CN108780006B - 光学感测装置和制造光学感测装置的方法 - Google Patents

Abstract

一种光学感测装置，包括承载有第一和第二光电检测器(S1、S2)的衬底(S)和布置在衬底上并覆盖光电检测器阵列的滤波器叠层。滤波器叠层包括带通滤波器(BP)，布置在带通滤波器(BP)上的去耦层(DL)和布置在去耦层(DL)上的下介质镜(LM)。滤光器叠层包括具有布置在下介质镜(LM)上的主间隔层(SP)的间隔件叠层，其包含第一介质材料并覆盖光电检测器阵列。所述间隔件叠层具有包含第一介质材料的第一间隔层(S1)，其中所述第一间隔层(S1)的第一分段布置在所述主间隔层(SP)上并且覆盖第二光电检测器(P2)但不覆盖第一光电检测器(P1)。滤波器叠层还包括布置在间隔件叠层上的上介质镜(UM)。

Description

光学感测装置和制造光学感测装置的方法

本发明涉及光学感测装置，特别是高光谱(hyperspectral)光学感测装置以及制造这种光学感测装置的方法。

例如可以使用高光谱光学感测装置来分析光的光谱组成。为此，感测装置可以检测入射光并产生关于对应于一个较大光谱范围内的几个窄光谱带的光强度分布的信息。其中，较大的光谱范围例如可以具有约一百纳米或几百纳米的宽度，而窄光谱带可以具有约几纳米的宽度。

用于高光谱光学感测装置的现有方法可能例如具有如下确定，例如精度有限、由于运动部件而导致的易损性、和/或由于例如展开频谱信息的信号处理而导致的高复杂度。制造基于半导体的高光谱感测装置还可能需要多的掩模数，用于光刻的深UV能力和/或严格控制关键尺寸。

因此，目的是提供克服上述缺点的光学感测装置的改进构思。

这个目的是通过独立权利要求的主题来实现的。进一步的实施方式和实施例是从属权利要求的主题。

根据改进的构思，高光谱光学感测装置使用几个介质滤波器元件，它们与单个半导体芯片上的光电检测器(photodetector)阵列集成在一起。滤波器元件被布置成覆盖光电检测器阵列的相应光电检测器。每个滤波器元件包括下介质镜和上介质镜的相应部分以及布置在介质镜之间的间隔元件。间隔元件由借助于剥离技术构造的几个介质间隔层形成。其中，主间隔层覆盖所有的光电检测器。第一间隔层包括覆盖一半光电检测器的部分。第二间隔层包括两个部分，每个部分覆盖四分之一的光电检测器，以此类推。带通滤波器和去耦层设置在下介质镜的下方，以去除各个滤波器元件的通带的不需要的部分。

根据改进的构思，提供了一种光学感测装置，特别是高光谱光学感测装置。该光学感测装置包括承载光电检测器阵列的半导体衬底，该光电检测器阵列至少具有第一和第二光电检测器以及布置在衬底上并覆盖光电检测器阵列的滤波器叠层。滤波器叠层包括带通滤波器，布置在带通滤波器上的去耦层和布置在去耦层上的下介质镜。带通滤波器、去耦层和下介质镜中的每一个覆盖光电检测器阵列，特别是覆盖光电检测器阵列包含的所有光电检测器。

滤波器叠层还包括间隔件叠层。间隔件叠层包括布置在下介质镜上的主间隔层，其包含第一介质材料或由第一介质材料构成并覆盖光电检测器阵列，特别是覆盖光电检测器阵列包含的所有光电检测器。间隔件叠层进一步包含第一间隔层，所述第一间隔层包含第一介质材料或由所述第一介质材料构成，其中所述第一间隔层的第一分段布置在所述主间隔层上且覆盖第二光电检测器但不覆盖所述第一光电检测器。滤波器叠层还包括布置在间隔件叠层上的上介质镜。上介质镜覆盖光电检测器阵列，特别是覆盖光电检测器阵列包含的所有光电检测器。

上介质镜和下介质镜与主间隔层和第一间隔层一起形成至少两个滤波器元件，其也可以表示为光谱选择器，包括布置在第一光电检测器之上并覆盖第一光电检测器的第一滤波器元件和布置在第二光电检测器之上并覆盖第二光电检测器的第二滤波器元件。

根据一些实施方式，第一滤波器元件由下介质镜的覆盖第一光电检测器的部分、第一间隔元件和上介质镜的覆盖第一光电检测器的部分形成。第一间隔元件由主间隔层的覆盖第一光电检测器的部分组成。第二滤波器元件由下介质镜的覆盖第二光电检测器的部分、第二间隔元件和上介质镜的覆盖第二光电检测器的部分形成。第二间隔元件由主间隔层的覆盖第二光电检测器的部分和第一间隔层的覆盖第二光电检测器的部分(即第一间隔层的第一分段)组成。

根据一些实施方式，第一间隔层的每个部分，特别是第一间隔层的第一分段，与上介质镜直接接触。主间隔层的覆盖第一光电检测器的部分与上介质镜直接接触。

术语“部分”描述了相应层的部分，其可以连接或不连接到相应层的另一部分。术语“分段”描述了由光刻构造序列(例如剥离序列)限定的相应层的部分，并且如果适用的话，与相应层的一个或更多个其他部分分离。

术语“介质镜”是指布拉格镜，也称为布拉格反射镜，分布式布拉格镜或反射镜或布拉格堆叠。这种介质镜具有相应的阻带。照射到相应镜子上的具有阻带内波长的光会受到阻挡。但是，阻带是隔离镜的阻带。

术语“光”可以指通常包括红外辐射、可见光和/或紫外辐射的电磁辐射。

例如，阻带的宽度为约几十纳米、约一百纳米、约几百纳米。第一和第二滤波器元件分别代表法布里-珀罗标准具(Fabry-Perot etalon)或干涉仪。两个介质镜和形成滤波器元件的镜之间的相应间隔元件的布置具有这样的效果：第一滤波器元件的第一通带和第二滤波器元件的第二通带被展开。即使光的波长位于隔离镜的阻带内，具有在第一通带内的波长的光也可以穿过第一滤波器元件。类似地，即使光的波长位于隔离镜的阻带内，具有在第二通带内的波长的光也可以穿过第二滤波器元件。

第一和第二通带中的每一个分别包括在第一和第二通过波长处的相应透射峰。第一通过波长的值由第一间隔元件的厚度确定，该厚度由主间隔层的厚度给定。第二通过波长的值由第二间隔元件的厚度确定，该厚度由主间隔层和第一间隔层的总厚度给定。除了分别在第一和第二波长处的透射峰之外，通过滤波器元件的透射被抑制在基本对应于下和上介质镜的阻带的波长范围内。

根据一些实施方式，第一通过波长和第二通过波长位于下介质镜的阻带内以及上介质镜的阻带内。

第一和第二峰的宽度由下介质镜的反射率和上介质镜的反射率确定。第一和第二峰的宽度，例如半峰全宽，例如约为一个或几个纳米。

由第一滤波器元件覆盖的第一光电检测器可以用于检测波长在第一通带内的(特别是波长是或接近第一通过波长)的入射到光学感测装置上的光。类似地，由第二滤波器元件覆盖的第二光电检测器可以用于检测波长在第二通带内(特别是波长是或接近第二通过波长)的入射到光学感测装置上的光。

