CN113189684B - 可变焦距半导体表面微透镜及其制作方法、激光器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种可变焦距半导体表面微透镜及其制作方法、激光器。可变焦距半导体表面微透镜包括：衬底；透镜单元，位于衬底的一侧；透镜单元包括微透镜和变焦距层，变焦距层位于微透镜远离衬底的一侧且覆盖微透镜的出光面，变焦距层用于调节透镜单元的折射率；其中，透镜单元的折射率为微透镜的折射率与变焦距层的折射率之差。通过本实施例的技术方案，实现了表面微透镜的焦距可变，即实现了微透镜的不同焦距，简单实用，避免了在实现长焦距微透镜时对高精度的表面微透镜蚀刻工艺的依赖，成本低廉，同时保证了整体的产品良率。

Description

可变焦距半导体表面微透镜及其制作方法、激光器

技术领域

本发明实施例涉及半导体的表面微透镜技术，尤其涉及一种可变焦距半导体表面微透镜及其制作方法、激光器。

背景技术

在半导体的表面微透镜技术领域，为了制作出长焦距的微透镜结构，通常需要依赖大曲率的表面微透镜制程，即需要利用高精度的表面微透镜蚀刻工艺，成本高昂。并且，即便利用高精度的表面微透镜蚀刻工艺进行长焦距的微透镜结构的制作，若是在半导体的表面同时制作不同蚀刻深度的微透镜，以制作不同长焦距的微透镜，也会对半导体的表面微透镜的光学均匀性有所影响，导致整体的产品良率不佳。

发明内容

本发明实施例提供一种可变焦距半导体表面微透镜及其制作方法、激光器，以简单实用、成本低廉的实现焦距可变的半导体表面微透镜，同时保证整体的产品良率。

第一方面，本发明实施例提供了一种可变焦距半导体表面微透镜，所述可变焦距半导体表面微透镜包括：衬底；透镜单元，位于所述衬底的一侧；所述透镜单元包括微透镜和变焦距层，所述变焦距层位于所述微透镜远离所述衬底的一侧，且覆盖所述微透镜的出光面；所述变焦距层用于调节所述透镜单元的折射率，以调节所述微透镜的焦距；其中，所述透镜单元的折射率为所述微透镜的折射率与所述变焦距层的折射率之差。

可选的，所述透镜单元的数量为至少两个；至少两个所述透镜单元对应的所述变焦距层的折射率相同或者不相同。

可选的，至少一个所述透镜单元构成一个透镜单元组，所述透镜单元组的变焦距层的材料相同。

可选的，所述变焦距层的材料包括聚合物材料、光敏材料以及液晶材料中的至少一种；所述聚合物材料、所述光敏材料以及所述液晶材料的折射率均小于所述微透镜的材料的折射率。

可选的，所述变焦距层的材料包括苯并环丁烯和聚酰亚胺中的至少一种。

第二方面，本发明实施例还提供了一种激光器，所述激光器包括发光单元和如上述第一方面所述的可变焦距半导体表面微透镜；所述发光单元位于所述衬底远离所述透镜单元的一侧。

可选的，所述激光器还包括：挡墙；所述挡墙和所述透镜单元位于同层，所述挡墙围绕所述透镜单元；所述挡墙的高度小于或者等于所述透镜单元的高度。

可选的，所述激光器还包括：封装层；所述封装层位于所述透镜单元远离所述衬底的一侧，且覆盖所述透镜单元。

第三方面，本发明实施例还提供了一种可变焦距半导体表面微透镜制作方法，所述方法包括：

提供衬底；

在所述衬底的一侧形成微透镜；

在所述微透镜远离所述衬底的一侧形成变焦距层，所述变焦距层覆盖所述微透镜的出光面；其中，所述变焦距层与所述微透镜构成透镜单元，所述变焦距层用于调节所述透镜单元的折射率，以调节所述微透镜的焦距；所述透镜单元的折射率为所述微透镜的折射率与所述变焦距层的折射率之差。

