CN111796353B - 光学滤波器及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种光学滤波器及其形成方法。光学滤波器包含一基底以及多个滤波器堆叠，此些滤波器堆叠形成于基底上。各个滤波器堆叠包含一高折射率层、一中折射率层、及一低折射率层。高折射率层具有一第一折射率，第一折射率高于3.5。中折射率层设置于高折射率层上。中折射率层具有一第二折射率，第二折射率高于2.9且低于第一折射率。低折射率层设置于中折射率层上。低折射率层具有一第三折射率，第三折射率低于第二折射率。

Description

光学滤波器及其形成方法
技术领域
本公开内容涉及一种光学滤波器及其形成方法，特别涉及其通带(passband)至少部分地与850纳米至2000纳米的波长范围重叠的光学滤波器及其形成方法。
背景技术
影像感测器在现代广泛地应用于许多领域以及装置，例如光感测器、近接感测器(proximity sensor，接近传感器)、时差测距(time-of-flight，TOF)摄影机、光谱仪、用于光谱检测的装置、彩色滤光片、用于物联网(Internet of thing，IOT)的智能感测器、以及用于先进驾驶辅助系统(advanced driver assistance system，ADAS)的感测器。为了提升灵敏度以及提供令人满意的信号噪声比，窄带带通滤波器(narrow bandpass filter)是实现这些应用所必需的元件。
尽管现有的窄带带通滤波器对于其预期的目的已经足够，但还无法满足所有的方面。因此，窄带带通滤波器仍然存在一些问题需要克服。
发明内容
本公开内容涉及一种光学滤波器及其形成方法。实施例中，基于各个滤波器堆叠(filter stack)都包含高折射率层、中折射率层及低折射率层的设计，本公开内容的光学滤波器可以具有低的角度依赖性(angle dependency)以及在通带(passband)与阻带(blockband)之间具有陡峭的滤波边界(steep filter edge)。并且，根据本公开内容的实施例，各个滤波器堆叠包含至少三个层，且三个层各自具有各自特定设计的折射率，此设计使得光学滤波器的总厚度可以大幅下降。
本公开内容的一些实施例提供一种光学滤波器。光学滤波器包含一基底以及多个滤波器堆叠，此些滤波器堆叠形成于基底上。各个滤波器堆叠包含一高折射率层、一中折射率层、及一低折射率层。高折射率层具有一第一折射率，第一折射率高于3.5。中折射率层设置于高折射率层上。中折射率层具有一第二折射率，第二折射率高于2.9且低于第一折射率。低折射率层设置于中折射率层上。低折射率层具有一第三折射率，第三折射率低于第二折射率。
本公开内容的一些实施例提供一种光学滤波器的形成方法。此方法包含：提供一基底以及在基底上形成多个滤波器堆叠。形成各个滤波器堆叠包含：形成一高折射率层，高折射率层具有一第一折射率，第一折射率高于3.5；在高折射率层上形成一中折射率层，其中中折射率层具有一第二折射率，第二折射率高于2.9且低于第一折射率；及在中折射率层上形成一低折射率层，其中低折射率层具有一第三折射率，第三折射率低于第二折射率。
以下参考说明书附图对多个实施例提供详细的描述。
附图说明
通过以下的详细描述及范例配合参考说明书附图，可以更加理解本公开内容的内容。
图1是根据本公开内容的一些实施例的一个光学滤波器的剖面示意图。
图2是一种溅射沉积系统的示意图。
图3A～图3E是根据本公开内容的一些实施例，形成光学滤波器的工艺的剖面示意图。
图4是根据本公开内容的一实施例的光学滤波器在入射角度0°及31°的穿透光谱。
图5是将图4的穿透光谱以对数Y轴呈现的穿透光谱。
图6是根据本公开内容的一比较例的光学滤波器在入射角度0°及31°的穿透光谱。
图7是将图6的穿透光谱以对数Y轴呈现的穿透光谱。
