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CN105514132A - 具有信号分离的颜色滤波器阵列的双模图像传感器及其方法 - Google Patents

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CN105514132A CN201510646042.7A CN201510646042A CN105514132A CN 105514132 A CN105514132 A CN 105514132A CN 201510646042 A CN201510646042 A CN 201510646042A CN 105514132 A CN105514132 A CN 105514132A
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Abstract

具有信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)的双模图像传感器，其包括基板，该基板含有多个光二极管区域和多个高的光谱滤波器，后者具有均匀的第一高度且用于透射第一电磁波长范围。高的光谱滤波器的每一个被设置在基板上，并与相应的光二极管区域对准。该图像传感器还包括多个短的光谱滤波器，其用于透射第二电磁波长范围内的一个或多个光谱带。短的光谱滤波器的每一个被设置在基板上，并与相应的光二极管区域对准。该图像传感器还包括多个单层阻挡滤波器，其用于阻挡第一电磁波长范围。各个单层阻挡滤波器被设置在相应的短的光谱滤波器上。各个单层阻挡滤波器和其相应的短的光谱滤波器具有基本上等于第一高度的组合高度。

Description

具有信号分离的颜色滤波器阵列的双模图像传感器及其方法
技术领域
本发明涉及双模图像传感器，特别是，涉及可见光–红外光(VIS-IR)的图像传感器，其中红外光污染所引起的画质的劣化显著被减少或消除。
背景技术
双模可见光–红外光(VIS-IR)互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器将颜色和近红外光成像的功能结合到单一的传感器。比起使用两个独立的捕获颜色和红外光图像的单模传感器，使用双模图像传感器更经济且更有空间效率。可见光–红外光(VIS-IR)图像传感器的应用包括手势识别、深度分析、虹膜检测和眼动跟踪等。
传统的颜色图像传感器包括像素阵列，其中，每一个像素包括将光线聚焦在其上的微透镜及嵌入像素微透镜下方的光谱滤波器。光谱滤波器被设计用来将指定范围或可见光范围的电磁辐射传送到其相关联的底层的像素。例如，根据主要颜色的可见光谱滤波器具有对应于电磁光谱的红色、绿色或蓝色(RGB)区域的通带。基于次要颜色的可见光谱滤波器具有对应于主要颜色的组合的通带，而产生透射青色、品红色或黄色(CMY)的滤波器。因为像素的光谱滤波器的透射光谱可以不同于其相邻的像素，故像素依其滤波器类型而被称呼，例如，“红色像素”包括红色滤波器。此处，像素的透射是指其光谱滤波器的透射光谱。
图1显示互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器中使用的可见光和红外光谱滤波器的代表性透射光谱。透射光谱145、155和165分别具有电磁光谱的蓝色、绿色和红色区域的峰值透射。因此，透射光谱145、155和165分别是传统颜色图像传感器和可见光–红外光(VIS-IR)图像传感器的蓝色、绿色和红色的像素的光谱灵敏度的代表性透射光谱。
本文中术语“IR光”、“红外电磁辐射”和“IR波长”是指波长λ在约0.75微米和约1.1微米之间的电磁能量。波长λ约1.1微米的上限对应于互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的硅的带隙能量。类似地，术语“可见光”、“可见电磁辐射”和“可见波长”是指波长在0.40微米和0.75微米之间的电磁能量。
互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器所使用的可见光谱滤波器也透射IR波长，其会导致被称为“红外污染”的图像畸变。例如，没有绿光入射到“完美”的绿色滤波器(仅传输非零绿光)像素时，像素产生的光电流不会超出其暗电流。然而，与绿色像素相关联的典型的绿色滤波器具有类似于图1的透射光谱155的透射光谱。在可见光谱内，透射光谱155具有对应于绿色光的λ近乎550纳米的峰值透射。因为透射光谱155超过80％以上的λ≈800纳米，绿色像素会产生响应入射红外光的光电流，这导致了红外污染。为了防止这种变形，传统的颜色图像传感器也包括在整个像素阵列设置的单一的连续的红外光截止滤波器，或者IR阻挡滤波器。
