组合结构、滤光器、图像传感器、相机和电子装置的制作方法

[0001]
公开了组合结构、滤光器、图像传感器、相机模块和电子装置。


背景技术：

[0002]
已经使用包括将图像存储为电信号的图像传感器的电子装置，诸如手机、数码相机、便携式摄像机或相机。
[0003]
这些电子装置可以包括滤光器以减少或防止由除了可见波长光谱之外的其它区域(例如其它波长光谱)中的光引起的光学畸变或者通过在除了可见波长光谱之外的其它波长光谱中的光来提高可见度。


技术实现要素：

[0004]
一些示例实施方式提供一种组合结构，该组合结构能够以薄的厚度实现除了可见波长区域(“波长区域”或“区域”在这里被可互换地称为“波长光谱”)之外的光的期望光学特性。
[0005]
一些示例实施方式提供一种包括该组合结构的滤光器。
[0006]
一些示例实施方式提供一种包括该组合结构或该滤光器的图像传感器。
[0007]
一些示例实施方式提供一种相机模块，其包括该组合结构、该滤光器或该图像传感器。
[0008]
一些示例实施方式提供一种电子装置，其包括该组合结构、该滤光器、该图像传感器或该相机模块。
[0009]
根据一些示例实施方式，一种组合结构可以包括单位单元的面内图案，其中所述单位单元中的每个单位单元包括纳米结构以及与纳米结构相邻的光吸收层，每个纳米结构具有小于近红外波长的尺寸,该光吸收层包括配置为吸收近红外波长光谱的至少一部分中的光的近红外吸收材料。纳米结构可以在单位单元中限定纳米结构阵列。组合结构的在近红外波长光谱中的透射光谱的在50％透射率处的波长宽度可以比纳米结构阵列的在近红外波长光谱中的透射光谱的在50％透射率处的波长宽度宽。
[0010]
纳米结构阵列的近红外波长光谱中的透射光谱可以具有彼此分开的第一局部极小点和第二局部极小点以及在第一局部极小点和第二局部极小点之间的第一局部极大点，并且在第一局部极小点或第二局部极小点处的透射率与在第一局部极大点处的透射率之间的差可以大于约30％。
[0011]
组合结构的近红外波长光谱中的透射光谱可以具有彼此分开的第三局部极小点和第四局部极小点以及在第三局部极小点和第四局部极小点之间的第二局部极大点，并且在第三局部极小点或第四局部极小点处的透射率与在第二局部极大点处的透射率之间的差可以小于在第一局部极小点或第二局部极小点处的透射率与在第一局部极大点处的透射率之间的差。
[0012]
在第三局部极小点或第四局部极小点处的透射率与在第二局部极大点处的透射
率之间的差可以小于约30％。
[0013]
纳米结构阵列可以包括第一纳米结构、第二纳米结构和第三纳米结构的平行图案，并且第一纳米结构和第二纳米结构之间的间隙的大小可以不同于第二纳米结构和第三纳米结构之间的间隙的大小。
[0014]
第一纳米结构和第二纳米结构之间的间隙可以是第二纳米结构和第三纳米结构之间的间隙的约1.05倍至约5倍。
[0015]
纳米结构阵列可以包括彼此相邻的第一纳米结构和第二纳米结构，并且第一纳米结构的尺寸可以不同于第二纳米结构的尺寸。
[0016]
第一纳米结构的宽度可以是第二纳米结构的宽度的约1.05倍至5倍。
[0017]
第一纳米结构的厚度可以是第二纳米结构的厚度的约1.05倍至5倍。
[0018]
单位单元可以包括彼此相邻的第一单位单元和第二单位单元，第一单位单元可以包括第一纳米结构和第二纳米结构，第二单位单元可以包括第三纳米结构和第四纳米结构，第一纳米结构、第二纳米结构、第三纳米结构和第四纳米结构可以限定在一个方向上延伸的纳米结构的线形序列(linear sequence)，并且第一纳米结构和第二纳米结构之间的间隙的大小可以不同于第二纳米结构和第三纳米结构之间的间隙的大小。
[0019]
第一纳米结构和第二纳米结构之间的间隙可以是第二纳米结构和第三纳米结构之间的间隙的约0.2倍至约0.9倍或约1.05倍至约5倍。
[0020]
组合结构的在近红外波长光谱中的透射光谱的在50％透射率处的波长宽度可以是纳米结构阵列的在近红外波长光谱中的透射光谱的在50％透射率处的波长宽度的约1.2倍至5倍。
[0021]
组合结构的在近红外波长光谱中的透射光谱的在50％透射率处的波长宽度可以为约40nm至约200nm。
[0022]
光吸收层可以在所述纳米结构中的一个或更多个纳米结构的下表面、上表面和/或一个或更多个侧表面中的至少一个处。
[0023]
纳米结构和光吸收层可以彼此接触。
[0024]
近红外波长可以在大于约700nm且小于或等于约1200nm的范围内。
[0025]
近红外波长可以在约890nm至约990nm的范围内。
[0026]
纳米结构可以每个包括在940nm的波长处具有大于或等于约2.0的折射率的高折射率材料。
[0027]
纳米结构可以每个包括钛氧化物、硅、铝、iii-v族半导体化合物或其组合。
[0028]
近红外吸收材料的最大吸收波长可以在约890nm至约990nm的范围内。
[0029]
组合结构的厚度可以小于或等于约1μm。
[0030]
根据一些示例实施方式，一种组合结构可以包括单位单元的面内图案。所述单位单元中的每个单位单元可以包括两个或更多个纳米结构和光吸收层，每个纳米结构具有比近红外波长小的尺寸，该光吸收层与所述两个或更多个纳米结构中的一个或更多个纳米结构的下表面、上表面和/或一个或更多个侧表面中的至少一个相邻，该光吸收层包括配置为吸收近红外波长光谱的至少一部分的光的近红外吸收材料。单位单元可以包括彼此相邻的第一单位单元和第二单位单元。第一单位单元可以包括第一纳米结构和第二纳米结构。第二单位单元可以包括第三纳米结构和第四纳米结构。第一纳米结构、第二纳米结构、第三纳
米结构和第四纳米结构可以限定在一个方向上延伸的纳米结构的线形序列。第一纳米结构的尺寸可以不同于第二纳米结构的尺寸，或者第一纳米结构和第二纳米结构之间的间隙的大小可以不同于第二纳米结构和第三纳米结构之间的间隙的大小。
[0031]
第一纳米结构的尺寸可以不同于第二纳米结构的尺寸，并且第一纳米结构的宽度可以是第二纳米结构的宽度的约1.05倍至约5倍。
[0032]
第一纳米结构和第二纳米结构之间的间隙可以不同于第二纳米结构和第三纳米结构之间的间隙，并且第一纳米结构和第二纳米结构之间的间隙可以是第二纳米结构和第三纳米结构之间的间隙的约0.2倍至约0.9倍或约1.05倍至约5倍。
[0033]
根据一些示例实施方式，提供一种包括该组合结构的滤光器。
[0034]
根据一些示例实施方式，提供一种包括该滤光器的相机。
[0035]
根据一些示例实施方式，一种图像传感器可以包括：半导体基板，包括多个光电二极管；和滤光器，在半导体基板上并配置为阻挡近红外波长光谱的至少一部分中的光，其中滤光器包括该组合结构。
[0036]
图像传感器还可以包括在滤光器上的滤色器。
[0037]
根据一些示例实施方式，一种相机包括该图像传感器。
[0038]
根据一些示例实施方式，一种电子装置包括该滤光器、该图像传感器或该相机。
[0039]
可以以薄的厚度有效地实现对于近红外波长光谱中的光的期望光学特性。
附图说明
[0040]
图1是示出根据一些示例实施方式的组合结构中的多个单位单元的布置的俯视平面图，
[0041]
图2是示出图1的组合结构10的区域a的放大示例的示意性俯视平面图，
[0042]
图3是示出图1的组合结构10的区域a的放大示例的示意性剖视图，
[0043]
图4是示出图1的组合结构10的区域a的另一放大示例的示意性剖视图，
[0044]
图5是示出图1的组合结构10的区域a的另一放大示例的示意性剖视图，
[0045]
图6是示出图1的组合结构10的区域a的另一放大示例的示意性剖视图，
[0046]
图7是示出根据一些示例实施方式的相机模块的一示例的示意图，
[0047]
图8是示出根据一些示例实施方式的相机模块的一示例的示意图，
[0048]
图9是示出根据一些示例实施方式的图像传感器的一示例的剖视图，
