图像传感器和用于形成图像传感器的方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010546967.5 (22)申请日 2020.06.16 (30)优先权数据 62/864,666 2019.06.21 US 16/654,297 2019.10.16 US (71)申请人 台湾积体电路制造股份有限公司 地址 中国台湾新竹 (72)发明人 黄正宇庄君豪桥本一明 周耕宇江伟杰吴纹浩张志光 (74)专利代理机构 北京德恒律治知识产权代理 有限公司 11409 代理人 章社杲李伟 (51)Int.Cl. H01L 27/146(2006.01) (54)发。

2、明名称 图像传感器和用于形成图像传感器的方法 (57)摘要 本申请的各个实施例针对包括波长可调窄 带滤色器的图像传感器以及用于形成图像传感 器的方法。 在一些实施例中， 图像传感器包括衬 底、 第一光电探测器、 第二光电探测器和滤色器。 第一光电探测器和第二光电探测器相邻地位于 衬底中。 滤色器位于第一光电探测器和第二光电 探测器上面， 并且包括第一分布式布拉格反射器 (DBR)、 第二DBR以及位于第一DBR和第二DBR之间 的中间层。 中间层的厚度在第一光电探测器上面 具有第一厚度值并且在第二光电探测器上面具 有第二厚度值。 在一些实施例中， 滤色器限于单 个中间层。 在其它实施例中， 滤。

3、色器还包括第二 中间层， 第二中间层限定嵌入第一中间层中的柱 状结构并且具有与第一中间层不同的折射率。 权利要求书2页 说明书27页 附图44页 CN 112117289 A 2020.12.22 CN 112117289 A 1.一种图像传感器， 包括： 衬底； 第一光电探测器和第二光电探测器， 相邻地位于所述衬底中； 以及 滤色器， 位于所述第一光电探测器和所述第二光电探测器上面， 其中， 所述滤色器包 括： 第一分布式布拉格反射器(DBR)； 第二分布式布拉格反射器； 和 中间层， 位于所述第一分布式布拉格反射器和所述第二分布式布拉格反射器之间， 其 中， 所述中间层的厚度在所述第一光电。

4、探测器上面具有第一厚度值并且在所述第二光电探 测器上面具有第二厚度值。 2.根据权利要求1所述的图像传感器， 其中， 所述中间层的厚度在所述第一光电探测器 和所述第二光电探测器上离散地变化。 3.根据权利要求1所述的图像传感器， 其中， 所述中间层的厚度在所述第一光电探测器 和所述第二光电探测器上连续地变化。 4.根据权利要求1所述的图像传感器， 其中， 所述中间层具有单个折射率。 5.根据权利要求1所述的图像传感器， 其中， 所述滤色器还包括： 多个柱状结构， 所述多个柱状结构延伸穿过所述中间层并且位于所述第一光电探测器 和所述第二光电探测器上面， 其中， 所述柱状结构的折射率不同于所述中间。

5、层的折射率。 6.根据权利要求5所述的图像传感器， 其中， 所述多个柱状结构包括分别位于所述第一 光电探测器和所述第二光电探测器上面的柱状结构的第一子集和柱状结构的第二子集， 并 且其中， 所述第一子集的总体积不同于所述第二子集的总体积。 7.根据权利要求5所述的图像传感器， 其中， 所述多个柱状结构包括分别位于所述第一 光电探测器和所述第二光电探测器上面的柱状结构的第一子集和柱状结构的第二子集， 并 且其中， 所述第一子集中的柱状结构具有与所述第二子集中的柱状结构不同的顶部布局。 8.根据权利要求5所述的图像传感器， 其中， 所述柱状结构的顶面与所述中间层的顶面 齐平， 并且其中， 所述柱状。

6、结构的底面与所述中间层的底面齐平。 9.一种用于形成图像传感器的方法， 所述方法包括： 在衬底中相邻地形成第一光电探测器和第二光电探测器； 在所述衬底上沉积第一多层膜， 其中， 所述第一多层膜包括第一堆叠层， 所述第一堆叠 层在第一折射率和不同于所述第一折射率的第二折射率之间交替； 在所述第一多层膜上方沉积中间层； 在所述中间层上方沉积掩模层； 冲压所述掩模层以将图案从印模转印至所述掩模层； 在所述掩模层位于适当的位置的情况下， 对所述中间层执行蚀刻， 以将所述图案从所 述掩模层转印至所述中间层； 以及 在所述中间层上沉积第二多层膜， 其中， 所述第二多层膜包括在所述第一折射率和所 述第二折射。

