KR20210108454A - 광필터 - Google Patents
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/40—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
- C23C28/42—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition characterized by the composition of the alternating layers
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/002—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials
- G02B1/007—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials made of negative effective refractive index materials
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- G—PHYSICS
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- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
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Abstract
광필터는 기판 상에 배치된 광필터층의 세트를 포함할 수도 있다. 광필터층의 세트는 제1 굴절률을 가진 제1 물질을 포함하는 광필터층의 제1 하위세트를 포함할 수도 있다. 제1 물질은 적어도 실리콘 및 수소를 포함할 수도 있다. 광필터층의 세트는 제2 굴절률을 가진 제2 물질을 포함하는 광필터층의 제2 하위세트를 포함할 수도 있다. 제2 물질은 제1 물질과는 상이하고 제2 굴절률은 제1 굴절률 미만이다. 광필터층의 세트는 제1 물질 및 제2 물질과는 상이한 제3 물질을 포함하는 광필터층의 제3 하위세트를 포함할 수도 있다.
Description
관련 출원
본 출원은 미국 특허 정규 출원 제16/722,325호(발명의 명칭: "OPTICAL FILTER", 출원일: 2019년 12월 20일) 및 미국 특허 가출원 제62/785,487호(발명의 명칭: "OPTICAL FILTER", 출원일: 2018년 12월 27일)의 이점을 주장하고, 상기 기초출원들은 본 명세서에 참조에 의해 분명히 원용된다.
광전송기는 하나 이상의 물체를 향하여 향하게 되는 광을 방출할 수도 있다. 예를 들어, 제스처 인식 시스템에서, 광전송기는 근적외선(near infrared: NIR) 광을 사용자를 향하여 전송할 수도 있고, NIR 광은 사용자로부터 광수광기를 향하여 반사될 수도 있다. 이 경우에, 광수광기는 NIR 광에 관한 정보를 캡처할 수도 있고, 이 정보는 사용자가 수행하는 제스처를 식별하도록 사용될 수도 있다. 예를 들어, 디바이스는 정보를 사용하여 사용자의 3차원 표현을 생성하고 이 3차원 표현에 기초하여 사용자가 수행하는 제스처를 식별할 수도 있다.
사용자를 향한 NIR 광의 전송 동안 그리고/또는 사용자로부터 광수광기를 향하는 반사 동안, 주변광이 NIR 광을 방해할 수도 있다. 따라서, 광수광기가 광필터, 예컨대, 대역 통과 필터에 광학적으로 결합되어, 주변광을 필터링하고 NIR 광이 광수광기를 향하여 통과하게 할 수도 있다.
일부 구현예에 따르면, 광필터는 광필터층의 세트를 포함할 수도 있고, 광필터층의 세트는, 제1 굴절률을 가진 제1 물질을 포함하는 광필터층의 제1 하위세트로서, 제1 물질은 적어도 실리콘 및 수소를 포함하는, 광필터층의 제1 하위세트; 제2 굴절률을 가진 제2 물질을 포함하는 광필터층의 제2 하위세트로서, 제2 물질은 제1 물질과는 상이하고 제2 굴절률은 제1 굴절률 미만인, 광필터층의 제2 하위세트; 및 제1 물질 및 제2 물질과는 상이한 제3 물질을 포함하는 광필터층의 제3 하위세트를 포함한다.
일부 구현예에 따르면, 광필터는, 기판; 입사광을 필터링하도록 기판 상에 배치된 하나 이상의 고굴절률 물질층 및 하나 이상의 저굴절률 물질층으로서, 제1 스펙트럼 범위를 가진 입사광의 제1 부분은 광필터에 의해 반사되고 제2 스펙트럼 범위를 가진 입사광의 제2 부분은 광필터에 의해 통과되고, 하나 이상의 고굴절률 물질층은 제1 물질이고, 하나 이상의 저굴절률 물질층은 제2 물질인, 하나 이상의 고굴절률 물질층 및 하나 이상의 저굴절률 물질층; 및 기판 상에 배치된 하나 이상의 전이 물질층으로서, 제1 물질 및 제2 물질과는 상이한 제3 물질인 하나 이상의 전이 물질층을 포함할 수도 있다.
일부 구현예에 따르면, 광학적 시스템은 근적외선(NIR) 광을 방출하는 광전송기; 입력된 광신호를 필터링하고 필터링된 입력된 광신호를 제공하는 광필터로서, 입력된 광신호는 광전송기로부터의 NIR 광 및 광원으로부터의 주변광을 포함하고, 광필터는 유전체 박막층의 세트를 포함하고, 유전체 박막층의 세트는, 제1 굴절률을 가진 제1 물질로부터 형성된 층의 제1 하위세트, 제1 굴절률 미만의 제2 굴절률을 가진 제2 물질로부터 형성된 층의 제2 하위세트, 제1 물질 및 제2 물질과는 상이한 제3 물질로부터 형성된 층의 제3 하위세트, 및 제1 물질, 제2 물질 및 제3 물질과는 상이한 제4 물질로부터 형성된 층의 제4 하위세트를 포함하고; 필터링된 입력된 광신호는 입력된 광신호에 비해 주변광의 감소된 강도를 포함하는, 광필터; 및 필터링된 입력된 광신호를 수신하고 출력된 전기적 신호를 제공하는 광수광기를 포함할 수도 있다.
일부 구현예에 따르면, 광필터를 제작하는 방법은, 광필터의 광필터층의 제1 하위세트를 증착하는 단계로서, 광필터층의 제1 하위세트는 제1 굴절률을 가진 제1 물질을 포함하는, 제1 하위세트를 증착하는 단계; 광필터의 광필터층의 제2 하위세트를 증착하는 단계로서, 광필터층의 제2 하위세트는 제1 굴절률 미만인 제2 굴절률을 가진 제2 물질을 포함하는, 제2 하위세트를 증착하는 단계; 및 제1 물질 및 제2 물질과는 상이한 제3 물질을 포함하는 광필터층의 제3 하위세트를 증착하는 단계를 포함할 수도 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예의 도면.
도 2a 내지 도 2d는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예와 관련된 물질의 세트에 대한 광학적 특성 및/또는 기계적 특성의 하나 이상의 실시예의 도면.
도 3a 내지 도 3d는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예를 제작하기 위한 스퍼터 증착 시스템의 하나 이상의 실시예의 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예와 관련된 물질의 세트에 대한 광학적 특성의 하나 이상의 실시예의 도면.
도 5a는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예와 관련된 물질의 세트에 대한 기계적 특성의 하나 이상의 실시예의 도면.
도 5b는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예와 관련된 물질의 세트에 대한 광학적 특성의 하나 이상의 실시예의 도면.
도 6a 및 도 6b는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예와 관련된 물질의 세트에 대한 광학적 특성의 하나 이상의 실시예의 도면.
도 6c는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예와 관련된 물질의 세트에 대한 기계적 특성의 하나 이상의 실시예의 도면.
도 7a 및 도 7b는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예의 도면.
도 8a는 수소화된 실리콘층에 대한 굴절률의 실시예의 플롯.
도 8b는 수소화된 실리콘층에 대한 흡광 계수의 실시예의 플롯.
도 9는 명세서에서 설명된 광필터에 대한 투과 스펙트럼의 실시예의 플롯.
도 2a 내지 도 2d는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예와 관련된 물질의 세트에 대한 광학적 특성 및/또는 기계적 특성의 하나 이상의 실시예의 도면.
도 3a 내지 도 3d는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예를 제작하기 위한 스퍼터 증착 시스템의 하나 이상의 실시예의 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예와 관련된 물질의 세트에 대한 광학적 특성의 하나 이상의 실시예의 도면.
도 5a는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예와 관련된 물질의 세트에 대한 기계적 특성의 하나 이상의 실시예의 도면.
도 5b는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예와 관련된 물질의 세트에 대한 광학적 특성의 하나 이상의 실시예의 도면.
도 6a 및 도 6b는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예와 관련된 물질의 세트에 대한 광학적 특성의 하나 이상의 실시예의 도면.
도 6c는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예와 관련된 물질의 세트에 대한 기계적 특성의 하나 이상의 실시예의 도면.
도 7a 및 도 7b는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예의 도면.
도 8a는 수소화된 실리콘층에 대한 굴절률의 실시예의 플롯.
도 8b는 수소화된 실리콘층에 대한 흡광 계수의 실시예의 플롯.
도 9는 명세서에서 설명된 광필터에 대한 투과 스펙트럼의 실시예의 플롯.
예시적인 구현예의 다음의 상세한 설명은 첨부 도면을 참조한다. 상이한 도면에서 동일한 참조 부호는 동일하거나 또는 유사한 구성요소를 식별할 수도 있다. 2017년 11월 23일에 공개된 Hendrix 등의 미국 특허 출원 공개 제20170336544호는 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.
광수광기는 광원, 예컨대, 광전송기로부터 광을 수광할 수도 있다. 예를 들어, 광수광기는 광전송기로부터 그리고 타깃으로부터 반사된 근적외선(NIR) 광을 수광할 수도 있다. 타깃은 사람들(예를 들어, 사용자 및 비-사용자), 동물, 무생물 물체(예를 들어, 차, 나무, 장애물, 가구, 벽) 등을 포함할 수도 있다. 이 경우에, 광수광기는 NIR 광뿐만 아니라 주변광, 예컨대, 가시적인 스펙트럼광을 수광할 수도 있다. 주변광은 광전송기로부터 분리된 하나 이상의 광원으로부터의 광, 예컨대, 햇빛, 백열 전구로부터의 광 등을 포함할 수도 있다. 주변광은 NIR 광에 관한 결정의 정확도를 감소시킬 수도 있다. 예를 들어, 제스처 인식 시스템에서, 주변광은 NIR 광에 기초하여 타깃의 3차원 이미지의 생성의 정확도를 감소시킬 수도 있다. 일부 실시예에서, NIR 광에 관한 정보는 사용자의 신원, 사용자의 특성(예를 들어, 키 또는 몸무게), 사용자의 상태(예를 들어, 사용자의 눈꺼풀의 위치, 사용자가 깨어 있는지 여부 등), 또 다른 유형의 타깃의 특성(예를 들어, 물체에 대한 거리, 물체의 크기 또는 물체의 형상) 등을 인식하도록 사용될 수도 있다. 따라서, 광수광기가 광필터, 예컨대, 대역 통과 필터에 광학적으로 결합되어, 주변광을 필터링하고 NIR 광이 광수광기를 향하여 통과하게 할 수도 있다.
예를 들어, 광필터는 특정한 문턱값 미만, 예컨대, 700나노미터(㎚)의 대역 외 광의 부분을 차단하고, 파장의 특정한 범위, 예컨대, 대략 700㎚ 내지 1700㎚의 범위, 대략 800㎚ 내지 대략 1100㎚의 범위, 대략 900㎚ 내지 대략 1000㎚의 범위, 대략 920㎚ 내지 대략 980㎚의 범위 등에 대한 광을 통과시키도록 선택될 수도 있고 증착될 수도 있는 유전체 박막층의 세트를 포함할 수도 있다. 일부 실시예에서, 통과 대역은 800㎚ 내지 1100㎚의 범위, 대략 820㎚ 내지 대략 880㎚의 범위, 대략 920㎚ 내지 980㎚의 범위, 대략 870㎚ 내지 930㎚의 범위 등 내 중심 파장을 가질 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 유전체 박막층의 세트는 주변광을 필터링하도록 선택될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 유전체 막층의 세트는 특정한 문턱값 미만의 대역 외 광을 차단하고, 파장의 또 다른 범위, 예컨대, 대략 1500㎚ 내지 대략 1600㎚의 범위, 대략 1520㎚ 내지 대략 1580㎚의 범위에 대한 또는 대략 1550㎚의 중심 파장을 가진 광을 통과시키도록 선택될 수도 있다.
본 명세서에서 설명된 일부 구현예는 광필터, 예컨대, 저각 변화 광필터에 대한 고굴절률층의 세트에서 실리콘 및 수소를 포함하는 물질, 수소화된 실리콘(Si:H) 기반 물질, 실리콘-게르마늄(SiGe) 기반 물질, 수소화된 실리콘-게르마늄(SiGe:H) 물질 등을 활용할 수도 있다. 고굴절률층의 세트 내 물질은 적어도 실리콘(Si) 및 수소(H), 실리콘 및 H의 임의의 동위 원소(예를 들어, 프로튬(A = 1), 듀테륨(A = 2), 트리튬(A = 3)) 및/또는 임의의 이들의 혼합물을 포함할 수도 있다. 이 방식으로, 또 다른 고굴절률층 물질을 사용하는 또 다른 필터 스택에 비해 더 높은 유효 굴절률을 가진 고굴절률층의 세트를 가진 광필터에 기초하여, 광필터는 비교적 저각 변화를 제공할 수도 있다. 게다가, 임의의 이 고굴절률층 물질을 사용하는 필터는 주변광을 상당히 차단하거나 또는 효과적으로 차단하고 NIR 광을 통과시킬 수도 있다.
