[发明专利]谐振滤波器图像传感器及相关的制造方法

权利要求书

1.一种谐振滤波器图像传感器，包括：

像素阵列，包括多个像素，所述多个像素包括第一像素、第二像素和第三像素；以及

微谐振器层，位于所述像素阵列上方，包括由第一材料形成的多个微谐振器，所述第一材料在自由空间波长500纳米处具有小于0.02的消光系数，所述多个微谐振器包括与第二微谐振器相邻但不接触的第一微谐振器，所述第一微谐振器和第二微谐振器各自至少部分地在所述多个像素的相同像素上方；且所述多个微谐振器的第一微谐振器位于所述第一像素上方并具有第一直径；所述多个微谐振器的第二微谐振器位于所述第二像素上方并具有第二直径；所述多个微谐振器的第三微谐振器位于所述第三像素上方并具有第三直径，所述第一直径、所述第二直径和所述第三直径彼此不同。

2.根据权利要求1所述的谐振滤波器图像传感器，其中，所述多个像素的每个具有至少部分地在其上方的所述多个微谐振器的至少一个。

3.根据权利要求1所述的谐振滤波器图像传感器，其中，所述第一材料具有第一折射率，且所述谐振滤波器图像传感器还包括覆盖所述微谐振器层的低折射率层，所述低折射率层具有比所述第一折射率小的第二折射率。

4.根据权利要求3所述的谐振滤波器图像传感器，其中，每个像素包括光电二极管区域，且所述谐振滤波器图像传感器还包括多个挡板，所述多个挡板的每个位于(a)所述低折射率层中和(b)所述像素阵列中相邻的光电二极管区域之间的位置上方，每个挡板具有比所述第二折射率小的折射率。

5.根据权利要求1所述的谐振滤波器图像传感器，其中，每个微谐振器是平行六面体、圆柱体、椭球体和球体中的一个。

6.根据权利要求1所述的谐振滤波器图像传感器，其中，所述第一材料具有自由空间波长λ₀处的第一折射率n₁＝1.6，所述多个微谐振器上方的介质具有折射率n₂，每个微谐振器具有由r表示的半径和等于3.3、4.0、4.8、5.5、6.2、6.9、7.7、8.4、9.1和9.8中的一个且误差在±0.1内的尺寸参数

7.根据权利要求6所述的谐振滤波器图像传感器，其中，自由空间波长λ₀在以下范围的一个中：(a)450±25nm、(b)530±25nm、(c)600±25nm和(d)800±25nm。

8.根据权利要求1所述的谐振滤波器图像传感器，其中，每个微谐振器是具有直径D和折射率n的球体，并在自由空间波长λ₀处满足以下的一个：(a)D＝λ₀/4和n(λ₀)＝3.82±0.2、(b)D＝λ₀/2和n(λ₀)≥2.7和(c)D＝λ₀和n(λ₀)满足n(λ₀)＝1.75±0.2、n(λ₀)＝2.1±0.2和n(λ₀)＝2.4±0.2中的一个。

9.根据权利要求8所述的谐振滤波器图像传感器，其中，自由空间波长λ₀在以下范围的一个中：(a)450±25nm、(b)530±25nm、(c)600±25nm和(d)800±25nm。

10.根据权利要求1所述的谐振滤波器图像传感器，其中，所述多个微谐振器上方的介质具有折射率n₂，每个微谐振器是具有半径r的球体，在0.4μm和2.0μm之间的自由空间波长λ₀处具有折射率n₁＝2.47±0.1，并具有尺寸参数

11.根据权利要求1所述的谐振滤波器图像传感器，其中，所述多个像素在具有上表面的半导体层中形成，所述多个像素的至少一个具有所述半导体层中的、从所述上表面延伸小于5微米的光电二极管区域。