合层132与所述可透光介质层131之间形成较高的键合力，从而所述光学器件主体110与所述光学层结构120形成稳定的结合关系。
更具体地，在本申请实施例中，所述光学器件100的类型并不为本申请所局限，其包括但不限于：主动光学元器件（例如，VCSEL芯片等）、被动光学元器件（例如，光谱芯片、CCD感光芯片、CMOS感光芯片等）等。相应地，所述光学器件主体110可被实施为所述光学器件100的半成品（例如，光谱芯片的半成品），也就是，所述光学器件主体110自身为非完整产品，当然，在本申请一些示例中，所述光学器件主体110自身可被实施为完整的产品，而所述光学层结构120相当于优化该产品的功能或者在该产品的基础功能上进行功能叠加，对此，并不为本申请所局限。
所述光学层结构120为具有规则晶向结构的硅晶体层、硅化物层或者硅晶体层和硅化物层的结合层132，其通过特定的制备工艺形成于所述光学器件主体110的表面，以通过所述光学层结构120为所述光学元器件主体提供特定的功能支持。在具体示例中，所述光学层结构120可被配置为具有光学调制功能，例如，当所述光学器件100为光谱芯片时，所述光学层结构120可被配置为具有光调制结构，以对进入所述光谱芯片的成像光线进行调制；再如，当所述光学器件100为VCSEL芯片时，所述光学层结构120可被配置为具有光扩散功能，以对射出的激光进行扩散调制。当然，在其他示例中，所述光学层结构120也作为保护层，起到防止所述光学器件100被划伤，防止过于暴露于环境，并起到绝缘的作用，对此，并不为本申请所局限。
如前所述，在制备过程中，由于直拉法或者悬浮区熔法等能够形成规则晶向的硅晶体或硅化物的工艺并不适用于在光学器件100上形成硅晶体或硅化物，因此，在实际产业中，通常采用气相沉积法在器件上形成硅晶体或硅化物。然而，采用气相沉积法得到的硅晶体或硅化物的内部原子并不是规则排列的，因此，对于一些有特殊需求的光学器件100而言，不完全规则的硅晶体或硅化物无法保证所制得的光学器件100的性能满足预设要求。例如，在现有的用于光谱芯片的制备工艺中，其通过气相沉积法在感光芯片上沉积一层硅晶体并对所述硅晶体进行处理以获得光调制结构，从而对透过该调制层的光线进行调制。对于光谱芯片而言，其需要该调制层的折射率尽可能地高，因此透过率高可使得光线损耗小，而用气相沉积方法获取的硅晶体由于其原子排列的晶向规则性较差，因此会导致该调制层透过率偏低，使得该调制层整体调制效果偏差。
相应地，在本申请实施例中，所述光学器件100通过特定的制备方法制得，其中，所述制备方法以类物理转移的方式将具有较优晶向排布的硅晶体或硅化物迁移到待转移光学器件100的表面，以使得最终制得的所述光学器件100的表面具有较优晶向排布的光学层结构120。
图2图示了根据本申请实施例的所述光学器件100的制备过程的示意图。图3图示了根据本申请实施例的所述光学器件100的制备方法的流程图。
如图2和3所示，根据本申请实施例的所述光学器件100的制备方法，包括步骤：S110，提供一转移件200和一待转移光学器件300，其中，所述转移件200包括具有规则的晶向结构的目标转移层210；S120，在所述待转移光学器件300的表面形成一可透光介质层310；S130，以所述转移件200的所述目标转移层210键合于所述待转移光学器件300的所述可透光介质层310的方式，将所述转移件200耦接于所述待转移光学器件300；以及，S140，保留所述转移件200的所述目标转移层210的至少一部分，以形成光学器件。
在步骤S110中，提供一转移件200和一待转移光学器件300，其中，所述转移件200包括具有规则的晶向结构的目标转移层210。相应地，在本申请实施例中，所述待转移光学器件300为如上所述的光学器件主体110，其为所述光学器件的主体部分。所述转移件200包括具有规则的晶向结构的目标转移层210，即，所述转移件200包括具有规则的晶向结构的光学层结构。
相应地，根据本申请实施例的所述制备方法的技术关键在于：将所述转移件200的所述目标转移层210迁移至所述待转移光学器件300的表面。在迁移过程中，不仅要考虑如何将所述目标转移层210迁移到所述待转移光学器件300的表面，还需要考虑：具有所述目标转移层210的所述转移件200具有什么结构、如何制备具有所述目标转移层210的所述转移件200、如何确保所述目标转移层210能够稳定地且契合地结合于所述待转移光学器件300的表面、如果所述转移件200包括除所述目标转移层210之外的其他结构，还需要在将所述转移件200结合于所述待转移光学器件300的表面后考虑如何去除所述转移件200中多余的部分等技术问题。
如前所述，在本申请实施例中，所述光学层结构为具有规则的晶向结构的硅晶体层213或硅化物层212。相应地，在本申请实施例中，所述转移件200的所述目标转移层210为硅晶体层213或硅化物层212。
在具体实施中，所述转移件200可仅包含所述目标转移层210，即，所述转移件200自身为所述目标转移层210，也就是，所述转移件200为一层硅晶体层213（或者说，一层硅基底层211）或者一层硅化物层212。本领域普通技术人员应知晓，在半导体领域中，通常以单晶硅基底作为衬底并在所述衬底上形成其他部件，而很少直接以单纯的单晶硅或者单纯的硅化物来应用。相应地，在本申请的具体实施中，所述转移件200通常包括除所述目标转移层210之外的其他层结构。
具体地，当所述目标转移层210为硅晶体层213时，所述转移件200可选择为现有的SOI器件（Silicon on insolation, 绝缘体上的硅）。也就是，在根据本申请实施例的制备方法中，可采用现成的包括目标转移层210的器件作为所述转移件200，这样一方面可以降低成本，另一方面，现有的器件其技术发展已经成熟，具有稳定的可预期的性能。
图4A图示了根据本申请实施例的所述光学器件的制备过程的转移件200的一种示例的示意图。如图4A所示，所述转移件200被实施为现有的SOI器件，其自下而上依次包括：硅基底层211、硅化物层212和硅晶体层213，其中，位于最上方的所述硅晶体层213为所述目标转移层210。
当然，当所述目标转移层210为硅晶体层213时，所述转移件200也可以是非现有的器件，即，所述转移件200为自制的器件。图4B图示了根据本申请实施例的所述光学器件的制备过程的转移件200的另一种示例的示意图。如图4B所示，所述转移件200被实施为自制的器件，其自下而上包括硅基底层211和硅化物层212，其中，所述硅基底层211为所述目标转移层210。
具体地，可采用如下方式来制备如图4B所示意的所述转移件200。具体地，首先，提供一单晶硅结构，例如，采取直拉法或者悬浮区熔法等工艺得到所述单晶硅结构。接着，对所述单晶硅结构进行处理，以在所述单晶硅结构内形成所述硅化物层212以形成所述转移件200，例如，在所述单晶硅结构内注入阴离子（例如，氧离子或者氮离子）以在所述单晶硅结构内形成所述硅化物层212。相应地，在被注入所述阴离子后，所述单晶体结构中未被注入阴离子的部分形成所述硅基底层211，被注入所述阴离子的部分形成所述硅化物层212，其中，所述阴离子包括但不限于氧离子、氮离子等。
应可以理解，通过直拉法或者悬浮区熔法等工艺得到的所述单晶硅结构其内部原子的排列是非常规则的，即，具有相对较高的晶向规则性，进一步地利用单硅晶体作为基础进行制取硅化合物，其内部晶向也是规则的。
当然，也可以采用其他方式制备如图4B所示意的所述转移件200。例如，首先，提供一硅基底层211，同样地，可采取直拉法或者悬浮区熔法等工艺得到所述硅基底层211。然后，在所述基底层上通过黏着剂叠置所述硅化物层212，以形成所述转移件200。
相应地，当所述目标转移层210为硅化物层212时，所述转移件200也可以被实施为如图4B所示意的结构，即，所述转移件200包括硅基底层211和形成于所述硅基底层211上的硅化物层212，其中，所述硅化物层212为所述目标转移层210，如图4C所示。
如前所述，在本申请的一些示例中，所述光学器件的所述光学层结构可被配置为具有光学调制功能，例如，当所述光学器件为光谱芯片时，所述光学层结构可被配置为具有光调制结构，以对进入所述光谱芯片的成像光线进行调制。相应地，在这些示例中，可将所述光调制结构预制于所述转移件200的所述目标转移层210。例如，当所述目标转移层210为硅晶体层213时，可对如图4A所示意的所述SOI器件的所述硅晶体层213进行加工，以在所述硅晶体层213内形成光调制结构201，以形成如图4D所示意的所述转移件200。当然，当所述目标转移层210为硅晶体层213时，也可以对如图4B所示意的所述转移件200的所述目标转移层210进行加工，以使得所述目标转移层210具有所述光调制结构201，以形成如图4E所示意的所述转移件200。
在本申请实施例中，也可以在后续的步骤S140中对所述转移件200的所述目标转移层210进行加工，以形成所述光学调制结构，对此，并不为本申请所局限。
在步骤S120中，在所述待转移光学器件300的表面形成一可透光介质层310。这里，所述可透光介质层310可由透明材料制成，例如，硅化物（包括但不限于二氧化硅、氮化硅等硅化物）。所述可透光介质层310可通过非金属气相沉积工艺一体形成于所述待转移光学器件300的表面上。当然，在本申请其他示例中，也可以采用其他工艺在所述待转移光学器件300的表面上形成所述可透光介质层310，例如，键合、附着等。
特别地，在本申请实施例中，所述可透光介质层310的上表面为平整表面。应可以理解，在本申请实施例中，所述待转移光学器件300与所述转移件200结合的部位为所述可透光介质层310的上表面，因此，当所述可透光介质层310的上表面为平整表面时，相当于所述待转移光学器件300在其外表面形成一平整的结合面，以利于其与所述转移件200的目标转移层210之间的稳定结合。
当然，在具体实施中，所述待转移光学器件300的表面可能是非平整的，同时，所述可透光介质层310的上表面也可能是非平整的，因此，在本申请的一些示例中，在所述待转移光学器件300的表面形成一可透光介质层310的过程，包括：首先，对所述待转移光学器件300的表面进行预处理，以使得所述待转移光学器件300的表面中用于沉积所述可透光介质层310的部分为平整表面，这样有利于在所述待转移光学器件300的表面形成所述可透光介质层310。接着，通过气相沉积工艺在所述待转移光学器件300的表面沉积所述可透光介质层310。然后，对所述可透光介质层310的上表面进行处理，以使得所述可透光介质层310的上表面为平整表面。
在具体实施中，对所述可透光介质层310的上表面进行处理，以使得所述可透光介质层310的上表面为平整表面的过程，包括：以化学机械抛光工艺（Chemical MechanicalPolish：CMP）对所述可透光介质层310的上表面进行抛光打磨处理，以使得所述可透光介质层310的上表面为平整表面。
