包括一个或多个金属-电介质滤光器的传感器设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种包括一个或多个传感器元件和一个或多个滤光器的传感器设备。所述一个或多个滤光器中的每一个包括交替地堆叠的多个电介质层和多个金属层。金属层内在地由电介质层保护。特别是，金属层具有被一个或多个电介质层保护性地覆盖的锥形边缘。
【专利说明】包括一个或多个金属-电介质滤光器的传感器设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及包括一个或多个滤光器的传感器设备，更具体地，涉及一个或多个金属-电介质滤光器。
【背景技术】
[0002]图像传感器是在成像设备(例如摄像机、扫描仪和复印机)中使用，来将光信号转换成电信号，以允许图像捕获的传感器设备。图像传感器通常包括多个传感器元件和布置在多个传感器元件上的多个滤光器。彩色图像传感器包括布置在阵列(即，颜色滤光器阵列(CFA))中的多个颜色滤光器。CFA包括具有不同的颜色通带的不同类型的颜色滤光器，例如红色、绿色和蓝色(RGB)滤光器。
[0003]按照惯例，使用染料形成的吸收滤光器被用作颜色滤光器。不幸的是，这样的基于染料的颜色滤光器具有相对宽的颜色通带，导致较不鲜艳的颜色。可替代地，由堆叠的电介质层形成的二向色滤光器(即，干涉滤光器)可用作颜色滤光器。这样的全电介质颜色滤光器具有较高的透射水平和较窄的颜色通带，从而得到较亮和更鲜艳的颜色。然而，全电介质颜色滤光器的颜色通带在有入射角变化的情况下经历相对大的中心波长偏移，导致在颜色上的不希望有的偏移。
[0004]此外，全电介质颜色滤光器一般包括大量堆叠的电介质层，并且相对厚。因此，全电介质颜色滤光器制造起来昂贵和困难。特别是，全电介质颜色滤光器难以用化学方法蚀亥IJ。剥离工艺因此优选用于图案化。在1992年6月9日授权的Hanrahan的美国专利号5，120，622中、在1998年I月27日授权的Buchsbaum的美国专利5，711，889中、在2001年5月29日授权的Edlinger等人的美国专利号6，238，583中、在2003年10月28日授权的Buchsbaum等人的美国专利号6，638，668中、以及在2010年I月19日授权的Buchsbaum等人的美国专利号7，648，808中，公开了用于图案化全电介质CFA的剥离工艺的例子，这些专利通过引用被并入本文。然而，剥离工艺通常被限制于滤光器间隔大约是滤光器高度的两倍，这使难以实现适合于较小的彩色图像传感器的全电介质CFA。
[0005]除了在颜色通带中透射可见光以外，基于染料的颜色滤光器和全电介质颜色滤光器还透射导致噪声的红外(IR)光。因此，彩色图像传感器一般还包括布置在CFA上的IR阻拦滤光器。按照惯例，由有色玻璃形成的吸收滤光器或由堆叠的电介质层形成的二向色滤光器被用作IR阻拦滤光器。可替代地，由堆叠的金属层和电介质层形成的诱导透射滤光器可用作IR阻拦滤光器。在1997年7月15日授权的Sakamoto等人的美国专利号5，648，653中和在2006年11月7日授权的Ockenfuss等人的美国专利号7，133，197中，公开了金属-电介质IR阻拦滤光器的例子，这两个专利通过引用被并入本文。
[0006]为了避免IR阻拦滤光器的使用，由堆叠的金属和电介质层形成的诱导透射滤光器可用作颜色滤光器。这样的金属-电介质颜色滤光器是固有地IR阻拦的。一般地，金属-电介质颜色滤光器具有相对窄的颜色通带，其在有入射角的变化的情况下波长不发生明显偏移。此外，金属-电介质颜色滤光器通常比全电介质颜色滤光器薄得多。在1990年12月25日授权的McGuckin等人的美国专利号4，979，803中、在2000年2月29日授权的Wang的美国专利号6，031，653中、在2009年12月10日公开的Gidon等人的美国专利申请号2009/0302407中、在2011年8月25日公开的Grand的美国专利申请号2011/0204463中以及在2012年4月12日公开的Gidon等人的美国专利申请号2012/0085944中，公开了金属-电介质颜色滤光器，这些专利/专利申请通过引用被并入本文。