도 1a 내지 도 1c는 예시적인 광필터(100, 100', 100'')의 도면이다. 도 1a 내지 도 1c는 3개 이상의 상이한 물질을 사용하는 광필터의 예시적인 스택업을 도시한다. 도 1a 내지 도 1c에 더 도시된 바와 같이, 광필터(100, 100', 100'')는 광필터 코팅 부분(110) 및 기판(120)을 포함할 수도 있다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 광필터 코팅 부분(110)은 광필터층의 세트를 포함한다. 예를 들어, 광필터 코팅 부분(110)은 층(130)의 제1 세트, 층(140)의 제2 세트 및 층(135)의 제3 세트를 포함한다. 층(130)의 제1 세트는 고굴절률 물질의 층의 세트를 포함할 수도 있고, 본 명세서에서 H층(130)으로서 지칭될 수도 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, H층(130)은 수소 및 실리콘을 포함하는 물질(예를 들어, 실리콘(Si) 및 수소(H), Si 및 프로튬(A = 1), 듀테륨(A = 2) 및/또는 트리튬(A = 3)을 포함하는 H의 임의의 동위 원소를 포함할 수도 있는 수소화된 실리콘(Si:H) 층, 수소화된 실리콘-게르마늄(SiGe:H) 층 등)을 포함할 수도 있다. 일부 구현예에서, H층(130)은 실리콘 및 게르마늄을 포함하는 물질(예를 들어, 실리콘-게르마늄(SiGe) 층 등)을 포함할 수도 있다.
이 고굴절률 물질은 적어도 800나노미터(㎚) 내지 1100㎚의 범위에 걸쳐 3, 3.2, 3.5, 3.6, 4 등보다 더 높은 굴절률을 가질 수도 있다. 예를 들어, Si:H는 800㎚ 내지 1100㎚의 파장 범위에 걸쳐 3 초과의 굴절률을 가질 수도 있다. 일부 구현예에서, Si:H 물질은 800㎚ 내지 1100㎚의 파장 범위에 걸쳐 3.5 초과의 굴절률(예를 들어, 3.64 초과의 굴절률)을 갖는다. 일부 구현예에서, Si:H 물질은 대략 830㎚의 파장에서 대략 3.8의 굴절률을 가질 수도 있다. 일부 구현예에서, 굴절률은 800㎚에서 3.87보다 더 클 수도 있다. 일부 구현예에서, Si:H 물질은 800㎚ 내지 1100㎚의 파장 범위에 걸쳐 4.3 미만의 굴절률을 갖는다. 고굴절률층은 인, 붕소, 질소화물, 아르곤, 산소, 탄화물 등을 포함할 수도 있다.
일부 구현예에서, 층(140)의 제2 세트는 저굴절률 물질의 층의 세트를 포함할 수도 있고, 본 명세서에서 L층(140)으로서 지칭될 수도 있다. 예를 들어, L층(140)의 굴절률은 일반적으로 H층(130)의 굴절률보다 더 낮다. 일부 구현예에서, L층(140)은 실리콘, 마그네슘, 불소, 산소, 탄탈륨, 질소화물, 니오븀, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 이트륨 또는 이들의 조합물을 포함할 수도 있다. 예를 들어, L층(140)은 이산화규소(SiO2)층, 질소화규소(Si3N4)층, 마그네슘 불소(MgF2)층, 오산화탄탈륨(Ta2O5)층, 오산화니오븀(Nb2O5)층, 이산화티타늄(TiO2)층, 산화알루미늄(Al2O3)층, 산화지르코늄(ZrO2)층, 산화이트륨(Y2O3)층, 이들의 조합물 등을 포함할 수도 있다.
일부 구현예에서, 층(135)의 제3 세트는 전이층에 대응할 수도 있고, 본 명세서에서 O층(135)으로서 지칭될 수도 있다. 일부 구현예에서, O층(135)은 H층(130) 및/또는 L층(140)과는 상이한 제3 물질을 포함할 수도 있다. O층(135)은 산화물을 포함하는 임의의 물질일 수도 있다. 예를 들어, O층은 (임의의 농도의) 산화규소(예를 들어, SiOx, 여기서 0 < x < 2), 이산화규소(SiO2), 이들의 조합물 등을 포함할 수도 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 광필터 코팅 부분(110)은 본 명세서에서 P층(145)으로서 지칭되는 전이층의 제2 세트에 대응할 수도 있는, 층(145)의 제4 세트를 포함할 수도 있다. 일부 구현예에서, P층(145)은 H층(130), O층(135) 및 L층(140)과는 상이한 제4 물질을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 일부 구현예에서, P층(145)은 O층(135)과 동일한 물질 또는 유사한 물질일 수도 있다. P층은 산화물을 포함하는 임의의 물질일 수도 있다. 예를 들어, P층(145)은 (임의의 농도의) 산화규소(예를 들어, SiOx, 여기서 0 < x < 2), 이산화규소(SiO2), 이들의 조합물 등을 포함할 수도 있다. 일부 구현예에서, 도 1a는 층(H-O-L)의 반복 유닛을 예시하고, O층(135)은 모든 H층(130) 앞에 있다(공기 계면으로부터 기판(120)을 향하여 계수할 때). 대조적으로, 도 1b는 P층(145)이 각각의 H-O-L 유닛 사이에 배치되는, 층(H-O-L)의 반복 유닛을 예시한다. 더 대조적으로, 도 1c는 O층이 각각의 H-L 유닛 사이에 배치되는, 층(H-L)의 반복 유닛을 예시한다.
일부 구현예에서, 최외부층(예를 들어, 공기 계면과 가장 가까운 층)은 L층(140)이 아닌 층일 수도 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 최외부층은 H층(130), O층(135) 또는 P층(145)일 수도 있다. 일부 구현예에서, 기능층 및/또는 코팅은 광필터 코팅 부분(110)의 외부에 있을 수도 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 기능층 및/또는 코팅은 얼룩-방지 코팅, 보호용 코팅, 내구성 코팅, 김서림-방지 코팅, 친수성 코팅 및/또는 소수성 코팅을 포함할 수도 있다. 하나의 실시예에서, 최외부층은 질소화물일 수도 있다.
일부 구현예에서, 층(130, 135, 140 및 145)은 특정한 순서, 예컨대, (H-O-L) m 순서, (H-O-L-O) m 순서, (H-L-O) m 순서, (H-O-L-P) m 순서, (H-O-L) m -H 순서, (H-O-L-P) m -H 순서, (H-O-L-P) m -H-O-L 순서, L-(H-O-L) m 순서, L-P-(H-O-L-P) m 순서, 이들의 조합물 또 다른 가능한 순서 등으로 적층될 수도 있고, 여기서 m은 층의 유닛의 양이고 1 이상의 값을 갖는다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이, 층(130, 135 및 140)은 (H-O-L) m 순서로 배치되고 L층(140)은 광필터(100)의 표면에 배치되고 H층(130)은 기판(120)의 표면에 배치된다. 게다가, 도 1b에 도시된 실시예에서, 층(130, 135, 140 및 145)은 (H-O-L-P) m 순서로 배치되고 L층(140)은 광필터(100')의 표면에 배치되고 H층(130)은 기판(120)의 표면에 배치된다. 도 1c에 도시된 실시예에서, 층(130, 135 및 140)은 (H-L-O) m 순서로 배치되고 L층(140)은 광필터(100'')의 표면에 배치되고 H층(130)은 기판(120)의 표면에 배치된다.
층의 양, 두께 및/또는 순서는 광전송 및 각 변화를 포함하여, 광필터 코팅 부분(110) 및/또는 광필터(100, 100', 100'')의 광학적 품질에 영향을 줄 수도 있다. 일부 구현예에서, 광필터 코팅 부분(110)은 층의 특정한 양(m)과 연관될 수도 있다. 예를 들어, 광필터 코팅 부분(110)은 2 내지 200개의 층, 10 내지 100개의 층, 또는 30 내지 60개의 층을 포함할 수도 있다. 광필터 코팅 부분(110)은 10 내지 40개의 H층(130)을 포함할 수도 있다. 일부 실시예에서, SiGe:H 기반 광필터는 2개의 층 내지 200개의 층의 범위를 포함할 수도 있다.
일부 구현예에서, 광필터 코팅 부분(110)의 각각의 층은 특정한 두께와 연관될 수도 있다. 예를 들어, 층(130 및 140)은 1㎚ 내지 1500㎚, 3㎚ 내지 1000㎚, 6㎚ 내지 1000㎚ 또는 10㎚ 내지 500㎚의 두께와 각각 연관될 수도 있고/있거나 광필터 코팅 부분(110)은 0.1㎛ 내지 100㎛, 0.25㎛ 내지 20㎛ 등의 두께와 연관될 수도 있다. 일부 실시예에서, 층(130 및 140) 중 적어도 하나의 층은 1000㎚ 미만, 600㎚ 미만, 100㎚ 미만 또는 20㎚ 미만의 두께와 연관될 수도 있고/있거나 광필터 코팅 부분(110)은 100㎛ 미만, 50㎛ 미만 및/또는 10㎛ 미만의 두께와 연관될 수도 있다. 일부 구현예에서, 층(130 및 140)은 다수의 두께, 예컨대, 층(130)에 대한 제1 두께와 층(140)에 대한 제2 두께, 층(130)의 제1 하위세트에 대한 제1 두께와 층(130)의 제2 하위세트에 대한 제2 두께, 층(140)의 제1 하위세트에 대한 제1 두께와 층(140)의 제2 하위세트에 대한 제2 두께 등과 연관될 수도 있다. 이 경우에, 층의 층 두께 및/또는 양은 광학적 특성, 예컨대, 의도된 통과 대역, 의도된 반사율 등의 의도된 세트에 기초하여 선택될 수도 있다.
층(135 및 145)은 1㎚ 내지 20㎚의 두께와 각각 연관될 수도 있다. 광필터 코팅 부분(110) 및/또는 광필터(100, 100', 100'')의 제작 방법 및/또는 원하는 광학적 품질에 따라, O층(135) 및 P층(145)은 10㎚ 미만의 두께와 각각 연관될 수도 있다. 일부 실시예에서, O층(135) 및 P층(145)은 1㎚ 내지 10㎚ 또는 2㎚ 내지 6㎚ 또는 대략 5㎚의 두께와 각각 연관될 수도 있다. 일부 실시예에서, O층(135) 및 P층(145)은 2㎚ 내지 6㎚ 또는 대략 5㎚의 두께와 각각 연관될 수도 있다. 일부 구현예에서, O층(135) 및 P층(145)은 다수의 두께, 예컨대, O층(135)에 대한 제1 두께와 P층(145)에 대한 제2 두께, O층(135)의 제1 하위세트에 대한 제1 두께와 O층(135)의 제2 하위세트에 대한 제2 두께, P층(145)의 제1 하위세트에 대한 제1 두께와 P층(145)의 제2 하위세트에 대한 제2 두께 등과 연관될 수도 있다. 이 경우에, 층의 층 두께 및/또는 양은 광학적 특성, 예컨대, 의도된 통과 대역, 의도된 반사율 등의 의도된 세트에 기초하여 선택될 수도 있다.
일부 구현예에서, 특정한 SiGe 기반 물질은 H층(130)을 위해 선택될 수도 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, H층(130)은 SiGe의 특정한 유형, 예컨대, SiGe-50, SiGe-40, SiGe-60 등을 포함하도록 (예를 들어, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같은, 스퍼터링 절차를 통해) 선택될 수도 있고/있거나 제작될 수도 있다.
일부 구현예에서, H층(130)은 본 명세서에서 설명된 바와 같은, 스퍼터 증착 절차의 결과로서, 또 다른 물질, 예컨대, 아르곤을 포함할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, H층(130)은 본 명세서에서 설명된 바와 같은, 실리콘 또는 SiGe 기반 물질을 수소화하는 수소화 절차, 실리콘 또는 SiGe 기반 물질을 질소화하는 질소화 절차, 실리콘 또는 SiGe 기반 물질을 어닐링하는 하나 이상의 어닐링 절차, 또 다른 유형의 절차, 실리콘 또는 SiGe 기반 물질을 도핑하는 도핑 절차(예를 들어, 인 기반 도핑, 질소 기반 도핑, 붕소 기반 도핑 등) 또는 다수의 절차의 조합(예를 들어, 수소화, 질소화, 어닐링 및/또는 도핑의 조합)을 사용하여 제작될 수도 있다. 예를 들어, H층(130)은 예를 들어, 대략 800㎚ 내지 대략 1100㎚의 스펙트럼 범위, 대략 820㎚ 내지 대략 1000㎚의 스펙트럼 범위, 대략 950㎚의 특정한 파장 등에 걸쳐, L층(140)의 굴절률 초과인 굴절률을 포함하도록 선택될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, H층(130)은 예를 들어, 대략 1400㎚ 내지 대략 1700㎚의 스펙트럼 범위, 대략 1500㎚ 내지 대략 1600㎚의 스펙트럼 범위, 대략 1550㎚의 특정한 파장 등에 걸쳐, L층(140)의 굴절률 초과인 굴절률을 포함하도록 선택될 수도 있다. 이 경우에, H층(130)은 3 초과의 굴절률, 3.5 초과의 굴절률, 3.8 초과의 굴절률 또는 4 초과의 굴절률과 연관될 수도 있다. 예를 들어, H층(130)은 대략 950㎚에서 4 초과의 굴절률과 연관될 수도 있고 H층(130)은 대략 950㎚에서 약 3.74 굴절률의 SiGe:H를 포함하고 H층은 Si:H 등을 포함한다.