7、率之间交替的第二堆叠层。 10.一种用于形成图像传感器的方法， 所述方法包括： 在衬底中相邻地形成第一光电探测器和第二光电探测器； 权利要求书 1/2 页 2 CN 112117289 A 2 在所述衬底上沉积第一分布式布拉格反射器(DBR)； 在所述第一布拉格反射器上沉积第一中间层和光敏层； 将所述光敏层暴露于辐射， 其中， 所述辐射的强度在所述第一光电探测器和所述第二 光电探测器上面分别具有不同的强度值； 显影所述光敏层， 其中， 在所述显影之后， 所述光敏层的厚度在所述第一光电探测器和 所述第二光电探测器上面分别具有不同的值； 在所述光敏层位于适当的位置的情况下， 对所述第一中间层执行第。

8、一蚀刻， 以将所述 光敏层的厚度变化转印至所述第一中间层； 以及 在所述第一中间层上沉积第二分布式布拉格反射器。 权利要求书 2/2 页 3 CN 112117289 A 3 图像传感器和用于形成图像传感器的方法 技术领域 0001 本发明的实施例涉及图像传感器和用于形成图像传感器的方法。 背景技术 0002 许多器件包括用于感测入射辐射的光电探测器。 例如， 互补金属氧化物半导体 (CMOS)图像传感器可以包括光电探测器阵列， 以将光学图像转换为表示光学图像的数字数 据。 然而， 光电探测器通常几乎没有或根本没有能力区分辐射的不同波长(或颜色)。 因此， 滤波器可以与光电探测器配对以允许光电。

9、探测器感测辐射的特定波长。 发明内容 0003 本发明的实施例提供了一种图像传感器， 包括： 衬底； 第一光电探测器和第二光电 探测器， 相邻地位于所述衬底中； 以及滤色器， 位于所述第一光电探测器和所述第二光电探 测器上面， 其中， 所述滤色器包括： 第一分布式布拉格反射器(DBR)； 第二分布式布拉格反射 器； 和中间层， 位于所述第一分布式布拉格反射器和所述第二分布式布拉格反射器之间， 其 中， 所述中间层的厚度在所述第一光电探测器上面具有第一厚度值并且在所述第二光电探 测器上面具有第二厚度值。 0004 本发明的另一实施例提供了一种用于形成图像传感器的方法， 所述方法包括： 在 衬底中。

10、相邻地形成第一光电探测器和第二光电探测器； 在所述衬底上沉积第一多层膜， 其 中， 所述第一多层膜包括第一堆叠层， 所述第一堆叠层在第一折射率和不同于所述第一折 射率的第二折射率之间交替； 在所述第一多层膜上方沉积中间层； 在所述中间层上方沉积 掩模层； 冲压所述掩模层以将图案从印模转印至所述掩模层； 在所述掩模层位于适当的位 置的情况下， 对所述中间层执行蚀刻， 以将所述图案从所述掩模层转印至所述中间层； 以及 在所述中间层上沉积第二多层膜， 其中， 所述第二多层膜包括在所述第一折射率和所述第 二折射率之间交替的第二堆叠层。 0005 本发明的又一实施例提供了一种用于形成图像传感器的方法， 。

11、所述方法包括： 在 衬底中相邻地形成第一光电探测器和第二光电探测器； 在所述衬底上沉积第一分布式布拉 格反射器(DBR)； 在所述第一布拉格反射器上沉积第一中间层和光敏层； 将所述光敏层暴露 于辐射， 其中， 所述辐射的强度在所述第一光电探测器和所述第二光电探测器上面分别具 有不同的强度值； 显影所述光敏层， 其中， 在所述显影之后， 所述光敏层的厚度在所述第一 光电探测器和所述第二光电探测器上面分别具有不同的值； 在所述光敏层位于适当的位置 的情况下， 对所述第一中间层执行第一蚀刻， 以将所述光敏层的厚度变化转印至所述第一 中间层； 以及在所述第一中间层上沉积第二分布式布拉格反射器。 附图说。

12、明 0006 当结合附图进行阅读时， 从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。 应该指 出， 根据工业中的标准实践， 各个部件未按比例绘制。 实际上， 为了清楚的讨论， 各个部件的 说明书 1/27 页 4 CN 112117289 A 4 尺寸可以任何地增大或减小。 0007 图1示出了包括窄带滤波器的图像传感器的一些执行例的截面图， 其中， 窄带滤波 器具有厚度离散地变化的单个中间层。 0008 图2示出了描述图1的窄带滤波器的传输率作为波长函数的曲线的一些执行例的 图。 0009 图3示出了图1的图像传感器的一些可选的截面图， 其中， 单个中间层的厚度连续 变化。 0010 图4A和图。

