基于介质镜的多光谱滤波器阵列制造技术

光学传感器装置可包括光学传感器组。光学传感器装置可包括基底。光学传感器装置可包括设置在基底上的多光谱滤波器阵列。多光谱滤波器阵列可包括设置在基底上的第一介质镜。多光谱滤波器阵列可包括设置在第一介质镜上的间隔件。间隔件可包括层组。多光谱滤波器阵列可包括设置在间隔件上的第二介质镜。第二介质镜可与传感器元件组中的两个或更多个传感器元件对齐。

Multi spectral filter array based on dielectric mirror

The optical sensor device may comprise an optical sensor group. The optical sensor device may include a substrate. The optical sensor device may include a multispectral filter array disposed on the substrate. The multispectral filter array may include a first dielectric mirror disposed on the substrate. The multispectral filter array may include a spacer disposed on the first dielectric mirror. The spacer may include a group of layers. The multispectral filter array may include a second dielectric mirror disposed on the spacer. The second dielectric mirror can be aligned with two or more sensor elements in the sensor element group.

【技术实现步骤摘要】
基于介质镜的多光谱滤波器阵列
本专利技术涉及多光谱滤波器阵列，更具体地涉及基于介质镜的多光谱滤波器阵列。
技术介绍
可采用多光谱成像装置来捕捉多光谱图像数据。例如，多光谱成像装置可以捕捉涉及一组电磁频率的图像数据。该多光谱成像装置可以包括捕捉图像数据的传感器元件组(例如，光学传感器、光谱传感器、和/或图像传感器)。例如，可以采用传感器元件组来捕捉涉及多个频率的信息。传感器元件的一个特定的传感器元件可以与一个滤波器相关联，该滤波器限制朝向该特定传感器元件引导的频率范围。
技术实现思路
根据一些可能的实施方式，光学传感器装置可包括光学传感器组。光学传感器装置可包括基底。光学传感器装置可以包括设置在基底上的多光谱滤波器阵列。多光谱滤波器阵列可包括设置在基底上的第一介质镜(dielectricmirror)。该多光谱滤波器阵列可包括设置在第一介质镜上的间隔件。间隔件可包括层组。多光谱滤波器阵列可包括设置在间隔件上的第二介质镜。第二介质镜可与传感器元件组中的两个或更多个传感器元件对齐。根据一些可能的实施方式，光学滤波器可包括第一层。第一层可以是第一介质镜，以反射朝向所述第一层引导的一部分光。第一层可沉积在与光学传感器组相关联的基底上。光学滤波器可包括第二层组。第二层组可仅沉积在第一层上。第二层组可与对应于传感器元件组的通道组相关联。通道组中的通道，可与一特定的厚度相关联，该特定的厚度与朝向所述光学传感器组中的一特定光学传感器引导的光的特定波长相对应。光学滤波器可包括第三层。第三层可以是第二介质镜，以反射朝向所述第三层引导的一部分光。第三层可沉积在与所述第二层组相关联的所述传感器元件组中的多个上。根据一些可能的实施方式，系统可包括嵌入在基底中的光学传感器组。系统可以包括沉积在基底上的多光谱滤波器阵列。多光谱滤波器可包括第一介质镜，以部分地反射来自于光源的光。第一介质镜可包括高折射率层和低折射率层的第一四分之一波长堆叠部(stack)。多光谱滤波器可包括第二介质镜，以部分地反射来自于光源的光。第二介质镜可包括高折射率层和低折射率层的第二四分之一波长堆叠部。多光谱滤波器阵列可包括：设置在所述第一介质镜和所述第二介质镜之间的多个高折射率间隔件层。附图说明图1是文中描述的示例性实施方式的概略图；图2是用于制造具有多光谱滤波器阵列的传感器装置的示例性工艺的示图；图3A-3C是涉及示于图2的示意性工艺的示例性实施方式的示图；图4A-4C是涉及示于图2的示意性工艺的另一示例性实施方式的示图；图5A和5B是涉及示于图2的示意性工艺的另一示例性实施方式的示图；以及图6A和6B是涉及示于图2的示意性工艺的另一示例性实施方式的示图。具体实施方式下文中对示例性实施方式的详细的描述参考附图。在不同附图中的相同的附图标记可以指示相同或类似的元件。