图8是根据本公开内容的另一实施例的光学滤波器在入射角度0°及31°的穿透光谱。
图9是将图8的穿透光谱以对数Y轴呈现的穿透光谱。
符号说明
10～光学滤波器；
20～溅射沉积系统；
21～溅射沉积腔室；
22～靶材；
23～阴极；
24～等离子体活化反应气体；
25～等离子体活化源；
26～惰性气体；
27～阳极；
28～等离子体电源供应器；
29～阴极电源供应器；
100～基底；
200～滤波器堆叠；
210～高折射率层；
220～中折射率层；
230～低折射率层；
400、401、500、501、510、511、600、601、700、701、800、801、900、901～穿透光谱；
T1～总厚度。
具体实施方式
实施例中，基于各个滤波器堆叠都包含高折射率层、中折射率层及低折射率层的设计，本公开内容的光学滤波器可以具有低的角度依赖性(angle dependency)以及在通带(passband)与阻带(blockband)之间具有陡峭的滤波边界(steep filter edge)。并且，根据本公开内容的实施例，各个滤波器堆叠包含至少三个层，且三个层各自具有各自特定设计的折射率，此设计使得光学滤波器的总厚度可以大幅下降。以下配合说明书附图详细叙述本公开内容的实施例。实施例所提出的具体结构与组成是作为举例说明本公开内容的实施例之用，并非对本公开内容欲保护的范围做限缩。技术人员当可依据实际应用对这些结构与组成加以修饰或变化。
除非内文清楚地指明，此处所使用的单数形式“一”和“该”也包含复数形式。可进一步了解的是，当说明书中使用“包括”及/或“包含”等用语，是为了指出所述特征部件、步骤、元件、及/或构件的存在，但不排除额外的一个或多个其他特征部件、步骤、元件、构件、及/或上述组合的存在。
全文说明书中所指的“一种实施例”或“一实施例”意味着在实施例中描述到的特定特征部件、结构、或特性至少包含在一实施例中。因此，全文说明书不同地方所出现的用语“在一种实施例中”或“在一实施例中”不一定都表示相同的实施例。此外，可在一个或多个的实施例中通过任何合适的方法将特定的特征部件、结构、或特性结合。应理解的是，以下附图未必按照元件比例绘制；实际上，这些附图仅是示意图。
图1是根据本公开内容的一些实施例的一个光学滤波器10的剖面示意图。如图1所示，根据一些实施例，光学滤波器10的通带(passband)至少部分地与约850纳米至约2000纳米的一个波长范围或约850纳米至约1550纳米的一个波长范围重叠。光学滤波器10包含一基底100以及多个滤波器堆叠200，此些滤波器堆叠200形成于基底100上。各个滤波器堆叠200包含一高折射率层210、一中折射率层220、及一低折射率层230。在940纳米的波长下，高折射率层210具有一第一折射率，此第一折射率高于3.5。中折射率层220设置于高折射率层210上。在940纳米的波长下，中折射率层220具有一第二折射率，此第二折射率高于2.9且低于第一折射率。低折射率层230设置于中折射率层220上。在940纳米的波长下，低折射率层230具有一第三折射率，此第三折射率低于第二折射率。
在一些实施例中，光学滤波器10是窄带带通滤波器。举例而言，在一实施例中，光学滤波器10是设计用于使具有约931纳米至约961纳米的波长范围的光穿透的窄带带通滤波器。在另一实施例中，光学滤波器10是设计用于使具有约1520纳米至约1550纳米的波长范围的光穿透的窄带带通滤波器。然而，以上的范例仅用于举例说明，并非对本公开内容欲保护的范围做限缩。
根据本公开内容的实施例，基于各个滤波器堆叠200都包含高折射率层210、中折射率层220及低折射率层230的设计，本公开内容的光学滤波器10可以具有低的角度依赖性(angle dependency)，以及在通带(passband)与阻带(blockband)之间具有陡峭的滤波边界(steep filter edge)，上述的通带例如具有90％以上的穿透率，而阻带例如具有OD3以上的阻隔位准(blocking level)。