值得一提的是，在本申请的一些所述待转移光学器件300中，如果所述待转移光学器件300的表面为平整表面，也可以不在所述待转移光学器件300的表面形成所述可透光介质层310，也就是，在本申请一些特殊的示例中，步骤S120可不被执行。
在步骤S130中，以所述转移件200的所述目标转移层210键合于所述待转移光学器件300的所述可透光介质层310的方式，将所述转移件200耦接于所述待转移光学器件300。也就是，在本申请实施例中，以键合工艺将所述转移件200稳定地耦接于所述待转移光学器件300上。
为了确保键合效果，优选地，所述转移件200的与所述可透光介质层310键合的表面能够与所述可透光介质层310产生良好的键合反应，使得整体的键合力更大，确保整体可靠性。本领域普通技术人员应知晓，相同材料之间的键合效果较佳，因此，在本申请实施例中，优选地，在将所述转移件200的所述目标转移层210键合于所述待转移光学器件300的所述可透光介质层310之前，优选地，在所述转移件200的所述目标转移层210的表面配置一层与所述可透光介质层310具有相同制成材料的结合层。
在本申请一个具体的示例中，可在所述转移件200的所述目标转移层210上预制所述结合层，即，在该具体示例中，所述结合层为所述转移件200自身的一部分。这样，在所述转移件200的所述目标转移层210键合于所述待转移光学器件300的所述可透光介质层310的过程中，形成于所述目标转移层210的表面的所述结合层键合于所述待转移光学器件300的所述可透光介质层310，以使得所述转移件200被稳定地耦接于所述待转移光学器件300。
在本申请另一具体的示例中，可在将所述转移件200的所述目标转移层210键合于所述待转移光学器件300的所述可透光介质层310之前，在所述转移件200的所述目标转移层210的表面形成一层所述结合层220。在具体实施中，可通过对所述目标转移层210的表面进行处理，以在所述转移件200的所述目标转移层210的上表面形成所述结合层220，所述结合层220与所述可透光介质层310具有相同的制成材料。例如，当所述可透光介质层310为二氧化硅层时，可将氧离子注入所述目标转移层210的上表面，以在所述转移件200的所述目标转移层210的表面形成所述结合层220，其中，所述结合层220的制成材料为二氧化硅。当然，在其他实施方式中，也可以在所述目标转移层210的上表面叠置地形成所述结合层220，所述结合层220与所述可透光介质层310具有相同的制成材料，对此，并不为本申请所局限。
在步骤S140中，保留所述转移件200的所述目标转移层210的至少一部分，以形成光学器件。应可以理解，对于所述光学器件而言，所述目标转移层210是期望使用的光学层结构，因此，在本申请实施例中，如果所述转移件200包括除所述目标转移层210以外的其他层结构，还需要将所述转移件200的非必要部分去除，并保留所述转移件200的所述目标转移层210的至少一部分。
在具体实施中，如果所述目标转移层210为硅晶体层213且所述转移件200被实施为如图4A所示意的结构，在步骤S140中，保留所述转移件200的所述目标转移层210的至少一部分的过程，包括：去除所述转移件200的所述硅基底层211和所述硅化物层212，以完全地保留所述目标转移层210。也就是，去除所述转移件200的所述硅基底层211和所述硅化物层212，并且，所述目标转移层210被完全地保留。当然，在具体实施中，为了满足厚度尺寸要求，还可以进一步地去除所述硅晶体层213的一部分，对此，并不为本申请所局限。
本领域普通技术人员应知晓，所述转移件200中的所述硅化物层212具有稳定的理化性能，因此，在具体实施中，还可以保留部分所述硅化物层212，以通过所述硅化物层212，对所述硅晶体层213（所述目标转移层210）进行保护。
在具体实施中，如果所述目标转移层210为硅晶体层213且所述转移件200被实施为如图4B所示意的结构，在步骤S140中，保留所述转移件200的所述目标转移层210的至少一部分，以形成光学器件的过程，包括：去除所述转移件200的所述硅化物层212，以保留所述目标转移层210。也就是，去除所述转移件200的所述硅化物层212，并且，所述硅晶体层213被完全地保留。本领域普通技术人员应知晓，所述转移件200中的所述硅化物层212具有稳定的理化性能，因此，在具体实施中，还可以保留部分所述硅化物层212，以通过所述硅化物层212，对所述硅晶体层213（所述目标转移层210）进行保护。
在具体实施中，在具体实施中，如果所述目标转移层210为硅化物层212且所述转移件200被实施为如图4B所示意的结构，在步骤S140中，保留所述转移件200的所述目标转移层210的至少一部分的过程，包括：去除所述转移件200的所述硅基底层211，以保留所述目标转移层210。也就是，去除所述转移件200的所述硅基底层211，完全地保留所述硅化物层212。
在上述具体实施中，可采用机械研磨、化学机械抛光、腐蚀工艺等去除所述转移件200中需要去除的部分。当然，本领域普通技术人员应知晓，机械研磨效率较高，但精度差，化学机械抛光和腐蚀工艺的效率慢，但精度高，因此，在具体工艺中，可先以机械研磨进行粗加工，后以化学机械抛光或腐蚀工艺进行精加工，以兼顾效率和精度。
如前所述，在本申请的一些示例中，所述光学器件的所述光学层结构可被配置为具有光学调制功能，例如，当所述光学器件为光谱芯片时，所述光学层结构可被配置为具有光调制结构201，以对进入所述光谱芯片的成像光线进行调制。
相应地，在这些示例中，在保留所述转移件200的所述目标转移层210的至少一部分后，可进一步地对被保留的所述目标转移层210进行处理，以在所述目标转移层210内形成所述光调制结构201。例如，当所述转移件200为如图4A所示意的结构时，在去除所述转移件200的所述硅基底层211和所述硅化物层212以保留所述硅晶体层213的至少一部分后，进一步地以蚀刻工艺、纳米压印等工艺对所述硅晶体层213进行处理，以形成所述光调制结构201。
其中，纳米丝印工艺的具体工艺流程如下：首先，在晶圆上的金属膜表面涂布感光材料（例如，光刻胶）；然后，在其上按压刻有滤波器图案的模板，特别地，该模板是透明的；接着，向其照射紫外光（UV光），使已经印上模板图案的光刻胶硬化。然后，剥离模板就可以看到印有图案的光刻胶。
也就是，在本申请的一些示例中，保留所述转移件200的所述目标转移层210的至少一部分的过程，还包括：在被保留的所述目标转移层210上形成光调制结构201，以形成所述光学器件。
当然，在本申请的一些示例中，如果所述光调制结构201被预制于所述转移件200的所述目标转移层210内，在保留所述转移件200的所述目标转移层210的至少一部分的过程中，所述光调节结构也被同时地保留。
综上，基于本申请实施例的所述光学器件的制备方法被阐明，其以类物理转移的方式将具有较优晶向排布的硅晶体或硅化物迁移到待转移光学器件300的表面，以使得最终制得的所述光学器件的表面具有较优晶向排布的光学层结构。
具体示例1
图5图示了根据本申请实施例的所述光学器件和所述光学器件的制备方法的一个具体示例的示意图。如图5所示，在该具体示例中，所述制备方法的目的在于：在所述光学器件的表面形成具有规则的晶向结构的硅晶体层213。
如图5所示，在该具体示例中，所述光学器件的制备过程，包括首先对所述待转移光学器件300的表面进行预处理，以在所述待转移光学器件300的表面形成用于结合转移件200的平整结合面。
具体地，在该具体示例中，对所述待转移光学器件300的表面进行预处理的过程，包括：在所述待转移光学器件300的表面形成一可透光介质层310，其中，所述可透光介质层310由可透光材料制成，且具有相对较高的光透过率，以使得其不会影响光线进入所述待转移光学器件300。在该具体示例中，所述可透光介质层310的制成材料优选为硅化物，例如，二氧化硅、氮化硅等。在具体实施中，所述可透光介质层310可通过诸如非金属气相沉积工艺形成于所述待转移光学器件300的表面，当然，在该具体实施的其他实施方式中，所述可透光介质层310还可以通过其他工艺形成，对于形成工艺，本申请不作限制。
如图5所示，优选地，在该具体示例中，所述可透光介质层310的上表面为平整表面，或者说，所述可透光介质层310的上表面中用于结合所述转移件200的部分具有相对较高的平整度，以利于将所述转移件200迁移到所述待转移光学器件300上。
值得一提的是，在该具体示例的一些情况中，所述待转移光学器件300的表面可能是非平整的，通过沉积工艺形成于所述待转移光学器件300的表面的所述可透光介质层310的上表面也可能是非平整的。因此，在该具体实施中，所述预处理过程，还包括：对所述待转移光学器件300的表现进行抛光打磨处理，和/或，对所述可透光介质层310的上表面进行抛光打磨处理。这里，抛光打磨工艺可以采取化学机械抛光工艺（chemical mechanicalpolish），或者，其他能够使得表面平整度增加的工艺，对此，本申请不作限制。
如图5所示，所述光学器件的制备过程，进一步包括：提供一转移件200。特别地，在该具体示例中，所述转移件200为SOI器件（Silicon on insolation，绝缘体上的硅器件），其自下而上依次包括：硅基底层211、硅化物层212和硅晶体层213，其中，所述硅晶体层213为所述待转移件200的目标转移层210，也就是，在该具体示例中，所述转移件200的目标转移层210位于所述转移件200的最上层。本领域普通技术人员应知晓，SOI器件为现有的元器件，采用现成的包括目标转移层210的器件作为所述转移件200，这样一方面可以降低成本，另一方面，现有的器件其技术发展已经成熟，具有稳定的可预期的性能。
并且，本领域普通技术人员应知晓，在所述SOI器件中，所述硅基底层211、所述硅化物层212和所述硅晶体层213中的原子的排布都是规则的，即，三者皆具有良好的晶向结构。
优选地，在该具体示例中，所述硅晶体层213的表面为平整表面。
如图5所示，所述光学器件的制备过程，进一步包括：以SOI器件的上表面键合于所述待转移光学器件300的所述可透光介质层310的上表面的方式，将所述SOI器件耦接于所述待转移光学器件300。也就是，以SOI器件的所述硅晶体层213的表面键合于所述待转移光学器件300的所述可透光介质层310的上表面的方式，将所述SOI器件迁移至所述待转移光学器件300。
为了确保所述SOI器件与所述待转移光学器件300之间的结合强度，优选地，在本申请实施例中，所述SOI器件的上表面优选地与所述可透光介质层310具有良好的键合反应，以使得两者在键合时能够产生良好的键合反应，产生更大的键合力。例如，在该具体示例中，所述SOI器件的上表面与所述可透光介质层310具有相同的制成材料，从而两者在键合时能够产生良好的键合反应，产生更大的键合力。
以所述可透光介质层310为二氧化硅为例，应可以理解，所述SOI器件的上表面由所述硅晶体层213的表面形成。因此，在该具体实施中，在将所述SOI器件的上表面键合于所述可透光介质层310的上表面之前，进一步包括：对所述SOI器件的上表面进行处理，以使得所述SOI器件的上表面由二氧化硅材料制成。
