CN118050842A

CN118050842A - 光学滤波器

Info

Publication number: CN118050842A
Application number: CN202311522875.3A
Authority: CN
Inventors: 施玟宇; 赖来宏
Original assignee: VisEra Technologies Co Ltd
Current assignee: VisEra Technologies Co Ltd
Priority date: 2022-11-16
Filing date: 2023-11-15
Publication date: 2024-05-17

Abstract

一种光学滤波器，包括基底、以及设置于基底上的滤波堆叠(filtering stack)。滤波堆叠包括多个第一层和多个第二层，其中第一层与第二层交错排列。第二层包括等离激元(plasmonic，电浆子)透明导电膜(transparent conducting film,TCF)，其中等离激元透明导电膜以多个非整比化合物(non‑stoichiometric compound，非化学计量化合物)形成。

Description

光学滤波器

技术领域

本公开实施例涉及一种光学滤波器，特别涉及光学滤波器的滤波堆叠(filteringstack)。

背景技术

电子装置，如笔记本电脑、手机、以及其他产品，有时配备有光感测器。举例来说，可在装置中纳入光学滤波器以提供对环境光状况所需的信息。光学滤波器的光学读数可用来控制装置设定。举例来说，若检测到很亮的日光状况，电子装置可增加显示亮度作为补偿。在一些配置中，执行光学滤波器以收集环境光的颜色信息(如光谱)。可基于环境光的颜色调整所显示影像的颜色。

为了收集不同颜色的光学读数，光学滤波器可包括窄带通滤波器(narrow bandpass filter,NBPF)，其为在基底上排列的多膜层部件。每个窄带通滤波器可允许入射光的特定波长范围或波带(如颜色的光谱范围)传输，而其他不想要的波长范围可被抑制(例如不想要的波长范围被窄带通滤波器吸收或反射远离)，从而提高颜色识别的能力。被传输的波长范围和被抑制的波长范围也分别被称为通带(passband)和阻带(cutband)。传统上，多膜层部件包括交错堆叠的低折射率膜层和高折射率膜层。为了抑制较长波长，多膜层堆叠可能需要被设计具有较高数量的交错膜层，因而导致更高的厚度。因此，需要通过光学滤波器的设计和制造来解决这些相关问题。

发明内容

在一实施例中，一种光学滤波器，包括基底、以及设置于基底上的滤波堆叠。滤波堆叠包括多个第一层和多个第二层，其中第一层与第二层交错排列。第二层包括等离激元透明导电膜，其中等离激元透明导电膜以多个非整比化合物形成。

附图说明

以下将配合附图详述本公开实施例的各方面。值得注意的是，依据在业界的标准做法，各种特征并未按照比例绘制。事实上，可任意地放大或缩小各种元件的尺寸，以清楚地表现出本公开实施例的特征。

图1是根据比较范例，光学滤波器的原理图。

图2A～图2E是根据比较范例，具有各种特性的光学滤波器的曲线图。

图3是根据本公开的一些实施例，光学滤波器的原理图。

图4是根据本公开的一些实施例，光学滤波器的剖面示意图。

图5A～图5D是根据本公开的一些实施例，具有各种特性的透明导电膜的曲线图。

图6A～图6D是根据本公开的一些实施例，具有各种特性的光学滤波器的曲线图。

图7是根据本公开的一些实施例，带隙能量的原理图。

图8是根据本公开的其他实施例，光学滤波器的剖面示意图。

符号说明

10：光学滤波器

20A：曲线图

20B：曲线图

20C：曲线图

20D：曲线图

20E：曲线图

30：光学滤波器

30A：长波通滤波器

30B：短波通滤波器

30C：窄带通滤波器

40：光学滤波器

50A：曲线图

50B：曲线图

50C：曲线图

50D：曲线图

60A：曲线图

60B：曲线图

60C：曲线图

60D：曲线图

70：原理图

80：光学滤波器

100：基底

102：电路部

104：底电极

106A：电子输送层

106B：空穴输送层

108：有机光导膜

109：导孔结构

110：滤波堆叠

112：第一层

114：第二层

114’：第二层

120：微透镜材料层

122：微透镜

E_G：带隙能量

L0：入射光

n₀：折射率

n_H：折射率

n_L：折射率

n_s：折射率

具体实施方式

以下公开提供了许多不同的实施例或范例，用于实施本发明的不同部件。组件和配置的具体范例描述如下，以简化本公开实施例。当然，这些仅仅是范例，并非用以限定本公开实施例。举例来说，叙述中提及第一部件形成于第二部件之上，可包括形成第一和第二部件直接接触的实施例，也可包括额外的部件形成于第一和第二部件之间，使得第一和第二部件不直接接触的实施例。

应理解的是，额外的操作步骤可实施于所述方法之前、之间或之后，且在所述方法的其他实施例中，部分的操作步骤可被取代或省略。

此外，与空间相关用词，例如“在…下方”、“下方”、“较低的”、“在…上方”、“上方”、“较高的”和类似用语可用于此，以便描述如图所示一元件或部件和其他元件或部件之间的关系。这些空间用语企图包括使用或操作中的装置的不同方位，以及附图所述的方位。当装置被转至其他方位(旋转90°或其他方位)，则在此所使用的空间相对描述可同样依旋转后的方位来解读。

在本公开实施例中，“约”、“大约”、“大抵”的用语通常表示在一给定值或范围的±20％之内、或±10％之内、或±5％之内、或±3％之内、或±2％之内、或±1％之内、或甚至±0.5％之内。在此给定的数量为大约的数量。亦即，在没有特定说明“约”、“大约”、“大抵”的情况下，仍可隐含“约”、“大约”、“大抵”的含义。

除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与本领域技术人员所通常理解的相同涵义。应能理解的是，这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有与相关技术及本公开的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在本公开实施例中有特别定义。

以下所公开的不同实施例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复为了简化与清晰的目的，并非用以主导所讨论的各种实施例及/或结构之间的关系。

在大自然中，环境光可为所有波长的各种颜色的组合。在具有窄带通配置的光学滤波器中，窄带通滤波器可为专门的光学滤波器，被设计以隔离一窄波长范围并否定所有其他的光学波长。在一些实施例中，可设计窄带通滤波器以控制半峰全幅值(full widthat half maximum,FWHM)、透光度、反射度、中心波长(central wavelength,CWL)、以及其他参数。举例来说，半峰全幅值为在透光度轴上的两个点之间所测量的通带曲线的宽度，其两个点位于通带曲线最大振幅一半之处。透光度为样本的传输光对入射光的比例，而反射度为样本的反射光对入射光的比例。中心波长为横越通带曲线的波长的加权平均值。前述参数可决定光学滤波器的整体光学性能。