并且，根据本公开内容的实施例，各个滤波器堆叠200中的三个层各自具有各自特定设计的折射率，使得光学滤波器10的总厚度可以大幅下降，且仍可以保有前述的令人满意的光学性质。
在一些实施例中，如图1所示，在各个滤波器堆叠200中，中折射率层220设置于高折射率层210与低折射率层230之间，且中折射率层220直接接触高折射率层210和低折射率层230。
在一些实施例中，在940纳米的波长下，中折射率层220的第二折射率可以是在约2.9至约3.3的范围内。
在一些实施例中，在940纳米的波长下，低折射率层230的第三折射率可以是小于1.6。
在一些实施例中，中折射率层220的第二折射率与低折射率层230的第三折射率之间的差值大于高折射率层210的第一折射率与中折射率层220的第二折射率之间的差值。
在一些实施例中，如图1所示，滤波器堆叠200的总厚度T1可以是小于5微米(μm)。在一些实施例中，滤波器堆叠200的总厚度T1可以是小于4.7微米。
在一些实施例中，如图1所示，基底100与滤波器堆叠200中的一者的高折射率层210直接接触。在此情况下，基底100与最底层的滤波器堆叠200的高折射率层210直接接触。在一些其他实施例中，基底100可以与滤波器堆叠200中的一者的低折射率层230直接接触(未示出于图中)。
在一些实施例中，各个滤波器堆叠200的高折射率层210、中折射率层220及低折射率层230可各自独立地包含氢化硅(SiH)、氧化铌(Nb2O5)、氧化钛(TiO2)、氧化钽(Ta2O5)、氧化硅(SiO2)、氧化钇(Y2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(SiN)、或上述的任意组合。
在一实施例中，高折射率层210包含具有约3.51的折射率的氢化硅(SiH)，中折射率层220包含具有约3.20的折射率的氢化硅(SiH)，且低折射率层230包含具有约1.45的折射率的氧化硅。
根据本公开内容的实施例，使用具有期望折射率的氢化硅(SiH)作为高折射率层210及/或中折射率层220的材料，可以提升低角度依赖性以及通带与阻带之间的陡峭滤波边界的效果。更具体而言，高折射率层210和中折射率层220都由各自具有各自特定设计的折射率的氢化硅所制成，此设计使得当入射角度从0°变化至30°以下时，光学滤波器10的中心波长(center wavelength)的通带偏移(passband shift)(意即，蓝偏移(blue shift))可以小于15纳米。并且，由于上述的设计，光学滤波器10的穿透率可以在例如是小于10纳米的非常小的波长范围内从10％上升至90％。根据本公开内容的实施例，光学滤波器10具有高通带穿透率(passband transmittance)、准确的中心波长、以及宽带阻隔范围(broadband blocking range)，因而可以具有优异的信号噪声比。
图2是一种溅射沉积系统20的示意图。根据本公开内容的一些实施例，如图2所示的溅射沉积系统20可以用于形成本公开内容的光学滤波器10。
如图2所示，溅射沉积系统20包含溅射沉积腔室21、至少一个阴极23(例如，如图2所示的3个阴极)、等离子体活化源25、阳极27、等离子体电源供应器28、以及阴极电源供应器29。溅射沉积腔室21是真空腔室，阴极23、等离子体活化源25及阳极27设置在溅射沉积腔室21中。阴极23由阴极电源供应器29供电，等离子体活化源25由等离子体电源供应器28供电。可以将靶材22提供至阴极23上，接着溅射靶材22使其沉积在设置于溅射沉积腔室21中的基底100上。在一些实施例中，等离子体活化源25是感应耦合等离子体(inductivelycoupled plasma，ICP)源。