在具体实施中，可采取将氧离子注入所述硅晶体层213的表面，以在所述硅晶体层213的表面部分形成一层二氧化硅层，以使得所述SOI器件的上表面由二氧化硅形成。应可以理解，所述硅晶体层213具有规则的晶向结构，因此，所述二氧化硅层也具有规则的晶向结构，以利于提高其与所述可透光介质层310的键合效果。
当然，在该具体示例的其他实施方案中，还可以在所述硅晶体层213的表面叠置结合层220，其中，所述结合层220由二氧化硅材料制成，例如，通过非金属气相沉积工艺在所述硅晶体层213的表面叠置地形成所述结合层220，以通过所述结合层220提高所述转移件200与所述待转移光学器件300之间的结合强度。
值得一提的是，在该具体示例中，对所述SOI器件的上表面进行处理的过程，也可以在提供所述转移件200的步骤中完成，对此，并不为本申请所局限。
如图5所示，所述光学器件的制备过程，进一步包括：去除所述硅基底层211且保留所述硅化物层212的至少一部分和所述硅晶体层213。在该具体示例中，可采用机械研磨、化学机械抛光、腐蚀工艺中一种或几种工艺的组合来去除所述硅基底层211。
值得一提的是，机械研磨效率高但是精度差，而化学机械抛光和腐蚀工艺的效率低但是精度高，因此，在该具体示例中，优选地，先采用机械研磨抛光对所述硅基底层211进行第一阶段的处理，接着，以化学机械抛光或者腐蚀工艺对所述硅基底层211进行第二阶段的处理，使得加工后的表面为一平整表面。在该具体示例中，所述硅晶体层213的原子排布晶体向规则，可以确保所述光学器件的性能，同时，保留所述硅化物层212，可利用所述硅化物层212的稳定性对所述硅晶体层213进行保护。
在该具体示例的其他方案中，所述光学器件的制备过程，进一步包括：去除所述硅化物层212，从而所述硅晶体层213被裸露，也就是，进一步地对所述转移件200进行处理，以使得所述转移件200中除目标转移层210之外的部分都被去除，以使得所述目标转移层210被保留。应可以理解，由于所述硅晶体层213通过直拉法形成，其内部原子排布晶向规则，而在所述转移件200被迁移的过程中，所述硅晶体层213的内部结构不会发生变化，因此，最终形成在所述光学器件的表面的所述硅晶体层213具有规则的晶向结构。
在该具体示例的其他方案中，所述光学器件的制备过程，进一步包括：去除保留的所述硅晶体层213的至少一部分，也就是，进一步地对保留的所述硅晶体层213进行处理，以减薄所述硅晶体层213。
综上，基于该具体示例的所述光学器件及其制备方法被阐明，其以特定的制备方法将具有较优晶向排布的硅晶体层213迁移到待转移光学器件300的表面，以使得最终制得的所述光学器件的表面具有较优晶向排布的光学层结构。
具体示例2
图6图示了根据本申请实施例的所述光学器件和所述光学器件的制备方法的另一个具体示例的示意图。如图6所示，在该具体示例中，所述制备方法的目的在于：在所述光学器件的表面形成具有规则的晶向结构的硅化物层212，（例如，二氧化硅层或氮化硅层）以通过所述硅化物层212对所述光学器件提供保护，比如，绝缘、防止划伤、防止过于暴露于外界环境等。
如图6所示，在该具体示例中，所述光学器件的制备过程，包括首先对所述待转移光学器件300的表面进行预处理，以在所述待转移光学器件300的表面形成用于结合转移件200的平整结合面。
具体地，在该具体示例中，对所述待转移光学器件300的表面进行预处理的过程，包括：在所述待转移光学器件300的表面形成一可透光介质层310，其中，所述可透光介质层310由可透光材料制成，且具有相对较高的光透过率，以使得其不会影响光线进入所述待转移光学器件300。在该具体示例中，所述可透光介质层310的制成材料优选为硅化物，例如，二氧化硅、氮化硅等。在具体实施中，所述可透光介质层310可通过诸如非金属气相沉积工艺形成于所述待转移光学器件300的表面，当然，在该具体实施的其他实施方式中，所述可透光介质层310还可以通过其他工艺形成，对于形成工艺，本申请不作限制。
如图6所示，优选地，在该具体示例中，所述可透光介质层310的上表面为平整表面，或者说，所述可透光介质层310的上表面中用于结合所述转移件200的部分具有相对较高的平整度，以利于将所述转移件200迁移到所述待转移光学器件300上。
值得一提的是，在该具体示例的一些情况中，所述待转移光学器件300的表面可能是非平整的，通过沉积工艺形成于所述待转移光学器件300的表面的所述可透光介质层310的上表面也可能是非平整的。因此，在该具体实施中，所述预处理过程，还包括：对所述待转移光学器件300的表现进行抛光打磨处理，和/或，对所述可透光介质层310的上表面进行抛光打磨处理。这里，抛光打磨工艺可以采取化学机械抛光工艺（chemical mechanicalpolish），或者，其他能够使得表面平整度增加的工艺，对此，本申请不作限制。
如图6所示，所述光学器件的制备过程，进一步包括：提供一转移件200。特别地，在该具体示例中，所述转移件200为自制的半导体器件（Silicon on insolation，绝缘体上的硅器件），其自下而上依次包括：硅基底层211和形成于所述硅基底层211上的硅化物层212，其中，所述硅化物层212为所述待转移件200的目标转移层210，也就是，在该具体示例中，所述转移件200的目标转移层210位于所述转移件200的最上层。
特别地，在本申请实施例中，所述硅化物层212（即，所述目标转移层210）内的原子的晶向排布是规则的。在该具体示例的一个具体实施中，该自制的所述转移件200，可通过如下所述的方式制备：首先，通过直拉法或悬浮区熔法等工艺形成具有规则晶向结构的单晶硅结构；进而，对所述单晶硅结构的部分进行处理，以获得所述硅化物层212，其中，所述单晶硅结构中未被处理的部分形成所述硅基底层211，例如，当所述硅化物层212为二氧化硅层时，可在所述单晶硅结构的对应位置注入氧离子，以形成所述二氧化硅层。应可以理解，因为所述单晶硅结构内的原子具有规则的晶向分布，因此，所述硅化物层212具有规则的晶向结构，所述硅基底层211也具有规则的晶向结构。
值得一提的是，在该具体示例中，所述硅晶体层213的表面为平整表面。
如图6所示，所述光学器件的制备过程，进一步包括：以所述转移件200的上表面键合于所述待转移光学器件300的所述可透光介质层310的上表面的方式，将所述转移件200耦接于所述待转移光学器件300。也就是，以所述转移件200的所述硅化物层212的上表面键合于所述待转移光学器件300的所述可透光介质层310的上表面的方式，将所述转移件200迁移至所述待转移光学器件300。
为了确保所述转移件200与所述待转移光学器件300之间的结合强度，优选地，在本申请实施例中，所述转移件200的上表面优选地与所述可透光介质层310的上表面具有良好的键合反应，以使得两者在键合时能够产生良好的键合反应，以产生更大的键合力。例如，在该具体示例中，所述转移件200的上表面与所述可透光介质层310具有相同的制成材料，从而两者在键合时能够产生良好的键合反应，产生更大的键合力。
在该示例中，所述转移件200的上表面由所述硅化物层212的上表面形成，而所述可透光介质层310同样由硅化物形成，因此，当所述转移件200的硅化物层212与所述可透光介质层310的硅化物的种类相一致时，所述转移件200的上表面与所述可透光介质层310的上表面具有良好的键合反应，以在两者键合时产生更大的键合力。
如图6所示，所述光学器件的制备过程，进一步包括：保留所述硅化物层212。在该具体示例中，可采用机械研磨、化学机械抛光、腐蚀工艺中一种或几种工艺的组合来去除所述硅基底层211，以使得所述硅化物层212被保留。相应地，在该具体示例中，被保留的所述硅化物层212具有规则的晶向结构，其能够对所述光学器件提供更好的保护作用，包括但不限于：绝缘、防划伤、防止过于暴露于外界环境等。
值得一提的是，机械研磨效率高但是精度差，而化学机械抛光和腐蚀工艺的效率低但是精度高，因此，在该具体示例中，优选地，先采用机械研磨抛光对所述硅基底层211进行第一阶段的处理，接着，以化学机械抛光或者腐蚀工艺对所述硅基底层211进行第二阶段的处理，以去除所述硅基底层211。
在该具体示例的其他方案中，所述光学器件的制备过程，进一步包括：去除所述硅化物层212的至少一部分，也就是，进一步地对所述硅化物层212进行处理，以减薄所述硅化物层212。
综上，基于该具体示例的所述光学器件及其制备方法被阐明，其以特定的制备方法将具有较优晶向排布的硅化物体层迁移到待转移光学器件300的表面，以使得最终制得的所述光学器件的表面具有较优晶向排布的光学层结构。
具体示例3
图7图示了根据本申请实施例的所述光学器件和所述光学器件的制备方法的再一个具体示例的示意图。如图7所示，在该具体示例中，所述光学器件为光谱芯片，所述光学器件主体110为光谱芯片半成品400，所述制备方法的目的在于：在所述光谱芯片半成品400的表面形成具有规则的晶向结构的硅晶体层513，并且，所述硅晶体层513具有光调制结构510，用于对进入所述光谱芯片的成像光线进行调制，以提取并利用成像光线中的光谱信息。
这里，本申请所涉及的光谱芯片被应用于计算光谱仪，其中，计算光谱仪与传统光谱仪之间最显著的区别在于滤光的不同。在传统的光谱仪中，用于进行波长选择的滤光片为带通滤光片。光谱分辨率越高，就必须使用通带越窄和越多的滤光片，这增加了整个系统的体积和复杂度。同时，当光谱响应曲线变窄时，光通量下降，导致信噪比降低。
而对于计算光谱仪，每个滤光片均采用宽谱滤光片，这使得计算光谱仪系统探测到的数据看起来与原始光谱完全不同。然而，通过应用计算重建算法，原始光谱可以通过计算恢复。由于宽带滤光片比窄带滤光片有更多的光通过，因此，计算光谱仪可以从较暗的场景中检测光谱。此外，根据压缩感知理论，可以适当地设计滤光片的光谱曲线来高概率地恢复稀疏光谱，且滤光片的数量远小于期望的光谱通道数（从较低维向量恢复较高维向量），这无疑是非常有利于小型化的。另一方面，通过使用更多数量的滤光片，可以使用正则化算法（由更高维向量获得降噪后的较低维向量）来降低噪声，这增加了信噪比并使得整个系统有更高的鲁棒性。
相对来讲，传统的光谱仪在设计的时候需要根据需要的波长去设计滤波器（其效果等同于光谱芯片的光调制结构），使得特定波长的光可以透过（一般其设计为增强特定波长的入射光投射，而非特定波长波段的入射光无法投射，通过改变纳米盘等结构周期和直径可以控制共振条件，改变可增强投射的入射光中心波长，从而实现滤光特性）。也就是，传统的光谱仪在设计过程中需要重点控制光调制结构的尺寸和位置精度，同时需要想办法提高其特定波长的透过率。而对于计算光谱仪，需要的是可以接收较大范围的波段（例如，350nm至900nm）的光，因此，需要在设计的时候更加专注于折射率。
相应地，如前所述，在该示例中，所述光谱芯片以所述制备方法进行制备，即，在所述光谱芯片半成品的表面形成具有规则的晶向结构的硅晶体层，并且，所述硅晶体层具有光调制结构且具有相对较大的折射率，以使得相对较大范围的波段的光能够被采集并利用。