일부 구현예에서, 특정한 물질이 L층(140)을 위해 선택될 수도 있다. 예를 들어, L층(140)은 SiO2 층의 세트, Al2O3 층의 세트, TiO2 층의 세트, Nb2O5 층의 세트, Ta2O5 층의 세트, MgF2 층의 세트, Si3N4 층의 세트, ZrO2 층의 세트, Y2O3 층의 세트 등을 포함할 수도 있다. 이 경우에, L층(140)은 H층(130)의 굴절률보다 더 낮은 굴절률을 포함하도록 선택될 수도 있다.
일부 구현예에서, H층(130) 및/또는 L층(140)은 특정한 흡광 계수와 연관될 수도 있다. 예를 들어, 실리콘 및 수소를 포함하는 H층(130)에 대해, 흡광 계수는 특정한 스펙트럼 범위에 걸쳐 대략 0.001 미만일 수도 있다. 예를 들어, 흡광 계수는 대략 800㎚ 내지 대략 1100㎚의 스펙트럼 범위, 대략 900㎚ 내지 대략 1000㎚의 스펙트럼 범위, 대략 954㎚의 파장 등에 걸쳐 대략 0.001 미만일 수도 있다. 게르마늄을 포함하는 H층(130)에 대해, 특정한 스펙트럼 범위에 걸쳐, 이러한 흡광 계수는 대략 0.007 미만(800㎚에서 Si:H에 대해 0.004)일 수도 있고, 흡광 계수는 대략 0.003 미만(800㎚에서 Si:H에 대해 0.002)일 수도 있고, 흡광 계수는 대략 0.001 미만 등일 수도 있다. 예를 들어, 흡광 계수는 대략 800㎚ 내지 대략 1100㎚의 스펙트럼 범위, 대략 900㎚ 내지 대략 1000㎚의 스펙트럼 범위, 대략 954㎚의 파장 등에 걸쳐 규정될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 흡광 계수는 대략 1400㎚ 내지 대략 1700㎚의 스펙트럼 범위, 대략 1500㎚ 내지 대략 1600㎚의 스펙트럼 범위, 대략 1550㎚의 특정한 파장 등에 걸쳐 규정될 수도 있다. 일부 구현예에서, L층(140)을 위해 사용되는 특정한 물질은 대역 외 차단 스펙트럼 범위의 원하는 폭, 입사각(angle of incidence: AOI)의 변화와 연관된 원하는 중심-파장 이동 등에 기초하여 선택될 수도 있다.
일부 구현예에서, 광필터(100, 100', 100'')는 광필터 코팅 부분(110)으로부터 기판의 반대편에 코팅(180)을 포함할 수도 있다. 코팅(180)은 단일의 층 또는 다수의 층일 수도 있다. 일부 실시예에서, 코팅(180)은 반사-방지 코팅, 차단 필터 및/또는 대역 통과 필터일 수도 있다. 코팅(180)은 SiOx, SiO2, TiO2, Ta2O5 등을 포함하는 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 하나의 실시예에서, 코팅(180)은 SiO2와 TiO2의 교번층일 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 코팅(180)은 광필터 코팅 부분(110)과 유사한 구조를 가질 수도 있고, 2개 초과의 물질을 포함할 수도 있다. 일부 구현예에서, 코팅(180)은 광필터 코팅 부분(110)의 H층(130), L층(140), O층(135) 및/또는 P층(145)을 포함할 수도 있다.
광필터 코팅 부분(110)은 임의의 코팅 및/또는 스퍼터링 공정을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 임의의 방법에 의해 제조될 수도 있다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같은 광필터 코팅 부분(110)은 기판(120) 상에 H층(130)을 증착하고 이어서 H층(130) 상에 O층(135)을 증착함으로써 제조될 수도 있다. 이어서 L층(140)이 O층(135) 상에 증착될 수도 있고, 이어서 제2 H층(130)이 L층(140) 상에 증착될 수도 있다. 이것은 원하는 양의 층이 증착될 때까지 반복될 수도 있다. 도 1b에 도시된 바와 같은 광필터 코팅 부분(110)은 기판(120) 상에 H층(130)을 증착하고 이어서 H층(130) 상에 O층(135)을 증착함으로써 제조될 수도 있다. 이어서 L층(140)이 O층(135) 상에 증착될 수도 있고, P층(145)이 L층(140) 상에 증착될 수도 있다. 이어서 제2 H층(130)이 P층(145) 상에 증착될 수도 있다. 이것은 원하는 양의 층이 증착될 때까지 반복될 수도 있다. 유사하게, 도 1c에 도시된 바와 같은 광필터 코팅 부분(110)은 기판(120) 상에 H층(130)을 증착하고 이어서 H층(130) 상에 L층(140)을 증착함으로써 제조될 수도 있다. 이어서 O층(135)이 L층(140) 상에 증착될 수도 있고, 이어서 제2 H층(130)이 O층(135) 상에 증착될 수도 있다. 이것은 원하는 양의 층이 증착될 때까지 반복될 수도 있다. 일부 경우에, 층(130, 135, 140, 145) 중 하나 이상의 층에 다른 물질 등이 있을 수도 있다. 예를 들어, 증착 공정 동안, 증착된 층을 형성하기 위해 사용되는 물질은 하부층에 영향을 줄 수도 있다.
일부 구현예에서, 특정한 물질이 제조 공정 동안 증착될 수도 있지만, 광필터 코팅 부분(110)의 최종 조성은 증착되었던 조성과는 상이할 수도 있다. 예를 들어, Si:H의 제1 H층(130)은 기판(120) 상에 증착될 수도 있다. SiO2의 제1 O층(135)은 Si:H의 제1 H층(130) 상에 증착될 수도 있다. Ta2O5의 제1 L층(140)은 SiO2의 제1 O층 상에 증착될 수도 있다. Si:H의 제2 H층(130)은 Ta2O5의 제1 L층(140) 상에 증착될 수도 있다. SiO2의 제2 O층(135)은 Si:H의 제2 H층(130) 상에 증착될 수도 있다. Ta2O5의 제2 L층(140)은 SiO2의 제2 O층(135) 상에 증착될 수도 있다. 따라서, 최종의 광필터 코팅 부분(110)은 증착된 것처럼 나타날 수도 있다: 기판 - Si:H - SiO2 - Ta2O5 - Si:H - SiO2 - Ta2O5. 그러나, 일부 구현예에서, O층(135)은 전이층(예를 들어, 기판 - Si:H - SiOx - Ta2O5 - Si:H - SiOx - Ta2O5, 여기서 0 < x < 2, 예컨대, SiO1.3, SiO1.7 등)으로서 나타날 수도 있다. 일부 구현예에서, O층(135)은 동일한 물질이 아닐 수도 있다(예를 들어, 제1 O층(135)은 SiO2일 수도 있고 제2 O층(135)은 SiO1.3일 수도 있다). 부가적으로 또는 대안적으로, H층(130) 중 하나 이상은 산소 또는 산소-기반 물질(예를 들어, SiOH, SiGeOH, SiGeO 등)을 포함할 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 최종의 광필터 코팅 부분(110)은 기판 상에 증착된 제1 Si:H층, 제1 Si:H층 상에 증착된 제1 SiO2층, 제1 SiO2층 상에 증착된 제1 Ta2O5층, 제1 Ta2O5층 상에 증착된 제2 Si:H층, 제2 Si:H층 상에 증착된 제2 SiO2층, 제2 SiO2층 상에 증착된 제2 Ta2O5층 및 제2 Ta2O5층 상에 증착된 제3 SiO2층을 포함할 수도 있다.
일부 구현예에서, 광필터 코팅 부분(110)은 스퍼터링 절차를 사용하여 제조될 수도 있다. 예를 들어, 광필터 코팅 부분(110)은 유리 기판 또는 또 다른 유형의 기판일 수도 있는 기판(120) 상의 층(130, 135, 140 및/또는 145)을 스퍼터링하는 펄스-마그네트론 기반 스퍼터링 절차를 사용하여 제조될 수도 있다. 일부 구현예에서, 다수의 캐소드, 예컨대, 실리콘을 스퍼터링하는 제1 캐소드 및 게르마늄을 스퍼터링하는 제2 캐소드가 스퍼터링 절차를 위해 사용될 수도 있다. 이 경우에, 다수의 캐소드는 위에서 설명된 바와 같이, 실리콘에 대한 게르마늄의 특정한 농도를 보장하기 위해 선택된 제2 캐소드에 대한 제1 캐소드의 경사각과 연관될 수도 있다. 일부 구현예에서, 수소 흐름은 실리콘 또는 실리콘-게르마늄을 수소화하기 위해 스퍼터링 절차 동안 추가될 수도 있다. 유사하게, 질소 흐름은 실리콘 또는 실리콘-게르마늄을 질소화하기 위해 스퍼터링 절차 동안 추가될 수도 있다. 일부 구현예에서, 광필터 코팅 부분(110)은 하나 이상의 어닐링 절차, 예컨대, 대략 280℃ 또는 대략 200℃ 내지 대략 400℃의 온도에서의 제1 어닐링 절차, 대략 320℃ 또는 대략 250℃ 내지 대략 350℃의 온도에서의 제2 어닐링 절차 등을 사용하여 어닐링될 수도 있다. 일부 구현예에서, 광필터 코팅 부분(110)은 도 1a 내지 도 1d에 관하여 설명된 바와 같이, 타깃으로부터 코팅된 SiGe:H를 사용하여 제조될 수도 있다. 예를 들어, 실리콘 대 게르마늄의 선택된 비를 가진 SiGe 화합물 타깃은 특정한 실리콘 대 게르마늄 비를 가진 광필터 코팅 부분(110)을 제조하기 위해 스퍼터링될 수도 있다.
일부 구현예에서, 광필터 코팅 부분(110)은 또 다른 유형의 광필터에 의해 유발된 각 변화에 대해 감소된 각 변화를 유발하는 것과 연관될 수도 있다. 예를 들어, L층(140)의 굴절률에 대한 H층(130)의 굴절률에 기초하여, 광필터 코팅 부분(110)은 또 다른 유형의 고굴절률 물질을 가진 또 다른 유형의 광필터에 대해 감소된 각 변화를 유발할 수도 있다.
일부 구현예에서, 광필터 코팅 부분(110)은 기판, 예컨대, 기판(120)에 부착된다. 예를 들어, 광필터 코팅 부분(110)은 유리 기판 또는 또 다른 유형의 기판에 부착될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 광필터 코팅 부분(110)은 (예를 들어, 포토리소그래피, 리프트-오프 공정 등을 사용하여) 검출기 상에 또는 검출기의 어레이를 포함하는 실리콘 웨이퍼의 세트 상에 직접적으로 코팅될 수도 있다. 일부 구현예에서, 광필터 코팅 부분(110)은 입사 매체와 연관될 수도 있다. 예를 들어, 광필터 코팅 부분(110)은 입사 매체인 공기 매체 또는 유리 매체와 연관될 수도 있다. 일부 구현예에서, 광필터(100, 100', 100'')는 프리즘의 세트 사이에 배치될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 또 다른 입사 매체, 예컨대, 투명한 에폭시가 사용될 수도 있고/있거나 또 다른 기판, 예컨대, 폴리머 기판(예를 들어, 폴리카보네이트 기판, 환형 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer: COP) 기판 등)이 사용될 수도 있다.
일부 구현예에서, 광필터(100, 100', 100'')는 90% 초과의 투과율 레벨을 가진 투과율 통과 대역을 가진 간섭 필터일 수도 있다. 투과율 레벨과 관련된 투과율 통과 대역에 대해, 투과율 통과 대역은 90% 초과인 가장 낮은 파장에서의 더 낮은 파장 경계로 그리고 90% 미만인 가장 높은 파장에서의 더 높은 파장 경계로 규정된다. 일부 실시예에서, 투과 통과 대역은 90% 초과, 94% 초과 또는 95% 초과의 평균 투과를 행할 수도 있다. 예를 들어, 통과 대역의 평균 투과율은 94% 초과일 수도 있고 통과 대역의 피크 투과율은 97% 초과일 수도 있고, 이는 파장 범위에 의존적일 수도 있다(예를 들어, 위에서 언급된 값이 약 840㎚ 초과의 파장에 적용될 수도 있고, 위에서 언급된 값이 더 짧은 파장에서 약 2% 더 낮을 수도 있고, SiGe:H가 또한 더 낮은 투과율을 가질 수도 있다).
