CN111164394A - 光学感测装置和用于制造光学感测装置的方法 - Google Patents
光学感测装置和用于制造光学感测装置的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111164394A CN111164394A CN201880062990.8A CN201880062990A CN111164394A CN 111164394 A CN111164394 A CN 111164394A CN 201880062990 A CN201880062990 A CN 201880062990A CN 111164394 A CN111164394 A CN 111164394A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mirror
- photodetector
- sensing device
- optical sensing
- spacer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 104
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 125
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 57
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 36
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 17
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 142
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 68
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 28
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 26
- BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N bis(2-ethylhexyl) phthalate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC(CC)CCCC BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 9
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N niobium pentoxide Inorganic materials O=[Nb](=O)O[Nb](=O)=O ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/2803—Investigating the spectrum using photoelectric array detector
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/0208—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using focussing or collimating elements, e.g. lenses or mirrors; performing aberration correction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/0229—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using masks, aperture plates, spatial light modulators or spatial filters, e.g. reflective filters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
- G01J3/26—Generating the spectrum; Monochromators using multiple reflection, e.g. Fabry-Perot interferometer, variable interference filters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/30—Measuring the intensity of spectral lines directly on the spectrum itself
- G01J3/36—Investigating two or more bands of a spectrum by separate detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/46—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
- G01J3/50—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors
- G01J3/51—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors using colour filters
- G01J3/513—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors using colour filters having fixed filter-detector pairs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/1446—Devices controlled by radiation in a repetitive configuration
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
光学感测装置(10)包括光电探测器阵列(11)，包括至少一个第一光电探测器(12)和至少一个第二光电探测器(13)，光电探测器阵列(11)设置在半导体衬底(14)上。光学感测装置(10)还包括滤波叠层(15)，设置在衬底(14)上，并且覆盖光电探测器阵列(11)。滤波叠层(15)包括至少两个第一下部电介质镜(16)和至少两个第二下部电介质镜(17)，其中第一和第二下部镜(16、17)设置在第一光电探测器(12)上，并且第一和第二下部镜(16、7)设置在第二光电探测器(13)之上，并且其中第一下部镜(16)在垂直于衬底(14)延伸的主平面的垂直方向(z)上的厚度与第二下部镜(17)不同。滤波叠层(15)还包括设置在第一和第二下部镜(16、17)上的间隔叠层(18)，以及设置在间隔叠层(18)上并且覆盖光电探测器阵列(11)的上部电介质镜(19)。此外，提供了制造光学感测装置(10)的方法。
