TW202147592A - 具有氫化矽和銀的誘發透射濾光片 - Google Patents

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Abstract

誘發透射濾光片可以包括光學濾光片層的集合。該光學濾光片層的集合可以包括光學濾光片層的第一子集，該光學濾光片層的第一子集包括具有第一折射率的第一材料，該第一材料至少包括矽和氫。該光學濾光片層的集合可以包括光學濾光片層的第二子集，該光學濾光片層的第二子集包括具有第二折射率的第二材料。第二材料可以不同於第一材料，並且第二折射率可以小於第一折射率。第二材料可以至少包括銀。

Description

具有氫化矽和銀的誘發透射濾光片
本發明相關於具有氫化矽和銀的誘發透射濾光片。相關申請的交叉引用
本專利申請主張於2020年4月28日提交並且標題為“INDUCED TRANSMISSION FILTER WITH HYDROGENATED SILICON AND SILVER”的第63/016,731號美國臨時專利申請的優先權。該在先申請的公開內容被認為是本專利申請案的一部分，並且藉由引用而將先申請的公開內容併入本專利申請案中。
光學發射器可以發射指向一個或更多個對象的光。例如，在手勢識別系統中，光學發射器可以向使用者發射近紅外(NIR)光，並且可以從使用者向光學接收器反射所述NIR光。在這種情況下，光學接收器可以捕獲關於NIR光的資訊，並且該資訊可以用於識別使用者正在執行的手勢。例如，設備可以使用該資訊來生成使用者的三維表徵，並基於該三維表徵來識別使用者正在執行的手勢。在其他範例中，系統可以使用光學發射器和光學接收器來進行測距、對象識別、光譜分析（spectroscopy）、健康監測…等。
在一些情況下，在光的透射期間，可能需要發射光的特定圖案或發射光的頻帶（band），因此可以將光整形光學元件設置在光學發射器與目標之間的光路上。類似地，在發射光朝向目標的透射期間及/或從目標反射到光學接收器期間，環境光可能會干擾發射光。在這樣的情況下，光學濾光片可以設置在目標和光學接收器之間的光路中。例如，光學接收器可以光學耦合到誘發透射濾光片、帶通濾光片等，來對一些波長的光(例如，對應於環境光的波長)進行濾波，並允許其他波長的光(例如，對應于諸如發射的NIR光的波長)穿透朝向光學接收器。
根據一些可能的實施方式，誘發透射濾光片可以包括光學濾光片層的集合。該光學濾光片層的集合可以包括光學濾光片層的第一子集，該光學濾光片層的第一子集包括具有第一折射率的第一材料，該第一材料至少包括矽和氫。該光學濾光片層的集合可以包括光學濾光片層的第二子集，該光學濾光片層的第二子集包括具有第二折射率的第二材料。所述第二材料可以不同於所述第一材料。所述第二材料可以至少包括銀。
根據一些可能的實施方式，一種方法可以包括沉積光學濾光片的光學濾光片層的第一子集，所述光學濾光片層的第一子集包括具有第一折射率的第一材料，所述第一材料至少包括矽和氫；以及沉積所述光學濾光片的光學濾光片層的第二子集，所述光學濾光片層的第二子集包括具有第二折射率的第二材料，並且所述第二材料不同於所述第一材料，所述第二材料至少包括金屬。所述金屬可能是銀。
根據一些可能的實施方式，光學系統可以包括光學濾光片，來對輸入光學信號進行濾波並提供濾波後的輸入光學信號。所述光學濾光片可以包括光學濾光片層的集合。該光學濾光片層的集合可以包括光學濾光片層的第一子集，該光學濾光片層的第一子集包括具有第一折射率的第一材料，該第一材料至少包括矽和氫。該光學濾光片層的集合可以包括光學濾光片層的第二子集，該光學濾光片層的第二子集包括具有第二折射率的第二材料，所述第二材料不同於第一材料，所述第二材料至少包括銀。所述光學系統可以包括光學接收器，該光學接收器用於接收所述濾波後的輸入光學信號並提供輸出電信號。
範例性實施方式的以下詳細描述參考了附圖。不同附圖中相同的元件符號可以標識相同的元素或相似的元素。以下描述使用光學系統（例如手勢識別系統、光譜儀或健康監測系統以及其他範例）作為範例。然而，本文描述的技術、原理、程序和方法可以與任何感測器（包括但不限於其他光學感測器和光譜感測器）一起使用。
光學接收器可以接收來自諸如光學發射器的光源的光。例如，光學接收器可以接收來自光學發射器並從目標反射的近紅外（NIR）光。附加地或可替代地，光學接收器可以接收另一個頻帶的光而不從目標反射（例如在測距應用或通信應用中以及其他範例）。目標可以包括人(例如，使用者和非使用者)、動物、無生命的對象(例如，汽車或其他交通工具、樹木、障礙物、家具、牆壁)等。光學接收器可以接收來自光學發射器的光以及環境光（例如可見光譜光）。環境光可以包括來自與光學發射器分離的一個或更多個光源的光（例如陽光、來自燈泡的光等）。