可见光–红外光(VIS-IR)图像传感器包括可见光谱滤波器和红外光谱滤波器二者-后者具有类似于透射光谱191的透射光谱。因为使用可见-红外光图像传感器的装置是依靠检测红外光波长，故覆盖整个像素阵列的单一的连续的红外光截止滤波器不能使用可见光-红外光传感器，因为它们是颜色图像传感器。由于透射光谱145、155和165在红外光区域有显著的透射，故消除红外污染需要像素级过滤：其中红外光截止滤波器仅对颜色的像素起作用，而不能阻碍红外光到达IR像素。
图2是背景技术的代表性具有降低红外污染的可见光–红外光(VIS-IR)图像传感器200的横截面图。图2改编自Kawada等人所著，(Kawadaetal,IEEEConf.onSensors,2009)。图像传感器200包括蓝色像素204、绿色像素205、红色像素206和IR像素211。像素204、205和206分别包括可见光谱滤波器245、255和265，并且每一个可见光谱滤波器245、255和265被布置在红外光截止滤波器291上。在Kawada等人的传感器中，红外光截止滤波器291是SiO2和TiO2薄膜的多层堆栈，但不包括在红外光像素211的透明区域295。
用于制造图像传感器200的一种方法，在颜色像素204、205和206中形成红外光截止滤波器291时，需要掩蔽红外光像素211。制造图像传感器200的另一种方法，包括先在所有的像素245、255、265和211(可见光和红外光)中形成红外光截止滤波器291，然后使用，例如，光刻构图工艺，除去红外光像素211的光二极管区域上的红外光截止滤波器291的区域。然而，随着像素尺寸变得更小，涉及光刻构图的工艺变得更具挑战性。
发明内容
本发明提出减少红外污染的基于互补金属氧化物半导体(CMOS)的可见光–红外光(VIS-IR)双模图像传感器的方法，其既不需要在沉积红外光截止滤波器时要屏蔽像素，也不需要红外光截止滤波器的图案化。
该方法产生具有信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)的双模图像传感器。双模图像传感器包括：基板，其包括多个光二极管区域和多个高的光谱滤波器，后者具有均匀的第一高度且用于透射第一电磁波长范围。多个高的光谱滤波器的每一个被布置在基板上，且与多个光二极管区域中相应的一个对齐。图像传感器还包括多个短的光谱滤波器，其用于透射第二电磁波长范围内的一个或多个光谱带。多个短的光谱滤波器被布置在基板上且与多个光二极管区域中相应的一个对齐。图像传感器还包括多个单层阻挡滤波器，其用于阻挡第一电磁波长范围。多个单层阻挡滤波器被布置在多个短的光谱滤波器中相应的一个。每一个单层阻挡滤波器和其相应的短的光谱滤波器具有基本上等于第一高度的组合高度。
用于制造信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)的方法也被揭露。该方法包括在基板上形成多重高度的颜色滤波器阵列(CFA)。多重高度的颜色滤波器阵列(CFA)包括多个高的光谱滤波器和多个短的光谱滤波器。每一个高的光谱滤波器比每一个短的光谱滤波器高。该方法包括在多重高度的颜色滤波器阵列(CFA)上布置光谱阻挡层；并平坦化光谱阻挡层，以暴露多个高的光谱滤波器的每一个的顶部表面。
附图说明
图1显示互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器中使用的可见光和红外光谱滤波器的代表性透射光谱。
图2是背景技术的具有降低红外污染的代表性的可见光–红外光(VIS-IR)图像传感器200的横截面图。
图3是一个实施例的用于可见光和红外光成像的具有信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)的双模图像传感器的横截面图。
图4显示一个实施例的信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)的蓝、绿、红和红外光谱滤波器的代表性透射光谱。
图5是一个实施例的显示用于制造信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)的方法的流程图。
图6显示一个实施例的基底上的颜色滤波器阵列(CFAS)的横截面图，其对应于图5的方法的步骤。
图7是一个实施例的显示用于制造多重高度的颜色滤波器阵列(CFA)的方法的流程图。
图8显示一个实施例的基底上的颜色滤波器阵列(CFAS)的横截面图，其对应于图7的方法的步骤。
图9是一个实施例的显示用于制造多重高度的颜色滤波器阵列(CFA)的第二方法的流程图。