Description
本申请涉及一种光学感测装置以及一种用于制造光学感测装置的方法。
高光谱光学感测装置能够用于确定光或光源的光谱成分。所述装置还能够用于彩色感测光谱学或化学分析中。因此，这些感测装置包括几个具有波长相关灵敏度的滤波通道。由此，能够覆盖几百纳米的光谱范围。
然而，用于高光谱光学感测装置的现有方法会具有滤波通道之间串扰或重叠、精度下降或信噪比小的缺点。
本发明的目的是提供一种具有提高的精度的光学感测装置。此外，一个目的是提供一种用于制造具有提高的精度的光学感测装置的方法。
所述目的由独立权利要求解决。另外的实施例是从属权利要求的主题。
在光学感测装置的一个实施例中，光学感测装置包括光电探测器阵列，其包括至少一个第一光电探测器和至少一个第二光电探测器，光电探测器阵列设置在半导体衬底上。第一光电探测器和第二光电探测器能够探测击中光电探测器阵列并且到达光电探测器的电磁辐射。例如，光电探测器能够是光电二极管。光电探测器设置为在平行于半导体衬底延伸的主平面的横向方向上彼此相邻。优选地，光学感测装置包括多个光电探测器，例如16个光电探测器。半导体衬底能够包括半导体材料，例如硅。
光学感测装置还包括设置在衬底上并且覆盖光电探测器阵列的滤波叠层。滤波叠层包括至少两个第一下部电介质镜和至少两个第二下部电介质镜，其中第一下部镜和第二下部镜设置在第一光电探测器之上，并且第一下部镜和第二下部镜设置在第二光电探测器之上，并且其中第一下部镜在垂直于衬底延伸的主平面的垂直方向上的厚度与第二下部镜不同。滤波叠层在垂直方向上设置在光电探测器阵列上。滤波叠层在横向方向上覆盖光电探测器阵列。
下部镜包括至少两种电介质材料。例如，下部镜能够是布拉格镜。一个第一下部镜和一个第二下部镜在垂直方向上设置在第一光电探测器之上。在第一光电探测器之上的第一下部镜和第二下部镜在横向方向上设置为彼此相邻。一个另外的第一下部镜和一个另外的第二下部镜在垂直方向上设置在第二光电探测器之上。所述另外的第一下部镜和另外的第二下部镜在横向方向上设置为彼此相邻。
例如，第一下部镜和第二下部镜在垂直方向上的厚度能够是至少500nm并且至多5μm。优选地，下部镜在垂直方向上的厚度大约是1μm。因此，第一下部镜和第二下部镜的横向范围能够保持小，例如至少30μm并且优选地大约50μm。
每个第一下部镜和第二下部镜能够包括几个包括至少两种电介质材料的镜层。第一下部镜的镜层在垂直方向上的总厚度与第二下部镜的镜层在垂直方向上的总厚度不同。
滤波叠层还包括设置在第一下部镜和第二下部镜上的间隔叠层。间隔叠层在垂直方向上设置在第一下部镜和第二下部镜上，并且覆盖第一下部镜和第二下部镜。间隔叠层能够包括透明的电介质材料。
滤波叠层还包括设置在间隔叠层上并且覆盖光电探测器阵列的上部电介质镜。上部电介质镜在垂直方向上设置在间隔叠层上。优选地，间隔叠层和上部镜具有相同的横向范围。上部镜能够是布拉格镜。
在光学感测装置的一个优选实施例中，上部镜和间隔叠层与每个下部镜形成法布里-珀罗干涉仪。间隔叠层充当标准具。这意味着，一个第一下部镜、间隔叠层和上部镜形成法布里-珀罗干涉仪。同样，一个第二下部镜、间隔叠层和上部镜形成法布里-珀罗干涉仪。每个法布里-珀罗干涉仪或滤波器是使指定波长范围内电磁辐射通过的滤波通道。每个滤波通道的指定波长范围由上部镜、间隔叠层和下部镜的特性给出。例如，指定波长范围能够被每个滤波通道的材料的厚度影响。当第一下部镜的垂直方向上的厚度与第二下部镜的垂直方向上的厚度不同时，包括第一下部镜的滤波通道的指定波长范围与包括第二下部镜的滤波通道的指定波长范围不同。因此，包括第一下部镜的第一滤波通道通过的电磁辐射的波长范围与从包括第二下部镜的第二滤波通道通过的电磁辐射的波长范围不同。
由此，利用第一下部镜和第二下部镜形成具有不同光谱灵敏度的两个不同的滤波通道。当一个第一下部镜和一个第二下部镜设置在第一光电探测器之上时，第一光电探测器既探测通过第一滤波通道的电磁辐射又探测通过第二滤波通道的电磁辐射。因此，第一光电探测器能够提供信号，该信号是由第一光电探测器从第一滤波通道探测的信号与由第一光电探测器从第二滤波通道探测的信号的和。
相似地，第二光电探测器既探测通过第一滤波通道的电磁辐射又探测通过第二滤波通道的电磁辐射。
每个下部镜设置为具有指定中心波长。下部镜的指定中心波长是在相应镜的阻带的中心的波长。布拉格镜的阻带是高反射率的波长区域。对于波长等于或约等于下部镜的指定中心波长的光，相应下部镜的反射率高。因此，下部镜和上部镜的中心波长影响通过各个滤波通道的光。每个镜的指定中心波长能够通过镜层的厚度设置。
优选地，第一下部镜的指定中心波长和第二下部镜的指定中心波长彼此不同。例如，第一下部镜的指定中心波长和第二下部镜的指定中心波长能够相差10nm。因此，第一滤波通道的透射光谱与第二滤波通道的透射光谱不同。例如，第一滤波通道和第二滤波通道的最大透射波长能够相差大约3nm。由此，第一滤波通道和第二滤波通道的透射光谱在光电探测器处重叠。第一滤波通道和第二滤波通道的组合透射光谱是第一滤波通道的透射光谱和第二滤波通道的透射光谱的叠加。
组合透射光谱能够产生陡的斜率和比第一透射光谱或第二透射光谱更宽的透射波长范围。组合透射光谱的形状取决于上部镜和下部镜的反射率。反射率决定了透射光谱的斜率的陡度。布拉格镜中更多的镜层提高了它的反射率，但是缩小了通过各个滤波通道的波长范围。因此，能够减少在不同的滤波通道之间的串扰，但是此外能够减少通过滤波通道的光的总强度。有利地，第一滤波通道和第二滤波通道的组合透射光谱能够表现出陡的斜率和比单独每个滤波通道更大的透射波长范围。
如果在第二光电探测器之上的滤波通道与在第一光电探测器之上的滤波通道不同，则两个光电探测器的组合透射光谱不同。
在一个优选实施例中，对于光电探测器阵列的每个光电探测器，不同滤波通道的组合透射光谱是不同的。例如，不同组合透射光谱的最大透射波长能够在波长范围内等间隔。因此，光学感测装置能够用作波长选择装置。此处描述的光学感测装置能够减少相邻光电探测器的组合透射光谱的重叠。因此，能够提高光电探测器的信号的反卷积的精度，并且因此能够提高光学感测装置的精度。
在光学感测装置的一个实施例中，在第一光电探测器之上的间隔叠层的垂直方向上的厚度与在第二光电探测器之上的间隔叠层的垂直方向上的厚度不同。为了实现间隔叠层的厚度差异，间隔叠层能够包括几个间隔层，间隔层能够包括第三电介质材料。间隔层上下交替设置，使得每个光电探测器的间隔叠层在垂直方向上的厚度不同。因此，每个法布里-珀罗干涉仪的标准具的厚度不同。通过改变法布里-珀罗干涉仪的标准具的厚度，法布里-珀罗干涉仪的最大透射波长改变。