传统的窄带通滤波器可包括滤波堆叠，其包括交错排列的低折射率层和高折射率层。通过在低折射率与高折射率之间创造足够大的差值，可产生干涉以抑制环境光不想要的波长。可在自动驾驶的业界中套用窄带通滤波器，其显著地改善例如在不利的天候状况下驾驶的问题。然而，在入射光的长波长下，折射率(refractive index)之间的差值不足以产生所需的干涉。为了补偿折射率之间差值的不足，滤波堆叠可能需要纳入额外的低折射率层和高折射率层来构成足够的反射比，以便抑制较长的波长。结果是，滤波堆叠变得太厚，使得制造成本增加。再者，整体滤波堆叠的应力会变得太高，造成更多的结构缺陷。由于较大的尺寸，装置的微缩也可能更具挑战性。

本公开将纳入透明导电膜(transparent conducting film,TCF)以作为光学滤波器(如窄带通滤波器)的低折射率层，其具有与800nm和1700nm之间的波长范围部分地重叠的通带。这样的波长范围涵盖近红外线(near infrared,NIR)的波长范围和短波红外线(short wave infrared,SWIR)的波长范围，因而可针对近红外线和短波红外线更有效地套用光学滤波器。应理解的是，近红外线在800nm和1000nm之间的波长范围中操作，而短波红外线在1100nm和1800nm之间的波长范围中操作。为了清楚地看到车辆内或车辆外的目标，需要利用短波红外线。

使用短波红外线的优势为能够在任何气候或亮度条件下看到物件。再者，短波红外线可判定任何潜在危险的路况(如结冰)。这是因为短波红外线可检测通过每个材料的化学或物理特性所决定的独特光谱。在1550nm的波长中，短波红外线可完全地传输穿过水，让使用者可看穿雾、云、烟、或蒸气。可设计具有这样波长的装置来达到更远距离的检测和更高的灵敏度，使得飞机能够飞行穿过云层或航行穿过不利的气候条件。

本公开的透明导电膜可包括展现等离激元(plasmonic，电浆子)特征的非整比化合物(non-stoichiometric compound，非化学计量化合物)。发明人发现等离激元透明导电膜的折射率可低于所使用的传统材料的折射率，从而在更长波长下创造折射率之间更大的差值。尽管如此，在很大程度上，等离激元透明导电膜本身可吸收在较长波长下的入射光，而传统的窄带间隙材料(narrow band gap material)仍可用于吸收在较短波长下的入射光(如可见光)。因此，传统的干涉类型窄带通滤波器可进化成创新的吸收类型窄带通滤波器。使用具有吸收光谱的材料，吸收类型窄带通滤波器能够过滤入射光不想要的波长，且使得入射光的所欲波长传输。在创新的窄带通滤波器中，滤波堆叠能维持在可接受的厚度，而不想要的波长(如较长波长)仍可被有效地抑制。

图1是根据比较范例，光学滤波器10的原理图。根据比较范例，光学滤波器10可包括基底100和滤波堆叠110。滤波堆叠110可包括第一层112和第二层114’。第一层112和第二层114’分别为高折射率层和低折射率层。额外地，入射光L0可由环境空气照射，且可传输进入滤波堆叠110中。应理解的是，环境空气的折射率n₀为1。

参照图1，基底100可为例如晶圆或晶粒，但本公开实施例并不以此为限。在一些实施例中，基底100可为半导体基底，例如硅(silicon,Si)基底。此外，在一些实施例中，半导体基底亦可为：元素半导体(elemental semiconductor)，包括锗(germanium,Ge)；化合物半导体(compound semiconductor)，包含氮化镓(gallium nitride,GaN)、碳化硅(siliconcarbide,SiC)、砷化镓(gallium arsenide,GaAs)、磷化镓(gallium phosphide,GaP)、磷化铟(indium phosphide,InP)、砷化铟(indium arsenide,InAs)、或锑化铟(indiumantimonide,InSb)；合金半导体(alloy semiconductor)，包含硅锗(silicon germanium,SiGe)合金、磷砷镓(gallium arsenide phosphide,GaAsP)合金、砷铝铟(aluminumindiumarsenide,AlInAs)合金、砷铝镓(aluminum gallium arsenide,AlGaAs)合金、砷镓铟(galliumindium arsenide,GaInAs)合金、磷镓铟(galliumindium phosphide,GaInP)合金、或砷磷镓铟(galliumindium arsenide phosphide,GaInAsP)合金；或其组合。在一些实施例中，基底100可为光电转换(photoelectric conversion)基底，如硅基底或有机光电转换层(将参考图8详述)。

在其他实施例中，基底100也可以是绝缘层上半导体(semiconductor oninsulator,SOI)基底。绝缘层上半导体基底可包含底板、设置于底板上的埋入式氧化物(buried oxide,BOX)层、以及设置于埋入式氧化物层上的半导体层。此外，基底100可为N型或P型导电类型。

在一些实施例中，基底100可包括各种以例如离子布植(ion implantation)及/或扩散工艺(diffusion process)所形成的P型掺杂区及/或N型掺杂区(未示出)。在一些实施例中，可在主动区(以隔离结构所定义)形成晶体管、光电二极管、或其他类似元件。

在一些实施例中，可在基底100内埋入隔离结构以定义主动区并电性隔离基底100之内或之上的主动区部件，但本公开实施例并不以此为限。隔离结构可为深沟槽隔离(deeptrench isolation,DTI)结构、浅沟槽隔离(shallow trench isolation,STI)结构、或局部硅氧化(local oxidation of silicon,LOCOS)结构。在一些实施例中，形成隔离结构可包括例如在基底100上形成绝缘层。通过合适的光微影工艺和合适的蚀刻工艺，可形成沟槽延伸进入基底100中。

接着，可沿着沟槽顺应性地成长富含氮材料(如氧氮化硅(silicon oxynitride,SiON))的衬层。之后，可通过合适的沉积工艺将绝缘材料(如二氧化硅(silicon dioxide,SiO₂)、氮化硅(silicon nitride,SiN)、或氧氮化硅)填入沟槽中。然后，可对沟槽中的绝缘材料进行退火工艺，接着对基底100进行平坦化工艺(如化学机械研磨(chemicalmechanical polish,CMP))以移除多余的绝缘材料，使沟槽中的绝缘材料与基底100的顶面齐平。

基底100在550nm波长的折射率n_s介于1.5和5.7之间。折射率是物质改变光速的特性，其为真空中的光速除以物质中的光速所获得的数值。当光在两个不同的材料之间以一个角度传播时，折射率决定了光传播(折射)的角度。除了折射率，另一个所讨论的关键光学常数为消光系数(extinction coefficient)。消光系数为判定物质在特定波长可多强烈地吸收或反射辐射或光的特性。举例来说，当基底100是以玻璃所形成时，由于材料的透明性，基底100在可见光波长的消光系数可达到0。光学常数(例如折射率和消光系数)在所照射的入射光的不同光学波长下可有所变化。