[0049]
图10是示出根据一些示例实施方式的图像传感器的另一示例的剖视图，
[0050]
图11是示出根据一些示例实施方式的图像传感器的另一示例的剖视图，
[0051]
图12是示出根据一些示例实施方式的图像传感器的另一示例的剖视图，
[0052]
图13是示出根据一示例的纳米结构阵列的光谱的曲线图，
[0053]
图14是示出根据一示例的组合结构的透射光谱的图，
[0054]
图15是示出根据示例1至4以及参考示例1和2的透射光谱的曲线图，
[0055]
图16是示出根据示例1至4以及参考示例1和2的反射光谱的曲线图，
[0056]
图17是示出根据示例1至4以及参考示例1和2的吸收光谱的曲线图，
[0057]
图18是示出根据示例1、5和6以及参考示例3的透射光谱的曲线图，
[0058]
图19是示出根据示例1、5和6以及参考示例3的反射光谱的曲线图，以及
[0059]
图20是示出根据示例1、5和6以及参考示例3的吸收光谱的曲线图。
具体实施方式
[0060]
在下文，将详细描述示例实施方式，使得本领域技术人员将理解所述示例实施方式。然而，本公开可以以许多不同的形式来实现，并且不被解释为限于这里阐述的示例实施方式。
[0061]
在附图中，为了清楚起见，层、膜、面板、区域等的厚度被夸大。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。将理解，当一元件诸如层、膜、区域或基板被称为在另一元件“上”时，它可以直接在该另一元件上，或者也可以存在居间的元件。相反，当一元件被称为“直接在”另一元件“上”时，则不存在居间的元件。
[0062]
在下文，参照附图描述根据一些示例实施方式的组合结构。
[0063]
图1是示出根据一些示例实施方式的组合结构中的多个单位单元的布置的俯视平面图，图2是示出图1的组合结构10的区域a的放大示例的示意性俯视平面图，图3是示出图1的组合结构10的区域a的放大示例的示意性剖视图。
[0064]
根据一些示例实施方式的组合结构10包括沿着面内方向重复布置的多个单位单元(u)，例如多个单位单元(u)沿着行和/或列规则地或周期性地布置。例如，组合结构10可以包括在一平面中重复地或周期性地(例如，以一图案)布置的多个单位单元以建立单位单元(u)的面内(例如二维)图案(例如“阵列”)。在一个或更多个面内方向上重复地布置的多个单位单元(u)可以在这里被可互换地称为单位单元(u)的面内图案，其中所述面内图案可以包括单位单元(u)的至少一个行图案和/或列图案、和/或布置在至少一行和/或至少一列(例如多行和多列)中的单位单元(u)的阵列。
[0065]
每个单位单元(u)包括一个或更多个三维纳米结构11a和光吸收层12。在一些示例实施方式中，给定单位单元(u)可以包括单个纳米结构11a和光吸收层12，并且将理解，这里关于“纳米结构11a”和/或多个纳米结构11a给出的描述可以应用于多个单位单元(u)中的纳米结构11a，其中每个单位单元(u)包括单个单独的纳米结构11a而不是多个纳米结构11a。
[0066]
在一些示例实施方式中，每个单位单元(u)可以包括两个或更多个纳米结构11a。在附图中，在一些示例实施方式中，示出其中在每个单位单元(u)中包括两个纳米结构11a的结构，但是一些示例实施方式不限于此。每个单位单元(u)可以包括两个或更多个纳米结构11a，例如2至10、2至8、2至7、2至6或2至5个纳米结构11a。
[0067]
在一些示例实施方式中，单位单元(u)包括多个纳米结构11a，该多个纳米结构11a可以沿着多个单位单元(u)中的行和/或列重复地或周期地布置以形成纳米结构阵列11。重申地，该多个纳米结构11a可以在所述多个单位单元(u)中限定纳米结构阵列11。纳米结构阵列11可以是具有被称为超材料或超结构的光学性质的结构，并可以根据多个三维纳米结构11a的重复或周期性的布置而表现出在二维平面结构中不出现的独特的光学性质。
[0068]
纳米结构11a可以包括具有高折射率的高折射率材料。折射率可以具有波长分布，并且纳米结构11a可以每个包括高折射率材料，该高折射率材料具有在约900nm至约1000nm(例如约940nm)处的例如大于或等于约2.0、大于或等于约2.3、大于或等于约2.5、大于或等于约3.0、大于或等于约3.5或大于或等于约4.0的折射率。在一些示例实施方式中，纳米结
构11a的折射率可以为约2.0至约5.0、约2.3至约5.0、约2.5至约5.0、约2.0至约4.0、约2.3至约4.0、约2.5至约4.0或约2.5至约3.5。在一些示例实施方式中，纳米结构11a可以每个包括具有所述折射率的绝缘体、导体、半导体或其组合，例如氧化物、氮化物、硫化物、金属、半导体、半导体化合物、或其组合，例如钛氧化物、锌氧化物、铟氧化物、锆氧化物、硅、铝、iii-v族半导体化合物或其组合，但是不限于此。
[0069]
当术语“约”或“基本上”在本说明书中结合数值来使用时，所意欲的是相关的数值包括在所述数值周围的
±
10％的公差。当范围被指定时，该范围包括在其间的所有值，诸如具有0.1％的增量。
[0070]
所述一个或更多个纳米结构11a可以每个是具有特定的(或可选地，预定的)宽度(w)和厚度(t)的三维结构，在一些示例实施方式中为长方体形状、正六面体(right hexahedral)形状、圆柱形或盘形，但是不限于此。纳米结构11a的截面形状可以是例如矩形或正方形。
[0071]
所述多个纳米结构11a可以以特定的(或者，可选地，预定的)周期(p)和/或间隙(g)布置，其中周期(p)可以是相邻纳米结构11a的中心之间的长度，间隙(g)可以是相邻纳米结构11a的面对的表面之间的长度。
[0072]
纳米结构阵列11和/或纳米结构11a可以配置为反射或吸收特定的(或者，可选地，预定的)波长的光，并因此表现出光学性质，在一些示例实施方式中，通过控制纳米结构11a的形状、几何形状、尺寸和/或取向和/或纳米结构阵列11的布置而反射或吸收期望波长的光。在一些示例实施方式中，纳米结构11a的一个或更多个尺寸可以是小于用于反射或吸收的光的波长(例如小于该特定的波长)的子波长。这里，纳米结构11a的所述一个或更多个尺寸可以包括宽度和/或厚度，当纳米结构11a具有圆柱形或盘形时，纳米结构11a的宽度可以是直径。
[0073]
纳米结构阵列11可以配置为反射或吸收属于近红外波长光谱(例如，特定的近红外波长光谱)的特定的(或者，可选地，预定的)波长的光，其中纳米结构11a的一个或更多个尺寸(例如，宽度(w)、直径、厚度(t)、周期(p)、间隙(g)、其任意组合等中的一个或更多个)可以小于属于近红外波长光谱的特定的(或者，可选地，预定的)近红外波长。将理解，如这里关于纳米结构11a和/或光吸收层12描述的“近红外波长光谱”可以指相同的近红外波长光谱。这里，近红外波长光谱可以大于约700nm且小于或等于约1200nm，在该范围内，例如大于约700nm且小于或等于约1100nm、大于约700nm且小于或等于约1000nm、约750nm至约1100nm、约750nm至约1000nm、约800nm至约1000nm、约850nm至约990nm、约870nm至约990nm、或约890nm至约990nm。例如，纳米结构11a的所述一个或更多个尺寸(例如，宽度(w)、直径、厚度(t)、周期(p)、间隙(g)、其任意组合等中的一个或更多个)可以小于特定的(或者，可选地，预定的)近红外波长，其中特定的近红外波长在例如大于约700nm且小于或等于约1200nm的范围内，在该范围内，例如大于约700nm且小于或等于约1100nm、大于约700nm且小于或等于约1000nm、约750nm至约1100nm、约750nm至约1000nm、约800nm至约1000nm、约850nm至约990nm、约870nm至约990nm、或约890nm至约990nm。