第一滤波通道和第二滤波通道的透射光谱在第一光电探测器处叠加。由此，形成光学感测装置的第一光谱通道。第一光谱通道包括在第一光电探测器之上的上部镜的一部分、间隔叠层的一部分、第一下部镜和第二下部镜。第二光谱通道包括在第二光电探测器之上的上部镜的一部分、间隔叠层的一部分、第一下部镜和第二下部镜。优选地，光学感测装置包括几个光谱通道。对于每个光谱通道，间隔叠层在垂直方向上的厚度是不同的。
因此，第一光谱通道的最大透射波长与第二光谱通道的最大透射波长不同。优选地，间隔叠层的间隔层的厚度设置为使得光电探测器阵列的不同光谱通道的最大透射波长分布在波长范围内。优选地，光电探测器阵列的不同光谱通道的最大透射波长均匀分布在一定的波长范围上。
例如，光学感测装置能够包括16个光电探测器和16个不同的光谱通道。由此，能够分析由光学感测装置探测的电磁辐射的光谱成分。
光学感测装置还可以包括48个光电探测器和48个不同的光谱通道。大量的光谱通道能够实现光的真彩色感测光谱学和样品的化学分析。
有利地，每个光谱通道的透射光谱具有陡的斜率和小的半峰全宽。因此，不同光谱通道的透射光谱之间的重叠或串扰小，并且光学感测装置的测量的精度提高。
为了形成用于每个光电探测器的两个滤波通道，第一下部镜和第二下部镜的厚度彼此不同。调整第一下部镜和第二下部镜的厚度，而不是例如调整每个滤波通道的间隔叠层的厚度，因为与间隔叠层的厚度的相应改变相比，具有不同厚度的第一下部镜和第二下部镜能够更稳定和更有效地制造。
第三电介质材料能够是一种高折射率的材料。因此，光谱通道对倾斜的光入射角不太敏感。
在光学感测装置的一个实施例中，下部镜包括第一镜层和第二镜层，第一镜层包括第一电介质材料，第二镜层包括具有与第一电介质材料的第一折射率不同的第二折射率的第二电介质材料，其中第一镜层和第二镜层交替设置。例如，第一折射率能够大于第二折射率。第一折射率还可以小于第二折射率。例如，第一电介质材料能够是TiO2、Ta2O5或Nb2O5，并且例如第二电介质材料能够是氧化硅。如果下部镜的指定中心波长在红外范围内，则第一电介质材料能够是非晶硅或氢化非晶硅。
在光学感测装置的一个实施例中，第一滤波通道的设置如下：
首先，沉积包括第一电介质材料的电介质层。第一下部镜沉积在电介质层上。第一下部镜包括交替镜层，其中第一镜层包括第一电介质材料，并且第二镜层包括第二电介质材料。第一镜层沉积在电介质层上，并且第二镜层沉积在第一镜层上。例如，第一下部镜能够包括至少三对并且至多六对交替镜层。间隔叠层设置在第一下部镜上，并且包括具有高折射率的第三电介质材料。上部镜沉积在间隔叠层上。与第一下部镜相似，上部镜包括成对的交替镜层。包括第二电介质材料的第二镜层沉积在间隔叠层上。包括第一电介质材料的第一镜层沉积在第二镜层上。包括第一电介质材料的另外的电介质层沉积在上部镜的顶部。
第二滤波通道仅有的差异是第二滤波通道包括第二下部镜而不是第一下部镜。
通过沉积电介质层和另外的电介质层提高了各个滤波通道的信噪比。
在光学感测装置的一个实施例中，下部镜的第一镜层中的至少一些和第二镜层中的至少一些的厚度对应于等于指定中心波长的四分之一的光学厚度。优选地，上部电介质镜的第一镜层中的至少一些和第二镜层中的至少一些的厚度对应于等于上部镜的指定中心波长的四分之一的光学厚度。
下部镜的镜层的厚度与上部镜的镜层的厚度不同，并且因此下部镜与上部镜的指定中心波长不同。优选地，上部镜的指定中心波长大于第一下部镜的指定中心波长，并且小于第二下部镜的指定中心波长。
在光学感测装置的一个实施例中，第一下部镜具有第一阻带，并且第二下部镜具有第二阻带。第一阻带能够与第二阻带不同。第一下部镜的阻带与第二下部镜的阻带彼此不同，意味着第一下部镜与第二下部镜的指定中心波长不同。因为不同的阻带，第一滤波通道的透射光谱与第二滤波通道的透射光谱不同。
在光学感测装置的一个实施例中，第一阻带的第一中心波长由第一下部镜的镜层的厚度给出，并且第二阻带的第二中心波长由第二下部镜的镜层的厚度给出。第一阻带的第一中心波长是第一阻带的中心的波长。第二阻带的第二中心波长是第二阻带的中心的波长。因此，下部镜的阻带影响各个滤波通道的透射光谱。
在光学感测装置的一个实施例中，第一中心波长与第二中心波长彼此不同。因此，第一滤波通道的透射光谱与第二滤波通道的透射光谱彼此不同。
在光学感测装置的一个实施例中，第一中心波长与第二中心波长相差至少1nm并且至多30nm。由于这些在中心波长之间的小差异，第一滤波通道的透射光谱和第二滤波通道的透射光谱的叠加是具有陡的斜率和小的半峰全宽的组合透射光谱。因此，提高了光学感测装置的光谱灵敏度，并且因此提高了光学感测装置的测量的精度。
在光学感测装置的一个实施例中，第一光电探测器和第二光电探测器分别包括两个子光电探测器，其中子光电探测器设置为在平行于衬底延伸的主平面的横向方向上彼此相邻。对于每个光电探测器，一个子光电探测器设置为探测通过第一滤波通道的电磁辐射，并且另外的子光电探测器设置为探测通过第二滤波通道的电测辐射。不是利用一个光电探测器来组合两个滤波通道的信号，而是增加子光电探测器的信号。由此，能够确定第一滤波通道和第二滤波通道的组合透射。
在光学感测装置的一个实施例中，覆盖光电探测器阵列的去耦层设置在上部镜上。优选地，去耦层具有与上部镜相同的横向范围。去耦层设置在上部镜上，使得带通滤波器能够设置在去耦层上。由此，去耦层将带通滤波器与法布里-珀罗滤波器光学去耦。去耦层能够包括电介质材料。
在光学感测装置的一个实施例中，覆盖光电探测器阵列的带通滤波器设置在上部镜上。优选地，带通滤波器设置在去耦层上，并且具有与去耦层相同的横向范围。带通滤波器还可以直接设置在上部镜上。带通滤波器具有其中通过电磁辐射的通带。此外，带通滤波器具有阻带，在该阻带内电磁辐射被阻挡或衰减。
带通滤波器能够用于防止不需要的光到达光电探测器阵列。例如，如果滤波叠层的滤波通道不阻挡某些波长区域内的光，则能够使用附加的带通滤波器。带通滤波器的通带在通过滤波通道的波长的区域上延伸。在通过滤波通道的波长的区域内，带通滤波器的透射能够接近100％。此外，在上部镜和下部镜的阻带内，带通滤波器的透射能够接近100％。在带通滤波器的通带之外的电磁辐射被带通滤波器抑制。带通滤波器能够是电介质带通滤波器。
去耦层设置在上部镜与带通滤波器之间，以便将滤波通道与带通滤波器去耦。去耦层的厚度根据以下关系设置：
其中d是去耦层的光学厚度，并且φup和φBP分别是由于在上部镜上和在带通滤波器上的反射导致的通过光的相位变化。因此，通过带通滤波器和滤波通道的总透射是带通滤波器的透射与相应滤波通道的透射的乘积。
上部镜、去耦层和带通滤波器能够具有相同的横向范围。因此，能够仅用一个掩膜来图案化上部镜、去耦层和带通滤波器。
光学感测装置还可以包括具有不同光谱灵敏度和不同带通滤波器的几个光电探测器阵列，以便探测大范围的波长。
在光学感测装置的一个实施例中，间隔叠层包括第一间隔层和第二间隔层，第一间隔层包括第三电介质材料，第二间隔层包括第三电介质材料，其中第二间隔层的第一部分设置在第一间隔层上，并且覆盖第二光电探测器而不是第一光电探测器。因此，第一光电探测器之上的间隔叠层在垂直方向上的厚度与第二光电探测器之上的间隔叠层在垂直方向上的厚度不同。通过使用第一间隔层和第二间隔层，能够有效地制造间隔叠层的不同厚度。