图10显示一个实施例的基底上的颜色滤波器阵列(CFAS)的横截面图，其对应于图9的方法的步骤。
图11显示一个实施例的基底上的颜色滤波器阵列(CFAS)的横截面图，其对应于图9的方法的步骤。
具体实施方式
图3是具有可见光和红外光成像的信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)334的示例性双模图像传感器300的横截面视图。双模图像传感器300包括设置在信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)334上的像素微透镜316的阵列，其设置在基板320上。微透镜316对可见光和红外光是透明的，且可以以本领域已知的材料来形成。微透镜316可以经由回流过程、压花复制过程或本领域已知的其他方法来形成。
信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)334包括可见光谱滤波器314和红外光通过滤波器391。基板320包括光二极管区域322且可由半导体如硅来形成。基板320可以包括层和不同材料的区域，其仍然具有作为滤波器314和391的基板的功能。
本文中，术语“光谱滤波器”(spectralfilter)和“颜色滤波器”(colorfilter)是同义的。具有电磁波谱的可见部分的通带的光谱滤波器被称为可见光谱滤波器或可见光滤波器。类似地，具有电磁波谱的红外部分的通带的光谱滤波器被称为红外光谱滤波器或红外光滤波器。含有可见光及红外光光谱滤波器的光谱滤波器的阵列被称作颜色滤波器阵列(CFA)。
信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)334的颜色滤波器阵列(CFA)图案可以是修改的拜耳图案(Bayerpattern)，其中一半的绿色滤波器由红外光通过滤波器391所代替。红外光通过滤波器391的候选物包括富士胶片株式会社所制的Color材料，如WIPO(世界知识产权组织)公开号WO2014084147和WO2014103628中所描述的红外光通过滤波器。
如沿着拜耳图案(Bayerpattern)的行或列的横截面图的图3所示，可见光谱滤波器314是所有蓝色滤波器或所有红色滤波器，其依对应于图3的横截面图的特定行或列而定。使用主要颜色滤波器(RGB)的其它的颜色滤波器阵列(CFAS)，诸如R.Lukac(IEEETrans.Consum.Electr.,51,4,2005)所描述的，可以被修改来结合红外光谱滤波器而不背离本发明的范围。在这种实施例中，图3的横截面图的各个可见光谱滤波器314不必是相同类型的滤波器，而可以是红色，绿色，或蓝色的光谱滤波器之一。同样地，包括次要颜色滤波器(CMY)、可见清楚滤波器、主要颜色滤波器以及它们的组合的颜色滤波器阵列(CFAS)可以被修改来结合红外光谱滤波器而不背离本发明的范围。
双模图像传感器300还包括在可见光谱滤波器314和其相应的像素微透镜316之间的像素-局部化的红外光-截止滤波器390。像素-局部化的红外光-截止滤波器390例如由单层材料所形成。像素-局部化的红外光-截止滤波器390也可以由本领域已知的材料，如富士胶片株式会社所制的Color来形成。专利文献中所述的候选的红外光截止滤波器的材料包括含有一种或多种的树脂、紫外线固化型树脂、金属氧化物和染料，如由富士胶片株式会社在WIPO(世界知识产权组织)公开号WO2014104136与WO2014104137中、Kunimatsu和Yamazaki在美国专利5807511号中、Takizawa和Takahashi在美国专利6191884号中所述的材料。为清楚地说明，图3中并未标记出所有的可见光谱滤波器314、像素微透镜316、光二极管区域322或像素-局部化的红外光-截止滤波器390。
像素-局部化的红外光-截止滤波器390的适当高度340可以由Beer-Lambert定律来确定：其中I(z)是在滤波器中传播距离Z后的光的强度，I0是入射光的强度，ni是红外光截止滤波器的折射率的虚数部分，以及λ0是自由空间中光的波长。
各个红外光通过滤波器391具有相同的高度341，使得红外光通滤波器的顶面是共面的。高度341超过可见光谱滤波器314的高度344。红外光截止滤波器具有高度340，使得可见光谱滤波器314的高度344和像素-局部化红外光截止滤波器390的高度340的总和基本上等于(即90％和110％之间)红外光通过滤波器391的高度341。在实施例中，可见光谱滤波器314、像素-局部化红外光截止滤波器390和红外光通过滤波器391的高度可以分别是0.7微米、0.5微米和1.2微米。