13、4B示出了包括窄带滤波器的图像传感器的各个执行例的截面图， 其中， 中间层之间的比率变化并且中间层和窄带滤波器具有均匀的厚度。 0011 图5A至图5D示出了图4A和图4B的中间层的一些执行例的顶部布局。 0012 图6示出了包括窄带滤波器的图像传感器的一些执行例的截面图， 其中， 中间层之 间的比率变化， 中间层具有可变的厚度， 并且窄带滤波器具有均匀的厚度。 0013 图7A和图7B示出了图6的图像传感器的各个可选执行例的截面图。 0014 图8A和图8B示出了包括窄带滤波器的图像传感器的各个执行例的截面图， 其中， 中间层之间的比率变化并且中间层和窄带滤波器具有可变的厚度。 0015 图。

14、9示出了图8A的图像传感器的一些执行例的截面图， 其中， 进一步示出了互连结 构和半导体器件。 0016 图10示出了图9的图像传感器的一些可选执行例的截面图， 其中， 图像传感器是前 照式(FSI)的。 0017 图11至图16、 图17A、 图18、 图19A和图20示出了使用灰色掩模来形成包括窄带滤波 器的图像传感器的方法的一些执行例的一系列截面图， 该窄带滤波器具有厚度变化的单个 中间层。 0018 图17B、 图17C、 图19B和图19C示出了根据灰色掩模的一些执行例的图17A和图19A 中的灰色掩模的操作。 0019 图21示出了图11至图16、 图17A、 图18、 图19A和。

15、图20的方法的一些执行例的框图。 0020 图22至图31示出了图11至图16、 图17A、 图18、 图19A和图20的方法的一些可选执行 例的一系列截面图， 其中使用印章代替灰色掩模。 0021 图32示出了图22至图31的方法的一些执行例的框图。 0022 图33至图39示出了形成包括窄带滤波器的图像传感器的方法的一些执行例的一 系列截面图， 其中， 中间层之间的比率变化并且中间层和窄带滤波器具有均匀的厚度。 0023 图40示出了图33至图39的方法的一些执行例的框图。 0024 图41至图48示出了图33至图39的方法的一些可选执行例的一系列截面图， 其中使 用了印章。 0025 图。

16、49示出了图41至图48的方法的一些执行例的框图。 0026 图50至图54示出了形成包括窄带滤波器的图像传感器的方法的一些执行例的一 系列截面图， 其中， 中间层之间的比率变化并且中间层和窄带滤波器具有可变的厚度。 0027 图55示出了图50至图54的方法的一些执行例的框图。 0028 图56至图62示出了形成包括窄带滤波器的图像传感器的方法的一些执行例的一 系列截面图， 其中， 中间层之间的比率变化， 中间层具有可变的厚度， 并且窄带滤波器具有 说明书 2/27 页 5 CN 112117289 A 5 均匀的厚度。 0029 图63示出了图56至图62的方法的一些执行例的框图。 003。

17、0 图64至图66示出了形成图像传感器的一些执行例的一系列截面图， 该图像传感器 是前照式的并且包括窄带滤波器。 具体实施方式 0031 以下公开内容提供了许多用于实现本发明的不同特征的不同执行例或实例。 下面 描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。 当然， 这些仅仅是实例， 而不旨在限制本发 明。 例如， 以下描述中， 在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件 直接接触形成的执行例， 并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部 件， 从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的执行例。 此外， 本发明可在各个执行例 中重复参考标号和/或字符。 该重复是为了简单和。

18、清楚的目的， 并且其本身不指示所讨论的 各个执行例和/或配置之间的关系。 0032 而且， 为便于描述， 在此可以使用诸如 “在之下” 、“在下方” 、“下部” 、“在之 上” 、“上部” 等空间相对术语， 以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)原件 或部件的关系。 除了图中所示的方位外， 空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不 同方位。 装置可以以其它方式定向(旋转90度或在其它方位上)， 而本文使用的空间相对描 述符可以同样地作出相应的解释。 0033 一种类型的波长滤波器是吸收滤波器。 吸收滤波器是由吸收某些波长的辐射而传 输其它波长的辐射的材料制成的滤波器。 吸收滤波器。