当照射入射光于物质上时，会有三种互动。第一种互动为反射度，其一部分的入射光被反射远离物质的表面。第二种互动为吸收度，其另一部分的入射光传播进入物质并被物质所吸收。第三种互动为穿透度，其剩余部分的入射光通过物质。介质的光学常数(例如折射率和消光系数)可决定入射光由一介质至另一介质将如何反射、吸收、以及穿透。以下方程式计算入射光由介质A传播至介质B的行为：

N_A＝n_A+iκ_A；N_B＝n_B+iκ_B (1)

T＝1-R-A (4)

在方程式(1)中，n_A和n_B分别为介质A和介质B的折射率。再者，κ_A和κ_B分别为介质A和介质B的消光系数。所计算的N_A和N_B为光学特性，其可分别通过介质A和介质B的折射复杂指数所描述。在方程式(2)中，R为在介质A与介质B之间的界面的反射度。反射度是通过n_A、n_B、κ_A、以及κ_B所决定。在方程式(3)中，A为物质的吸收度。由于入射光传播进入介质B，方程式(3)计算介质B的吸收度。额外地，κ为物质(在此情形中为介质B)的消光系数，d为物质的厚度，而λ为入射光的光学波长。在方程式(4)中，T为物质(或介质B)的穿透度。应理解的是，基于能量守恒原理，入射光的反射度、吸收度、以及穿透度的总和应永远为1(或入射光的光学能量的100％)。

继续参照图1，可在基底100上设置滤波堆叠110。在一些实施例中，滤波堆叠110包括交错排列的第一层112和第二层114’。根据比较范例，滤波堆叠110可允许入射光L0的所欲波长传输，而入射光L0的其他不想要的波长可被抑制。从另一个观点来看，滤波堆叠110可为一组膜层，而第一层112和第二层114’可分别为膜层的第一次组和膜层的第二次组。如先前所提及，第一层112可为高折射率膜层，而第二层114’可为低折射率膜层。第一层112的厚度可介于10nm和1μm之间，而第二层114’的厚度可介于10nm和1μm之间。交错的第一层112和第二层114’的数量可为任何正整数，取决于应用和设计需求。

如先前所提及，传输的部分可被视为入射光L0的通带，而被反射的部分和被吸收的部分(不具有穿透性)可被视为入射光L0的阻带。在一特定范例中，第一层112和第二层114’可分别以氢化硅(silicon hydride,SiH)和二氧化硅所形成。可使用合适的沉积工艺在基底100上沉积滤波堆叠110，如物理气相沉积(physical vapor deposition,PVD)、化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)、高密度等离子体化学气相沉积(high-density plasma chemical vapor deposition,HDP-CVD)、等离子体辅助化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapor deposition,PECVD)、流动性化学气相沉积(flowablechemical vapor deposition,FCVD)、次大气压化学气相沉积(sub-atmospheric chemicalvapor deposition,SACVD)、其他类似方法、或其组合。

图2A～图2E是根据比较范例，具有各种特性的光学滤波器10的曲线图20A～20E。曲线图20A～20E是以图1所示的原理图为主。如先前所提及，光学滤波器10为干涉类型窄带通滤波器。特别是，高折射率层和低折射率层可分别以氢化硅和二氧化硅所形成。

参照图2A，示出曲线图20A。曲线图20A描述在入射光L0的不同光学波长下二氧化硅的光学常数(例如折射率和消光系数)。二氧化硅由短波长至长波长的折射率实质上维持定值。举例来说，二氧化硅在940nm波长的折射率为1.46。二氧化硅由短波长至长波长的消光系数维持接近0。

参照图2B，示出曲线图20B。曲线图20B描述在入射光L0的不同光学波长下氢化硅的光学常数(例如折射率和消光系数)。氢化硅在400nm光学波长的折射率达到接近4.5。随着光学波长增加，氢化硅的折射率逐渐地减少。可注意到，随着光学波长增加超过大约1100nm，氢化硅的折射率实质上成为定值。举例来说，氢化硅在940nm光学波长的折射率为3.3。氢化硅在400nm光学波长的消光系数介于1和1.5之间。随着光学波长增加，氢化硅的消光系数逐渐地减少。随着光学波长增加超过600nm，氢化硅的消光系数趋近于0。

如先前所提及，干涉类型窄带通滤波器主要取决于折射率之间的差值。曲线图20A示出用于低折射率层中的二氧化硅由短波长至长波长的折射率维持定值。因此，以用于高折射率层中的氢化硅的折射率来创造折射率之间的差值以产生所需的干涉是至关重要的。然而，随着光学波长增加，氢化硅的折射率逐渐地减少并维持实质上定值。结果是，在长波长中的折射率之间的差值不足以产生所需的干涉。因此，需要较大数量的交错低折射率层和高折射率层已达到所需的干涉。替代地，可能需要寻找折射率之间具有较大差值的其他材料，但这些材料通常很稀有且不易取得。

参照图2C，示出曲线图20C。曲线图20C描述光学滤波器10(如窄带通滤波器)在940nm波长的透光度。如先前所提及，940nm波长对于近红外线是理想的，其可被水吸收。可使用相对波数(relative wavenumber)计算窄带通滤波器的干涉，如以下方程式所示：

在方程式(5)中，Δg为相对波数，其为光学波长的反比。如先前所提及，氢化硅和二氧化硅可分别具有折射率n_H和折射率n_L。随着折射率之间的差值增加，折射率n_H对折射率n_L的比例也增加。随着折射率n_H对折射率n_L的比例增加，相对波数增加。光学滤波器10(例如在940nm波长的窄带通滤波器)的滤波堆叠110的细节整理于表1中。

表1

如表1所示，滤波堆叠110的厚度为2957.54nm，其接近3μm。应理解的是，在滤波堆叠110的膜层由顶部至底部列出。举例来说，膜层1为最顶层，其上表面暴露于环境空气。相反地，膜层29为与基底100接触的最底层。如先前所提及，制造接近3μm的滤波堆叠110可消耗非常高的制造成本，而装置微缩可能变得更困难。此外，准备具有这样的滤波堆叠110的光学滤波器10的循环时间增加，因而可降低生产线的每小时晶圆产出量(wafer per hour,WPH)。由于滤波堆叠110具有相对高的厚度，整体应力会增加，造成更多的结构缺陷。

参照图2D，示出曲线图20D。曲线图20D比较入射光L0在0°和在30°的入射角(angleof incidence,AOI)。入射光L0在0°入射角的通带的中心波长与入射光L0在30°入射角的通带的中心波长之间的差值大于20nm。然而，由于发生在很大入射角的蓝移特性(blue shiftproperty)，将有颜色偏移现象。可看到，当入射角由0°改变至30°时，主要位移发生在透光度小于50％的区域。这表示有较少近红外光进入感测器中。

