包括用于防止或减少串扰效应的像元的图像传感器的制作方法

本公开属于获取图像数据的图像传感器
技术领域：
。更准确地说，本公开涉及特定像元架构的设计，以及在图像传感器内组合这些像元中的若干像元的方式。
背景技术：
：本部分旨在向读者介绍可能与下面描述和/或要求保护的本发明的各个方面相关的技术的各个方面。相信该讨论有助于向读者提供背景信息，以便于更好地理解本发明的各个方面。因此，这些表述应以此为基础来阅读，而不是作为现有技术的承认。像元架构的设计，更一般地，图像传感器的设计是本领域技术人员克服个别技术的问题而进行的处理。实际上，通常，本领域技术人员应当妥善处理串扰效应、像元尺寸缩小限制、阴影效应以及与制造有关的一些约束。更准确地说，串扰破坏了图像传感器的光学效率，但是它可以被认为是单独的问题，因为最小化串扰可以独立于图像传感器的光学效率来研究。串扰是图像传感器中的常见问题，尤其是具有小像元的那些图像传感器中的常见问题。光学叠堆的厚度越高，串扰的风险越大。此外，应注意，串扰是通过与光学堆叠层的厚度相关的设计。此外，串扰增加，尤其是当像元之间没有完美的光学隔离时。串扰问题在主透镜的低f数下更明显。关于像元尺寸缩小极限，应当注意，尽管像元缩小，但是由于波长和吸收长度是恒定的，所以图像传感器中的较小像元尺寸的趋势减慢了。当波长与一个像元的光圈尺寸相当时，衍射带来串扰，这是一个主要问题，会引入误差并破坏像元的光收集效率。因此，需要能够实现这种缩小能力的技术。关于阴影效应，它是由像元的微透镜引起的。实际上，微透镜的弯曲表面是图像传感器的片上光学器件中的常见设计，其对相邻像元具有阴影效应。阴影可以限制入射光的最大角度，因为较大的角度将被相邻像元阻挡，因此光永远不会到达预期的像元。对于广角捕获、较小的f数以及当图像传感器上的微透镜的曲率半径小时，这种情况更明显。此外，阴影效应会增加串扰并降低光学效率。最后，考虑到制造的复杂性，应当注意，在当前的图像传感器中实现滤色器(通常是三种颜色，有时还需要白色或透明像元)需要几次涂覆、光刻和蚀刻步骤。这种工艺昂贵并且需要非常精确的对准技术。此外，微透镜阵列应当用另一涂覆、光刻和热处理顺序来实现。这种复杂的制造工艺会挑战良率，尤其是在像图像传感器那样的阵列结构中，其中一些缺陷会损坏整个器件。通常，较简单的制造工艺是期望的，因为其提高了良率。例如，研究人员试图发现更简单的工艺，其可以是具有更少制造步骤的工艺的形式，或者是用可以提供更大制造公差并导致更高良率的制造步骤代替关键(易出错、低良率)制造步骤的工艺的形式。应注意，图像传感器中的光学堆叠的产生发生在生产线的后端(图像传感器生产线的稍后阶段)处，因此，工艺的此部分中的误差代价更高。为了克服串扰问题并避开像元尺寸缩小限制，已经开发了几种技术。实际上，为了克服像元尺寸缩小的限制，图像传感器中的片上光学器件被发展以实现像元缩小(宽度)的可能性。然而，图像传感器中较小像元大小的趋势变慢，这表明需要片上光学器件中的新解决方案。目前，图像传感器中的光学堆叠由用于光收集的微透镜和具有大约1.5μm总厚度的滤色层(如图1所示)组成。应当注意，用于降低串扰效应的解决方案数量更多。这是由于串扰效应具有多个来源的事实。它可以具有光谱、光学(在电子空穴产生之前)或电学(在电子空穴产生之后)性质的，或上述的组合。一个可接受的点是为了抑制图像传感器中的串扰，应当最小化像元的厚度。光学堆叠是对像元厚度有贡献的一个部分，因此增加了串扰的风险。当前图像传感器中的光学堆叠包括两个主要层：微透镜层和滤色器层，以及在两者间或之前和/或之后的可能的缓冲层和匹配层。目前，光学堆叠具有1.5μm的典型最小厚度。