可选的，在所述衬底的一侧形成微透镜包括：

在所述衬底的一侧定义制作区域；

在所述制作区域对所述衬底进行蚀刻，以形成所述微透镜和隔墙，所述隔墙和所述微透镜位于同层，所述隔墙围绕所述微透镜，所述隔墙的内边缘与所述微透镜的边缘具有间距，所述隔墙的外边缘与所述制作区域的边界重合。

本发明实施例提供的可变焦距半导体表面微透镜及其制作方法、激光器，包括衬底和透镜单元，透镜单元位于衬底的一侧。通过设置透镜单元包括微透镜和变焦距层，其中，变焦距层位于微透镜远离衬底的一侧且覆盖微透镜的出光面，变焦距层用于调节透镜单元的折射率，透镜单元的折射率为微透镜的折射率与变焦距层的折射率之差。使得位于衬底上的透镜单元的折射率是可调节的，位于衬底上的透镜单元的折射率可调节也就是微透镜的折射率与变焦距层的折射率之差可调节，而微透镜的折射率与变焦距层的折射率之差可调节使得微透镜的焦距可调节，以此实现了表面微透镜的焦距可变。且本实施例中仅通过对微透镜设置覆盖其出光面的可变焦距层即可实现表面微透镜的焦距可变，即实现微透镜的不同焦距，简单实用。避免了在实现长焦距微透镜时对高精度的表面微透镜蚀刻工艺的依赖，成本低廉。也避免了在衬底上同时制作不同长焦距的微透镜时需同时蚀刻不同蚀刻深度的微透镜，影响衬底表面微透镜的光学均匀性从而影响整体的产品良率，而是只需对不同的微透镜设置不同折射率的变焦距层即可形成不同焦距的微透镜，保证了整体的产品良率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种可变焦距半导体表面微透镜的结构示意图；

图2是图1沿AA’线的剖面图；

图3是本发明实施例提供的单个微透镜可变焦距的光学原理示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种可变焦距半导体表面微透镜的结构示意图；

图5是图4沿AA’线的剖面图；

图6是本发明实施例提供的一种激光器的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种可变焦距半导体表面微透镜制作方法的流程图；

图8是利用可变焦距半导体表面微透镜制作方法制作可变焦距半导体表面微透镜所涉及的附图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的一种可变焦距半导体表面微透镜的结构示意图，图2是图1沿AA’线的剖面图，结合图1与图2，可变焦距半导体表面微透镜包括：衬底100；透镜单元10，位于衬底100的一侧；透镜单元10包括微透镜12和变焦距层11，变焦距层11位于微透镜12远离衬底100的一侧且覆盖微透镜12的出光面，变焦距层11用于调节透镜单元10的折射率，以调节微透镜12的焦距f；其中，透镜单元10的折射率为微透镜12的折射率与变焦距层11的折射率之差。

具体的，衬底100的材料可以是半导体材料，例如氮化镓(GaN)、磷化铟(InP)或者硅(Si)等。衬底100对设置于衬底100之上的结构具有缓冲、支撑的作用，例如对透镜单元10具有缓冲、支撑的作用。衬底100还可以用于设置于衬底100之上的结构的制作，例如用于透镜单元10的制作，此时衬底100与透镜单元10一体设置。可选的，衬底100与透镜单元10中的微透镜12一体设置；即衬底100与透镜单元10中的微透镜12是一体的，衬底100的材料与微透镜12的材料相同，微透镜12由对衬底100进行蚀刻而形成；这样设置有利于基于可变焦距半导体表面微透镜12实现激光器，例如实现垂直腔面发射激光器，若垂直腔面发射激光器成长于砷化镓(GaAs)基板上，则衬底100的材料为砷化镓(GaAs)，微透镜12由砷化镓(GaAs)衬底100蚀刻而形成。