参照图2E，示出曲线图20E。曲线图20E描述光学滤波器10(如窄带通滤波器)在1550nm波长的透光度。针对在1550nm波长的窄带通滤波器，滤波堆叠110的厚度可介于5.3μm和5.9μm之间。额外地，比较入射光L0在0°、10°、20°、30°、以及40°的入射角。举例来说，当入射光L0由0°倾斜至30°时，在1550nm波长的窄带通滤波器的通带可蓝移介于30nm和40nm之间。换言之，入射光L0在0°入射角的通带的中心波长与入射光L0在30°入射角的通带的中心波长之间的差值介于30nm和40nm之间。当入射角由0°改变至30°时，主要位移发生在透光度小于50％的区域。这表示有较少近红外光进入感测器中。

图3是根据本公开的一些实施例，光学滤波器30的原理图。相较于图1的光学滤波器10，光学滤波器30纳入透明导电膜以替换传统的二氧化硅。此外，光学滤波器10可为干涉类型，而光学滤波器30可为吸收类型。原理图示出长波通滤波器(long pass filter,LPF)30A、短波通滤波器(short pass filter,SPF)30B、以及窄带通滤波器30C。

参照图3，可结合长波通滤波器30A和短波通滤波器30B以生产窄带通滤波器30C。应理解的是，长波通滤波器30A可允许入射光的长波长传输，而入射光的短波长可被抑制。在本实施例中，可通过窄带间隙材料吸收入射光的短波长。短波长可为可见光的波长。再者，短波通滤波器30B可允许入射光的短波长传输，而入射光的长波长可被抑制。在本实施例中，可通过透明导电膜吸收入射光的长波长。长波长可为近红外线或短波红外线的波长，取决于所得的窄带通滤波器30C所指定的波长。

图4是根据本公开的一些实施例，光学滤波器40的剖面示意图。相较于图1的光学滤波器10，光学滤波器40以等离激元透明导电膜的第二层114取代二氧化硅的第二层114’。基底100和滤波堆叠110的特征与图1所示类似，其细节将不于此重复赘述。

参照图4，滤波堆叠110可包括第一层112和第二层114。尽管图4示出三个第一层112和三个第二层114交错排列，但本公开实施例并不以此为限。举例来说，滤波堆叠110可具有交错的第一层112和第二层114的较大或较小数量。此外，第一层112和第二层114的排列也可有所变化。举例来说，在滤波堆叠110中由顶部至底部，可将第一层112和第二层114排列成(T-N)^L-T顺序、(T-N)^L顺序、N-(T-N)^L顺序、或(N-T)^L顺序，其中N代表第一层112，T代表第二层114，而L代表交错的第一层112和第二层114的数量。在一些实施例中，L介于15和30之间。更具体而言，滤波堆叠110的最顶层和最底层可分别为第一层112两者、可分别为第二层114两者、可分别为第一层112和第二层114、或可分别为第二层114和第一层112。

在一些实施例中，第一层112的厚度可介于10nm和1μm之间。第一层112可包括窄带间隙材料，如铜锌锡硫(copper zinc tin sulfide(CZTS),Cu₂ZnSnS₄)、铜锶锡硫(copperstrontium tin sulfide(CSTS),Cu₂SrSnS₄)、铜铟镓硒(copper indium gallium selenide(CIGS),CuIn_1-xGa_xSe₂)、非晶硅(amorphous silicon)、氢化硅、硅锗、氢化锗(germaniumhydride,GeH)、过氧化锗(germanium peroxide,GeOH)、硅锡(silicon tin,SiSn)、硅锡化锗(germanium silicon tin,GeSiSn)、锗锡(germanium tin,GeSn)、其他类似材料、或其组合。窄带间隙材料的带隙能量(band gap energy)可介于1.37eV和2eV。举例来说，氢化硅具有2eV的带隙能量，铜锶锡硫具有1.98eV的带隙能量，铜锌锡硫具有1.50eV的带隙能量，铜铟镓硒具有1.37eV的带隙能量，硅锗和氢化锗具有1.1eV的带隙能量，而硅锡、硅锡化锗、以及锗锡具有小于1eV的带隙能量。一般来说，具有带隙能量小于2eV的任何材料可用于吸收入射光的短波长。在300nm和600nm之间的波长范围中，窄带间隙材料的消光系数大于0.01、大于0.05、或大于0.1。可通过上述任何合适的沉积工艺形成第一层112。

在一些实施例中，第二层114的厚度可介于10nm和1μm之间。第二层114可包括等离激元透明导电膜，其可为等离激元透明导电氧化物(transparent conducting oxide,TCO)。等离激元透明导电氧化物可为具有一个或两个金属元素的二元或三元化合物。透明导电氧化物的范例可包括氧化铟(indium(III)oxide,In₂O₃)、氧化锌(zinc oxide,ZnO)、氧化铟-氧化锌、铝掺杂氧化锌(aluminum-doped zinc oxide,AZO)、氧化镓锌(gallium zincoxide,GZO)、氧化铟锡(indium tin oxide,ITO)、氧化铟锌(indium zinc oxide,IZO)、氧化铟钨(indium tungsten oxide,IWO)、镁掺杂氧化锌(magnesium-doped zinc oxide,MZO)、氧化锑锡(antimony tin oxide,ATO)、氟掺杂氧化锡(fluorine-doped tin oxide,FTO)、氧化铟镓锡(indium gallium tin oxide,IGTO)、氧化锡(tin(IV)oxide,SnO₂)、钛掺杂氧化铌(titanium-doped niobium oxide,TNO)、氮化钛(titanium nitride,TiN)、氧化铜(copper(I)oxide,Cu₂O)、氧化钽(tantalum oxide,Ta₂O_x)、氧化镓铟(galliumindiumoxide,GaInO_x)、氧化铟镓锌(indium gallium zinc oxide,IGZO)、氧化锌锡(zinc tinoxide,Zn_xSnO_y)、氧化锌镓(zinc gallium oxide,ZnGa_xO_y)、氧化锌铟(zinc indiumoxide,Zn_xIn_yO_z)、氧化钒(vanadium oxide,VO_x)、氧化钼(molybdenum oxide,MoO_x)、其他类似材料、或其组合。可通过溅镀(sputtering)、原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)、蒸镀(evaporation)、化学气相沉积、磁控管溅镀(magnetron sputtering)、脉冲激光沉积(pulsed laser deposition,PLD)、熔胶凝胶法(so-gel process)、旋转涂布(spin-oncoating)、溶剂热法(solvothermal method)、水溶液沉积(aqueous solutiondeposition)、其他类似方法、或其组合形成第二层114。可调整任何沉积方法以获得透明导电氧化物的所欲光学常数(例如折射率和消光系数)。针对吸收类型窄带通滤波器，窄带间隙材料在近红外线和短波红外线的波长为透明的，而等离激元透明导电膜在近红外线和短波红外线的波长为具有吸收性的。