对于波长在相应阻带之外的光，下介质镜和上介质镜可以具有增加的透射率。因此，波长位于第一或第二通带之外，特别是位于阻带之外的光可以分别通过第一和第二滤波器元件。可能不希望这种光到达光电检测器阵列。特别是，如果这种不需要的光到达光电检测器阵列，则可能导致增加在确定入射光的光谱组成时的误差，并因此导致光学感测装置的精度降低。然而，由于带通滤波器和去耦层，可以防止这种不需要的光到达光电检测器阵列。

根据一些实施方式，带通滤波器具有通带并且阻挡波长位于带通滤波器的通带之外的的光。

根据一些实施方式，至少两个滤波器元件的通带的通过波长，特别是第一通过波长和第二通过波长位于带通滤波器的通带内。

布置在衬底和下介质镜之间的带通滤波器和去耦层适于阻挡不需要的光到达光电检测器阵列。

带通滤波器例如可以被调整为使得带通滤波器的通带在对应于或大致对应于下介质镜和/或上介质镜的阻带的波长范围上延伸。带通滤波器可以被调整为使得波长不在滤波器元件、特别是第一和第二滤波器元件的任何通带内的光位于带通滤波器的通带之外并因此被阻止。

根据光学感测装置的一些实施方式，带通滤波器被实现为介质滤波器。

根据光学感测装置的一些实施方式，带通滤波器由包含第一介质材料的带通层和包含第二介质材料的另外的带通层构成，其中带通层和另外的带通层交替布置。

带通层可能不一定都具有相同的厚度。类似地，另外的带通层可以不一定都具有相同的厚度。具体而言，各个厚度可以由计算机模拟程序确定。计算机模拟程序可以例如用于以最佳方式确定带通层和另外的带通层的厚度，以实现带通滤波器的期望的通带。

通常，彼此附接的两个光学部件的总透射率可能不同于其各自透射率的乘积。

然而，去耦层将带通滤波器与滤波器元件分离。因此，滤波器元件和带通滤波器中的一个的总透射率由带通滤波器的透射率和相应滤波器元件的透射率的乘积给定或近似给定。

根据一些实施方式，去耦层包含第一介质材料、第二介质材料和/或二氧化硅。

根据改进构思的光学感测装置可以将光电检测器阵列与至少两个滤波器元件一起集成在单个半导体芯片或管芯中。因此，光学感测装置的优点是不存在可能引起易损性或加速消耗的可移动部件。

主间隔层和第一间隔层都包含第一介质材料。然而，这些层是单独沉积的各个层，并且如果适用的话，通过相应的光刻构造序列单独构造。例如，第一间隔层可以通过例如用于限定第一间隔层的第一分段的相应剥离序列来构造。主间隔层也可以例如通过相应的剥离序列来构造。

单独沉积主间隔层和第一间隔层并且例如借助剥离序列对其进行构造具有以下优点：主间隔层和第一间隔层的厚度以及因此第一和第二间隔元件的厚度可以以这种方式得到特别好的控制。例如，可以在层沉积期间通过干涉测量法来控制厚度。因此，可以实现光学感测装置的改进的精度。相反，沉积公共间隔层并进行选择性刻蚀以产生单独的间隔元件可能不允许对间隔元件的厚度进行相当严格的控制。

根据改进构思，利用由下介质镜和上介质镜的部分和介质间隔元件组成的全介质滤波器元件。对于主间隔层和第一间隔层的单独沉积，可以采用常规光刻法。特别是，不需要光刻设备的深紫外功能和/或特别严格的关键尺寸控制。

这里，物体覆盖光电检测器阵列的光电检测器之一意味着从垂直于衬底主平面的方向看，物体在主平面上的投影覆盖、特别是完全覆盖相应的光电检测器。该物体可以例如是间隔元件，例如第一间隔元件、第二间隔元件或另外的间隔元件。物体也可以是下介质镜或上介质镜的一部分。衬底的主平面可以例如对应于衬底的布置有光电检测器阵列的表面，即衬底的面向滤波器叠层的表面。

根据光学感测装置的一些实施方式，主间隔层的厚度与第一间隔层的厚度彼此不同，特别是第一间隔层的厚度小于主间隔层的厚度。

根据一些实施方式，光学感测装置还包括布置在衬底和带通滤波器之间并覆盖光电检测器阵列的另外的介质层。

根据一些实施方式，另外的介质层包含二氧化硅。

根据光学感测装置的一些实施方式，光电检测器阵列进一步包括第三和第四光电检测器。所述间隔件叠层还包括包含第一介质材料的第二间隔层，其中第二间隔层的第一分段布置在主间隔层上并覆盖第三和第四光电检测器但不覆盖第一和第二光电检测器。第一间隔层的第二分段布置在第二间隔层上并且覆盖第四光电检测器但不覆盖第一、第二和第三光电检测器。

第三滤波器元件由下介质镜的覆盖第三光电检测器的部分、第三间隔元件和上介质镜的覆盖第三光电检测器的部分形成。第三间隔元件由主间隔层的覆盖第三光电检测器的部分和第二间隔层的覆盖第三光电检测器的部分(即第二间隔层的覆盖第三光电检测器的第一分段)组成。

第四滤波器元件由下介质镜的覆盖第四光电检测器的部分、第四间隔元件和上介质镜的覆盖第四光电检测器的部分形成。第四间隔元件由以下组成：主间隔层的覆盖第四光电检测器的部分；第二间隔层的覆盖第四光电检测器的部分，即第二间隔层的覆盖第四光电检测器的第一分段；以及第一间隔层的覆盖第四光电检测器的部分，即第一间隔层的第二分段。

根据一些实施方式，第一间隔层的第二分段与上介质镜直接接触。主间隔层的覆盖第三光电检测器的部分与上介质镜直接接触。第三和第四滤波器元件分别具有第三和第四通带，该第三和第四通带分别在第三和第四波长处具有透射峰。以上关于第一和第二通带的解释类似地适用于第三和第四通带。特别地，第三波长的值由第三间隔元件的厚度确定，该厚度由主间隔层和第二间隔层的总厚度给定。第四波长的值由第四间隔元件的厚度确定，该厚度由主间隔层、第一间隔层和第二间隔层的总厚度给定。

第二间隔层可以通过例如用于限定第二间隔层的第一分段的相应剥离序列来构造。用于限定第一间隔层的剥离序列可以同时限定第一间隔层的第一和第二分段。

分别由第三和第四滤波器元件覆盖的第三和第四光电检测器可以分别用于检测波长在第三和第四通带内的入射到光学感测装置上的光。

因此，通过引入另外的间隔层并将每个另外的间隔层的光电检测器的数量加倍，可以得到包括数量为M个的滤波器元件和光电检测器的光学感测装置的另外的实施方式，其中M＝2^N且N是正整数。

根据光学感测装置的一些实施方式，光电检测器阵列包括至少M个光电检测器，其包括第一和第二光电检测器的，其中M是2的幂，即M＝2^N并且N是正整数，例如N等于或大于2，例如大于2。主间隔层覆盖至少M个光电检测器。