微透镜12形成时，微透镜12的焦距f是确定的，原因在于：焦距f的大小主要由微透镜12的曲率R和微透镜12的折射率n_微镜决定，即

其中，可参考图2，曲率R的大小由微透镜12的直径D和微透镜12的高度H决定，即

由于微透镜12在形成时直径D和高度H是确定的所以曲率R是确定的；n_覆盖为位于微透镜12远离衬底100的一侧且覆盖微透镜12的出光面的介质的折射率，由于微透镜12在形成时位于微透镜12远离衬底100的一侧且覆盖微透镜12的出光面的介质为空气，所以n_覆盖＝n_空气，

而空气的折射率n_空气＝1，因此

其中，微透镜12的出光面指的是微透镜12用于出射光束的表面。

然而本实施例中，透镜单元10包括微透镜12和变焦距层11，图1中示例性的示意出九个微透镜12，每个微透镜12对应一个透镜单元10，变焦距层11位于微透镜12远离衬底100的一侧且覆盖微透镜12的出光面，变焦距层11用于调节透镜单元10的折射率，透镜单元10的折射率为微透镜12的折射率n_微镜与变焦距层11的折射率n_变焦之差。

透镜单元10形成时，对于透镜单元10而言，若变焦距层11的折射率n_变焦发生了变化，则透镜单元10的折射率发生了变化，即微透镜12的折射率n_微镜与变焦距层11的折射率n_变焦之差发生了变化；对于透镜单元10中的微透镜12而言，位于微透镜12远离衬底100的一侧且覆盖微透镜12的出光面的介质不再是空气而是变焦距层11，所以n_覆盖＝n_变焦，

若微透镜12的折射率n_微镜与变焦距层11的折射率n_变焦之差发生了变化，则微透镜12的焦距f发生了变化。据此，本实施例中通过设置变焦距层11，变焦距层11位于微透镜12远离衬底100的一侧且覆盖微透镜12的出光面，变焦距层11使得透镜单元10的折射率能够被调节，以此调节了微透镜12的折射率n_微镜与变焦距层11的折射率n_变焦之差，从而调节了微透镜12的焦距f，即本实施例提供的半导体表面微透镜12中微透镜12的焦距f是可以通过设置不同折射率的变焦距层11进行调节的。

在此，半导体表面微透镜12中微透镜12的焦距f可通过设置不同折射率的变焦距层11进行调节，其所依据的光学原理可参考图3，图3是本发明实施例提供的单个微透镜可变焦距的光学原理示意图。在图3中，各虚线为辅助线(例如微透镜12的出光面的切线、法线、主光轴等)，实线为光线。根据折射定律，入射角β、出射角θ、微透镜12的折射率n_微镜以及位于微透镜12远离衬底100的一侧且覆盖微透镜12的出光面的介质的折射率n_覆盖之间的关系为n_微镜·sinβ＝n_覆盖·sinθ，即

当sinθ固定时，n_微镜和n_覆盖的差值越大则sinβ越小，相应的入射光线与主光轴的交点距离微透镜12的出光面越近，n_微镜和n_覆盖的差值越小则sinβ越大，相应的入射光线与主光轴的交点距离微透镜12的出光面越远，根据光路可逆原理，本实施例通过调节n_微镜和n_覆盖的差值来实现微透镜12的焦距的调节。

示例性的，在可变焦距层11的折射率n_变焦小于微透镜12的折射率n_微镜的前提下，设置可变焦距层11的折射率n_变焦越大，使得微透镜12的折射率n_微镜与变焦距层11的折射率n_变焦之差越小，从而微透镜12的焦距f越大，设置可变焦距层11的折射率n_变焦越小，使得微透镜12的折射率n_微镜与变焦距层11的折射率n_变焦之差越大，从而微透镜12的焦距f越小。