在该具体示例中，所述光谱芯片半成品400包括图像传感层410和连接于所述图像传感层410的信号处理电路层420。值得一提的是，所述光谱芯片半成品400还可以包括其他结构，更明确地，在该示例中，未形成具有光调制结构501的所述硅基底层511的光谱芯片的半成品都可以称为所述光谱芯片半成品400。
并且，在该具体示例中，所述光谱芯片半成品400可以由厂家提供，也可以通过对现有的感光芯片进行加工获得。本领域普通技术人员应知晓，现有的感光芯片，例如，CCD感光芯片，CMOS感光芯片，其包括为微透镜层、彩色滤光层（这里，如果是黑白芯片的话，则不包括彩色滤光层）、图像传感层410和信号处理电路层420。相应地，可通过去除现有的感光芯片的微透镜层和彩色滤光层（如果是黑白芯片，则仅需去除微透镜层），以得到所述光谱芯片半成品400。也就是，通过应用根据本申请实施例的光学器件的制备方法，可以使用现有的感光芯片来制成应用于计算光谱仪的光谱芯片，从而降低了应用成本。
如图7所示，在该具体示例中，所述光学器件的制备过程，包括首先对所述光谱芯片半成品400的表面进行预处理，以在所述光谱芯片半成品400的表面形成用于结合具有目标转移层510的转移件200的平整结合面。
具体地，在该具体示例中，对所述光谱芯片半成品400的表面进行预处理的过程，包括：在所述光谱芯片半成品400的表面形成一可透光介质层430，其中，所述可透光介质层430由可透光材料制成，且具有相对较高的光透过率，以使得其不会影响光线进入所述光谱芯片半成品400。
值得一提的是，在具体实施中，虽然所述可透光介质层430需要相对较高的折射率，但所述可透光介质层430的折射率也不宜过高，其原因在于：需要确保所述可透光介质层 430与位于其上的半导体结构层之间的折射率的差值。
在该具体示例中，所述可透光介质层430的制成材料优选为硅化物，例如，二氧化硅、氮化硅等。本领域普通技术人员应知晓，二氧化硅的折射率为1.45左右，氮化硅的折射率在1.9至2.3之间。
在具体实施中，所述可透光介质层430可通过诸如非金属气相沉积工艺形成于所述光谱芯片半成品400的表面，当然，在该具体实施的其他实施方式中，所述可透光介质层430还可以通过其他工艺形成，对于形成工艺，本申请不作限制。特别地，在该具体示例中，所述可透光介质层430的厚度尺寸并不为本申请所局限，其具体取值可根据应用场景的具体需求做出调整，一般情况下，其厚度尺寸小于等于300nm，在一些特殊场景下其甚至小于100nm，
如图5所示，优选地，在该具体示例中，所述可透光介质层430的上表面为平整表面，或者说，所述可透光介质层430的上表面中用于结合所述转移件200的部分具有相对较高的平整度，以利于将所述转移件200迁移到所述光谱芯片半成品400上。
值得一提的是，在该具体示例的一些情况中，所述光谱芯片半成品400的表面可能是非平整的，通过沉积工艺形成于所述光谱芯片半成品400的表面的所述可透光介质层430的上表面也可能是非平整的。因此，在该具体实施中，所述预处理过程，还包括：对所述光谱芯片半成品400的表现进行抛光打磨处理，和/或，对所述可透光介质层430的上表面进行抛光打磨处理。这里，抛光打磨工艺可以采取化学机械抛光工艺（chemical mechanicalpolish），或者，其他能够使得表面平整度增加的工艺，对此，本申请不作限制。
值得一提的是，在该具体示例中，如果所述光谱芯片半成品400的表面平整度满足预设要求的话，也可以不在所述光谱芯片半成品400的表面设置所述可透光介质层430，即，不需要对所述光谱芯片半成品400进行预处理。
进一步地，如图7所示，所述光学器件的制备过程，进一步包括：提供一转移件500。特别地，在该具体示例中，所述转移件500选择为SOI器件（Silicon on insolation，绝缘体上的硅器件），其自下而上依次包括：硅基底层511、硅化物层512和硅晶体层513，其中，所述硅晶体层513为所述待转移件500的目标转移层510，也就是，在该具体示例中，所述转移件500的目标转移层510位于所述转移件500的最上层。本领域普通技术人员应知晓，SOI器件为现有的元器件，采用现成的包括目标转移层510的器件作为所述转移件500，这样一方面可以降低成本，另一方面，现有的器件其技术发展已经成熟，具有稳定的可预期的性能。
并且，本领域普通技术人员应知晓，在所述SOI器件中，所述硅基底层511、所述硅化物层512和所述硅晶体层513中的原子的排布都是规则的，即，三者皆具有良好的晶向结构。优选地，在该具体示例中，所述硅晶体层513的表面为平整表面。
如图7所示，所述光学器件的制备过程，进一步包括：以转移件500的上表面键合于所述光谱芯片半成品400的所述可透光介质层430的上表面的方式，将所述转移件500耦接于所述光谱芯片半成品400。也就是，以所述SOI器件的所述硅晶体层513的表面键合于所述光谱芯片半成品400的所述可透光介质层430的上表面的方式，将所述SOI器件迁移至所述光谱芯片半成品400。
为了确保所述转移件500与所述光谱芯片半成品400之间的结合强度，优选地，在本申请实施例中，所述转移件500的上表面优选地与所述可透光介质层430的上表面具有良好的键合反应，以使得两表面在键合时能够产生良好的键合反应，产生更大的键合力。例如，在该具体示例中，将所述转移件500的上表面配置为与所述可透光介质层430具有相同的制成材料，从而两者在键合时能够产生良好的键合反应，产生更大的键合力。
以所述可透光介质层430为二氧化硅为例，应可以理解，在该具体示例中，所述转移件500的上表面由所述硅晶体层513的表面形成。因此，在该具体实施中，在将所述转移件500的上表面键合于所述可透光介质层430的上表面之前，进一步包括：对所述转移件500的上表面进行处理，以使得所述转移件500的上表面由二氧化硅材料制成。
在具体实施中，可采取将氧离子注入所述硅晶体层513的表面，以在所述硅晶体层513的表面部分形成一层二氧化硅层，以使得所述转移件500的上表面由二氧化硅形成。应可以理解，所述硅晶体层513具有规则的晶向结构，因此，所述二氧化硅层也具有规则的晶向结构，以利于提高其与所述可透光介质层430的键合效果。
当然，在该具体示例的其他实施方案中，还可以在所述硅晶体层513的表面叠置结合层520，其中，所述结合层520由二氧化硅材料制成，例如，通过非金属气相沉积工艺在所述硅晶体层513的表面叠置地形成所述结合层520，以通过所述结合层520提高所述转移件500与所述光谱芯片半成品400之间的结合强度。
值得一提的是，在该具体示例中，对所述转移件500的上表面进行处理的过程，也可以在提供所述转移件500的步骤中完成，对此，并不为本申请所局限。
如图7所示，所述光学器件的制备过程，进一步包括：保留所述转移件500的所述目标转移层510，也就是，保留所述转移件500的所述硅晶体层513。在该具体示例中，可采用机械研磨、化学机械抛光、腐蚀工艺中一种或几种工艺的组合来去除所述硅基底层511和所述硅化物层512，以使得所述转移件500的所述硅晶体层513被保留。
值得一提的是，机械研磨效率高但是精度差，而化学机械抛光和腐蚀工艺的效率低但是精度高，因此，在该具体示例中，优选地，先采用机械研磨抛光对所述硅基底层511和所述硅化物层512进行第一阶段的处理，接着，以化学机械抛光或者腐蚀工艺对所述硅基底层511和所述硅化物层512进行第二阶段的处理，以兼顾效率和精度。
特别地，在本申请实施例中，所述硅晶体层513的折射率在3.42左右，所述硅晶体层513与所述可透光介质层430之间的折射率之差大于等于0.5，优选地，大于等于0.7。
特别地，在该具体示例中，所述光谱芯片对所述硅晶体层513的厚度有一定的要求，所述硅晶体层513的厚度尺寸范围在5nm至1000nm，优选地为50nm至750nm，该厚度有利于厚度对所述硅基底层511的加工，以使得所述光谱芯片的成像效果得以优化和保证。更优选地，所述硅晶体层513的厚度尺寸为150nm至250nm之间。
相应地，在该具体示例中，为了满足厚度要求，在去除所述硅基底层511和所述硅化物层512的过程中，进一步包括去除所述硅晶体层513的一部分，以使得所述硅晶体层513的厚度尺寸满足预设要求。
如图7所示，所述光学器件的制备过程，进一步包括：在保留的所述硅晶体层513上形成光调制结构501，以使得所述硅晶体层513具有所述光调制结构501，这样，在外界成像光线通过所述硅晶体层513进入所述光谱芯片的内部时，具有所述光调制结构501的所述硅晶体层513能够对成像光线进行调制，以提取和利用成像光线中的光谱信息。本领域普通技术人员应知晓，所述光调制结构501实质上为形成于所述硅晶体层513内的特定图案，以通过所述特定图案对成像光线进行特定的调制处理。
特别地，在该具体示例中，所述光调制结构501的折射率为1至5之间，且，所述光调制结构501的折射率与所述可透光介质层430的折射率之差大于等于0.5，优选地，大于等于0.7，这样，相对较大范围波长的光能够在通过所述光调制结构501后透过所述可透光介质层430并所述光谱芯片的所述图像传感层410。
在该具体示例的具体实施中，可通过蚀刻工艺、纳米压印等工艺，在所述硅晶体层513形成所述光调制结构501。其中，纳米丝印工艺的具体工艺流程如下：首先，在晶圆上的金属膜表面涂布感光材料（例如，光刻胶）；然后，在其上按压刻有滤波器图案的模板，特别地，该模板是透明的；接着，向其照射紫外光（UV光），使已经印上模板图案的光刻胶硬化。然后，剥离模板就可以看到印有图案的光刻胶。相应地，在形成所述光调制结构501后，所述光谱芯片被制备完成。
应可以理解，在该具体示例中，所述转移件500的所述硅晶体层513内的原子具有规则的晶向分布，并且，在通过如上所述的制备方法被迁移到所述光谱芯片半成品400的表面时，所述硅晶体层513的内部结构并没有发生改变。因此，根据该具体示例所揭露的制备方法所制得的所述光谱芯片，具有形成其表面的具有较优晶向排布的光学层结构。
综上，基于该具体示例的所述光谱芯片及其制备方法被阐明，其以特定的制备方法将具有较优晶向排布的硅晶体层513迁移到光谱芯片半成品400的表面，以使得最终制得的所述光谱芯片的表面具有较优晶向排布的光学层结构。
图8图示了图7所示意的该具体示例的一个变形实施的示意图。如图8所示，在该变形实施中，所述转移件500中所述硅化物层512的一部分被保留，也就是，在该变形实施中，仅去除所述硅基底层511和所述硅化物层512的至少一部分，以使得部分所述硅化物层512和所述硅晶体层513被保留。这里，被保留的所述硅化物层512能够对所述硅晶体层513提供一定的保护作用。相应地，在后续形成所述光调制结构501的过程中，被保留的硅化物层512也被部分地蚀刻，如图8所示。
特别地，在该变形实施中，所述硅化物层512具有规则的晶向结构，其不影响透射率，同时硅化物层512还可以保护所述光调制结构501；值得一提的是，所述硅化物层512的上表面到所述可透光介质层430上表面的最大距离不超过1100nm，优选地不超过700nm。