19、受到可用材料的限制， 从而可能难以 控制吸收滤波器的特性。 例如， 可能难以实现窄的传输带。 窄的传输带可以是例如宽度小于 约50纳米的传输带。 0034 另一类型的波长滤波器是微腔滤波器。 微腔过滤器包括一对金属板和夹在金属板 之间的薄膜。 薄膜限定了微腔， 在该微腔内对于传输带中的波长产生构造性界面， 并且在该 微腔内对于传输带之外的波长产生破坏性界面。 然而， 尽管对于传输带内的波长具有构造 性界面， 但是由于金属板的金属吸收， 微腔滤波器的传输率较差。 此外， 通过改变薄膜的厚 度来改变传输带。 然而， 在图像传感器和其它器件中通常一起使用具有不同传输带的多个 波长滤波器。 这导致许多。

20、掩模来设定各个波长滤波器的厚度， 并且由于掩模昂贵而导致高 成本。 0035 另一类型的波长滤波器是采用具有周期性图案的金属纳米结构的等离子体滤波 器。 金属纳米结构通过表面等离子体激元效应过滤辐射的波长， 并且可以通过改变周期性 图案的间距来调节。 但是， 等离子滤波器的光谱高度依赖于辐射的入射角， 这限制了等离子 滤波器的应用。 此外， 由于金属纳米结构的金属吸收， 使得传输率较差。 0036 本申请的各个执行例针对包括波长可调窄带滤波器的图像传感器， 以及用于形成 图像传感器的方法。 在一些执行例中， 图像传感器包括衬底、 第一光电探测器、 第二光电探 测器和滤波器。 第一和第二光电探测。

21、器在衬底中相邻。 该滤波器位于第一和第二光电探测 器上面， 并且包括第一分布式布拉格反射器(DBR)、 第二DBR以及位于第一和第二DBR之间的 第一中间层。 第一中间层的厚度在第一光电探测器上面具有第一厚度值并且在第二光电探 测器上面具有第二厚度值。 在一些执行例中， 滤波器被限制到单个中间层(即， 第一中间 说明书 3/27 页 6 CN 112117289 A 6 层)。 在其它执行例中， 滤波器还包括第二中间层， 该第二中间层限定嵌入在第一中间层中 并且具有与第一中间层不同的折射率的柱状结构。 0037 增加第一中间层的厚度会增加滤波器的传输波长(即， 减小滤波器的传输频率)， 而减小。

22、厚度会减小滤波器的传输波长(即， 增加滤波器的传输频率)。 因为第一中间层的厚 度在第一和第二光电探测器处不同， 所以滤波器的传输波长在第一和第二光电探测器处不 同。 在其中滤波器还包括第二中间层的执行例中， 由于折射率不同， 所以中间层的一个具有 相对较低的折射率， 并且中间层的一个具有相对较高的折射率。 这允许在第一和第二光电 探测器之间调整高折射率材料与低折射率材料的比率。 增加该比率将增加滤波器的传输波 长(即， 减小滤波器的传输频率)。 减小该比率将减小滤波器的传输波长(即， 增加滤波器的 传输频率)。 通过调节第一中间层的厚度和/或通过调节该比率， 可以在第一和第二光电探 测器处调。

23、节传输波长。 调整厚度可以进行粗调， 并且调整比率可以进行细调。 此外， 通过形 成具有第一DBR和第二DBR以及第一中间层的滤波器， 传输带可以较窄。 此外， 由于可以在不 具有吸收性材料(例如， 金属或某种其它吸收性材料)的情况下形成第一DBR和第二DBR， 因 此可以在传输带处实现高传输率。 0038 参考图1， 提供了包括窄带滤波器102的图像传感器的一些执行例的截面图100。 窄 带滤波器102位于衬底104上面， 衬底104中布置有多个光电探测器106。 衬底104可以例如是 块状单晶硅衬底或一些其它合适的半导体衬底。 多个光电探测器106包括第一光电探测器 106a、 第二光电探。

24、测器106b和第三光电探测器106c。 窄带滤波器102包括彼此堆叠的多个第 一折射率层108、 多个第二折射率层110和层间结构112。 0039 第一折射率层108和第二折射率层110在层间结构112之上和之下以周期性图案交 替堆叠。 下多层膜114和上多层膜116由第一折射率层108和第二折射率层110限定。 下多层 膜114由在层间结构112下方以周期性图案交替堆叠的第一折射率层108和第二折射率层 110中的三个或更多个限定。 上多层膜116由在层间结构112上方以周期性图案交替堆叠的 第一折射率层108和第二折射率层110中的三个或更多个限定。 在一些执行例中， 下多层膜 114和。