然而，在没有减小像元厚度的方法的情况下，已经使用了用于抑制串扰的其他解决方案，包括光学和电学隔离技术，其应用于图像传感器中的像元之间的结构的不同部分。用于降低串扰的像元之间的隔离的一些通常做法依赖于沟槽和/或金属栅格孔的使用。例如，关于bsi(“背面照射”)结构中沟槽的使用，主要在硅本体中引入深沟槽隔离(dti)或全dti技术，以实现电学和光学隔离目的(参见文献us20090200625a1和文献us20060180885a1)。然而，由于串扰仍然可能发生在包括聚光层(微透镜)和滤色层的光学堆叠中，因此这些沟槽不能完全防止串扰。在像元尺寸(宽度)为约1.1μm的当前小像元图像传感器中，光学堆叠(微透镜加上滤色器层)仍然具有约1.5μm的厚度，这使得设计易于在光学叠层中产生串扰。用于减少串扰的另一实践解决方案依赖于对每个像元使用金属栅格孔(参见文献us8940574b2)。然而，金属栅格吸收并散射入射光，这降低了效率(就光获取而言)并且不能在光学堆叠中的像元之间提供有效的光学隔离。因此，需要一种能够解决这些问题的技术。技术实现要素：说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可以不一定包括该特定特征、结构或特性。此外，这些短语不一定是指相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，认为结合其它实施例来影响这种特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识范围内的，而不论是否明确描述。本公开涉及包像元集合的图像传感器。该集合的每个像元包括第一和第二元件，第一元件包括光电二极管模块单元，以及第二元件是用于过滤颜色并将入射光聚焦到所述第一元件中的元件。该图像传感器包括来自所述像元集合的至少两个连续像元，对于所述至少两个连续像元，其第一元件被并排放置，并且其中所述图像传感器包括在所述至少两个连续像元的第二元件之间的间隙。因此，根据本公开的一个实施例，提出了通过实现这两种功能(光的聚焦/引导和颜色过滤)的结构来代替图像传感器中的像元架构中的微透镜和颜色过滤层的使用。在本公开的一个实施方案中，pct专利申请pct/ep2017/057129和pct/ep17/057131中描述的结构可用于选择第二元件，其中添加彩色染料以实现滤色功能。此外，根据本发明的一个实施例，由于第二元件的尺寸，根据本发明的一个实施例的像元具有较薄的光学堆叠。在一个实施例中，使用当前图像传感器制造工艺和材料来实施光学堆叠，但避免了经典微透镜层和彩色滤光片层的实现。相反，在实现滤色器层时的光刻掩模被适配到第二元件的设计中，并且在它们之间具有适当的间隔或间隙。因此，滤色器功能和聚焦效果功能是经由唯一的元件获得的，而不是如现有技术中的多个元件获得的。因此，从制造的角度来看，更容易制造这种第二元件。此外，它降低了制造过程中的缺陷风险。在另一实体中，第二元件之间的间隔或间隙可填充有低折射率介电。在另一个实施例中，使用高折射率介电聚合物来实现第二元件，该高折射率介电聚合物包含具有适当颜色特性的染料或颜料。使用单独的光刻步骤来制造第二元件的每个子集(每个颜色一个子集)。在另一个实施例中，第二元件的尺寸(宽度)针对其仅透射的一种颜色的波长进行优化。在优选实施例中，图像传感器的每个第二元件由具有n+jk形式的复折射率的介电材料制成，所述复折射率是波长相关的。在优选实施例中，每个第二元件基本上仅透射红色、绿色和蓝色中的一种颜色。在优选实施例中，每个第二元件具有根据其透射的颜色和第二元件的材料的色散特性限定的高度。在优选实施例中，每个第一元件位于平面层上。