일부 구현예에서, 광필터(100, 100', 100'')는 400㎚ 내지 1100㎚의 파장 범위에 걸쳐 또는 300㎚ 내지 1100㎚의 파장 범위에 걸쳐 통과 대역의 외부(예를 들어, 통과 대역의 일측 또는 양측의 저지 대역)의 차단을 제공할 수도 있다. 일부 구현예에서, 광필터(100, 100', 100'')는 400㎚ 내지 1100㎚의 파장 범위에 걸쳐 흡광도 2(optical density 2: OD2) 초과의 저지 대역 내 차단 레벨, 300㎚ 내지 1100㎚의 파장 범위에 걸쳐 흡광도 3(optical density 3: OD3) 초과의 저지 대역 내 차단 레벨 또는 300㎚ 내지 1100㎚의 파장 범위에 걸쳐 흡광도 4(optical density 4: OD4) 초과의 차단 레벨을 가질 수도 있다. 일부 실시예에서, 광필터(100, 100', 100'')는 400㎚ 내지 800㎚의 OD2 초과 또는 400㎚ 내지 800㎚의 OD3 초과의 차단 레벨을 제공할 수도 있다. 차단 레벨과 관련된 저지 대역에 대해, 통과 대역 미만의 파장에서의 저지 대역은 차단 레벨이 명시된 OD 레벨(예를 들어, OD2 또는 OD3) 초과인 가장 높은 파장에 의해 높은 파장 경계로 규정되고 통과 대역 초과의 파장에서의 저지 대역은 차단 레벨이 명시된 OD 레벨(예를 들어, OD 2 또는 OD 3) 초과인 가장 낮은 파장에 의해 규정된다. 일부 실시예에서, 저지 대역은 OD2 또는 OD3 초과의 평균 차단 레벨을 갖는다. 일부 실시예에서, 광필터(100, 100', 100'')는 400㎚ 내지 800㎚의 OD 2 또는 OD 4 초과의 평균 차단 레벨 또는 400㎚ 내지 800㎚의 OD3의 평균 차단 레벨을 제공할 수도 있다.
일부 경우에, 광필터(100, 100', 100'')는 장-파장-통과 에지 필터일 수도 있고, 통과 대역은 800㎚ 내지 1100㎚의 파장 범위 내 에지 파장을 갖는다. 그러나, 대부분의 경우에, 광필터(100, 100', 100'')는 대역 통과 필터, 예컨대, 협대역 통과 필터이다. 일반적으로, 통과 대역은 800㎚ 내지 1100㎚의 파장 범위 내 중심 파장을 갖는다. 통과 대역은 60㎚ 미만의 반치전폭(full width at half maximum: FWHM)을 갖는다. 일부 실시예에서, 통과 대역은 55㎚ 미만, 50㎚ 미만 또는 45㎚ 미만의 FWHM을 가질 수도 있다. 전체 통과 대역은 800㎚ 내지 1100㎚의 파장 범위 내에 있을 수도 있다. 일부 실시예에서, FWHM은 적용, 광원 열 관리, 광필터(100, 100', 100'')의 설계, 각범위 등을 포함하는 다양한 요인에 의존적일 수도 있다. 예를 들어, 5㎚에서, 열적으로 제어된 디바이스는 좁은 각범위에 걸쳐 작동될 수도 있고, 광원 및 광필터(100, 100', 100'')는 문턱값(예를 들어, 1㎚ 미만)을 충족시키는 제작 허용오차를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 120㎚에서, 디바이스는 공급원 파장의 높은 온도 변화를 가진 광원을 가질 수도 있고, 큰 수광각에 대해 큰 온도 범위(예를 들어, -40℃ 내지 120℃)에 걸쳐 작동될 수도 있다. 이 경우에, 광원은 더 융통성 있는 제작 허용오차(예를 들어, +/- 10㎚)를 가질 수도 있다. 본 명세서에서 설명된 일부 구현예에서, 통과 대역은 투과 레벨이 90% 초과, 94% 초과, 95% 초과 등인 파장을 포함하는 것으로 규정될 수도 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 통과 대역의 또 다른 적합한 정의가 있을 수 있다는 것이 이해될 것이다. 게다가, 본 명세서에서 설명된 일부 구현예에서, 저지 대역은 투과 레벨이 OD2 초과, OD3 초과, OD4 초과 등인 파장을 포함하는 것으로 규정될 수도 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 저지 대역의 또 다른 적합한 정의가 있을 수 있다는 것이 이해될 것이다.
일부 구현예에서, 광필터(100, 100', 100'')는 입사각의 변화에 의해 저 중심-파장 이동을 행할 수도 있다. 통과 대역의 CWL은 0°내지 30°의 입사각의 변화에 의해 20㎚ 미만의 크기만큼 이동된다. 일부 실시예에서, 통과 대역의 CWL은 0°내지 30°의 입사각의 변화에 의해 15㎚ 미만의 크기만큼 이동될 수도 있다. 통과 대역의 CWL은 0°내지 30°의 입사각의 변화에 의해 20㎚ 내지 6㎚ 크기로 이동된다. 통과 대역의 CWL은 0°내지 30°의 입사각의 변화에 의해 12㎚ 미만의 크기만큼 이동된다. 통과 대역의 CWL은 0°내지 30°의 입사각의 변화에 의해 12㎚ 내지 6㎚ 크기로 이동된다.
위에서 나타낸 바와 같이, 도 1a 내지 도 1c는 단지 하나 이상의 실시예로서 제공된다. 다른 실시예는 도 1a 내지 도 1c에 관하여 설명된 것과는 상이할 수도 있다.
도 2a 내지 도 2d는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예와 관련된 물질의 세트에 대한 광학적 특성 및/또는 기계적 특성의 하나 이상의 실시예의 도면이다.
도 2a에서 도표(200)로 도시된 바와 같이, 도 1a 내지 도 1c에 도시되고/되거나 이것을 참조하여 위에서 설명된 바와 같은 구성을 가진 광필터는, H층(130)이 고굴절률 물질로서 Si:H를 포함하고 L층(140)이 저굴절률 물질로서 SiO2를 포함하는 설계에 비해, H층(130)이 고굴절률 물질로서 Si:H를 포함하고 L층(140)이 저굴절률 물질(예를 들어, 2차 스페이서를 가짐)로서 Ta2O5를 포함하는 설계를 가진 더 낮은 각 변화를 달성할 수도 있다. 예를 들어, 도 2a는 6개의 상이한 설계에 대한 파장의 함수로서 투과율을 도시하는 플롯을 예시한다. 특히, 도 2a에 예시된 다양한 플롯은 L층(140)이 Si:H를 포함하는 제1, 제2 및 제3차 스페이서층을 가진 저굴절률 물질로서 SiO2를 포함하는 3개의 설계 및 O층(135)과 P층(145)이 산화물, 예컨대, (임의의 농도의) 산화규소(예를 들어, SiOx, 여기서 0 < x < 2), 이산화규소(SiO2)를 포함하고, 또한 L층(140)이 Si:H를 포함하는 제1, 제2 및 제3차 스페이서층을 가진 저굴절률 물질로서 Ta2O5를 포함하는 3개의 설계를 포함한다. 도시된 바와 같이, 모든 설계는 0도의 AOI에서 실질적으로 유사한 성능을 갖는다.
도 2b에 그리고 도표(210)로 도시된 바와 같이, 도 1a 내지 도 1c에 도시되고/되거나 이것을 참조하여 위에서 설명된 바와 같은 구성을 가진 광필터의 두께(㎚)는 L층(140)의 저굴절률 물질을 위해 사용되는 물질에 의존적일 수도 있다. 예를 들어, 도 2a를 참조하여 위에서 설명된 바와 같이, SiO2 및 Ta2O5는 0도의 AOI와 실질적으로 유사한 성능을 제공하는 대역 통과를 행한다. 그러나, 도표(210)로 도시된 바와 같이, L층(140)(또는 다른 반사기층)에서 저굴절률 물질로서 Ta2O5를 사용하고/하거나 전이층, 예컨대, (임의의 농도의) 산화규소(예를 들어, SiOx, 여기서 0 < x < 2) 또는 이산화규소(SiO2)를 포함하는 것은 스페이서층 순서에 관계 없이 저굴절률 물질로서 SiO2를 사용하는 설계에 비해 전체 설계 두께를 증가시킨다. 예를 들어, Ta2O5를 포함하는 설계는 3500㎚ 초과의 물리적 두께를 갖고 SiO2를 포함하는 설계는 1차 스페이서층에 대해 3250㎚ 미만의 물리적 두께를 갖고, Ta2O5를 포함하는 설계는 4000㎚ 초과의 물리적 두께를 갖고 SiO2를 포함하는 설계는 2차 스페이서층에 대해 약 3600㎚의 물리적 두께를 갖고, Ta2O5를 포함하는 설계는 거의 4500㎚의 물리적 두께를 갖고 SiO2를 포함하는 설계는 3차 스페이서층에 대해 약 4000㎚의 물리적 두께를 갖는다. 일반적으로, Ta2O5를 포함하는 설계는 Si:H와 Ta2O5 간의 굴절률 비가 Si:H와 SiO2에 대한 굴절률 비보다 더 낮기 때문에 총 설계 두께에 추가될 수도 있다.
도 2c에 도표(220)로 도시된 바와 같이, 저굴절률 물질에 대해 Ta2O5를 사용하는 것은 증가된 AOI에 대한 중심 파장(CWL)의 원하지 않은 다운시프트를 감소시킬 수도 있다. 예를 들어, 도표(220)는 상이한 대역 통과 스페이서 차수에서 Ta2O5를 포함하는 설계와 SiO2를 포함하는 설계에 대한 CWL 이동(㎚)의 비교를 예시한다. 도시된 바와 같이, CWL 다운시프트는 Ta2O5가 SiO2보다 더 높은 굴절률을 갖기 때문에 임의의 대역 통과 스페이서 차수에서 SiO2를 포함하는 설계에 비해 Ta2O5를 포함하는 설계에 대해 일반적으로 더 적다. 따라서, 도 1a 내지 도 1c에 도시되고/되거나 이것을 참조하여 위에서 설명된 바와 같은 구성을 가진 광필터에서, L층(140)에서 비교적 더 높은 굴절률을 가진 물질(예를 들어, SiO2보다는 Ta2O5)을 사용하는 것은 일반적으로 대역 통과 각 변화를 감소시킬 수도 있다.
도 2d에 그리고 도표(230)로 도시된 바와 같이, 저굴절률 물질에 대해 Ta2O5를 사용하는 것은 코팅(예를 들어, 코팅(180))이 기판(예를 들어, 기판(120))에 인가하는 원하지 않은 응력을 감소시킬 수도 있다. 예를 들어, 도표(230)는 Ta2O5 또는 SiO2가 코팅에 사용되는지에 기초하여 대역 통과 코팅으로부터 인가되는 총 응력(메가파스칼(㎫))의 비교를 예시한다. 도시된 바와 같이, 마그네트론-스퍼터링된 Ta2O5에 의해 인가된 응력이 마그네트론-스퍼터링된 SiO2에 의해 인가된 응력보다 상당히 더 낮기 때문에 총 인가된 응력은 일반적으로 임의의 대역 통과 스페이서 차수에서 SiO2를 포함하는 설계에 비해 Ta2O5를 포함하는 설계에 대해 더 작다. 따라서, 도 1a 내지 도 1c에 도시되고/되거나 이것을 참조하여 위에서 설명된 바와 같은 구성을 가진 광필터에서, 비교적 더 낮은 응력의 물질을 사용하는 것은 기판에 인가된 응력을 감소시킬 수도 있다.
이 방식으로, 더 낮은 굴절률(예를 들어, SiO2)을 가진 물질을 더 높은 굴절률(Ta2O5)을 가진 물질로 교체하는 것은 일반적으로 대역 통과 각 변화를 감소시킬 수도 있고, 이는 (더 얇은) 더 낮은-차수의 스페이서가 사용되게 할 수도 있다. 예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이, Ta2O5를 포함하는 1차 스페이서는 SiO2를 포함하는 2차 스페이서와 유사한 두께를 가질 수도 있고, Ta2O5를 포함하는 2차 스페이서는 SiO2를 포함하는 3차 스페이서와 유사한 두께를 가질 수도 있다. 게다가, 도 2c에 도시된 바와 같이, Ta2O5를 포함하는 1차 스페이서는 SiO2를 포함하는 2차 스페이서와 유사한 각 변화를 가질 수도 있고, Ta2O5를 포함하는 2차 스페이서는 SiO2를 포함하는 3차 스페이서와 유사한 각 변화를 가질 수도 있다. 도 2d에 더 도시된 바와 같이, SiO2를 포함하는 2차 스페이서로부터 Ta2O5를 포함하는 1차 스페이서로 이동하는 것은 (유사한 각 변화 및 유사한 두께를 제공하면서) 더 낮은 응력을 발생시키고, SiO2를 포함하는 3차 스페이서로부터 Ta2O5를 포함하는 2차 스페이서로 이동하는 것은 유사하게 더 낮은 응력을 발생시킨다. 이 방식으로, 스페이서층 두께만큼 기판에 인가된 응력은 유사한 각 변화를 여전히 달성하면서 더 높은 굴절률을 가진 물질을 사용함으로써 감소될 수도 있다. 예를 들어, 전술한 설명이 더 낮은 굴절률(예를 들어, SiO2)을 가진 물질을 더 높은 굴절률 물질, 예컨대, Ta2O5로 교체하는 것으로부터의 이득을 언급하지만, 유사한 이득은 SiO2, 예컨대, Nb2O5, TiO2 등보다 더 높은 굴절률을 가진 다른 물질에 의해 실현될 수도 있다.