環境光可能降低與發射的光相關的確定的準確度。例如，在手勢識別系統中，環境光可能降低使用NIR光生成目標的三維圖像的準確度。在一些其他範例中，關於NIR光的資訊可以用於識別使用者的身份、使用者的特徵(例如，身高或體重)、使用者的狀態(例如，使用者眼瞼的位置、使用者是否醒著等)、另一種類型目標的特徵(例如，到對象的距離、對象的大小或對象的形狀)等。在這樣的範例中，環境光或具有非預期波長的光的存在可能降低使用來自光學接收器的資訊執行的判定的準確度。因此，光學接收器可以光學耦合到光學濾光片（例如帶通濾光片），以對環境光進行濾波並使NIR光穿透朝向光學接收器穿。雖然一些實施方式是根據耦合到光學接收器的光學濾光片來描述的，但是其他實施方式可以適用於耦合到光學發射器的光整形和濾波光學元件。
圖1A-1F是誘發透射濾光片的範例的示圖。
如圖1A所示，誘發透射濾光片(ITF)帶通濾光片100可以包括具有第一材料(例如銀(Ag))的濾光片層的第一集合和具有第二材料（例如鈮鈦氧化物（NbTiOx））的濾光片層的第二集合。可以選擇第一材料和第二材料來實現特定頻譜範圍的頻帶外阻擋。換句話說，選擇第一材料和第二材料(及它們的層的數量和層的厚度)以使第一頻帶的光能夠穿過並阻擋第二頻帶的光，從而能夠感測第一頻帶的光，而沒有由第二頻帶中的非預期波長的光引起的負面性能。對於一些感測應用，可以選擇銀作為第一材料，並且可以選擇氧化物(如所示的NbTiOx)作為第二折射材料。然而，銀可能與氧化物反應，這可能導致對包括銀和氧化物的濾光片的光學特性的負面影響。添加第三材料（例如，如所示的氧化鋅(ZnO)）作為緩衝層可以降低銀和氧化物之間的反應。如圖1B和圖1C所示，ITF帶通濾光片100在820奈米(nm)的中心波長的情況下可具有大約40%-45%的透射率，並且在高達60度的入射角度的情況下可具有大約46 nm的角度位移。此外，如圖1B所示，在ITF帶通濾光片100的中心波長的一次諧波(例如，在大約400nm和大約470nm之間)處可能存在漏光(leakage)(非預期的透射率)，這可能導致較差的光學性能。
如圖1D-1F所示，進一步添加例如非晶矽(a-Si)的高折射率材料（第四材料）和例如二氧化矽（SiO2 ）的低折射率材料(第五材料)的介質堆疊可以進一步提高包括銀和氧化物的ITF帶通濾光片150的光學性能。例如，如圖1E和圖1F所示，ITF帶通濾光片150可以具有大約53%的透射率，可以消除對於ITF帶通濾光片100而言在大約450 nm的情況下發生的漏光(非預期的透射率)，並且可以將60度入射角度的情況下的角度位移稍微減小至40 nm。
如上面指示的，圖1A-1F作為範例被提供。其他範例可能與關於圖1A-1F所描述的內容不同。
然而，添加第三材料、第四材料和第五材料可能導致製造光學濾光片的困難。例如，一些沉積系統將可沉積的材料數量限制為不超過2種材料或不超過3種材料。因此，製造包括3種、4種、5種或甚至更多種材料的光學濾光片可能需要多次沉積操作，這可能是昂貴的並且可能浪費時間。此外，前述光學濾光片可能具有相對大的角度位移。
因此，本文描述的一些實施方式可以利用非氧化物材料以與例如ITF帶通濾光片中的銀配對。例如，ITF帶通濾光片可以包括銀層的第一集合和(例如氫化矽(Si:H)、氫化矽鍺(SiGe-H)、氫化鍺(Ge-H)以及其他範例)層的第二集合。用例如氫化矽代替氧化物層消除了對保護層(例如ZnO)的需要，以避免銀和氧化物之間的反應。此外，因為氫化矽可以從矽靶材（silicon target）濺鍍，該矽靶材還可以濺鍍二氧化矽，所以包括例如非晶矽、銀和二氧化矽層的ITF帶通濾光片可以使用單一濺鍍製程來濺鍍。此外，相對於前述ITF帶通濾光片100和150，使用銀、氫化矽和二氧化矽製造的ITF帶通濾光片可以實現減小的角度位移和改善的透射率。
圖2A-2D是與ITF帶通濾光片相關聯的範例的示圖。
如圖2A所示，ITF帶通濾光片200可以包括銀和非晶矽的交替層，以及由二氧化矽和非晶矽的交替層形成的介質堆疊。在這種情況下，如圖2B-2D所示，相對於ITF帶通濾光片100和150，在中心波長為大約820nm的情況下，ITF帶通濾光片200實現了改善的透射率(例如，大於60%並且在中心波長處在大約65%-70%之間)和減小的角度位移(例如，在40度入射角度的情況下從26 nm減小到8.1 nm)。此外，ITF帶通濾光片200抑制了上述450nm的情況下的漏光，從而相對於ITF帶通濾光片100改善了光學性能。以這種方式，使用例如非晶矽而不是氧化物層來與銀配對導致用減少數量的材料改善了光學性能，從而改善了可製造性，如本文更詳細描述的。此外，ITF帶通濾光片200厚度為626.8 nm，大約為例如ITF帶通濾光片150的厚度（1265.6 nm）的一半，從而能夠改善光學系統的小型化、降低成本等等。
如上面指示的，圖2A-2D作為範例被提供。其他範例可能與關於圖2A-2D所描述的內容不同。作為範例，提供了圖2A-2D所示的設備的數量和佈置。
圖3A-3D是與ITF帶通濾光片相關聯的範例的示圖。