在信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)334内，高度340和344可以改变但要满足以下两个约束条件：对于给定的可见光谱滤波器314(高度344)和置于其上的红外光截止滤波器390(高度340)，(1)高度344和340的总和基本上等于红外光通过滤波器的高度341，以及(2)高度341大于高度344。
图4分别显示信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)334的蓝、绿、红和红外光谱滤波器的代表性透射光谱445、455、465和491。于可见波长处，透射光谱445、455和465分别类似于图1的透射光谱145、155、165。在λ≈0.8微米之外，像素-局部化红外光截止滤波器390抑制了蓝、绿和红光谱滤波器的透射，如分别由透射光谱445、455和465所示。
图5是说明用于制造信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)的示例性方法500的流程图。图6显示基板上的颜色滤波器阵列(CFAs)的横截面图，其对应于方法500的步骤的图。图5和图6最好与下面的说明一起观察。
在步骤502中，方法500在基板上形成多重高度的颜色滤波器阵列(CFA)。多重高度的颜色滤波器阵列(CFA)包括多个高的光谱滤波器和多个短的光谱滤波器。各个“高的”光谱滤波器的确具有超过“短的”光谱滤波器中的任何高度的高度。在步骤502的例子中，方法500在基板620上形成多重高度的颜色滤波器阵列(CFA)624，如图6的横截面视图所示。
多重高度的颜色滤波器阵列(CFA)624包括可见光谱滤波器614，其每一个都具有高度644，和红外光通过滤波器691，其每一个的高度641超过高度644。可见光谱滤波器614类似于可见光谱滤波器314。基板620类似于基板320，且包括光二极管区域622。多重高度的颜色滤波器阵列(CFA)624的每一个颜色滤波器被对准于，例如，上方中心，各别的光二极管区域622。
步骤502涉及用于形成本领域已知的颜色滤波器阵列(CFAs)的方法和材料。这些方法和材料包括下列专利案中所描述的：Sandhu的美国专利案4239842；Needs与Blok的美国专利案4565756；Needham、Chiulli,和Clark的美国专利案5059500；Chiulli的美国专利案5268245；Nomura的美国专利案5321249；以及Ko的美国专利案6004704。图像传感器的光谱滤波器材料还可以包括富士胶片株式会社所制的Color材料。
在步骤504中，方法500在多重高度的颜色滤波器阵列(CFAs)上设置光谱阻挡层。在步骤504的一个例子中，方法500在多重高度的颜色滤波器阵列(CFAs)624上配置红外光截止层670，如图6的横截面图604所示。在.步骤506的平坦化之前，红外光截止层670于基板顶表面621上具有最小的高度671，其等于或超过红外光通过滤波器691的高度641。红外光截止层670具有，例如，在0.75微米和1.1微米之间的波长截止带，且由与图3的像素局部化红外光截止滤波器390相同的材料所形成。.步骤504可以采用本领域中已知的薄膜沉积技术。
在步骤506中，方法500平面化光谱阻挡层，以暴露多重高度的颜色滤波器阵列(CFA)中最高的光谱滤波器的顶部表面，并在信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)内形成像素局部化光谱阻挡滤波器。在步骤506的例子中，方法500平面化红外光截止层670，以暴露红外光通过滤波器691的顶部表面681，并在信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)634内形成像素局部化光谱阻挡滤波器690，如横截面图606所示。信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)634是信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)334的实施例。各个红外光通过滤波器691具有顶部表面681，为了清楚起见，横截面图606仅显示出其中一个。步骤506可以以毯式蚀刻，化学机械平面化(又名化学机械抛光)，或本领域已知的其它的平面化方法来进行。
在步骤506中，暴露出信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)中最高的过滤器的表面，可产生具有非平面的顶部表面的红外光截止滤波器，而不背离本发明的范围。例如，在横截面图606中，像素局部化红外光截止滤波器690(1)具有凹的顶部表面680(1)，而其它的像素局部化红外光截止滤波器690的每一个都具有平坦的顶部表面，例如，顶部表面680(2)。