25、上多层膜116是或限定DBR。 下多层膜114和上多层膜116产生低传输带(即， 通过窄带 滤波器102的传输率较低的波长范围)。 0040 层间结构112是或包括第一中间层112f。 当与第一折射率层108和/或第二折射率 层110相比时， 第一中间层110f具有不同的折射率、 不同的厚度、 不同的材料或前述的任何 组合， 以破坏下多层膜114和/或上多层膜116的周期性图案。 破坏周期性图案使得高传输带 (即， 通过窄带滤波器102的传输率较高的波长范围)将低传输带平分。 此外， 第一中间层 112f具有在光电探测器106上离散地变化的厚度Tfi。 例如， 第一中间层112f的厚度Tfi在。

26、第 一光电探测器106a上面具有与在第二光电探测器106b上面不同的值。 可变厚度改变了高传 输带的位置。 0041 在图像传感器的使用期间， 窄带滤波器102在到达光电探测器106的途中接收辐射 118。 此外， 窄带滤波器102通过界面处反射的相长和相消干涉将辐射118选择性地传输至光 电探测器106， 该界面位于第一折射率层108和第二折射率层110和第一中间层112f之间。 这 样的选择性传输进而允许光电探测器106在辐射的不同波长之间以及因此在辐射的不同颜 色之间进行区分。 0042 如上所述， 下多层膜114和上多层膜116产生低传输带。 低传输率可以例如是小于 说明书 4/27 。

27、页 7 CN 112117289 A 7 约40、 30、 20或某个其它合适值的传输率。 另外， 层间结构112产生高传输带。 高传输 率是大于低传输率的传输率， 并且可以例如是超过约80、 90、 95或其它合适值的传输 率。 此外， 由于微带滤波器102可以在没有金属和其它高吸收性材料的情况下形成， 因此高 传输率可以例如是与微腔滤波器和/或等离子体滤波器相比较高的传输率。 高传输带也较 窄， 并将低传输带分为上段和下段。 窄的传输带可以例如是宽度小于约20、 35或50纳米的传 输带。 然而， 其它宽度也是可以的。 0043 增加第一中间层112f的厚度Tfi将高传输带偏移到更高的波长。

28、。 类似地， 减小厚度 Tfi将高传输带偏移到较低的波长。 因为第一中间层110f的厚度Tfi在光电探测器106上变 化， 所以高传输带在光电探测器106上变化。 例如， 与在第二光电探测器106b正上方相比， 在 第三光电探测器106c正上方的高传输带可以具有更低的波长。 因为高传输带在光电探测器 106上变化， 所以窄带滤波器102允许光电探测器106在辐射的不同波长和辐射的不同颜色 之间进行区分。 0044 继续参考图1， 第一折射率层108在每个第一折射率层108处具有相同或基本相同 的第一折射率。 此外， 第二折射率层110在每个第二折射率层110处具有相同或基本相同的 第二折射率。。

29、 第一折射率大于第二折射率， 反之亦然。 第一折射率和/或第二折射率可以例 如为约1.0-4.5、 约1.0-2.5或约1.5-4.5。 然而， 其它折射率值也是可以的。 0045 第一折射率层108在每个第一折射率层108处具有相同或基本相同的第一厚度 Tfri， 并且第二折射率层110在每个第二折射率层110处具有相同或基本相同的第二厚度 Tsri。 第一厚度Tfri和/或第二厚度Tsri可以例如为约15-300纳米、 约25-300纳米或约15-200 纳米。 然而， 其它厚度值也是可以的。 0046 第一折射率层108是或包括第一材料， 并且第二折射率层110是或包括第二材料。 在一些。

30、执行例中， 第一厚度Tfri和第二厚度Tsri不同并且第一材料和第二材料相同。 在其它 执行例中， 第一厚度Tfri和第二厚度Tsri不同， 并且第一材料和第二材料不同。 在其它执行例 中， 第一厚度Tfri和第二厚度Tsri相同， 并且第一材料和第二材料不同。 在一些执行例中， 第 一材料和第二材料对于要通过窄带滤波器102传输的波长具有低吸收。 低吸收可以例如是 小于约30、 20、 10或某个其它合适值的吸收。 低吸收材料与通常具有高吸收的金属形 成对比。 在一些执行例中， 第一和第二材料是电介质。 第一材料和/或第二材料可以例如是 或包括氧化硅、 氧化钛或一些其它合适的材料。 0047。

31、 在其中第一折射率小于第二折射率的一些第一执行例中， 第一折射率为约1.0- 2.5， 第二折射率为约1.5-4.5， 第一厚度Tfri为约25-300纳米， 第二厚度Tsri为约15-200纳 米， 第一材料是氧化硅， 第二材料是氧化钛， 或前述的任何组合。 在第一折射率大于第二折 射率的一些第二执行例中， 第一折射率为约1.5-4.5， 第二折射率为约1.0-2.5， 第一厚度 Tfri为约15-200纳米， 第二厚度Tsri为约25-300纳米， 第一材料为氧化钛， 第二材料为氧化 硅， 或前述的任何组合。 然而， 其它材料、 厚度和折射率适用于第一和第二执行例。 在一些执 行例中， 在。