间隔件叠层包括N个间隔层，该N个间隔层包括第一和第二间隔层并且不包括主间隔层。N个间隔层中的每一个包含第一介质材料。N个间隔层特别通过剥离技术被图案化，并与主间隔层一起形成包括第一和第二间隔元件的M个间隔元件。M个间隔元件的第一间隔元件由主间隔层的覆盖第一光电检测器的部分组成。除了第一间隔元件之外，M个间隔元件中的每个包括N个间隔层的不同子集的分段并且覆盖M个光电检测器中的至少一个，特别是恰好一个。特别地，M个间隔元件中的每个包括N个间隔层的相应子集的每个间隔层的分段，相应子集对于不同的间隔元件是不同的。M个间隔元件中的每个覆盖至少M个光电检测器中的不同的一个。

在N等于或大于2，例如大于2的实施方式中，N个间隔层还包括第三和第四间隔层。

M个间隔元件中的每一个由N个间隔层的不同子集的分段(特别是覆盖至少M个光电探测器中的一个的分段)以及主间隔层的分段(特别是覆盖至少M个光电探测器中的一个的分段)组成。

由于通常对于具有N个元素的任何集合，确切地存在M-1＝2^N-1个不同的子集，其中空集不被认为是子集，所以存在恰好N个间隔层的M-1个不同子集。因此，对于N个间隔层的任何可能的子集，M个间隔元件中的一个(不是第一间隔元件)包括N个间隔层的相应子集的每个间隔层的分段。

根据光学感测装置的一些实施方式，下介质镜由包含第一介质材料的镜层和包含第二介质材料的另外的镜层组成。第二介质材料具有与第一介质材料的第一折射率不同的第二折射率。下介质镜的镜层和另外的镜层交替布置。类似地，上介质镜由包含第一介质材料的镜层和包含第二介质材料的另外的镜层组成，其中上介质镜的第一和另外的镜层交替布置。

各个镜的镜层和另外的镜层的厚度以及由各个镜包括的镜层和另外的镜层的总数决定了各个镜的阻带的宽度、阻带的中心波长和各个镜的对波长在阻带内的光的反射率，特别是对于具有对应于中心波长的波长的光的反射率。例如可以指定中心波长。

根据光学感测装置的一些实施方式，下介质镜的中心波长等于(特别地，取决于制造公差)上介质镜的中心波长。

根据光学感测装置的一些实施方式，下介质镜的的阻带的宽度等于(特别是根据制造公差)上介质镜的阻带的宽度。

根据光学感测装置的一些实施方式，间隔元件中的每一个，特别是第一和第二间隔元件，与下介质镜的另外的镜层以及上介质镜的另外的镜层直接接触。

换句话说，间隔元件包含第一介质材料，而下镜和上镜的接触间隔元件的层包含第二介质材料。这样就形成了法布里-珀罗标准具。

根据光学感测装置的一些实施方式，第一折射率大于第二折射率。

这种实施方式的优点例如可以包括相对于入射到光学感测装置的光的改进的角度依赖性。由于间隔元件的折射率较高，其总厚度较小。因此，与垂直光入射的偏差可能对通过各个间隔元件的光传播具有较不明显的影响。

根据光学感测装置的一些实施方式，第二折射率大于第一折射率。

在这样的实施方式中，间隔元件的总厚度可以更大。因此，形成间隔元件的层，特别是主间隔层、第一和第二间隔层可以更容易地制造或以更高的精度制造。在这种情况下，特别是工艺变化可能不太明显。

通常，第一和第二折射率可以是波长相关的。也就是说，第一折射率大于第二折射率或相反的表述要求在相同波长下比较第一折射率和第二折射率。上述示例中，对于具有特定波长的光，例如对于波长对应于中心波长的光，第一折射率例如大于第二折射率，反之亦然。或者，对于波长在指定范围内的光，例如对于波长在上介质镜和下介质镜之一的阻带内的光，第一折射率例如大于第二折射率，反之亦然。

根据光学感测装置的一些实施方式，下介质镜的至少一些镜层和至少一些另外的镜层具有对应于等于中心波长的四分之一的光学距离的厚度。上介质镜的至少一些镜层和至少一些另外的镜层具有对应于等于中心波长的四分之一的光学距离的厚度。

根据光学感测装置的一些实施方式，下介质镜的至少一个镜层或另外的镜层具有对应于等于(特别地，取决于相应的制造公差)中心波长的一半的光学距离的厚度。

根据一些实施方式，下介质镜的镜层或另外的镜层中的至少一个与去耦层相邻布置。

根据一些实施方式，下介质镜的或另外的镜层中的至少一个与间隔件叠层、特别是主间隔层相邻布置。

根据光学感测装置的一些实施方式，上介质镜的镜层或另外的镜层中的至少一个具有对应于等于(特别地，根据相应的制造公差)中心波长的一半的光学距离的厚度。

根据一些实施方式，上介质镜的所述镜层或另外的镜层中的至少一个布置在上介质镜的与间隔件叠层相对的一侧上。

根据一些实施方式，上介质镜的所述镜层或另外的镜层中的至少一个与间隔件叠层相邻布置。

根据光学感测装置的一些实施方式，下介质镜和上介质镜的所有镜层和另外的镜层具有对应于等于(特别地，根据相应的制造公差)中心波长的四分之一的光学距离的厚度。

这种实施方式的优点在于，对于固定总数的镜层和另外的镜层，介质镜在中心波长处的反射率在这种情况下最大。这又导致滤波器元件的通带宽度减小。

由上介质镜和下介质镜中的一个包含的镜层和另外的镜层的数量也对各个镜的反射率以及因此对滤波器元件的通带的宽度产生影响。特别地，介质镜的镜层和另外的镜层的总数越少，镜的反射率越小，并且滤波器元件的通带的透射峰越宽，反之亦然。

根据光学感测装置的一些实施方式，下介质镜的镜层的数量等于下介质镜的另外的镜层的数量。

根据光学感测装置的一些实施方式，上介质镜的镜层的数量等于上介质镜的另外的镜层的数量。

根据光学感测装置的一些实施方式，第一介质材料包括二氧化硅，并且第二介质材料包括五氧化二铌、二氧化钛、氧化铪、氮化硅、非晶硅中的至少一种。

根据光学感测装置的一些实施方式，第二介质材料包括二氧化硅，并且第一介质材料包括五氧化二铌、二氧化钛、氧化铪、氮化硅、非晶硅中的至少一种。

根据光学感测装置的一些实施方式，光电检测器阵列被实施为光电二极管阵列或电荷耦合器件(CCD)元件阵列。因此，第一、第二、第三和/或第四光电检测器可以分别实施为光电二极管或CCD元件。特别地，每个光电检测器可以包括一个或更多个光电二极管或者可以包括一个或更多个CCD元件。

根据光学感测装置的一些实施方式，第一和第二光电检测器被配置为检测入射到光学感测装置上并且穿过上介质镜、间隔件叠层和下介质镜的光。第一和第二光电检测器还被配置为基于检测光分别产生第一通道信号和第二通道信号。