[0007]一般，在金属-电介质颜色滤光器中的金属层是银层，其在环境中是不稳定的，并且在暴露于甚至少量水或硫时发生恶化。用化学方法对银层进行蚀刻使得银层的边缘暴露于环境，允许其恶化。因此，在大多数情况中，通过调节仅仅电介质层的厚度，以便为金属-电介质颜色滤光器选择不同的颜色通带，来图案化金属-电介质CFA。换句话说，具有不同的颜色通带的不同类型的金属-电介质颜色滤光器需要有彼此相同数量的银层和彼此相同厚度的银层。不幸的是，这些要求严重限制金属-电介质颜色滤光器的可能光学设计。
【发明内容】
[0008]本发明提供了不受这些要求约束的金属-电介质光滤光器，其特别适合于在图像传感器和其它传感器设备中使用。
[0009]因此，本发明涉及传感器设备，其包括:一个或多个传感器元件；以及布置在一个或多个传感器元件上的一个或多个滤光器，其中一个或多个滤光器中的每一个包括:多个电介质层；以及与所述多个电介质层交替地堆叠的多个金属层，其中所述多个金属层中的每一个在滤光器的周边处具有由所述多个电介质层中的一个或多个保护性地覆盖的锥形边缘。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]将参考附图更详细地描述本发明，其中:`[0011]图1A是本发明的滤光器的第一实施例的横截面的示意图；
[0012]图1B到IG示出了制造图1A的滤光器的方法中的各个步骤；
[0013]图2是本发明的滤光器的第二实施例的横截面的示意图；
[0014]图3是多个滤光器的横截面的示意图；
[0015]图4A是示例性红色滤光器的层数、材料和厚度的表；
[0016]图4B是示例性绿色滤光器的层数、材料和厚度的表；
[0017]图4C是示例性蓝色滤光器的层数、材料和厚度的表；
[0018]图4D是示例性明视滤光器(photopic filter)的层数、材料和厚度的表；
[0019]图5A和5B是图4A到4C的示例性红色、绿色和蓝色滤光器的透射光谱的曲线；
[0020]图5C是图4D的示例性明视滤光器的在0°到60°的入射角下的透射光谱的曲线.-^4 ，
[0021]图6A是图4A到4C的示例性红色、绿色和蓝色(RGB)滤光器组的和常规的基于染料的RGB滤光器组的色域的曲线；
[0022]图6B是图4A的示例性红色滤光器的和常规的全电介质红色滤光器的在0°到60°的入射角下的颜色轨迹的曲线；[0023]图6C是图4D的示例性明视滤光器的在0°到60°的入射角下的颜色轨迹的曲线.[0024]图7是本发明的传感器设备的第一实施例的横截面的示意图；以及
[0025]图8是本发明的传感器设备的第二实施例的横截面的示意图。
[0026]本发明的详细描述
[0027]本发明提供了具有被保护的金属层的金属-电介质滤光器，其特别适合于用在传感器设备中。滤光器包括交替地堆叠的多个电介质层和多个金属层。金属层由电介质层内在地保护。特别是，金属层具有由一个或多个电介质层保护性地覆盖的锥形边缘。因此，金属层增加了对环境恶化的抵抗性，导致更耐用的滤光器。
[0028]在一些实施例中，电介质层和金属层被堆叠，而没有任何中间层。参考图1A,布置在衬底110上的滤光器100的第一实施例包括交替地堆叠的三个电介质层120和两个金属层130。每个金属层130被布置在两个电介质层120之间并相邻于这两个电介质层120,且从而被保护而不受环境影响。