如圖3A所示，ITF帶通濾光片300可以被配置為在950nm的中心波長的情況下(並且使用準直光)實現低的角度位移。ITF帶通濾光片300可以包括在基板的第一側上的1.96微米(μm)厚度的濾光片層塗層和在基板的第二側上的1.1μm厚度的濾光片層塗層。在這種情況下，ITF帶通濾光片300的帶寬可以在大約22.3nm到大約22.7nm之間，並且入射角度為40度時，角度位移可以是大約3.2nm(相對於中心波長為-3.2 nm)。如圖3B所示，ITF帶通濾光片310可以被配置成在940nm的中心波長的情況下（並且用準直光）實現低的角度位移。ITF帶通濾光片310可以包括在基板的第一側上的2.25μm厚度的濾光片層塗層和在基板的第二側上的1.15μm厚度的濾光片層塗層。在這種情況下，ITF帶通濾光片310的帶寬可以在大約20.5nm到大約23.3nm之間，並且入射角度為40度時，角度位移可以是大約10.0nm(相對於中心波長為-10.0 nm)。
如圖3C所示，ITF帶通濾光片320可以被配置為在940 nm的中心波長的情況下(並且用準直光)實現低的角度位移，但是相對於ITF帶通濾光片300和310具有更窄的帶寬。ITF帶通濾光片320可以包括在基板的第一側上的2.25μm厚度的濾光片層塗層和在基板的第二側上的1.15μm厚度的濾光片層塗層。在這種情況下，ITF帶通濾光片320的帶寬可以在大約16.3nm到大約18.5nm之間，並且入射角度為40度時，角度位移可以是大約7.95nm(相對於中心波長為-7.95 nm)。如圖3D所示，ITF帶通濾光片330可以被配置為在1550nm的中心波長的情況下(並且用準直光)實現低的角度位移。ITF帶通濾光片330可以包括在基板的第一側上的4.4μm厚度的濾光片層塗層和在基板的第二側上的2.3μm厚度的濾光片層塗層。在這種情況下，ITF帶通濾光片330的帶寬可以在大約40.0nm到大約45.5nm之間，並且入射角度為40度時，角度位移可以是大約7.46nm(相對於中心波長為-7.46 nm)。
如上面指示的，圖3A-3D作為範例被提供。其他範例可能與關於圖3A-3D所描述的內容不同。圖3A-3D所示的設備的數量和佈置作為範例被提供。
圖4是範例性光學濾光片400的示圖。如圖4進一步所示，光學濾光片400可以包括光學濾光片塗層部分410和基板420。
如圖4所示，光學濾光片塗層部分410包括光學濾光片層的集合。例如，光學濾光片塗層部分410包括層430的第一集合、層440的第二集合，以及在一些實施方式中包括層450的第三集合。層430的第一集合可以包括高折射率材料層集合，並且在本文可以被稱為H層430。例如，在一些實施方式中，H層430可以包括包含氫和矽的材料（例如，可以包括矽（Si）和氫（H）的氫化矽（Si:H）層、氫化矽鍺（SiGe:H）層等）。在一些實施方式中，H層430可以包括包含矽和鍺的材料(例如，矽鍺(SiGe)層等等)。
這些高折射率材料可以在至少800奈米(nm)至1700nm的範圍內具有高於3、3.2、3.5、3.6、4等的折射率。例如，Si:H在800nm至1700nm的波長範圍內可以具有大於3的折射率。在一些實施方式中，Si:H材料在800nm至1100nm的波長範圍內具有大於3.5的折射率(例如，大於3.64的折射率)。在一些實施方式中，Si:H材料在大約830nm的波長的情況下可以具有大約3.8的折射率。在一些實施方式中，在800nm的情況下的折射率可以大於3.87。在一些實施方式中，Si:H材料在800nm至1700nm的波長範圍內具有小於4.3的折射率。所述高折射率層可以包括磷、硼、氮化物、氬、氧、碳化物…等等。
在一些實施方式中，層440的第二集合可以包括金屬層的層集合，並且在本文中可以被稱為M層440。在一些實施方式中，M層440可以包括銀。在一些實施方式中，每個M層440可以被H層430的集合夾在中間。在一些實施方式中，光學濾光片塗層部分410可以包括M層440的多個集合(例如，被第一對H層430夾在中間的第一M層440和被第二對H層430夾在中間的第二M層440)。在一些實施方式中，H層430可以設置在兩個M層440之間。例如，第一H層430和第二H層430可以將第一M層440夾在中間，而第二H層430和第三H層430可以將第二M層440夾在中間。附加地或可替代地，一個或更多個中間層可以設置在將第一M層440夾在中間的H層430的第一集合和將第二M層440夾在中間的H層430的第二集合之間。
在一些實施方式中，層450的第三集合可以包括低折射率材料（例如二氧化矽或另一種材料）層的集合。例如，L層450的折射率通常低於H層430的折射率。在這種情況下，一個或更多個交替的H層430和L層450可以通過例如控制光學濾光片的一個或更多個光學特徵來改善包括H層430和M層440的光學濾光片的性能。
層的數量、厚度及/或順序可能影響光學濾光片塗層部分410及/或光學濾光片400的光學質量（包括光學透射和角度位移）。在一些實施方式中，光學濾光片塗層部分410可以與特定數量（m ）的層相關聯。例如，光學濾光片塗層部分410可以包括2層至200層、3層至100層或5層至21層。光學濾光片塗層部分410可以包括3個H層430至40個H層430。