具体地，第一和第二光电检测器分别检测通过第一滤波器元件和第二滤波器元件的光，并且根据检测光产生第一和第二通道信号。类似地，第三和第四光电检测器也是如此。

根据一些实现方式，光学感测装置包括读出电路，该读出电路被配置为根据第一和第二通道信号产生指示入射光的光谱组成的至少一个光谱信号。

读出电路例如可以由衬底承载。也就是说，光电检测器阵列、滤波器元件和读出电路可以集成在单个半导体芯片中。

第一和第二通道信号分别对应于入射光的与第一和第二通带对应的部分的强度。因此，第一和第二通道信号可以由读出电路处理而不需要展开光谱信息。

根据改进构思，还提供了一种用于制造光学感测装置，特别是高光谱光学感测装置的方法。该方法包括提供具有半导体衬底的半导体晶片，该衬底承载至少具有第一和第二光电检测器的光电检测器阵列。该方法包括沉积带通滤波器，在带通滤波器上沉积去耦层，并在去耦层上沉积下介质镜。其中，带通滤波器、去耦层和下介质镜中的每一个覆盖光电检测器阵列。

该方法还包括沉积间隔件叠层，间隔件叠层的沉积包括在下介质镜上沉积包含第一介质材料并覆盖光电检测器阵列的主间隔层。间隔件叠层的沉积还包括通过第一剥离序列沉积和构造包含第一介质材料的第一间隔层，其中第一间隔层的第一分段布置在主间隔层上并覆盖第二光电检测器但不覆盖第一光电检测器。该方法还包括在间隔件叠层上沉积上介质镜。

根据一些实施方式，该方法还包括在衬底上沉积另外的介质层。带通滤波器沉积在另外的介质层上。另外的介质层覆盖光电检测器阵列。

根据该方法的一些实施方式，光电检测器阵列还包括第三和第四光电检测器。在沉积第一间隔层之前，间隔件叠层的沉积还包括通过第二剥离序列沉积和构造包含第一介质材料的第二间隔层。第二间隔层的第一分段布置在主间隔层上并覆盖第三和第四光电检测器，但不覆盖第一和第二光电检测器。第一间隔层的第二分段布置在第二间隔层上并且覆盖第四光电检测器但不覆盖第一、第二和第三光电检测器。

根据该方法的一些实施方式，光电检测器阵列包括至少M个光电检测器，其中M是2的幂，即M＝2^N并且N是正整数，例如N等于或大于2，例如大于2。主间隔层覆盖至少M个光电检测器。间隔件叠层的沉积包括通过N个剥离序列沉积和构造N个间隔层，N个间隔层包括第一和第二间隔层并且不包括主间隔层。N个间隔层中的每一个包含第一介质材料并且N个间隔层中的每一个覆盖M个光电检测器的不同子集，每个子集包括至少M个光电检测器中的M/2个，特别是恰好M/2个。在N等于或大于2的实施方式中，N个间隔层还包括第三和第四间隔层。

该方法的其他实施方式能够很容易地从光学感测装置的实施方式中得到，反之亦然。

在下文中，参照附图，借助于示例性实施方式来详细解释改进构思。在功能上相同或具有相同效果的部件可以由相同的参考标记表示。相同的部件和/或具有相同效果的部件可以仅参考它们首次出现的图来描述，并且在随后的附图中不一定重复对其的描述。

在图中：

图1A示出根据改进构思的光学感测装置的示例性实施方式；

图1B和1C分别示出根据改进构思的光学感测装置的示例性实施方式的下介质镜和上介质镜；

图2A示出了隔离介质镜的透射率随波长的变化；

图2B和2C示出根据改进构思的光学感测装置的示例性实施方式的滤波器元件的透射率随波长的变化；

图2D示出根据改进构思的光学感测装置的示例性实施方式的多个滤波器元件的透射率随波长的变化；

图2E示出根据改进构思的光学感测装置的示例性实施方式的带通滤波器的透射率随波长的变化；

图2F和2G示出根据改进构思的光学感测装置的示例性实施方式的滤波器元件和带通滤波器的组合的透射率随波长的变化；以及

图3A-3C示出了根据改进构思的用于制造光学感测装置的方法的示例性实施方式的步骤的结果。

图1A示出根据改进构思的光学感测装置、特别是高光谱光学感测装置的示例性实施方式。光学感测装置例如是半导体晶片或半导体晶片的一部分、光学传感器芯片、光学传感器芯片的一部分或含有光学传感器芯片的光学传感器部件。

该光学感测装置包括半导体衬底S和具有多个(例如八个)光电检测器P1、...、P8的光电检测器阵列，其例如被实现为光电二极管并由衬底S承载。特别地，光电检测器P1、...、P8布置在衬底的主表面MS上。在衬底S的该主表面上布置有可选的介质层FL。介质层FL包含例如二氧化硅。

介质层FL可以例如是预金属化介质层或金属间介质层。介质层FL可用于隔离载流金属层。介质层FL可以具有数μm的厚度，例如约8μm的厚度。

光学感测装置还包括布置在介质层FL上的带通滤波器BP。在光学感测装置不包括可选介质层FL的实施方式中，带通滤波器BP例如被布置在衬底S的主表面上。光学感测装置包括布置在带通滤波器BP上的去耦层DL和布置在去耦层DL上的下介质镜(也称为布拉格反射镜)LM。介质层FL、带通滤波器BP、去耦层DL和下介质镜LM中的每一个覆盖所有的光电检测器P1、...P8。

光学感测装置进一步包括间隔件叠层，其是间隔层的堆叠，包括设置在下介质镜LM上并且覆盖所有光电检测器P1、...P8的主间隔层SP。间隔件叠层还包括第一、第二和第三间隔层S1、S2、S3。

第三间隔层S3布置在主间隔层SP上。第三间隔层S3尤其通过第三剥离序列来构造，使得第三间隔层的分段覆盖第五、第六、第七和第八光电检测器P5、...、P8但是不覆盖第一、第二、第三和第四光电检测器P1、...、P4。

第二间隔层S2尤其通过第二剥离序列来构造。由于该构造，第二间隔层S2的第一分段布置在主间隔层SP上并且覆盖第三和第四光电检测器P3、P4，但是不覆盖光电检测器阵列的剩余的光电检测器P1、P2，P5、...、P8。第二间隔层S2的第二分段布置在第三间隔层S3上并且覆盖第七和第八光电检测器P7、P8，但是不覆盖光电检测器阵列的剩余的光电检测器P1、...、P6。

第一间隔层S1尤其通过第一剥离序列来构造。由于该构造，第一间隔层S1的第一分段布置在主间隔层SP上并且覆盖第二光电检测器P2，但是不覆盖光电检测器阵列的剩余的光电检测器P1、P3...P8。第一间隔层S1的第二分段布置在第二间隔层S2的第一分段上并且覆盖第四光电检测器P4，但是不覆盖光电检测器阵列的剩余的光电检测器P1、P2、P3、P5、...、P8。第一间隔层S1的第三分段布置在第三间隔层S3上并且覆盖第六光电检测器P6，但是不覆盖光电检测器阵列的剩余的光电检测器P1、...、P5、P7、P8。第一间隔层S1的第四分段布置在第二间隔层S2的第二分段上并且覆盖第八光电检测器P8，但是不覆盖光电检测器阵列的剩余的光电检测器P1、...、P7。

光学感测装置还包括布置在间隔件叠层上并覆盖所有光电检测器P1、...、P8的上介质镜(也称为布拉格反射镜)UM。

尽管下介质镜LM在图1A中被描绘为单个块，但是其例如是包含第一介质材料的镜层M1和包含第二介质材料的另外的镜层M2的交替堆叠，如图1B中示意性所示。

在图1B的示例中，下介质镜LM包括交替布置的三个镜层M1和三个另外的镜层M2，其中例如镜层M1之一被布置在去耦层上，并且因此主间隔层SP被布置在另外的镜层M2之一上。