图9图示了图7所示意的该具体示例的另一个变形实施的示意图。如图9所示，在该变形实施例所揭露的制备方法中，在将所述转移件500通过键合工艺迁移到所述光谱芯片半成品400之前，对所述转移件500的所述硅晶体层513进行预处理，以在所述硅晶体层513内形成所述光调制结构501，其中，所述硅晶体层513的厚度为200-1000nm，优选地为350-600nm。相应地，在后续保留所述硅晶体层513时，所述硅晶体层513的所述光调制结构501也同步地被保留。
也就是，相较于图7所示意的制备方案，在该变形实施例中，先在所述转移件500上预制所述光调制结构501，或者说，将形成所述光调制结构501的工序往前调整。
具体示例4
图10图示了根据本申请实施例的所述光学器件和所述光学器件的制备方法的又一个具体示例的示意图。如图10所示，在该具体示例中，所述光学器件为光谱芯片，所述光学器件主体110为光谱芯片半成品400，所述制备方法的目的在于：在所述光谱芯片半成品400的表面形成具有规则的晶向结构的硅晶体层511，并且，所述硅晶体层511具有光调制结构501，用于对进入所述光谱芯片的成像光线进行调制，以提取并利用成像光线中的光谱信息。
这里，本申请所涉及的光谱芯片被应用于计算光谱仪，其中，计算光谱仪与传统光谱仪之间最显著的区别在于滤光的不同。在传统的光谱仪中，用于进行波长选择的滤光片为带通滤光片。光谱分辨率越高，就必须使用通带越窄和越多的滤光片，这增加了整个系统的体积和复杂度。同时，当光谱响应曲线变窄时，光通量下降，导致信噪比降低。
而对于计算光谱仪，每个滤光片均采用宽谱滤光片，这使得计算光谱仪系统探测到的数据看起来与原始光谱完全不同。然而，通过应用计算重建算法，原始光谱可以通过计算恢复。由于宽带滤光片比窄带滤光片有更多的光通过，因此，计算光谱仪可以从较暗的场景中检测光谱。此外，根据压缩感知理论，可以适当地设计滤光片的光谱曲线来高概率地恢复稀疏光谱，且滤光片的数量远小于期望的光谱通道数（从较低维向量恢复较高维向量），这无疑是非常有利于小型化的。另一方面，通过使用更多数量的滤光片，可以使用正则化算法（由更高维向量获得降噪后的较低维向量）来降低噪声，这增加了信噪比并使得整个系统有更高的鲁棒性。
相对来讲，传统的光谱仪在设计的时候需要根据需要的波长去设计滤波器（其效果等同于光谱芯片的光调制结构），使得特定波长的光可以透过（一般其设计为增强特定波长的入射光投射，而非特定波长波段的入射光无法投射，通过改变纳米盘等结构周期和直径可以控制共振条件，改变可增强投射的入射光中心波长，从而实现滤光特性）。也就是，传统的光谱仪在设计过程中需要重点控制光调制结构的尺寸和位置精度，同时需要想办法提高其特定波长的透过率。而对于计算光谱仪，需要的是可以接收较大范围的波段（例如，350nm至900nm）的光，因此，需要在设计的时候更加专注于折射率。
相应地，如前所述，在该示例中，所述光谱芯片以所述制备方法进行制备，即，在所述光谱芯片半成品400的表面形成具有规则的晶向结构的硅晶体层511，并且，所述硅晶体层511具有光调制结构501且具有相对较大的折射率，以使得相对较大范围的波段的光能够被采集并利用。
在该具体示例中，所述光谱芯片半成品400包括图像传感层410和连接于所述图像传感层410的信号处理电路层420。值得一提的是，所述光谱芯片半成品400还可以包括其他结构，更明确地，在该示例中，未形成具有光调制结构501的所述硅晶体层511的光谱芯片的半成品都可以称为所述光谱芯片半成品400。
并且，在该具体示例中，所述光谱芯片半成品400可以由厂家提供，也可以通过对现有的感光芯片进行加工获得。本领域普通技术人员应知晓，现有的感光芯片，例如，CCD感光芯片，CMOS感光芯片，其包括为微透镜层、彩色滤光层（这里，如果是黑白芯片的话，则不包括彩色滤光层）、图像传感层410和信号处理电路层420。相应地，可通过去除现有的感光芯片的微透镜层和彩色滤光层（如果是黑白芯片，则仅需去除微透镜层），以得到所述光谱芯片半成品400。也就是，通过应用根据本申请实施例的光学器件的制备方法，可以使用现有的感光芯片来制成应用于计算光谱仪的光谱芯片，从而降低了应用成本。
如图10所示，在该具体示例中，所述光学器件的制备过程，包括首先对所述光谱芯片半成品400的表面进行预处理，以在所述光谱芯片半成品400的表面形成用于结合具有目标转移层510的转移件500的平整结合面。
具体地，在该具体示例中，对所述光谱芯片半成品400的表面进行预处理的过程，包括：在所述光谱芯片半成品400的表面形成一可透光介质层430，其中，所述可透光介质层430由可透光材料制成，且具有相对较高的光透过率，以使得其不会影响光线进入所述光谱芯片半成品400。
值得一提的是，在具体实施中，虽然所述可透光介质层430需要相对较高的折射率，但所述可透光介质层430的折射率也不宜过高，其原因在于：需要确保所述可透光介质层 430与位于其上的半导体结构层之间的折射率的差值。
在该具体示例中，所述可透光介质层430的制成材料优选为硅化物，例如，二氧化硅、氮化硅等。本领域普通技术人员应知晓，二氧化硅的折射率为1.45左右，氮化硅的折射率在1.9至2.3之间。
在具体实施中，所述可透光介质层430可通过诸如非金属气相沉积工艺形成于所述光谱芯片半成品400的表面，当然，在该具体实施的其他实施方式中，所述可透光介质层430还可以通过其他工艺形成，对于形成工艺，本申请不作限制。特别地，在该具体示例中，所述可透光介质层430的厚度尺寸并不为本申请所局限，其具体取值可根据应用场景的具体需求做出调整，一般情况下，其厚度尺寸小于等于300nm，在一些特殊场景下其甚至小于100nm。
如图10所示，优选地，在该具体示例中，所述可透光介质层430的上表面为平整表面，或者说，所述可透光介质层430的上表面中用于结合所述转移件500的部分具有相对较高的平整度，以利于将所述转移件500迁移到所述光谱芯片半成品400上。
值得一提的是，在该具体示例的一些情况中，所述光谱芯片半成品400的表面可能是非平整的，通过沉积工艺形成于所述光谱芯片半成品400的表面的所述可透光介质层430的上表面也可能是非平整的。因此，在该具体实施中，所述预处理过程，还包括：对所述光谱芯片半成品400的表现进行抛光打磨处理，和/或，对所述可透光介质层430的上表面进行抛光打磨处理。这里，抛光打磨工艺可以采取化学机械抛光工艺（chemical mechanicalpolish），或者，其他能够使得表面平整度增加的工艺，对此，本申请不作限制。
值得一提的是，在该具体示例中，如果所述光谱芯片半成品400的表面平整度满足预设要求的话，也可以不在所述光谱芯片半成品400的表面设置所述可透光介质层430，即，不需要对所述光谱芯片半成品400进行预处理。
进一步地，如图10所示，所述光学器件的制备过程，进一步包括：提供一转移件500。特别地，在该具体示例中，所述转移件500为自制的半导体器件，其依次包括：硅晶体层511和形成于所述硅基底层511下的硅化物层512，其中，所述硅晶体层511为所述待转移件500的目标转移层510，也就是，在该具体示例中，所述转移件500的目标转移层510位于所述转移件500的上层。
特别地，在本申请实施例中，所述硅晶体层511（即，所述目标转移层510）内的原子的晶向排布是规则的。并且，特别地，在该具体示例中，所述硅晶体层511的折射率在3.42左右，所述硅晶体层511与所述可透光介质层430之间的折射率之差大于等于0.5，优选地，大于等于0.7。
在该具体示例的一个具体实施中，该自制的所述转移件500，可通过如下所述的方式制备：首先，通过直拉法或悬浮区熔法等工艺形成具有规则晶向结构的单晶硅结构；进而，对所述单晶硅结构的部分进行处理，以获得所述硅化物层512，其中，所述单晶硅结构中未被处理的部分形成所述硅晶体层511，例如，当所述硅化物层512为二氧化硅层时，可在所述单晶硅结构的对应位置注入氧离子，以形成所述二氧化硅层。应可以理解，因为所述单晶硅结构内的原子具有规则的晶向分布，因此，所述硅晶体层511也具有规则的晶向结构。优选地，在该具体示例中，所述硅晶体层511的表面为平整表面。
此外，本领域技术人员可以理解，所述转移件500也可以是通过购买或者定制直接获得的半导体器件，这样，可以直接将该半导体器件键合于所述可透光介质层630的上表面，而不需要进一步的处理。
也就是，与具体示例3不同的是，在具体示例4中，转移件500可以仅包括硅晶体层511和硅化物层512，其中所述硅晶体层511作为所述待转移件500的目标转移层510，而硅化物层512作为帮助硅基底层511与可透光介质层430的上表面结合的结合层。这样，硅化物层512可以起到类似于具体示例3中的结合层520的作用，或者可以说等同于具体示例3中的结合层520，从而提高硅晶体层511与所述光谱芯片半成品400之间的结合强度。这里，因为所述硅化物层512基于硅晶体层511和所述光谱芯片半成品400之间，因此其厚度小于600nm，优选地在300-400nm，也可以实施为小于200nm，从而不影响光学性能。
如图10所示，所述光学器件的制备过程，进一步包括：以转移件500的下表面键合于所述光谱芯片半成品400的所述可透光介质层430的上表面的方式，将所述转移件500耦接于所述光谱芯片半成品400，以形成具有光调制解耦的光谱芯片。也就是，以所述转移件500的所述硅化物层512的表面键合于所述光谱芯片半成品400的所述可透光介质层430的上表面的方式，将所述转移件500迁移至所述光谱芯片半成品400。并且，由于在具体示例中的转移件500仅包括硅晶体层511和硅化物层512，因此可以直接形成具有光调制解耦的光谱芯片。
为了确保所述转移件500与所述光谱芯片半成品400之间的结合强度，在本申请实施例中，所述转移件500的下表面为硅化物层512，其与所述可透光介质层430的上表面具有良好的键合反应，以使得两表面在键合时能够产生良好的键合反应，产生更大的键合力。例如，在该具体示例中，将所述硅化物层512配置为与所述可透光介质层430具有相同的制成材料，从而两者在键合时能够产生良好的键合反应，产生更大的键合力。
以所述可透光介质层430为二氧化硅为例，应可以理解，在该具体示例中，所述转移件500的下表面由所述硅化物层512的表面形成。因此，在该具体实施中，所述硅化物层512可以由二氧化硅材料制成。并且，应可以理解，所述硅晶体层511具有规则的晶向结构，因此，所述二氧化硅材料的硅化物层512也具有规则的晶向结构，以利于提高其与所述可透光介质层430的键合效果。
另外，本领域技术人员可以理解，在该具体示例中，所述转移件500除包括如上所述的硅晶体层511和硅化物层512之外，还可以如其它具体示例中那样包括其它层，比如在硅晶体层511与硅化物层512相对的另一侧的另一硅化物层和/或硅基底层。
