[发明专利]一体化集成有聚焦功能的多波段滤光传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种一体化集成有聚焦功能的多波段滤光传感器，包括基底电路层，所述基底电路层上设置有光敏器件层，基底电路层与光敏器件层电连接；所述光敏器件层上设置有滤光结构层，滤光结构层上设置聚焦结构层，聚焦结构层用于将光线聚焦到光敏器件层上，且能够在可见光范围内产生0到2π的相移；所述滤光结构层由纳米盘阵列组成，所述纳米盘阵列的高度为50‑200nm，周期为100‑400nm，纳米盘阵列纵横比为1:10‑1:1。本发明利用非晶硅纳米盘结构实现了多种波长的滤光，非晶硅可以在不同衬底上形成，具有很好的工艺兼容性。聚焦结构层、滤光结构层以及光敏器件层都集成在CMOS晶圆上，从而可以实现多波段滤光成像装置的小型化和便携化。

技术领域

本发明涉及图像传感技术领域，具体是一体化集成有聚焦功能的多波段滤光传感器及其制备方法。

背景技术

传统的多波段滤光成像系统包括用于连续减轻像差的大且复杂的光学部件，以及检测不同入射波长的多种图像传感器，从而才能完成多波段滤光成像，因此传统的多波段滤光成像系统复杂，体积庞大，不方便使用。因此，如何实现多波段滤光成像系统的小型化、便携化仍是亟需解决的问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一体化集成有聚焦功能的多波段滤光传感器及其制备方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种一体化集成有聚焦功能的多波段滤光传感器，包括基底电路层，所述基底电路层上设置有光敏器件层，基底电路层与光敏器件层电连接；所述光敏器件层上设置有滤光结构层，滤光结构层上设置聚焦结构层，聚焦结构层用于将光线聚焦到光敏器件层上，且能够在可见光范围内产生0到2π的相移；所述滤光结构层由纳米盘阵列组成，所述纳米盘阵列的高度为50-200nm，周期为100-400nm，纳米盘阵列纵横比为1:10-1:1。

其中，所述滤光结构层中的纳米盘阵列包括多个子阵列，各子阵列包括多个纳米盘，同一子阵列内的纳米盘具有相同的直径和周期，不同子阵列的纳米盘的直径和周期不同，每个子阵列分别对应光敏器件层的一个光敏器件。

其中，所述纳米盘的直径为50-200nm。

其中，所述纳米盘阵列包括至少四个子阵列，对应至少四个不同的滤光波长。

其中，所述聚焦结构层包括多个纳米柱，多个纳米柱排列成多个同心圆环，同一圆环内的纳米柱直径相同，不同圆环之间纳径自外向内逐渐增大。

其中，所述纳米柱为氮化硅纳米柱、金纳米柱或砷化镓纳米柱。

其中，所述各个纳米柱为圆柱形或椭圆柱形。

其中，所述聚焦结构层的厚度等于波长，周期等于0.7倍的波长。

其中，所述滤光结构层与聚焦结构层之间设置有平坦层。

本发明还提供一体化集成有聚焦功能的多波段滤光传感器的制备方法，包括以下步骤：

S1：准备CMOS传感芯片半成品晶圆，其包括基底电路层和光敏器件层；

S2：在晶圆上沉积非晶硅薄膜；

S3：将非晶硅薄膜进行一次光刻和刻蚀工艺形成滤光结构层的非晶硅纳米盘阵列；

S4：沉积二氧化硅薄膜并进行研磨后形成平坦层；

S5：在平坦层上沉积聚焦结构层薄膜；

S6：将聚焦结构层薄膜进行一次光刻和刻蚀工艺形成聚焦结构层的纳米柱阵列。

有益效果：本发明具有以下有益效果：

1、利用非晶硅纳米盘结构实现了多种波长的滤光，非晶硅可以在不同衬底上形成，具有很好的工艺兼容性。