下介质镜LM的镜层M1可以例如全部具有相同的厚度，下介质镜的另外的镜层M2例如可以全部具有相同的厚度(取决于相应的制造公差)。镜层M1和另外的镜层M2的厚度可以例如对应于由指定的中心波长10的四分之一给定的光学距离。特别地，镜层M1的厚度乘以第一介质材料的第一折射率n1可以等于或近似等于中心波长10的四分之一。类似地，另外的镜层M2的厚度乘以第二介质材料的第二折射率n2可以等于或近似等于中心波长10的四分之一。

中心波长10的四分之一的选择使得下介质镜特别对于具有对应于中心波长10的波长的光具有最大反射率。

在光学感测装置的一些实施方式中，镜层M1和/或另外的镜层M2中的一个或更多个层的厚度可以对应于(取决于相应的制造公差)等于中心波长10的一半的光学距离。在下镜LM的情况下，这些层例如被布置为邻近去耦层DL和/或与间隔件叠层相邻。在上镜UM的情况下，这些层例如布置在上介质镜UM的与间隔件叠层相反的一侧和/或与间隔件叠层相邻的一侧上。所述层可能降低了最大反射率，但可以扩大相应滤波器元件的通过波长范围。

第一介质材料的第一折射率n1例如可以小于第二介质材料的第二折射率n2。

第一介质材料可以例如包括二氧化硅。对于波长约500nm的光，二氧化硅的折射率(以及因此第一折射率n1)可以大约为1.47。

第二介质材料可以例如包括五氧化二铌、二氧化钛、氧化铪、氮化硅或非晶硅。第二折射率n2则可以对应于五氧化二铌、二氧化钛、氧化铪、氮化硅或非晶硅的折射率。对于波长约500nm的光，五氧化二铌的折射率约为2.4，二氧化钛的折射率约为2.35，氧化铪的折射率约为2.0，氮化硅的折射率约为2.1，非晶硅的折射率约为4.8。

在替代实施方式中，第二折射率n2小于第一折射率n1。第一介质材料则可以包含五氧化二铌、二氧化钛、氧化铪、氮化硅或非晶硅，并且第二介质材料可以包含二氧化硅。

类似地，如图1C中示意性描绘的那样，上介质镜UM也可以由包含第一介质材料的镜层M1和包含第二介质材料的另外的镜层M2的交替堆叠构成。上介质镜UM例如可以如下介质镜LM那样构造，但是其中镜层M1和另外的镜层M2具有相反的顺序。也就是说，上介质镜UM的另外的镜层M2中的一个例如布置在间隔件叠层上。

在图1C的示例中，上介质镜UM包括交替布置的三个镜层M1和三个另外的镜层M2，其中例如另外的镜层M2中的一个布置在间隔件叠层上。

上介质镜UM包含的镜层M1和另外的镜层M2的数量和厚度可以例如分别等于下介质镜LM包含的镜层M1和另外的镜层M2的数量和厚度。在替代实施方式中，上介质镜UM可以包含比下介质镜LM更多或更少的镜层M1和/或更多的另外的镜层M2。

上介质镜UM和下介质镜LM中的镜层M1和另外的镜层M2的布置隐含表示了上介质镜UM和下介质镜LM(特别是隔离的上介质镜UM和下介质镜LM)的相应的阻带。

由于间隔件叠层的总高度在整个光学感测装置上局部变化，所以上介质镜UM的各个镜层M1和另外的镜层M2可以具有如图1A和1C所示的台阶状轮廓。

应指出的是，在图1B和图1C中分别等于三的上介质镜UM和下介质镜LM的镜层M1和另外的镜层M2的数量仅被理解为示例。在替代实施方式中，镜层M1和另外的镜层M2的数量可以不同。

返回参考图1A，间隔层SP、S1、S2、S3种的每个包含第一介质材料。上介质镜UM和下介质镜LM之间的间隔件叠层的布置对应于多个法布里-珀罗标准具或滤波器元件，其在图1A中由垂直虚线指示。

第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八滤波器元件分别由第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八间隔元件以及分别由覆盖第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八光电检测器P1、...、P8的下介质镜LM和上介质镜UM的部分形成。

第一间隔元件由主间隔层SP的覆盖第一光电检测器P1的部分形成。第二间隔元件由第一间隔层S1的第一分段和主间隔层SP的覆盖第二光电检测器P2的部分形成。第三间隔元件由主间隔层SP的相应部分和第二间隔层S2的覆盖第三光电检测器P3的第一分段形成。第四间隔元件由第一间隔层S1的第二分段和主间隔层SP的相应部分以及第二间隔层S2的覆盖第四光电检测器P4的第一分段形成。

第五间隔元件由主间隔层SP的相应部分和覆盖第五光电检测器P5的第三间隔层S3形成。第六间隔元件由第一间隔层S1的第三分段和主间隔层SP的相应部分以及覆盖第六光电检测器P6的第三间隔层S3形成。第七间隔元件由主间隔层SP的相应部分、第三间隔层S3和第二间隔层S2的覆盖第七光电检测器P7的第二分段形成。第八间隔元件由第一间隔层S1的第四分段和主间隔层SP的相应部分以及第三间隔层S3和第二间隔层S2的覆盖第八光电检测器P8的第二分段形成。

由于上介质镜UM和下介质镜LM以及间隔元件的布置，只有入射到光学感测装置上的光的波长在其中一个滤波器元件的通带内时，光才能通过该滤波器元件。滤波器元件的通带在由相应间隔元件的厚度限定的相应通过波长处具有透射峰。

间隔层SP、S1、S2、S3的厚度例如适于产生围绕由第一镜层M1和第二镜层M2的厚度限定的中心波长10布置的通过波长。

间隔元件之一的厚度可以例如对应于由中心波长10的一半给定的光学距离。每个间隔元件的厚度可以与由中心波长10的一半乘以相应的移位因子给定的光学距离相对应。移位因子例如可以为0.1到2，例如0.5到1.5。

在示例性实施方式中，中心波长10是500nm。第一介质材料可以是二氧化硅，并且假定第一折射率在相关波长范围内等于1.47。主厚度可以是例如大约150nm/n1＝102nm。第一厚度可以是例如大约25nm/n1＝17nm。第二厚度和第三厚度可以分别是第一厚度的两倍和四倍，分别是34nm和68nm。间隔元件的厚度则分别对应于0.6*10/2、0.7*10/2、0.8*10/2、0.9*10/2、10/2、1.1*10/2、1.2*10/2和1.3*10/2的光学距离。

除了通过波长周围的透射峰之外，滤波器元件的通带例如可以显示出对上和下介质镜UM、LM的阻带之外的波长的增加的透射率。可能不期望波长在阻带之外的光可以穿过滤波器元件并且到达光电检测器P1、...、P8中的相应一个。

带通滤波器BP具有例如对应于或近似对应于上和下介质镜UM、LM的阻带的通带。另外，布置在带通滤波器BP和下介质镜LM之间的去耦层DL可以具有这样的效果：通过滤波器元件、去耦层DL和带通滤波器BP之一的光的透射率对应于或近似对应于通过滤波器元件之一的光的透射率与通过带通滤波器BP的光的透射率相乘。以这种方式，可以防止具有不希望的波长的光到达光电检测器P1、...、P8中的一个。