[0029]金属层130具有在滤光器100的周边101处的锥形边缘131。换句话说，金属层130在滤光器100的整个中心部分102的厚度实质上是均匀的，但在滤光器100的周边101处的厚度逐渐变小。同样，电介质层120在滤光器100的整个中心部分102的厚度实质上是均匀的，但在滤光器100的周边101处的厚度逐渐变小。因此，滤光器100的中心部分102在高度上实质上是均匀的，而滤光器100的周边101是倾斜的。换句话说，滤光器100具有实质上平的顶部和倾斜的侧边。
[0030]有利地，金属层130的锥形边缘131不暴露于环境。而是，金属层130的锥形边缘131由一个或多个电介质层120覆盖。一个或多个电介质层120例如通过阻止硫和水扩散到金属层130中来抑制金属层130的环境恶化(例如腐蚀)。优选地，金属层130实质上被电介质层120封装。更优选地，金属层130的锥形边缘由相邻的电介质层120保护性地覆盖，且金属层130实质上由相邻的电介质层120封装。
[0031]参考图1B到1G，滤光器100的第一实施例可通过剥离工艺来制造。具体参考图1B，在第一步骤中，提供衬底110。具体参考图1C，在第二步骤中，光致抗蚀层140被施加到衬底110上。一般地，通过旋涂或喷涂来施加光致抗蚀层140。
[0032]具体参考图1D，在第三步骤中，光致抗蚀层140被图案化，以暴露衬底110的将布置滤光器100的区域，即，滤光器区。衬底110的其它区域依然由图案化的光致抗蚀层140覆盖。一般地，通过首先借助于掩模使光致抗蚀层140的覆盖衬底110的滤光器区的区域暴露于紫外(UV)光，并接着通过使用适当的显影剂或溶剂来显影(S卩，蚀刻)光致抗蚀层140的暴露区域，来图案化光致抗蚀层140。
[0033]光致抗蚀层140被图案化，使得围绕滤光器区的图案化的光致抗蚀层140而形成悬突部141 (S卩，底切部)。一般地，悬突部141通过例如使用适当的溶剂用化学方法修改光致抗蚀层140的顶部来形成，使得顶部比光致抗蚀层140的底部显影得更慢。可替代地，悬突部141可通过将双层光致抗蚀层140施加到衬底110来形成，双层光致抗蚀层140由更慢地显影的顶层和更快地显影的底层组成。
[0034]具体参考图1E，在第四步骤中，多层堆叠103被沉积在图案化的光致抗蚀层140和衬底110的滤光器区上。布置在衬底110的滤光器区上的多层堆叠103的一部分形成滤光器100。可通过使用各种沉积技术来沉积相应于滤光器100的层的多层堆叠103的层，这些沉积技术例如是:蒸发(例如热蒸发、电子束蒸发、等离子体辅助蒸发或反应离子蒸发)；溅射(例如磁控溅射、反应溅射、交流(AC)溅射、直流(DC)溅射、脉冲DC溅射或离子束溅射)；化学气相沉积(例如等离子体增强化学气相沉积);以及原子层沉积。而且，可通过使用不同的沉积技术来沉积不同的层。例如，可通过金属靶的溅射来沉积金属层130，且在存在氧的情况下可通过金属靶的反应溅射来沉积电介质层120。
[0035]因为悬突物141遮蔽衬底110的滤光器区的周边，所沉积的层朝向滤光器100的周边101在厚度上逐渐变小。当电介质层120被沉积在金属层130上时，电介质层120不仅覆盖金属层130的顶表面,而且覆盖金属层130的锥形边缘131,从而保护金属层130不受环境影响。
[0036]具体参考图1F，在第五步骤中，在图案化的光致抗蚀层140上的多层堆叠103的一部分连同光致抗蚀层140 —起被移除，即，剥离。一般地，通过使用适当的剥离剂或溶剂来剥离光致抗蚀层140。滤光器100保持在衬底110的滤光器区上。衬底110可例如是常规传感器元件。
[0037]应注意，图1B到IF的剥离工艺也可用于在衬底110上同时形成相同类型(即，具有相同的光学设计)的多个滤光器100。而且，剥离工艺可重复，以便其后在同一衬底110上形成不同类型(即，具有不同的光学设计)的一个或多个滤光器。因此，可在衬底110上形成滤光器阵列。衬底110可以例如是常规传感器阵列。
[0038]参考图1G，在可选的第六步骤中，额外的电介质涂层150被沉积在滤光器100上。可通过使用之前提到的沉积技术之一来沉积电介质涂层150。电介质涂层150覆盖滤光器100的中心部分102和周边101，即，滤光器100的所有暴露的部分，从而保护滤光器100不受环境影响。
[0039]在其它实施例中，滤光器包括布置在电介质层和金属层之间的多个腐蚀抑制层，其进一步保护金属层。参考图2，布置在衬底210上的滤光器200的第二实施例类似于滤光器100的第一实施例，但还包括插入在三个电介质层220和两个金属层230之间的四个腐蚀抑制层260。
[0040]金属层230中的每一个被布置在两个腐蚀抑制层260之间且相邻于这两个腐蚀抑制层260，并因而进一步被保护而不受环境影响。腐蚀抑制层260主要在沉积过程期间抑制金属层230的腐蚀。特别是，腐蚀抑制层260保护金属层230的在光路中的部分，阻止金属层230的光学特性的恶化。优选地，金属层230的锥形边缘231被相邻的腐蚀抑制层260保护性地覆盖，并被最接近的电介质层220保护性地覆盖。因此，金属层230优选地实质上被相邻的腐蚀抑制层260以及被最接近的电介质层220封装。
[0041]滤光器200的第二实施例可通过与用于制造滤光器100的第一实施例的剥离工艺类似的剥离工艺制造。然而，在第四步骤中沉积的多层堆叠的层相应于滤光器200的层。特别是，腐蚀抑制层260在每个金属层230之前和之后被沉积。有利地，腐蚀抑制层260在电介质层220的沉积期间抑制金属层230的腐蚀，即，氧化。
[0042]腐蚀抑制层260可通过使用之前提到的沉积技术之一被沉积为金属化合物，例如金属氮化物或金属氧化物层。可替代地，腐蚀抑制层260可通过首先使用之前提到的沉积技术之一沉积适当的金属层、并随后氧化该金属层来形成。优选地，每个腐蚀抑制层260通过首先沉积适当的金属层、氧化该金属层并接着沉积金属氧化物层来形成。例如，腐蚀抑制层260可通过适当金属靶的溅射、接下来是氧化、再接下来是在存在氧的情况下适当金属靶的反应溅射来形成。在美国专利号7，133，197中公开了形成腐蚀抑制层的方法的进一步的细节。
[0043]本发明的滤光器可具有各种光学设计。此后将更详细地描述示例性滤光器的光学设计。通常，通过为特定的通带选择适当的层数、材料和/或厚度来优化滤光器的光学设计。
[0044]一般地，滤光器包括2到6个金属层、3到7个电介质层和可选的4到12个腐蚀抑制层。通常，增加金属层的数量提供了具有较陡的边缘但具有较低的带内透射率的通带。
[0045]光学设计中的第一层(即，沉积在衬底上的第一层)可以是金属层或电介质层。光学设计中的最后一层(即，沉积在衬底上的最后一层)通常是电介质层。当第一层是金属层时，滤光器可由以(M/D) η的顺序堆叠的η个金属层(M)和η个电介质层(D)组成，其中η≥2。可替代地，滤光器可由以(C/M/C/D)n的顺序堆叠的η个金属层(Μ)、η个电介质层(D)和2η个腐蚀抑制层(C)组成，其中η > 2。当第一层是电介质层时，滤光器可由以D (Μ/D)n的顺序堆叠的η个金属层(M)和η+1个电介质层(D)组成，其中η > 2。可替代地，滤光器可由以D(C/M/C/D)n的顺序堆叠的η个金属层(Μ)、η+1个电介质层(D)和2η个腐蚀抑制层(C)组成，其中η >2。
[0046]每个金属层由金属或合金组成。一般地，每个金属层由银组成。可替代地，每个金属层可由银合金组成。例如，基本上由大约0.5重量百分比(wt%)的金、大约0.5wt%的锡，以及余量为银(a balance of silver)组成的银合金可提供提高的抗腐蚀性。通常但不是必要地，金属层由相同的金属或合金组成，但具有不同的厚度。一般地，每个金属层具有在大约5nm和大约50nm之间、优选地在大约IOnm和大约35nm之间的物理厚度。
[0047]每个电介质层由电介质材料组成。一般地，每个电介质层由在可见光光谱区中透明的高折射率电介质材料(即，具有在550nm下大于大约1.65的折射率的电介质材料)组成。高折射率电介质材料的适当例子包括二氧化钛(Ti02)、二氧化锆(Zr02)、五氧化二铌(Nb2O5)、五氧化钽(Ta2O5)和它们的混合物。优选地，高折射率电介质材料也是UV吸收的，即，在近UV光谱区中吸收。例如，包括TiO2和/或Nb2O5或由TiO2和/或Nb2O5组成的高折射率电介质材料可提供增强的UV阻拦，即，在近UV光谱区中的较低的带外透射率。优选地，高折射率电介质材料具有在550nm下大于大约2.0、更优选地在550nm下大于大约2.35的折射率。较高的折射率通常是合乎需要的。然而，当前可用的透明高折射率电介质材料通常具有在550nm下小于大约2.7的折射率。
[0048]通常但不是必要地，电介质层由相同的电介质材料组成，但具有不同的厚度。一般地，每个电介质层具有在大约20nm和大约300nm之间的厚度。这个物理厚度被选择为与光学设计所需要的四分之一波光学厚度(QWOT)相对应。QWOT被定义为4nt，其中η是电介质材料的折射率，而t是物理厚度。一般地，每个电介质层具有在大约200nm和大约2400nm之间的QW0T。
[0049]每个可选的腐蚀抑制层由腐蚀抑制材料组成。一般地,腐蚀抑制层由腐蚀抑制电介质材料组成。适当的腐蚀抑制电介质材料的例子包括氮化娃(Si3N4)、TiO2、Nb2O5、氧化锌(ZnO)和它们的混合物。优选地，腐蚀抑制电介质材料是具有比金属层的金属或合金更高的伽伐尼电位(galvanic potential)的金属的化合物,例如氮化物或氧化物。
[0050]腐蚀抑制层通常适当地薄，以实质上避免对滤光器的光学设计作出贡献，特别是当它们在可见光光谱区中吸收时。一般地，每个腐蚀抑制层具有在大约0.1nm和大约IOnm之间、优选地在大约Inm和大约5nm之间的物理厚度。在美国专利号7，133，197中公开了适当的腐蚀抑制层的进一步的细节。
[0051]可选的电介质涂层由电介质材料组成。电介质涂层可由相同的电介质材料组成，并可具有与电介质层同样的厚度。一般地，电介质涂层由与最后一个电介质层相同的电介质材料组成，并具有最后一个电介质层的设计厚度(即，光学设计所需的厚度)的一部分的厚度。换句话说，光学设计的最后一个电介质层在电介质层和电介质涂层之间分摊。例如，如果最后一个电介质层具有设计厚度td，且电介质涂层具有涂层厚度tc，例如250QW0T，则最后一个电介质层的实际厚度ta由ta=td_tc给出。
[0052]参考图3,滤光器300 —般具有滤光器高度h (即，滤光器300的中心部分离衬底310的高度),所述高度小于I μ m,优选地小于0.6 μ m。此外一般地,滤光器300具有滤光器宽度w(即，滤光器300的中心部分的宽度)，所述宽度小于2 μ m、优选地小于I μ m。有利地，当通过剥离工艺形成多个滤光器300时，相对小的滤光器高度允许较小的滤光器间隔。一般地，滤光器300具有滤光器间隔d (即，在最接近的滤光器300的中心部分之间的间隔)，所述间隔小于2 μ m、优选地小于I μ m。
[0053]滤光器是具有高带内透射率和低带外透射率的金属-电介质带通滤光器，即，诱导透射滤光器。一般地，滤光器具有大于大约50%的最大带内透射率,在大约300nm和大约400nm之间，即，在近UV光谱区中具有小于大约2%的平均带外透射率，以及在大约750nm和大约IlOOnm之间，S卩，在红外(IR)光谱区中具有小于大约0.3%的平均带外透射率。通常，滤光器还具有低的角偏移，即，在从0°起的入射角变化的情况下的中心波长偏移。一般地，对于中心在600nm处的滤光器,滤光器在60°入射角下具有在幅值上小于大约5%或小于大约30nm的角偏移。
[0054]在一些实施例中，滤光器是具有在可见光光谱区中的相对窄的颜色通带的颜色滤光器。例如，滤光器可以是红色、绿色、蓝色、青色、黄色或紫红色滤光器。在其它实施例中，滤光器是明视滤光器(photopic filter)，其具有在可见光光谱区中的明视通带，S卩，模拟人眼对相对亮的光的光谱响应的通带。又在一些其它实施例中，滤光器是在可见光光谱区中具有相对宽的通带的IR阻拦滤光器。
[0055]示例性红色、绿色和蓝色滤光器，S卩，示例性RGB滤光器组的光学设计(B卩，层数、材料和厚度)分别在图4A、4B和4C中被制成表。示例性明视滤光器的光学设计在图4D中被制成表。每种光学设计的层从沉积在衬底上的第一层起被编号。
[0056]每个金属层由银组成，并具有在大约13nm和大约34nm之间的物理厚度。每个电介质层由高折射率电介质材料(H)组成，并具有在大约240nm和大约2090nm之间的QWOT。例如，高折射率电介质材料可以是在550nm下具有大约2.43的折射率的Nb2O5和TiO2的混合物。每个腐蚀抑制层由ZnO组成，且每层具有大约2nm的物理厚度。
[0057]当高折射率电介质材料在550nm下具有大约2.43的折射率时，红色滤光器的滤光器高度为606nm，绿色滤光器的滤光器高度为531nm，蓝色滤光器的滤光器高度为252nm，以及明视滤光器的滤光器高度为522nm。这些滤光器的高度明显小于常规全电介质滤光器的滤光器高度。
[0058]在图5A和5B中绘制出示例性红色、绿色和蓝色滤光器的透射光谱570、571和572。示例性红色滤光器的透射光谱570包括中心在大约620nm处的红色通带，示例性绿色滤光器的透射光谱571包括中心在大约530nm处的绿色通带，以及示例性蓝色滤光器的透射光谱572包括中心在大约445nm处的蓝色通带。
[0059]在图5C中绘制出在0°到60°的入射角下的示例性明视滤光器的透射光谱573和574。在0°入射角下的示例性明视滤光器的透射光谱573包括中心在大约555nm处的明视通带。在60°入射角下的示例性明视滤光器的透射光谱574中，明视通带中心在大约520nm处。换句话说，在60°入射角下的示例性明视滤光器的角偏移为大约-25nm。
[0060]每个示例性滤光器具有大于大约60%的最大带内透射率。有利地,示例性滤光器提供相对于常规基于染料滤光器和全电介质滤光器的提高的IR阻拦，减少了由IR泄漏引起的噪声。具体地，每个示例性滤光器具有在大约750nm和大约IlOOnm之间(S卩，在IR光谱区中)的小于大约0.3%的平均带外透射率。示例性滤光器，特别是示例性红色滤光器还提供相对于一些常规金属-电介质颜色滤光器提高的UV阻拦，减少了由UV泄漏引起的噪声。具体地，每个示例性滤光器具有在大约300nm和大约400nm之间(S卩，在近UV光谱区中)的小于大约2%的平均带外透射率。
[0061]示例性RGB滤光器组的色域680连同常规的基于染料的RGB滤光器组的色域681一起绘制在图6A中的CIE xy色度图中，用于比较。有利地，示例性RGB滤光器组的色域680明显大于常规的基于染料的RGB滤光器组的色域681。
[0062]在0°到60°的入射角下的示例性红色滤光器的颜色轨迹682连同在0°到60°的入射角下的常规的全电介质红色滤波片的颜色轨迹683 —起绘制在图6B中的CIE xy色度图中。在0°到60°的入射角下的示例性明视滤光器的颜色轨迹684绘制在图6C中的CIE xy色度图中。有利地，不例性滤光器的角偏移明显小于常规的全电介质滤光器的角偏移。
[0063]本发明的滤光器当被包括为传感器设备的一部分时特别有用。所述传感器设备可以是除了包括本发明的一个或多个滤光器以外还包括一个或多个传感器元件的任何类型的传感器设备。例如，所述传感器设备可以是环境光传感器、接近度传感器或图像传感器。一个或多个传感器元件可以是任何类型的常规传感器元件。一般地，所述一个或多个传感器兀件是光电传感器，例如光电二极管、电荷稱合器件(CCD)传感器兀件或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器元件。所述一个或多个传感器元件可以是正面或背面照明的。
[0064]所述一个或多个滤光器被布置在一个或多个传感器元件上，使得一个或多个滤光器过滤被提供到一个或多个传感器元件的光。一般地，每个滤光器被布置在一个传感器元件上。换句话说，传感器设备的每个象素一般包括一个波光器和一个传感器元件。优选地，所述一个或多个滤光器被直接布置在一个或多个传感器兀件上。例如，所述一个或多个滤光器可通过剥离工艺在一个或多个传感器兀件上形成。然而，在一些实例中，可以有布置在一个或多个滤光器和一个或多个传感器元件之间的一个或多个涂层。
[0065]在一些实施例中，传感器设备包括单个传感器元件和布置在传感器元件上的单个滤光器。参考图7,传感器设备790的第一实施例包括传感器兀件711和布置在传感器兀件711上的滤光器700。例如,传感器设备790可以是环境光传感器,传感器711可以是光电二极管，且滤光器700可以是明视滤光器，例如图4D的示例性明视滤光器或IR阻拦滤光器。
[0066]在其它实施例中，传感器设备包括多个传感器兀件和布置在多个传感器兀件上的多个滤光器。一般地，传感器元件被布置成阵列。换句话说，传感器元件形成传感器阵列，例如光电二极管阵列、CCD阵列、CMOS阵列或任何其它类型的常规传感器阵列。此外一般地，滤光器被布置成阵列。换句话说，滤光器形成滤光器阵列，例如颜色滤光器阵列(CFA)。优选地，传感器阵列和滤光器阵列是相应的二维阵列，即，镶嵌图案(mosaics)。例如，阵列可以是具有行和列的矩形阵列。
[0067]通常，这些滤光器实质上彼此分离。换句话说，滤光器的周边通常彼此不接触。然而，在一些实例中，滤光器的电介质层可能无意地接触，而金属层特别是锥形边缘保持彼此分离。
[0068]一般地，多个滤光器包括具有彼此不同的通带的不同类型的滤光器。例如，多个滤光器可包括颜色滤光器，例如红色、绿色、蓝色、青色、黄色和/或紫红色滤光器、明视滤光器、IR阻拦滤光器或其组合。在一些实施例中，多个滤光器包括形成CFA的不同类型的颜色滤光器。例如，多个滤光器可包括形成RGB滤光器阵列(例如Bayer滤光器阵列)的红色、绿色和蓝色滤光器，例如图4A到4C的示例性红色、绿色和蓝色滤光器。
[0069]有利地，不同类型的滤光器可具有彼此不同数量的金属层和/或不同厚度的金属层。在一些实施例中，不同类型的滤光器中的至少两个包括彼此不同数量的金属层。在同一或其它实施例中，不同类型的滤光器中的至少两个具有彼此不同的金属层厚度。例如，图4C的示例性蓝色滤光器与图4A和4B的示例性红色和绿色滤光器具有不同数量的金属层。而且，图4A到4C的所有示例性红色、绿色和蓝色滤光器具有彼此不同的金属层厚度。
[0070]参考图8，传感器设备890的第二实施例包括多个传感器元件811和布置在多个传感器元件811上的多个滤光器800和804。多个滤光器800和804包括具有第一通带的第一类型的滤光器800和具有与第一通带不同的第二通带的第二类型的滤光器804。例如，传感器设备890可以是图像传感器，多个传感器元件811可形成CCD阵列，且多个滤光器800和804可形成Bayer滤光器阵列，图中只示出其中一行的一部分。第一类型的滤光器800可以是绿色滤光器，例如示例性图4B的示例性绿色滤光器，而第二类型的滤光器804可以是蓝色滤光器，例如示例性图4C的示例性蓝色滤光器。
[0071]当然，可设想很多其它实施例而不偏离本发明的精神和范围。
【权利要求】
1.一种传感器设备,包括: 一个或多个传感器元件；以及 一个或多个滤光器，所述一个或多个滤光器被布置在所述一个或多个传感器兀件上，其中所述一个或多个滤光器中的每一个包括: 多个电介质层；以及 与所述多个电介质层交替地堆叠的多个金属层，其中所述多个金属层中的每一个在所述滤光器的周边处具有由所述多个电介质层中的一个或多个保护性地覆盖的锥形边缘。
2.如权利要求1所述的传感器设备，其中所述一个或多个滤光器被直接布置在所述一个或多个传感器元件上。
3.如权利要求2所述的传感器设备，其中所述一个或多个滤光器通过剥离工艺在所述一个或多个传感器兀件上形成。
4.如权利要求1所述的传感器设备，其中所述一个或多个滤光器具有实质上平的顶部和倾斜的侧部。
5.如权利要求1所述的传感器设备，其中所述多个金属层中的每一个实质上被所述多个电介质层中的两个最接近的电介质层封装。
6.如权利要求1所述的传感器设备，其中所述多个金属层中的每一个由银组成。
7.如权利要求1所述的传感器设备，其中所述多个电介质层中的每一个由在550nm下具有大于大约2.0的折射率的 高折射率电介质材料组成。
8.如权利要求7所述的 传感器设备，其中所述高折射率电介质材料是紫外吸收的，并且其中所述一个或多个滤光器中的每一个具有在大约300nm和大约400nm之间的小于大约2%的平均带外透射率。
9.如权利要求1所述的传感器设备，其中所述多个电介质层中的每一个由二氧化钛、二氧化锆、五氧化二铌、五氧化钽或它们的混合物组成。
10.如权利要求1所述的传感器设备，其中所述一个或多个滤光器中的每一个还包括布置在所述多个电介质层和所述多个金属层之间的多个腐蚀抑制层。
11.如权利要求10所述的传感器设备，其中所述电介质层D、所述多个腐蚀抑制层C和所述多个金属层M以D(C/M/C/D)n的顺序堆叠，且其中η≤2。
12.如权利要求10所述的传感器设备，其中所述多个腐蚀抑制层中的每一个由ZnO组成。
13.如权利要求1所述的传感器设备，还包括保护性地覆盖所述一个或多个滤光器的电介质涂层。
14.如权利要求1所述的传感器设备，其中所述一个或多个滤光器是一个或多个颜色滤光器、明视滤光器、红外阻拦滤光器或它们的组合。
15.如权利要求1所述的传感器设备，其中所述一个或多个传感器元件由多个传感器元件组成，且其中所述一个或多个滤光器由多个滤光器组成。
16.如权利要求15所述的传感器设备，其中所述一个或多个传感器元件被布置成二维阵列，且其中所述多个滤光器被布置成相应的二维阵列。
17.如权利要求15所述的传感器设备，其中所述多个滤光器实质上彼此分离。
18.如权利要求15所述的传 感器设备，其中所述多个滤光器包括不同类型的滤光器，所述不同类型的滤光器具有彼此不同的通带。
19.如权利要求18所述的传感器设备，其中所述不同类型的滤光器中的至少两个包括彼此不同数量的金属层。
20.如权利要求18所述的传感器设备，其中所述不同类型的滤光器中的至少两个具有彼此不同的金属层厚度。
【文档编号】H01L27/146GK103887318SQ201310704361
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2012年12月19日
【发明者】乔治·J.·欧肯法斯 申请人:Jds尤尼弗思公司