在光学感测装置的一个实施例中，光电探测器阵列包括四个光电探测器，并且第一间隔层覆盖所有四个光电探测器。第二间隔层仅覆盖第三光电探测器和第四光电探测器。第三间隔层的第一部分覆盖第二光电探测器，并且第三间隔层的第二部分覆盖第四光电探测器。由此，每个光电探测器的间隔叠层的厚度是不同的。为了制造间隔叠层，通过N个掩膜步骤形成了间隔叠层的2N个不同厚度。因此，与通过单独地沉积每个光电探测器的间隔叠层的需要的厚度相比，能够更有效地形成间隔叠层。
在光学感测装置的一个实施例中，第一光谱通道由一个第一下部镜、一个第二下部镜、间隔叠层的覆盖第一光电探测器的部分和上部镜的覆盖第一光电探测器的部分形成，并且第二光谱通道由一个第一下部镜、一个第二下部镜、间隔叠层的覆盖第二光电探测器的部分和上部镜的覆盖第二光电探测器的部分形成。第一光谱通道的透射光谱与第二光谱通道的透射光谱不同。因此，光电探测器阵列能够探测将要分析的电磁辐射的不同光谱成分。
在光学感测装置的一个实施例中，第一光电探测器和第二光电探测器被配置为探测入射到光学感测装置上并且通过上部镜、间隔叠层和两个下部镜的光。例如，由光学感测装置探测的光能够在可见或中红外范围。
此外，提供了一种用于制造光学感测装置的方法。光学感测装置能够优选地用本文描述的方法中的一种来生产。这意味着针对光学感测装置公开的所有特征也针对用于制造光学感测装置的方法公开，反之亦然。
根据用于制造光学感测装置的方法中的至少一个实施例，所述方法包括提供设置在半导体衬底上的光电探测器阵列的步骤，其中光电探测器阵列包括至少一个第一光电探测器和至少一个第二光电探测器。第一光电探测器和第二光电探测器设置为在平行于半导体衬底延伸的主平面的横向方向上彼此相邻。优选地，光电探测器阵列包括多个光电探测器。光电探测器能够探测电磁辐射并且光电探测器能够是例如光电二极管。
用于制造光学感测装置的方法还包括通过使用第一掩膜，在垂直于衬底延伸的主平面的垂直方向上，在每个光电探测器之上沉积第一下部电介质镜的步骤。第一下部镜能够包括几个镜层。镜层通过第一掩膜沉积。第一掩膜构造为使得一个第一下部镜沉积在每个光电探测器之上。镜层能够被沉积或溅射。
用于制造光学感测装置的方法还包括通过使用第二掩膜，在垂直方向上在每个光电探测器之上沉积第二下部电介质镜的步骤，其中每个光电探测器的第一下部镜和第二下部镜设置为在平行于衬底延伸的主平面的横向方向上彼此相邻，并且其中第一下部镜在垂直方向上具有与第二下部镜不同的厚度。第二下部镜能够包括几个镜层。镜层通过第二掩膜沉积。第二掩膜构造为使得在每个光电探测器之上沉积一个第二下部镜。镜层能够被沉积或溅射。
用于制造光学感测装置的方法还包括沉积设置在第一下部镜和第二下部镜上的间隔叠层的步骤，以及沉积设置在间隔叠层上并且覆盖光电探测器阵列的上部电介质镜的步骤。
对于通过此处描述的方法制造的光学感测装置，不同光谱通道的透射光谱之间的重叠或串扰小，并且光学感测装置的测量精度提高。
根据用于制造光学感测装置的方法中的至少一个实施例，在第一光电探测器之上的间隔叠层在垂直方向上的厚度与在第二光电探测器之上的间隔叠层在垂直方向上的厚度不同。因此，第一光谱通道形成在第一光电探测器之上，并且第二光谱通道形成在第二光电探测器之上。第一光谱通道的透射光谱与第二光谱通道的透射光谱不同。因此，光电探测器阵列能够探测将要分析的电磁辐射的不同光谱成分。
根据用于制造光学感测装置的方法中的至少一个实施例，沉积间隔叠层包括在第一下部镜和第二下部镜上沉积第一间隔层，其中第一间隔层包括第三电介质材料，在第一间隔层上沉积第二间隔层，其中第二间隔层包括第三电介质材料，以及通过使用第三掩膜构造第二间隔层，使得第二间隔层的第一部分覆盖第二光电探测器而不覆盖第一光电探测器。所述方法能够用于形成具有多个光电探测器的光电探测器阵列的间隔叠层。通过使用N个掩膜能够形成2N个光电探测器的间隔叠层的2N个不同厚度。因为仅需要N个掩膜来形成2N个不同的厚度，光学感测装置能够有效地制造。
附图的以下描述可以进一步说明和解释示例性实施例。在功能上相同或具有相同的效果的部件用相同的附图标记表示。相同或有效相同的部件可能只关于该部件首先出现的附图来描述。在连续的附图中不必重复该部件的描述。
在图1中示出了光学感测装置的示例性实施例的剖面图。
在图2中示出了间隔叠层的示例性实施例的剖面图。
图3示出了法布里-珀罗干涉仪的示意设置。
图4示出了法布里-珀罗干涉仪的示例性透射光谱。
在图5中示出了16个不同法布里-珀罗干涉仪的透射光谱。
在图6中示出了光学感测装置的示例性实施例的32个滤波通道的透射光谱。
在图7中示出了16个光谱通道的示例性透射光谱。
在图8中示出了两个光谱通道的示例性透射光谱。
图9示出了光学感测装置的示例性实施例的一个光谱通道的透射光谱。
在图10中示出了光学感测装置的另外的示例性实施例的剖面图。
图1示出了光学感测装置10的示例性实施例。光学感测装置10能够通过本文描述的方法制造。光电探测器阵列11设置在半导体衬底14上。光电探测器阵列11包括第一光电探测器12、第二光电探测器13和两个另外的光电探测器31。衬底14能够包括硅。光电探测器12、13、31制作在衬底14上和衬底内，并且该光电探测器能够是光电二极管。衬底14能够包括集成电路，以便电接触光电探测器12、13、31。光电探测器阵列11的光电探测器12、13、31设置为在平行于衬底14的延伸的主平面的横向方向x上彼此相邻。
在光电探测器12、13、31和衬底14的顶部设置透明层32。透明层32是光学透明的并且包括二氧化硅。透明层32用于电隔离集成电路的金属层。透明层32能够平坦化，以便允许精确生长之后的滤波叠层15。
能够包括金属的光吸收层34设置在透明层32上。光吸收层34包括在光电探测器12、13、31之上的开口。光吸收层34设置为阻挡从背离衬底14的一侧击中透明层32的光或电磁辐射。
滤波叠层15设置在光吸收层34上方。滤波叠层15包括第一下部镜16和第二下部镜17。每个光电探测器12、13、31之上设置一个第一下部镜16和一个第二下部镜17。在一个光电探测器12、13、31之上的第一下部镜16和第二下部镜17设置为在横向方向x上彼此相邻。下部镜16、17能够是布拉格镜。
下部镜16、17包括成对的交替的第一镜层20和第二镜层21。第一镜层20包括具有第一折射率的第一电介质材料，并且第二镜层21包括具有第二折射率的第二电介质材料。优选地，第一折射率大于第二折射率。
第一下部镜16的镜层20、21的垂直方向z上的厚度与第二下部镜17的镜层20、21的垂直方向z上的厚度不同，其中垂直方向z垂直于衬底14的延伸的主平面。优选地，第一下部镜16的镜层20、21的厚度分别对应于等于第一指定中心波长的四分之一的光学厚度。优选地，第二下部镜17的镜层20、21的厚度分别对应于等于第二指定中心波长的四分之一的光学厚度。各个下部镜16、17的指定中心波长是各个下部镜16、17的阻带的中心。布拉格镜的阻带是高反射率的波长区域。