일부 구현예에서, Si:H 및 Ta2O5를 가진 대역 통과 설계에서, Si:H와 Ta2O5의 계면에서의 흡수는 더 낮은 투과율을 유발한다. Si:H와 Ta2O5 간에 산소(예를 들어, SiO2, Al2O3 등)를 단단히 결속시키는 물질의 매우 얇은 층을 추가하는 것은 투과율을 낮추는 계면 흡수를 방지할 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, Si:H와 Ta2O5 간의 산소(예를 들어, 아질산알루미늄, Si3N4 등)와 반응하지 않는 매우 얇은 층을 추가하는 것은 투과율을 낮추는 계면 흡수를 방지할 수도 있다. 이 방식으로, 계면 흡수가 감소될 수도 있고, 박층이 전체 설계 두께의 작은 부분을 이루기 때문에 Si:H와 Ta2O5 간에 추가되는 박층에 걸친 엄격한 제어를 적용하는 일 없이 투과율이 증가될 수도 있다. 게다가, 저투과 대역과 고투과(T) 대역 간의 급격한 전이로부터 이익을 얻을 수 있지만, 응력 한계에 기인하여 더 두꺼운 코팅을 수용할 수 없는 광필터에 대해, 저응력 방식을 사용하는 것은 더 많은 패브리-페로 공동부가 사용되게 할 수도 있고, 이는 응력 한계를 초과하는 일 없이 저투과 대역과 고투과(T) 대역 간의 전이를 강화할 수 있다.
이 방식으로, L층(140)에서 사용되는 특정한 물질(들)은 대역 통과 코팅의 응력을 감소시키도록 선택될 수 있고, 이는 웨이퍼가 뒤틀림을 덜 겪게 하고 따라서 싱귤레이션(singulation) 전에 처리하기 더 쉽게 한다. 그 외에, 더 적은 뒤틀림이 요구된다면, 부가적인 응력 밸런싱 코팅이 웨이퍼 배면에서 필요하고, 이는 비용을 증가시키고 웨이퍼가 처리 동안 균열될 확률을 증가시킨다. 게다가, 대역 통과 코팅에서 더 적은 응력이 있다면, 더 얇은 기판이 광필터를 제작하기 위해 사용될 수 있고, 이는 센서 시스템이 더 얇은 광필터와 함께 더 얇아지게 하고, 더 얇은 광필터가 부분 터치의 더 적은 가능성으로 조립 동안 더 많은 가요성을 허용하고, 이는 손상을 유발할 수 있고, 성능을 저하시킬 수 있는 등이다. 게다가, 더 많은 공동부가 응력 허용량을 초과하는 일 없이 전이를 강화하기 위해 사용될 수 있고, 이는 더 우수한 신호-대-잡음비를 발생시킬 수도 있고, 대역 통과 코팅의 더 낮은 각 변화가 동일한 광학적 광각에 대한 더 좁은 대역폭 및 더 우수한 신호-대-잡음비를 가능하게 할 수도 있다.
위에서 나타낸 바와 같이, 도 2a 내지 도 2d는 단지 하나 이상의 실시예로서 제공된다. 다른 실시예는 도 2a 내지 도 2d에 관하여 설명된 것과는 상이할 수도 있다.
도 3a 내지 도 3d는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예를 제작하기 위한 스퍼터 증착 시스템의 하나 이상의 실시예(300)의 도면이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 예시적인 스퍼터 증착 시스템은 진공 챔버(310), 기판(320), 캐소드(330), 타깃(331), 캐소드 전력 공급부(340), 애노드(350), 플라즈마 활성화 공급원(plasma activation source : PAS)(360) 및 PAS 전력 공급부(370)를 포함할 수도 있다. 타깃(331)은 실리콘 물질, 특정한 농도의 광학적 특성에 기초하여 선택된 특정한 농도의 실리콘-게르마늄 물질 등을 포함할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 캐소드(330)의 각은 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 특정한 농도의 실리콘 및/또는 실리콘-게르마늄이 기판(320) 상에 스퍼터링되게 하도록 구성될 수도 있다. PAS 전력 공급부(370)는 PAS(360)에 전력 공급하도록 활용될 수도 있고 무선 주파수(radio frequency: RF) 전력 공급부를 포함할 수도 있다. 캐소드 전력 공급부(340)는 캐소드(330)에 전력 공급하도록 활용될 수도 있고 펄스 직류(direct current: DC) 전력 공급부를 포함할 수도 있다. 이 경우에, 스퍼터 증착 시스템은 하나 이상의 층이 DC 스퍼터링을 통해 기판(320) 상에 스퍼터링되게 할 수도 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 타깃(331)은 기판(320) 상에 층으로서 수소화된 실리콘(Si:H) 물질, 수소화된 실리콘-게르마늄(SiGe:H) 물질 등을 증착시키기 위해, 수소(H2)뿐만 아니라 비활성 기체, 예컨대, 아르곤의 존재 시 스퍼터링될 수도 있다. 비활성 기체는 애노드(350) 및/또는 PAS(360)를 통해 챔버에 제공될 수도 있다. 수소가 PAS(360)를 통해 진공 챔버(310)에 도입되고, 이는 수소를 활성화시키는 역할을 한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 캐소드(330)가 수소 활성화를 유발할 수도 있고, 이 경우에 수소가 진공 챔버(310)의 또 다른 부분으로부터 도입될 수도 있거나 또는 애노드(350)가 수소 활성화를 유발할 수도 있고, 이 경우에 애노드(350)가 진공 챔버(310)로 수소를 도입할 수도 있다. 일부 구현예에서, 수소는 수소 기체, 수소 기체와 불활성 기체(예를 들어, 아르곤 기체)의 혼합물 등의 형태를 취할 수도 있다. PAS(360)는 PAS(360)로부터의 플라즈마와 캐소드(330)로부터의 플라즈마가 중첩되게 하는, 캐소드(330)의 문턱값 근접 내에 위치될 수도 있다. PAS(360)의 사용은 Si:H 및/또는 SiGe:H층이 비교적 높은 증착 속도로 증착되게 할 수도 있다. 일부 구현예에서, Si:H 및/또는 SiGe:H층은 대략 0.05㎚/s 내지 대략 2.0㎚/s의 증착 속도로, 대략 0.5㎚/s 내지 대략 1.2㎚/s의 증착 속도로, 대략 0.8㎚/s 등의 증착 속도로 증착된다.
스퍼터링 절차가 특정한 기하학적 구조 및 특정한 구현예의 면에서 본 명세서에서 설명되지만, 다른 기하학적 구조 및 다른 구현예가 가능하다. 예를 들어, 수소는 문턱값 근접의 기체 매니폴드로부터 캐소드(330) 등으로 또 다른 방향으로부터 분사될 수도 있다.
도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 유사한 스퍼터 증착 시스템은 진공 챔버(310), 기판(320), 제1 캐소드(380), 제2 캐소드(390), 제1 타깃(381), 제2 타깃(391), 캐소드 전력 공급부(340), 애노드(350), PAS(360) 및 PAS 전력 공급부(370)를 포함한다. 이 경우에, 제1 타깃(381)은 실리콘 타깃일 수도 있고 제2 타깃(391)은 게르마늄 타깃일 수도 있다. 따라서, 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 제1 타깃(381)은 실리콘 타깃(381)으로서 지칭될 수도 있고 제2 타깃(391)은 게르마늄 타깃(391)으로서 지칭될 수도 있다. 그러나, 제1 타깃(381) 및/또는 제2 타깃(391)이 고굴절률 물질층을 형성하기 위해 다른 적합한 물질로 이루어질 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 실리콘 타깃(381)은 기판(320)에 대해(예를 들어, 기판(320)과 대략 평행하게) 대략 0도로 지향되고 게르마늄 타깃(391)은 기판(320)에 대해 대략 120도로 지향된다. 이 경우에, 실리콘 및 게르마늄은 실리콘 타깃(381) 및 게르마늄 타깃(391) 각각으로부터, 캐소드(380) 및 캐소드(390) 각각에 의해 기판(320) 상으로 스퍼터링된다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 유사한 스퍼터 증착 시스템에서, 실리콘 타깃(381) 및 게르마늄 타깃(391)은 기판(320)에 대해 대략 60도로 각각 지향되고, 실리콘 및 게르마늄은 실리콘 타깃(381) 및 게르마늄 타깃(391) 각각으로부터 캐소드(380) 및 캐소드(390) 각각에 의해 기판(320) 상에 스퍼터링된다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 유사한 스퍼터 증착 시스템에서, 실리콘 타깃(381)은 기판(320)에 대해 대략 120도로 지향되고 게르마늄 타깃(391)은 기판(320)에 대해 대략 0도로 지향된다. 이 경우에, 실리콘 및 게르마늄은 실리콘 타깃(381) 및 게르마늄 타깃(391) 각각으로부터 캐소드(380) 및 캐소드(390) 각각에 의해 기판(320) 상에 스퍼터링된다.
도 3a 내지 도 3d에 관하여, 실리콘 스퍼터 증착 시스템의 컴포넌트의 각각의 구성은 실리콘, 실리콘과 게르마늄 등의 상이한 상대 농도를 발생시킬 수도 있다. 컴포넌트의 상이한 구성의 면에서 본 명세서에서 설명되지만, 실리콘 및 게르마늄의 상이한 상대 농도는 또한 상이한 물질, 상이한 제작 공정 등을 사용하여 달성될 수도 있다.
위에서 나타낸 바와 같이, 도 3a 내지 도 3d는 단지 하나 이상의 실시예로서 제공된다. 다른 실시예는 도 3a 내지 도 3d에 관하여 설명된 것과는 상이할 수도 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예와 관련된 물질의 세트에 대한 광학적 특성의 하나 이상의 실시예의 도면이다.
도 4a에 그리고 도표(410)로 도시되는 바와 같이, 예를 들어, SiGe층(예를 들어, 광필터에서 사용되는 SiGe:H층)에 대한 특성의 세트가 결정된다. 일반적으로, 캐소드 스퍼터링 실리콘의 캐소드 각의 증가는 도 3b 내지 도 3d에 관하여 더 상세히 설명된 바와 같이, 실리콘 함량에 대한 광필터 내 증가된 게르마늄 함량에 대응할 수도 있다. 예를 들어, 30도로 증착된 광필터의 고굴절률층에 대해, 고굴절률층은 대략 7.5% 게르마늄 함량과 연관될 수도 있다. 유사하게, 35도의 증착에 대해, 광필터는 대략 22% 게르마늄 함량과 연관될 수도 있고, 50도의 증착에 대해, 광필터는 대략 90% 게르마늄 함량과 연관될 수도 있다.
도 4a에 그리고 도표(410)로 더 도시된 바와 같이, 950㎚의 파장에서의 굴절률(n)은 스퍼터링이 고굴절률 물질층의 세트를 형성하기 위해 물질을 스퍼터링하도록 수행되는 캐소드 각(도)에 기초하여 층의 세트에 제공된다. 도시된 바와 같이, 실리콘-게르마늄(SiGe) 및 어닐링된 실리콘-게르마늄(SiGe-280C)(예를 들어, 어닐링 절차가 280 섭씨 온도(℃)에서 수행된 실리콘-게르마늄)에 대해, 캐소드 각의 증가는 굴절률의 증가에 대응한다. 게다가, 게르마늄을 포함하는 실리콘층에 대한 굴절률은 실리콘(Si) 기반 광필터 및 어닐링된 실리콘(Si-280C) 기반 광필터와 같이, 게르마늄을 포함하지 않는 실리콘에 대해보다 더 커서, SiGe층을 포함하는 광필터의 성능을 개선시킨다.
