TWI492839B - 晶圓級光學元件的製造方法及結構 - Google Patents

Description

晶圓級光學元件的製造方法及結構

本發明係有關一種晶圓級光學元件，特別是關於一種具內部分隔層之晶圓級光學元件的製造方法及其結構。

晶圓級光學元件(wafer-level optics,WLO)製造係一種使用半導體等級的技術以製造微型光學元件(例如透鏡)的技術。所形成的晶圓級光學元件具有微小尺寸，可適用於許多的行動裝置，例如行動電話的照相機。

晶圓級光學元件製造技術一般可使用模具以進行重複性(replication)的大量製造。使用此技術可製造單一光學元件，也可形成複合的多元件堆疊。若要形成多元件堆疊，則需將二或多個經烘烤後的光學元件晶圓進行接合(bonding)。然而，光學元件的材質(例如塑膠)通常具有高收縮係數，因此經過烘烤後，往往造成晶圓的翹曲(warpage)。如第一圖所示，翹曲的光學元件晶圓在進行接合時，將會造成接合失敗，因而降低了製造良率。

因此，亟需提出一種新穎的晶圓級光學元件的製造方法及結構，用以克服上述的翹曲問題。

鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種晶圓級光學元件(WLO)的製造方法及結構，用以避免晶圓的翹曲。此外，本實施例的另一目的在於使用簡化製造方法以形成內部光圈或檔光板，且可避免光圈/檔光板的脫落。

根據本發明實施例所揭露的晶圓級光學元件的製造方法，首先提供第一模具，其表面具有複數第一凹洞。形成分隔層於相鄰第一凹洞之間的第一模具之表面，該分隔層的收縮係數小於第一模具表面的收縮係數。接著，注入液態填充物於第一模具的第一凹洞。提供第二模具，其表面具有複數第二凹洞，分別相應於複數第一凹洞。將第二模具的第二凹洞與第一模具的第一凹洞對準並相對壓合，其中第一凹洞與第二凹洞定義出晶圓級光學元件的形狀。進行烘烤以硬化填充物，再移除第一模具及第二模具，以得到含有複數晶圓級光學元件的晶圓。

根據本發明另一實施例所揭露的晶圓級光學元件，其包含複數晶圓級光學元件及分隔層。其中，每一光學元件為一體成型的單一構件，其具有單一折射率。分隔層係形成於橫向相鄰的光學元件之間。

21‧‧‧第一模具

21A‧‧‧第一模具基層

21B‧‧‧第一模具主層

22‧‧‧第一凹洞

23‧‧‧分隔層

24‧‧‧填充物

25‧‧‧第二模具

25A‧‧‧第二模具基層

25B‧‧‧第二模具主層

26‧‧‧第二凹洞

31‧‧‧光圈/檔光板

32‧‧‧玻璃板

33‧‧‧透鏡

第一圖顯示傳統晶圓級光學元件製造方法的剖面圖。

第二A圖至第二D圖顯示本發明實施例之晶圓級光學元件的製造方法及其剖面圖。

第三A圖顯示使用第二A圖至第二D圖所述製造方法所形成的一個晶圓級光學元件的剖面圖。

第三B圖顯示一種傳統晶圓級光學元件。

第三C圖顯示另一種傳統晶圓級光學元件。

第二A圖至第二D圖顯示本發明實施例之晶圓級光學元件(wafer-level optics,WLO)的製造方法及其剖面圖，可用以製造晶圓級透鏡，但不限定於此。由於本實施例之製造方法使用模具，其具有可重複(replication)製造特性，因此也可稱為晶圓級光學元件的重複製造方法。

在本實施例中，首先提供第一模具21，如第二A圖所示。本實施例之第一模具21包含第一模具基層21A(例如玻璃)及第一模具主層21B(例如塑膠)。然而，第一模具21的結構也可為單層，或者多於二層。第一模具21的表面具有多個第一凹洞22，用於後續步驟中以注入液態填充物，例如透鏡膠(lens glue)，其材質組成為塑膠。

根據本實施例的特徵之一，於橫向相鄰第一凹洞22之間的第一模具21表面形成有分隔層(spacer)23。分隔層23的材質具有低收縮係數，例如可為玻璃，但不限定於此。換句話說，分隔層23的收縮係數小於第一模具21表面(或者第一模具主層21B)的收縮係數。分隔層23的邊緣 可對齊於第一凹洞22的邊緣，也稍微延伸以覆蓋部分的第一凹洞22，或者稍微退縮以露出第一模具21的表面。