在选择性的步骤507中，方法500在信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)的顶部表面上沉积透明的分离层。分离层对可见光和红外光的透明度类似于微透镜316。在步骤507的例子中，方法500将透明的分离层，图6中未显示，沉积在信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)634的顶部表面680和681上。透明的分离层可被认为是信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)634的一部分。
在选择性的步骤508中，方法500在信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)上形成微透镜阵列，以形成具有信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)的双模图像传感器。微透镜阵列的每一个微透镜均轴向地对准于信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)中的相应的各个滤波器。在步骤508的例子中，方法500在信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)634上形成微透镜阵列616，此产生了双模图像传感器608。微透镜616类似于图3的微透镜316。
在包括选择性的步骤507的方法500的实施例中，透明分离层将微透镜616的底部表面和顶部表面680和681分离开。透明的分离层可以使各个微透镜616相对于各个相应的光二极管区域622的焦点优化。
双模图像传感器608和信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)634分别类似于双模图像传感器300和信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)334。各个微透镜616轴向地对准于信号分离的颜色滤波器阵列(CFA)634的各个相应的光谱滤波器614或691。
图7是第一示例性方法700的流程图，其说明用于制造多重高度的颜色滤波器阵列(CFA)，例如，方法500步骤502的多重高度的颜色滤波器阵列(CFA)，和图6的多重高度的颜色滤波器阵列(CFA)624。方法700涉及光刻处理均匀高度的颜色滤波器阵列(CFA)。均匀高度的颜色滤波器阵列(CFA)是本领域使用的标准的颜色滤波器阵列(CFA)，其在制造公差范围内具有相等高度的颜色滤波器。图8显示基板上的颜色滤波器阵列(CFAs)的横截面图，其对应于方法700的步骤。图7和图8最好与下面的说明一起观看。
在步骤702中，方法700将光阻层沉积在均匀高度的颜色滤波器阵列(CFA)之上。为了说明方法700的目的，在均匀高度的颜色滤波器阵列(CFA)内的颜色滤波器被分为两组：高的滤波器和蚀刻-待决的滤波器。
在步骤702的例子中，方法700将光阻层830沉积在均匀高度的颜色滤波器阵列(CFA)823之上。均匀高度的颜色滤波器阵列(CFA)823被设置在基板820上，如图8的横截面图802所示。均匀高度的颜色滤波器阵列(CFA)823包括两类滤波器：高的光谱滤波器891和蚀刻-待决的光谱滤波器815。基板820类似于图3的基板320。
在步骤704中，方法700经由光罩使光阻层曝光，光罩可阻挡设置在高的滤波器的光阻区域且具有与蚀刻-待决的滤波器对齐的孔。在步骤704的例子中，方法700使光阻层830曝光，从而产生覆盖在蚀刻-待决的光谱滤波器815之上的曝光的光阻区域831，如横截面图804所示。
在步骤706中，方法700使曝光的光阻区域显影，以去除各个蚀刻-待决的滤波器上的曝光的光阻区域。在步骤706的例子中，方法700使曝光的光阻区域831显影，以去除各个蚀刻-待决的滤波器815上的光阻区域，如横截面图806所示。
在步骤708中，方法700对蚀刻-待决的滤波器蚀刻以产生多个短的光谱滤波器。在步骤708的例子中，方法700对蚀刻-待决的光谱过滤器815蚀刻到一个高度844，以产生短的光谱滤波器814，如横截面图808所示。高度844小于各个高的光谱滤波器891的高度841。
在步骤710中，方法700去除掉高的光谱滤波器的残留的光阻层。在步骤710的例子中，方法700去除掉高的光谱滤波器891的残留的光阻层830，如横截面图810所示。短的光谱滤波器814和高的光谱滤波器891构成多重高度的颜色滤波器阵列(CFA)824。
图9是说明用于制造多重高度的颜色滤波器阵列(CFA)的第二示例性方法900的流程图。图10显示基板上的颜色滤波器阵列(CFA)的横截面图，其对应于方法900的步骤。图9和图10最好与下面的说明一起观看。
在步骤902中，方法900在基板上形成多个短的光谱滤波器。在步骤902的例子中，方法900在基板1020上形成短的光谱滤波器的阵列1014，如图10的横截面图1002所示，光谱滤波器1014被指定为“短的”，用来区分在此方法后续步骤中所形成的“高的”滤波器，后者高于短的光谱滤波器1014。
在截面图1002中，相邻的短的光谱滤波器1014之间的距离1071相等或大致相等于各个短的光谱滤波器1014的宽度1074。方法900的后续步骤将在相邻的短的光谱滤波器1014之间形成光谱滤波器。
在步骤904中，方法900将光谱滤波器层沉积在多个短的光谱滤波器的每一个之上及沉积在相邻于多个短的光谱滤波器的每一个之上的曝光的基板区域。光谱滤波器层的高度超过各个短的光谱滤波器的高度，其中各个高度是相对于基板的平面的高度。
在步骤904的例子中，方法900将光谱滤波器层1081沉积在各个短的光谱滤波器1014之上及沉积在相邻于短的光谱滤波器1014的基板1020的曝光区域之上，如横截面图1004所示。光谱滤波器层1081具有高度1041，其超过各个短的光谱滤波器1014的高度1044。在横截面图1004中，设置在短的光谱滤波器1014之上的光谱滤光器层1081的选定区域被标记为滤波器区域1084。
在步骤905中，方法900去除设置在多个短的光谱滤波器的每一个之上的光谱滤波器层的区域。在步骤905的例子中，方法90去除设置在多个短的光谱滤波器1014的每一个之上的光谱滤波器层1081的区域1084，以形成高的光谱滤波器1091，如横截面图1012所示。短的光谱滤波器1014和高的光谱滤波器1091构成多重高度的颜色滤波器阵列(CFA)1024。
在方法900的实施例中，步骤905包括步骤906、908、910和912，如下所述。图11显示基板上的颜色滤波器阵列(CFA)的横截面图，其对应于步骤906、908和910。图9和图11最好与下面的说明一起观察。
在步骤906中，方法900将光阻层沉积在光谱滤波器层之上。在步骤906的例子中，方法900将光阻层1030沉积在光谱滤波器层1081之上，如图11的横截面图1106所示。
在步骤908中，方法900经由光罩使光阻层曝光，光罩具有与短的光谱滤波器对准的孔。在步骤908的例子中，方法900使光阻层1030曝光，产生覆盖在各个短的光谱滤波器1014上的曝光的光阻区域1031，如横截面图1108所示。
在步骤910中，方法900使曝光的光阻区域显影以去除各个短的光谱滤波器上的光阻区域。在步骤910的例子中，方法900使曝光的光阻区域1031显影以去除各个短的光谱滤波器1014上的光阻区域，如横截面图1110所示。
在步骤912中，方法900蚀刻光谱滤波器层，以产生多个高的光谱滤波器。在步骤912的例子中，方法900蚀刻光谱滤波器层1081，以产生多个高的光谱滤波器1091，如图10的横截面图1012所示。短的光谱滤波器1014具有高度1044，其小于高的光谱滤波器1091的高度1041。高的光谱滤波器1091和短的光谱滤波器1014构成多重高度的颜色滤波器阵列(CFA)1024。
在不脱离本发明的范围的情况下，可以对上述的方法和系统进行改变。因此应指出，包含在上述说明或在附图所显示的事项应当被解释为说明性的而不是限制性的。下面的权利要求旨在含盖本文中所描述的所有一般的和具体的特征，以及本发明的方法和系统的所有陈述，其中，仅是语言的关系，它们可以说是均落入其间的范围。

Claims (20)

1.一种具有信号分离的颜色滤波器阵列CFA的双模图像传感器，其包括：
基板，含有多个光二极管区域；
多个高的光谱滤波器，具有均匀的第一高度且用于透射第一电磁波长范围，所述多个高的光谱滤波器中的每一个被设置在所述基板上且对准于相应的所述多个光二极管区域中的每一个；
多个短的光谱滤波器，用于透射第二电磁波长范围内的一个或多个光谱带，所述多个短的光谱滤波器中的每一个被设置在所述基板上且对准于相应的所述多个光二极管区域中的每一个；以及
多个单层阻挡滤波器，用于阻挡所述第一电磁波长范围，所述多个单层阻挡滤波器中的每一个被设置在相应的所述多个短的光谱滤波器中的每一个上，单层阻挡滤波器中的每一个和其相应的短的光谱滤波器具有实质上等于所述第一高度的结合高度。
2.如权利要求1所述的双模图像传感器，其中，所述第一电磁波长范围相应于红外线电磁辐射。
3.如权利要求1所述的双模图像传感器，其中，所述第二电磁波长范围相应于可见光电磁辐射。
4.如权利要求3所述的双模图像传感器，其中，所述光谱带的数目超过一个且每一光谱带表示相应于不同的主要颜色的电磁波长范围。
5.如权利要求1所述的双模图像传感器，其中，所述均匀的第一高度在包含1.0微米、1.4微米以及前述两者之间的范围内，且所述多个短的光谱滤波器中的每一个具有在包含0.5微米、0.7微米以及前述两者之间的范围内的高度。
6.如权利要求1所述的双模图像传感器，其中，还包括分离层，其被设置在所述图像传感器的微透镜阵列和由所述多个高的光谱滤波器和所述多个单层阻挡滤波器所形成的表面之间，所述分离层对可见和红外波长范围皆是透明的。
7.一种用于制造信号分离的颜色滤波器阵列CFA的方法，包括：
在基板上形成多重高度的颜色滤波器阵列CFA，所述多重高度的颜色滤波器阵列CFA包括多个短的光谱滤波器和多个高的光谱滤波器，所述高的光谱滤波器中的每一个均高于所述短的光谱滤波器中的任何一个；
将光谱阻挡层设置在所述多重高度的颜色滤波器阵列CFA上；以及
将所述光谱阻挡层平坦化，借以暴露所述多个高的光谱滤波器中的每一个的顶部表面。
8.如权利要求7所述的方法，其中，还包括在所述信号分离的颜色滤波器阵列CFA上形成微透镜阵列，借以形成具有信号分离的颜色滤波器阵列CFA的图像传感器。
9.如权利要求7所述的方法，其中，所述形成所述多重高度的颜色滤波器阵列CFA的步骤包括：
在均匀高度的颜色滤波器阵列CFA上沉积光阻层，所述均匀高度的颜色滤波器阵列CFA包括所述多个高的光谱滤波器和多个蚀刻-待决的光谱滤波器；
经由光罩使所述光阻层曝光；以及
蚀刻多个所述蚀刻-待决的光谱滤波器，借以形成多个所述短的光谱滤波器。
10.如权利要求7所述的方法，其中，所述形成多重高度的颜色滤波器阵列CFA的步骤包括：
在所述基板的表面上形成所述多个短的光谱滤波器；
将光谱滤波器层沉积在所述多个短的光谱滤波器中的每一个上且沉积在相邻于所述多个短的光谱滤波器中的每一个的暴露的基板区域上，所述光谱滤波器层具有的高度超过所述多个短的光谱滤波器中的每一个的高度，各个高度是相对于所述表面的高度；以及
去除设置在所述多个短的光谱滤波器中的每一个上的所述光谱滤波器层的区域。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述去除的步骤包括：
在所述光谱滤波器层上沉积光阻层；
经由光罩使所述光阻层曝光，所述光罩包括多个孔，其对准于所述多个短的光谱滤波器中相应的一个；
使所述曝光的光阻区域显影，以去除设置在各个短的光谱滤波器上的光阻；以及
蚀刻所述光谱滤波器层，借以生产所述多个高的光谱滤波器。
12.如权利要求7所述的方法，其中，所述设置的步骤还包括：
在所述多个短的光谱滤波器中的每一个上形成厚度的所述光谱阻挡层，使得短的光谱滤波器和形成在其上的光谱阻挡层的所述组合高度等于或超过相邻于所述短的光谱滤波器的高的光谱滤波器中任何一个的所述高度。
13.如权利要求7所述的方法，其中，所述设置的步骤包括使用薄膜沉积技术沉积所述光谱阻挡层。
14.如权利要求7所述的方法，其中，所述平坦化的步骤包括使用化学机械平坦化过程使所述光谱阻挡层平坦。
15.如权利要求7所述的方法，其中，所述平坦化的步骤包括毯式蚀刻所述光谱阻挡层。
16.一种信号分离的颜色滤波器阵列CFA，包括：
多个高的光谱滤波器，被设置在基板上且具有均匀的第一高度，
所述多个高的光谱滤波器用于透射第一电磁波长范围；
多个短的光谱滤波器，被设置在所述基板上，所述多个短的光谱滤波器用于透射第二电磁波长范围内的一个或多个光谱带；以及
多个单层阻挡滤波器，用于阻挡所述第一电磁波长范围，所述多个单层阻挡滤波器中的每一个被设置在所述多个短的光谱滤波器中相应的一个，各个单层阻挡滤波器和其相应的短的光谱滤波器具有实质上等于所述第一高度的组合高度。
17.如权利要求16所述的信号分离的颜色滤波器阵列CFA，其中，所述第一电磁波长范围相应于红外光电磁辐射。
18.如权利要求16所述的信号分离的颜色滤波器阵列CFA，其中，所述第二电磁波长范围相应于可见光电磁辐射。
19.如权利要求18所述的信号分离的颜色滤波器阵列CFA，其中，所述光谱带的数目超过一个，且各个光谱带表示相应于不同的主要颜色的电磁波长范围。
20.如权利要求16所述的信号分离的颜色滤波器阵列CFA，其中，所述均匀的第一高度包含在1.0微米、1.4微米以及前述两者之间的范围内，且所述多个短的光谱滤波器中的每一个具有的高度包含在0.5微米、0.7微米以及前述两者之间的范围内。
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