在一些實施方式中，光學濾光片塗層部分410的每一層可與特定厚度相關聯。例如，層430、層440及/或層450可以各自與1nm到1500nm之間、3nm到1000nm之間、6nm到1000nm之間或10nm到500nm之間的厚度相關聯，及/或光學濾光片塗層部分410可以與0.1µm到100µm之間、0.25µm到20µm之間等等的厚度相關聯。在這種情況下，M層440可以具有大約10nm到大約60nm之間的厚度。在一些範例中，層430、層440和層450中的至少一個可以與小於1000nm、小於600nm、小於100nm或小於20nm的厚度相關聯，及/或光學濾光片塗層部分110可以與小於100µm、小於50µm、小於10µm及/或小於3µm的厚度相關聯。在一些實施方式中，層430、層440及/或層450可以與多個厚度（例如層430的第一厚度和層440的第二厚度、層430的第一子集的第一厚度和層430的第二子集的第二厚度、層440的第一子集的第一厚度和層440的第二子集的第二厚度…等等）相關聯。在這種情況下，層厚度及/或層的數量可以基於預期的一組光學特徵（例如預期的通帶、預期的反射率…等等）來選擇。
在一些實施方式中，可以為H層430選擇特定的基於SiGe的材料。例如，在一些實施方式中，可以選擇及/或製造H層430(例如，經由濺鍍製程，如下面進一步詳細描述的)以包括特定類型的SiGe（例如SiGe-50、SiGe-40、SiGe-60等等）。附加地或可替代地，可以選擇Si:H、SiGe-H、或Ge-H來作為H層430。
在一些實施方式中，如本文所述，作為濺鍍沉積製程的結果，H層430可以包括另一種材料（例如氬）。在另一個範例中，可以使用以下製程來製造H層430，即：使用氫化製程來將基於矽或SiGe的材料進行氫化、使用氮化製程來將基於矽或SiGe的材料進行氮化、使用一種或更多種退火製程來將基於矽或SiGe的材料進行退火、使用另一種類型的製程、使用摻雜製程（例如，基於磷的摻雜、基於氮的摻雜、基於硼的摻雜等等）來將基於矽或SiGe的材料進行摻雜或使用多種製程的組合（例如，氫化、氮化、退火及/摻雜的組合），如本文所述。
在一些實施方式中，光學濾光片400可以包括在基板的與光學濾光片塗層部分410相對的一側上的塗層480。塗層480可以是單層或多層。在一些範例中，塗層480可以是抗反射塗層、阻擋濾光片及/或帶通濾光片。塗層480可以包括氧化物（包括SiOx 、SiO2 、TiO2 、Ta2 O5 等）中的至少一種。在一個範例中，塗層480可以是SiO2 和非晶矽的交替層。附加地或可替代地，塗層480可以具有與光學濾光片塗層部分410相似的結構，並且可以包括兩種以上的材料。在一些實施方式中，可以選擇塗層480的材料以使得能夠使用單個濺鍍沉積循環進行製造（例如使用與用於濺鍍光學濾光片塗層部分410的氫化矽相同的沉積循環來選擇二氧化矽用於濺鍍）。
光學濾光片塗層部分410可以通過任何方法（包括但不限於任何塗覆及/或濺鍍製程）來製造。例如，如圖所示的光學濾光片塗層部分410可以通過以下方式來製造：在基板420上沉積H層430，然後可以在H層430上沉積M層440，並且然後可以在M層440上沉積第二H層430。隨後，相同的濺鍍沉積製程可用於沉積一個或更多個L層450，如本文更詳細描述的。這可以重複進行，直到沉積了期望數量的層。在一些情況下，在層430、層440、層450等中的一個或更多個層中可以有其他材料。例如，在沉積過程期間，用於形成沉積層的材料可能滲入下面的層中。在一些實施方式中，光學濾光片塗層部分410可以使用濺鍍過程來製造。例如，光學濾光片塗層部分410可以使用基於脈衝磁控管的濺鍍製程在基板420上製造，基板420可以是玻璃基板或另一種類型的基板。
在一些實施方式中，多個陰極（例如用於濺鍍矽的第一陰極和用於濺鍍鍺的第二陰極）可用於濺鍍製程。在這種情況下，多個陰極可以與第一陰極相對於第二陰極的傾斜角度相關聯，選擇該傾斜角度以確保鍺相對於矽的特定濃度，如下所述。在一些實施方式中，可以在濺鍍過程期間添加氫氣流以對矽或矽鍺進行氫化。類似地，可以在濺鍍製程期間添加氮氣流來對矽或矽鍺進行氮化。
在一些實施方式中，光學濾光片塗層部分410可以使用一個或更多個退火製程（例如在大約280攝氏度或在大約200攝氏度到大約400攝氏度之間的溫度的情況下的第一退火製程、在大約320攝氏度或在大約250攝氏度到大約350攝氏度之間的溫度的情況下的第二退火製程等）來退火。在一些實施方式中，可使用從靶材塗覆的SiGe:H來製造光學濾光片塗層部分410。
在一些實施方式中，光學濾光片塗層部分410附接到基板，例如基板420。例如，光學濾光片塗層部分410可以附接到玻璃基板或另一種類型的基板。附加地或可替代地，光學濾光片塗層部分410可以直接塗覆到偵測器上或包括偵測器陣列的一組矽晶片上(例如，使用光學微影術、剝離製程等)。在一些實施方式中，光學濾光片塗層部分410可以與入射介質相關聯。例如，光學濾光片塗層部分410可以與作為入射介質的空氣介質或玻璃介質相關聯。在一些實施方式中，光學濾光片400可以設置在一組稜鏡之間。在另一個範例中，可以使用另一種入射介質（例如透明環氧樹脂），及/或可以使用另一種基板，例如聚合物基板(例如，聚碳酸酯基板、環烯烴共聚物(COP)基板等)。