综上所述，本实施例中仅通过对微透镜设置位于微透镜远离衬底的一侧且覆盖其出光面的可变焦距层，即对微透镜的出光面填充一层变焦距层即可实现表面微透镜的焦距的调节，简单实用，避免了在实现长焦距微透镜时对高精度的表面微透镜蚀刻工艺的依赖，成本低廉，也避免了在衬底上同时制作不同长焦距的微透镜时需同时蚀刻不同蚀刻深度的微透镜，影响衬底表面微透镜的光学均匀性从而影响整体的产品良率，而是只需对不同的微透镜设置不同折射率的变焦距层即可形成不同焦距的微透镜，保证了整体的产品良率。

可选的，变焦距层11的材料包括聚合物材料、光敏材料以及液晶材料中的至少一种；聚合物材料、光敏材料以及液晶材料的折射率均小于微透镜12的材料的折射率。

具体的，微透镜12的折射率可以是微透镜12的材料的折射率，变焦距层11的折射率可以是变焦距层11的材料的折射率。为了减小微透镜12的折射率与变焦距层11的折射率之差，以增大微透镜12的焦距，可以设置变焦距层11的材料包括聚合物材料(Polymer)、光敏材料(Photo resistance)或者液晶材料(Liquid Crystal)中的至少一种，且聚合物材料、光敏材料或者液晶材料的折射率均小于微透镜12的材料的折射率。聚合物材料重量较轻，设置变焦距层11的材料是聚合物材料还有助于在调节微透镜12焦距的同时保证微透镜12的重量较轻。

可选的，变焦距层11的材料包括苯并环丁烯或聚酰亚胺中的至少一种。

具体的，变焦距层11的材料可以是苯并环丁烯(BCB)和聚酰亚胺(Polyimide)中的至少一种。变焦距层11的材料还可以二氧化硅(SiO2)。是本实施例中示例性的于实验中得到，在衬底100与微透镜12的材料均为砷化镓(GaAs)的前提下，未设置变焦距层11时，微透镜12的焦距仅为211微米，而当在微透镜12的出光面上覆盖变焦距层11且变焦距层11的材料为二氧化硅(SiO2)时，微透镜12的焦距可达324微米。

图4是本发明实施例提供的另一种可变焦距半导体表面微透镜的结构示意图，图5是图4沿AA’线的剖面图，结合图4与图5，可选的，透镜单元10的数量为至少两个；至少两个透镜单元10对应的变焦距层11的折射率相同或者不相同。

具体的，对于单个透镜单元10，可通过对透镜单元10中微透镜12的出光面覆盖不同折射率的变焦距层11，以使透镜单元10中的微透镜12具有不同的焦距。例如，对透镜单元10中微透镜12的出光面覆盖折射率较大的变焦距层11，使得透镜单元10中微透镜12的折射率与变焦距层11的折射率之差较小，从而使透镜单元10中的微透镜12具有较大焦距(即长焦距)；对透镜单元10中微透镜12的出光面覆盖折射率较小的变焦距层11，使得透镜单元10中微透镜12的折射率与变焦距层11的折射率之差较大，从而使透镜单元10中的微透镜12具有较小焦距。

当衬底100上设置有多个透镜单元10时，不同透镜单元10中微透镜12的出光面所覆盖的变焦距层11的折射率可以相同或者不同。因此，可以将衬底100进行区域的划分；例如将衬底100划分为多个区域，每个区域内可设置有多个透镜单元10，各区域内所设置的透镜单元10的数量可以相同或者不相同；不同区域内所设置的透镜单元10中，微透镜12的出光面所覆盖的变焦距层11的折射率可以相同或者不同，此时同一区域内各透镜单元10中微透镜12的出光面所覆盖的变焦距层11的折射率相同，从而可以局域性的对衬底100上所设置的透镜单元10的折射率进行调整，以此局域性的对衬底100上所设置的微透镜12的焦距进行调整。