在一些实施例中，透明导电氧化物为具有高光学穿透度和高导电性的金属氧化物。金属氧化物在可见光的波长(介于400nm和700nm之间)可具有高光学穿透度。金属氧化物的导电性可接近金属的导电性，其可经常通过以其他元素掺杂来诱发。透明导电氧化物也可被称为宽带间隙氧化物半导体，其具有大于3.2eV的带隙能量。带隙能量可与紫外线(ultraviolet,UV)波长重叠，其中没有可见光被吸收，使得透明导电氧化物对于人眼呈现透明的。再者，透明导电氧化物也可反射近红外线和红外线(infrared)(例如热)的波长。

图5A～图5D是根据本公开的一些实施例，具有各种特性的透明导电膜的曲线图50A～50D。曲线图50A～50D对于图4所述的透明导电膜提供更深度的讨论。如先前所提及，光学滤波器40为吸收类型窄带通滤波器。

参照图5A，示出曲线图50A。曲线图50A比较透明导电膜在制造期间具有氧流量和不具有氧流量的折射率。在不具有氧流量的制造期间，在沉积时通过调整氩气(argon,Ar)对氧气(oxygen,O₂)的比例以在工艺腔体中引入氧空缺(oxygen vacancy)。这样可导致形成非整比化合物的透明导电氧化物。氧空缺可生成自由电子，因而为针对透明导电膜产生等离激元特征的一种方法。由于等离激元特征或电波特征，自由电子可彼此互动，使得入射光被更有效地吸收。也可注意到，随着光学波长增加超过大约800nm，不具有氧流量的透明导电膜的折射率显著地减少多于具有氧流量的透明导电膜的折射率。透明导电膜的等离激元特征可在折射率之间创造更大的差值以提升干涉。举例来说，等离激元透明导电膜在介于1400nm和1600nm之间的波长范围中的折射率小于1.6。尽管光学滤波器40主要为吸收类型，光学滤波器40仍可展现些微的干涉特征以助于抑制不想要的波长。

参照图5B，示出曲线图50B。曲线图50B比较透明导电膜在制造期间具有氧流量和不具有氧流量的消光系数。在不具有氧流量的制造期间，在工艺腔体中引入氧空缺，导致形成非整比化合物的透明导电氧化物。氧空缺为针对透明导电膜产生等离激元特征的一种方法。也可注意到，随着光学波长增加超过大约1000nm，不具有氧流量的透明导电膜的消光系数显著地增加多于具有氧流量的透明导电膜的消光系数。举例来说，等离激元透明导电膜在介于1400nm和1600nm之间的波长范围中的消光系数大于0.01、在介于1400nm和1600nm之间的波长范围中的消光系数大于0.05、或在介于1400nm和1600nm之间的波长范围中的消光系数大于0.1。应理解的是，窄带间隙材料一般仅在短波长具有较大的消光系数。透明导电膜的等离激元特征在长波长展现相对较大的消光系数。这样使得窄带间隙材料与等离激元透明导电膜彼此互补。

参照图5C，示出曲线图50C。曲线图50C比较氧化铟锡在制造期间不同氧分压(partial pressure，部分压力)设定的光学常数(例如折射率和消光系数)。为了在氧化铟锡的制造期间于工艺腔体中引入氧空缺，氧分压应维持介于0.1Pa和30Pa之间。若氧分压超过30Pa，在工艺腔体中的氧成分可能太大而不能创造任何氧空缺。换言之，30Pa的氧分压为分压设定的最大容许值。在介于800nm和1400nm之间的波长范围中，在30Pa、10Pa、1Pa、以及0.1Pa的顺序下，氧化铟锡的折射率减少。在介于1000nm和1600nm之间的波长范围中，在30Pa、10Pa、1Pa、以及0.1Pa的顺序下，氧化铟锡的消光系数增加。曲线图50C所示的光学常数使氧化铟锡能被套用于在940nm波长的光学滤波器40中(如窄带通滤波器)。

根据本公开的特定实施例，在工艺腔体之内的氧化铟锡标靶(target)为陶瓷片，其具有93％:7％的氧化铟：氧化锡的重量成分比例。在沉积氧化铟锡之前，工艺腔体的背景压力被抽真空至5×10^-4Pa之下。在沉积氧化铟锡期间，氧化铟锡标靶与基底100维持在5.5cm的间距。在工艺腔体之内的基底100的温度维持在300℃。在这些工艺条件下，实验0.1Pa、1Pa、10Pa、以及30Pa的氧分压。在1200nm的波长，在0.1Pa、1Pa、10Pa、以及30Pa的氧分压下，氧化铟锡的折射率分别为0.8、1.1、1.3、以及1.4。另外在1200nm的波长，在0.1Pa、1Pa、10Pa、以及30Pa的氧分压下，氧化铟锡的消光系数分别为0.23、0.1、0.08、以及0.006。

可通过本质缺陷(如氧空缺)贡献等离激元透明导电膜的高载子浓度。在这样的材料中，由于氧空缺为电子施子(electron donor)，氧的化学计量(stoichiometry)为调整初始载子浓度的关键因素。增加氧浓度可减少氧空缺，因而可降低载子浓度。

除了调整氧分压，也可在施加的电场中通过微调载子浓度使得光学常数(例如折射率和消光系数)有所变化。可使用下列方程式计算等离激元透明导电膜的等离子体频率：

在方程式(6)中，ω_P为等离子体频率，N₀为主体自由载子浓度，e为电子电荷，m^*为有效电子质量，而ε₀为自由空间介电常数。氧流量的存在可降低主体自由载子浓度，进而降低等离子体频率，而可能维持很大的折射率。另外，可使用下列方程式通过德汝德-罗伦兹模型(Drude-Lorentz model)拟和折射率和消光系数：

在方程式(7)中，ε_b为背景介电常数，ω为角频率(angular frequency)，而γ为德汝德松弛率(Drude relaxation rate)。德汝德理论可描述传导电子(conductionelectron)如何与电磁场(electromagnetic field)互动，因为传导电子具有可用状态(available state)的近连续体(near continuum)。

可观察到，诱发自由载子浓度为产生透明导电膜的等离激元特征的另一种方法。举例来说，可以锡掺杂氧化铟。相较于铟离子(In³⁺)，锡离子(Sn⁴⁺)具有额外的一个电子施子。当被掺杂的锡离子的电子施子与氧化铟的电子受子(electron acceptor)配对时，可增加自由载子浓度。掺杂诱发的自由载子可导致柏斯坦-摩斯效应(Burstein-Moss effect)，使带隙能量改变，而可位移阻带的位置(如短波长或长波长)。

参照图5D，示出曲线图50D。曲线图50D比较两个不同的透明导电膜的光学常数。在曲线图50D中所示出的光学常数使得两种透明导电膜皆可套用于1310nm波长或1550nm波长的窄带通滤波器中。尽管透明导电膜在横越可见光波长下为高度透明的，透明导电膜仍具有导电性，其可吸收红外线的波长。