如图2所示，可以将惰性气体26供应至溅射沉积腔室21中。在一些实施例中，可以通过等离子体活化源25将惰性气体26导入溅射沉积腔室21中。在一些实施例中，可以进一步通过阳极27将惰性气体26导入。如图2所示，举例而言，可以通过等离子体活化源25将等离子体活化反应气体24导入溅射沉积腔室21中。
图3A～图3E是根据本公开内容的一些实施例，形成光学滤波器的工艺的剖面示意图。以下如图3A～图3E所示的步骤是通过使用如图2所示的溅射沉积系统20所进行，来作为范例说明。本实施例中与前述实施例相同或相似的元件是沿用同样或相似的元件标号，且相同或相似元件的相关说明请参考前述，在此不再赘述。
请参照图2及图3A，提供一基底100。在一些实施例中，基底100是玻璃基底或相对于具有约850纳米至约2000纳米的波长范围的光实质上透明的任何合适的基底。如图2所示，实施例中，基底100设置在溅射沉积腔室21中，且将靶材22提供至溅射沉积腔室21内的阴极23上。
根据本公开内容的一些实施例，通过溅射沉积(sputtering deposition)形成各个滤波器堆叠200的高折射率层210、中折射率层220及低折射率层230。可以使用如图2所示的溅射沉积系统20来进行溅射沉积，相关细节会在本文后段详述。
接着，如图2及图3A所示，将惰性气体26供应至溅射沉积腔室21内，并将等离子体活化反应气体24供应至靶材22，以沉积高折射率层210于基底100上。如图3A所示，在一些实施例中，高折射率层210直接接触基底100。
在一些实施例中，提供至溅射沉积腔室21内的靶材22可包含铌(Nb)、钛(Ti)、钽(Ta)、硅(Si)、钇(Y)、锆(Zr)、铝(Al)、铜(Cu)、非晶硅(α-Si)、结晶硅(c-Si)、银(Ag)、金(Au)、锗(Ge)、或上述的任意组合。在一些实施例中，等离子体活化反应气体24可包含氢气、或氧气、或氮气、或上述的任意组合。在一些实施例中，惰性气体26可包含氩气、氦气、或上述的组合。
在一些实施例中，靶材22可以是硅靶，且等离子体活化反应气体24可以是等离子体活化氢气。在此情况下，形成的高折射率层210可以是940纳米的波长下具有高于3.5的折射率的氢化硅(SiH)层。
在一些实施例中，在形成高折射率层210的期间，供应的惰性气体26的惰性气体流速是约50sccm至约450sccm。在一些实施例中，在形成高折射率层210的期间，用于溅射硅靶的等离子体活化氢气的氢气流速是大于0sccm至约150sccm。在一些实施例中，在形成高折射率层210的期间，溅射靶功率是约6千瓦(kW)至约8千瓦。
在一实施例中，在如图3A所示的形成高折射率层210的期间，供应的惰性气体26是氩气，供应的惰性气体26的惰性气体流速是大约225sccm，供应的等离子体活化氢气的氢气流速是大约150sccm，且溅射靶功率是大约8千瓦。
接着，如图2及图3B所示，将惰性气体26供应至溅射沉积腔室21内，并供应等离子体活化反应气体24以溅射靶材22，而沉积中折射率层220于高折射率层210上。如图3B所示，在一些实施例中，中折射率层220直接接触高折射率层210。
在一些实施例中，用于沉积中折射率层220以及用于沉积高折射率层210的靶材22、等离子体活化反应气体24和惰性气体26可以是相同或类似的。
在一些实施例中，靶材22可以是硅靶，且等离子体活化反应气体24可以是等离子体活化氢气。在此情况下，形成的中折射率层220可以是氢化硅(SiH)层，且在940纳米的波长下，此氢化硅(SiH)层具有的折射率高于2.9且低于高折射率层210的折射率。