示例性的，如图4中，微透镜121的出光面与微透镜126的出光面所覆盖的变焦距层11的折射率相同，图4中是以变焦距层11相同的填充图案进行了示意，从而使得微透镜121与微透镜126的焦距相同，而微透镜121的出光面与微透镜128的出光面所覆盖的变焦距层11的折射率不同，图4中是以变焦距层11不同的填充图案进行了示意，从而使得微透镜121与微透镜128的焦距不同，同样的，微透镜128的出光面与微透镜129的出光面所覆盖的变焦距层11的折射率不同，从而使得微透镜128与微透镜129的焦距不同。

继续参考图4，可选的，至少一个透镜单元10构成一个透镜单元组14，透镜单元组14的变焦距层11的材料相同。

具体的，当衬底100上设置有多个透镜单元10时，可以将多个透镜单元10进行分组。同一组透镜单元10中微透镜12出光面所覆盖的变焦距层11的材料是相同的，从而同一组透镜单元10中微透镜12的焦距是相同的；不同组透镜单元10中微透镜12出光面所覆盖的变焦距层11的材料是相同或者不相同的，从而不同组透镜单元10中微透镜12焦距是相同或者不相同的；据此同样有利于局域性的对衬底100上所设置的微透镜12的焦距进行调整。

示例性的，在图4中，透镜单元组141包括三个透镜单元10，该三个透镜单元10中微透镜12出光面所覆盖的变焦距层11的材料是相同的，图4中是以变焦距层11相同的填充图案进行了示意，从而该三个透镜单元10中微透镜12的焦距是相同的，透镜单元组142包括四个透镜单元10，该四个透镜单元10中微透镜12出光面所覆盖的变焦距层11的材料是相同的，图4中是以变焦距层11相同的填充图案进行了示意，从而该三个透镜单元10中微透镜12的焦距是相同的；而透镜单元组141和透镜单元组142中微透镜12出光面所覆盖的变焦距层11的材料是不同的，图4中是以变焦距层11不同的填充图案进行了示意，从而透镜单元组141和透镜单元组142中微透镜12的焦距是不同的。

本发明实施例还提供一种激光器，图6是本发明实施例提供的一种激光器的结构示意图，参考图6，所述激光器200包括发光单元20和上述任意技术方案所述的可变焦距半导体表面微透镜；发光单元20位于衬底100远离透镜单元10的一侧。

具体的，所述激光器200可以是垂直腔面发射激光器，相应的，发光单元20可以是垂直腔面发射激光器的发光单元，例如台型结构(Mesa)的发光单元。发光单元20可包括设置的N型布拉格反射镜(NDBR)单元23、量子阱(QW)单元21、P型布拉格反射镜(PDBR)单元22、第一欧姆金属层24、第一金属电极25、第二欧姆金属层26以及第二金属电极27，其中量子阱(QW)单元21用于发射光线，N型布拉格反射镜(NDBR)单元23和P型布拉格反射镜(PDBR)单元22均用于接收并反射量子阱(QW)单元21发出的光线。如图6所示，发光单元20发射的光可以依次通过衬底100和透镜单元10进行传输，即依次通过衬底100、微透镜12以及变焦距层11传输，此时激光器200是背面出光型垂直墙面发射激光器。另外，上述任意技术方案所述的可变焦距半导体表面微透镜除了适用于垂直腔面发射器激光器之外，也适用于边发射型雷射光源(DFB或FP等)整合光学导向结构，将边发射雷射光源方向转向至衬底100一侧，使得边发射型雷射光源(DFB或FP等)整合光学导向结构也能与可变焦距半导体表面微透镜进行整合应用，因此上述任意技术方案所述的可变焦距半导体表面微透镜也适用于3D-IC之中，使得光源在芯片之间有更好的耦合性。