去耦层DL例如包含第一介质材料。在一些实施方式中，去耦层DL的厚度可以对应于大约10/1.7的光学距离。

带通滤波器例如由包含第一介质材料的带通层和包含第二介质材料的另外的带通层的交替堆叠组成。其中，带通层和另外的带通层的厚度，例如根据用于确定实现带通滤波器的期望的通带特性的最佳厚度序列的计算机模拟来调整。带通滤波器可以具有例如几μm的总厚度，例如小于6μm，例如1μm到6μm的总厚度。

光学感测装置还包括例如由衬底S承载的读出电路(未示出)。

如果光照射到光学感测装置，则光的相应部分可以根据光的波长和滤波器元件的通带通过滤波器元件中的一个或更多个以及通过带通滤光器BP。因此，光的部分可以到达光电检测器P1、...、P8中的相应一个，并相应地被检测到。光电检测器P1、...、P8则可以根据到达相应光电检测器的光的强度产生相应的通道信号。读出电路可以处理通道信号以确定例如入射光的光谱组成。

利用改进构思，可以容易地将光学感测装置扩展成包括16、32或2的更高次幂个滤波器元件和相应的光电检测器的实施方式。为此，相应地布置包含第一介质材料的另外的间隔层。通常，主间隔层SP和N个间隔层(包括第一、第二和第三间隔层)对于以所描述的方式构造M＝2^N个滤波器元件是必需的，其中N是正整数。

覆盖一个或更多个光电检测器P1、...、P8的物体的措辞意味着，从与衬底S的主表面MS垂直的方向看，相应物体到主表面MS上的投影覆盖、尤其完全覆盖相应的一个或更多个光电检测器P1、...P8。该物体例如可以是滤波器元件之一、间隔元件之一、间隔层SP、S1、S2、S3之一的一部分、下介质镜或上介质镜的一部分、去耦层的一部分或带通滤波器的一部分。

要强调的是，图1A到1C中的尺寸，特别是层的厚度可能不是按比例绘制的。此外，图1A至图1C中看起来尖锐的层的边缘，尤其是介质镜LM、UM，间隔层S1、S2、S3和镜层ML1、ML2的层的边缘在实际装置中可以是具有圆角的。具体地，在图1A和1C中示意性地画出了形成上介质镜UM的镜层ML1、ML2的轮廓和边缘。在实际装置中，制造过程可能会产生更平滑的轮廓和边缘。

图2A以百分比示出隔离介质镜对于垂直入射到隔离介质滤波器上的光的透射率随入射光的波长变化的图示。该隔离介质镜例如可以是参考图1A至图1C所描述的下介质镜LM或上介质镜UM。

介质镜的透射率在大约从420nm延伸到620nm的阻带内被抑制。例如，在阻带之外，透射率增加。

图2B示出根据改进构思的光学感测装置的示例性实施方式的滤波器元件对于垂直入射到该滤波器元件上的光的透射率随入射光的波长变化的图示。滤波器元件可以例如是图1A中所示的光学感测装置的滤波器元件之一。

滤波器元件的透射率在约500nm的通过波长附近呈现透射峰。除此之外，滤波器元件的透射率在从约420nm到约620nm的波长区域中被抑制，该波长区域例如近似对应于隔离的上介质镜UM和隔离的下介质镜LM的阻带。

所示的约500nm的通过波长可以例如对应于由上介质镜UM和下介质镜UM的镜层M1和另外的镜层M2的厚度限定的中心波长10。也就是说，每个镜层M1的厚度例如可以等于或近似等于中心波长10的四分之一除以第一折射率n1。如果第一介质材料例如是二氧化硅，对于500nm的波长具有1.47的折射率，则镜层M1中的每个的厚度大约为85nm。类似地，另外的镜层M2的每个的厚度例如可以等于或近似等于中心波长10的四分之一除以第二折射率n2。如果第二介质材料例如是五氧化二铌，对于500nm的波长具有2.4的折射率，则另外的镜层M2中的每个的厚度大约为52nm。

如上所述，在替代实施方式中，镜层M1和/或另外的镜层M2中的一个或更多个可以具有与等于中心波长10的一半的光学距离对应的厚度。

间隔元件的厚度可以例如等于或近似等于中心波长10的一半除以第一折射率n1。如果第一介质材料例如是二氧化硅，则间隔元件的厚度大约为171nm。

图2C显示了图2B的细节。可以看出，通过波长周围的通带的透射峰具有大约5至10nm的半峰全宽，例如大约5nm。

图2D示出根据改进构思的光学感测装置的示例性实施方式的多个滤波器元件对于垂直入射到该滤波器元件上的光的透射率随入射光的波长变化的图示。

图2D示出了也在图2B中示出的透射曲线，其中透射峰在约500nm处。此外，还示出了15个另外的滤波器元件的透射曲线。根据改进的构思，所得到的16个透射曲线例如可以对应于光学感测装置的16个滤波器元件的透射曲线。

滤波器元件的区别在于它们的间隔元件的厚度。在图2D的示例中，间隔元件的厚度例如对应于由相应的移位因子乘以中心波长10的一半所给定的光学距离。所示的例子中的移位因子可以是0.65、0.70、0.75、...、1.35、1.40。

图2E示出根据改进构思的光学感测装置的示例性实施方式的带通滤波器BP对于垂直入射到该带通滤波器上的光的透射率随入射光的波长变化的图示。

所示的透射率可以对应于隔离的带通滤波器BP。对于大约从430nm延伸到590nm(大致对应于上和下介质镜UM、LM的阻带)的带通滤波器BP的通带内的光来说，透射率较高，特别为80％到90％。

图2F示出了对应于图2D的滤波器元件、图2E的带通滤波器BP和如例如图1A中所示布置在带通滤波器BP和滤波器元件之间的去耦层DL的组合的透射率。透射率被示出为随垂直入射的入射光的波长变化。

从图2D、2E和2F的比较可以看出，滤波器元件、带通滤波器BP和去耦层DL的透射率近似对应于滤波器元件的透射率和带通滤波器BP的透射率的乘积。以这种方式，只有滤波器元件的通带的峰值出现在所得到的透射曲线中，而不是下和上介质镜LM、UM的阻带之外的增加的透射率。

图2G显示了图2F的细节。

需要指出的是，图2A至2G示出了计算机模拟的结果。

参考图3A至3C解释了根据改进构思的用于制造光学感测装置的方法的示例性实施方式。图3A到3C中所示的光学感测装置在不同的制造步骤中或之后对应于图1A的光学感测装置。

在图3A中，可选介质层FL、带通滤波器BP、去耦层DL、下介质镜LM以及主间隔层SP已经沉积在衬底上，并且它们中的每一个覆盖光电检测器P1、...、P8中的每个。

然后，第三牺牲层LO3已经沉积在主间隔层SP上并被构造为形成第三剥离掩模。具体地，在构造第三牺牲层LO3之后，第三剥离掩膜覆盖第一、第二、第三和第四光电检测器P1、...、P4，但不覆盖第五、第六、第七和第八光电检测器P5、...、P8。然后，沉积第三间隔层S3。这样，第三间隔层S3的分段被布置在主间隔层SP的没有被第三牺牲层LO3覆盖的分段上。此外，第三间隔层S3的材料也沉积第三牺牲层LO3上，这在图3A中未示出。