在一些實施方式中，光學濾光片400可以隨著入射角度的變化而具有低的中心波長位移。隨著入射角度從0°變化到60°，通帶的中心波長在幅度上移位小於15nm。在一些範例中，隨著入射角度從0°變化到40°，通帶的中心波長可以在幅度上移位小於5nm。
如上所指示，圖4僅作為範例被提供。其他實例可能與關於圖4所描述的實例不同。
圖5A-5D是用於製造本文描述的一個或更多個範例性實施方式的濺鍍沉積系統的一個或更多個範例500的示圖。
如圖5A所示，範例性濺鍍沉積系統可以包括真空室510、基板520、陰極530、靶材531、陰極電源540、陽極550、電漿活化源（PAS）560、和PAS電源570。靶材531可以包括基於特定濃度的光學特徵選擇的特定濃度的矽材料、矽鍺材料等。在另一個範例中，陰極530的角度可以被配置成使得特定濃度的銀、矽及/或矽鍺被濺鍍到基板520上，如本文所述。PAS電源570可用於為PAS 560供電，並可包括射頻(RF)電源。陰極電源540可用於為陰極530供電，並可包括脈衝直流(DC)電源。在這種情況下，濺鍍沉積系統可以使得一層或更多層通過DC濺鍍被濺鍍到基板520上。
如圖5A所示，靶材531可以在氫氣(H2 )以及惰性氣體(例如氬氣)存在的情況下被濺鍍，以在基板520上沉積銀材料、氫化矽(Si:H)材料、氫化矽鍺(SiGe:H)材料、二氧化矽材料(SiO2 )等作為層。例如，靶材531(以及如本文所述的另一個靶材)可以在基板520的第一側上沉積銀和氫化矽的交替層(例如，以形成ITF帶通濾光片)，並且在基板520的第二側上沉積二氧化矽和氫化矽的交替層(例如，以控制ITF帶通濾光片的光學性能，如上所述)。
惰性氣體可以通過陽極550及/或PAS 560提供到腔室中。氫通過用於活化氫的PAS 560引入真空室510。附加地或可替代地，陰極530可以引起氫活化，在這種情況下，氫可以被從另一部分真空室510引入，或者陽極550可以引起氫活化，在這種情況下，陽極550可以將氫引入真空室510中。在一些實施方式中，氫可以採取氫氣、氫氣和惰性氣體(例如氬氣)的混合物等等的形式。PAS 560可以位於接近陰極530的閾值內，這允許來自PAS 560的等離子體和來自陰極530的等離子體重疊。PAS 560的使用可以允許以相對高的沉積速率來沉積Si:H層及/或SiGe:H層。在一些實施方式中，以大約0.05nm/s至大約2.0nm/s的沉積速率、以大約0.5nm/s至大約1.2nm/s的沉積速率、以大約0.8nm/s的沉積速率等等來沉積Si:H層及/或SiGe:H層。
儘管本文根據特定的幾何形狀和特定的實施方式描述了濺鍍製程，但是其他幾何形狀和其他實施方式也是可能的。例如，可以從另一個方向、從接近陰極530的閾值中的氣體歧管…等等來注入氫。
如圖5B-5C所示，類似的濺鍍沉積系統包括真空室510、基板520、第一陰極580、第二陰極590、第一靶材581、第二靶材591、陰極電源540、陽極550、PAS 560和PAS電源570。在這種情況下，第一靶材581可以是矽靶材，而第二靶材591可以是銀靶材。因此，如本文所述，第一靶材581可稱為矽靶材581，而第二靶材591可稱為銀靶材591。然而，應當理解，第一靶材581及/或第二靶材591可以由其他合適的材料製成以形成濾光片層。
如圖5B所示，矽靶材581相對於基板520定向為大約0度(例如，近似平行於基板520)，而銀靶材591相對於基板520定向為大約120度。在這種情況下，矽和銀分別由陰極580和陰極590分別從矽靶材581和銀靶材591濺鍍到基板520上。在這種情況下，使用兩個靶材581和591，可以完成諸如ITF帶通濾光片200的ITF帶通濾光片的製造，而不需要打開由濺鍍沉積系統提供的真空來改變靶材的材料，從而減少了製造的時間。
如圖5C所示，在類似的濺鍍沉積系統中，矽靶材581和銀靶材591各自相對於基板520定向為大約60度，並且矽和銀分別由陰極580和陰極590分別從矽靶材581和銀靶材591濺鍍到基板520上。
如圖5D所示，在類似的濺鍍沉積系統中，矽靶材581相對於基板520定向為大約120度，而銀靶材591相對於基板520定向為大約0度。在這種情況下，矽和鍺分別由陰極580和陰極590分別從矽靶材581和銀靶材591濺鍍到基板520上。
關於圖5A-5D，矽濺鍍沉積系統中部件的每個配置可以導致矽、矽和銀等等的不同相對濃度。儘管本文根據部件的不同配置進行了描述，但是也可以使用不同的材料、不同的製造製程等等來實現矽和鍺的不同相對濃度。
如上所示，僅作為一個或更多個範例來提供圖5A-5D。其他範例可能與關於圖5A-5D所描述的內容不同。
圖6A-6B是本文所述的一個或更多個範例性實施方式600的示圖。如圖6A所示，範例性實施方式600可以包括感測器系統610。感測器系統610可以是光學系統的一部分，並且可以提供與感測器確定相對應的電輸出。感測器系統610包括光學濾光片結構620和光學感測器640，光學濾光片結構620包括光學濾光片630。例如，光學濾光片結構620可以包括執行通帶濾波功能的光學濾光片630或另一種類型的光學濾光片。感測器系統610包括向目標物660（例如，人、目標物…等）發射光學信號的光學發射器650。