因此，所述光学器件的制备过程可选地进一步包括：去除其它层，以保留所述转移件500的所述目标转移层510，也就是，保留所述转移件500的所述硅晶体层511。在该具体示例中，可采用机械研磨、化学机械抛光、腐蚀工艺中一种或几种工艺的组合来去除5其它层，以使得所述转移件500的所述硅晶体层511被保留。
值得一提的是，机械研磨效率高但是精度差，而化学机械抛光和腐蚀工艺的效率低但是精度高，因此，在该具体示例中，优选地，先采用机械研磨抛光对其它层进行第一阶段的处理，接着，以化学机械抛光或者腐蚀工艺对所述其它层进行第二阶段的处理，以兼顾效率和精度。
特别地，在该具体示例中，所述光谱芯片对所述硅晶体层511的厚度有一定的要求，所述硅晶体层511的厚度尺寸范围在5nm至1000nm，优选地为50nm至750nm，该厚度有利于厚度对所述硅晶体层511的加工，以使得所述光谱芯片的成像效果得以优化和保证。更优选地，所述硅晶体层511的厚度尺寸为150nm至250nm之间。
相应地，在该具体示例中，为了满足厚度要求，在去除其它层的过程中，进一步包括去除所述硅晶体层511的一部分，以使得所述硅晶体层511的厚度尺寸满足预设要求。
如图10所示，所述光学器件的制备过程，进一步包括：在保留的所述硅晶体层511上形成光调制结构501，以使得所述硅晶体层511具有所述光调制结构501，这样，在外界成像光线通过所述硅晶体层511进入所述光谱芯片的内部时，具有所述光调制结构501的所述硅晶体层511能够对成像光线进行调制，以提取和利用成像光线中的光谱信息。本领域普通技术人员应知晓，所述光调制结构501实质上为形成于所述硅晶体层511内的特定图案，以通过所述特定图案对成像光线进行特定的调制处理。
特别地，在该具体示例中，所述光调制结构501的折射率为1至5之间，且，所述光调制结构501的折射率与所述可透光介质层430的折射率之差大于等于0.5，优选地，大于等于0.7，这样，相对较大范围波长的光能够在通过所述光调制结构501后透过所述可透光介质层430并所述光谱芯片的所述图像传感层410。
在该具体示例的具体实施中，可通过蚀刻工艺、纳米压印等工艺，在所述硅晶体层511形成所述光调制结构501。相应地，在形成所述光调制结构501后，所述光谱芯片被制备完成。其中，纳米丝印工艺的具体工艺流程如下：首先，在晶圆上的金属膜表面涂布感光材料（例如，光刻胶）；然后，在其上按压刻有滤波器图案的模板，特别地，该模板是透明的；接着，向其照射紫外光（UV光），使已经印上模板图案的光刻胶硬化。然后，剥离模板就可以看到印有图案的光刻胶。
应可以理解，在该具体示例中，所述转移件500的所述硅晶体层511内的原子具有规则的晶向分布，并且，在通过如上所述的制备方法被迁移到所述光谱芯片半成品400的表面时，所述硅晶体层511的内部结构并没有发生改变。因此，根据该具体示例所揭露的制备方法所制得的所述光谱芯片，具有形成其表面的具有较优晶向排布的光学层结构。
综上，基于该具体示例的所述光谱芯片及其制备方法被阐明，其以特定的制备方法将具有较优晶向排布的硅晶体层511迁移到光谱芯片半成品400的表面，以使得最终制得的所述光谱芯片的表面具有较优晶向排布的光学层结构。
值得一提的是，在该具体示例的一些变形实施中，如果所述转移件500在所述硅晶体层511与硅化物层512相对的另一侧还包括其它层，比如另一硅化物层和/或硅基底层，则其它层的一部分也可以被保留，也就是，在该变形实施中，仅去除所述其它层的至少一部分，以使得其它层的一部分和所述硅晶体层511被保留，比如如图11所示的另外一层硅化物层512。这里，被保留的所述部分其它层能够对所述硅晶体层511提供一定的保护作用。相应地，在后续形成所述光调制结构501的过程中，被保留的部分其它层，比如如图11所示的另外一层硅化物层512也被部分地蚀刻，其最终成型效果，如图11所示。特别地，在该变形实施中，所述部分其它层也具有规则的晶向结构，其不影响透射率，同时所述部分其它层还可以保护所述光调制结构501；值得一提的是，所述部分其它层的上表面到所述可透光介质层430上表面的最大距离不超过1100nm，优选地不超过700nm。
还值得一提的是，在该具体示例的另外一些变形实施中，在将所述转移件500通过键合工艺迁移到所述光谱芯片半成品400之前，对所述转移件500的所述硅晶体层511进行预处理，以在所述硅晶体层511内形成所述光调制结构501，其中，所述硅晶体层的厚度为200-1000nm，优选地为350-600nm。相应地，在后续保留所述硅晶体层511时，所述硅晶体层511的所述光调制结构501也同步地被保留。也就是，在该变形实施例中，先在所述转移件500上预制所述光调制结构501，或者说，将形成所述光调制结构501的工序往前调整。
本领域技术人员可以理解，在又一变形实施例中，也可以以所述硅晶体层511的下表面键合于所述可透光介质层430，再去除所述硅化物层512和部分所述硅晶体层511，或去除部分硅化物层512；其具体工艺与具体示例3较为接近，不同之处在于转移件500有所不同。
此外，还存在一变形实施例，其中，所述待转移件500仅包含一层硅化物层，也就是，所述待转移件500的目标转移层510为该层硅化物层512，且该层硅化物层512也形成光调制结构，比如在转移到可透光介质层430之后制造或者在转移到可透光介质层430之前预制，其具体工艺与具体示例4类似，在此就不再赘述。
具体示例5
图12图示了根据本申请实施例的所述光学器件和所述光学器件的制备方法的又一个具体示例的示意图。如图12所示，在该具体示例中，所述光学器件为光谱芯片，所述光学器件主体110为光谱芯片半成品400，所述制备方法的目的在于：在所述光谱芯片半成品400的表面形成具有规则的晶向结构的硅基底层511，并且，所述硅基底层511具有光调制结构501，用于对进入所述光谱芯片的成像光线进行调制，以提取并利用成像光线中的光谱信息。
这里，本申请所涉及的光谱芯片被应用于计算光谱仪，其中，计算光谱仪与传统光谱仪之间最显著的区别在于滤光的不同。在传统的光谱仪中，用于进行波长选择的滤光片为带通滤光片。光谱分辨率越高，就必须使用通带越窄和越多的滤光片，这增加了整个系统的体积和复杂度。同时，当光谱响应曲线变窄时，光通量下降，导致信噪比降低。
而对于计算光谱仪，每个滤光片均采用宽谱滤光片，这使得计算光谱仪系统探测到的数据看起来与原始光谱完全不同。然而，通过应用计算重建算法，原始光谱可以通过计算恢复。由于宽带滤光片比窄带滤光片有更多的光通过，因此，计算光谱仪可以从较暗的场景中检测光谱。此外，根据压缩感知理论，可以适当地设计滤光片的光谱曲线来高概率地恢复稀疏光谱，且滤光片的数量远小于期望的光谱通道数（从较低维向量恢复较高维向量），这无疑是非常有利于小型化的。另一方面，通过使用更多数量的滤光片，可以使用正则化算法（由更高维向量获得降噪后的较低维向量）来降低噪声，这增加了信噪比并使得整个系统有更高的鲁棒性。
相对来讲，传统的光谱仪在设计的时候需要根据需要的波长去设计滤波器（其效果等同于光谱芯片的光调制结构），使得特定波长的光可以透过（一般其设计为增强特定波长的入射光投射，而非特定波长波段的入射光无法投射，通过改变纳米盘等结构周期和直径可以控制共振条件，改变可增强投射的入射光中心波长，从而实现滤光特性）。也就是，传统的光谱仪在设计过程中需要重点控制光调制结构的尺寸和位置精度，同时需要想办法提高其特定波长的透过率。而对于计算光谱仪，需要的是可以接收较大范围的波段（例如，350nm至900nm）的光，因此，需要在设计的时候更加专注于折射率。
相应地，如前所述，在该示例中，所述光谱芯片以特定的制备方法进行制备，即，在所述光谱芯片半成品400的表面形成具有规则的晶向结构的硅基底层511，并且，所述硅基底层511具有光调制结构501且具有相对较大的折射率，以使得相对较大范围的波段的光能够被采集并利用。
在该具体示例中，所述光谱芯片半成品400包括图像传感层410和连接于所述图像传感层410的信号处理电路层420。值得一提的是，所述光谱芯片半成品400还可以包括其他结构，更明确地，在该示例中，未形成具有光调制结构501的所述硅基底层511的光谱芯片的半成品都可以称为所述光谱芯片半成品400。
并且，在该具体示例中，所述光谱芯片半成品400可以由厂家提供，也可以通过对现有的感光芯片进行加工获得。本领域普通技术人员应知晓，现有的感光芯片，例如，CCD感光芯片，CMOS感光芯片，其包括为微透镜层、彩色滤光层（这里，如果是黑白芯片的话，则不包括彩色滤光层）、图像传感层410和信号处理电路层420。相应地，可通过去除现有的感光芯片的微透镜层和彩色滤光层（如果是黑白芯片，则仅需去除微透镜层），以得到所述光谱芯片半成品400。也就是，通过应用根据本申请实施例的光学器件的制备方法，可以使用现有的感光芯片来制成应用于计算光谱仪的光谱芯片，从而降低了应用成本。
如图12所示，在该具体示例中，所述光学器件的制备过程，包括首先对所述光谱芯片半成品400的表面进行预处理，以在所述光谱芯片半成品400的表面形成用于结合具有目标转移层510的转移件500的平整结合面。
具体地，在该具体示例中，对所述光谱芯片半成品400的表面进行预处理的过程，包括：在所述光谱芯片半成品400的表面形成一可透光介质层430，其中，所述可透光介质层430由可透光材料制成，且具有相对较高的光透过率，以使得其不会影响光线进入所述光谱芯片半成品400。
值得一提的是，在具体实施中，虽然所述可透光介质层430需要相对较高的折射率，但所述可透光介质层430的折射率也不宜过高，其原因在于：需要确保所述可透光介质层 430与位于其上的半导体结构之间的折射率的差值。
在该具体示例中，所述可透光介质层430的制成材料优选为硅化物，例如，二氧化硅、氮化硅等。本领域普通技术人员应知晓，二氧化硅的折射率为1.45左右，氮化硅的折射率在1.9至2.3之间。
在具体实施中，所述可透光介质层430可通过诸如非金属气相沉积工艺形成于所述光谱芯片半成品400的表面，当然，在该具体实施的其他实施方式中，所述可透光介质层430还可以通过其他工艺形成，本申请不作限制。特别地，在该具体示例中，所述可透光介质层430的厚度尺寸并不为本申请所局限，其具体取值可根据应用场景的具体需求做出调整，一般情况下，其厚度尺寸小于等于300nm，在一些特殊场景下其甚至小于100nm，
如图12所示，优选地，在该具体示例中，所述可透光介质层430的上表面为平整表面，或者说，所述可透光介质层430的上表面中用于结合所述转移件500的部分具有相对较高的平整度，以利于将所述转移件500迁移到所述光谱芯片半成品400上。
值得一提的是，在该具体示例的一些情况中，所述光谱芯片半成品400的表面可能是非平整的，通过沉积工艺形成于所述光谱芯片半成品400的表面的所述可透光介质层430的上表面也可能是非平整的。因此，在该具体实施中，所述预处理过程，还包括：对所述光谱芯片半成品400的表现进行抛光打磨处理，和/或，对所述可透光介质层430的上表面进行抛光打磨处理。这里，抛光打磨工艺可以采取化学机械抛光工艺（chemical mechanicalpolish），或者，其他能够使得表面平整度增加的工艺，对此，本申请不作限制。
