[发明专利]具有超材料分色的CMOS彩色图像传感器

权利要求书

1.一种用于构建三维(3D)散射结构的方法，包括:

形成包括第一电介质和金属丝线网络的电介质结构，其中根据一个或多个目标功能选择金属丝线的位置、形状和尺寸；和

从电介质结构蚀刻掉金属丝线，从而形成包含填充有第一电介质和空隙的空间的结构，其中空隙的位置、形状和尺寸根据一个或多个目标函数，

其中如此形成的3D光散射结构被配置成接收电磁波并根据一个或多个目标函数来散射电磁波。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括用不同于所述第一电介质的第二电介质填充所述空隙，从而获得由两种不同电介质制成的3D光散射结构。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过在3D散射结构中产生过孔来执行蚀刻。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中通过CMOS工艺来执行所述形成。

5.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一和第二介电材料分别包括SiCOH和TiO2。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中使用堆叠层来执行所述形成。

7.根据权利要求6所述的方法，其中使用基于梯度下降的优化方法来提供空隙的位置和大小。

8.根据权利要求7所述的方法，其中每一层内的空隙具有均由一个或多个参数表示的几何形状。

9.根据权利要求8所述的方法，其中每个几何形状是矩形，并且所述一个或多个参数包括沿水平方向的两个宽度和中心。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述优化方法包括使用连续优化算法提供初始3D图案，以在每层内产生沿水平方向的折射率分布。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述优化方法进一步包括:

对于每一层:

识别折射率分布的最小值以提供空隙的位置；

基于连续优化算法，对空隙进行等级排序以指示每个空隙如何被二元化；

从最高等级到最低等级的空隙，为每个空隙设置两个宽度和中心；

对照设定的尺寸和设定的间距需求来检查每个空隙，以提供一组可接受的空隙；和

基于连续优化算法扰动所述一组可接受空隙的两个空隙宽度，以进一步优化和改善3D散射结构的整体性能。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述设定的尺寸和间距需求与CMOS制造约束条件相关。

13.一种基于前述权利要求中任一项的方法构建的图像传感器。