因为第一下部镜16的镜层20、21的垂直方向z上的厚度与第二下部镜17的镜层20、21的垂直方向z上的厚度不同，第一中心波长与第二中心波长不同。
第一下部镜16和第二下部镜17直接设置为彼此相邻。在第一下部镜16与第二下部镜17之间的边界处，镜层20、21的定义可能不那么明确。因此，在光吸收层34中的开口设置为使得光吸收层34设置在第一下部镜16与第二下部镜17的边界与光电探测器12、13、31之间。这意味着，光吸收层34包括在每个光电探测器12、13、31之上的两个开口，使得一个开口设置在第一下部镜16之下，并且另一个开口设置在第二下部镜17之下。因此，通过光吸收层34防止通过两个下部镜16、17之间的边界区域的光到达光电探测器12、13、31。
滤波叠层15还包括设置在下部镜16、17上的间隔叠层18。间隔叠层18完全地覆盖光电探测器阵列11。间隔叠层18包括第三电介质材料，并且该间隔叠层能够包括几个间隔层25、26。第一光电探测器12之上的间隔叠层18在垂直方向z上的厚度与第二光电探测器13之上的间隔叠层18在垂直方向z上的厚度不同。
滤波叠层15还包括设置在间隔叠层18上的上部介质镜19。上部镜19具有与间隔叠层18相同的横向范围，并且上部镜19能够是布拉格镜。与下部镜16、17相似，上部镜19包括交替设置的第一镜层20和第二镜层21。第一镜层20包括具有第一折射率的第一电介质材料，并且第二镜层21包括具有第二折射率的第二电介质材料。对于上部镜19，第二镜层21沉积在间隔叠层18上，并且第一镜层20沉积在第二镜层21上。
下部镜16、17的镜层20、21的厚度与上部镜19的镜层20、21的厚度彼此不同，并且因此下部镜16、17和上部镜19的指定中心波长不同。优选地，上部镜19的指定中心波长大于第一下部镜16的指定中心波长，并且小于第二下部镜17的指定中心波长。
在一个第一光电探测器12之上的一个第一下部镜16、间隔叠层18的一部分和上部镜19的一部分形成法布里-珀罗干涉仪。间隔叠层18充当标准具。由在一个第一光电探测器12之上的一个第一下部镜16、间隔叠层18的一部分和上部镜19的一部分形成的法布里-珀罗干涉仪被称为第一滤波通道27。第二滤波通道28由在一个第一光电探测器12之上的一个第二下部镜17、间隔叠层18的一部分和上部镜19的一部分形成。每个滤波通道27、28通过指定波长范围内的电磁辐射。
因为第一下部镜16的垂直方向z上的厚度与第二下部镜17的垂直方向z上的厚度不同，第一滤波通道27的指定波长范围与第二滤波通道28的指定波长范围不同。因此，第一滤波通道27通过与从第二滤波通道28通过的电磁辐射的波长范围不同的波长范围内的电磁辐射。
因为一个第一下部镜16和一个第二下部镜17设置在第一光电探测器12之上，第一光电探测器12既探测通过第一滤波通道27的电磁辐射又探测通过第二滤波通道28的电磁辐射。因此，第一光电探测器12能够提供信号，该信号是由第一光电探测器12从第一滤波通道27探测的信号与由第一光电探测器12从第二滤波通道28探测的信号的和。
相似地，其他的光电探测器13、31既探测通过第一滤波通道27的电磁辐射又探测通过第二滤波通道28的电磁辐射。
第一光谱通道29通过在第一光电探测器12处将第一滤波通道27和第二滤波通道28的信号相加形成。第一光谱通道29包括在第一光电探测器12之上的上部镜19的一部分、间隔叠层18的一部分，以及第一下部镜16和第二下部镜17。另外的光谱通道30用相似的方法形成在另外的光电探测器13、31之上。
第一光谱通道29的最大透射波长与第二光谱通道30的最大透射波长不同。优选地，间隔叠层18的间隔层25、26的厚度设置为使得光电探测器阵列11的不同的光谱通道29、30的最大透射波长分布在大的波长范围内。
去耦层23设置在上部镜19上方。去耦层23具有与上部镜19相同的横向范围。去耦层23能够包括电介质材料。
带通滤波器24设置在去耦层23上方。带通滤波器24具有与去耦层23相同的横向范围。带通滤波器24能够用于防止不需要的光到达光电探测器阵列11。例如，如果滤波通道27、28在某些波长区域不阻挡光，则能够使用附加的带通滤波器24。带通滤波器24的通带在通过滤波通道27、28的波长的区域上延伸。在这个通带的外面的电磁辐射被带通滤波器24抑制。去耦层23设置在上部镜19与带通滤波器24之间，以便将滤波通道27、28与带通滤波器24去耦。
为了制造光学感测装置10，能够有利地仅用一个掩膜图案化上部镜19、去耦层23和带通滤波器24的横向范围。
优选地，光学感测装置10包括16个或更多个光电探测器12、13、31以及16个或更多个不同的光谱通道29、30。由此，能够分析由光学感测装置10探测的电磁辐射的光谱成分。
在图2中示出了间隔叠层18的示例性实施例的剖面图。间隔叠层18具有不同的厚度，使得形成垂直方向z上具有不同厚度的间隔叠层18的八个部分。因此，利用间隔叠层18，能够形成光学感测装置10的八个光谱通道29、30。
第一间隔层25覆盖设置在间隔叠层18之下并且未在图2中示出的所有八个光电探测器12、13、31。第二间隔层26覆盖光电探测器12、13、31中的四个。第三间隔层35覆盖未被第二间隔层26覆盖的两个光电探测器31并且覆盖被第二间隔层26覆盖的两个光电探测器31。第四间隔层36覆盖每个第二光电探测器13、31。由此，每个光电探测器12、13、31的间隔叠层18的厚度是不同的。为了制造间隔叠层18，通过N个掩膜步骤形成了间隔叠层18的2N个不同厚度。因此，与通过单独地沉积每个光电探测器12、13、31的间隔叠层18的需要的厚度相比，能够更有效地形成间隔叠层18。
上部镜19完全地覆盖间隔叠层18。
图3示出了法布里-珀罗干涉仪的示意设置。入射光到达第一镜37并且进入包括透明的电介质材料的标准具39。穿过标准具39的光在第二镜38和第一镜37处反射。第一镜37和第二镜38能够是布拉格镜。如果标准具39的光学厚度等于波长λ的一半的倍数，则法布里-珀罗干涉仪的透射率对于波长为λ的光较高。法布里-珀罗干涉仪的透射率对于其他波长较低。
图4示出了法布里-珀罗干涉仪的示例性透射光谱。法布里-珀罗干涉仪的两个镜37、38包括成对的交替的第一镜层20和第二镜层21。在x轴上，波长以纳米绘制，并且在y轴上，透射率以百分比绘制。所有以下附图的坐标轴是相同的。对于第一透射光谱T1，镜37、38包括五对交替的第一镜层20和第二镜层21。对于第二透射光谱T2，镜37、38包括六对交替的第一镜层20和第二镜层21，以及对于第三透射光谱T3，镜37、38包括七对交替的第一镜层20和第二镜层21。随着交替的第一镜层20和第二镜层21对的数量增加，透射光谱的半峰全宽减小，并且透射光谱的斜率变得更陡。
在图5中示出了16个不同的法布里-珀罗干涉仪的透射光谱。16个法布里-珀罗干涉仪的最大透射波长间隔相等并且位于720nm与850nm之间。不同的法布里-珀罗干涉仪的最大透射波长由标准具39的厚度调整。