[0074]
纳米结构11a的宽度(w)可以例如小于或等于约1100nm，在该范围内，例如约100nm至约1000nm、约100nm至约800nm、约100nm至约500nm、约200nm至约500nm、或约300nm至约500nm。
[0075]
纳米结构11a的厚度(t)可以例如小于或等于约1100nm，在该范围内，例如约50nm至约1000nm、约50nm至约800nm、约50nm至约700nm、约50nm至约600nm、约50nm至约500nm、约100nm至约500nm、约150nm至约500nm、或约200nm至约400nm。
[0076]
纳米结构11a的间隙(g)可以例如小于或等于约1100nm，在该范围内，例如约50nm至约1000nm、约50nm至约500nm、约50nm至约400nm、约70nm至约400nm、约70nm至约300nm、或约80nm至约300nm。
[0077]
纳米结构11a的周期(p)可以例如小于或等于约1100nm，在该范围内，例如约200nm至约1000nm、约200nm至约800nm、约200nm至约700nm、约300nm至约700nm、或约400nm至约700nm。
[0078]
纳米结构阵列11包括多个纳米结构11a，所述多个纳米结构11a如上所述沿着多个单位单元(u)中的行和/或列重复地或周期性地布置，并且所述多个纳米结构11a的一部分可以与其余纳米结构11a相比在诸如宽度(w)、厚度(t)、间隙(g)和/或周期(p)的尺寸中的至少一个方面不同。
[0079]
在一些示例实施方式中，在每个单位单元(u)中的所述多个纳米结构11a当中的至少一个纳米结构11a可以具有与纳米结构11a的其余部分(例如剩余部分)的尺寸不同的尺寸。在一些示例实施方式中，当每个单位单元(u)包括第一纳米结构11a-1和第二纳米结构11a-2时，第一纳米结构11a-1的尺寸可以不同于第二纳米结构11a-2的相应尺寸。
[0080]
在一些示例实施方式中，第一纳米结构11a-1的宽度(w1)可以与第二纳米结构11a-2的宽度(w2)不同。在一些示例实施方式中，第一纳米结构11a-1的宽度(w1)可以大于第二纳米结构11a-2的宽度(w2)，在一些示例实施方式中，为第二纳米结构11a-2的宽度(w2)的约1.05倍至约10倍，并且在该范围内，为第二纳米结构11a-2的宽度(w2)的约1.05倍至约5倍、约1.1倍至约5倍、约1.2倍至约5倍、约1.5倍至约5倍、或约2倍至约5倍。
[0081]
在一些示例实施方式中，第一纳米结构11a-1的厚度(t1)可以与第二纳米结构11a-2的厚度(t2)不同。在一些示例实施方式中，第一纳米结构11a-1的厚度(t1)可以比第二纳米结构11a-2的厚度(t2)厚，在一些示例实施方式中，为第二纳米结构11a-2的厚度(t2)的约1.05倍至约10倍，并且在该范围内，为第二纳米结构11a-2的厚度(t2)的约1.05倍至约5倍、约1.1倍至约5倍、约1.2倍至约5倍、约1.5倍至约5倍、或约2倍至约5倍。
[0082]
在一些示例实施方式中，每个单位单元(u)或其相邻单位单元(u)中的两个纳米结构11a之间的间隙(g)可以与其余纳米结构11a之间的间隙(g)不同。在一些示例实施方式中，例如，如至少图3所示，其中纳米结构阵列11包括平行布置的纳米结构11a-1至11a-4(例如，纳米结构11a-1至11a-4的平行图案)，当第一纳米结构11a-1和第二纳米结构11a-2被包括在第一单位单元(u1)中、第三纳米结构11a-3和第四纳米结构11a-4被包括在第二单位单元(u2)中时，第一纳米结构11a-1和第二纳米结构11a-2之间的间隙(g1)可以不同于第二纳米结构11a-2和第三纳米结构11a-3之间的间隙(g2)。
[0083]
如这里所述，在任何尺寸被描述为不同于任何其它尺寸(例如，如上所述，间隙(g1)不同于间隙(g2))的情况下，将理解，该尺寸的大小可以不同于其它尺寸的大小(例如，间隙(g1)的大小可以不同于间隙(g2)的大小)。
[0084]
如图3所示，第一单位单元u1可以包括第一纳米结构11a-1和第二纳米结构11a-2，与第一单位单元u1相邻的第二单位单元u2可以包括第三纳米结构11a-3和第四纳米结构
11a-4，第一纳米结构11a-1至第四纳米结构11a-4可以限定在一个方向上延伸的纳米结构11a的线形序列，并且第一纳米结构11a-1和第二纳米结构11a-2之间的间隙(g1)的大小可以不同于第二纳米结构11a-2和第三纳米结构11a-3之间的间隙(g2)的大小。
[0085]
在一些示例实施方式中，第一纳米结构11a-1和第二纳米结构11a-2之间的间隙(g1)可以小于第二纳米结构11a-2和第三纳米结构11a-3之间的间隙(g2)，在一些示例实施方式中，为第二纳米结构11a-2和第三纳米结构11a-3之间的间隙(g2)的约0.2倍至约0.9倍。
[0086]
在一些示例实施方式中，第一纳米结构11a-1和第二纳米结构11a-2之间的间隙(g1)可以大于第二纳米结构11a-2和第三纳米结构11a-3之间的间隙(g2)，在一些示例实施方式中，为第二纳米结构11a-2和第三纳米结构11a-3之间的间隙(g2)的约1.05倍至约5倍。
[0087]
然而，不限于此，并且当至少三个纳米结构11a被包括在一个单位单元(u)中时，在一个单位单元中的两个相邻的纳米结构11a之间的间隙(g)可以彼此不同，在一些示例实施方式中，两个相邻的纳米结构11a之间的一个间隙(g)可以是另外两个相邻的纳米结构11a的另一间隙(g)的约0.2倍至约0.9倍或约1.05倍至约5倍。
[0088]
在一些示例实施方式中，每个单位单元(u)或其相邻单位单元(u)中的两个纳米结构11a之间的周期(p)可以与其余纳米结构11a之间的另一周期(p)不同。在一些示例实施方式中，当第一纳米结构11a-1和第二纳米结构11a-2被包括在第一单位单元(u1)中并且第三纳米结构11a-3和第四纳米结构11a-4被包括在第二单位单元(u2)中时，第一纳米结构11a-1和第二纳米结构11a-2之间的周期(p1)可以不同于第二纳米结构11a-2和第三纳米结构11a-3之间的周期(p2)。
[0089]
在一些示例实施方式中，每个单位单元(u)中的多个纳米结构11a当中的至少一个纳米结构11a的尺寸(例如宽度(w)和/或厚度(t))可以不同于其它纳米结构11a的尺寸(例如宽度(w)和/或厚度(t))，每个单位单元(u)或其相邻的单位单元(u)中的多个纳米结构11a之间的间隙(g)和/或周期(p)可以不同于其它纳米结构11a之间的间隙(g)和/或周期(p)。在一些示例实施方式中，当第一纳米结构11a-1和第二纳米结构11a-2被包括在第一单位单元(u1)中并且第三纳米结构11a-3和第四纳米结构11a-4被包括在第二单位单元(u2)中时，第一纳米结构11a-1的宽度(w1)和/或厚度(t1)可以不同于第二纳米结构11a-2的宽度(w2)和/或厚度(t2)，并且第一纳米结构11a-1和第二纳米结构11a-2之间的间隙(g1)可以不同于第二纳米结构11a-2和第三纳米结构11a-3之间的间隙(g2)。
[0090]
这样，包括纳米结构阵列11的纳米结构11a的一部分可以关于尺寸和/或排列而改变，以改变具有纳米结构11a的一致尺寸和排列的纳米结构阵列11的光谱。
[0091]
在一些示例实施方式中，具有纳米结构11a的一致尺寸和排列的纳米结构阵列11的透射光谱和反射光谱在近红外波长光谱中具有单个峰，但是具有一部分纳米结构11a的不同尺寸和/或排列的纳米结构阵列11的透射光谱和反射光谱可以在近红外波长光谱中具有两个或更多个分开的峰。这里，近红外波长光谱可以大于约700nm且小于或等于约1200nm，在该范围内，例如大于约700nm且小于或等于约1100nm、约700nm至约1000nm、约750nm至约1100nm、约750nm至约1000nm、约800nm至约1000nm、约850nm至约990nm、约870nm至约990nm、或约890nm至约990nm。