在图3B中，第三牺牲层LO3已经与沉积在第三牺牲层LO3上的第三间隔层S3的材料一起被去除。借助于所描述的剥离序列，覆盖第五、第六、第七和第八光电检测器P5、...、P8的第三间隔层S3的分段留在主间隔层SP上。

然后，沉积并构造第二牺牲层LO2以形成第二剥离掩模。具体地，在构造出第二牺牲层LO2之后，第二剥离掩膜覆盖第一、第二、第五和第六光电检测器P1、P2、P5、P6，但是不覆盖第三、第四、第七和第八光电检测器P3、P4、P7、P8。然后，沉积第二间隔层S2。这样，第二间隔层S2的第一分段被布置在主间隔层SP的既没有被第二牺牲层LO2覆盖也没有被第三间隔层S3覆盖的部分上。第二间隔层S2的第二分段被布置在第三间隔层S3的没有被第二牺牲层LO2覆盖的部分上。此外，第二间隔层S2的材料也沉积在第二牺牲层LO2上，这在图3B中未示出。

在图3C中，第二牺牲层LO2已经与沉积在第二牺牲层LO2上的第二间隔层S2的材料一起被去除。借助于所描述的剥离序列，第二间隔层S2的覆盖第三和第四光电检测器P3、P4的第一分段留在主间隔层SP上。类似地，第二间隔层S2的覆盖第七和第八光电检测器P7、P8的第二分段留在第三间隔层S3上。

然后，沉积并构造第一牺牲层LO1以形成第一剥离掩模。具体地，在构造出第一牺牲层LO1之后，第一剥离掩膜覆盖第一、第三、第五和第七光电检测器P1、P3、P5、P7，但是不覆盖第二、第四、第六和第八光电检测器P2、P4、P6、P8。然后，沉积第一间隔层S1。这样，第一间隔层S1的第一分段被布置在主间隔层SP的既没有被第一牺牲层LO1覆盖也没有被第二间隔层S2或第三间隔层S3覆盖的部分上。第一间隔层S1的第二分段被布置在第二间隔层S2的没有被第一牺牲层LO1覆盖的部分上。第一间隔层S1的第三分段被布置在第三间隔层S3的既没有被第一牺牲层LO1覆盖也没有被第二间隔层S2覆盖的部分上。第一间隔层S1的第四分段被布置在第二间隔层S2的第二分段的没有被第一牺牲层LO1覆盖的部分上。此外，第一间隔层S1的材料也沉积第一牺牲层LO1上，这在图3C中未示出。

在随后的步骤(未示出)中，第一牺牲层LO1与沉积在第一牺牲层LO1上的第一间隔层S1的材料一起被去除。借助于所描述的剥离序列，第一间隔层S1的覆盖第二光电检测器P2的第一分段留在主间隔层SP上，并且第一间隔层S1的覆盖第四光电检测器P4的第二分段留在第二间隔层S2的第一分段上。此外，第一间隔层S1的覆盖第六光电检测器P6的第三分段留在第三间隔层S3上，并且第一间隔层S1的覆盖第八光电检测器P8的第四分段留在第二间隔层S2的第二分段上。

例如，借助于化学气相沉积、离子束溅射、电子束蒸发和/或反应溅射，可以沉积镜层M1、另外的镜层M2、带通层、另外的带通层、间隔层S1、S2、S3和/或主间隔层SP。

根据改进构思的所述方法可容易地扩展用于制造包括16、32或2的更高次幂个滤波器元件和对应光电检测器的光学感测装置。为此，相应地沉积包含第一介质材料的另外的间隔层。通常，主间隔层SP和N个间隔层(包括第一、第二和第三间隔层)对于以所描述的方式构造M＝2^N个滤波器元件是必需的，其中N是正整数。

特别地，N+1个光刻步骤和相应的光刻掩模对于沉积M个滤波器元件的M个间隔元件是必需的。相反，如果M个间隔元件中的每一个被单独沉积或制造，则至少需要M个光刻掩模。因此，根据改进构思的方法可以显著减少掩模数，尤其用于制造分别具有大量通道、滤波器元件和光电检测器的高光谱光学感测装置。

第一、第二和第三牺牲层LO1、LO2、LO3例如可以包括光致抗蚀剂或用于执行用于构造的各个剥离序列的另一合适材料。

如图1A和3A至3C所示，光学传感器芯片还可以包括多于一个的光学感测装置。另外的感测装置可以类似于图1A的布置来实现，但是可以例如具有不同的中心波长10和/或滤波器元件的不同通过波长。以这种方式，可以用单个光学传感器芯片覆盖比仅有一个光学传感器装置所能覆盖的更大的光谱部分。例如，使用具有不同中心波长的三个光学感测装置，其中每个装置利用其滤波器元件的相应通过波长覆盖约100nm的光谱范围，可以用单个高光谱光学传感器芯片覆盖从约400nm到约700nm波长的整个可见光谱。

附图标记

S 半导体衬底

SI、S2、S3、SP 间隔层

UM、LM 介质镜

DL 去耦层

BP 带通滤波器

FL 介质层

MS 主表面

P1、P2、P3、P4、 光电检测器

P5、P6、P7、P8

M1、M2 镜层

LO1、LO2、LO3 牺牲层

Claims (18)

1.一种光学感测装置，包括承载光电检测器阵列的半导体衬底(S)，所述光电检测器阵列具有至少第一和第二光电检测器(P1、P2)以及布置在所述衬底(S)上并覆盖所述光电检测器阵列的滤波器叠层，所述滤波器叠层与所述衬底(S)上的光电检测器阵列集成在一起，所述滤波器叠层包括：

-带通滤波器(BP)，布置在所述带通滤波器(BP)上的去耦层(DL)和布置在所述去耦层(DL)上的下介质镜(LM)，其中所述带通滤波器(BP)、所述去耦层(DL)和所述下介质镜(LM)中的每一个覆盖所述光电检测器阵列；

-间隔件叠层，包括：布置在所述下介质镜(LM)上的主间隔层(SP)，所述主间隔层(SP)包含第一介质材料并且覆盖所述光电检测器阵列；和包含所述第一介质材料的第一间隔层(S1)，所述第一间隔层(S1)的第一分段布置在所述主间隔层(SP)上并且覆盖第二光电检测器(P2)但不覆盖第一光电检测器(P1)；以及

-布置在所述间隔件叠层上的上介质镜(UM)，其中，

-所述间隔件叠层、所述下介质镜(LM)和所述上介质镜(UM)的部分形成滤波器元件，包括第一滤波器元件和第二滤波器元件，其中，所述第一滤波器元件设置在所述第一光电检测器(P1)上并且覆盖所述第一光电检测器，并且具有第一通过波长，所述第二滤波器元件设置在所述第二光电检测器(P2)上并且覆盖所述第二光电检测器，并且具有第二通过波长，