儘管本文中可以根據感測器系統中的光學濾光片描述實施方式，但是本文中描述的實施方式可以在另一種類型的系統中使用，可以在感測器系統外部使用…等等。
如圖6A進一步所示，並且通過符號所標記的，輸入光信號670被導向光學濾光片結構620。輸入光學信號可以包括由光學發射器650發射的NIR光和來自感測器系統610被使用的環境的環境光。例如，當光學濾光片630是帶通濾光片時，光學發射器650可以向(例如，由目標物660執行的手勢的)手勢識別系統的使用者引導近紅外(NIR)光，並且NIR光可以從目標物660(例如，使用者)向光學感測器640反射，以允許光學感測器640執行NIR光的測量。在這種情況下，可以從一個或更多個環境光源(例如，燈泡或太陽)向光學感測器640引導環境光。在另一個範例中，可以向目標物660引導多個光束，並且多個光束的子集可以被反射向光學濾光片結構620，該光學濾光片結構620可以相對於光學感測器640以傾斜角度設置，如圖所示。在一些實施方式中，可以使用另一個傾斜角度(例如，針對帶通濾光片使用0度傾斜角度)。
在一些實施方式中，光學濾光片結構620可以直接設置及/或形成在光學感測器640上，而不是設置成與光學感測器640相距一定距離。例如，可以使用例如光學微影術將光學濾光片結構620塗覆並圖案化到光學感測器640上。在另一個範例中，光學發射器650可以向另一種類型的目標物660引導NIR光（例如用於檢測交通工具附近的對象、檢測盲人附近的對象、檢測對象附近(例如，使用LIDAR技術)等等），並且作為結果，可以向光學感測器640引導NIR光和環境光。
如圖6A進一步所示，並通過符號所標記的，部分光學信號680通過光學濾光片630和光學濾光片結構620。例如，光學濾光片630可以包括上述光學濾光片400的任何光學濾光片塗層部分410，並且可以使一部分光在第一方向上被反射。在這種情況下，光學濾光片630阻擋輸入光學信號的可見光，而不會過度阻擋NIR光，並且不會隨著輸入光學信號入射角度的增加而引入過度的角度位移。
如圖6A進一步所示，並通過符號所標記的，基於傳遞到光學感測器640的光學信號的部分，光學感測器640可為感測器系統610提供輸出電信號690（例如用於識別使用者的手勢或檢測對象的存在）。在一些實施方式中，可以使用光學濾光片630和光學感測器640的另外的佈置。例如，光學濾光片630可將光信號的第二部分沿另一方向導向不同位置的光學感測器640，而不是與輸入光信號共線地使光信號的第二部分通過。在另一個範例中，光學感測器640可以是雪崩光電二極管、銦鎵砷（InGaAs）偵測器、紅外光偵測器等等。
如圖6B所示，類似的範例性實施方式600可以包括感測器系統610、光學濾光片結構620、光學濾光片630、光學感測器640、光學發射器650和目標物660。圖6B示出了包括如本文所述的光學濾光片630的特定的範例性實施方式600。
光學發射器650發射800nm至1100nm的波長範圍內的發射波長的光。光學發射器650發射調製的光(例如，光脈衝)。光學發射器650可以是發光二極管（LED）、LED陣列、激光二極管或激光二極管陣列。光學發射器650向目標物660發射光，該目標物660將發射的光反射回感測器系統610。當感測器系統610是手勢識別系統時，目標物660是手勢識別系統的使用者。感測器系統610還可以是接近感測器系統、三維(3D)成像系統、距離感測系統、深度感測器及/或另一種合適的感測器系統。
光學濾光片630被設置為接收由目標物660反射後的發射的光。光學濾光片630具有包括發射波長並且至少部分與800nm至1100nm的波長範圍重疊的通帶。光學濾光片630是帶通濾光片（例如ITF帶通濾光片）。光學濾光片630透射來自光學發射器650的發射的光，同時基本上阻擋環境光。
光學感測器640被設置為接收由光學濾光片630透射後的發射光。在一些實施方式中，光學濾光片630直接形成在光學感測器640上。例如，可以在晶片級處理（WLP）中將光學濾光片630塗覆和圖案化（例如，通過光學微影術）在感測器（例如，接近感測器）上。
當感測器系統610是接近感測器系統時，光學感測器640是接近感測器，該接近感測器檢測發射的光以感測目標物660的接近。當感測器系統610是3D成像系統或手勢識別系統時，光學感測器640是3D圖像感測器(例如，電荷耦合器件(CCD)晶片或互補金屬氧化物半導體(CMOS)晶片)，其檢測發射光以提供目標物660的3D圖像，目標物660例如是使用者。3D圖像感測器將光學資訊轉換成電信號，以供處理系統(例如，特殊應用積體電路（ASIC）晶片或數位信號處理器（DSP）晶片)進行處理。當感測器系統610是手勢識別系統時，處理系統處理使用者的3D圖像以識別使用者的手勢。其他類型的感測器系統610可以是可能的。
如上所示，僅僅作為一個或更多個範例來提供圖6A-6B。其他範例可能與關於圖6A-6B所描述的內容不同。
圖7是與用氫化矽和銀製造ITF帶通濾光片相關聯的範例性製程700的流程圖。在一些實施方式中，圖7的一個或更多個製程方塊可以由製造設備(例如，圖5A-5D的濺鍍沉積系統)來執行。