在图6中示出了光学感测装置10的示例性实施例的32个滤波通道27、28的透射光谱。对于16个光谱通道29、30，示出了第一滤波通道27和第二滤波通道28的透射光谱。第一滤波通道27的透射光谱用虚线标记，并且第二滤波通道28的透射光谱用实线标记。对于每个光谱通道29、30，第一滤波通道27和第二滤波通道28的透射光谱重叠。
对于光学感测装置10的每个第一下部镜16，阻带的中心波长总计为773nm，并且对于每个第二下部镜17，阻带的中心波长总计为783nm。上部镜19的阻带的中心波长是778nm。因为每个光谱通道29、30的间隔叠层18的厚度不同，每个光谱通道29、30的最大透射波长不同。
滤波通道27、28的透射光谱的半峰全宽小于图5所示的法布里-珀罗干涉仪的半峰全宽，并且该半峰全宽总计为少于7nm。
在图7中示出了光学感测装置10的示例性实施例的16个光谱通道的示例性透射光谱。每个透射光谱是一个第一滤波通道27的透射光谱与一个第二滤波通道28的透射光谱的和。透射光谱在波长范围内均匀分布。
在图8中示出了两个光谱通道的示例性透射光谱T1、T2。第一透射光谱T1示出了例如如图5所示的法布里-珀罗干涉仪的透射。第二透射光谱T2示出了本文描述的光学感测装置10的一个实施例的一个光谱通道29的透射。第二透射光谱T2对应于图7所示的透射光谱中的一个。第二透射光谱T2的半峰全宽小于第一透射光谱T1的半峰全宽。此外，第二透射光谱T2的斜率更陡。因此，对于此处描述的光学感测装置10，减少了在不同的光谱通道29、30之间的重叠。
图9示出了光学感测装置10的示例性实施例的一个光谱通道29的透射光谱。光学感测装置10还包括带通滤波器24。在滤波叠层15的透射峰之外，光的透射在大的波长范围内被抑制。
在图10中示出了光学感测装置10的另外的示例性实施例的剖面图。除了光电探测器12、13和下部镜16、17的设置之外，图10所示的设置与图1所示设置相同。每个光电探测器12、13包括两个子光电探测器22。子光电探测器22设置为在横向方向x上彼此相邻。一个下部镜16、17设置在每个子光电探测器22之上。下部镜16、17不是设置为彼此直接相邻，而是设置为彼此分开。光吸收层34的开口设置在下部镜16、17之下。
对于每个光电探测器12、13，一个子光电探测器22设置为探测通过第一滤波通道27的电磁辐射，并且另外的子光电探测器22设置为探测通过第二滤波通道28的电磁辐射。没有利用一个光电探测器12、13、313来组合两个滤波通道27、28的信号，而是增加了子光电探测器22的信号。由此，能够确定第一滤波通道27和第二滤波通道28的组合透射。
附图标记说明
10：光学感测装置
11：光电探测器阵列
12：第一光电探测器
13：第二光电探测器
14：衬底
15：滤波叠层
16：第一下部镜
17：第二下部镜
18：间隔叠层
19：上部镜
20：第一镜层
21：第二镜层
22：子光电探测器
23：去耦层
24：带通滤波器
25：第一间隔层
26：第二间隔层
27：第一滤波通道
28：第二滤波通道
29：第一光谱通道
30：第二光谱通道
31：另外的光电探测器
32：透明层
34：光吸收层
35：第三间隔层
36：第四间隔层
37：第一镜
38：第二镜
39：标准具
Λ：波长
T1：第一透射光谱
T2：第二透射光谱
T3：第三透射光谱
x：横向方向
z：垂直方向
Claims (19)
1.一种光学感测装置(10)，包括：
-光电探测器阵列(11)，其包括至少一个第一光电探测器(12)和至少一个第二光电探测器(13)，所述光电探测器阵列(11)设置在半导体衬底(14)上，
-滤波叠层(15)，其设置在所述衬底(14)上并且覆盖所述光电探测器阵列(11)，所述滤波叠层(15)包括：
-至少两个第一下部电介质镜(16)和至少两个第二下部电介质镜(17)，其中第一下部镜和第二下部镜(16、17)设置在所述第一光电探测器(12)之上，并且第一下部镜和第二下部镜(16、17)设置在所述第二光电探测器(13)之上，并且其中所述第一下部镜(16)在垂直于所述衬底(14)延伸的主平面的垂直方向(z)上的厚度与所述第二下部镜(17)不同，
-间隔叠层(18)，其设置在所述第一下部镜和第二下部镜(16、17)上，以及
-上部电介质镜(19)，其设置在所述间隔叠层(18)上并且覆盖所述光电探测器阵列(11)。
2.根据权利要求1所述的光学感测装置(10)，其中，每个光电探测器(12、13)的第一下部镜(16)和第二下部镜(17)设置为在平行于所述衬底(14)延伸的主平面的横向方向(x)上彼此相邻。
3.根据权利要求1或2所述的光学感测装置(10)，其中，所述第一光电探测器(12)之上的间隔叠层(18)在垂直方向(z)上的厚度与所述第二光电探测器(13)之上的间隔叠层(18)在垂直方向(z)上的厚度不同。
4.根据前述权利要求之一所述的光学感测装置(10)，其中，所述下部镜(16、17)包括第一镜层(20)和第二镜层(21)，所述第一镜层包括第一电介质材料，所述第二镜层包括第二电介质材料，其具有与所述第一电介质材料的第一折射率不同的第二折射率，其中所述第一镜层(20)和所述第二镜层(21)交替设置。
5.根据权利要求3所述的光学感测装置(10)，其中，所述下部镜(16、17)的第一镜层(20)中的至少一些和第二镜层(21)中的至少一些的厚度对应于等于指定中心波长的四分之一的光学厚度。
6.根据前述权利要求之一所述的光学感测装置(10)，其中，所述第一下部镜(16)具有第一阻带，并且所述第二下部镜(17)具有第二阻带。
7.根据前述权利要求所述的光学感测装置(10)，其中，所述第一阻带的第一中心波长由所述第一下部镜(16)的镜层(20、21)的厚度给出，并且所述第二阻带的第二中心波长由所述第二下部镜(17)的镜层(20、21)的厚度给出。
8.根据前述权利要求所述的光学感测装置(10)，其中，所述第一中心波长和所述第二中心波长彼此不同。
9.根据权利要求7或8之一所述的光学感测装置(10)，其中，所述第一中心波长与所述第二中心波长相差至少1nm并且至多20nm。
10.根据前述权利要求之一所述的光学感测装置(10)，其中，所述第一光电探测器(12)和所述第二光电探测器(13)分别包括两个子光电探测器(22)，其中，所述子光电探测器(22)设置为在平行于所述衬底(14)延伸的主平面的横向方向(x)上彼此相邻。
11.根据权利要求10所述的光学感测装置(10)，其中，每个光电探测器(12、13)的两个子光电探测器(22)的信号被组合，特别是相加。
12.根据前述权利要求之一所述的光学感测装置(10)，其中，覆盖所述光电探测器阵列(11)的去耦层(23)设置在所述上部镜(19)上。
13.根据前述权利要求之一所述的光学感测装置(10)，其中，覆盖所述光电探测器阵列(11)的带通滤波器(24)设置在所述上部镜(19)上。
14.根据前述权利要求之一所述的光学感测装置(10)，其中，所述间隔叠层(18)包括第一间隔层(25)和第二间隔层(26)，所述第一间隔层包括第三电介质材料，所述第二间隔层包括所述第三电介质材料，其中所述第二间隔层(26)的第一部分设置在所述第一间隔层(25)上，并且覆盖所述第二光电探测器(13)而不覆盖所述第一光电探测器(12)。
