[发明专利]谐振滤波器图像传感器及相关的制造方法

说明书

谐振滤波器图像传感器包括像素阵列和像素阵列上方的微谐振器层，像素阵列包括多个像素。微谐振器层包括由第一材料形成的多个微谐振器，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。多个像素的每个可以具有至少部分地在其上方的多个微谐振器的至少一个。谐振滤波器图像传感器还可以包括具有比第一折射率小的第二折射率的、覆盖微谐振器层的层，第一折射率是第一材料的折射率。每个微谐振器可以是平行六面体、圆柱体、椭球体和球体中的一个。

技术领域

本发明涉及光学领域，尤其涉及谐振滤波器图像传感器及相关的制造方法。

背景技术

现在，许多大容量消费品(例如移动设备和电动汽车)包括至少一个数字照相机。例如，图1示出具有集成其中的照相机模块180的移动设备190。照相机模块180包括成像透镜170下方的图像传感器100。

图2是图像传感器100的剖视图。图像传感器100包括半导体层202、滤色镜阵列(CFA) 220A以及显微透镜阵列230A。半导体层202包括像素阵列210A，像素阵列210A包括每个具有光电二极管区域212的多个像素210。显微透镜阵列230A包括多个显微透镜230。光电二极管隔离结构204在相邻的光电二极管区域212之间。

每个光电二极管区域212从半导体层202的上表面202T延伸距离212H。例如，距离212H是在滤色镜220(R)之下的20微米以允许光电二极管区域212内红光的充分吸收。

滤色镜220通常是吸收一个或多个波长范围的可见光的染色滤色镜，以便每个像素210 以其响应的一个或多个波长带的可见光(例如，红、绿、蓝、青、品红和黄)为特征。图2中，每个滤色镜220是分别由220(R)、220(G)和220(B)表示的红色(R)、绿色(G) 和蓝色(B)滤色镜中的一个。每个滤色镜220具有高度220H。除了距离212H外，高度 220H限制图像传感器100可以多么薄，其反过来限制其中小巧紧凑是关键功能和/或增值特征的设备中高度220H的值。

发明内容

在一个实施例中，公开谐振滤波器图像传感器。谐振滤波器图像传感器包括像素阵列和像素阵列上方的微谐振器层，像素阵列包括多个像素。微谐振器层包括由第一材料形成的多个微谐振器，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。

在另一实施例中，公开用于在基板上形成微谐振器阵列的方法。方法包括(a)在基板上的第一层中形成腔阵列，其中第一层由第一材料形成。方法还包括：(b)通过使用第二材料填充每个腔形成多个下半部分微谐振器，以及(c)形成由第二材料形成的微谐振器阵列，每个微谐振器包括多个下半部分微谐振器的一个，且由第一材料的层覆盖。

附图说明

图1示出具有包括图像传感器的集成的照相机模块的现有技术的移动设备。

图2是图1的图像传感器的剖视图。

图3是实施例中包括像素阵列和其上的微谐振器层的第一谐振滤波器图像传感器的剖视图。

图4是作为图3的微谐振器层的示例的微谐振器层的部分的平面图。

图5是具有折射率n＝1.6的电介质微球体下方的归一化光强作为微球体尺寸参数q的函数的图。

图6是实施例中第二谐振滤波器图像传感器的剖视图。

图7是示出对于椭球体粒子的最优形状和尺寸参数q作为其折射率的函数的图表。

图8是示出实施例中用于在基板上形成微谐振器阵列的方法的流程图。

图9A、9B和9C分别是实施例中对应于图8方法的步骤的图3像素阵列的剖视图。

具体实施方式