在优选实施例中，每个第一元件位于弯曲层上。因此，我们可以使用根据本公开的一个实施例的弯曲图像传感器。在优选实施例中，所述间隙具有高达700nm的尺寸。在优选实施例中，每个第二元件包括介电结构，该介电结构包括在感兴趣的波长中具有色散特性的颜色吸收染料。在优选实施例中，所述介电结构具有属于一组形状的形状，该组形状包括：-圆柱体；-长方体；-棱柱体；-截棱锥(truncatedpyramid)；-截圆锥(truncatedcone)。在优选实施例中，图像传感器的显著之处在于光电二极管模块单元的宽度约为1000nm，以及在第二元件基本上仅透射红色的情况下，所述第二元件的高度约为hr＝700nm，或者在所述第二元件基本上仅透射绿色的情况下，所述第二元件的高度约为hg＝1300nm，或者在所述第二元件基本上仅透射蓝色的情况下，所述第二元件的高度约为hb＝1500nm。此外，每个第二元件由具有n+jk形式的复折射率的介电材料制成，n和k的值从下表中选择：n(第二元件的复折射率的实部)k(第二元件的复折射率的虚部)1.40.0091.270.0531.40.0731.720.1851.650.0041.530.0791.630.2651.820.1581.70.0284.610.1854.080.1103.780.0952.040在优选实施例中，图像传感器的显著之处在于第二元件的宽度被包括在700nm至850nm之间。在优选实施例中，所述至少两个连续像元的所述第二元件至少部分地并排放置。附图说明通过以下参考附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的上述和其他方面将变得更加明显，其中：图1以示意性方式示出了根据现有技术的图像传感器中的若干像元的横截面视图；图2以示意性方式示出了根据本发明的一个实施例的图像传感器中的若干像元的横截面图；图3以示意性方式示出了根据本发明的一个实施例的一个像元的横截面图；图4(a)示出了根据本发明一个实施例的像元的拓扑结构(未按比例绘制)，其限定了位于第一元件(光电二极管单元)和第二元件(对应于光聚焦和滤色元件)之间的界面处的线l1，并且其中第二元件的宽度wcf等于700nm；图4(b)示出了针对聚焦元件的折射率的不同值(形式为1.5+jk)，在入射波长λ＝530nm下，沿着线l1到达第一元件的功率值，其中k等于0.01或0.02或0.04或0.08或0.16或0.32；图4(c)示出了针对聚焦元件的折射率的不同值(形式为1.5+jk)，在入射波长λ＝530nm下，沿线l1到达第一个元件的功率值，其中k等于0.62或1.26或2.51或5；图5(a)示出了根据本发明一个实施例的像元的拓扑结构(未按比例绘制)，其限定了位于第一元件(光电二极管单元)和第二元件(对应于光聚焦和滤色元件)之间的界面处的线l1，还限定了位于第二元件上表面处的第二线l2，并且其中第二元件的宽度wcf等于700nm。图5(b)示出了针对聚焦元件的折射率的不同值(形式为1.5+jk)，在入射波长λ＝530nm下，l1和l2对应点的功率比值，其中k等于0.01或0.0397897或0.0793701或0.158322；图5(c)示出了针对聚焦元件的折射率的不同值(形式为1.5+jk)，在入射波长λ＝530nm下，l1和l2对应点的功率比值，其中k等于0.315811或1.25661或2.5066或5；图6示出了根据本公开的一个实施例的当限定第二元件的宽度的参数wcf等于700nm时，k的值(部分地限定第二元件的折射率)与来自第二元素的功率损耗之间的联系；图7示出了根据本发明的一个实施例的像元结构中的功率流，其由两种电