值得一提的是，在该具体示例中，如果所述光谱芯片半成品400的表面平整度满足预设要求的话，也可以不在所述光谱芯片半成品400的表面设置所述可透光介质层430，即，不需要对所述光谱芯片半成品400进行预处理。
进一步地，如图12所示，所述光学器件的制备过程，进一步包括：提供一转移件500。特别地，在该具体示例中，所述转移件500为一层硅基底层511，也就是，在该具体示例中，所述转移件500仅包括所述目标转移层510，所述目标转移层510为所述硅基底层511。特别地，在本申请实施例中，所述硅基底层511（即，所述目标转移层510）内的原子的晶向排布是规则的。并且，所述硅基底层511的折射率在3.42左右，所述硅基底层511与所述可透光介质层430之间的折射率之差大于等于0.5，优选地，大于等于0.7。
在该具体示例的一个具体实施中，该自制的所述转移件500，可通过如下所述的方式制备：首先，通过直拉法或悬浮区熔法等工艺形成具有规则晶向结构的单晶硅结构，其中，所述单晶硅结构为所述硅基底层511，也就是，所述单晶硅结构为所述转移件500。应可以理解，因为所述单晶硅结构内的原子具有规则的晶向分布，因此，所述硅基底层511也具有规则的晶向结构。优选地，在该具体示例中，所述硅基底层511的表面为平整表面。
值得一提的是，在该具体示例中，所述转移件500也可以仅包括所述硅基底层511，即，没有所述硅化物层512，对此，并不为本示例所局限。
如图12所示，所述光学器件的制备过程，进一步包括：以转移件500的下表面键合于所述光谱芯片半成品400的所述可透光介质层430的上表面的方式，将所述转移件500耦接于所述光谱芯片半成品400。也就是，以所述硅基底层511的表面（这里，可以是所述硅基底层511的上表面，或者，所述硅基底层511的下表面）键合于所述光谱芯片半成品400的所述可透光介质层430的上表面的方式，将所述转移件500迁移至所述光谱芯片半成品400。
为了确保所述转移件500与所述光谱芯片半成品400之间的结合强度，优选地，在本申请实施例中，所述转移件500的上表面或下表面优选地与所述可透光介质层430的上表面具有良好的键合反应，以使得两表面在键合时能够产生良好的键合反应，产生更大的键合力。例如，在该具体示例中，将所述硅基底层511的下表面或者所述硅基底层511的上表面被配置为与所述可透光介质层430具有相同的制成材料，从而两者在键合时能够产生良好的键合反应，产生更大的键合力。
以所述可透光介质层430为二氧化硅为例，在该具体实施中，在将所述硅基底层511的下表面或者所述硅基底层511的上表面键合于所述可透光介质层430的上表面之前，进一步包括：对所述硅基底层511的下表面或者所述硅基底层511的上表面进行处理，以使得所述硅基底层511的下表面或上表面由二氧化硅材料制成。
在具体实施中，可采取将氧离子注入所述硅基底层511的上表面或下表面，以在所述硅基底层511的上表面或下表面形成一层二氧化硅层，以使得所述转移件500的上表面或下表面由二氧化硅形成。应可以理解，所述硅基底层511具有规则的晶向结构，因此，所述二氧化硅层也具有规则的晶向结构，以利于提高其与所述可透光介质层430的键合效果。
当然，在该具体示例的其他实施方案中，还可以在所述硅基底层511的表面叠置结合层520，其中，所述结合层520由二氧化硅材料制成，例如，通过非金属气相沉积工艺在所述硅基底层511的上表面或下表面叠置地形成所述结合层520，以通过所述结合层520提高所述转移件500与所述光谱芯片半成品400之间的结合强度。
值得一提的是，在该具体示例中，对所述转移件500的表面进行处理的过程，也可以在提供所述转移件500的步骤中完成，对此，并不为本申请所局限。也就是，对所述硅基底层511的上表面或下表面进行处理的过程，可以在制备所述转移件500的阶段完成。
如图12所示，所述光谱芯片的制备过程，进一步包括：保留所述转移件500的所述目标转移层510的至少一部分。应可以理解，相较于具体示例3和具体示例4，在该具体示例的所述光谱芯片的制备方法中，所述转移件500仅具有所述目标转移层510，即，所述硅基底层。因此，如果所述硅基底层511的厚度或者表面特征满足预定要求，也不对所述硅基底层511做任何处理，便进入下一阶段的制备过程。
当然，为了获得更加的表面特性和使得所述硅基底层511的厚度尺寸满足预设要求，在该具体示例中，可去除所述硅基底层511的一部分，并保留所述硅基底层511的至少一部分。
在该具体示例中，可采用机械研磨、化学机械抛光、腐蚀工艺中一种或几种工艺的组合来去除所述硅基底层511，以优化被保留的所述硅基底层511的表面特征和减低所述硅基底层511的厚度尺寸。
值得一提的是，机械研磨效率高但是精度差，而化学机械抛光和腐蚀工艺的效率低但是精度高，因此，在该具体示例中，优选地，先采用机械研磨抛光对所述硅基底层511进行第一阶段的处理，接着，以化学机械抛光或者腐蚀工艺对所述硅基底层512进行第二阶段的处理，以兼顾效率和精度。
特别地，在该具体示例中，所述光谱芯片对所述硅基底层511的厚度有一定的要求，所述硅基底层511的厚度尺寸范围在5nm至1000nm，优选地为50nm至750nm，该厚度有利于厚度对所述硅基底层511的加工，以使得所述光谱芯片的成像效果得以优化和保证。更优选地，所述硅基底层511的厚度尺寸为150nm至250nm之间。
如图12所示，所述光学器件的制备过程，进一步包括：在被保留的所述硅基底层511上形成光调制结构501，以使得所述硅基底层511具有所述光调制结构501，这样，在外界成像光线通过所述硅基底层511进入所述光谱芯片的内部时，具有所述光调制结构501的所述硅基底层511能够对成像光线进行调制，以提取和利用成像光线中的光谱信息。本领域普通技术人员应知晓，所述光调制结构501实质上为形成于所述硅基底层511内的特定图案，以通过所述特定图案对成像光线进行特定的调制处理。
特别地，在该具体示例中，所述光调制结构501的折射率为1至5之间，且，所述光调制结构501的折射率与所述可透光介质层430的折射率之差大于等于0.5，优选地，大于等于0.7，这样，相对较大范围波长的光能够在通过所述光调制结构501后透过所述可透光介质层430并所述光谱芯片的所述图像传感层410。
在该具体示例的具体实施中，可通过蚀刻工艺、纳米压印等工艺，在所述硅基底层511形成所述光调制结构501。相应地，在形成所述光调制结构501后，所述光谱芯片被制备完成。其中，纳米丝印工艺的具体工艺流程如下：首先，在晶圆上的金属膜表面涂布感光材料（例如，光刻胶）；然后，在其上按压刻有滤波器图案的模板，特别地，该模板是透明的；接着，向其照射紫外光（UV光），使已经印上模板图案的光刻胶硬化。然后，剥离模板就可以看到印有图案的光刻胶。
应可以理解，在该具体示例中，所述硅基底层511内的原子具有规则的晶向分布，并且，在通过如上所述的制备方法被迁移到所述光谱芯片半成品400的表面时，所述硅基底层511的内部结构并没有发生改变。因此，根据该具体示例所揭露的制备方法所制得的所述光谱芯片，具有形成其表面的具有较优晶向排布的光学层结构。
综上，基于该具体示例的所述光谱芯片及其制备方法被阐明，其以特定的制备方法将具有较优晶向排布的硅基底层511迁移到光谱芯片半成品400的表面，以使得最终制得的所述光谱芯片的表面具有较优晶向排布的光学层结构。
值得一提的是，在该具体示例的另外一些变形实施中，在将所述转移件500通过键合工艺迁移到所述光谱芯片半成品400之前，对所述转移件500的所述硅基底层511进行预处理，以在所述硅基底层511内形成所述光调制结构501，其效果如图13所示，其中，所述硅基底层的厚度为200-1000nm，优选地为350-600nm。相应地，在后续将所述硅基底层511键合于所述光谱芯片半成品400的表面时，所述光调制结构501也被同步地转移至所述所述光谱芯片半成品400的表面。也就是，在该变形实施例中，先在所述转移件500上预制所述光调制结构501，或者说，将形成所述光调制结构501的工序往前调整。
性能测试
图14和图15图示了根据该具体示例3、具体示例4和具体示例5所示意的制备方法制得的所述光谱芯片与现有的光谱芯片的性能对比示意图。如图14所示，根据该具体示例的制备方法制得的所述光谱芯片在所需的波长范围内，即350nm到900nm，其消光系数远优于现有的光谱芯片。如图15所示，根据该具体示例的制备方法制得的所述光谱芯片的折射率在所需的波长范围内，即350nm到900nm，也远优于现有的光谱芯片。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (19)

1.一种光谱芯片的制备方法，所述光谱芯片是用于计算光谱仪的接收350-900纳米范围波段的光的光谱芯片，其特征在于，包括：
提供一转移件和一光谱芯片半成品，其中，所述转移件包括硅晶体层和形成于所述硅晶体层上的硅化物层，所述硅晶体层具有规则的晶向结构，所述光谱芯片半成品包括图像传感层和连接于所述图像传感层的信号处理电路层；
在所述光谱芯片半成品的表面形成一可透光介质层；以及
以所述转移件的所述硅化物层键合于所述光谱芯片半成品的所述可透光介质层的方式，将所述转移件耦接于所述光谱芯片半成品，以形成具有光调制结构的所述光谱芯片；
其中，所述光调制结构的折射率为1至5之间，且所述光调制结构的折射率与所述可透光介质层的折射率之差大于等于0.5，所述硅化物层与所述可透光介质层是相同的材料构成且都具有平整面。
2.根据权利要求1所述的光谱芯片的制备方法，其中，所述可透光介质层的制成材料为硅化物。
3.根据权利要求1所述的光谱芯片的制备方法，其中，所述可透光介质层的上表面为平整表面。
4.根据权利要求1所述的光谱芯片的制备方法，其中，所述硅化物层的下表面为平整表面。
5.根据权利要求3所述的光谱芯片的制备方法，其中，在所述光谱芯片半成品的表面形成一可透光介质层，包括：
通过气相沉积工艺在所述光谱芯片半成品的表面沉积所述可透光介质层；以及
对所述可透光介质层的上表面进行处理，以使得所述可透光介质层的上表面为平整表面。
6.根据权利要求5所述的光谱芯片的制备方法，其中，在通过气相沉积工艺在所述光谱芯片半成品的表面沉积所述可透光介质层之前，进一步包括：
对所述光谱芯片半成品的表面进行预处理，以使得所述光谱芯片半成品的表面中用于沉积所述可透光介质层的部分为平整表面。
7.根据权利要求6所述的光谱芯片的制备方法，其中，对所述可透光介质层的上表面进行处理，以使得所述可透光介质层的上表面为平整表面，包括：
以化学机械抛光工艺对所述可透光介质层的上表面进行抛光打磨处理，以使得所述可透光介质层的上表面为平整表面。
8.根据权利要求1所述的光谱芯片的制备方法，其中，所述转移件包括在所述硅晶体层与所述硅化物层相对表面的其它层；以及
在将所述转移件耦接于所述光谱芯片半成品之后进一步包括：