[0092]
这样，纳米结构阵列11的透射光谱和反射光谱在特定的(或者，可选地，预定的)近
红外波长光谱中具有两个或更多个分开的峰，因此与具有单个峰的光谱相比，可以加宽表现出特定的(或者，可选地，预定的)透射率和反射率的波长宽度。
[0093]
图13是示出根据一示例的纳米结构阵列的光谱的曲线图。
[0094]
参照图13，纳米结构阵列11的透射光谱(t1)在近红外波长光谱中具有两个分开的峰，在一些示例实施方式中，具有两个分开的局部极小点(相对极小点m1和m2)以及在这两个分开的局部极小点(m1和m2)之间的局部极大点(m3)。重申地，纳米结构阵列11的透射光谱(t1)可以具有彼此分开的第一局部极小点(m1)和第二局部极小点(m2)以及在第一局部极小点(m1)和第二局部极小点(m2)之间的第一局部极大点(m3)。这里，局部极小点(m1和m2)可以是具有比相邻波长处的透射率低的透射率的拐点，局部极大点(m3)可以是具有比相邻波长处的透射率高的透射率的拐点。纳米结构阵列11的最小透射率可以是在局部极小点之一(m1或m2)处的透射率。
[0095]
这里，在局部极小点(m1和m2)处的透射率和在局部极大点(m3)处的透射率可以具有相对大的差异。在一些示例实施方式中，在局部极小点之一(例如m1或m2)处的透射率与局部极大点(m3)的透射率之间的差可以大于约30％、大于约30％且小于或等于约80％、约40％至约80％、约40％至约70％、或约40％至约60％。在一些示例实施方式中，在局部极小点(m1和m2)处的透射率可以小于或等于约10％、小于或等于约5％、小于或等于约3％、小于或等于约2％、小于或等于约1％、小于或等于约0.5％、或约0％，并且在局部极大点(m3)处的透射率可以大于约10％、大于约10％且小于或等于约80％、约15％至约80％、约20％至约80％、约25％至约80％、约30％至约70％、约35％至约70％、约40％至约70％、或约45％至约70％。
[0096]
在一些示例实施方式中，当纳米结构阵列11在近红外波长光谱中的吸收率基本上为0时，纳米结构阵列11在近红外波长光谱中的反射光谱r1可以与透射光谱(t1)对称，并且反射光谱r1具有两个分开的局部极大点(m4和m5)和在这两个分开的局部极大点(m4和m5)之间的局部极小点(m6)。
[0097]
与具有纳米结构11a的一致尺寸和排列的纳米结构阵列11相比，根据一些示例实施方式的纳米结构阵列11可以具有修改的光谱并加宽表现出特定的(或者，可选地，预定的)透射率的波长。具有这种修改的光谱的纳米结构阵列11和与其相邻设置的光吸收层12互补地结合，因此可以在宽的波长宽度上表现出高的光吸收特性。
[0098]
光吸收层12可以配置为吸收特定的(或者，可选地，预定的)波长的光。如在至少图3中示出的，光吸收层12可以与纳米结构阵列11相邻地设置并例如可以与纳米结构阵列11的一些或全部纳米结构11a接触。如在至少图3中示出的，光吸收层12可以在多个纳米结构11a下面(例如，之下)，并可以与所述多个纳米结构11a中的一些或全部的下表面接触。在至少图3所示的附图中，作为一示例，光吸收层12设置在纳米结构11a下面，但是本公开不限于此。光吸收层12可以设置在纳米结构11a中的一个或更多个的下表面、上表面和/或一个或更多个侧表面中的至少一个处，并可以与纳米结构11a中的一个或更多个的下表面、上表面和/或一个或更多个侧表面中的至少一个接触。
[0099]
光吸收层12包括配置为吸收特定的(或者，可选地，预定的)波长的光的光吸收材料。光吸收材料可以是有机材料、无机材料、有机/无机材料或其组合中的一种或更多种。
[0100]
在一些示例实施方式中，光吸收层12可以包括配置为吸收近红外波长光谱的至少
一部分中的光的近红外吸收材料。如这里所述，“波长光谱”可以包括一个或更多个波长光谱并可以包括单个波长光谱，并且在一些示例实施方式中，光吸收层12可以包括配置为吸收近红外波长光谱的至少一部分中的光的近红外吸收材料，该近红外波长光谱可以是与包括大于单位单元的一个或更多个尺寸的近红外波长的近红外波长光谱相同的近红外波长光谱。例如，近红外吸收材料可以配置为吸收大于约700nm且小于或等于约1200nm的波长光谱的至少一部分中的光，并且近红外吸收材料的最大吸收波长(λ
max,a
)可以例如属于大于约700nm且小于或等于约1100nm、大于约700nm且小于或等于约1000nm、约750nm至约1100nm、约750nm至约1000nm、约800nm至约1000nm、约850nm至约990nm、约870nm至约990nm、或约890nm至约990nm的范围。
[0101]
近红外吸收材料可以是一种或更多种材料，并且没有被特别限制，只要其配置为选择性地吸收近红外波长光谱中的光。近红外吸收材料可以是有机材料、无机材料、有机/无机材料和/或其组合。
[0102]
近红外吸收材料可以包括例如量子点、醌型金属络合物、聚次甲基化合物、花青化合物、酞菁化合物、部花菁化合物、萘酞菁化合物、亚胺(immonium)化合物、二亚胺(diimmonium)化合物、三芳基甲烷化合物、二吡咯亚甲基化合物、蒽醌化合物、二醌化合物、萘醌化合物、方酸鎓(squarylium)化合物、萘嵌苯(rylene)化合物、二萘嵌苯化合物、吡喃鎓化合物、方酸菁(squaraine)化合物、噻喃鎓化合物、吡咯并吡咯二酮(diketopyrrolopyrrole)化合物、硼-二吡咯亚甲基化合物、镍-二硫醇(nickel-dithiol)络合物、克酮酸菁化合物、其衍生物、或其组合，但是不限于此。
[0103]
在一些示例实施方式中，包括该近红外吸收材料的光吸收层12可以在近红外波长光谱中具有在如下范围中的折射率(n)：小于约2.0、小于或等于约1.9、或小于或等于约1.8，例如大于或等于约1.1且小于约2.0、约1.1至约1.9、或约1.1至约1.8。在一些示例实施方式中，在约900nm至约1000nm(例如940nm)的波长光谱处的平均折射率(n)可以小于约2.0、小于或等于约1.9、或小于或等于约1.8，例如大于或等于约1.1且小于约2.0、约1.1至约1.9、或约1.1至约1.8。在一些示例实施方式中，包括该近红外吸收材料的光吸收层12在近红外波长光谱中可以具有约0.001至约0.5的消光系数(k)，例如在约900nm至约1000nm(例如940nm)的波长光谱中具有约0.01至约0.5的消光系数(k)。
[0104]
光吸收层12可以由包括上述近红外吸收材料的组合物形成，在一些示例实施方式中，由该组合物的固化产物形成。
[0105]
除了上述近红外吸收材料之外，该组合物还可以可选地包括粘合剂。粘合剂可以是例如有机粘合剂、无机粘合剂、有机/无机粘合剂、或其组合，并且没有特别限制，只要它是能够与近红外吸收材料混合、分散在近红外吸收材料中或结合近红外吸收材料的材料。粘合剂可以是可固化的粘合剂，例如可热固化的粘合剂、可光固化的粘合剂、或其组合。
[0106]
粘合剂可以是例如(甲基)丙烯酸粘合剂、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素(hpmc)、羟丙基纤维素(hpc)、黄原胶、聚乙烯醇(pva)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、环烯烃聚合物(cop)、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、硅酮、有机-无机杂化材料、其共聚物、或其组合，但是不限于此。