도 4b에 그리고 도표(420)로 도시된 바와 같이, 광학적 특성의 또 다른 세트는 고굴절률 물질층의 세트에 대해 결정된다. 도시된 바와 같이, 950㎚의 파장에서의 흡수는 고굴절률 물질층에 대한 물질의 유형 및 고굴절률층을 증착시키는 스퍼터링 절차에서 사용되는 캐소드 각과 관련하여 결정될 수도 있다. 예를 들어, 증가된 게르마늄 함량(예를 들어, 증가된 캐소드 각)은 일반적으로 증가된 흡수(또는 손실)와 연관된다. 그러나, 어닐링된 SiGe(SiGe-280C)는 비-어닐링된 SiGe에 대해 유사한 캐소드 각과 연관된 광필터에 대한 감소된 흡수와 연관된다. 예를 들어, 어닐링된 SiGe는 광필터에 대한 저각 변화의 활용을 위한 굴절률 문턱값을 충족시키는 굴절률에 대응하는 캐소드 각에서 광필터의 활용을 위한 흡수 문턱값을 충족시키는 손실값과 연관될 수도 있다. 이 방식으로, SiGe(또는 SiGe:H)를 어닐링하는 것은 SiGe(또는 SiGe:H)가 비교적 고굴절률을 갖고 NIR 광의 과도한 흡수가 없는 저각 변화 코팅으로서 사용되게 할 수도 있다.
위에서 나타낸 바와 같이, 도 4a 및 도 4b는 단지 하나 이상의 실시예로서 제공된다. 다른 실시예는 도 4a 및 도 4b에 관하여 설명된 것과는 상이할 수도 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 구현예와 관련된 물질의 세트에 대한 특성의 하나 이상의 실시예의 도면이다.
도 5a에 그리고 도표(510)로 도시된 바와 같이, 기계적 특성의 세트는 고굴절률 물질층의 세트에 대해 결정된다. 도시된 바와 같이, 응력값(메가파스칼(㎫))은 고굴절률 물질층에 대한 물질의 유형 및 고굴절률 물질층을 증착하는 스퍼터링 절차를 위해 사용되는 캐소드 각과 관련하여 결정될 수도 있다. 응력값은 스퍼터링 절차의 결과로서 고굴절률 물질층 상의 압축 응력일 수도 있다. 예를 들어, 증가된 게르마늄 함량(예를 들어, 증가된 캐소드 각)은 SiGe층에 대한 감소된 응력과 연관된다. 도시된 바와 같이, 유사한 캐소드 각에서, 어닐링된 SiGe는 비-어닐링된 SiGe에 대해 감소된 응력값과 연관된다. 예를 들어, 어닐링된 SiGe는 광필터의 활용을 위한 굴절률 문턱값을 충족시키는 굴절률에 대응하는 캐소드 각에서 광필터의 활용을 위한 응력 문턱값을 충족시키는 응력값과 연관될 수도 있다. 감소된 응력값은 제작 절차가 웨이퍼를 다수의 광필터에 대한 다수의 부분으로 절단하는 것을 포함할 때 제작 시 어려움을 감소시킬 수도 있다. 게다가, 감소된 응력값은 더 큰 응력값을 가진 물질의 또 다른 유형에 대한 감소된 두께 기판을 허용할 수도 있다. 이 방식으로, SiGe(또는 SiGe:H)를 어닐링하는 것이 SiGe(또는 SiGe:H)가 비교적 고굴절률을 갖고 과도한 응력값이 없는 저각 변화 코팅으로서 사용되게 할 수도 있어서, 특히 순수한 실리콘을 사용하는 광필터와 비교한다면 광필터의 제작 가능성을 개선시키고 비-어닐링된 광필터에 비해 광필터의 두께를 감소시킨다.
도 5b에 그리고 도표(520)로 도시된 바와 같이, 광학적 특성의 세트는 950㎚ 파장에서 대역 통과 필터 중심의 세트에 대해 결정된다. 도시된 바와 같이, 제1 광필터 및 제2 광필터의 투과율은 어닐링의 활용 및 광의 파장과 관련하여 결정된다. 예를 들어, 도 5b에서, 참조 부호(522)는 제1 광필터에 대응할 수도 있고 참조 부호(524)는 제2 광필터에 대응할 수도 있고, 이들 각각은 일반적으로 유사한 매개변수(예를 들어, 4개의 공동부의 세트, 3.1㎛ 두께, SiGe를 포함하는 고굴절률층의 세트, 이산화규소(SiO2)를 포함하는 저굴절률층의 세트, 제2 측면 상의 반사-방지 코팅 및 47.5도의 캐소드 각(예를 들어, 고굴절률층의 세트에 대한 대략 80% 게르마늄에 대응할 수도 있음))와 연관될 수도 있다. 그러나, 도 5b에서, 참조 부호(522)는 고굴절률층 중 하나 이상의 고굴절률층이 어닐링을 사용하여 형성되는 제1 광필터에 대응할 수도 있고 참조 부호(524)는 어닐링이 활용되지 않는 제2 광필터에 대응할 수도 있다.
따라서, 도 5b에 그리고 참조 부호(522 및 524)로 도시된 바와 같이, 어닐링의 활용은 광필터의 어닐링을 활용하지 않는 것에 비해 대략 950㎚에서 대략 7%만큼(예를 들어, 대략 950㎚에서 80% 초과 또는 대략 85%로) 투과율을 개선시킨다. 예를 들어, 참조 부호(524)로 도시된 바와 같이, 대략 950㎚에서의 투과율은 어닐링이 활용되지 않을 때 80% 미만일 수도 있다. 이 방식으로, SiGe(또는 SiGe:H)를 어닐링하는 것은 SiGe(또는 SiGe:H)가 비-어닐링된 광필터에 비해 개선된 투과율을 가진 저각 변화 코팅으로서 사용되게 할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 반사-방지 코팅을 (예를 들어, 광필터의 배면 표면 상에) 포함하는 것은 반사-방지 코팅이 없는 제1 광필터에 비해 부가적으로 대략 5%만큼 투과율을 개선시킬 수도 있다.
도 5b가 제1 광필터 및 제2 광필터의 특성의 특정한 세트에 관한 실시예를 도시하지만, 본 명세서에서 설명된 다른 실시예는 광필터의 다른 특성에 대한 어닐링과 함께 유사하게 개선된 성능을 나타낼 수도 있다.
도 5b가 대역 통과 필터의 광학적 특성에 관한 실시예를 도시하지만, 유사하게 개선된 광학적 특성은 단파 통과 필터, 장파 통과 필터, 반사-방지 코팅, 비-편광 빔 스플리터, 편광 빔 스플리터, 유전체 반사기, 다중-대역 통과 필터, 노치 필터, 다중-노치 필터, 중성 밀도 필터 등의 제작과 연관될 수도 있다.
위에서 나타낸 바와 같이, 도 5a 및 도 5b는 단지 하나 이상의 실시예로서 제공된다. 다른 실시예는 도 5a 및 도 5b에 관하여 설명된 것과는 상이할 수도 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예와 관련된 물질의 세트에 대한 특성의 하나 이상의 실시예(600)의 도면이다.
도 6a에 그리고 도표(610)로 도시된 바와 같이, 광학적 특성의 세트는 수소화된 실리콘(Si:H) 기반 광필터 및 수소화된 실리콘-게르마늄(SiGe:H) 기반 광필터를 포함하는 광필터의 세트에 대해 도시된다. 이 경우에, 광필터의 세트는 저굴절률 물질로서 이산화규소(SiO2)를 활용할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 파장의 세트에서의 투과율은 광필터의 세트에 대해 결정된다. 이 경우에, SiGe:H 광필터는 950㎚에서 3.871의 굴절률과 연관되고 Si:H 광필터는 950㎚에서 3.740의 굴절률과 연관된다. SiGe:H 광필터가 Si:H 광필터보다 더 높은 굴절률을 갖는 결과로서, SiGe:H 광필터는 감소된 물리적 두께와 연관될 수도 있다. 예를 들어, Si:H 광필터는 6.3㎛ 두께와 연관될 수도 있고 SiGe:H 광필터는 5.4㎛ 두께와 연관될 수도 있다. 부가적으로, SiGe:H 광필터는 더 큰 차단 효율과 연관될 수도 있다(예를 들어, SiGe:H 광필터는 Si:H 광필터보다 대략 700㎚에서 더 흡수할 수도 있어서 700㎚를 포함한 파장 범위를 차단하기 위해 감소된 1/4 파 스택 코팅을 발생시킨다).
도 6b에 도시된 바와 같이, 도표(620)는 950㎚ 내지 1000㎚의 파장 범위에서 도표(610)의 일부를 도시한다. 도표(620)에 도시된 바와 같이, 각 변화는 0도 내지 30도의 입사각(AOI)으로 Si:H 광필터에 대해 16.5㎚ 그리고 0도 내지 30도의 입사각으로 SiGe:H 광필터에 대해 13.0㎚인 것으로 도시된다. 이 경우에, SiGe:H 광필터는 Si:H 광필터에 비해 감소된 각 변화를 갖는 것으로 도시되어 개선된 광학적 성능을 발생시킨다.
도 6c에 그리고 도표(630)로 도시된 바와 같이, Si:H 광필터 및 SiGe:H 광필터, 예컨대, 도 1a 내지 도 1c의 광필터의 설계 및 광학적 특성의 세트가 도시된다. 도시된 바와 같이, 광필터의 세트는 200㎜ 내지 300㎜의 기판 크기 및 0.15㎜ 내지 0.7㎜의 기판 두께와 연관된다. 각각의 웨이퍼 크기 및 웨이퍼 두께에 대해, SiGe:H 광필터는 Si:H 광필터에 비해 감소된 기판 편향과 연관된다. 이 방식으로, 광필터의 내구성 및 제작 가능성이 개선된다. 게다가, 응력값을 감소시키는 것에 기초하여, 기판 크기는 더 높은 응력값을 가진 다른 기판 설계에 비해 파괴될 가능성을 감소시키는 것에 기초하여, 다른 기판 설계에 비해 유사한 기판 두께에 대해 증가될 수도 있다.
위에서 나타낸 바와 같이, 도 6a 내지 도 6c는 단지 하나 이상의 실시예로서 제공된다. 다른 실시예는 도 6a 내지 도 6c에 관하여 설명된 것과는 상이할 수도 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 예시적인 구현예(700)의 도면이다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 예시적인 구현예(들)(700)는 센서 시스템(710)을 포함할 수도 있다. 센서 시스템(710)은 광학적 시스템의 일부일 수도 있고, 센서 결정에 대응하는 전기적 출력을 제공할 수도 있다. 센서 시스템(710)은 광필터(730)를 포함하는 광필터 구조체(720) 및 광센서(740)를 포함한다. 예를 들어, 광필터 구조체(720)는 광필터의 통과 대역 필터링 기능 또는 또 다른 유형을 수행하는 광필터(730)를 포함할 수도 있다. 센서 시스템(710)은 광신호를 타깃(760)(예를 들어, 사람, 물체 등)을 향하여 전송하는 광전송기(750)를 포함한다.
구현예가 센서 시스템의 광필터의 면에서 본 명세서에서 설명될 수도 있지만, 본 명세서에서 설명된 구현예는 또 다른 유형의 시스템에서 사용될 수도 있고, 센서 시스템의 외부에서 사용될 수도 있는 등이다. 일부 구현예에서, 광필터(730)는 광에 대한 편광 빔 스플리팅 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 광필터(730)는 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 제2 편광이 광센서(740)에 의해 수광되길 원할 때 제1 편광을 가진 광의 제1 부분을 반사시킬 수도 있고 제2 편광을 가진 광의 제2 부분을 통과할 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 광필터(730)는 광에 대한 편광 빔 스플리팅 기능(예를 들어, 빔 결합)을 수행할 수도 있다.
도 7a에 그리고 참조 부호(770)로 더 도시된 바와 같이, 입력된 광신호는 광필터 구조체(720)를 향하여 향하게 된다. 입력된 광신호는 광전송기(750)에 의해 방출된 NIR 광 및 센서 시스템(710)이 활용되는 환경으로부터의 주변광을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 광필터(730)가 대역 통과 필터일 때, 광전송기(750)는 근적외선(NIR) 광을 제스처 인식 시스템을 위한(예를 들어, 타깃(760)에 의해 수행되는 제스처의) 사용자를 향하여 향하게 할 수도 있고, NIR 광은 타깃(760)(예를 들어, 사용자)으로부터 광센서(740)를 향하여 반사되어 광센서(740)가 NIR 광의 측정을 수행하게 할 수도 있다. 이 경우에, 주변광은 하나 이상의 주변광원(예를 들어, 백열 전구 또는 햇빛)으로부터 광센서(740)를 향하여 향하게 될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 다수의 광빔이 타깃(760)을 항하여 향하게 될 수도 있고 다수의 광빔의 하위세트가 도시된 바와 같이, 광센서(740)에 대해 경사각으로 배치될 수도 있는 광필터 구조체(720)를 향하여 반사될 수도 있다. 일부 구현예에서, 또 다른 경사각(예를 들어, 대역 통과 필터에 대한 0도의 경사각)이 사용될 수도 있다. 일부 구현예에서, 광필터 구조체(720)는 광센서(740)로부터 특정 거리에 배치되기보다, 광센서(740) 상에 직접적으로 배치될 수도 있고/있거나 형성될 수도 있다. 예를 들어, 광필터 구조체(720)는 예를 들어, 포토리소그래피를 사용하여 광센서(740) 상에 코팅될 수도 있고 패터닝될 수도 있다. 일부 실시예에서, 광필터 구조체(720)는 기판(120), 코팅(180) 등을 포함하여, 위에서 설명된 광필터(100, 100', 100'')의 임의의 구성요소를 포함할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 광전송기(750)는 예컨대, 차량에 근접한 물체를 검출하고, 맹인에 근접한 물체를 검출하고, 물체에 대한 근접을 (예를 들어, LIDAR 기법을 사용하여) 검출하는 등을 위해 NIR 광을 또 다른 유형의 타깃(760)으로 향하게 할 수도 있고, NIR 광 및 주변광은 결과적으로 광센서(740)를 향하여 향하게 될 수도 있다.