32、折射率、 材料、 厚度或前述的任何组合方面， 每个第一折射率层108与每个其它第 一折射率层108彼此相同。 类似地， 在一些执行例中， 在折射率、 材料、 厚度或前述的任何组 合方面， 每个第二折射率层110与每个其它第二折射率层110彼此相同。 0048 在一些执行例中， 第一中间层112f的折射率与第一折射率层108的第一折射率和/ 或第二折射率层110的第二折射率不同。 第一中间层112f的折射率为约1.0-4.5、 约1.0- 说明书 5/27 页 8 CN 112117289 A 8 2.75、 约2.75-4.5或一些其它合适的折射率值。 在一些执行例中， 第一中间层112f的厚。

33、度Tfi 与第一折射率层108的第一厚度Tfri和/或第二折射率层110的第二厚度Tsri不同。 在一些执 行例中， 第一中间层112f的厚度Tfi为约30-600纳米、 约30-315纳米、 约315-600纳米或一些 其它合适的厚度值。 0049 在一些执行例中， 第一中间层112f是或包括与第一折射率层108的第一材料和/或 第二折射率层110的第二材料不同的材料。 中间层112f是透明的和/或对于由窄带滤波器 102传输的波长具有低吸收。 低吸收可以例如是小于约30、 20、 10或一些其它合适值 的吸收。 在一些执行例中， 第一中间层112f是或包括电介质。 第一中间层112f可以例。

34、如是或 包括氧化硅、 氧化钛或一些其它合适的材料。 0050 参考图2， 提供了描述图1的窄带滤波器102的传输率作为波长的函数的曲线202的 一些执行例的曲线图200。 下多层膜114和上多层膜116(见图1)产生低传输带204。 低传输带 204的锐度可以例如通过增加下多层膜114和上多层膜116中的第一折射率层108和第二折 射率层110(见图1)的数量来增加。 低传输带204的锐度可以是例如在低传输带204的上下极 限处的曲线202的陡度。 0051 低传输带204的位置取决于第一折射率层108的厚度Tfri和第二折射率层110的厚 度Tsri以及第一折射率层108和第二折射率层110。

35、的折射率。 低传输带204的中心波长 可以 如下： 2(n1Tfri+n2Tsri)/m。 n1和n2分别是第一折射率层108的折射率和第二折射率层110 的折射率。 Tfri和Tsri分别是第一折射率层108的厚度和第二折射率层108的厚度。 m是光学响 应的阶数， 它是大于零的整数。 0052 低传输带204的宽度 取决于低传输带204的中心波长 ， 并且还取决于第一折射 率层108和第二折射率层110的折射率。 例如， 低传输带204的宽度 可以如下： n/ 2。 n是第一折射率层108的折射率和第二折射率层110的折射率之间的差。 0053 层间结构112限定了将低传输带204平分的高。

36、传输带206。 随着第一中间层112f的 厚度Tfi增加和/或第一中间层112f的折射率增加， 高传输带206的峰朝向更高波长偏移。 此 外， 随着第一中间层112f的厚度Tfi减小和/或第一中间层112f的折射率减小， 高传输带206 的峰朝向更低波长偏移。 0054 参考图3， 提供了图1的图像传感器的一些可选执行例的截面图， 其中， 第一中间层 112f的厚度Tfi横跨光电探测器106连续变化。 例如， 厚度Tfi可以从第一光电探测器106a到 第三光电探测器106c连续减小。 0055 参考图4A， 提供了图1的图像传感器的一些可选执行例的截面图400A， 其中， 第一 中间层112f。

37、的厚度Tfi在光电探测器106上是均匀或基本均匀的， 并且层间结构112包括第二 中间层112s。 第二中间层112s的厚度Tsi与第一中间层112f的厚度Tfi相同或基本相同， 并且 在光电探测器106上是均匀或基本均匀的。 此外， 第二中间层112s具有与第一中间层112f不 同的折射率， 并且在第一中间层112f中限定多个柱状结构402。 在一些执行例中， 第二中间 层112s的折射率大于第一中间层112f。 在其它执行例中， 第二中间层112s的折射率小于第 一中间层112f。 0056 柱状结构402以周期Pe在光电探测器106上周期性地重复， 因此第二中间层112s具 有周期性图案。