磁波的照射产生；图8(a)示出了根据本发明一个实施例的像元的拓扑结构(未按比例绘制)，其限定了位于第一元件(光电二极管单元)和第二元件(对应于光聚焦和滤色元件)之间的界面处的线l1，并且其中第二元件的宽度wcf等于850nm；图8(b)示出了针对聚焦元件的折射率的不同值(形式为1.5+jk)，在入射波长λ＝530nm下，沿着线l1到达第一元件的功率值，其中k等于0.01或0.02或0.04或0.08或0.16或0.32；图8(c)示出了针对聚焦元件的折射率的不同值(形式为1.5+jk)，在入射波长λ＝530nm下，沿线l1到达第一个元件的功率值，其中k等于0.62或1.26或2.51或5；图9(a)示出了根据本发明一个实施例的像元的拓扑结构(未按比例绘制)，其限定了位于第一元件(光电二极管单元)和第二元件(对应于光聚焦和滤色元件)之间的界面处的第一线l1，并且还限定了位于第二元件的上表面处的第二线l2，其中，第一线l1包括点集称为p1，第一线l2包括点集称为p0；图9(b)示出了针对聚焦元件的折射率的不同值(形式为1.5+jk)，在入射波长λ＝530nm下，l1和l2对应点的功率比值，其中k等于0.01或0.0397897或0.0793701或0.158322；图9(c)示出了针对聚焦元件的折射率的不同值(形式为1.5+jk)，在入射波长λ＝530nm下，l1和l2对应点的功率比值，其中k等于0.315811或1.25661或2.5066或5；图10示出了根据本公开的一个实施例的当限定第二元件的宽度的参数wcf等于850nm时，k的值(部分地限定第二元件的折射率)与来自第二元件的功率损耗之间的联系；图11(a)示出了根据本公开一个实施例的针对第一元件的宽度wp的不同值和第二元件的宽度wcf的不同值，在入射波长λ＝530nm下，沿着位于第二元件界面处的线，到达像元的第一元件的功率值的重分配(repartition)，其中所述第二元件的折射率等于1.5(即，k＝0)；图11(b)示出了根据本公开一个实施例的针对第一元件的宽度wp的不同值和第二元件的宽度wcf的不同值，在入射波长λ＝530nm下，沿着位于第二元件界面处的线，到达像元的第一元件的功率值的重分配(repartition)，其中所述第二元件的折射率等于1.5+j*0.32(即，k＝0.32)；图11(c)示出了第一元件的宽度和第二元件的宽度之间的尺寸差；图12示出了根据本发明的一个实施例的若干像元，其中第二元件的宽度和第二元件的折射率根据它们透射的颜色来限定；图13示出了传统的像元与根据本公开的一个实施例的像元之间的功率流的比较；图14示出了本公开的另一实施例，其中像元中第二元件的高度根据其能过滤的颜色来限定；图15示出了本公开的另一实施例，其中像元中第二元件的宽度和高度根据其能过滤的颜色来限定；图16示出了改善光谱串扰的优化过程；图17示出了本公开的另一实施例，其中像元的第二元件部分地并排放置，并且仍然存在间隙。具体实施方式图1以示意性方式示出了根据现有技术的图像传感器中的若干像元的横截面图。实际上，传统的像元通常包括由微透镜和滤色器组成的光学堆叠，所述微透镜和滤色器是光学堆叠的不同部分。此外，传统的像元还包括光电二极管单元，其位于滤色器下方。图2以示意性方式示出了根据本发明的一个实施例的图像传感器中的若干像元的横截面图。根据本发明的一个实施例，提出了一种特定的像元结构，对于该特定的像元结构，传统的像元的光学堆叠由能够实现聚焦功能和滤色功能两者的元件代替。这种元件由介电材料制成，并且这种介电元件的折射率取决于滤色功能。这些介电元件(不实施滤色功能)的一些实例在pct专利申请pct/ep2017/057129和pct/ep17/057131中描述。