可以理解的是，当激光器200是垂直腔面发射激光器时，激光器200的形成步骤可依次包括：

提供衬底100，衬底100可以是任意适于形成垂直腔面发射激光器的半绝缘材料。

在衬底100上形成第一反射层，第一反射层可例如由包括AlGaAs和GaAs，或者高铝组分的AlGaAs和低铝组分的AlGaAs两种不同折射率的材料层叠构成，第一反射层可以为N型反射镜，例如第一反射层为N型布拉格反射镜(NDBR)单元23。

在第一反射层远离衬底100的一侧形成一有源层，有源层包括层叠设置的量子阱复合结构，有GaAs和AlGaAs，或者InGaAs和AlGaAs材料层叠排列构成，有源层用以将电能转换为光能，有源层例如是量子阱(QW)单元21。

在有源层远离衬底100的一侧形成第二反射层，第二反射层可包括由AlGaAs和GaAs，或者高铝组分的AlGaAs和低铝组分的AlGaAs两种不同折射率的材料层叠构成，第二反射层可以是P型反射镜，例如第二反射层为P型布拉格反射镜(PDBR)单元22。

在第二反射层远离衬底100的一侧形成多个第一欧姆金属层24，即在P型布拉格反射镜(PDBR)单元22远离衬底100的一侧形成多个第一欧姆金属层24。第一欧姆金属层24可作为后续第一金属电极25的金属接触垫。P型布拉格反射镜(PDBR)单元22与第一欧姆金属层24相接触的表面具有浓度较高的掺杂以形成一欧姆接触层，以降低P型布拉格反射镜(PDBR)单元22与第一欧姆金属层24之间欧姆接触的欧姆接触电阻。第一欧姆金属24的形状可以是圆环形、圆形或者椭圆形。

在第一欧姆金属层24远离衬底100的一侧形成图案化的光阻层，根据图案化的光阻层依次对第一反射层、有源层以及第二反射层进行刻蚀，以形成沟槽28，同时形成台型结构的发光单元20。如图6中示例性的形成发光单元201和发光单元202。

依次形成绝缘层、第二欧姆金属层26、第一金属电极25和第二金属电极27。绝缘层用于将各个发光单元20之间绝缘隔开。此外，本实施例中，第二反射层内还可包括电流限制层，以形成发光孔；可通过高温氧化高掺铝的方法，对沟槽28的侧壁进行氧化，以在第二反射层内形成多个电流限制层，电流限制层可以为环形结构，电流限制层与发光单元20的侧壁接触，并延伸至发光单元20内，即延伸至台型结构内。

在形成有发光单元20的衬底100上形成透镜单元10，透镜单元10位于衬底100远离发光单元20的一侧。当衬底100上设置有多个发光单元20和多个透镜单元10时，沿垂直于衬底100方向，发光单元20与透镜单元10可以是一一对应设置。本发明实施例提供的激光器200与上述可变焦距半导体表面微透镜属于相同的发明构思，两者能够实现相同的技术效果，重复内容此处不再赘述。

继续参考图6，可选的，所述激光器还包括：挡墙13；挡墙13和透镜单元10位于同层，挡墙13围绕透镜单元10；挡墙13的高度小于或者等于透镜单元10的高度。

具体的，在透镜单元10之间设置挡墙13，以对透镜单元10进行隔离，防止各透镜单元10之间变焦距层11发生混合而对微透镜12焦距的精准调节造成影响，保证对各透镜单元10中微透镜12焦距的精准调节。挡墙13的材料包括可以是金属(Metal)、聚合物(Polymer)以及半导体材料(Semiconductor)中的至少一种。

此外，可以是每个透镜单元10设置有各自的挡墙13，挡墙13的内边缘与微透镜12的边缘之间具有一间距，该间距可用于变焦距层11的设置，而各个透镜单元10的挡墙13的外边缘可以相接壤，从而形成一个整体挡墙，这可以结合图6与图4看到，类似于各个透镜单元10镶嵌预该整体挡墙中，这样设置的好处在于有助于简化挡墙13的制作工艺。