도 7a에 그리고 참조 부호(780)로 더 도시된 바와 같이, 광신호의 일부는 광필터(730) 및 광필터 구조체(720)에 의해 통과된다. 예를 들어, 광필터(730)는 위에서 설명된 광필터(100, 100', 100'')의 임의의 광필터 코팅 부분(110)을 포함할 수도 있고 광의 제1 편광이 제1 방향으로 반사되게 할 수도 있다. 이 경우에, 광필터(730)는 NIR 광을 과도하게 차단하는 일 없이 그리고 입력된 광신호의 입사각의 증가와 함께 과도한 각-변화를 도입하는 일 없이 입력된 광신호의 가시광선을 차단한다.
도 7a에 그리고 참조 부호(790)로 더 도시된 바와 같이, 광신호의 부분이 광센서(740)를 통과한다는 것에 기초하여, 광센서(740)는 예컨대, 사용자의 제스처를 인식하거나 또는 물체의 존재를 검출할 때 사용을 위해, 출력된 전기 신호를 센서 시스템(710)에 제공할 수도 있다. 일부 구현예에서, 광필터(730)와 광센서(740)의 또 다른 배열이 활용될 수도 있다. 예를 들어, 입력된 광신호와 동일 선상으로 광신호의 제2 부분을 통과시키기보다는, 광필터(730)는 광신호의 제2 부분을 상이하게 위치된 광센서(740)를 향하여 또 다른 방향으로 향하게 할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 광센서(740)는 애벌란시 포토다이오드, 인듐-갈륨-비소(Indium-Gallium-Arsenide: InGaAs) 검출기, 적외선 검출기 등일 수도 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 유사한 예시적인 구현예(700)는 센서 시스템(710), 광필터 구조체(720), 광필터(730), 광센서(740), 광전송기(750) 및 타깃(760)을 포함할 수도 있다. 도 7b는 본 명세서에서 설명된 바와 같은 광필터(730)를 포함하는 특정한 예시적인 구현예(700)를 도시한다.
광전송기(750)는 800㎚ 내지 1100㎚의 파장 범위 내 방출 파장으로 광을 방출한다. 광전송기(750)는 변조된 광(예를 들어, 광펄스)을 방출한다. 광전송기(750)는 발광 다이오드(light-emitting diode: LED), LED 어레이, 레이저 다이오드 또는 레이저 다이오드 어레이일 수도 있다. 광전송기(750)는 광을 타깃(760)을 향하여 방출하고, 타깃은 방출된 광을 센서 시스템(710)을 향하여 다시 반사시킨다. 센서 시스템(710)이 제스처-인식 시스템일 때, 타깃(760)은 제스처-인식 시스템의 사용자이다. 센서 시스템(710)은 또한 근접 센서 시스템, 3차원(3D) 이미징 시스템, 거리 감지 시스템, 깊이 센서 및/또는 또 다른 적합한 센서 시스템일 수도 있다.
광필터(730)는 타깃(760)에 의한 반사 후 방출된 광을 수광하도록 배치된다. 광필터(730)는 방출 파장을 포함하고 800㎚ 내지 1100㎚의 파장 범위와 적어도 부분적으로 중첩된 통과 대역을 갖는다. 광필터(730)는 대역 통과 필터, 예컨대, 협대역 통과 필터이다. 광필터(730)는 주변광을 실질적으로 차단하면서, 광전송기(750)로부터 방출된 광을 전송한다.
광센서(740)는 광필터(730)에 의한 전송 후 방출된 광을 수광하도록 배치된다. 일부 구현예에서, 광필터(730)는 광센서(740) 상에 직접적으로 형성된다. 예를 들어, 광필터(730)는 웨이퍼 레벨 처리(wafer level processing: WLP) 시 센서(예를 들어, 근접 센서) 상에 코팅될 수도 있고 (예를 들어, 포토리소그래피에 의해) 패터닝될 수도 있다.
센서 시스템(710)이 근접 센서 시스템일 때, 광센서(740)는 타깃(760)의 근접을 감지하도록 방출된 광을 검출하는 근접 센서이다. 센서 시스템(710)이 3D-이미징 시스템 또는 제스처-인식 시스템일 때, 광센서(740)는 예를 들어, 사용자인 타깃(760)의 3D 이미지를 제공하기 위해 방출된 광을 검출하는, 3D 이미지 센서(예를 들어, 전하-결합 디바이스(charge-coupled device: CCD) 칩 또는 상보형 금속 산화물 반도체(complementary metal oxide semiconductor: CMOS) 칩)이다. 3D 이미지 센서는 처리 시스템(예를 들어, 응용-주문형 집적 회로(application-specific integrated circuit : ASIC) 칩 또는 디지털 신호 프로세서(digital signal processor: DSP) 칩)에 의한 처리를 위해 광학적 정보를 전기적 신호로 변환한다. 예를 들어, 센서 시스템(710)이 제스처-인식 시스템일 때, 처리 시스템이 사용자의 3D 이미지를 처리하여 사용자의 제스처를 인식한다.
위에서 나타낸 바와 같이, 도 7a 및 도 7b는 단지 하나 이상의 실시예로서 제공된다. 다른 실시예는 도 7a 및 도 7b에 관하여 설명된 것과는 상이할 수도 있다.
이 방식으로, 수소화된 실리콘(Si:H)층의 세트, SiGe 기반 층의 세트, 수소화된 SiGe(SiGe:H)층의 세트 등은 가시광선의 대역 외 차단, NIR 광의 투과 및/또는 고굴절률층의 세트에 대해 사용되는 또 다른 유형의 물질에 비해 감소된 각 변화를 가진 광의 필터링을 제공하기 위해 광필터의 광필터 코팅을 위한 고굴절률 물질로서 사용될 수도 있다. 게다가, Si:H, SiGe, SiGe:H 등을 사용하는 것 및/또는 어닐링 절차에 기초하여, 대역 외 차단 및 대역 내 투과가 또 다른 유형의 물질에 비해 개선된다.
도 8a는 증착될 Si:H층에 대한 수소 흐름 속도에 대한 800㎚ 내지 1120㎚의 파장에서의 굴절률의 플롯을 도시한다. 도시된 바와 같이, 굴절률은 수소 흐름 속도가 증가함에 따라 일반적으로 감소된다. 일반적으로, 굴절률은 수소 흐름 속도와 대략 선형으로 변경된다. 특히, 80분당 표준 편방 센티미터(standard cubic centimeters per minute: sccm)의 수소 흐름 속도로 생성되는 Si:H층의 굴절률은 800㎚ 내지 1120㎚의 파장 범위에 걸쳐 3.55 초과이다. 일부 구현예에서, 굴절률은 800㎚에서 3.65 초과, 3.7 초과, 3.75 초과 그리고 800㎚에서 약 3.8이다.
도 8b는 증착될 때 Si:H층에 대한 수소 흐름 속도에 대해 800㎚ 내지 880㎚의 파장에서의 흡광 계수(흡수 계수는 920㎚ 내지 1120㎚의 파장에서 0.0001 미만임)의 플롯을 도시한다. 흡광 계수(예를 들어, 흡수 계수)는 수소 흐름 속도가 증가함에 따라 일반적으로 감소된다. 일반적으로, 흡광 계수는 수소 흐름 속도와 대략 지수 방식으로 변경된다. 특히, 80sccm의 수소 흐름 속도로 생성되는 수소화된 실리콘층의 흡광 계수는 800㎚ 내지 1120㎚의 파장 범위에 걸쳐 0.0004 미만이다.
위에서 나타낸 바와 같이, 도 8a 및 도 8b는 단지 하나 이상의 실시예로서 제공된다. 다른 실시예는 도 8a 및 도 8b에 관하여 설명된 것과는 상이할 수도 있다.
도 9는 명세서에서 설명된 광필터에 대한 투과 스펙트럼의 실시예(900)의 플롯이다. 예를 들어, 도 9는 참조 부호(910)로 도시되는, 교번하는 SiO2와 Si:H의 예시적인 2개의 물질 스택의 투과 스펙트럼과 비교하여 다양한 예시적인 3-물질 스택의 투과 스펙트럼을 예시한다. 참조 부호(920)에 대응하는 3-물질 스택을 제작하기 위해, 층은 도 1a에 의해 예시된 바와 같이 증착될 수도 있다. 예를 들어, O층(135)은 SiO2의 3㎚ 층으로서 증착될 수도 있고, H층(130)은 Si:H층으로서 증착될 수도 있고, L층(140)은 Ta2O5층으로서 증착될 수도 있고, SiO2층은 각각의 Si:H층 전에 증착될 수도 있다. 그러나, 위에서 설명된 바와 같이, 참조 부호(120)에 대응하는 예시적인 스택의 깊이 분석은 SiOH 및/또는 SiOx(0 < x < 2)를 포함하는 필터 옵션을 포함할 수도 있다. 층은 3개의 별개의 층이 아닌 Si:H로부터 Ta2O5로의 전이로 나타날 수도 있다.
참조 부호(930)에 대응하는 3-물질 스택을 제작하기 위해, 층은 도 1b에 의해 예시된 바와 같이 증착될 수도 있다. 이 경우에, O층(135)과 P층(145)은 SiO2의 3㎚ 층으로서 증착될 수도 있고, H층(130)은 Si:H층으로서 증착될 수도 있고, L층은 Ta2O5층으로서 증착될 수도 있고, SiO2층은 각각의 Si:H층 전 및 후에 증착될 수도 있다. 그러나, 위에서 설명된 바와 같이, 참조 부호(930)에 대응하는 예시적인 스택의 깊이 분석은 SiOH 및/또는 SiOx(0 < x < 2)를 포함하는 필터 옵션을 포함할 수도 있다. 예는 기판 - Si:H - SiO2 - Ta2O5 - SiO2 - Si:H - SiO2 - Ta2O5 - SiO2; 기판 - Si:H - SiOx - Ta2O5 - SiOx - Si:H - SiOx -Ta2O5; 기판 - SiOH - SiOx - Ta2O5 - SiOx - SiOH - SiOx - Ta2O5, 또는 이들의 조합물을 포함하고, x는 모든 O층(135) 및/또는 P층(145)에 대해 동일하지 않을 수도 있고 0 < x < 2(예를 들어, SiO1.3, SiO1.7, Si 등)이다. 층은 4개의 별개의 층이 아닌 Si:H로부터 Ta2O5로의 전이로 나타날 수도 있다.
참조 부호(940)에 대응하는 3-물질 스택을 제작하기 위해, 층은 도 1a에 의해 예시된 바와 같이 증착될 수도 있다. 예를 들어, O층(135)은 SiO2의 6㎚ 층으로서 증착될 수도 있고, H층(130)은 Si:H층으로서 증착될 수도 있고, L층(140)은 Ta2O5층으로서 증착될 수도 있고, SiO2층은 각각의 Si:H층 전에 증착될 수도 있다. 그러나, 위에서 설명된 바와 같이, 참조 부호(940)에 대응하는 예시적인 스택의 깊이 분석은 SiOH 및/또는 SiOx(0 < x < 2)를 포함하는 필터 옵션을 포함할 수도 있다. 층은 3개의 별개의 층이 아닌 Si:H로부터 Ta2O5로의 전이로 나타날 수도 있다.