15.根据前述权利要求之一所述的光学感测装置(10)，其中
-第一光谱通道(29)由一个第一下部镜(16)、一个第二下部镜(17)、所述间隔叠层(18)的覆盖所述第一光电探测器(12)的部分以及所述上部镜(19)的覆盖所述第一光电探测器(12)的部分形成，并且
-第二光谱通道(30)由一个第一下部镜(16)、一个第二下部镜(17)、所述间隔叠层(18)的覆盖所述第二光电探测器(13)的部分以及所述上部镜(19)的覆盖所述第二光电探测器(13)的部分形成。
16.根据前述权利要求之一所述的光学感测装置(10)，其中，所述第一光电探测器和第二光电探测器(12、13)被配置为探测入射到所述光学感测装置(10)上并且通过所述上部镜(19)、所述间隔叠层(18)以及两个下部镜(16、17)的光。
17.一种用于制造光学感测装置(10)的方法，其中，所述方法包括：
-提供设置在半导体衬底(14)上的光电探测器阵列(11)，其中所述光电探测器阵列(11)包括至少一个第一光电探测器(12)和至少一个第二光电探测器(13)，
-通过使用第一掩膜在每个光电探测器(12、13)之上的垂直方向(z)上沉积第一下部电介质镜(16)，所述垂直方向垂直于所述衬底(14)延伸的主平面，
-通过使用第二掩膜在每个光电探测器(12、13)之上的垂直方向(z)上沉积第二下部电介质镜(17)，其中每个光电探测器(12、13)的第一下部镜(16)和第二下部镜(17)设置为在平行于所述衬底(14)延伸的主平面的横向方向(x)上彼此相邻，并且其中所述第一下部镜(16)在垂直方向(z)上的厚度与所述第二下部镜(17)不同，
-沉积设置在所述第一下部镜和第二下部镜(16、17)上的间隔叠层(18)，以及
-沉积设置在所述间隔叠层(18)上并且覆盖所述光电探测器阵列(11)的上部电介质镜(19)。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一光电探测器(12)之上的间隔叠层(18)在垂直方向(z)上的厚度与所述第二光电探测器(13)之上的间隔叠层(18)在垂直方向(z)上的厚度不同。
19.根据权利要求17或18之一所述的方法，其中，沉积所述间隔叠层(18)包括：
-在所述第一下部镜和第二下部镜(16、17)上沉积第一间隔层(25)，其中所述第一间隔层(25)包括第三电介质材料，
-在所述第一间隔层(25)上沉积第二间隔层(26)，其中所述第二间隔层(26)包括所述第三电介质材料，以及
-通过使用第三掩膜来构造所述第二间隔层(26)，使得所述第二间隔层(26)的第一部分覆盖所述第二光电探测器(13)而不覆盖所述第一光电探测器(12)。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP17193871.5 | 2017-09-28 | ||
| EP17193871.5A EP3462148B1 (en) | 2017-09-28 | 2017-09-28 | Optical sensing device and method for manufacturing the optical sensing device |
| PCT/EP2018/073374 WO2019063238A1 (en) | 2017-09-28 | 2018-08-30 | OPTICAL DETECTION DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING OPTICAL SENSING DEVICE |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111164394A true CN111164394A (zh) | 2020-05-15 |
| CN111164394B CN111164394B (zh) | 2022-04-05 |
Family
ID=60021897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201880062990.8A Active CN111164394B (zh) | 2017-09-28 | 2018-08-30 | 光学感测装置和用于制造光学感测装置的方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10976200B2 (zh) |
| EP (1) | EP3462148B1 (zh) |
| CN (1) | CN111164394B (zh) |
| WO (1) | WO2019063238A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11789188B2 (en) * | 2019-07-19 | 2023-10-17 | Viavi Solutions Inc. | Optical filter |
| WO2021241171A1 (ja) * | 2020-05-29 | 2021-12-02 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | フィルタアレイおよび光検出システム |
| JP2022053088A (ja) * | 2020-09-24 | 2022-04-05 | セイコーエプソン株式会社 | 光学フィルター、分光モジュールおよび分光測定方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101965505A (zh) * | 2008-01-21 | 2011-02-02 | 西利奥斯技术公司 | 具有集成的滤波器的波长光谱学设备 |
| US20120200852A1 (en) * | 2010-09-10 | 2012-08-09 | Aerospace Missions Corporation | Spectroscopy and spectral imaging methods and apparatus |
| CN102804005A (zh) * | 2009-06-17 | 2012-11-28 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于微型光谱仪的具有高透射和大抑制范围的干涉滤波器 |
| CN103681898A (zh) * | 2013-12-12 | 2014-03-26 | 南京大学 | 基于SiO2/Si3N4分布式布拉格反射镜的紫外带通滤波器及制备 |
| WO2017102312A1 (en) * | 2015-12-14 | 2017-06-22 | Ams Ag | Optical sensing device and method for manufacturing an optical sensing device |