继续参考图6，所述激光器还包括：封装层29；封装层29位于透镜单元10远离衬底100的一侧，且覆盖透镜单元10。

具体的，封装层29的材料可以是玻璃(Glass)、塑料(Plastic)以及石英(Quartz)材料中的至少一种。设置封装层29将可变焦距半导体表面微透镜12覆盖，以保护可变焦距半导体表面微透镜12，防止可变焦距半导体表面微透镜12受到水氧的侵蚀或者物理擦伤，从而保证激光器的使用寿命。

本发明实施例还提供了一种可变焦距半导体表面微透镜制作方法，该方法可用于制作上述任意技术方案所述的可变焦距半导体表面微透镜、激光器，图7是本发明实施例提供的一种可变焦距半导体表面微透镜制作方法的流程图，图8是利用可变焦距半导体表面微透镜制作方法制作可变焦距半导体表面微透镜所涉及的示意图，参考图7，所述方法包括：

S10，提供衬底。

具体的，衬底100的材料可以是半导体材料，例如砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、磷化铟(InP)或者硅(Si)中的至少一种。

S11，在衬底的一侧形成微透镜。

具体的，衬底100与透镜单元10中的微透镜12可以是一体设置。即衬底100与透镜单元10中的微透镜12是一体的，衬底100的材料与微透镜12的材料相同，微透镜12由对衬底100进行蚀刻而形成。

S12，在微透镜远离衬底的一侧形成变焦距层，变焦距层覆盖微透镜的出光面；其中，变焦距层与微透镜构成透镜单元，变焦距层用于调节透镜单元的折射率，以调节微透镜的焦距；透镜单元的折射率为微透镜的折射率与变焦距层的折射率之差。

具体的，本实施例中通过设置变焦距层11，变焦距层11位于微透镜12远离衬底100的一侧且覆盖微透镜12的出光面，变焦距层11使得透镜单元10的折射率能够被调节，以此调节了微透镜12的折射率与变焦距层11的折射率之差，从而调节了微透镜12的焦距，即本实施例提供的半导体表面微透镜12中微透镜12的焦距f是可以通过设置不同折射率的变焦距层11进行调节的。本发明实施例提供的可变焦距半导体表面微透镜制作方法与上述可变焦距半导体表面微透镜属于相同的发明构思，两者能够实现相同的技术效果，重复内容此处不再赘述。

可选的，步骤S11、在衬底的一侧形成微透镜包括：

S110，在衬底的一侧定义制作区域。

具体的，制作区域可以是用于制作透镜单元10的区域。

S111，在制作区域对衬底进行蚀刻，以形成微透镜和隔墙，隔墙和微透镜位于同层，隔墙围绕微透镜，隔墙的内边缘与微透镜的边缘具有间距，隔墙的外边缘与制作区域的边界重合。

具体的，微透镜12和隔墙均与衬底100一体设置，即均由衬底100蚀刻而成，隔墙可用于微透镜12的隔离。

可以是每个微透镜12设置有各自的隔墙，隔墙的内边缘与微透镜12的边缘之间具有一间距，该间距可用于后续设置变焦距层11，而各个微透镜12的隔墙的外边缘可以相接壤，从而形成一个整体隔墙，可参考图6与图4，隔墙与挡墙13在衬底100上的垂直投影可以是重合的甚至可以是完全重叠的。

可选的，步骤S12、在微透镜远离衬底的一侧形成变焦距层包括：在间距内注入变焦距材料以形成变焦距层。

具体的，变焦距材料即用于形成变焦距层11的材料。变焦距层11在形成可以是向微透镜12的出光面注入液体的变焦距材料进而在微透镜12的出光面固化成变焦距层11。其中，可参考图8与图6，出光面覆盖相同变焦距材料的微透镜12之间可以设置注入口15，在注入口注入液体的变焦距材料，变焦距材料流动并填充至出光面需覆盖相同变焦距材料的各微透镜12的隔墙与微透镜12的间距内，以及流动并填充至各微透镜12的出光面上，进而固化成变焦距层11，而注入口15可以是将两相邻且出光面需覆盖相同变焦距材料的微透镜12之间的挡墙13打通形成。本实施例对变焦距材料的注入还可以是利用液晶显示面板中液晶的填充方式进行注入，以形成变焦距层11。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种可变焦距半导体表面微透镜，其特征在于，包括：