참조 부호(950)에 대응하는 3-물질 스택을 제작하기 위해, 층은 도 1b에 의해 예시된 바와 같이 증착될 수도 있다. 이 경우에, O층(135)과 P층(145)은 SiO2의 6㎚ 층으로서 증착될 수도 있고, H층(130)은 Si:H층으로서 증착될 수도 있고, L층은 Ta2O5층으로서 증착될 수도 있고, SiO2층은 각각의 Si:H층 전 및 후에 증착될 수도 있다. 그러나, 위에서 설명된 바와 같이, 참조 부호(950)에 대응하는 예시적인 스택의 깊이 분석은 SiOH 및/또는 SiOx(0 < x < 2)를 포함하는 필터 옵션을 포함할 수도 있다. 예는 기판 - Si:H - SiO2 - Ta2O5 - SiO2 - Si:H - SiO2 - Ta2O5 - SiO2; 기판 - Si:H - SiOx - Ta2O5 - SiOx - Si:H - SiOx -Ta2O5; 기판 - SiOH - SiOx - Ta2O5 - SiOx - SiOH - SiOx - Ta2O5 또는 이들의 조합물을 포함하고, x는 모든 O층(135) 및/또는 P층(145)에 대해 동일하지 않을 수도 있고 0 < x < 2(예를 들어, SiO1.3, SiO1.7, Si 등)이다. 층은 4개의 별개의 층이 아닌 Si:H로부터 Ta2O5로의 전이로 나타날 수도 있다.
참조 부호(960)에 대응하는 3-물질 스택을 제작하기 위해, Si:H와 Ta2O5의 층은 교번하여(예를 들어, 임의의 SiO2 층 없이) 증착될 수도 있다. 그러나, 위에서 설명된 바와 같이, 참조 부호(960)에 대응하는 예시적인 스택의 깊이 분석은 SiOH 및/또는 Ta2OY(0 < Y < 5)를 포함하는 필터 옵션을 포함할 수도 있다. 층은 2개의 별개의 층이 아닌 Si:H로부터 Ta2O5로의 전이로 나타날 수도 있다.
참조 부호(970)에 대응하는 3-물질 스택을 제작하기 위해, 층은 도 1c에 의해 예시된 바와 같이 증착될 수도 있다. 예를 들어, O층(135)은 SiO2의 3㎚ 층으로서 증착될 수도 있고, H층(130)은 Si:H층으로서 증착될 수도 있고, L층은 Ta2O5층으로서 증착될 수도 있고, SiO2층은 각각의 Si:H층 후에 증착될 수도 있다. 그러나, 위에서 설명된 바와 같이, 참조 부호(970)에 대응하는 예시적인 스택의 깊이 분석은 SiOH 및/또는 SiOx(0 < x < 2)를 포함하는 필터 옵션을 포함할 수도 있다. 층은 3개의 별개의 층이 아닌 Si:H로부터 Ta2O5로의 전이로 나타날 수도 있다. 예는 기판 - Si:H - Ta2O5 - SiO2 - Si:H - Ta2O5 - SiO2; 기판 - Si:H - Ta2O5 - SiOx - Si:H - Ta2OY; 기판 - SiOH - Ta2O5 - SiOx - SiOH - Ta2OY 또는 이들의 조합물을 포함하고, x는 모든 O층(435)에 대해 동일하지 않을 수도 있고 0 < x < 2(예를 들어, SiO1.3, SiO1.7, Si 등)이고 Y는 모든 L층(140)에 대해 동일하지 않을 수도 있고 0 < Y < 5이다.
위에서 제공된 다양한 실시예에서, 구조체가 Si:H-SiO2-Ta2O5-SiO2-Si:H 등으로서 배열된 층을 포함하는 경우에, SiOx는 Si:H층과 SiO2층 간의 계면에서, 예컨대, Si:H층으로부터 SiO2층으로, SiO2층으로부터 Si:H층으로 등에서 전이 물질로서 사용될 수도 있다. 게다가, 구조체가 Si:H-SiO2-Ta2O5 등으로서 배열된 층을 포함하고 SiOx가 Si:H층과 SiO2층 간의 하나 이상의 계면에서 전이 물질로서 사용되는 경우에, 상단의 SiOx 부분은 완전히 산화된 것보다 덜 산화될 수도 있고, 실리콘-기반 층(들)이 Ta2O5층(들)으로부터 산소를 취하는 것을 방지하는 데 충분한 양만큼만 산화될 수도 있다. 게다가, 위에서 설명된 바와 같이, 구조체가 Si:H-Ta2O5-Si:H 등으로서 배열된 층을 포함하는 경우에, Si:H로부터 Ta2O5로의 하나 이상의 전이 물질, Ta2O5로부터 Si:H로의 하나 이상의 전이 물질이 있을 수도 있다.
위에서 나타낸 바와 같이, 도 9는 단지 하나 이상의 실시예로서 제공된다. 다른 실시예는 도 9에 관하여 설명된 것과는 상이할 수도 있다.
전술한 개시내용은 예시 및 설명을 제공하지만, 구현예를 개시된 정확한 형태로 제한하거나 또는 총망라하는 것으로 의도되지 않는다. 수정 및 변형이 상기 개시내용을 고려하여 가능하거나 또는 구현예의 실행으로부터 획득될 수도 있다.
일부 구현예는 문턱값과 관련하여 본 명세서에서 설명된다. 본 명세서에서 사용될 때, 문턱값을 충족시키는 것은 문맥에 따라, 값이 문턱값보다 더 크고, 문턱값 초과이고, 문턱값보다 더 높고, 문턱값 이상이고, 문턱값보다 더 작고, 문턱값 미만이고, 문턱값보다 더 낮고, 문턱값 이하이고, 문턱값과 같는 등임을 지칭할 수도 있다.
특징부의 특정한 조합이 청구항에 나열되고/되거나 명세서에 개시될지라도, 이 조합은 다양한 구현예의 개시내용을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 사실상, 이 특징부 중 대다수가 특히 청구항에 나열되고/되거나 명세서에 개시되지 않는 방식으로 조합될 수도 있다. 아래에 나열된 각각의 종속항이 단 하나의 청구항에 전적으로 의존할 수도 있지만, 다양한 구현예의 개시내용은 청구항 세트의 모든 다른 청구항과 조합하여 각각의 종속항을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 구성요소, 행위 또는 명령어는 이와 같이 명확히 설명되지 않는 한, 중요하거나 본질적인 것으로서 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때, 단수 표현은 하나 이상의 항목을 포함하는 것으로 의도되고 그리고 "하나 이상"과 교환 가능하게 사용될 수도 있다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때, 정관사는 정관사와 연관되어 언급되는 하나 이상의 항목을 포함하는 것으로 의도되고 "하나 이상"과 교환 가능하게 사용될 수도 있다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "세트"는 하나 이상의 항목(예를 들어, 관련된 항목, 관련 없는 항목, 관련된 항목과 관련 없는 항목의 조합 등)을 포함하는 것으로 의도되고 그리고 "하나 이상"과 교환 가능하게 사용될 수도 있다. 단 하나의 항목을 의미하는 경우에, 어구 "오직 하나" 또는 유사한 언어가 사용된다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때, 용어 갖는, 구비하는 등은 개방형 용어인 것으로 의도된다. 또한, 어구 "에 기초한"은 달리 명확히 언급되지 않는 한, "적어도 부분적으로 기초한"을 의미하는 것으로 의도된다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "또는"은 달리 분명히 언급되지 않는 한(예를 들어, "어느 하나" 또는 "~중 단 하나"와 조합하여 사용되는 경우) 연속하여 사용될 때를 포함하는 것으로 의도되고 "및/또는"과 교환 가능하게 사용될 수도 있다.
Claims (20)
- 광필터로서,
광필터층의 세트를 포함하되,
상기 광필터층의 세트는,
제1 굴절률을 가진 제1 물질을 포함하는 광필터층의 제1 하위세트로서, 상기 제1 물질은 적어도 실리콘 및 수소를 포함하는, 상기 광필터층의 제1 하위세트;
제2 굴절률을 가진 제2 물질을 포함하는 광필터층의 제2 하위세트로서,
상기 제2 물질은 상기 제1 물질과는 상이하고 상기 제2 굴절률은 상기 제1 굴절률 미만인, 상기 광필터층의 제2 하위세트; 및
상기 제1 물질 및 상기 제2 물질과는 상이한 제3 물질을 포함하는 광필터층의 제3 하위세트
를 포함하는, 광필터. - 제1항에 있어서, 상기 제1 물질은,
수소화된 실리콘(Si:H) 물질,
실리콘-게르마늄(SiGe) 물질, 또는
수소화된 실리콘-게르마늄(SiGe:H) 물질
중 적어도 하나를 포함하는, 광필터. - 제1항에 있어서, 상기 제2 물질은,
이산화규소(SiO2) 물질,
산화알루미늄(Al2O3) 물질,
이산화티타늄(TiO2) 물질,
오산화니오븀(Nb2O5) 물질,
오산화탄탈륨(Ta2O5) 물질,
마그네슘 불소(MgF2) 물질,
산화지르코늄(ZrO2) 물질,
산화이트륨(Y2O3) 물질,
질소화규소(Si3N4) 물질,
붕소 기반 물질, 또는
인 기반 물질
중 적어도 하나를 포함하는, 광필터. - 제1항에 있어서,
광필터층의 제4 하위세트를 더 포함하되,
상기 광필터층의 제4 하위세트는 적어도 상기 제1 물질 및 상기 제2 물질과는 상이한 제4 물질을 포함하는, 광필터. - 제1항에 있어서,
상기 광필터층의 세트가 배치되는 기판을 더 포함하는, 광필터. - 제5항에 있어서, 상기 광필터층의 세트는 상기 기판의 제1 측면 상에 배치되고,
코팅은 상기 기판의 제2 측면 상에 배치되는, 광필터. - 제1항에 있어서, 상기 제1 굴절률은 대략 800나노미터(㎚) 내지 대략 1100㎚의 스펙트럼 범위에서 3 초과인, 광필터.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 굴절률은 대략 800나노미터(㎚) 내지 대략 1100㎚의 스펙트럼 범위에서 대략 3.7인, 광필터.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 굴절률은 대략 800나노미터(㎚) 내지 대략 1100㎚의 스펙트럼 범위에서 3 미만인, 광필터.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 굴절률은 대략 800나노미터(㎚) 내지 대략 1100㎚의 스펙트럼 범위에서 1.6 내지 2.4인, 광필터.
- 제1항에 있어서, 상기 광필터는 대역 통과 필터인, 광필터.
- 제1항에 있어서, 상기 광필터는 어닐링되는, 광필터.
- 광학적 시스템으로서,
근적외선(near-infrared: NIR) 광을 방출하는 광전송기;
입력된 광신호를 필터링하고 필터링된 입력된 광신호를 제공하는 광필터로서,
상기 입력된 광신호는 상기 광전송기로부터의 상기 NIR 광 및 광원으로부터의 주변광을 포함하고,
상기 광필터는 유전체 박막층의 세트를 포함하고,
상기 유전체 박막층의 세트는,
제1 굴절률을 가진 제1 물질로부터 형성된 층의 제1 하위세트,
상기 제1 굴절률 미만의 제2 굴절률을 가진 제2 물질로부터 형성된 층의 제2 하위세트,
상기 제1 물질 및 상기 제2 물질과는 상이한 제3 물질로부터 형성된 층의 제3 하위세트, 및
상기 제1 물질, 상기 제2 물질 및 상기 제3 물질과는 상이한 제4 물질로부터 형성된 층의 제4 하위세트를 포함하고;
상기 필터링된 입력된 광신호는 상기 입력된 광신호에 비해 주변광의 감소된 강도를 포함하는, 상기 광필터; 및
상기 필터링된 입력된 광신호를 수신하고 출력된 전기적 신호를 제공하는 광수광기를 포함하는, 광학적 시스템. - 제13항에 있어서, 상기 광필터는 대략 950나노미터에서 80% 초과의 투과율과 연관되는, 광학적 시스템.
- 제13항에 있어서, 상기 광필터는 대략 950나노미터에서 90% 초과의 투과율과 연관되는, 광학적 시스템.
- 제13항에 있어서, 상기 광필터는 대략 1550 나노미터에서 80% 초과의 투과율과 연관되는, 광학적 시스템.
- 제13항에 있어서, 상기 광필터는 대략 1550 나노미터에서 90% 초과의 투과율과 연관되는, 광학적 시스템.
- 제13항에 있어서, 상기 층의 제1 하위세트는 수소화되는, 광학적 시스템.
- 광필터를 제작하는 방법으로서,
상기 광필터의 광필터층의 제1 하위세트를 증착하는 단계로서,
상기 광필터층의 제1 하위세트는 제1 굴절률을 가진 제1 물질을 포함하는, 상기 제1 하위세트를 증착하는 단계;
상기 광필터의 광필터층의 제2 하위세트를 증착하는 단계로서,
상기 광필터층의 제2 하위세트는 상기 제1 굴절률 미만인 제2 굴절률을 가진 제2 물질을 포함하는, 상기 제2 하위세트를 증착하는 단계; 및
상기 제1 물질 및 상기 제2 물질과는 상이한 제3 물질을 포함하는 광필터층의 제3 하위세트를 증착하는 단계
를 포함하는, 광필터를 제작하는 방법. - 제19항에 있어서, 상기 광필터층의 제1 하위세트, 상기 광필터층의 제2 하위세트 또는 상기 광필터층의 제3 하위세트 중 하나 이상은 직류 스퍼터링을 통해 증착되는, 광필터를 제작하는 방법.
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