38、。 此外， 柱状结构402的周期Pe和/或柱状结构402的各个体积在光电探测器 106上变化， 因此周期性图案在光电探测器106上变化。 例如， 位于第一光电探测器106a上面 说明书 6/27 页 9 CN 112117289 A 9 的柱状结构的各个体积大于位于第二光电探测器106b上面的柱状结构的各个体积。 各个体 积可以例如通过柱状结构402的各个宽度W、 柱状结构402的各个形状、 柱状结构402的其它 合适的参数或前述的任何组合而变化。 周期Pe和宽度W小于高传输带(例如， 见图2中的 206)。 0057 周期性图案的变化改变了第二中间层112s与第一中间层112f的比率。 增加。

39、该比率 增加了第二中间层112s的填充因子， 同时减小了第一中间层112f的填充因子。 减小该比率 减小了第二中间层112s的填充因子， 同时增加了第一中间层112f的填充因子。 因为周期Pe 和宽度W小于高传输带， 所以改变比率并因此改变填充因子改变了层间结构112的有效折射 率。 如果周期Pe和宽度W大于高传输带， 填充因子可能不会改变有效折射率。 在其中第二中 间层112s具有比第一中间层112f大的折射率的执行例中， 增加第二中间层112s的填充因子 增加了层间结构112的有效折射率。 另一方面， 在其中第二中间层112s具有比第一中间层 112f小的折射率的执行例中， 增加第二中间层。

40、112s的填充因子减小了层间结构112的有效 折射率。 0058 层间结构112的有效折射率的变化改变了高传输带的位置。 有效折射率的增加将 高传输带偏移到更高的波长， 而有效折射率的减小将高传输带偏移到更低的波长。 因此， 可 以采用第二中间层112s的周期性图案的变化来改变层间结构112的有效折射率， 从而改变 高传输带。 这进而可以用于允许光电探测器106在辐射的不同波长之间以及因此在辐射的 不同颜色之间进行区分。 0059 例如， 如图所示， 周期性结构在第一光电探测器106a、 第二光电探测器106b和第三 光电探测器106c的每个上面是不同的。 第二中间层112s的填充因子在第三光。

41、电探测器106c 上面比在第二光电探测器106b上面高， 并且在第一光电探测器106a上面比在第三光电探测 器106c上面高。 在其中第二中间层112s具有比第一中间层112f高的折射率的执行例中， 有 效折射率和高传输带在第三光电探测器106c上面比在第二光电探测器106b上面更高并且 在第一光电探测器106a上面比在第三光电探测器106c上面更高。 另一方面， 在其中第二中 间层112s具有比第一中间层112f低的折射率的执行例中， 有效折射率和高传输带在第三光 电探测器106c上面比在第二光电探测器106b上面更低， 并且在第一光电探测器106a上面比 在第三光电探测器106c上面更低。。

42、 0060 在一些执行例中， 第二中间层112s的折射率与第一折射率层108的折射率和/或第 二折射率层110的折射率不同。 在一些执行例中， 第二中间层112s的折射率为约1.0-4.5、 约 1.0-2.75、 约2.75-4.5或其它合适的值。 在一些执行例中， 第二中间层112s的折射率为约 1.5-4.5， 而第一中间层112f的折射率为约1.0-2.5， 反之亦然。 然而， 其它折射率值也是可 以的。 0061 在一些执行例中， 第二中间层112s是或包括与第一折射率层108和/或第二折射率 层110不同的材料。 在一些执行例中， 第二中间层112s是或包括与第一中间层112f不同。

43、的材 料和/或是或包括电介质。 在一些执行例中， 第二中间层112s是透明的和/或对于由窄带滤 波器102传输的波长具有低吸收。 低吸收可以例如是小于约30、 20、 10或其它合适的 值。 在一些执行例中， 第二中间层112s是或包括氧化硅、 氧化钛或一些其它合适的材料。 在 一些执行例中， 第二中间层112s是或包括氧化钛， 并且第一中间层112f是或包括氧化硅， 反 之亦然。 说明书 7/27 页 10 CN 112117289 A 10 0062 参考图4B， 提供了图4A的图像传感器的一些可选执行例的截面图400B， 其中， 第二 中间层112s的厚度Tsi大于第一中间层112f的厚。

44、度Tfi， 并且延伸穿过窄带滤波器102的整个 厚度。 0063 参考图5A， 提供了图4A和图4B的中间层结构112的一些执行例的顶部布局500A， 其 中， 柱状结构402是圆形的。 顶部布局500A可以例如沿着图4A和图4B中的线A截取。 在可选执 行例中， 柱状结构402可以是三角形、 正方形、 矩形或一些其它合适的形状。 柱状结构402的 形状可以例如用于改变第二中间层112s的周期性结构， 并且因此可以例如用于改变第一中 间层112f和第二中间层112s的填充因子。 填充因子的变化使得层间结构112的有效折射率 变化。 0064 参考图5B至图5D， 提供了图5A的层间结构112的。