图6A～图6D是根据本公开的一些实施例，具有各种特性的光学滤波器40的曲线图60A～60D。曲线图60A～60D是以图4所示的剖面示意图为主。如先前所提及，光学滤波器40主要为吸收类型窄带通滤波器。具体而言，高折射率层和低折射率层分别以氢化硅和等离激元透明导电氧化物所形成。

参照图6A，示出曲线图60A。曲线图60A描述光学滤波器40(例如在940nm波长的窄带通滤波器)的透光度。在本实施例中，透明导电氧化物为氧化铟锡。在940nm波长的光学滤波器40的滤波堆叠110的细节整理于表2中。

表2

如表2所示，滤波堆叠110的厚度为1795nm，其接近1.8μm。应理解的是，在滤波堆叠110的膜层由顶部至底部列出。举例来说，膜层1为最顶层，其上表面暴露于环境空气。相反地，膜层15为与基底100接触的最底层。相较于表1，滤波堆叠110的厚度可由3μm减少至1.8μm。尽管滤波堆叠110的厚度减少，不想要的波长仍可有效地被抑制。一般来说，当通带介于800nm和1000nm之间的波长范围时，滤波堆叠110的厚度小于2μm。因此，具有等离激元透明导电膜的吸收类型窄带通滤波器可消耗较低的制造成本，而装置微缩可更具有弹性。此外，准备具有这样的滤波堆叠110的光学滤波器40的循环时间减少，因而可改善生产线的每小时晶圆产出量。由于滤波堆叠110具有相对低的厚度，整体应力会减少，造成更少的结构缺陷。

参照图6B，示出曲线图60B。曲线图60B比较入射光在0°和在30°的入射角。当入射光由0°倾斜至30°时，在940nm波长的窄带通滤波器的通带可蓝移大约14nm。换言之，入射光在0°入射角的通带的中心波长与入射光在30°入射角的通带的中心波长之间的差值为大约14nm。当入射角由0°改变至30°时，主要位移发生在透光度小于50％的区域。相较于图2D，在940nm波长的窄带通滤波器的通带位移可由22nm减少至14nm。应理解的是，针对干涉类型窄带通滤波器，建设性干涉可更显著地被入射光的入射角所影响。在改变入射光的入射角的情况下，套用吸收类型窄带通滤波器可缓解剧烈的通带位移。

参照图6C，示出曲线图60C。曲线图60C描述光学滤波器40(例如在1310nm波长的窄带通滤波器)的透光度。再者，曲线图60C也比较入射光在0°和在30°的入射角。在本实施例中，等离激元透明导电氧化物为铝掺杂氧化锌。在1310nm波长的窄带通滤波器的滤波堆叠110的细节整理于表3中。

表3

如表3所示，滤波堆叠110的厚度为2189.54nm，其接近2.2μm。应理解的是，在滤波堆叠110的膜层由顶部至底部列出。举例来说，膜层1为最顶层，其上表面暴露于环境空气。相反地，膜层19为与基底100接触的最底层。相较于表2，由于光学滤波器40在较长波长下操作，滤波堆叠110的厚度由1.8μm增加至2.2μm。然而，应理解的是，吸收类型窄带通滤波器在1310nm波长的滤波堆叠110的厚度小于干涉类型窄带通滤波器在1310nm波长的滤波堆叠110的厚度。尽管滤波堆叠110的厚度减少，不想要的波长仍可有效地被抑制。因此，具有等离激元透明导电膜的吸收类型窄带通滤波器可消耗较低的制造成本，而装置微缩可更具有弹性。此外，准备具有这样的滤波堆叠110的窄带通滤波器的循环时间减少，因而可改善生产线的每小时晶圆产出量。由于滤波堆叠110具有相对低的厚度，整体应力会减少，造成更少的结构缺陷。

继续参照图6C，当入射光由0°倾斜至30°时，光学滤波器40(例如在1310nm波长的窄带通滤波器)的通带可蓝移大约12nm。换言之，入射光在0°入射角的通带的中心波长与入射光在30°入射角的通带的中心波长之间的差值为大约12nm。当入射角由0°改变至30°时，主要位移发生在透光度小于50％的区域。相较于图6B，在1310nm波长的光学滤波器40的通带位移并未与在940nm波长的光学滤波器40的通带位移有太大差异。应理解的是，针对干涉类型窄带通滤波器，建设性干涉可更显著地被入射光的入射角所影响。因此，吸收类型窄带通滤波器在1310nm波长的通带位移小于干涉类型窄带通滤波器在1310nm波长的通带位移。

参照图6D，示出曲线图60D。曲线图60D描述光学滤波器40(例如在1550nm波长的窄带通滤波器)的透光度。再者，曲线图60D也比较入射光在0°和在30°的入射角。在本实施例中，等离激元透明导电氧化物为铝掺杂氧化锌。在1550nm波长的光学滤波器40的滤波堆叠110的细节整理于表4中。

表4

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如表4所示，滤波堆叠110的厚度为2926.45nm，其接近3μm。应理解的是，在滤波堆叠110的膜层由顶部至底部列出。举例来说，膜层1为最顶层，其上表面暴露于环境空气。相反地，膜层27为与基底100接触的最底层。相较于表3，由于光学滤波器40在较长波长下操作，滤波堆叠110的厚度由2.2μm增加至3μm。然而，应理解的是，在1550nm波长的吸收类型窄带通滤波器的滤波堆叠110的厚度小于在1550nm波长的干涉类型窄带通滤波器的滤波堆叠110的厚度。尽管滤波堆叠110的厚度减少，不想要的波长仍可有效地被抑制。一般来说，当通带介于1200nm和1700nm之间的波长范围时，滤波堆叠110的厚度小于3.5μm。因此，具有等离激元透明导电膜的吸收类型窄带通滤波器可消耗较低的制造成本，而装置微缩可更具有弹性。此外，准备具有这样的滤波堆叠110的窄带通滤波器的循环时间减少，因而可改善生产线的每小时晶圆产出量。由于滤波堆叠110具有相对低的厚度，整体应力会减少，造成更少的结构缺陷。

继续参照图6D，当入射光由0°倾斜至30°时，光学滤波器40(例如在1550nm波长的窄带通滤波器)的通带可蓝移大约16nm。换言之，入射光在0°入射角的通带的中心波长与入射光在30°入射角的通带的中心波长之间的差值为大约16nm。当入射角由0°改变至30°时，主要位移发生在透光度小于50％的区域。相较于图6B或图6C，在1550nm波长的光学滤波器40的通带位移并未与在940nm波长或在1310nm波长的光学滤波器40的通带位移有太大差异。一般来说，入射光在0°入射角的通带的中心波长与入射光在30°入射角的通带的中心波长之间的差值小于20nm。应理解的是，针对干涉类型窄带通滤波器，建设性干涉可更显著地被入射光的入射角所影响。因此，吸收类型窄带通滤波器在1550nm波长的通带位移小于干涉类型窄带通滤波器在1550nm波长的通带位移。