如圖7所示，製程700可以包括沉積光學濾光片的光學濾光片層的第一子集，光學濾光片層的第一子集包括具有第一折射率的第一材料，第一材料至少包括矽和氫(方塊710)。例如，如上所述，製造設備可以沉積光學濾光片的光學濾光片層的第一子集，光學濾光片層的第一子集包括具有第一折射率的第一材料，第一材料至少包括矽和氫。
如圖7中進一步所示，製程700可以包括沉積光學濾光片的光學濾光片層的第二子集，光學濾光片層的第二子集包括具有第二折射率的第二材料，第二材料不同於第一材料並且第二折射率小於第一折射率，第二材料至少包括銀(方塊720)。例如，如上所述，製造設備可以沉積光學濾光片的光學濾光片層的第二子集，光學濾光片層的第二子集包括具有第二折射率的第二材料，第二材料不同於第一材料，並且第二材料至少包括銀。
過程700可以包括附加的實施方式（例如下面描述的及/或結合本文別處所描述的一個或更多個其他過程的任何單個實施方式或實施方式的任何組合）。
在第一實施方式中，沉積光學濾光片層的第一子集包括使用第一靶材濺鍍光學濾光片層的第一子集。
在第二實施方式中，單獨或與第一實施方式互相結合，沉積光學濾光片層的第二子集包括使用第二靶材濺鍍光學濾光片層的第二子集。
在第三實施方式中，單獨或與第一實施方式和第二實施方式中的一個或更多個互相結合，過程700包括沉積光學濾光片的光學濾光片層的第三子集，光學濾光片層的第三子集包括具有第三折射率的第三材料。
在第四實施方式中，單獨或與第一實施方式至第三實施方式中的一個或更多個互相結合，第一材料是氫化矽(SiH)，第二材料是銀(Ag)，而第三材料是二氧化矽(SiO2 )。
在第五實施方式中，單獨或與第一實施方式至第四實施方式中的一個或更多個互相結合，使用用於沉積光學濾光片層的第一子集的第一靶材或用於沉積光學濾光片層的第二子集的第二靶材中的至少一種來沉積光學濾光片層的第三子集。
在第六實施方式中，單獨或與第一實施方式至第五實施方式中的一個或更多個互相結合，使用單個真空室製造光學濾光片。
雖然圖7示出過程700的範例方塊，但在一些實現方式中，與圖7中描繪的那些方塊相比，過程700可包括額外的方塊、更少的方塊、不同的方塊或不同地佈置的方塊。此外或可選地，過程700的兩個或更多個方塊可並行地被執行。
前述公開提供了說明和描述，但並不旨在窮舉或將實施方式限制到所公開的精確形式。可以根據上述公開進行修改和變化，或者可以從實施方式的實踐中獲得。
如本文所使用的，根據上下文，滿足閾值可以是指值大於閾值、大於或等於閾值、小於閾值、小於或等於閾值、等於閾值等等，這取決於上下文。
即使特徵的特定組合在請求項中被敘述及/或在說明書中被公開，這些組合不意圖限制多種實施方式的公開內容。事實上，這些特徵中的許多特徵可以以在請求項中沒有具體敘述及/或在說明書中沒有具體公開的方式組合。儘管下面列出的每個從屬請求項可以直接從屬僅一個請求項，但是多種實施方式的公開內容包括每個從屬請求項與請求項集合中的每個其他請求項的組合。
除非如此明確描述，否則本文使用的要素、動作或指令都不應被解釋為關鍵或必要的。此外，如本文所使用的，冠詞“一（a）”和“一（an）”意圖包括一個或更多個項目，並且可以與“一個或更多個”互換使用。此外，如本文所使用的，冠詞“該（the）”意圖包括與冠詞“該”相關聯提及的一個或更多個項目，並且可以與“該一個或更多個”互換使用。此外，如本文所使用的，術語“集合（set）”意圖包括一個或更多個項目（例如，相關的項目、不相關的項目、相關的項目和不相關的項目的組合等），並且可以與“一個或更多個”互換使用。在意圖僅一個項目的情況下，使用短語“僅一個”或類似的語言。此外，如本文所使用的，術語“具有（has）”、“具有（have）”、“具有（having）”或類似術語意圖是開放式術語。此外，短語“基於”意圖意指“至少部分地基於”，除非另有明確說明。此外，如本文所使用的，術語“或”在一系列中使用時意圖是包含性的，並且可以與“及/或”互換使用，除非另有明確說明（例如，如果與“任一”或“......中的僅一個”組合使用）。
100:ITF帶通濾光片 150:ITF帶通濾光片 200:ITF帶通濾光片 300:ITF帶通濾光片 310:ITF帶通濾光片 320:ITF帶通濾光片 330:ITF帶通濾光片 400:光學濾光片 410:光學濾光片塗層部分 420:基板 430:層/H層 440:層/M層 450:層/L層 480:塗層 500:範例 510:真空室 520:基板 530:陰極 531:靶材 540:陰極電源 550:陽極 560:電漿活化源（PAS） 570:PAS電源 580:第一陰極 581:第一靶材 590:第二陰極 591:第二靶材 600:實施方式 610:感測器系統 620:光學濾光片結構 630:光學濾光片 640:光學感測器 650:光學發射器 660:目標物 670:輸入光信號 680:部分光學信號 690:輸出電信號 700:製程 710:方塊 720:方塊
[圖1A]-[圖1F]是根據本文描述的各種實施方式的範例誘發透射濾光片的示圖。