传感器元件(例如，光学传感器)可以被结合进光学传感器装置，以获取关于一组电磁频率的信息(例如，光谱数据)。例如，光学传感器装置可包括特定的传感器元件，诸如图像传感器，多光谱传感器，或者进行被朝向特定的传感器元件引导的光的传感器测量的传感器。在该情况下，光学传感器装置可以采用一种或多种图像传感器技术，诸如使用互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的图像传感器，或是采用电荷耦合装置(CCD)技术的图像传感器，等等。光学传感器装置可包括多个传感器元件(例如，传感器元件的阵列，传感器元件的超级阵列(superarray)，传感器元件的分布式阵列，等)，每个配置为获取图像数据。另外地，或替代地，光学传感器装置可包括传感器元件组，其配置为获取图像组，其中每个与光的不同波长相关联。传感器元件可以与过滤用于传感器元件的光的滤波器相关联。例如，传感器元件可以与线性可变滤波器(LVF)、圆性可变滤波器(CVF)、法布里—珀罗滤波器等对齐，以使得朝向光学传感器引导的一部分光被过滤。然而，难以适应LVF或CVF来集成滤波器阵列，或者将滤波器形成图案为与半导体相关联。然而，一些滤波器组用于多光谱感测，其可与相对于高的角位移值(angleshiftvalues)、相对小的光谱范围等相关联，这可能减少可被捕捉的信息的光谱范围或者降低被捕捉的信息的精度。此外，环境条件，诸如温度等，可能通过使得滤波器改变朝向传感器元件引导的光的波长而影响传感器的操作。文中所描述的实施方式可采用使用介质镜(诸如用于多光谱感测的四分之一波长堆叠类型镜，或者分布式布拉格反射镜类型镜)的环保耐久的多光谱滤波器阵列。以这种方式，光学滤波器可被提供至光学传感器装置，并具有相对于一种或多种其他类型的滤波器的改进的耐久性，改进的光谱范围，改进的热偏移，改进的透射率，以及降低的角位移。此外，相对于一种或多种其他类型的滤波器，将滤波器结合进基于半导体的传感器元件或传感器元件阵列的难度可被降低。图1是文中描述的示例性实施方式100的概略图。如图1所示，多光谱滤波器105可包括第一介质镜110-1、第二介质镜110-2和间隔件102。如图1进一步示出的，第一介质镜110-1和第二介质镜110-2可夹有(sandwich)间隔件120。换句话说，间隔件120可以将第一介质镜110-1和第二介质镜110-2以一阈值距离隔开，和/或间隔件120的表面可以至少部分地被第一介质镜110-1和第二介质镜110-2封闭。在一些实施方式中，介质镜110可以与特定的材料相关联。例如，介质镜110可以是形成四分之一波长堆叠部的介质材料的沉积层(例如，沉积的氢化硅层组或二氧化硅层组)。介质镜110-2可以和与多光谱滤波器阵列的每个通道相关联的传感器元件阵列的每个传感器元件相对齐。在一些实施方式中，间隔件120可以包括一个或多个间隔件层130。例如，间隔件120可以包括间隔件层130-1到130-5(例如，介质层)的组。在一些实施方式中，一个或多个层130的厚度可以与确保对于特定波长的最小间隔件厚度相关联。在一些示例中，诸如对于将被引导至一个或多个传感器的842纳米(nm)的波长，层130-1可与108.5nm的厚度相关联。以这种方式，间隔件120确保了对于将被朝向一个或多个传感器元件引导的光的波长来说介质镜110之间的最小的间隔。在一些实施方式中，一个或多个间隔件层130的厚度可以基于二进制变化。例如，间隔件层130-2可以与约26.9纳米(nm)的厚度相关联，间隔件层130-3可以与约13.5(nm)的厚度相关联，间隔件层130-4可以与约6.7(nm)的厚度相关联，以及，间隔件层130-5可以与约3.4(nm)的厚度相关联。在一些实施方式中，多光谱滤波器105可以沉积在与传感器系统的光学传感器装置相关联的基底上。例如，介质镜110-1可以(例如，经由沉积工艺和/或光刻抬离工艺)沉积在基底上，该基底包括传感器元件阵列以捕捉信息(例如，光谱数据)。在一些实施方式中，间隔件120可以允许涉及多个波长的信息的捕捉。例如，间隔件120的与第一传感器元件(例如，背照式光学传感器或前照式光学传感器)对齐的第一部分可以与第一厚度相关联，并且间隔件120的与第二光学传感器对齐的第二部分可以与第二厚度相关联。在该情况下，朝向第一传感器元件和第二传感器元件引导的光可以在第一传感器元件处基于第一厚度对应于第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学传感器装置，包括：光学传感器组，基底；以及设置在所述基底上的多光谱滤波器阵列，所述多光谱滤波器阵列包括：设置在所述基底上的第一介质镜，设置在所述第一介质镜上的间隔件，所述间隔件包括层组，设置在所述间隔件上的第二介质镜；并且其中，所述第二介质镜与所述传感器元件组中的两个或更多个传感器元件对齐。

