滤波器件、成像系统及其滤波器件的制备方法与流程

本发明涉及半导体，特别是涉及一种滤波器件、成像系统及其滤波器件的制备方法。

背景技术：

1、在有些应用场景中，要想提高成像效果，需要对成像芯片外的入射光（例如一专门采用的光源，或者广谱的背景光）进行处理，以屏蔽掉与所述成像芯片所需波长不匹配的光，以及杂散光。这种情况下，采用一滤光器组件地入射光进行处理是有益的。

2、例如，垂直电荷转移成像芯片是用于将光学图像转换为电子信号的半导体器件。垂直电荷转移成像芯片通常包括光探测结构和成像结构，来自于光源的光线照射到样品上之后，所述光探测结构探测所述样品的光学图像，所述成像结构将所述光学图像转换为电子信号，并被用户读取。但是，由于光源发出的光线的波长范围较广，光源发出的部分光线可能被光探测结构探测，从而对所述光学图像产生干扰，进而影响所述成像结构产生的电子信号的准确度和可靠性。

3、因此，如何改善滤波器件的滤波效果，同时简化滤波器件的结构，是当前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种滤波器件及其制备方法，能够改善滤光效果，并简化滤波器件的结构。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供了一种用于400-100纳米波长光（可见和部分近红外光）的滤波器件及其制备方法，用于改善滤光效果，并简化滤波器件的结构。

4、根据一些实施例，本发明提供了一种用于400-100纳米波长光的滤波器件，包括：

5、滤光结构，包括入光面和沿第一方向与所述入光面相对的出光面，且所述滤光结构仅允许自所述入光面入射且波长不小于一预设波长的第一光信号穿透；

6、分光结构，位于所述滤光结构的所述出光面上，所述分光结构包括间隔设置的多个光通道、以及位于相邻所述光通道之间的隔离墙，自所述出光面射出的所述第一光信号能够穿过所述光通道，所述隔离墙用于阻挡相邻所述光通道内的所述第一光信号之间的串扰。

7、在一些实施例中，所述滤光结构包括沿所述第一方向交替叠置的第一滤光层和第二滤光层，且所述第一滤光层的折射率大于所述第二滤光层的折射率。

8、特别地，在一些实施例中，所述第一滤光层的材料为tio2，所述第二滤光层的材料为sio2。

9、在一些实施例中，所述分光结构还包括：

10、隔离层，沿所述第一方向位于所述滤光结构的所述出光面上，且所述隔离层位于所述光通道与所述滤光结构之间，所述隔离层用于隔离所述光通道与所述滤光结构。

11、在一些实施例中，所述隔离墙包括：

12、分隔墙，位于相邻所述光通道之间；

13、第一介质层，覆盖于所述分隔墙的表面；

14、第二介质层，覆盖于所述第一介质层表面，且所述第二介质层位于所述第一介质层与所述光通道之间，且所述第一介质层的折射率大于所述第二介质层的折射率。

15、在一些实施例中，所述第一介质层的材料为氧化铝，所述第二介质层的材料为二氧化硅，且所述第一介质层的厚度为7nm~8nm，所述第二介质层的厚度为1nm~2nm。

16、在一些实施例中，所述分光结构包括：

17、抗反射层，沿所述第一方向位于所述光通道朝向所述滤光结构的端部，用于透过所述第一光信号，所述抗反射层的材料为氧化钽；

18、所述光通道的材料可以为硅。

19、根据另一些实施例，本发明还提供了一种滤波器件的制备方法，包括如下步骤：

20、制备分光结构，所述分光结构包括间隔设置的多个光通道、以及位于相邻所述光通道之间的隔离墙；

21、在所述分光结构上方制备滤光结构，所述滤光结构包括入光面和沿第一方向与所述入光面相对的出光面，且所述滤光结构仅允许自所述入光面入射且具有预设波长的第一光信号穿透，自所述出光面射出的所述第一光信号能够穿过所述光通道，所述隔离墙用于阻挡所述第一光信号穿过。

22、在一些实施例中，在所述分光结构上方制备滤光结构的步骤包括：

23、沿所述第一方向交替沉积第一滤光层和第二滤光层，形成包括所述第一滤光层和所述第二滤光层的所述滤光结构，且所述第一滤光层的折射率大于所述第二滤光层的折射率。所述的第一滤光层和第二滤光层可以交替沉积多次。