在一实施例中，在如图3B所示的形成中折射率层220的期间，供应的惰性气体26是氩气，供应的惰性气体26的惰性气体流速是大约170sccm，供应的等离子体活化氢气的氢气流速是大约150sccm，且溅射靶功率是大约6千瓦。
在一些实施例中，用于形成高折射率层210的溅射靶功率可以高于用于形成中折射率层220的溅射靶功率。
在一些实施例中，在形成高折射率层210中所采用的惰性气体流速可以高于在形成中折射率层220中所采用的惰性气体流速。
接着，如图2及图3C所示，将惰性气体26供应至溅射沉积腔室21内，并供应等离子体活化反应气体24以溅射靶材22，而沉积低折射率层230于中折射率层220上。如图3C所示，在一些实施例中，低折射率层230直接接触中折射率层220。
在一些实施例中，用于沉积低折射率层230以及用于沉积高折射率层210及/或中折射率层220的靶材22、等离子体活化反应气体24和惰性气体26可以是相同或类似的。
在一些实施例中，靶材22可以是硅靶，且等离子体活化反应气体24可以是等离子体活化氧气。在此情况下，形成的低折射率层230可以是氧化硅层，且在940纳米的波长下，此氧化硅层具有的折射率低于中折射率层220的折射率。
在一些实施例中，在形成低折射率层230的期间，供应的惰性气体26的惰性气体流速是约50sccm至约450sccm。在一些实施例中，在形成低折射率层230的期间，供应的等离子体活化氧气的氧气流速是约150sccm至约350sccm。在一些实施例中，在形成低折射率层230的期间，溅射靶功率是约6千瓦至约8千瓦。
在一实施例中，在如图3C所示的形成低折射率层230的期间，供应的惰性气体26是氩气，供应的惰性气体26的惰性气体流速是大约225sccm，供应的等离子体活化氧气的氧气流速是大约150sccm，且溅射靶功率是大约6千瓦。
至此阶段，如图3C所示，包含高折射率层210、中折射率层220及低折射率层230的其中一个滤波器堆叠200沉积在基底100上。在如图3C所示的一些实施例中，最底层的滤波器堆叠200先形成在基底100上，最底层的滤波器堆叠200的高折射率层210与基底100直接接触，中折射率层220形成于高折射率层210和低折射率层230之间，且中折射率层220直接接触高折射率层210和低折射率层230。
实施例中，基底100具有相对低的折射率(例如，玻璃的折射率是大约1.45)，而在滤波器堆叠的三个层之中，高折射率层210具有最高的折射率，因此基底100的折射率与高折射率层210的折射率之间具有相当大的差距。根据本公开内容的实施例，在将第一个滤波器堆叠200的高折射率层210直接沉积在基底100上的工艺期间，折射率之间的大幅差距提供了优异的分辨率，使得观测以及控制高折射率层210的沉积厚度变得较为容易。如此一来，可以避免工艺上的误差，且可以提高对于沉积层的厚度控制。
在一些实施例中，请参照图2，提供在不同阴极23上的靶材22彼此之间可以相同或不同。在一些实施例中，用于形成各个滤波器堆叠200中的不同的层而导入的惰性气体26彼此之间可以相同或不同。在一些实施例中，用于形成各个滤波器堆叠200中的不同的层而导入的等离子体活化反应气体24彼此之间可以相同或不同。
接着，如图3D及图3E所示，重复进行多次如图3A～图3C所示的步骤，以形成多个滤波器堆叠200。举例而言，如图3D所示，第二个滤波器堆叠200的高折射率层210沉积在第一个滤波器堆叠200的低折射率层230上，接着在上方依序沉积中折射率层220与低折射率层230以形成第二个滤波器堆叠200，以此方式进行以形成如图3E所示的多个滤波器堆叠200。
在一些实施例中，各个滤波器堆叠200的高折射率层210的形成、中折射率层220的形成及低折射率层230的形成可以是在相同的溅射沉积腔室21内原位(in-situ)进行。