在一實施例中，分隔層23的邊緣係稍微延伸以覆蓋部分的第一凹洞22，用以作為晶圓級光學元件的光圈(aperture)或檔光板(baffle)，用以阻擋晶圓級光學元件邊緣的雜散光。本實施例之分隔層23的材質可使用非透光材質；或者使用透光材質，但於分隔層23的一面或二面形成有非透光膜(未圖示)。

接著，如第二B圖所示，注入液態填充物24於第一模具21的第一凹洞22。液態填充物24的注入方式可以為非連續式，亦即，以點方式一一注入各個第一凹洞22。液態填充物24的注入方式也可以為連續式，亦即，以整面方式注入(或塗佈於)多個(或全部)第一凹洞22。

接下來，如第二C圖所示，提供第二模具25，其包含第二模具基層25A(例如玻璃)及第二模具主層25B(例如塑膠)。然而，第二模具25的結構也可為單層，或者多於二層。第二模具25的表面也具有多個第二凹洞26，其相應於第一模具21的第一凹洞22。第二模具25的第二凹洞26形狀不一定要同於第一模具21的第一凹洞22。將第二模具25的第二凹洞26與第一模具21的第一凹洞22對準並相對壓合後，第一凹洞22與第二凹洞26即定義出晶圓級光學元件的凸面形狀。

對第二C圖的結構進行烘烤，以硬化填充物24，接著移除第一模具21及第二模具25，即可得到第二D圖所示的結構。根據上述實施例，以低收縮係數的分隔層23作為一支撐基板，使得所形成連結有多個晶圓級 光學元件的晶圓不會產生翹曲，因而在與其他光學元件晶圓進行接合(bonding)時具有較高的良率。

第三A圖顯示使用第二A圖至第二D圖所述製造方法並經切割後所形成的一個晶圓級光學元件的剖面圖。相較於第三B圖所示傳統晶圓級光學元件，本實施例之晶圓級光學元件(第三A圖)的光圈或檔光板23係形成於元件內部，然而第三B圖所示傳統晶圓級光學元件的光圈或檔光板31則是外加的，因此，製程較複雜且容易脫落。

另外，相較於第三C圖所示另一種傳統晶圓級光學元件，本實施例之晶圓級光學元件(第三A圖)係為一體成型的單一構件，其具有單一折射率；然而第三C圖所示傳統晶圓級光學元件則是於玻璃板32上、下分別形成透鏡33，其容易脫落，與玻璃板32之間具有不同折射率，且整體高度無法予以縮減。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

21‧‧‧第一模具

21A‧‧‧第一模具基層

21B‧‧‧第一模具主層

22‧‧‧第一凹洞

23‧‧‧分隔層

24‧‧‧填充物

25‧‧‧第二模具

25A‧‧‧第二模具基層

25B‧‧‧第二模具主層

26‧‧‧第二凹洞

Claims (7)

1. 一種晶圓級光學元件(WLO)的製造方法，包含：提供一第一模具，包含一第一模具基層及一第一模具主層，其中該第一模具主層的表面形成有複數第一凹洞；形成一分隔層於相鄰該第一凹洞之間的該第一模具之表面，該分隔層的收縮係數小於該第一模具表面的收縮係數；注入液態填充物於該第一模具的第一凹洞；提供一第二模具，其表面具有複數第二凹洞，分別相應於該複數第一凹洞；將該第二模具的第二凹洞與該第一模具的第一凹洞對準並相對壓合，其中該第一凹洞與該第二凹洞定義出晶圓級光學元件的形狀；進行烘烤以硬化該填充物；及移除該第一模具及該第二模具，以得到含有複數晶圓級光學元件的晶圓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓級光學元件的製造方法，其中該第二模具包含一第二模具基層及一第二模具主層，其中該第二凹洞形成於該第二模具主層的表面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓級光學元件的製造方法，其中該分隔層包含玻璃。
4. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓級光學元件的製造方法，更包含形成至少一非透光膜於該分隔層的表面。
5. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓級光學元件的製造方法，其中該填充物為含有塑膠的透鏡膠(lens glue)。
6. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓級光學元件的製造方法，其中該液態填充物的注入步驟為非連續式，其以點方式將該液態填充物一一注入各個該第一凹洞。
7. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓級光學元件的製造方法，其中該液態填充物的注入步驟為連續式，其以整面方式將該液態填充物塗佈於該複數第一凹洞。