[0107]
近红外吸收材料可以例如基于100重量份数的粘合剂以约0.01至约50重量份数、约0.01至约30重量份数、约0.01至约20重量份数、约0.01至约15重量份数、或约0.01至约10
重量份数的量被包括。
[0108]
除了上述近红外吸收材料之外，该组合物还可以可选地包括溶剂。
[0109]
该组合物可以涂覆在将随后描述的基层13上、被干燥、然后可选地被固化。该涂覆可以是例如旋涂、狭缝涂覆、棒式涂覆、刮刀涂覆、狭缝模头涂覆和/或喷墨涂覆。干燥可以例如通过自然干燥、热风干燥和/或在比上述溶剂的沸点高的温度进行的热处理来进行。固化可以是热固化、光固化、或其组合。
[0110]
光吸收层12可以具有在从约1nm至约1000nm的范围内的厚度12t，在该范围内，例如约1nm至约800nm、约10nm至约700nm、约10nm至约500nm、或约10nm至约300nm。
[0111]
基层13设置在纳米结构阵列11和光吸收层12下面，并可以支撑纳米结构阵列11和光吸收层12。基层13可以是透明基层，并且在一些示例实施方式中，在约400nm至约1000nm的波长光谱中具有大于或等于约85％或大于或等于约90％的透射率。
[0112]
基层13可以具有比纳米结构11a的折射率低的折射率，在一些示例实施方式中在约900nm至约1000nm的范围内(例如约940nm)具有小于或等于约1.7的平均折射率，在一些示例实施方式中在约1.4至约1.7的范围内。在一些示例实施方式中，基层13可以包括有机材料、无机材料、有机/无机材料或其组合，在一些示例实施方式中包括氧化物、氮化物、硫化物、氟化物、聚合物或其组合，在一些示例实施方式中包括玻璃、硅氧化物、铝氧化物、镁氟化物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或其组合，但是不限于此。可以根据需要省略基层13。
[0113]
组合结构10可以具有小于或等于约10μm、小于或等于约5μm、小于或等于约3μm、小于或等于约2μm、小于或等于约1μm、小于或等于约900nm、小于或等于约800nm、小于或等于约700nm、小于或等于约600nm、或小于或等于约500nm的厚度10t。在一些示例实施方式中，组合结构10的厚度可以在约100nm至约10μm、约100nm至约5μm、约100nm至约3μm、约100nm至约2μm、约100nm至约1μm、约100nm至约900nm、约100nm至约800nm、约100nm至约700nm、约100nm至约600nm、或约100nm至约500nm的范围内。
[0114]
通过将纳米结构阵列11和光吸收层12结合，组合结构10可以在薄的厚度表现出高的光吸收特性。这是基于被称为超材料或超结构的纳米结构阵列11的独特光学特性，并且纳米结构阵列11和/或纳米结构11a可以限制特定的(或者，可选地，预定的)波长的入射光，并且由纳米结构阵列11和/或纳米结构11a限制的光可以在相邻的光吸收层12中被多次吸收，因此表现出高吸收效果。
[0115]
被多次吸收的光的量可以大大高于在没有纳米结构阵列11的结构中的被吸收的光的量，在该结构中来自没有纳米结构阵列11的结构(即平面结构)的入射光一次穿过光吸收层12。
[0116]
此外，如上所述，纳米结构11a的形成纳米结构阵列11的部分可以被改变为具有不同的尺寸和/或排列以表现出具有两个分开的峰的透射光谱并因此表现出具有相对宽的波长宽度的透射光谱。
[0117]
由于纳米结构阵列11和光吸收层12的互补结合，组合结构10可以在相对宽的波长宽度中稳定地降低透射率和反射率并增大吸收率。光吸收层12可以配置为吸收以上纳米结构阵列11的透射光谱中的两个分开的峰之间的波长光谱中的光并因此降低透射率，但是在组合结构10的近红外波长光谱中的宽的波长宽度中增大吸收率。最终，组合结构10可以在
近红外波长光谱的宽的范围中降低透射率但增大吸收率，因此有效地阻挡近红外波长光谱中的光。
[0118]
图14是示出根据一示例的组合结构的透射光谱的曲线图。
[0119]
参照图14，组合结构10的透射光谱(t2)与纳米结构阵列11的透射光谱(t1)的至少一部分重叠，但是组合结构10的透射光谱(t2)的波长宽度(w2)可以比纳米结构阵列11的透射光谱(t1)的波长宽度(w1)宽。
[0120]
在一些示例实施方式中，组合结构10的透射光谱(t2)的近红外波长光谱(例如，光吸收层12的近红外吸收材料配置为吸收其至少一部分中的光的相同的特定近红外波长光谱)中的在50％透射率处的波长宽度(w2)可以比纳米结构阵列11的透射光谱(t1)的近红外波长光谱中的在50％透射率处的波长宽度(w1)宽，在一些示例实施方式中，为纳米结构阵列11的透射光谱(t1)的近红外波长光谱中的在50％透射率处的波长宽度(w1)的约1.2倍至约10倍，并且在该范围内，为约1.2倍至约5倍、或约1.2倍至约3倍。
[0121]
在一些示例实施方式中，组合结构10的透射光谱(t2)的近红外波长光谱中的在50％透射率处的波长宽度(w2)可以为约38nm至约200nm，并且在该范围内，为约40nm至约200nm、约40nm至约180nm、或约43nm至约150nm。
[0122]
在一些示例实施方式中，像纳米结构阵列11在近红外波长光谱中的透射光谱(t1)一样，组合结构10的在近红外波长光谱中的透射光谱(t2)也可以具有两个分开的峰，在一些示例实施方式中，具有两个分开的局部极小点(q1和q2)和在这两个分开的局部极小点(q1和q2)之间的局部极大点(q3)。重申地，组合结构10的透射光谱(t2)可以具有彼此分开的第一局部极小点(q1)和第二局部极小点(q2)以及在第一局部极小点(q1)和第二局部极小点(q2)之间的第一局部极大点(q3)。这里，局部极小点(q1和q2)可以是具有比相邻波长处的透射率低的透射率的拐点，局部极大点(q3)可以是具有比相邻波长处的透射率高的透射率的拐点。组合结构10的最小透射率可以是在局部极小点之一(q1或q2)处的透射率。
[0123]
如上所述，光吸收层12可以配置为吸收在以上纳米结构阵列11的透射光谱中的两个分开的峰之间的波长光谱中的光，因此，在组合结构10的局部极小点之一处(例如，在q1或q2处)和在局部极大点(q3)处之间的透射率差可以小于在纳米结构阵列11的局部极小点之一(m1或m2)处和局部极大点(m3)处之间的透射率差。在一些示例实施方式中，组合结构10的局部极小点之一(q1或q2)处与局部极大点(q3)处之间的透射率差可以小于或等于约30％、约0至约30％、约0.1％至约30％、约3％至约30％、约5％至约30％、约5％至约20％、或约5％至约10％。当组合结构10的局部极小点之一(q1或q2)处与局部极大点(q3)处之间的透射率差为约0.5％、小于或等于约0.3％、小于或等于约0.1％、或0时，透射光谱可以基本上具有单个峰。
[0124]
在一些示例实施方式中，组合结构10的光谱可以具有在大于约700nm且小于或等于约1200nm的波长光谱中的最小透射波长(λ
min,t
)，在该范围内，例如大于约700nm且小于或等于约1100nm、大于约700nm且小于或等于约1000nm、约750nm至约1100nm、约750nm至约1000nm、约800nm至约1000nm、约850nm至约990nm、约870nm至约990nm、或约890nm至约990nm的最小透射波长(λ
min,t
)。组合结构10在最小透射波长(λ
min,t
)处的透射率可以小于或等于约35％，在该范围内，在一些示例实施方式中，小于或等于约32％、小于或等于约30％、小于或等于约28％、小于或等于约25％、小于或等于约22％、小于或等于约20％、小于或等于约
18％、小于或等于约15％、小于或等于约10％、或小于或等于约5％。
[0125]
在一些示例实施方式中，与纳米结构阵列11的近红外波长光谱中的反射率相比，组合结构10的近红外波长光谱中的反射率可以显著降低，并可以例如小于或等于约25％、小于或等于约22％、小于或等于约20％、小于或等于约15％、小于或等于约10％、小于或等于约5％、小于或等于约2％、或小于或等于约1％。
[0126]
在一些示例实施方式中，组合结构10的吸收率可以是100％减去透射率和反射率，其可以例如表示为吸收率＝100-透射率-反射率。在一些示例实施方式中，组合结构10的吸收光谱可以具有在大于约700nm且小于或等于约1200nm的波长光谱中的最大吸收波长(λ
max,a
)，在该范围内，例如大于约700nm且小于或等于约1100nm、大于约700nm且小于或等于约1000nm、约750nm至约1100nm、约750nm至约1000nm、约800nm至约1000nm、约850nm至约990nm、约870nm至约990nm、或约890nm至约990nm。组合结构10的在最大吸收波长(λ
max,a
)处的吸收率可以大于或等于约40％、大于或等于约43％、大于或等于约45％、或大于或等于约50％，在该范围内，例如大于或等于约55％、大于或等于约60％、大于或等于约65％、或大于或等于约70％。
[0127]
图4是示出图1的组合结构10的区域a的另一放大示例的示意性剖视图。
[0128]
根据一些示例实施方式，组合结构10包括：纳米结构阵列11，包括多个纳米结构11a；光吸收层12；以及基层13，这类似于一些示例实施方式(包括在至少图1-图3中示出的示例实施方式)。
[0129]
然而，在根据一些示例实施方式(包括至少图4所示的示例实施方式)的组合结构10中，不同于一些示例实施方式(包括图1-图3所示的示例实施方式)，纳米结构阵列11和光吸收层12设置在同一层中。在一些示例实施方式中，光吸收层12可以设置在多个纳米结构11a的侧面处，光吸收层12可以与纳米结构11a的侧面接触。
[0130]
图5是示出图1的组合结构10的区域a的另一放大示例的示意性剖视图。
[0131]
根据一些示例实施方式(包括至少图5所示的示例实施方式)，组合结构10包括：纳米结构阵列11，包括多个纳米结构11a；光吸收层12；以及基层13，这类似于一些示例实施方式(包括至少图4所示的示例实施方式)。
[0132]
然而，与一些示例实施方式(包括至少图4所示的示例实施方式)不同，根据一些示例实施方式(包括至少图5所示的示例实施方式)的组合结构10可以包括设置在纳米结构阵列11下面并在与纳米结构阵列11相同的层中的光吸收层12。在一些示例实施方式中，光吸收层12可以设置在多个纳米结构11a的侧面和下面，并且光吸收层12可以分别在纳米结构11a的侧面和下面处接触纳米结构11a。
[0133]
图6是示出图1的组合结构10的区域a的另一放大示例的示意性剖视图。
[0134]
根据一些示例实施方式(包括至少图6所示的示例实施方式)，组合结构10包括：纳米结构阵列11，包括多个纳米结构11a；光吸收层12；以及基层13，这类似于一些示例实施方式(包括至少图5所示的示例实施方式)。
[0135]
然而，与一些示例实施方式(包括至少图5所示的示例实施方式)不同，根据一些示例实施方式(包括至少图6所示的示例实施方式)的组合结构10可以包括在纳米结构阵列11的顶部上和其侧面处的光吸收层12。在一些示例实施方式中，光吸收层12可以分别在纳米结构11a上和其侧面处接触纳米结构11a。
[0136]
通过增大近红外波长光谱的至少一部分中的光吸收，前述组合结构10可以以薄的厚度表现出高的光吸收特性，从而实现薄的厚度的滤光器。在一些示例实施方式中，配置为选择性地吸收近红外波长光谱中的光的组合结构10可以配置为有效地透射可见波长光谱中的光并有效地吸收近红外波长光谱中的光，因此可以有效地用作滤光器，该滤光器配置为在感测光的传感器(如图像传感器)中阻挡近红外波长光谱中的光。此外，如上所述，组合结构10可以以薄的厚度表现出足够的光吸收特性，并可以被集成在传感器(如图像传感器)中，因此实现内部滤光器。
[0137]
组合结构10可以作为滤光器应用于过滤特定的(或者，可选地，预定的)波长光谱的光的所有应用，并可以有效地用作配置为过滤近红外波长光谱中的光的近红外截止滤波器。滤光器可以有用地应用于包括例如图像传感器、相机模块等的电子装置。电子装置可以是数码相机、便携式摄像机、监控摄像头(例如cctv)、车载摄像头、医疗摄像头、具有内置或外部摄像头的手机、具有内置或外部摄像头的计算机、具有内置或外部摄像头的膝上型计算机、具有内置或外部摄像头的机器人装置等，但是不限于此。
[0138]
在下文，描述提供有前述组合结构10的相机模块的示例。
[0139]
图7是示出根据一些示例实施方式的相机模块的一示例的示意图。
[0140]
参照图7，相机模块20(这里也被简称为“相机”)包括镜筒21、壳体22、滤光器10a和图像传感器23。在一些示例实施方式中，可以省略镜筒21和/或壳体22。
[0141]
镜筒21包括对物体成像的至少一个透镜，并且透镜可以沿着光轴方向设置。这里，光轴方向可以是镜筒21的垂直方向。镜筒21被内部地容纳在壳体22中并与壳体22结合。镜筒21可以在壳体22内在光轴方向上移动以进行自动聚焦。
[0142]
壳体22支撑并容纳镜筒21，并且壳体22可以在光轴方向上敞开。因此，来自壳体22的入射光可以穿过镜筒21和滤光器10a到达图像传感器23。
[0143]
壳体22可以配备有用于使镜筒21在光轴方向上移动的致动器。致动器可以包括音圈电机(vcm)，该音圈电机包括磁体和线圈。然而，可以采用除了致动器之外的诸如机械驱动系统或使用压电器件的压电驱动系统的各种方法。
[0144]
滤光器10a可以包括上述组合结构10并与如上所述的相同。
[0145]
滤光器10a可以具有小于或等于约10μm、小于或等于约5μm、小于或等于约3μm、小于或等于约2μm、小于或等于约1μm、小于或等于约900nm、小于或等于约800nm、小于或等于约700nm、小于或等于约600nm、或小于或等于约500nm的厚度。在一些示例实施方式中，滤光器10a可以具有约100nm至约10μm、约100nm至约5μm、约100nm至约3μm、约100nm至约2μm、约100nm至约1μm、约100nm至约900nm、约100nm至约800nm、约100nm至约700nm、约100nm至约600nm、或约100nm至约500nm的厚度。
[0146]
图像传感器23可以会聚物体的图像并因此将其存储为数据，并且所存储的数据可以通过显示介质显示为图像。
[0147]
图像传感器23可以安装在基板(未示出)中并电连接到基板。在一些示例实施方式中，基板可以是印刷电路板(pcb)或电连接到印刷电路板，并且在一些示例实施方式中，印刷电路板可以是柔性印刷电路板(fpcb)。
[0148]
图像传感器23会聚穿过镜筒21和滤光器10a的光并生成视频信号，并且可以是互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器和/或电荷耦合器件(ccd)图像传感器。
[0149]
图8是示出根据一些示例实施方式的相机模块的另一示例的示意图。
[0150]
参照图8，类似于一些示例实施方式(包括图7所示的示例实施方式)，根据一些示例实施方式的相机模块20包括镜筒21、壳体22、滤光器10a和图像传感器23。
[0151]
然而，在根据一些示例实施方式(包括至少图8所示的示例实施方式)的相机模块20中，滤光器10a和图像传感器23可以彼此接触，例如滤光器10a和图像传感器23可以被一体地提供以实现集成滤光器的图像传感器23a，这与一些示例实施方式(包括至少图7所示的示例实施方式)不同。
[0152]
在下文，将参照附图描述集成滤光器的图像传感器的示例。作为图像传感器的示例，描述了cmos图像传感器。
[0153]
图9是示出根据一些示例实施方式的图像传感器的一示例的剖视图。
[0154]
根据一些示例实施方式的集成图像传感器23a包括：图像传感器23，包括半导体基板110、下绝缘层60、滤色器层70和上绝缘层80；以及滤光器10a。
[0155]
半导体基板110可以是硅基板，并集成有感光器件50a、50b和50c以及传输晶体管(未示出)。感光器件50a、50b和50c可以是光电二极管。在一些示例实施方式中，感光器件50a可以是配置为感测穿过后面描述的蓝色滤色器70a的蓝色波长光谱中的光的蓝色感光器件50a，感光器件50b可以是配置为感测穿过后面描述的绿色滤色器70b的绿色波长光谱中的光的绿色感光器件50b，感光器件50c可以是配置为感测穿过随后描述的红色滤色器70c的红色波长光谱中的光的红色感光器件50c。感光器件50a、50b和50c以及传输晶体管可以集成在每个像素中。感光器件50a、50b和50c感测光并且感测到的信息可以由传输晶体管传输。
[0156]
金属线(未示出)和焊盘(未示出)形成在半导体基板110上。为了减小信号延迟，金属线和焊盘可以由具有低电阻率的金属制成，在一些示例实施方式中，由铝(al)、铜(cu)、银(ag)及其合金制成，但是不限于此。然而，不限于该结构，金属线和焊盘可以设置在感光器件50a、50b和50c下面。
[0157]
下绝缘层60形成在金属线和焊盘上。下绝缘层60可以由诸如硅氧化物和/或硅氮化物的无机绝缘材料、或者诸如sic、sicoh、sico和siof的低介电常数(低k)材料制成。
[0158]
滤色器层70形成在下绝缘层60上。滤色器层70包括形成在蓝色像素中的蓝色滤色器70a、形成在绿色像素中的绿色滤色器70b和形成在红色像素中的红色滤色器70c。然而，本公开不限于此，而是蓝色滤色器70a、绿色滤色器70b或红色滤色器70c中的至少一个可以由黄色滤色器、青色滤色器或品红色滤色器代替。
[0159]
上绝缘层80形成在滤色器层70上。上绝缘层80可以通过减少由滤色器层70形成的台阶部分来提供平坦的表面。上绝缘层80可以由诸如硅氧化物和/或硅氮化物的无机绝缘材料或由有机绝缘材料制成。可以根据需要省略上绝缘层80。
[0160]
滤光器10a形成在上绝缘层80上。滤光器10a可以是前述组合结构10。如上所述，滤光器10a可以包括：纳米结构阵列11，包括多个纳米结构11a；光吸收层12；以及基层13，并且可以例如阻挡除了可见波长光谱之外的波长光谱(诸如近红外波长谱)中的光。当上述上绝缘层80与组合结构10的基层13相同时，可以省略上绝缘层80或基层13中的任何一个。组合结构10的详细描述与如上所述的相同。
[0161]
聚焦透镜85可以进一步形成在滤光器10a上。然而，本公开不限于此，滤光器10a可
以设置在聚焦透镜85上。聚焦透镜85可以控制入射光的方向并将光聚集在一个区域中。在一些示例实施方式中，聚焦透镜85可以具有圆柱体或半球体的形状，但是不限于此。
[0162]
双带通滤波器90可以设置在聚焦透镜85上。双带通滤波器90可以选择性地透射入射光的至少两个波长光谱中的光，并可以例如选择性地透射可见波长光谱中和近红外波长光谱中的光。例如，双带通滤波器90可以配置为选择性地透射整个可见波长光谱和近红外波长光谱的一部分(例如，有限的部分)的光。
[0163]
如上所述，滤光器10a可以有效地透射可见波长光谱中的光并有效地吸收和阻挡除了可见波长光谱之外的其它区域(如近红外区域)中的光，因此将可见波长光谱中的纯的光传输到图像传感器，因而减少或防止当由可见波长光谱的光引起的信号与由非可见波长光谱(特别是近红外波长光谱)的光引起的另一信号交叉和混合时产生的串扰。重申地，滤光器10a可以配置为阻挡近红外波长光谱的至少一部分的光。例如，滤光器10a可以配置为阻挡入射在滤光器10a的远离半导体基板110的表面上的光中的近红外波长光谱的至少一部分的光穿过滤光器10a而入射在一些或全部图像传感器23的一个或更多个部分和/或表面上。
[0164]
具体地，滤光器10a可以具有小于或等于约10μm、小于或等于约5μm、小于或等于约3μm、小于或等于约2μm、或小于或等于约1μm的薄的厚度，因此滤光器10a和图像传感器23可以被实现为集成的图像传感器23a，因此可以实现图像传感器、相机模块以及装备其的电子装置的纤薄。
[0165]
图10是示出根据一些示例实施方式的图像传感器的另一示例的剖视图。
[0166]
根据一些示例实施方式(包括至少图10所示的示例实施方式)，集成的图像传感器23a包括：图像传感器23，包括集成有感光器件50a、50b和50c、下绝缘层60和滤色器层70的半导体基板110；以及滤光器10a，这类似于一些示例实施方式(包括至少图9所示的示例实施方式)。
[0167]
然而，根据一些示例实施方式(包括图10所示的示例实施方式)，与图9所示的示例实施方式不同，在集成的图像传感器23a中，滤光器10a设置在滤色器层70下面。因此，如图9-图10所示，在一些示例实施方式中，图像传感器23a可以包括滤色器层70，滤色器层70可以包括一个或更多个滤色器70a、70b或70c，其可以在半导体基板110上(例如间接地在其上)并可以在滤光器10a之上(例如，如图10所示)或之下(例如，如图9所示)。在附图中，以滤光器10a设置在下绝缘层60与滤色器层70之间的结构为例示出滤光器10a。然而，本公开不限于此，滤光器10a可以设置在半导体基板110和下绝缘层60之间。
[0168]
图11是示出根据一些示例实施方式的图像传感器的另一示例的剖视图。
[0169]
根据一些示例实施方式(包括至少图11所示的示例实施方式)，集成的图像传感器23a包括：图像传感器23，包括集成有感光器件50a、50b和50c、下绝缘层60、滤色器层70和上绝缘层80的半导体基板110；和滤光器10a，这类似于一些示例实施方式(包括至少图9所示的示例实施方式)。
[0170]
然而，根据一些示例实施方式(包括至少图11所示的示例实施方式)，集成的图像传感器23a可以包括另外地集成在半导体基板110中、用于感测属于红外波长光谱的光的感光器件50d，这不同于一些示例实施方式(包括至少图9所示的示例实施方式)。滤色器层70可以在与感光器件50d相对应的位置包括透明滤色器或白色滤色器(未示出)、或者仅具有
空的空间而没有单独的滤色器。
[0171]
滤光器10a可以仅设置在蓝色滤色器70a、绿色滤色器70b和红色滤色器70c之上或之下，而不设置在透明滤色器或白色滤色器之上或之下。
[0172]
双带通滤波器可以例如选择性地透射可见波长光谱中和近红外波长光谱中的光。
[0173]
在一些示例实施方式中，感光器件50d可以用作辅助器件以改善图像传感器在低照度环境中的灵敏度。
[0174]
在一些示例实施方式中，感光器件50d可以用作配置为感测近红外波长光谱中的光的红外传感器。红外传感器可以扩展专门将黑/白对比度分类的动态范围，因此提高长距离3维图像的感测能力。红外传感器可以是例如生物特征传感器，例如虹膜传感器、深度传感器、指纹传感器、血管分布传感器，但是不限于此。
[0175]
图12是示出根据一些示例实施方式的图像传感器的另一示例的剖视图。
[0176]
根据一些示例实施方式(包括至少图12所示的示例实施方式)，集成的图像传感器23a包括：图像传感器23，包括集成有感光器件50a、50b、50c和50d、下绝缘层60和滤色器层70的半导体基板110；和滤光器10a，这类似于一些示例实施方式(包括至少图11所示的示例实施方式)。
[0177]
然而，根据一些示例实施方式(包括至少图12所示的示例实施方式)，在集成的图像传感器23a中，滤光器10a设置在滤色器层70下面，这不同于一些示例实施方式(包括至少图11所示的示例实施方式)。在附图中，以滤光器10a设置在下绝缘层60与滤色器层70之间的结构为例示出滤光器10a。然而，本公开不限于此，滤光器10a可以设置在半导体基板110和下绝缘层60之间。
[0178]
在下文，参照示例更详细地说明一些示例实施方式。但是，本发明构思的当前范围不限于这些示例。
[0179]
近红外吸收膜的制造
[0180]
制备示例1
[0181]
近红外吸收化合物(epolight
tm
1178，epolin)和环烯烃聚合物(聚[[八氢-5-(甲氧基羰基)-5-甲基-4,7-亚甲基-1h-茚-1,3-二基]-1,2-乙二基]，cas no.123322-60-1，西格玛奥德里奇(sigma-aldrich)有限公司)在氯仿和环己酮的混合溶剂(重量比为1：1)中混合以制备组合物。这里，使用重量比为0.5：9.5的近红外吸收化合物和环烯烃聚合物以具有组合物的6.5wt％的浓度。随后，将组合物旋涂(3000rpm，20秒)在sio2基板上以形成约800nm厚的膜。
[0182]
制备示例2
[0183]
根据与制备示例1相同的方法形成膜，除了近红外吸收化合物和环烯烃聚合物的重量比被改变为1：9之外。
[0184]
制备示例3
[0185]
根据与制备示例1相同的方法形成膜，除了近红外吸收化合物与环烯烃聚合物的重量比被改变为1.5：8.5之外。
[0186]
制备示例4
[0187]
根据与制备示例1相同的方法形成膜，除了近红外吸收化合物和环烯烃聚合物的重量比被改变为2：8之外。
[0188]
比较制备示例1
[0189]
根据与制备示例1相同的方法形成膜，除了不包括近红外吸收化合物之外。
[0190]
近红外吸收膜的性能评价
[0191]
检查根据制备示例1至4和比较制备示例1的膜的性能。
[0192]
使用uv-vis-nir分光光度计(solid spec-3700 duv，岛津科学仪器(shimadzu scientific instruments))测量透射率和吸收率，并使用alpha-step(d-500stylus profiler，kla corp.)测量膜厚度。透射率和吸收率用于根据关系式1获得消光系数。
[0193]
[关系式1]
[0194]
t(λ)＝exp(-α(λ)d)＝exp(-4π/λ
×
k(λ)d)
[0195]
在关系式中，t(λ)表示取决于波长的透射率，λ表示波长(单位：nm)，k(λ)表示取决于波长的消光系数，d表示膜厚度(单位：nm)。
[0196]
折射率和消光系数是通过使用椭偏仪设备(j.a.woollam公司)从偏振光特性变化(δ，psi)获得的。这里，从椭偏仪获得的消光系数表明与从关系式1获得的消光系数相对应。
[0197]
结果在表1中示出。
[0198]
表1
[0199][0200]
组合结构的设计与评估i
[0201]
基于膜的性质，通过使用fdtd(有限差分时域，lumerical inc.)进行对组合结构的光学模拟。
[0202]
示例1
[0203]
组合结构被形成为具有在sio2基板上的同一层中形成光吸收层和tio2纳米结构阵列的结构(图4)。
[0204]
基于根据制备示例1的膜的性质，光吸收层被设计为250nm厚。
[0205]
通过设计以下tio2纳米结构(折射率：2.5@940nm)的周期性图案获得tio2纳米结构阵列。
[0206]-形状：圆柱体
[0207]-截面形状：矩形
[0208]-宽度(w1和w2)：420nm，
[0209]-厚度(t1和t2)：250nm，
[0210]-第一间隙(g1)：200nm
[0211]-第二间隙(g2)：160nm
[0212]-第一周期(p1)：620nm
[0213]-第二周期(p2)：580nm
[0214]
示例2
[0215]
形成与示例1的结构相同的结构，除了基于根据制备示例2的膜的性质设计光吸收层之外。
[0216]
示例3
[0217]
形成与示例1的结构相同的结构，除了基于根据制备示例3的膜的性质设计光吸收层之外。
[0218]
示例4
[0219]
形成与示例1的结构相同的结构，除了基于根据制备示例4的膜的性质设计光吸收层之外。
[0220]
示例5
[0221]
形成与示例1的结构相同的结构，除了tio2纳米结构阵列被设计为具有tio2纳米结构的以下周期性图案之外。
[0222]-形状：圆柱体
[0223]-截面形状：矩形
[0224]-宽度(w1和w2)：420nm，
[0225]-厚度(t1和t2)：250nm，
[0226]-第一间隙(g1)：180nm
[0227]-第二间隙(g2)：160nm
[0228]-第一周期(p1)：600nm
[0229]-第二周期(p2)：580nm
[0230]
示例6
[0231]
形成与示例1的结构相同的结构，除了tio2纳米结构阵列被设计为具有tio2纳米结构的以下周期性图案之外。
[0232]-形状：圆柱体
[0233]-截面形状：矩形
[0234]-宽度(w1和w2)：420nm，
[0235]-厚度(t1和t2)：250nm，
[0236]-第一间隙(g1)：220nm
[0237]-第二间隙(g2)：160nm
[0238]-第一周期(p1)：640nm
[0239]-第二周期(p2)：580nm
[0240]
参考示例1
[0241]
结构被形成为在sio2基层上具有250nm厚的光吸收层而没有tio2纳米结构阵列。基于根据制备示例1的膜的性质来设计光吸收层。
[0242]
参考示例2
[0243]
组合结构被设计为具有在sio2基层上的同一层中的根据比较制备示例1的环烯烃聚合物层(没有近红外吸收化合物)和tio2纳米结构阵列(图4)。
[0244]
环烯烃聚合物层被设计为250nm厚。
[0245]
类似于示例1，tio2纳米结构阵列被设计为具有tio2纳米结构(折射率：2.5@940nm)的周期性图案。
[0246]
参考示例3
[0247]
形成与示例1相同的结构，除了tio2纳米结构阵列被设计为具有tio2纳米结构的以下周期性图案。
[0248]-形状：圆柱体
[0249]-截面形状：矩形
[0250]-宽度(w1和w2)：420nm，
[0251]-厚度(t1和t2)：250nm，
[0252]-第一和第二间隙(g1和g2)：160nm
[0253]-第一和第二周期(p1和p2)：580nm
[0254]
评估
[0255]
评估根据示例和参考示例的结构的光学性质。
[0256]
结果在表2和表3以及图15至图20中示出。
[0257]
图15是示出根据示例1至4以及参考示例1和2的透射光谱的曲线图，图16是示出根据示例1至4以及参考示例1和2的反射光谱的曲线图，图17是示出根据示例1至4以及参考示例1和2的吸收光谱的曲线图，图18是示出根据示例1、5和6以及参考示例3的透射光谱的曲线图，图19是示出根据示例1、5和6以及参考示例3的反射光谱的曲线图，图20是示出根据示例1、5和6以及参考示例3的吸收光谱的曲线图。
[0258]
表2
[0259][0260]
表3
[0261]
[0262][0263]
参照表2和表3以及图15至图20，由于纳米结构阵列和光吸收层的互补组合，根据示例1至6的结构在相对宽的波长范围内表现出改善的光吸收特性。
[0264]
尽管已经结合当前被认为是可实现的示例实施方式描述了本公开，但是将理解，本发明构思不限于上述示例实施方式。相反，本发明构思旨在覆盖被包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。
[0265]
本申请要求于2019年9月3日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0109005号的优先权和权益，其全部内容通过引用结合于此。