-所述第一通过波长和第二通过波长位于所述带通滤波器(BP)的通带内，并且

-所述去耦层(DL)适于将所述带通滤波器(BP)与滤波器元件去耦合。

2.根据权利要求1所述的光学感测装置，其中，所述第一间隔层的第一分段与所述上介质镜直接接触。

3.根据权利要求1或2所述的光学感测装置，其中，所述第一间隔层的每个部分与所述上介质镜直接接触。

4.根据权利要求1或2所述的光学感测装置，其中所述光电检测器阵列还包括第三和第四光电检测器(P3、P4)，并且所述间隔件叠层还包括：

-包含所述第一介质材料的第二间隔层(S2)，其中所述第二间隔层(S2)的第一分段布置在所述主间隔层(SP)上并覆盖所述第三和第四光电检测器(P3、P4)但不覆盖所述第一和第二光电检测器(P1、P2)中的任何一个；

-所述第一间隔层(S1)的第二分段布置在所述第二间隔层(S2)上并且覆盖所述第四光电检测器(P4)但不覆盖所述第一、第二和第三光电检测器(P1、P2、P3)中的任何一个。

5.根据权利要求1或2所述的光学感测装置，其中，所述下和上介质镜(LM、UM)中的每一个由包含所述第一介质材料的镜层(M1)和包含第二介质材料的另外的镜层(M2)组成，并且所述第二介质材料具有与所述第一介质材料的第一折射率不同的第二折射率，其中所述镜层(M1)和所述另外的镜层(M2)交替布置。

6.根据权利要求5所述的光学感测装置，其中所述镜层(M1)中的至少一些和所述另外的镜层(M2)中的至少一些具有对应于与指定中心波长的四分之一相等的光学距离的厚度。

7.根据权利要求6所述的光学感测装置，其中

-所述第一滤波器元件由所述下介质镜(LM)的覆盖所述第一光电检测器(P1)的部分、所述主间隔层(SP)的覆盖所述第一光电检测器(P1)的部分以及所述上介质镜(UM)的覆盖所述第一光电检测器(P1)的部分形成；并且

-所述第二滤波器元件由所述下介质镜(LM)的覆盖所述第二光电检测器(P2)的部分、所述主间隔层(SP)的覆盖所述第二光电检测器(P2)的部分、所述第一间隔层(S1)的第一分段以及所述上介质镜(UM)的覆盖所述第一光电检测器(P1)的部分形成。

8.根据权利要求7所述的光学感测装置，其中所述第一滤波器元件的第一通过波长的值由所述主间隔层(SP)的厚度确定，并且所述第二滤波器元件的第二通过波长的值由所述主间隔层(SP)和所述第一间隔层(S1)的总厚度确定。

9.根据权利要求8所述的光学感测装置，其中所述第一通过波长和所述第二通过波长位于所述下介质镜(LM)的阻带内以及所述上介质镜(UM)的阻带内。

10.根据权利要求5所述的光学感测装置，其中所述带通滤波器(BP)由包含所述第一介质材料的带通层和包含所述第二介质材料的另外的带通层构成，其中所述带通层和所述另外的带通层交替布置。

11.根据权利要求1或2所述的光学感测装置，其中所述第一和第二光电检测器(P1、P2)被配置为

-检测入射到所述光学感测装置上并通过所述上介质镜(UM)、所述间隔件叠层和所述下介质镜(LM)的光；和

-基于检测到的光分别产生第一通道信号和第二通道信号。

12.根据权利要求11所述的光学感测装置，还包括读出电路，所述读出电路被配置为根据所述第一通道信号和第二通道信号产生指示入射光的光谱组成的至少一个光谱信号。

13.根据权利要求1或2所述的光学感测装置，其中

-光电检测器阵列包括至少M个光电检测器(P1、...、P8)，其中，M＝2^N，N是正整数；

-主间隔层(SP)覆盖至少M个光电检测器(P1、...、P8)；

-所述间隔件叠层包括包含所述第一介质材料的N个间隔层(S1、S2、S3)，其中，

-所述N个间隔层(S1、S2、S3)被图案化并且与所述主间隔层(SP)一起形成M个间隔元件；

-所述M个间隔元件的第一间隔元件由所述主间隔层(SP)的覆盖所述第一光电检测器(P1)的部分组成；

-除了所述第一间隔元件之外，M个间隔元件中的每个包括所述N个间隔层(S1、S2、S3)的不同子集的分段并且覆盖至少M个光电检测器(P1、...、P8)中的一个。

14.一种制造光学感测装置的方法，其中所述方法包括：

-提供具有半导体衬底(S)的半导体晶片，该衬底(S)承载具有至少第一和第二光电检测器(P1、P2)的光电检测器阵列；

-在所述衬底(S)上沉积带通滤波器(BP)，在所述带通滤波器(BP)上沉积去耦层(DL)并且在所述去耦层(DL)上沉积下介质镜(LM)，其中所述带通滤波器(BP)、所述去耦层(DL)和所述下介质镜(LM)中的每一个覆盖所述光电检测器阵列；

-沉积间隔件叠层，所述间隔件叠层的沉积包括：在所述下介质镜(LM)上沉积包含第一介质材料并覆盖所述光电检测器阵列的主间隔层(SP)；和通过第一剥离序列沉积和构造包含所述第一介质材料的第一间隔层(S1)，所述第一间隔层(S1)的第一分段布置在所述主间隔层(SP)上并且覆盖所述第二光电检测器(P2)但不覆盖所述第一光电检测器(P1)；以及

-在所述间隔件叠层上沉积上介质镜(UM)，其中，

-所述间隔件叠层、所述下介质镜(LM)和所述上介质镜(UM)的部分形成滤波器元件，包括第一滤波器元件和第二滤波器元件，其中，所述第一滤波器元件设置在所述第一光电检测器(P1)上并且覆盖所述第一光电检测器，并且具有第一通过波长，所述第二滤波器元件设置在所述第二光电检测器(P2)上并且覆盖所述第二光电检测器，并且具有第二通过波长，

-所述第一通过波长和第二通过波长位于所述带通滤波器(BP)的通带内，并且

-所述去耦层(DL)适于将所述带通滤波器(BP)与滤波器元件去耦合。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一间隔层的第一分段与所述上介质镜直接接触。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述第一间隔层的每个部分与所述上介质镜直接接触。

17.根据权利要求14或15所述的方法，其中

-所述光电检测器阵列还包括第三和第四光电检测器(P3、P4)；

-在沉积所述第一间隔层(S1)之前，所述间隔件叠层的沉积还包括通过第二剥离序列沉积和构造包含所述第一介质材料的第二间隔层(S2)，所述第二间隔层(S2)的第一分段布置在所述主间隔层(SP)上并且覆盖所述第三和第四光电检测器(P3、P4)但不覆盖所述第一和第二光电检测器(P1、P2)中的任何一个；以及

-所述第一间隔层(S1)的第二分段布置在所述第二间隔层(S2)上并且覆盖所述第四光电检测器(P4)但不覆盖所述第一、第二和第三光电检测器(P1、P2、P3)中的任何一个。

18.根据权利要求14或15所述的方法，其中

-光电检测器阵列包括至少M个光电检测器(P1、...、P8)，其中，M＝2^N，N是正整数；

-所述主间隔层覆盖所述至少M个光电检测器(P1、...、P8)；

-间隔件叠层的沉积包括通过N个剥离序列沉积和构造包含第一介质材料的N个间隔层(S1、S2、S3)，其中所述N个间隔层(S1、S2、S3)中的每一个覆盖M个光电检测器(P1、...、P8)的不同子集，每个子集包括所述至少M个光电检测器(P1、P8)中的M/2个。

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