因此，本公开的此实施例可减小光学堆叠的尺寸，如本文中稍后所描述。更准确地说，根据本发明的一个实施例，每一像元包含第一元件(光电二极管单元)和第二元件(其可聚焦和过滤入射光)。在实例中，参考标号为201的第二元件可聚焦入射光且基本上上仅透射红光。参考标号为202的第二元件可以聚焦入射光并基本上仅透射绿光。最后，参考标号为203的第二元件可以聚焦入射光并基本上仅透射蓝光。在本发明的另一实施例中，第二元件基本上仅透射以下颜色中的任一种：青色、品红色、黄色。在另一实施例中，根据本发明的图像传感器还包括白色像元。在本公开的另一实施例中，提出了在图像传感器设备中使用的其他颜色通道中具有滤波特性的第二元件。图3以示意性方式呈现根据本发明一个实施例的一个像元的横截面图。根据本发明的一个实施例，像元包括宽度标记为wp的第一元件，其可以是光电二极管单元，并且还包括第二元件(即聚焦和滤色元件)，其可视为一类立方体，其具有标记为h的高度以及标记为wcf的宽度。这种第二元件由具有n+jk形式的复折射率值的介电材料制成，其中参数n对应于复折射率值的实部，以及参数k对应于复折射率值的虚部，复折射率值是波长相关的。因此，第二元件提供了对期望波长的高吸收。根据本发明的一个实施例，两个连续像元的两个第二元件之间的间隙防止光穿过光学堆叠泄漏。在本公开的一个实施例中，提出了一种图像传感器，其包括周期性布置的如图3中所描绘的像元。图4(a)示出了根据本发明一个实施例的像元的拓扑结构(未按比例绘制)，其限定了位于第一元件(光电二极管单元)和第二元件(对应于光聚焦和滤色元件)之间的界面处的线l1，并且其中第二元件的宽度wcf等于700nm。图4(b)示出了针对聚焦元件的折射率的不同值(形式为1.5+jk)，由于波长λ＝530nm的电磁波的入射，沿着线l1的功率值重分配，其中k等于0.01或0.02或0.04或0.08或0.16或0.32。看起来，参数k越小，在界面级中心的功率强度越高。图4(c)示出了针对聚焦元件的折射率的不同值(形式为1.5+jk)，由于波长λ＝530nm的电磁波的入射，沿着线l1的功率值重分配，其中k等于0.62或1.26或2.51或5。看起来，当参数k高时，功率强度在界面级较高，但这是在第二元件之外。图5(a)示出了根据本发明一个实施例的像元的拓扑结构(未按比例绘制)，其限定了位于第一元件(光电二极管单元)和第二元件(对应于光聚焦和滤色元件)之间的界面处的线l1，还限定了位于第二元件上表面处的第二线l2，并且其中第二元件的宽度wcf等于700nm。应注意，第一元件的宽度wp等于1000nm，以及第二元件的高度h等于700nm。此外，第二元件具有形式为1.5+j*k的复折射率。图5(b)示出了针对聚焦元件的折射率的不同值(形式为1.5+jk)，在入射波长λ＝530nm下，l1和l2对应点的功率比值，其中k等于0.01或0.0397897或0.0793701或0.158322。图5(c)示出了针对聚焦元件的折射率的不同值(形式为1.5+jk)，在入射波长λ＝530nm下，l1和l2对应点的功率比值，其中k等于0.315811或1.25661或2.5066或5。图6示出了根据本公开的一个实施例的当限定第二元件的宽度的参数wcf等于700nm时，k的值(部分地限定第二元件的折射率)与来自第二元素的功率损耗之间的联系。更准确地说，图6示出了针对参数k的不同值，滤色器中的总的光损耗(功率吸收)。我们可以看到在滤色器中有一个点(k＝0.32)具有最大的损耗(吸收)，这也给出了最小的泄漏水平(参见图4(b)中的k＝0.32)，这对于滤色器原价是期望的行为。