图7是根据本公开的一些实施例，带隙能量E_G的原理图70。针对半导体或绝缘体，通过带隙能量E_G将价带与导带分离。当光学能量等于或大于半导体或绝缘体的带隙能量E_G时，光可被吸收。带隙能量E_G设定材料为透明的最小波长。使用带隙能量E_G，可选择所欲的材料，且可在近红外线的波长之前过滤不想要的透光度。

可使用下列方程式计算带隙能量E_G：

在方程式(8)中，h为蒲朗克常数(Planck’s constant)(其为6.626×10^-34J-sec)，c为光速(其为3×10⁸m/sec)，而λ为波长(或最小波长)。基于方程式(8)，可由下列方程式推算波长：

值得注意的是，1电子伏特(electronvolt,eV)等于1.6×10^-19焦耳(Joule,J)。为了将蒲朗克常数除以带隙能量E_G，首先必须将带隙能量E_G的单位由电子伏特转换成焦耳。由于1米(meter,m)等于1×10^-9纳米(nanometer,nm)，波长(以纳米为单位)就是1240除以带隙能量E_G。可观察到，波长与带隙能量E_G彼此成反比。

由基态(ground state)传播至受激态(excited state)的电子表示材料具有带隙，其可因而通过吸收波长来判定。针对在940nm波长的窄带通滤波器，窄带间隙材料具有1.37eV的带隙能量E_G，而吸收波长可计算为905nm。针对在1310nm波长或在1550nm波长的窄带通滤波器，窄带间隙材料具有1eV的带隙能量E_G，而吸收波长可计算为1240nm。在(例如短波红外线的)较长波长，窄带间隙材料可具有小于1eV的带隙能量E_G，而吸收波长可大于1240nm。

图8是根据本公开的其他实施例，光学滤波器80的剖面示意图。在本实施例中，光学滤波器80可为纳入滤波堆叠110的有机光电二极管(organic photodiode,OPD)。基底100和滤波堆叠110的特征与图4所示类似，其细节将不于此重复赘述。

参照图8，可在滤波堆叠110之下设置有机光导膜(organic photoconductivefilm,OPF)108。有机光导膜108的功能是将光子(photon)转换成电子。有机光导膜108的厚度可介于0.05μm和0.70μm之间。有机光导膜108的材料可包括小分子(如芴二噻吩(fluorene dithiophene,FDT)、铜酞青(copper phthalocyanine,CuPc)、铅酞青(leadphthalocyanine,PbPc)、氯铝酞青(chloroaluminum phthalocyanine,AlClPc))、富勒烯(fullerene，如C70或C60)、其他类似材料，或其组合。可通过上述任何合适的沉积工艺形成有机光导膜108。

继续参照图8，可在有机光导膜108之下和之上分别形成电子输送层(electrontransport layer,ETL)106A和空穴输送层(hole transport layer,HTL)106B。在一些实施例中，电子输送层106A可垂直地位于基底100与有机光导膜108之间，而空穴输送层106B可垂直地位于滤波堆叠110与有机光导膜108之间。电子输送层106A和空穴输送层106B可分别被视为阳极(anode)连接和阴极(cathode)连接的缓冲层。电子输送层106A或空穴输送层106B的厚度可介于10nm和100nm之间。电子输送层106A和空穴输送层106B的材料可包括聚合物(如聚双(噻吩基)噻吩-噻唑噻吩(polybis(thienyl)thienodia-thiazolethiophene,PDDTT)、聚〔2,3-双(4-(2-乙基己氧基)苯基)-5,7-二(噻吩-2-基)噻吩并〔3,4-b〕吡嗪〕(poly[2,3-bis(4-(2-ethylhexyloxy)phenyl)-5,7-di(thiophen-2-yl)thieno[3,4-b]pyrazine],PDTTP)、聚{2,2’-〔(2,5-双(2-己基癸醇)-3,6-二氧-2,3,5,6-四氢吡咯-〔3,4-c〕吡咯-1,4-二基)二噻吩〕-5,5’-二基-代-噻吩-2,5-二基}(poly{2,2’-[(2,5-bis(2-hexyldecyl)-3,6-dioxo-2,3,5,6-tetrahydro pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4-diyl)dithiophene]-5,5’-diyl-alt-thiophen-2,5-diyl},PDPP3T)、噻吩基-二酮吡咯并吡咯-噻吩-噻吩(thienyl-diketo pyrrolopyrrole-thieno-thiophene,PDPPTTT)、聚{4,8-双〔5-(2-乙基己基)噻吩-2-基〕苯-〔1,2-b：4,5-b’〕-二噻吩-2,6-二基-代-3-氟基-2-〔(2-乙基己氧基)羰基〕-噻吩〔3,4-b〕噻吩-4,6-二基}(poly{4,8-bis[5-(2-ethylhexyl)thiophen-2-yl]benzo[1,2-b：4,5-b’]-dithiophene-2,6-diyl-alt-3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]-thieno[3,4-b]thiophene-4,6-diyl},PTB7-Th))、任何合适的有机材料、其他类似材料、或其组合。可通过上述任何合适的沉积工艺形成电子输送层106A和空穴输送层106B。

参照图8，可在电子输送层106A之下设置底电极104。底电极104和滤波堆叠110可分别作为阳极接触件和阴极接触件。应理解的是，滤波堆叠110可充当传统有机光电二极管的顶电极。底电极104的厚度可取决于基底100的设计。底电极104的材料可以包括非晶硅、多晶硅、多晶硅锗、金属氮化物(如氮化钛、氮化钽(tantalum nitride,TaN)、氮化钨(tungsten nitride,WN)、氮化钛铝(titanium aluminum nitride,TiAlN)、或其他类似材料)、金属硅化物(如硅化镍(nickel silicide,NiSi)、硅化钴(cobalt silicide,CoSi)、硅氮化钽(tantalum silicon nitride,TaSiN)、或其他类似材料)、金属碳化物(如碳化钽(tantalum carbide,TaC)、碳氮化钽(tantalumcarbonitride,TaCN)、或其他类似材料)、金属氧化物、或金属。金属可包括钴(cobalt,Co)、钌(ruthenium,Ru)、铝(aluminum,Al)、钨(tungsten,W)、铜(copper,Cu)、钛(titanium,Ti)、钽(tantalum,Ta)、银(silver,Ag)、金(gold,Au)、铂(platinum,Pt)、镍(nickel,Ni)、其他类似材料、其组合、或其多膜层。可通过物理气相沉积、原子层沉积、电镀(plating)、溅镀、其他类似方法、或其组合形成底电极104。

继续参照图8，可设置导孔结构109穿过滤波堆叠110、空穴输送层106B、电子输送层106A、有机光导膜108，且可与底电极104接触。根据本公开的一些实施例，可通过导孔结构109电性耦合滤波堆叠110与底电极104。再者，在光学滤波器80的操作期间，导孔结构109也可作为功率开关。导孔结构109的材料和形成方法可与底电极104的材料和形成方法类似，其细节将不于此重复赘述。