衬底；

透镜单元，位于所述衬底的一侧；所述透镜单元包括微透镜和变焦距层，所述变焦距层位于所述微透镜远离所述衬底的一侧，且覆盖所述微透镜的出光面；

所述变焦距层用于调节所述透镜单元中所述微透镜与所述变焦距层的折射率之差，以调节所述微透镜的焦距；其中，所述衬底与所述微透镜一体设置；

所述透镜单元的数量为至少两个；至少两个所述透镜单元对应的所述变焦距层的折射率不相同；

至少一个所述透镜单元构成一个透镜单元组，所述透镜单元组的变焦距层的材料相同；

将所述衬底划分为多个区域，每个区域内设置有至少一个所述透镜单元，各区域内所设置的所述透镜单元的数量相同或者不相同；不同区域内所设置的所述透镜单元中，所述微透镜的出光面所覆盖的所述变焦距层的折射率不同。

2.根据权利要求1所述的可变焦距半导体表面微透镜，其特征在于，所述变焦距层的材料包括聚合物材料、光敏材料以及液晶材料中的至少一种；

所述聚合物材料、所述光敏材料以及所述液晶材料的折射率均小于所述微透镜的材料的折射率。

3.根据权利要求2所述的可变焦距半导体表面微透镜，其特征在于，所述变焦距层的材料包括苯并环丁烯和聚酰亚胺中的至少一种。

4.一种激光器，其特征在于，包括发光单元和如权利要求1-3任一项所述的可变焦距半导体表面微透镜；

所述发光单元位于所述衬底远离所述透镜单元的一侧。

5.根据权利要求4所述的激光器，其特征在于，还包括：

挡墙；所述挡墙和所述透镜单元位于同层，所述挡墙围绕所述透镜单元；所述挡墙的高度小于或者等于所述透镜单元的高度。

6.根据权利要求4所述的激光器，其特征在于，还包括：

封装层；所述封装层位于所述透镜单元远离所述衬底的一侧，且覆盖所述透镜单元。

7.一种可变焦距半导体表面微透镜制作方法，其特征在于，包括：

提供衬底；

在所述衬底的一侧形成微透镜；

在所述微透镜远离所述衬底的一侧形成变焦距层，所述变焦距层覆盖所述微透镜的出光面；

其中，所述变焦距层与所述微透镜构成透镜单元，所述变焦距层用于调节所述透镜单元中所述微透镜与所述变焦距层的折射率之差，以调节所述微透镜的焦距；所述衬底与所述微透镜一体设置；

所述透镜单元的数量为至少两个；至少两个所述透镜单元对应的所述变焦距层的折射率不相同；

至少一个所述透镜单元构成一个透镜单元组，所述透镜单元组的变焦距层的材料相同；

将所述衬底划分为多个区域，每个区域内设置有至少一个所述透镜单元，各区域内所设置的所述透镜单元的数量相同或者不相同；不同区域内所设置的所述透镜单元中，所述微透镜的出光面所覆盖的所述变焦距层的折射率不同。

8.根据权利要求7所述的可变焦距半导体表面微透镜制作方法，其特征在于，在所述衬底的一侧形成微透镜包括：

在所述衬底的一侧定义制作区域；

在所述制作区域对所述衬底进行蚀刻，以形成所述微透镜和隔墙，所述隔墙和所述微透镜位于同层，所述隔墙围绕所述微透镜，所述隔墙的内边缘与所述微透镜的边缘具有间距，所述隔墙的外边缘与所述制作区域的边界重合。

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