[圖2A]-[圖2D]是根據本文描述的各種實施方式的與誘發透射濾光片相關聯的範例的示圖。
[圖3A]-[圖3D]是根據本文描述的各種實施方式的與誘發透射濾光片相關聯的範例的示圖。
[圖4]是根據本文描述的各種實施方式的與誘發透射濾光片的光學濾光片層的集合相關聯的範例的示圖。
[圖5A]-[圖5D]是根據本文描述的各種實施方式的與用於沉積光學濾光片層的集合的濺鍍系統相關聯的範例的示圖。
[圖6A]-[圖6B]是根據本文描述的各種實施方式的與包括誘發透射濾光片的光學系統相關聯的範例的示圖。
[圖7]是根據本文描述的各種實施方式的與製造誘發透射濾光片相關的範例過程的流程圖。
150:ITF帶通濾光片
200:ITF帶通濾光片

Claims (20)

  1. 一種誘發透射濾光片，所述誘發透射濾光片包括：  光學濾光片層的集合，所述光學濾光片層的集合包括： 光學濾光片層的第一子集，所述光學濾光片層的第一子集包括具有第一折射率的第一材料，所述第一材料至少包括矽或氫；和 光學濾光片層的第二子集，所述光學濾光片層的第二子集包括具有第二折射率的第二材料， 所述第二材料不同於所述第一材料，所述第二材料至少包含銀。
  2. 根據請求項1所述的誘發透射濾光片，其中，所述第一材料是下列中的至少一個： 氫化矽(Si:H)材料，或 非晶矽(a-Si)材料。
  3. 根據請求項1所述的誘發透射濾光片，其中，所述第一材料是下列中的至少一個： 矽鍺(SiGe)材料，或 氫化矽鍺(SiGe:H)材料。
  4. 根據請求項1所述的誘發透射濾光片，還包括： 光學濾光片層的第三子集，所述光學濾光片層的第三子集包括第三材料，所述第三材料不同於所述第一材料和所述第二材料。
  5. 根據請求項1所述的誘發透射濾光片，還包括： 基板，所述基板上設置有所述光學濾光片層的集合。
  6. 根據請求項5所述的誘發透射濾光片，其中，所述光學濾光片層的集合設置到所述基板的第一側上，並且所述誘發透射濾光片還包括： 塗層，所述塗層設置到所述基板的第二側上。
  7. 根據請求項1所述的誘發透射濾光片，其中，在大約800奈米（nm）至大約1700nm的光譜範圍中，所述第一折射率大於3.3。
  8. 根據請求項1所述的誘發透射濾光片，其中，在入射角度在0度到40度之間的情況下，所述誘發透射濾光片的相對角度位移小於1.5%。
  9. 根據請求項1所述的誘發透射濾光片，其中，在入射角度在0度到40度之間的情況下，所述誘發透射濾光片的相對角度位移小於1.0%。
  10. 根據請求項1所述的誘發透射濾光片，其中，在入射角度在0度到40度之間的情況下，所述誘發透射濾光片的相對角度位移小於0.5%。
  11. 一種製造光學濾光片的方法，所述方法包括： 沉積所述光學濾光片的光學濾光片層的第一子集， 所述光學濾光片層的第一子集包括具有第一折射率的第一材料，所述第一材料至少包括矽或氫；以及 沉積所述光學濾光片的光學濾光片層的第二子集， 所述光學濾光片層的第二子集包括具有第二折射率的第二材料， 所述第二材料不同於所述第一材料，所述第二材料至少包含銀。
  12. 根據請求項11所述的方法，其中，沉積所述光學濾光片層的第一子集包括： 使用第一靶材來濺鍍所述光學濾光片層的第一子集。
  13. 根據請求項11所述的方法，其中，沉積所述光學濾光片層的第二子集包括： 使用第二靶材來濺鍍所述光學濾光片層的第二子集。
  14. 根據請求項11所述的方法，還包括： 沉積所述光學濾光片的光學濾光片層的第三子集， 所述光學濾光片層的第三子集包括具有第三折射率的第三材料。
  15. 根據請求項14所述的方法，其中，所述第一材料是氫化矽(Si:H)，所述第二材料是銀(Ag)，而所述第三材料是二氧化矽(SiO2 )。
  16. 根據請求項14所述的方法，其中，使用用於沉積所述光學濾光片層的第一子集的第一靶材或用於沉積所述光學濾光片層的第二子集的第二靶材中的至少一種來沉積所述光學濾光片層的第三子集。
  17. 根據請求項11所述的方法，其中，所述光學濾光片是使用單個真空室製造的。
  18. 一種光學系統，包括： 光學濾光片，所述光學濾光片用於對輸入光學信號進行濾波並且提供經濾波的輸入光學信號，所述光學濾光片包括： 光學濾光片層的集合， 所述光學濾光片層的集合包括： 光學濾光片層的第一子集，所述光學濾光片層的第一子集包括具有第一折射率的第一材料，所述第一材料至少包括矽或氫； 光學濾光片層的第二子集，所述光學濾光片層的第二子集包括具有第二折射率的第二材料，所述第二材料不同於所述第一材料，所述第二材料至少包括銀；和 光學接收器，所述光學接收器用於接收所述經濾波的輸入光學信號並且提供輸出電信號。
  19. 根據請求項18所述的光學系統，還包括： 光學發射器，所述光學發射器用於發射輸出光學信號，其中，所述輸入光學信號至少包括所述輸出光學信號和環境光學信號。
  20. 根據請求項18所述的光學系統，其中，所述光學濾光片在大約950奈米的情況下與大於50％的透射率相關聯。
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