[发明专利]在空气界面具有高折射率材料的抗反射涂层

说明书

本申请涉及在空气界面处具有高折射率材料的抗反射涂层。具体来说，本申请涉及包含多个交替的高和低折射率(相对于空气折射率)的透明材料层的抗反射涂层，其中有意将所述高折射率层定位于空气界面处。

技术领域

本发明涉及图像传感器的抗反射(AR)涂层。具体地，抗反射涂层是多层涂层，其在较硬高折射率材料与较软低折射率材料之间交替，且高折射率材料位于AR涂层与空气之间的空气界面处。

背景技术

AR涂层广泛用于图像传感器中。其通常应用于护罩玻璃或透镜的顶部上，并且经定位使其空气界面面向入射光。如图9中所示，经封装互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器封装900包括护罩玻璃910、包含微透镜(未显示)的CMOS图像传感器(CIS)装置930、衬底、光检测区(未显示)和金属连接区(未显示)、围堰940和焊球950。护罩玻璃910的顶部涂布有AR涂层920，所述AR涂层经定位使其空气界面面向入射光。

一种类型的AR涂层是多层涂层，由多层高和低折射率材料组成。基于相消干涉原理，多层AR涂层的作用是将光反射降低到在入射光的仅百分之几内，使得增强光学透射。

发明内容

光学元件上的抗反射涂层可包括多个交替的高和低折射率(相对于空气折射率)的透明材料层。高折射率材料的实例是氧化钽。低折射率材料的实例是氧化硅。常规设计始终将低折射率层置于抗反射层与空气之间的界面处，以使与空气匹配的折射率最大化，且使界面处的光学损失最小化。本发明有意将高折射率层置于空气界面处。由于高折射率层通常是比低折射率层更硬的材料，本设计将使抗反射涂层更抗刮擦。同时，此界面高折射率层的厚度要保持极薄，约1纳米到2纳米，以减少界面层的高折射率与空气折射率之间的失配引起的光学损失。

附图说明

图1是多层抗反射(AR)涂层的剖视图，显示将低折射率材料置放在空气界面处的常规设计。

图2是多层AR涂层的剖视图，其中高折射率材料在空气界面处。

图3是AR涂层的剖面的实际扫描电子显微镜(SEM)图像，显示氧化钽Ta₂O₅和二氧化硅SiO₂的交替层，其中高折射率Ta₂O₅层位于空气界面处。

图4A是多层Ta₂O₅/SiO₂AR涂层的波长相对透射率测量图，其中1纳米高折射率Ta₂O₅最外层位于空气界面处。

图4B是多层Ta₂O₅/SiO₂AR涂层的波长相对反射率测量图，其中1纳米高折射率Ta₂O₅最外层位于空气界面处。

图5A是多层Ta₂O₅/SiO₂AR涂层的波长相对透射率图，其中高折射率Ta₂O₅最外层位于空气界面处。比较两个厚度的最外Ta₂O₅层的透射性能。

图5B是多层Ta₂O₅/SiO₂AR涂层的波长相对反射率图，其中高折射率Ta₂O₅最外层位于空气界面处。比较两个厚度的最外Ta₂O₅层的反射率性能。

图6A是多层AR涂层的波长相对透射率图，其中高折射率最外层位于空气界面处。比较最外层的两种高折射率材料Ta₂O₅与Si₃N₄的透射性能。