24、本发明提供的滤波器件及其制备方法，通过设置同时具有滤光结构和分光结构的滤波器件，且所述滤光结构仅允许具有预设波长的第一光信号穿透，从而通过滤光结构的滤波作用避免了其他杂散光进入所述分光结构，提高了进入所述分光结构的光信号（例如所述第一光信号）的纯度。同时，通过在所述滤光结构的出光面上设置所述分光结构，使得经所述滤光结构过滤的所述第一光信号被所述分光结构分离为多个光束，使得在所述第一光信号在进入与所述滤波器件连接的成像装置之前预先进行了分光处理（即预分光处理），不仅提高了各个分离后的光束的纯度和准直度，而且能够很好的减少相邻光束之间的影响。本发明通过所述滤光结构与所述分光结构的结合，改善了具有所述滤波器件的滤波效果。同时，本发明通过形成滤光结构和分光结构，从而无需在所述滤波器件中设置透镜结构，简化了所述滤波器件的整体结构，并有助于所述滤波器件的尺寸的进一步微缩，在无透镜成像、生物医学荧光成像领域有广泛应用前景。

25、根据本发明的另一个方面，本发明还公开了一种成像系统，包括至少一个感光元件组件，所述的感光元件组件包括至少一个感光元件，用于接收感兴趣的入射光，其特征在于在所述的感光元件组件包括本发明所述的滤波器件，所述的滤波器件工作在波长为400-1000nm的波段。

26、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

27、本发明通过设置同时具有滤光结构和分光结构的滤波器件，且滤光结构仅允许具有预设波长的第一光信号穿透，从而通过滤光结构的滤波作用避免了其他杂散光进入所述分光结构，提高了进入所述分光结构的光信号（例如所述第一光信号）的纯度。同时，通过在所述滤光结构的出光面上设置所述分光结构，使得经所述滤光结构过滤的所述第一光信号被所述分光结构分离为多个光束，使得在所述第一光信号在进入与所述滤波器件连接的成像装置之前预先进行了分光处理（即预分光处理），不仅提高了各个分离后的光束的纯度和准直度，而且能够很好的减少相邻光束之间的影响。本发明通过所述滤光结构与所述分光结构的结合，改善了具有所述滤波器件的滤波效果。同时，本发明通过形成滤光结构和分光结构，从而无需在所述滤波器件中设置透镜结构，简化了所述滤波器件的整体结构，并有助于所述滤波器件的尺寸的进一步微缩，在无透镜成像、生物医学荧光成像领域有广泛应用前景。

技术特征：

1.一种滤波器件，用于波长为400-1000nm的波段，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的滤波器件，其特征在于，所述滤光结构包括沿所述第一方向交替叠置的多个第一滤光层和第二滤光层，且所述第一滤光层的折射率大于所述第二滤光层的折射率。

3.根据权利要求2所述的滤波器件，其特征在于，所述第一滤光层的材料为tio2，所述第二滤光层的材料为sio2。

4.根据权利要求1所述的滤波器件，其特征在于，所述分光结构还包括：

5.根据权利要求4所述的滤波器件，其特征在于，所述隔离墙包括：

6.根据权利要求5所述的滤波器件，其特征在于，所述第一介质层的材料为氧化铝，所述第二介质层的材料为二氧化硅，且所述第一介质层的厚度为7nm~8nm，所述第二介质层的厚度为1nm~2nm。

7.根据权利要求6所述的滤波器件，其特征在于，所述分光结构包括：

8.一种滤波器件的制备方法，所述滤波器件工作在波长为400-1000nm的波段，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的滤波器件的制备方法，其特征在于，在所述分光结构上方制备滤光结构的步骤包括：

10.成像系统，包括至少一个感光元件组件，所述的感光元件组件包括至少一个感光元件，用于接收感兴趣的入射光，其特征在于在所述的感光元件组件包括如权利要求1-7中任一权利要求所述的滤波器件，所述的滤波器件工作在波长为400-1000nm的波段。

技术总结
本发明提供了一种滤波器件、成像系统及其滤波器件的制备方法。所述滤波器件包括：滤光结构，包括入光面和沿第一方向与所述入光面相对的出光面，且所述滤光结构仅允许自所述入光面入射且波长不小于预设波长的第一光信号穿透；分光结构，位于所述滤光结构的所述出光面上，所述分光结构包括间隔设置的多个光通道、以及位于相邻所述光通道之间的隔离墙，自所述出光面射出的所述第一光信号能够穿过所述光通道，所述隔离墙用于阻挡所述第一光信号穿过。本发明改善了滤波效果，且简化了滤波器件的整体结构。

技术研发人员：陈承燕,王磊,杨程
受保护的技术使用者：南京九川科学技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10