图7示出了根据本公开的一个实施例的像元结构中的功率流，其由两种电磁波(即te(横向电)和tm(横向磁)电磁波)照射。这里，考虑具有沿y轴无限大的结构的2d模型。更准确地说，图7示出了对于te和tm偏振，具有立方体透镜-滤色器元件的像元结构中的功率流。该图示出聚焦效应对于两种偏振条件都是有效的。图8(a)示出了根据本发明一个实施例的像元的拓扑结构(未按比例绘制)，其限定了位于第一元件(光电二极管单元)和第二元件(对应于光聚焦和滤色元件)之间的界面处的线l1，并且其中第二元件的宽度wcf等于850nm。应注意，第一元件的宽度wp等于1000nm，以及第二元件的高度h等于700nm。此外，第二元件具有形式为1.5+j*k的复折射率。图8(b)示出了针对聚焦元件的折射率的不同值(形式为1.5+jk)，在入射波长λ＝530nm下，沿着线l1到达第一元件的功率值，其中k等于0.01或0.02或0.04或0.08或0.16或0.32。再一次，对于wcf＝700nm的情况，似乎参数k越小，界面级中心处的功率强度越高。图8(c)示出了针对聚焦元件的折射率的不同值(形式为1.5+jk)，在入射波长λ＝530nm下，沿线l1到达第一个元件的功率值，其中k等于0.62或1.26或2.51或5。这里再次，似乎当参数k高时，功率强度在界面级较高，但这是在第二元件之外。图9(a)示出了根据本发明一个实施例的像元的拓扑结构(未按比例绘制)，其限定了位于第一元件(光电二极管单元)和第二元件(对应于光聚焦和滤色元件)之间的界面处的第一线l1，并且还限定了位于第二元件的上表面处的第二线l2。图9(b)示出了针对聚焦元件的折射率的不同值(形式为1.5+jk)，在入射波长λ＝530nm下，l1和l2对应点的功率比值，其中k等于0.01或0.0397897或0.0793701或0.158322。图9(c)示出了针对聚焦元件的折射率的不同值(形式为1.5+jk)，在入射波长λ＝530nm下，l1和l2对应点的功率比值，其中k等于0.315811或1.25661或2.5066或5。图10示出了根据本公开的一个实施例的当限定第二元件的宽度的参数wcf等于850nm时，k的值(部分地限定第二元件的折射率)与来自第二元件的功率损耗之间的联系。再次，对于图6，我们可以观察到针对参数k的不同值，滤色器中的总的光损耗(功率吸收)。我们可以看到在滤色器中有一个点(k＝0.32)具有最大的损耗(吸收)，这也给出了最小的泄漏水平(参见图8(b)中的k＝0.32)，这对于滤色器元件是期望的行为。因此，从图4至图10的分析中，可以看出，可以选择一些特定的折射率值，具有一些特定的尺寸(尤其是对于第二元件)，以获得以下特性：-第二元件的高吸收(在颜色吸收方面)；-入射光穿过第二元件之间的间隙的低泄漏；-第二元件的聚焦效应。图11(a)示出了根据本公开一个实施例的针对第一元件的宽度wp的不同值和第二元件的宽度wcf的不同值，在入射波长λ＝530nm下，沿着位于第二元件界面处的线，到达像元的第一元件的功率值的重分配(repartition)，其中所述第二元件的折射率等于1.5(即，k＝0)。图11(b)示出了根据本公开一个实施例的针对第一元件的宽度wp的不同值和第二元件的宽度wcf的不同值，在入射波长λ＝530nm下，沿着位于第二元件界面处的线，到达像元的第一元件的功率值的重分配(repartition)，其中所述第二元件的折射率等于1.5+j*0.32(即，k＝0.32)。更准确地说，图11(b)示出了对于所选择的k值(和不同的宽度值)而言，功率几乎为零。图11(c)示出了第一元件的宽度和第二元件的宽度之间的尺寸差。