【技术特征摘要】
2015.12.29 US 62/272,086;2016.02.12 US 62/294,970;1.一种光学传感器装置，包括：光学传感器组，基底；以及设置在所述基底上的多光谱滤波器阵列，所述多光谱滤波器阵列包括：设置在所述基底上的第一介质镜，设置在所述第一介质镜上的间隔件，所述间隔件包括层组，设置在所述间隔件上的第二介质镜；并且其中，所述第二介质镜与所述传感器元件组中的两个或更多个传感器元件对齐。2.如权利要求1所述的光学传感器装置，其中，所述第一介质镜具有均匀的厚度。3.如权利要求1所述的光学传感器装置，其中，所述间隔件完全地设置在所述第一介质镜上。4.如权利要求1所述的光学传感器装置，其中，所述第二介质镜与所述传感器元件组中的大部分对齐。5.如权利要求1所述的光学传感器装置，其中，所述第二介质镜覆盖所述传感器元件组中的所有传感器元件。6.如权利要求1所述的光学传感器装置，其中，所述层组包括：间隔件层组，所述间隔件层组中的第一层对应于与所述光学传感器组对齐的光学通道组中的第一通道，并且与第一厚度相关联，以及所述间隔件层组中的第二层对应于所述光学通道组中的第二通道，并且与第二厚度相关联，所述第二厚度不同于所述第一厚度。7.如权利要求1所述的光学传感器装置，其中，所述第一介质镜和所述第二介质镜包括以下中的至少一个：氢化硅基镜，或二氧化硅基镜。8.如权利要求1所述的光学传感器装置，其中，所述间隔件包括以下材料中的至少一种：氧化物基材料，氮化物基材料，锗(Ge)基材料，或硅(Si)基材料。9.如权利要求1所述的光学传感器装置，其中，所述多光谱滤波器阵列中的一个或多个层是沉积层，所述沉积层通过使用脉冲磁控溅射工艺或剥离工艺而被沉积在所述基底上。10.如权利要求1所述的光学传感器装置，其中，所述基底是半导体基底或玻璃基的基底；以及其中，所述光学传感器组还包括以下元件中的至少一个：设置在所述基底上的光电二极管阵列，设置在所述基底上的电荷耦合装置(CCD)传感器阵列，或设置在所述基底上的互补金属氧化物半导体(CMOS...

【专利技术属性】
技术研发人员：GJ奥肯富斯，
申请(专利权)人：唯亚威解决方案股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US