图4是根据本公开内容的一实施例的光学滤波器在入射角度0°及31°的穿透光谱，图5是将图4的穿透光谱以对数Y轴呈现的穿透光谱，图6是根据本公开内容的一比较例的光学滤波器在入射角度0°及31°的穿透光谱，图7是将图6的穿透光谱以对数Y轴呈现的穿透光谱。本公开内容中所呈现的穿透光谱的结果是经由光学薄膜分析商用软件套装EssentialMacleod所分析模拟而得。
请参照图4～图7，实施例1与比较例1的光学滤波器是一种窄带带通滤波器，设计用于使具有约931纳米至约961纳米的波长范围的光在入射角度0°至31°的范围内穿透。实施例1与比较例1的光学滤波器的多个层的层编号(从空气至基底)、材料、与厚度分别列示在表1和表2中。实施例1的光学滤波器的滤波器堆叠包含66个层，且具有约4.6微米的总厚度。比较例1的光学滤波器的滤波器堆叠包含41个层，且具有约6.6微米的总厚度。
在一些实施例中，可以经由溅射沉积而形成在940纳米的波长下具有3.514的折射率的氢化硅层，可以采用约225sccm的氩气流速以及具有约150sccm的氢气流速的等离子体活化氢气进行溅射沉积，且施加大约8千瓦的溅射靶功率以溅射硅靶。在一些实施例中，可以经由溅射沉积而形成在940纳米的波长下具有3.206的折射率的氢化硅层，可以采用约170sccm的氩气流速以及具有约150sccm的氢气流速的等离子体活化氢气进行溅射沉积，且施加大约6千瓦的溅射靶功率以溅射硅靶。
在表1和表2中，采用在940纳米的波长下具有3.51的折射率的氢化硅(SiH)层(SiH-2)、在940纳米的波长下具有3.16的折射率的氢化硅(SiH)层(SiH-1)、以及在940纳米的波长下具有1.45的折射率的氧化硅层(SiO2)来进行模拟。
表1(实施例1)
Figure GDA0003477057940000111
Figure GDA0003477057940000121
表2(比较例1)
Figure GDA0003477057940000122
Figure GDA0003477057940000131
图4～图7所示的模拟结果呈现相对于不同波长范围的穿透性质，实施例1与比较例1的结果分别整理于表3和表4中。在以下的表格中，对于不同预定波长范围的光的平均穿透率、最大穿透率、及最小穿透率，分别列出来自本公开内容的模拟结果以及业界需求值。举例而言，“avg(400-700)”表示波长范围是400纳米至700纳米的光的平均穿透率(％)，“max(400-700)”表示波长范围是400纳米至700纳米的光的最大穿透率(％)，“min(400-700)”表示波长范围是400纳米至700纳米的光的最小穿透率(％)。
表3(实施例1)
Figure GDA0003477057940000132
Figure GDA0003477057940000141
表4(比较例1)
Figure GDA0003477057940000142
Figure GDA0003477057940000151
图4呈现实施例1的在入射角度分别为0°和31°的穿透光谱400和401。请参照图5，其中穿透光谱500和501分别是将图4的穿透光谱400和401以对数Y轴呈现的穿透光谱，而穿透光谱510和511分别呈现对应于穿透光谱500和501的业界需求标准。类似地，图6呈现比较例1的在入射角度分别为0°和31°的穿透光谱600和601。请参照图7，其中穿透光谱700和701分别是将图6的穿透光谱600和601以对数Y轴呈现的穿透光谱，而穿透光谱710和711分别呈现对应于穿透光谱700和701的业界需求标准。
如图6～图7和表4所示，在入射角度为0°时，比较例1的光学滤波器在931纳米至961纳米的波长范围内具有的穿透率位准(transmittance level)低于95.5％。再者，在入射角度为31°时，比较例1的光学滤波器在约922纳米至约950纳米的偏移波长范围内具有非常低的穿透率位准，仅84.08％。并且，在入射角度为0°时，比较例1的光学滤波器在700纳米至870纳米的波长范围内具有阻隔位准是11.87％，而在入射角度为31°时，比较例1的光学滤波器在870纳米至896纳米的偏移波长范围内具有阻隔位准是3.54％。再者，比较例1的光学滤波器在990纳米至1100纳米的波长范围内具有阻隔位准是2.22％，而在入射角度为31°时，比较例1的光学滤波器在980纳米至1100纳米的偏移波长范围内具有阻隔位准是48.30％。综上所述，与实施例1的光学滤波器相比，比较例1的光学滤波器不仅具有较大的总厚度，同时也具有较高的角度依赖性以及较差的阻隔位准。
相对而言，如图4～图5及表3所示，在入射角度为0°时，实施例1的光学滤波器在931纳米至961纳米的波长范围内具有99.22％的平均穿透率以及96.92％的最小穿透率。也就是说，实施例1的光学滤波器在931纳米至961纳米的波长范围内具有高于96％的穿透率位准。再者，即使是在入射角度为31°且波长范围偏移至约922纳米至约950纳米时，实施例1的光学滤波器仍具有高于91％的穿透率位准。并且，实施例1的光学滤波器在前述的波长范围之外仍具有高于OD3的阻隔位准。
并且，如图4～图5所示，当入射角度从0°变化至31°时，实施例1的光学滤波器的中心波长的通带偏移(也就是蓝偏移)小于13纳米。再者，实施例1的光学滤波器的穿透率可以在例如是小于6纳米的非常小的波长范围(例如，924纳米至930纳米)内从10％上升至90％。如此一来，根据本公开内容的实施例的光学滤波器可具有较优异的信号噪声比。
图8是根据本公开内容的另一实施例的光学滤波器在入射角度0°及31°的穿透光谱，图9是将图8的穿透光谱以对数Y轴呈现的穿透光谱。
请参照图8～图9，实施例2的光学滤波器是一种窄带带通滤波器，设计用于使具有1535纳米至1565纳米的波长范围的光在入射角度0°至31°的范围内穿透。实施例2的光学滤波器的多个层的层编号(从空气至基底)、材料、与厚度列示在表5中。实施例2的光学滤波器的滤波器堆叠包含84个层，且具有约9.15微米的总厚度。
在表5中，采用在940纳米的波长下具有3.51的折射率的氢化硅(SiH)层(SiH-2)、在940纳米的波长下具有3.16的折射率的氢化硅(SiH)层(SiH-1)、以及在940纳米的波长下具有1.45的折射率的氧化硅层(SiO2)来进行模拟。
表5(实施例2)
Figure GDA0003477057940000161
Figure GDA0003477057940000171
Figure GDA0003477057940000181
图8呈现实施例2的在入射角度分别为0°和31°的穿透光谱800和801。请参照图9，其中穿透光谱900和901分别是将图8的穿透光谱800和801以对数Y轴呈现的穿透光谱。
如图8～图9所示，在入射角度为0°时，实施例2的光学滤波器在1520纳米至1550纳米的波长范围内具有高于95％的穿透率位准。再者，如图9所示，实施例2的光学滤波器在前述的波长范围之外仍具有高于OD3的阻隔位准。
并且，如图8～图9所示，实施例2的光学滤波器的穿透率可以在例如是小于10纳米的非常小的波长范围(例如，1535纳米至1565纳米)内从10％上升至90％。如此一来，根据本公开内容的实施例的光学滤波器可具有较优异的信号噪声比。
以上概述数个实施例的部件特征，以便在本发明所属技术领域中技术人员可以更加理解本发明实施例的观点。在本发明所属技术领域中技术人员应理解，他们能轻易地以本发明实施例为基础，设计或修改其他工艺和结构，以达到与在此介绍的实施例相同的目的及/或优势。在本发明所属技术领域中技术人员也应理解，此类等效的结构并无悖离本发明实施例的精神与范围，且他们能在不违背本发明实施例的精神和范围下，做各式各样的改变、取代和替换。因此，本发明的保护范围当视权利要求所界定为准。