参照图8，可将多个电路部102电性连接至底电极104。在一些实施例中，多个电路部102和底电极104皆埋入于基底100内。多个电路部102的功能是用来连接至电路系统和形成电荷存储区。多个电路部102可包括上述任何合适的绝缘和导电材料。举例来说，多个电路部102可为具有绝缘层和导电层交错排列的层压结构(laminated structure)。

继续参照图8，可在滤波堆叠110上设置微透镜材料层120。微透镜材料层120的折射率介于1.2和2.2之间。在一些实施例中，微透镜材料层120可包括透明材料。透明材料的范例可包括玻璃、环氧树脂(epoxy resin)、硅树脂、聚氨酯(polyurethane)、任何其他合适的材料、或其组合，但本公开实施例并不以此为限。根据本公开的一些实施例，可在微透镜材料层120上设置多个微透镜122。在一些实施例中，可通过图案化微透镜材料层120的顶部来形成多个微透镜122，以分别对应至多个电路部102。由于多个微透镜122是由微透镜材料层120所形成，多个微透镜122和微透镜材料层120享有相同的材料。

本公开实施例在光学滤波器的滤波堆叠中纳入等离激元透明导电膜。当光学滤波器被设计成窄带通滤波器时，等离激元透明导电膜可更有效地吸收不想要的波长(如较长波长)，而可仅传输所欲的波长。传统上，窄带通滤波器利用折射率之间的差值以创造干涉，以便抑制不想要的波长。通过在滤波堆叠中实施具有非整比化合物的等离激元透明导电膜，不想要的波长可被吸收，而并非被干涉。不像传统的干涉类型窄带通滤波器，吸收类型窄带通滤波器的滤波堆叠可被设计成较小的尺寸。结果是，准备具有这样的滤波堆叠的窄带通滤波器的循环时间减少，因而可改善生产线的每小时晶圆产出量。由于滤波堆叠具有相对低的厚度，整体应力会减少，造成更少的结构缺陷。

以上概述数个实施例的特征，以使本领域技术人员可以更加理解本公开实施例的观点。本领域技术人员应该理解，可轻易地以本公开实施例为基础，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。本领域技术人员也应该理解到，此类等效的结构并无悖离本公开实施例的构思与范围，且可在不违背本公开实施例的构思和范围之下，做各式各样的改变、取代和替换。因此，本公开实施例的保护范围当视权利要求所界定者为准。另外，虽然本公开已以数个优选实施例公开如上，然其并非用以限定本公开实施例的范围。

整份说明书对特征、优点或类似语言的引用，并非意味可以利用本公开实施例实现的所有特征和优点应该或者可以在本公开的任何单一实施例中实现。相对地，涉及特征和优点的语言被理解为其意味着结合实施例描述的特定特征、优点或特性包括在本公开的至少一个实施例中。因而，在整份说明书中对特征、优点、以及类似语言的讨论可以但不一定代表相同的实施例。

再者，在一或多个实施例中，可以任何合适的方式组合本公开实施例所描述的特征、优点和特性。根据本文的描述，本领域技术人员将意识到，可在没有特定实施例的一个或多个特定特征或优点的情况下实现本公开实施例。在其他情况下，在某些实施例中可识别附加的特征和优点，这些特征和优点可能不存在于本公开的所有实施例中。

Claims

1.一种光学滤波器，包括：

一基底；

一滤波堆叠，设置于该基底上，包括：

多个第一层；以及

多个第二层，与所述多个第一层交错排列，其中所述多个第二层包括一等离激元透明导电膜，其中该等离激元透明导电膜以多个非整比化合物形成。

2.如权利要求1所述的光学滤波器，其中该光学滤波器具有一通带，部分地与800nm和1700nm之间的波长范围重叠，其中当该通带在800nm和1000nm之间的波长范围中时，该滤波堆叠的厚度小于2μm，其中当该通带在1200nm和1700nm之间的波长范围中时，该滤波堆叠的厚度小于3.5μm。

3.如权利要求1所述的光学滤波器，其中在该滤波堆叠中由顶部至底部，所述多个第一层和所述多个第二层排列成下列其中一者：

一(T-N)^L-T顺序、

一(T-N)^L顺序、

一N-(T-N)^L顺序、或

一(N-T)^L顺序，

其中N代表所述多个第一层，T代表所述多个第二层，而L代表交错的所述多个第一层和所述多个第二层的数量，其中L介于15和30之间。

4.如权利要求1所述的光学滤波器，其中所述多个第一层包括一窄带间隙材料，其中该窄带间隙材料在近红外线或短波红外线的波长范围中为透明的，其中该窄带间隙材料包括铜锌锡硫、铜锶锡硫、铜铟镓硒、非晶硅、氢化硅、硅锗、氢化锗、过氧化锗、硅锡、硅锡化锗、或锗锡。

5.如权利要求4所述的光学滤波器，其中该窄带间隙材料在300nm和600nm之间的波长范围中的消光系数大于0.01、大于0.05、或大于0.1。

6.如权利要求1所述的光学滤波器，其中该等离激元透明导电膜在近红外线或短波红外线的波长范围中为具有吸收性的，其中该等离激元透明导电膜为一透明导电氧化物，该透明导电氧化物包括氧化铟、氧化锌、氧化铟-氧化锌、铝掺杂氧化锌、氧化镓锌、氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铟钨、镁掺杂氧化锌、氧化锑锡、氟掺杂氧化锡、氧化铟镓锡、氧化锡、钛掺杂氧化铌、氮化钛、氧化铜、氧化钽、氧化镓铟、氧化铟镓锌、氧化锌锡、氧化锌镓、氧化锌铟、氧化钒、或氧化钼，其中该等离激元透明导电膜包括以锡掺杂的氧化铟。

7.如权利要求1所述的光学滤波器，其中该等离激元透明导电膜在1600nm和1800nm之间的波长范围中的折射率小于1.6，其中该等离激元透明导电膜在1600nm和1800nm之间的波长范围中的消光系数大于0.01、大于0.05、或大于0.1。

8.如权利要求1所述的光学滤波器，其中一入射光在0°入射角的一第一通带的中心波长与该入射光在30°入射角的一第二通带的中心波长之间的差值小于20nm。

9.如权利要求1所述的光学滤波器，还包括：

一有机光导膜，设置于该滤波堆叠之下；

一电子输送层，垂直地设置于该基底与该有机光导膜之间；以及

一空穴输送层，垂直地设置于该滤波堆叠与该有机光导膜之间。

10.如权利要求9所述的光学滤波器，其中在该基底中埋入多个电路部和一底电极，而该底电极电性连接所述多个电路部和该电子输送层，其中该滤波堆叠与该底电极通过一导孔结构电性耦合。