| CN107015302A (zh) * | 2015-12-29 | 2017-08-04 | 唯亚威解决方案股份有限公司 | 基于介质镜的多光谱滤波器阵列 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008085385A2 (en) | 2006-12-29 | 2008-07-17 | Nanolambda, Inc. | Plasmonic fabry-perot filter |
| WO2010108086A2 (en) | 2009-03-20 | 2010-09-23 | Nanolambda, Inc. | Nano-optic filter array based sensor |
| US8697473B2 (en) * | 2011-01-31 | 2014-04-15 | Aptina Imaging Corporation | Methods for forming backside illuminated image sensors with front side metal redistribution layers |
| WO2013064510A1 (en) | 2011-11-04 | 2013-05-10 | Imec | Spectral camera with mosaic of filters for each image pixel |
| US9645075B2 (en) | 2013-11-26 | 2017-05-09 | nanoLambda Korea | Multispectral imager with hybrid double layer filter array |
-
2017
- 2017-09-28 EP EP17193871.5A patent/EP3462148B1/en active Active
-
2018
- 2018-08-30 CN CN201880062990.8A patent/CN111164394B/zh active Active
- 2018-08-30 WO PCT/EP2018/073374 patent/WO2019063238A1/en active Application Filing
- 2018-08-30 US US16/651,194 patent/US10976200B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101965505A (zh) * | 2008-01-21 | 2011-02-02 | 西利奥斯技术公司 | 具有集成的滤波器的波长光谱学设备 |
| CN102804005A (zh) * | 2009-06-17 | 2012-11-28 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于微型光谱仪的具有高透射和大抑制范围的干涉滤波器 |
| US20120200852A1 (en) * | 2010-09-10 | 2012-08-09 | Aerospace Missions Corporation | Spectroscopy and spectral imaging methods and apparatus |
| CN103681898A (zh) * | 2013-12-12 | 2014-03-26 | 南京大学 | 基于SiO2/Si3N4分布式布拉格反射镜的紫外带通滤波器及制备 |
| WO2017102312A1 (en) * | 2015-12-14 | 2017-06-22 | Ams Ag | Optical sensing device and method for manufacturing an optical sensing device |
| CN107015302A (zh) * | 2015-12-29 | 2017-08-04 | 唯亚威解决方案股份有限公司 | 基于介质镜的多光谱滤波器阵列 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US10976200B2 (en) | 2021-04-13 |
| WO2019063238A1 (en) | 2019-04-04 |
| CN111164394B (zh) | 2022-04-05 |
| US20200271516A1 (en) | 2020-08-27 |
| EP3462148B1 (en) | 2023-09-06 |
| EP3462148A1 (en) | 2019-04-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7086239B2 (ja) | 可変光学フィルターおよびそれに基づく波長選択型センサー | |
| US11703621B2 (en) | Optical module and optical device using same | |
| KR102053561B1 (ko) | 광 검출 장치 및 광 검출 장치를 제조하는 방법 | |
| CN111164394B (zh) | 光学感测装置和用于制造光学感测装置的方法 | |
| US10012541B2 (en) | Optical filter element for devices for converting spectral information into location information | |
| JP6015034B2 (ja) | 光学センサー及び電子機器 | |
| US20040218187A1 (en) | Multiple wavelength spectrometer | |
| CN109791073B (zh) | 多光谱成像设备 | |
| KR102528521B1 (ko) | 다중 스펙트럼 센서 응답 밸런싱 | |
| US10139339B2 (en) | Colour sensor with angle-selective structures | |
| US9429471B2 (en) | Photodiode array for spectrometric measurements and spectrometric measurement system | |
| US20220221341A1 (en) | Spectral reconstruction with multi-channel color sensors | |
| TWI503583B (zh) | 降低高階光和雜散光的濾光器以及使用該濾光器的分光裝置 | |
| CN114846306A (zh) | 集成uv辐射传感器 | |
| JPS6341411B2 (zh) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |