光学装置、图像传感器以及制造该光学装置的方法与流程

根据示范性实施方式的装置和方法涉及包括具有高折射率的层的光学装置以及制造该光学装置的方法，更具体地，涉及包括具有高折射率的光学功能层的光学装置(诸如图像传感器、发光二极管(led)或有机发光二极管(oled))以及制造该光学装置的方法。

背景技术：

彩色显示器或彩色图像传感器通常利用滤色器来显示各种颜色的图像或检测入射光的颜色。rgb滤色器方法被当前使用的彩色显示器或者彩色图像传感器广泛地使用，在rgb滤色器方法中例如绿色滤色器布置在四个像素当中的两个像素处而蓝色滤色器和红色滤色器布置在另外两个像素中。除了rgb滤色器方法之外，可以使用cygm滤色器方法，其中作为互补色的青色、黄色、绿色和品红的滤色器分别布置在四个像素处。

然而，滤色器会具有低的光利用效率，因为滤色器吸收除了对应于滤色器的颜色之外的颜色的光。例如，当使用rgb滤色器时，仅入射光的1/3被透射而入射光的其它部分(即入射光的2/3)被吸收。因此，光利用效率可以为约33％。因此，对于彩色显示器或者彩色图像传感器，在滤色器中发生大部分光的损失。

近来，为了提高彩色显示器或者彩色图像传感器的光利用效率，使用颜色分离层代替滤色器。颜色分离层可以通过利用根据光的波长改变的光的衍射特性或折射特性而分离入射光的颜色。通过颜色分离层分离的颜色可以被分别提供到图像传感器的对应于该颜色的像素。已知地，颜色分离特性随着颜色分离层的折射率的增大而提高。

技术实现要素：

一个或多个示范性实施方式提供包括具有高折射率的光学功能层的光学装置，诸如图像传感器、发光二极管或有机发光二极管。

此外，一个或多个示范性实施方式提供制造光学装置的方法。

根据示范性实施方式的一方面，提供一种光学装置，该光学装置包括：半导体层；和光学功能层，包括相变材料，该相变材料在第一温度范围中的热处理期间具有第一折射率并在高于第一温度范围的第二温度范围中的热处理期间具有高于第一折射率的第二折射率，其中光学功能层可以具有第二折射率并设置在半导体层上。

例如，相变材料可以包括tio2或者sin。

例如，第一温度范围可以为从约400℃至约550℃并且第二温度范围可以为从约600℃至约900℃。

此外，例如，第一折射率可以在从约2.4至约2.6的范围并且第二折射率可以在从约2.7至约2.9的范围。

光学装置可以是图像传感器，半导体层可以包括检测入射光的强度的多个像素的像素阵列。

光学功能层可以包括多个颜色分离元件。多个颜色分离元件的每个可以根据波长分开入射光，使得入射光当中具有第一波长的光在第一方向上发射并且入射光当中具有不同于第一波长的第二波长的光在不同于第一方向的第二方向上发射。

像素阵列可以包括提供为检测具有第一波长的光的多个第一像素以及提供为检测具有不同于第一波长的第二波长的光的多个第二像素，其中多个第一像素和多个第二像素交替地布置。

多个颜色分离元件可以配置为使得入射光当中的具有第一波长的光传播到多个第一像素并且入射光当中的具有第二波长的光传播到多个第二像素。

光学功能层可以包括配置为将入射光聚焦在多个像素上的多个微透镜。

根据另一示范性实施方式的一方面，提供一种图像传感器，该图像传感器包括：像素阵列，包括提供为检测入射光的强度的多个光感测像素；以及多个颜色分离元件，面对像素阵列并配置为根据波长将入射光分开为多个子光并且使所述多个子光在不同的方向上传播，其中多个颜色分离元件包括在第一温度范围中的热处理期间具有第一折射率并在高于第一温度范围的第二温度范围中的热处理期间具有高于第一折射率的第二折射率的相变材料，其中多个颜色分离元件可以具有第二折射率。

像素阵列可以包括提供为检测具有第一波长的光的多个第一像素以及提供为检测具有不同于第一波长的第二波长的光的多个第二像素，其中多个第一像素和多个第二像素交替地布置。

多个颜色分离元件的每个可以配置为使得入射光当中的具有第一波长的光传播到第一像素并且入射光当中的具有第二波长的光传播到第二像素。

像素阵列可以包括布置在第一对角线方向上的第一像素和第三像素以及布置在交叉第一对角线方向的第二对角线方向上的两个第二像素，并可以配置为使得第一像素检测具有第一波长的光，两个第二像素检测具有第二波长的光，并且第三像素检测具有第三波长的光。

多个颜色分离元件可以包括布置在第一对角线方向上的第一颜色分离元件以及布置在第二对角线方向上的第二颜色分离元件，其中第一颜色分离元件和第二颜色分离元件配置为使得入射光当中的具有第二波长的光传播到第二像素并且入射光当中的具有第一波长和第三波长的光传播到第一像素和第三像素。

多个颜色分离元件可以包括布置在第二对角线方向上的第一颜色分离元件，其中第一颜色分离元件配置为使得入射光当中的具有第二波长的光传播到第二像素并且入射光当中的具有第一波长和第三波长的光在第一对角线方向上传播到第一像素和第三像素。

图像传感器还可以包括设置在像素阵列上的滤色器层，其中滤色器层包括配置为透射具有第一波长的光的第一滤色器、配置为透射具有第二波长的光的第二滤色器、以及配置为透射具有第三波长的光的第三滤色器。

图像传感器还可以包括设置在滤色器层上的透明电介质层，颜色分离元件可以埋入在透明电介质层中。

根据另一示范性实施方式的一方面，提供一种制造光学装置的方法，该方法包括：在第一温度范围中沉积光学功能层材料；在光学功能层材料上形成微加热器；通过施加电流到微加热器而在高于第一温度范围的第二温度范围中局部地热处理光学功能层材料；以及去除微加热器，其中光学功能层材料包括在第一温度范围中的热处理期间具有第一折射率并在高于第一温度范围的第二温度范围中的热处理期间具有高于第一折射率的第二折射率的相变材料。

此外，形成微加热器可以包括：在光学功能层材料上形成绝缘层；在绝缘层上形成导电金属层材料；以及通过使用湿蚀刻图案化导电金属层材料而形成图案化的导电金属层，其中绝缘层的设置在图案化的导电金属层下面的部分在图案化导电金属层材料期间被去除以将光学功能层材料暴露到图案化的导电金属层。

图案化的导电金属层可以包括配置为接收电流的焊盘部分、配置为产生低于或者等于第一温度范围的温度的热的第一加热部分、以及配置为产生在第二温度范围中的热的第二加热部分，其中第二加热部分的宽度小于第一加热部分的宽度。

绝缘层的设置在图案化的导电金属层的焊盘部分或第一加热部分下面的部分可以保留而没有被去除。

沉积光学功能层材料还可以包括图案化沉积的光学功能层材料以形成光学功能层。

局部热处理光学功能层材料还可以包括去除光学功能层材料的除了光学功能层材料的在第二温度范围中被热处理的部分之外的部分，以形成光学功能层。

附图说明

通过参照附图描述某些示范性实施方式，以上和/或其它的方面将更为明显，附图中：

图1是示出根据示范性实施方式的光学装置(例如图像传感器)的像素结构的平面图；

图2a是沿图1的图像传感器的线a-a’截取的截面图；

图2b是沿图1的图像传感器的线b-b’截取的截面图；

图3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h和3i是用于说明根据示范性实施方式制造图1的图像传感器的工艺的截面图；

图4是示出在图3f的步骤中形成的微加热器的导电金属层的图案的平面图；

图5是示出在图3f的步骤中形成的微加热器的结构的截面图；

图6a、6b、6c、6d和6e是用于说明根据另一示范性实施方式制造图1的图像传感器的工艺的截面图；

图7是示出在图6c的步骤中形成的微加热器的结构的截面图；

图8是用于说明图6d中的局部地热处理光学功能层材料的工艺的截面图；

图9是示出根据另一示范性实施方式的图像传感器的像素结构的平面图；

图10是示出根据另一示范性实施方式的图像传感器的像素结构的平面图；

图11是示出根据示范性实施方式的发光二极管(led)的结构的截面图；以及

图12是示出根据示范性实施方式的有机发光二极管(oled)的结构的截面图。

具体实施方式

在下文，将参照附图更具体地描述示范性实施方式。

在下面的说明中，相同的附图标记用于相同的元件，即使在不同的附图中。在描述中限定的内容，诸如具体构造和元件，被提供来帮助对示范性实施方式的全面理解。然而，显然的，示范性实践方式可以被实施而没有那些具体限定的内容。此外，没有详细描述众所周知的功能或构造，因为它们将以不必要的细节使描述模糊。

在附图中，为了清楚，可以夸大层和区域的厚度以及部件的尺寸。将理解，当一层被称为“在”另一层“上”时，它可以直接在该另一层上，或者居间的层也可以存在于其间。

图1是示出根据示范性实施方式的光学装置(例如图像传感器)的像素结构的平面图。参照图1，图像传感器可以具有拜耳(bayer)图案，其包括布置在第一对角线方向上的第一像素110a和第三像素110c以及布置在交叉第一对角线方向的第二对角线方向上的两个第二像素110b。尽管为了说明的方便在图1中示出了一个拜耳图案，但是图像传感器可以包括具有多个拜耳图案的像素阵列。例如，图像传感器可以包括其中多个第二像素110b和多个第三像素110c被水平地交替布置的第一像素行p1以及其中多个第一像素110a和多个第二像素110b被交替地布置在水平方向上的第二像素行p2。多个第一像素行p1和多个第二像素行p2可以交替地布置在垂直方向上。

此外，图像传感器可以包括设置为面对第二像素行p2中的第二像素110b的第一光学功能层131和设置为面对第一像素行p1中的第二像素110b的第二光学功能层132。第一光学功能层131和第二光学功能层132根据波长将入射光分开为几部分并使具有不同波长的所述部分能够在不同的路径中传播。通过利用根据波长而改变的衍射特性或折射特性来根据入射光的波长改变入射光的传播路径，第一光学功能层131和第二光学功能层132可以进行颜色分离。因此，第一光学功能层131和第二光学功能层132可以被称为颜色分离元件。例如，颜色分离元件可以具有各种形状中的任何形状，诸如透明的对称条形、透明的不对称条形、或者具有倾斜面的棱柱形，并可以根据期望的发射光的光谱分布以各种方式设计。

第一光学功能层131可以配置为使得入射光当中的具有第一波长带的光向左和向右倾斜地传播并且入射光当中的具有第二波长带的光从第一光学功能层131向下传播。被第一光学功能层131分开的具有第一波长带的光可以入射在第二像素行p2中的邻近于第二像素110b的第一像素110a上，并且具有第二波长带的光可以入射在第二像素行p2中面对第一光学功能层131的第二像素110b上。此外，第二光学功能层132可以配置为使得入射光当中的具有第三波长带的光向左和向右倾斜地传播并且具有第二波长带的光从第二光学功能层132向下传播。因此，被第二光学功能层132分开的具有第三波长带的光可以入射在第一像素行p1中邻近于第二像素110b的第三像素110c上，具有第二波长带的光可以入射在第一像素行p1中面对第二光学功能层132的第二像素110b上。

图2a是图1的图像传感器中的第一像素行p1沿线a-a’截取的截面图。参照图2a，图像传感器的第一像素行p1可以包括配置为将入射光的强度转换为电信号的光感测半导体层110、设置在光感测半导体层110上并配置为仅透射具有期望波长带的光的滤色器层150、设置在滤色器层150上的透明电介质层120、固定地埋入在透明电介质层120中的第二光学功能层132、以及设置在透明电介质层120上的微透镜140。光感测半导体层110可以包括例如半导体电路，该半导体电路包括光感测器件和开关器件。第二像素110b和第三像素110c可以布置在第一像素行p1的光感测半导体层110中。滤色器层150可以包括设置在第二像素110b上并配置为仅透射具有第二波长带的光c2的第二滤色器cf2以及设置在第三像素110c上并配置为仅透射具有第三波长带的光c3的第三滤色器cf3。第二光学功能层132可以设置为面对第二像素110b。

如图2a所示，在入射在第二光学功能层132上的光当中，具有第二波长带的光c2可以穿过设置在第二光学功能层132下面的第二滤色器cf2并可以入射在第二像素110b上。此外，具有第三波长带的光c3可以倾斜地传播到第二光学功能层132的两侧，然后可以穿过第三滤色器cf3并可以入射在第三像素110c上。即使当使用第二滤色器cf2和第三滤色器cf3时，由于被第二光学功能层132在一定程度上分开的光c2和c3分别入射在第二滤色器cf2和第三滤色器cf3上，所以由滤色器层150引起的光损失不大。当通过第二光学功能层132进行的颜色分离足够时，可以省略滤色器层150。

图2b是图1的图像传感器中的第二像素行p2沿线b-b’截取的截面图。参照图2b，图像传感器的第二像素行p2可以包括配置为将入射光的强度转换为电信号的光感测半导体层110、设置在光感测半导体层110上并配置为仅透射具有期望波长带的光的滤色器层150、设置在滤色器层150上的透明电介质层120、固定地埋入在透明电介质层120中的第一光学功能层131、以及设置在透明电介质层120上的微透镜140。第一像素110a和第二像素110b可以布置在第二像素行p2的光感测半导体层110中。滤色器层150可以包括设置在第一像素110a上并配置为仅透射具有第一波长带的光c1的第一滤色器cf1以及设置在第二像素110b上并配置为仅透射具有第二波长带的光c2的第二滤色器cf2。第一光学功能层131可以设置为面对第二像素110b。

如图2b所示，在入射在第一光学功能层131上的光当中，具有第二波长带的光c2可以穿过设置在第一光学功能层131下面的第二滤色器cf2并可以入射在第二像素110b上。此外，具有第一波长带的光c1可以倾斜地传播到第一光学功能层131的两侧，然后可以穿过第一滤色器cf1并可以入射在第一像素110a上。即使在第二像素行p2中，当通过第一光学功能层131进行的颜色分离足够时，可以省略滤色器层150。可选地，可以省略第一至第三滤色器cf1、cf2和cf3中的一些。

此外，如图2a和2b所示，在第一像素行p1中，微透镜140可以延伸到在第二像素110b的两侧的第三像素110c。此外，在第二像素行p2中，微透镜140可以延伸到在第二像素110b的两侧的第一像素110a。然而，图像传感器不必仅采用图2a和2b的微透镜140。例如，微透镜140可以设置在第一至第三像素110a、110b和110c的每个上。可选地，可以省略微透镜140。

根据本示范性实施方式的图像传感器可以通过使用第一光学功能层131和第二光学功能层132而提高光利用效率和色纯度。此外，由于使用了一般的图像传感器采用的拜耳图案方法，所以不需要显著改变一般的图像传感器的像素结构和图像处理算法。根据本示范性实施方式的图像传感器可以应用于各种成像装置并可以提供高质量的图像。

为了充分地衍射和折射入射光，第一光学功能层131和第二光学功能层132可以由具有比相邻元件的折射率高的折射率的材料形成。例如，第一光学功能层131和第二光学功能层132的折射率可以高于透明电介质层120的折射率。例如，透明电介质层120可以由sio2或硅烷醇基(silanol-based)玻璃(例如，硅氧烷基旋涂玻璃(sog))形成，第一光学功能层131和第二光学功能层132可以通常由具有高折射率的材料诸如tio2、sin3、zns、znse或si3n4形成。随着第一光学功能层131和第二光学功能层132的折射率与透明电介质层120的折射率之间的差异增大，图像传感器的厚度可以减小并且第一光学功能层131和第二光学功能层132的颜色分离特性可以提高。

通常，当在高于或等于约600℃的高温使用物理气相沉积(pvd)时，可以形成具有足够高的折射率的第一光学功能层131和第二光学功能层132。然而，设置在第一光学功能层131和第二光学功能层132下面的光感测半导体层110和滤色器层150会由于高温的热而被损伤。相反，当沉积温度降低以减小损伤光感测半导体层110和滤色器层150的风险时，第一光学0功能层131和第二光学功能层132的折射率可能不足够高。

例如，图3a至图3i是用于说明根据示范性实施方式制造图1的图像传感器的工艺的截面图。现在将参照图3a至图3i说明形成具有高折射率的第一光学功能层131和第二光学功能层132而不损伤光感测半导体层110和滤色器层150的工艺。

首先，参照图3a，滤色器层150形成在光感测半导体层110上并且第一透明电介质层120a形成在滤色器层150上。尽管在图3a中光感测半导体层110被简单地示出为一层，但是光感测半导体层110可以包括通过图案化诸如硅、化合物半导体或氧化物半导体的半导体材料以及金属布线而形成的复杂集成电路，并可以包括像素的阵列。此外，光感测半导体层110可以被透明钝化膜保护。滤色器层150还可以包括分别对应于所述像素的滤色器的阵列。第一透明电介质层120a可以通过沉积例如sio2或者硅烷醇基玻璃而形成。

参照图3b，光学功能层材料130’可以形成在第一透明电介质层120a上。光学功能层材料130’可以是其相位根据热处理温度而改变从而改变折射率的相变材料。例如，光学功能层材料130’可以是诸如tio2或sin的相变材料。相变材料可以具有根据热处理温度而改变的晶体结构和折射率。具体地，随着热处理温度升高，相变材料的折射率可以增大。也就是，相变材料可以在第一温度范围中的热处理期间具有第一折射率并可以在高于第一温度范围的第二温度范围中的热处理期间具有高于第一折射率的第二折射率。例如，第一温度范围可以为从约400℃至约550℃并且第二温度范围可以为从约600℃至约900℃。第一折射率可以在从约2.4至约2.6的范围并且第二折射率可以在从约2.7至约2.9的范围。具体地，已知tio2可以具有处于非晶相的约2.49的折射率，当在约450℃至约550℃被热处理时可以具有处于锐钛矿相的约2.56的折射率，并且当在约600℃至约900℃被热处理时可以具有处于金红石相的约2.87的折射率。每个折射率是在约632.8nm的波长处测量的。

在图3b的步骤中，光学功能层材料130’可以形成在相对低的第一温度范围(从约400℃至约550℃)中以便不由于热而损伤光感测半导体层110和滤色器层150。例如，通过使用在第一温度范围中的pvd，光学功能层材料130’可以形成在第一透明电介质层120a上。在这种情况下，光学功能层材料130’的折射率可以在从约2.4至约2.6的范围。

接着，参照图3c，光学功能层130可以通过图案化光学功能层材料130’而形成。尽管为了方便起见在图3c中光学功能层130具有简单的四边形形状，但是光学功能层130可以根据期望的光学功能具有各种其它形状中的任何形状。例如，当光学功能层130是图1中的颜色分离元件时，光学功能层材料130’可以被图案化使得光学功能层130根据颜色分离特性具有对称或不对称的条形或者具有倾斜面的棱柱形。此外，当光学功能层130用作透镜时，光学功能层材料130’可以被图案化使得光学功能层130具有凸起或凹入的光学表面。

接着，如图3d所示，绝缘层121可以形成在透明电介质层120a上以完全覆盖光学功能层130。例如，为了使绝缘层121完全覆盖光学功能层130的顶表面，绝缘层121的高度可以大于光学功能层130的高度。绝缘层121可以像第一透明电介质层120a一样由sio2形成，但是本示范性实施方式不限于此。例如，绝缘层121可以不必是透明的，并可以由任何电介质材料形成，只要它在第二温度范围(从约600℃至约900℃)中具有耐热性和绝缘性。此外，当绝缘层121的材料具有低的热导率时，可以实现更好的性能。

接着，如图3e所示，导电金属层材料161’可以形成在绝缘层121上。例如，导电金属层材料161’可以通过使用溅射而形成。导电金属层材料161’是用于在电流从其流过时产生热的导电金属，并可以包括在第二温度范围(从约600℃至约900℃)中不熔化的材料。例如，导电金属层材料161’可以是导电金属材料诸如铜(cu)、钼(mo)、钨(w)、金(au)或银(ag)。

参照图3f，导电金属层161可以通过图案化导电金属层材料161’而形成。在图案化导电金属层材料161’期间，绝缘层121也可以被图案化，并且包括图案化的导电金属层161和图案化的绝缘层121的微加热器160可以被形成。为此，导电金属层材料161’的图案化可以通过利用例如采用湿法蚀刻的各向同性蚀刻来进行。当利用湿法蚀刻图案化导电金属层材料161’时，设置在图案化的导电金属层161下面的绝缘层121可以被部分地去除以暴露光学功能层130的上部分。也就是，绝缘层121在图案化的导电金属层161和光学功能层130之间的部分可以被去除，因此空的空间可以形成在图案化的导电金属层161和光学功能层130之间。

导电金属层材料161’的图案化可以考虑到随后的光学功能层130的热处理而进行。例如，图4是示出在图3f的步骤中形成的微加热器160的导电金属层161的图案的平面图。图3f是沿图4的线c-c’截取的截面图。参照图4，图案化的导电金属层161可以包括配置为接收电流的焊盘部分161p、配置为产生低于或者等于第一温度范围的温度的热的第一加热部分161a以及配置为产生在第二温度范围中的热的第二加热部分161b。如图4所示，产生相对高的温度的热的第二加热部分161b的宽度w2可以小于第一加热部分161a的宽度w1。由于随着导电金属层161的宽度减小而电阻增大并且电流密度增大，所以温度会由于焦耳加热而升高。多个第二加热部分161b可以对应于将被热处理的光学功能层130定位。尽管在图4中示出两个第一加热部分161a和三个第二加热部分161b，但是第一加热部分161a和第二加热部分161b的位置、形状和数目不限于图4中的那些，并可以根据光学功能层130的位置、形状和数目而确定。例如，当一个光学功能层130形成为具有长的线形时，仅一个第二加热部分161b可以线性地形成在两个焊盘部分161p之间而没有第一加热部分161a。

当通过采用湿法蚀刻而蚀刻导电金属层材料161’时，绝缘层121的设置在具有小的宽度的第二加热部分161b下面的部分可以被大部分去除以将光学功能层130的上部分暴露到外部。相反，绝缘层121的设置在具有大的宽度的第一加热部分161a下面的部分可以被略微去除以形成配置为支撑导电金属层161的支撑部分。例如，图5是示出在图3f的步骤中形成的微加热器160的结构沿图4的线d-d’截取的截面图。参照图5，绝缘层121的设置在第二加热部分161b下面的部分可以被去除以形成空的空间122。因此，光学功能层130的顶表面可以直接面对第二加热部分161b。绝缘层121的设置在焊盘部分161p和第一加热部分161a下面的部分可以保留以具有柱形。因此，第二加热部分161b可以被绝缘层121的保留在焊盘部分161p和第一加热部分161a下面的部分支撑以悬挂在空的空间122之上。

在微加热器160以上述方式形成之后，如图3g所示，通过施加电流到导电金属层161，光学功能层130可以被热处理。光学功能层130被热处理的温度可以利用施加到导电金属层161的电流而被容易地调节。例如，当光学功能层130在从约600℃至约900℃的第二温度范围中被热处理时，光学功能层130可以经历相变并可以具有晶体结构，该晶体结构具有在从约2.7至约2.9的范围的第二折射率。由于光学功能层130的顶表面在空的空间122中直接面对导电金属层161，所以光学功能层130的顶表面可以被容易地加热。相反，由于其它层(例如光感测半导体层110和滤色器层150)由于第一透明电介质层120a和绝缘层121而在一定程度上被与热屏蔽，所以光感测半导体层110和滤色器层150可以几乎没有被加热。因此，尽管光学功能层130被加热并经历相变，但是光感测半导体层110和滤色器层150可以几乎不受热的影响。

接着，参照图3h，可以通过使用蚀刻来去除设置在第一透明电介质层120a上的微加热器160，除了光学功能层130之外。例如，导电金属层161和绝缘层121可以被顺序地去除。然而，如果绝缘层121和第一透明电介质层120a由相同的材料形成，则绝缘层121可以保留并且可以仅导电金属层161被去除。

最后，参照图3i，第二透明电介质层120b可以形成在第一透明电介质层120a上以覆盖光学功能层130。第二透明电介质层120b可以由与第一透明电介质层120a的材料相同的材料形成。因此，第一透明电介质层120a和第二透明电介质层120b可以构成一个透明电介质层120。因此，光学功能层130可以被埋入在透明电介质层120中。微透镜140可以形成在透明电介质层120上以面对每个光学功能层130的顶表面，从而完成图像传感器。

在图3a至图3i的示范性实施方式中，光学功能层130首先被图案化然后被热处理。然而，光学功能层130可以首先被热处理然后可以被图案化。例如，图6a至图6e是用于说明根据另一示范性实施方式制造图1的图像传感器的工艺的截面图。

首先，参照图6a，通过使用图3a和图3b的步骤，滤色器层150形成在光感测半导体层110上并且第一透明电介质层120a形成在滤色器层150上。光学功能层材料130’可以形成在第一透明电介质层120a上，然后绝缘层121可以形成在光学功能层材料130’上以具有恒定的厚度。如参照图3b描述的，在图6a的步骤中，光学功能层材料130’可以在相对低的第一温度范围(从约400℃至约550℃)中形成，从而不由于热而损伤光感测半导体层110和滤色器层150。例如，通过使用在第一温度范围中的pvd，光学功能层材料130’可以形成在第一透明电介质层120a上。在这种情况下，光学功能层材料130’的折射率可以在从约2.4至约2.6的范围中。

接着，参照图6b，导电金属层材料161’可以形成在绝缘层121上。绝缘层121的材料和导电金属层材料161’的材料与参照图3d和图3e描述的那些相同。接着，如图6c所示，导电金属层161可以通过图案化导电金属层材料161’而形成。如上所述，当导电金属层材料161’通过使用湿法蚀刻而被图案化时，绝缘层121也可以被图案化以形成包括图案化的导电金属层161和图案化的绝缘层121的微加热器160。因此，设置在绝缘层121下面的光学功能层材料130’的顶表面可以暴露到外部。光学功能层材料130’的暴露的顶表面在空的空间中直接面对导电金属层161。

如参照图4描述的，导电金属层材料161’的图案化可以考虑到随后的光学功能层130的热处理而进行。在图6c的步骤中被图案化的导电金属层161也可以包括配置为产生低于或等于第一温度范围的温度的热的第一加热部分161a以及配置为产生在第二温度范围中的热的第二加热部分161b。第一加热部分161a和第二加热部分161b的位置、形状和数目可以根据将在随后的工艺中形成的光学功能层130的位置、形状和数目而确定。

图7是示出在与图5相同的方向上观看的在图6c的步骤中形成的微加热器160的结构的截面图。参照图7，光学功能层材料130’设置在第一透明电介质层120a上以具有恒定的厚度。图案化的绝缘层121设置在光学功能层材料130’上。绝缘层121的设置在焊盘部分161p和第一加热部分161a下面的部分保留并且绝缘层121的设置在第二加热部分161b下面的部分被大部分去除以形成空的空间122。因此，第二加热部分161b可以被绝缘层121的保留在第一加热部分161a和焊盘部分161p下面的部分支撑以悬挂在空的空间122上方。此外，如图7所示，光学功能层材料130的顶表面的仅一部分在空的空间122中直接面对导电金属层161的第二加热部分161b。

在微加热器160以此方式形成之后，如图6d所示，通过施加电流到导电金属层161，可以局部地热处理光学功能层材料130’。此外，图8是用于说明在与图7相同的方向观看的局部地热处理图6d中的光学功能层材料130’的工艺的截面图。参照图6d和图7，光学功能层材料130’的在空的空间122中直接面对导电金属层161的第二加热部分161b的部分可以在例如从约600℃至约900℃的第二温度范围中被加热。光学功能层材料130’的面对焊盘部分161p和第一加热部分161a的部分(在光学功能层材料130’与焊盘部分161p和第一加热部分161a之间具有绝缘层121)可以例如在等于或低于第一温度范围的温度被加热。此外，光学功能层材料130’的不面对导电金属层161的部分可以不被加热。

第二加热部分161b产生热的温度可以通过使用施加到导电金属层161的电流来调节。当第二加热部分161b产生在从约600℃至约900℃的第二温度范围中的热时，光学功能层材料130’的在空的空间122中直接面对导电金属层161的第二加热部分161b的部分可以经历相变，因此可以获得具有晶体结构的光学功能层130，该晶体结构具有从约2.7至约2.9的范围的第二折射率。由于光学功能层材料130’的其它部分(也就是，面对焊盘部分161p和第一加热部分161a的部分以及不面对导电金属层161的部分)不经历相变，所以光学功能层材料130’的其它部分可以连续地具有在从约2.4至约2.6的范围的第一折射率。这样，具有在约2.7至约2.9的范围中的第二折射率的光学功能层130可以通过使光学功能层材料130’的仅一部分能够经历相变而形成。

接着，参照图6e，微加热器160可以通过使用蚀刻来去除。例如，光学功能层材料130’、以及设置在光学功能层130上的导电金属层161和绝缘层121可以被顺序地去除。除了具有第二折射率的光学功能层130之外，具有第一折射率的光学功能层材料130’可以被选择性地去除。例如，当tio2被用作光学功能层材料130’时，仅处于金红石相的部分可以保留并且处于锐钛矿相的部分可以通过使用10％的氢氟酸(hf)被去除。

在以这种方式形成光学功能层130之后，如参照图3i所描述的，第二透明电介质层120b可以形成在第一透明电介质层120a上以覆盖光学功能层130。因此，光学功能层130可以被埋入在透明电介质层120中。微透镜140可以形成在透明电介质层120上以面对每个光学功能层130的顶表面，从而完成图像传感器。

如上所述，根据本示范性实施方式，可以形成具有高折射率的光学功能层130而没有在高温沉积光学功能层130。也就是，在光学功能层130可以在相对低的温度沉积之后，仅光学功能层130可以通过使用微加热器160而被选择性地或者局部地加热，以增大光学功能层130的折射率。因此，可以制造包括具有高折射率的光学功能层130的图像传感器而没有高温工艺的限制或者在高温工艺期间的限制。由于光学功能层130的折射率高，所以图像传感器的厚度可以减小。

尽管用作颜色分离元件的多个第一光学功能层131和多个第二光学功能层132在图1中分开地布置在像素中，但是一个光学功能层可以线性地设置在多个像素之上。例如，图9和图10是示出根据另一些示范性实施方式的图像传感器的像素结构的平面图。

参照图9，图像传感器可以包括对角地设置的第三光学功能层133。例如，当假设第一像素110a和第三像素110c布置在第一对角线方向上并且第二像素110b布置在交叉第一对角线方向的第二对角线方向上时，第三光学功能层133可以设置为在第二对角线方向上面对多个第二像素110b。第三光学功能层133可以配置为使得具有第二波长带的光c2从第三光学功能层133向下传播并且具有其余波长带的光c1和c3在第一对角线方向上传播。图像传感器还可以包括沿着第三光学功能层133设置在第二对角线方向上的多个微透镜140，如图9中的虚线标记的。在图9的图像传感器中，如箭头标记的，第一像素110a和第三像素110c可以分别接收在第一对角线方向上的具有第一波长带的光c1和具有第三波长带的光c3。

此外，参照图10，图像传感器可以包括设置为在第二对角线方向上面对多个第二像素110b的第三光学功能层133以及设置为在第一对角线方向上面对多个第二像素110b的第四光学功能层134。第三光学功能层133可以配置为使得具有第二波长带的光c2从第三光学功能层133向下传播并且具有其余波长带的光c1和c3在第一对角线方向上传播，第四光学功能层134可以配置为使得具有第二波长带的光c2从第四光学功能层134向下传播并且具有其余波长带的光c1和c3在第二对角线方向上传播。在这方面，第四光学功能层134具有与第三光学功能层133相同的颜色分离特性并可以通过将第三光学功能层133旋转90°而获得。在图10的图像传感器中，如箭头标记的，第一像素110a和第三像素110c可以分别接收在第一对角线方向和第二对角线方向上的具有第一波长带的光c1和第三波长带的光c3。

以上已经假设光学功能层130、131、132、133和134是颜色分离元件并且光学装置是图像传感器而进行了描述。然而，图3a至图3i以及图6a至图6e的示范性实施方式可以应用于使用半导体层和具有高折射率的材料两者的任何光学装置，并且具有高折射率的光学功能层可以用作除了颜色分离元件之外的光学元件。例如，图2a和图2b的微透镜140也可以通过使用图3a至图3i或图6a至图6e的方法形成，在这种情况下，微透镜140可以是具有高折射率的光学功能层。当微透镜140由具有高折射率的材料形成时，微透镜140的折射率可以增加。

此外，光学装置可以是发光二极管(led)或有机发光二极管(oled)，代替图像传感器，并且光学功能层可以是led或oled的光提取结构。

例如，图11是示出根据示范性实施方式的led200的结构的截面图。参照图11，led200可以包括设置在基板201上的led芯片202以及设置在基板201上以围绕led芯片202的密封构件203。led芯片202可以通常使用化合物半导体诸如gan而形成。当密封构件203的折射率与gan的折射率之间的差异增大时，在密封构件203与led芯片202之间的界面上发生光损失，从而降低密封构件203的光提取效率。因此，密封构件203可以通过使用图3a至图3i或者图6a至图6e的方法而形成为具有高折射率。在这种情况下，密封构件203可以是光学功能层。

图12是示出根据示范性实施方式的oled300的结构的截面图。参照图12，oled300可以包括透明基板301、设置在透明基板301上的光提取层302、设置在光提取层302上的透明电极303、设置在透明电极303上的发光层304、以及设置在发光层304上的反射电极305。透明电极303可以由透明导电氧化物诸如铟锡氧化物(ito)或铟锌氧化物(izo)形成。光提取层302将由发光层304产生的光通过透明基板301出射到外部。为此目的，光提取层302可以由具有比发光层304的折射率高的折射率的材料形成。此外，反射电极305可以由具有高反射率的导电金属材料诸如金(au)、银(ag)或铝(al)形成。发光层304可以由例如有机发光材料形成。

在oled300的结构中，为了提高光提取层302的光提取效率，不平坦结构可以形成在光提取层302和透明电极303之间的界面上。随着光提取层302的不平坦部分的表面粗糙度增大，光提取层302的散射效率会增大，而可加工性会变差。因此，当通过使用图3a至图3i或者图6a至图6e的方法将具有高折射率的材料用于光提取层302时，光提取层302的不平坦部分的表面粗糙度可以减小。在这种情况下，光提取层302可以是光学功能层。

以上示范性实施方式仅是示范性的并且不应被解释为进行限制。本教导可以容易地应用于其它类型的装置。此外，示范性实施方式的描述旨在是说明性的，而不旨在限制权利要求的范围，许多替代、修改和变化对本领域技术人员来说将是明显的。