因此，图11(a)-(c)表明，所提出的技术可扩展到更小的像元尺寸(小于1000nm)。这些图还表明，第二元件中的高吸收特性、第二元件外部(在两个连续的第二元件之间的间隙中)发生的低泄漏、以及各自相对于第二元件的宽度wcf＝400、500、600和700nm，wp＝700、800、900和1000nm的像元宽度的显著聚焦效果。这表明本技术在亚微米像元尺寸上的可行性。可以在优化过程中获得像元尺寸、第二元件宽度和高度(厚度)的其它几何组合。图12示出了根据本发明的一个实施例的若干像元，其中第二元件的宽度和第二元件的折射率根据它们透射的颜色来限定。更精确地，在本公开的一个实施例中，假设用于不同像元的第二元件的厚度(高度)相等。用于在软件cst(计算机仿真技术)工作室中实现此模型的针对i＝r(红色)、g(绿色)和b(蓝色)、以及si和sinx材料特性ni(第二元件的复折射率的实部)、ki(第二元件的复折射率的虚部)取自由lee，jong-kwon等人，在opticsexpress24.14(2016)发表的题为：“efficiencyenhancementinabacksideilluminated1.12μmpixelcmosimagesensorviaparaboliccolorfilters”的文献，并且在下表中给出：图13示出了传统的像元和根据本公开的一个实施例的像元之间的功率流的比较。更准确地，图13示出了具有类似几何尺寸的传统的结构和所提出的结构中的功率流。入射光相对于法线倾斜30°。在两种情况下，光谱串扰都是可见的。在传统的结构中，从一个像元到相邻像元的功率流的泄漏(光学串扰)是清楚可见的，而所提出的结构表现出更好的性能。图14示出了本公开的另一实施例，其中像元中第二元件的高度根据其能过滤的颜色来限定。例如，在图14中，标记为140的第二元件的高度仅透射红色。标记为141的第二元件的高度仅透射绿色。最后，标记为142的第二元件的高度仅透射蓝色。图15示出了本公开的另一实施例，其中像元中第二元件的宽度和高度根据其能过滤的颜色来限定。更准确地，根据模拟，似乎设计一种其中像元的第二元件的高度取决于滤色特性的图像传感器可能是令人感兴趣的。例如，将仅能透射红色的第二元件的高度记为hr，将仅能透射绿色的第二元件的高度记为hg，将仅能透射红色的第二元件的高度记为hb。应当注意，第二元件的宽度影响光圈尺寸和聚焦特性，而不是过滤功能。在本公开的一个实施例中，我们建立了以下关系：hb＞hg＞hr。根据用于不同颜色的滤色器材料的色散可以存在其它关系。例如，在恒定的k值的情况下，可以预期相反的关系，例如，在对应波长方面几乎相等的高度，这将导致基本上仅能透射蓝色的最小第二元件和基本上仅能透射红色的最大第二元件。更准确地说，可以基于滤光材料的吸收特性或者针对其它色带来建立与第二元件的高度有关的其它关系。图16示出了改善光谱串扰的优化过程。更精确地，图16示出了通过为每种滤色器材料选择合适的厚度来改善光谱串扰以及第二元件的滤色器的整体性能的优化过程。保持厚度hr恒定在700nm，而厚度hg和hb在700至1500nm之间变化。图16中标记了hr＝700nm、hg＝1300nm和hb＝1500nm的设计，并且本公开的这种实施例与其它组合相比提供了更好的颜色分离，并且因此减少了频谱串扰。已经针对红色、绿色和蓝色照射情况进行一些模拟，并且每个曲线示出到达光电二极管的光功率密度。例如，图16(a)示出了红色、绿色和蓝色滤色器在红色照射下的过滤性能。图17示出了本公开的另一实施例，其中像元的第二元件部分地并排放置，并且仍然存在间隙。应当注意，这种实施例也可以与前面描述的实施例的教导相结合。当前第1页12