45、一些可选执行例的顶部布局500B- 500D。 如图5B所示， 增加柱状结构402的周期Pe以减小第二中间层112s的填充因子。 如图5C 所示， 第一中间层112f和第二中间层112s已经被切换， 因此第一中间层112f限定柱状结构 402。 如图5D所示， 柱状结构402是菱形的。 此外， 柱状结构402的各个宽度W和柱状结构402的 周期Pe是变化的。 0065 参考图6， 提供了图1的图像传感器的一些可选执行例的截面图600， 其中， 层间结 构112包括位于第一中间层112f下面的第二中间层112s。 在可选执行例中， 第二中间层112s 位于第一中间层112f上面。 此外， 第二中。

46、间层112s的厚度Tsi在光电探测器106上离散地变 化， 并且第一中间层112f的厚度Tfi和第二中间层112s的厚度Tsi变化， 使得层间结构112的 厚度Ti(即， 第一中间层112f的厚度Tfi和第二中间层112s的厚度Tsi的总和)是均匀或基本均 匀的。 0066 通过改变横跨光电探测器106的第一中间层112f的厚度Tfi和第二中间层112s的厚 度Tsi， 改变了横跨光电探测器的第二中间层112s与第一中间层112f的比率。 增加该比率增 加第二中间层112s的填充因子， 同时减小第一中间层112f的填充因子。 减小该比率减小了 第二中间层112s的填充因子， 同时增加了第一中间。

47、层112f的填充因子。 如上所述， 这样的填 充因子变化改变了横跨光电探测器106的层间结构112的有效折射率， 并且因此改变了横跨 光电探测器106的窄带滤波器102的高传输带。 因此， 第一中间层112f的厚度Tfi和第二中间 层112s的厚度Tsi的变化可用于改变层间结构112的有效折射率， 并且因此改变高传输带。 这 进而可以用于允许光电探测器106在辐射的不同波长之间以及因此在辐射的不同颜色之间 进行区分。 0067 例如， 如图所示， 第一中间层112f的厚度Tfi和第二中间层112s的厚度Tsi在第一光 电探测器106a、 第二光电探测器106b和第三光电探测器106c的每个上面。

48、不同， 因此第一中 间层112f和第二中间层112s的填充因子不同。 第二中间层112s的填充因子在第三光电探测 器106c上面比在第二光电探测器106b上面高， 并且在第一光电探测器106a上面比在第三光 电探测器106c上面高。 在其中第二中间层112s具有比第一中间层112f高的折射率的执行例 中， 有效折射率和高传输带在第三光电探测器106c上面比在第二光电探测器106b上面高并 且在第一光电探测器106a上面比在第三光电探测器106c上面高。 在其中第二中间层112s具 有比第一中间层112f低的折射率的执行例中， 有效折射率和高传输带在第三光电探测器 106c上面比在第二光电探测器。

49、106b上面高并且在第一光电探测器106a上面比在第三光电 探测器106c上面低。 说明书 8/27 页 11 CN 112117289 A 11 0068 参考图7A和图7B， 提供了图6的图像传感器的一些可选执行例的截面图700A、 700B， 其中多个光电探测器106还包括第四光电探测器106d。 此外， 第二中间层112s进一步 限定如关于图4A所描述的柱状结构402。 如图7A所示， 第二中间层112s位于第一中间层112f 下面。 如图7B所示， 第二中间层112s位于第一中间层112f上面。 在一些执行例中， 沿线B截取 的柱状结构402的顶部布局如图5B所示。 在可选执行例中，。

50、 柱状结构402的顶部布局如图5A、 图5C和图5D中的任何一个所示。 但是， 其它顶部布局也是可以的。 0069 柱状结构402与第一中间层112f的厚度Tfi和第二中间层112s的厚度Tsi的变化一 起用于改变第一中间层112f和第二中间层112s的填充因子。 如上所述， 这样的填充因子变 化改变了横跨光电探测器106的层间结构112的有效折射率， 并因此改变了横跨光电探测器 106的窄带滤波器102的高传输带(例如， 见图2中的206)。 这进而允许窄带滤波器102选择性 地将辐射传输到光电探测器106， 使得光电探测器106可以在辐射的不同波长之间并且因此 辐射的不同颜色之间进行区分。。