去除所述其它层的至少一部分，以保留所述转移件的所述硅晶体层的至少一部分。
9.根据权利要求8所述的光谱芯片的制备方法，其中，所述其它层包括另一硅化物层；以及
去除所述其它层的至少一部分包括：
去除所述转移件的所述另一硅化物层。
10.根据权利要求8所述的光谱芯片的制备方法，其中，所述其它层包括另一硅化物层和硅基底层；以及
去除所述其它层的至少一部分包括：
去除所述转移件的所述另一硅化物层的至少一部分和所述硅基底层。
11.根据权利要求8所述的光谱芯片的制备方法，其中，保留所述转移件的所述硅晶体层的至少一部分进一步包括：
在被保留的所述硅晶体层上形成所述光调制结构。
12.根据权利要求11所述的光谱芯片的制备方法，其中，被保留的所述硅晶体层的厚度尺寸为50nm至750nm。
13.根据权利要求12所述的光谱芯片的制备方法，其中，被保留的所述硅晶体层的厚度尺寸为150nm至250nm。
14.根据权利要求8所述的光谱芯片的制备方法，其中，所述硅晶体层具有形成于其内的光调制结构；
其中，去除所述其它层，以保留所述转移件的所述硅晶体层的至少一部分包括：
去除所述转移件的所述其它层，以保留具有所述光调制层的所述硅晶体层。
15.根据权利要求1所述的光谱芯片的制备方法，其中，所述光谱芯片的半成品，包括图像传感器和信号处理电路层。
16.根据权利要求1所述的光谱芯片的制备方法，其中，提供一转移件，包括：
提供一单晶硅结构，所述单晶硅结构内的硅原子具有规则的晶向排布；以及
对所述单晶硅结构进行处理，其中，所述单晶硅结构中被处理的部分形成所述硅化物层，所述单晶硅结构中未被处理的部分形成所述硅晶体层。
17.根据权利要求1所述的光谱芯片的制备方法，其中，提供一转移件，包括：
提供一硅晶体层，所述硅晶体层具有规则的晶向结构；以及
在所述硅晶体层上叠置所述硅化物层，以形成所述转移件。
18.根据权利要求1所述的光谱芯片的制备方法，其中，所述光调制结构与所述可透光介质层的折射率之差大于等于0.7。
19.一种光谱芯片，其特征在于，所述光谱芯片以如权利要求1至18任一所述的制备方法制成。
CN202110135606.6A 2021-02-01 2021-02-01 光谱芯片的制备方法和光谱芯片 Active CN112510059B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110135606.6A CN112510059B (zh) 2021-02-01 2021-02-01 光谱芯片的制备方法和光谱芯片
KR1020237029845A KR20230136655A (ko) 2021-02-01 2022-01-27 광학 소자의 제조 방법 및 광학 소자
PCT/CN2022/074238 WO2022161427A1 (zh) 2021-02-01 2022-01-27 光学器件的制备方法和光学器件
US18/275,268 US20240153985A1 (en) 2021-02-01 2022-01-27 Manufacturing method for optical device, and optical device
TW111104135A TW202236693A (zh) 2021-02-01 2022-01-28 光學器件的製備方法和光學器件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110135606.6A CN112510059B (zh) 2021-02-01 2021-02-01 光谱芯片的制备方法和光谱芯片

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112510059A CN112510059A (zh) 2021-03-16
CN112510059B true CN112510059B (zh) 2021-10-01

Family

ID=74953105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110135606.6A Active CN112510059B (zh) 2021-02-01 2021-02-01 光谱芯片的制备方法和光谱芯片

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112510059B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240153985A1 (en) * 2021-02-01 2024-05-09 Beijing Seetrum Technology Co., Ltd. Manufacturing method for optical device, and optical device
CN115221932A (zh) * 2021-04-19 2022-10-21 上海与光彩芯科技有限公司 基于神经网络的光谱恢复方法、装置和电子设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101297228A (zh) * 2005-10-28 2008-10-29 明锐有限公司 包括高填充率硅空间光调制器的投影显示系统
CN102033332A (zh) * 2009-09-25 2011-04-27 英特尔公司 利用晶片键合技术的光调制器
CN103579264A (zh) * 2012-08-10 2014-02-12 台湾积体电路制造股份有限公司 用于制造3d图像传感器结构的系统和方法
CN107170766A (zh) * 2017-06-01 2017-09-15 武汉新芯集成电路制造有限公司 光栅的制作方法以及背照式cmos图像传感器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2685297B1 (en) * 2012-07-13 2017-12-06 Huawei Technologies Co., Ltd. A process for manufacturing a photonic circuit with active and passive structures

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101297228A (zh) * 2005-10-28 2008-10-29 明锐有限公司 包括高填充率硅空间光调制器的投影显示系统
CN102033332A (zh) * 2009-09-25 2011-04-27 英特尔公司 利用晶片键合技术的光调制器
CN103579264A (zh) * 2012-08-10 2014-02-12 台湾积体电路制造股份有限公司 用于制造3d图像传感器结构的系统和方法
CN107170766A (zh) * 2017-06-01 2017-09-15 武汉新芯集成电路制造有限公司 光栅的制作方法以及背照式cmos图像传感器

Also Published As

Publication number Publication date
CN112510059A (zh) 2021-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114843294A (zh) 光谱芯片的制备方法和光谱芯片
CN112510059B (zh) 光谱芯片的制备方法和光谱芯片
US7196388B2 (en) Microlens designs for CMOS image sensors
US5119231A (en) Hybrid diffractive optical filter
US20180170093A1 (en) Flexible pixelated fabry-perot filter
US20090272880A1 (en) Guided-mode-resonance transmission color filters for color generation in cmos image sensors
JP2009534700A (ja) マイクロ−構造スペクトルフィルター及び画像センサー
EP1654764A1 (en) Image sensor and method for fabricating the same
US10050075B2 (en) Multi-layer extraordinary optical transmission filter systems, devices, and methods
JP2007013188A (ja) カラー・イメージ・センサ
JP2015106149A (ja) 光学フィルタ及び該光学フィルタを備える撮像装置、並びに光学フィルタの製造方法
US7605016B2 (en) CMOS image sensor and method of manufacturing the same
CN100499078C (zh) Cmos图像传感器及其制造方法
CN110534536B (zh) 一种基于超构表面结构的像素级片上光谱芯片工艺制备方法
US10818711B2 (en) Narrowband light filters
CN114843290A (zh) 光学器件的制备方法和光学器件
EP4184583A1 (en) Image sensor, method of manufacturing image sensor, and electronic device including image sensor
WO2022161427A1 (zh) 光学器件的制备方法和光学器件
CN114927536B (zh) 多光谱成像芯片、组件、制备方法及移动终端
CN117099029A (zh) 光学器件的制备方法和光学器件
US9244207B2 (en) Optical frequency filter and a detector including such a filter
US20190057993A1 (en) Method for forming image sensor
Curtis et al. Fabrication of mosaic color filters by dry‐etching dielectric stacks
US7838174B2 (en) Method of fabricating grayscale mask using smart cut® wafer bonding process
KR100442294B1 (ko) 이미지 센서

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant