[发明专利]金属-电介质滤光器、传感器设备及制造方法

说明书

本公开涉及金属‑电介质滤光器、传感器设备及制造方法。提供了滤光器、包括滤光器的传感器设备以及制造滤光器的方法。滤光器包括交替堆叠的一个或多个电介质层和一个或多个金属层。金属层由电介质层内在地保护。具体来说，金属层具有由电介质层中的一个或多个电介质层保护性覆盖的斜切边缘。

本申请是申请日为2014年6月18日，申请号为201480079828.9，发明名称为“金属-电介质滤光器、传感器设备及制造方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及金属-电介质滤光器、包括这一滤光器的传感器设备以及制造这一滤光器的方法。

发明背景

光学传感器被用于光学传感器设备(诸如，图像传感器、环境光传感器、接近度传感器、颜色传感器以及UV传感器)，以将光学信号转换成电信号，允许光学信号的检测或者图像采集。光学传感器通常包括一个或多个传感器元件以及设置在一个或多个传感器元件上的一个或多个滤光器。

例如，彩色图像传感器包括设置成阵列的多个滤色器，即，滤色器阵列(CFA)。CFA包括具有不同的颜色通频带的不同类型的滤色器，例如，红、绿、蓝(RGB)滤光器。

传统上，将使用染料形成的吸收滤光器用作滤色器。不幸的是，这种基于染料的滤色器具有相对宽的颜色通频带，这造成颜色不够鲜艳。可替换地，可以将由堆叠电介质层形成的分色滤光器(即，干涉滤光器)用作滤色器。这种全电介质滤色器具有较高的透射水平和较窄的颜色通频带，这造成较明亮的并且较鲜艳的颜色。然而，随着入射角的改变，全电介质滤色器的颜色通频带经历相对大的中心波长偏移，这造成在颜色上不理想的偏移。

此外，全电介质滤色器通常包括大量的堆叠电介质层，并且全电介质滤色器相对厚。结果，全电介质滤色器昂贵并且难以制造。具体来说，全电介质滤色器难以化学蚀刻。因此，优选将剥离工艺用于图案化。用于对CFA中的全电介质滤色器进行图案化的剥离工艺的示例在1992年6月9日颁布的Hanrahan的美国专利No.5,120,622中、1998年1月27日颁布的Buchsbaum的美国专利No.5,711,889中、2001年5月29日颁布的Edlinger等人的美国专利No.6,238,583中、2003年10月28日颁布的Buchsbaum等人的美国专利No.6,638,668中以及2010年1月19日颁布的Buchsbaum等人的美国专利No.7,648,808中被公开。然而，剥离工艺通常受限于是滤层高度的大约两倍的滤波器间隔，这使得难以实现适合较小的彩色图像传感器的全电介质CFA。

除了透射颜色通频带中的可见光之外，基于染料的滤色器和全电介质滤色器两者同样透射带来噪声的红外(IR)光。因此，彩色图像传感器通常还包括设置在CFA之上的IR阻挡式滤光器。IR阻挡式滤光器还被用于在可见光谱范围中操作的其他光学传感器设备。传统上，将由彩色玻璃形成的吸收滤光器或者由堆叠电介质层形成的分色滤光器用作IR阻挡式滤光器。可替换地，可以将由堆叠金属和电介质层形成的诱导透射滤光器用作IR阻挡式滤光器。金属-电介质IR阻挡式滤光器的示例在1997年7月15日颁布的Sakamoto等人的美国专利No.5,648,653中以及2006年11月7日颁布的Ockenfuss等人的美国专利No.7,133,197中被公开。

为了避免使用IR阻挡式滤光器，可以将由堆叠金属和电介质层形成的诱导透射滤光器用作滤色器。金属-电介质滤光器(诸如，金属-电介质滤色器)是内在地阻挡IR的。通常，金属-电介质滤色器具有不会随着入射角的改变而在波长上显著偏移的、相对窄的颜色通频带。此外，金属-电介质滤色器通常比全电介质滤色器薄得多。金属-电介质滤色器的示例在1990年12月25日颁布的McGuckin等人的美国专利No.4,979,803中、2000年2月29日颁布的Wang的美国专利No.6,031,653中、2009年12月10日公布的Gidon等人的美国专利申请No.2009/0302407中、2011年8月25日公布的Grand的美国专利申请No.2011/0204463中以及2012年4月12日公布的Gidon等人的美国专利申请No.2012/0085944中被公开。