Claims (10)

1.一种光学滤波器，包括：
一基底；以及
多个滤波器堆叠，形成于该基底上，其中每个滤波器堆叠与上方的滤波器堆叠直接接触，其中各个滤波器堆叠包括：
一高折射率层，具有一第一折射率，该第一折射率高于3.5；
一中折射率层，设置于该高折射率层上，其中该中折射率层具有一第二折射率，该第二折射率高于2.9且低于该第一折射率；及
一低折射率层，设置于该中折射率层上，其中该低折射率层直接接触该上方的滤波器堆叠的一高折射率层，其中该低折射率层具有一第三折射率，该第三折射率低于该第二折射率。
2.如权利要求1所述的光学滤波器，其中在各个滤波器堆叠中，该中折射率层设置于该高折射率层与该低折射率层之间，且该中折射率层直接接触该高折射率层和该低折射率层，所述滤波器堆叠的一总厚度小于5微米，该基底与所述滤波器堆叠中的一者的该高折射率层直接接触。
3.如权利要求1所述的光学滤波器，其中该第二折射率是在约2.9至约3.3的范围内，该第三折射率小于1.6，该第二折射率与该第三折射率之间的一差值大于该第一折射率与该第二折射率之间的一差值。
4.如权利要求1所述的光学滤波器，其中各个滤波器堆叠的该高折射率层、该中折射率层及该低折射率层各自独立地包括氢化硅、氧化铌、氧化钛、氧化钽、氧化硅、氧化钇、氧化锆、氧化铝、氮化硅、或上述的任意组合。
5.一种光学滤波器的形成方法，包括：
提供一基底；以及
在该基底上形成多个滤波器堆叠，其中每个滤波器堆叠与上方的滤波器堆叠直接接触，其中形成各个滤波器堆叠包括：
形成一高折射率层，该高折射率层具有一第一折射率，该第一折射率高于3.5；
在该高折射率层上形成一中折射率层，其中该中折射率层具有一第二折射率，该第二折射率高于2.9且低于该第一折射率；及
在该中折射率层上形成一低折射率层，其中该低折射率层直接接触该上方的滤波器堆叠的一高折射率层，其中该低折射率层具有一第三折射率，该第三折射率低于该第二折射率。
6.如权利要求5所述的光学滤波器的形成方法，其中通过溅射沉积形成各个滤波器堆叠的该高折射率层、该中折射率层及该低折射率层。
7.如权利要求6所述的光学滤波器的形成方法，其中形成各个滤波器堆叠的该高折射率层、该中折射率层及该低折射率层各自独立地包括：
提供一靶材至一溅射沉积腔室内，该靶材包括铌、钛、钽、硅、钇、锆、铝、铜、非晶硅、结晶硅、银、金、锗、或上述的任意组合；以及
供应一等离子体活化反应气体以溅射该靶材，该等离子体活化反应气体包括氢气、氧气、氮气、或上述的任意组合。
8.如权利要求7所述的光学滤波器的形成方法，其中各个滤波器堆叠的该高折射率层的形成、该中折射率层的形成及该低折射率层的形成是在相同的该溅射沉积腔室内原位进行。
9.如权利要求6所述的光学滤波器的形成方法，其中形成各个滤波器堆叠的该高折射率层及该中折射率层各自独立地包括：
以约50sccm至约450sccm的一惰性气体流速供应一惰性气体；以及
供应一等离子体活化反应气体以溅射一硅靶以沉积该高折射率层，供应该等离子体活化反应气体的一氢气流速为大于0sccm至约150sccm，溅射该硅靶的一溅射靶功率为约6千瓦至约8千瓦。
10.如权利要求6所述的光学滤波器的形成方法，其中用于形成该高折射率层的一溅射靶功率大于用于形成该中折射率层的一溅射靶功率，用于形成该高折射率层的一惰性气体流速大于用于形成该中折射率层的一惰性气体流速，以及形成该低折射率层包括：
以约50sccm至约450sccm的一惰性气体流速供应一惰性气体；以及
供应一等离子体活化反应气体以溅射一硅靶以沉积该低折射率层，供应该等离子体活化反应气体的一氧气流速为约150sccm至约350sccm，溅射该硅靶的一溅射靶功率为约6千瓦至约8千瓦。
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