光学干涉滤波器制造技术

在一些实施方式中，光学干涉滤波器包括基板；以及被设置在该基板上的层集合。该层集合包括层的第一子集，其中所述层的第一子集包括氮化铝(AlN)材料，并且其中层的第一子集的应力在

【技术实现步骤摘要】
光学干涉滤波器

技术介绍

[0001]光学设备可用于捕获关于光的信息。例如，光学设备可以捕获关于与光相关联的一组波长的信息。光学设备可以包括一组捕获信息的传感器元件(例如，光学传感器、光谱传感器和/或图像传感器)。例如，可以利用传感器元件阵列来捕获关于多个波长的信息。传感器元件阵列可以与光学滤波器相关联。光学滤波器可以包括与第一波长范围的光相关联的通带，该第一波长范围的光被传递到传感器元件阵列。光学滤波器可以与阻挡第二波长范围的光通过传感器元件阵列相关联。

技术实现思路

[0002]在一些实施方式中，光学干涉滤波器包括基板；以及被设置在该基板上的层集合。该层集合包括层的第一子集，其中该层的第一子集包括氮化铝(AlN)材料，并且其中该层的第一子集的应力在
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1000兆帕至800兆帕之间；以及层的第二子集，其中该层的第二子集包括至少一种其它材料。
[0003]在一些实施方式中，光学干涉滤波器包括层集合，该层集合包括层的子集，其中该层的子集包括AlN材料，并且其中该层的子集的应力在
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1000兆帕至800兆帕之间。
[0004]在一些实施方式中，一种方法包括向腔室供应惰性气体，其中惰性气体包括氩(Ar)或氦(He)中的至少一种；向腔室供应氮气(N2)；以及基于供应惰性气体和N2气体，使铝(Al)靶溅射以在基板上形成包括AlN的第一层集合，其中第一层集合与包括至少一种其它材料的第二层集合交替地形成在基板上。
附图说明
[0005]图1是本文描述的示例实施方式的概览图。
[0006]图2是本文描述的示例光学滤波器的示图。
[0007]图3是用于制造本文所述的光学滤波器的溅射沉积系统的示例的示图。
[0008]图4A至图4B是示出使用本文所述的溅射工艺形成的AlN层的应力的示例曲线的示图。
[0009]图5是使用本文所述的溅射工艺形成的AlN层的集合的消光系数和折射率的示例曲线的示图。
[0010]图6是示出本文所述的光学滤波器的透射性能的示例曲线的示图。
具体实施方式
[0011]示例实施方式的以下详细描述参考附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。以下描述使用光谱仪作为示例。然而，本文描述的技术、原理、过程和方法可以与任何传感器一起使用，这些传感器包括但不限于其它光学传感器和光谱传感器。
[0012]可以通过在基板上形成一层或多层来制造光学滤波器。例如，常规光学滤波器可包括至少第一材料、第二材料和第三材料的交替的层(例如，氢化硅(Si：H)材料、二氧化硅
(SiO2)材料和五氧化二钽(Ta2O5)材料的交替层)，以允许常规光学滤波器通过与特定光谱范围(例如，介于800到1000纳米(nm)之间的光谱范围)相关联的阈值百分比的光(例如，至少65％的光)。然而，形成至少三种材料的交替层是复杂的，并且可能导致低质量层的形成，其引入缺陷或允许缺陷传播通过常规光学滤波器。这会降低常规光学滤波器的性能、可制造性和/或可靠性。
[0013]此外，在许多情况下，常规光学滤波器的一个或多个层中的每一层的应力是压缩的(例如，层的应力小于0兆帕(MPa))，这导致一个或多个层的应力(例如，净应力)是压缩的。因此，这导致常规光学滤波器弯曲(例如，弯折)。这导致一层或多层遭受涂层径流(runoff)，这影响了常规光学滤波器的性能。这还使得常规光学滤波器更易碎(例如，与平面光学滤波器相比)和/或使得常规光学滤波器的运输、处理和/或使用变得困难。
[0014]本文描述的一些实施方式提供了一种光学滤波器，该光学滤波器包括被设置在基板上的层集合。该层集合可以包括以交替层顺序布置的包括氮化铝(AlN)材料的层的第一子集和包括至少一种其它材料(例如，至少一种不是AlN材料的材料)的层的第二子集。在一些实施方式中，光学滤波器使与特定光谱范围(例如，介于800至1000nm之间的光谱范围)相关联的阈值百分比的光(例如，至少85％的光)通过。以此方式，与常规光学滤波器相比，光学滤波器提供了改进的透射性能。此外，光学滤波器仅包括两个交替层，这降低了与形成该层集合相关联的复杂性。这降低了形成低质量层的可能性，并因此降低了缺陷被引入或被允许传播通过光学滤波器的可能性。因此，与常规光学滤波器相比，改进了光学滤波器的性能、可制造性和/或可靠性。
[0015]在一些实施方式中，包括AlN材料的层的第一子集的应力可以在
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1000至800MPa之间。因此，在一些实施方式中，当层的第二子集的应力是压缩的时，AlN材料的应力可以被配置为拉伸的(例如，大于或等于0MPa)，或者反之亦可。以此方式，可以最小化由设置在基板上的层集合引起的弯曲量(例如，通过平衡光学滤波器的压缩层的应力和拉伸层的应力)。例如，层的第一子集和层的第二子集中的一个子集可包括拉伸材料，而层的第一子集和层的第二子集中的另一个子集可包括压缩材料，这可导致该层集合的应力大约为零MPa(例如，在容许度内)。这使得光学滤波器的弯曲量最小化，这减少了涂层径流并由此改进了光学滤波器的性能(例如，与遭受弯曲的常规光学滤波器相比)。与遭受弯曲的常规光学滤波器相比，这也提高了光学滤波器的耐久性和/或使光学滤波器的运输、处理和/或使用更容易。
[0016]图1是本文描述的示例实施方式100的概览图。如图1所示，示例实施方式100包括传感器系统110。传感器系统110可以是光学系统的一部分，并且可以提供对应于传感器确定的电输出。传感器系统110包括光学滤波器结构120(包括光学滤波器130)和光学传感器140。例如，光学滤波器结构120可以包括执行通带滤波功能的光学滤波器130。在另一示例中，光学滤波器130可以与光学传感器140的传感器元件阵列对准。
[0017]虽然本文描述的一些实施方式可以根据传感器系统中的光学滤波器来描述，但是本文描述的实施方式可以用在另一种类型的系统中，可以用在传感器系统外部，或者用在其他配置中。
[0018]如图1中进一步所示，并且由附图标记150表示，输入光信号被导向光学滤波器结构120。输入光信号可以包括但不限于与特定光谱范围(例如，以大约900nm为中心的光谱范
围，诸如800nm至1000nm的光谱范围；500nm至5500nm的光谱范围；或另一光谱范围)相关联的光。例如，光学发射器可以将光导向光学传感器140，以允许光学传感器140执行光的测量。在另一示例中，光学发射器可以为另一功能引导另一光谱范围的光，诸如测试功能、感测功能或通信功能等。
[0019]如图1中进一步所示，并且由附图标记160表示，具有第一光谱范围的光信号的第一部分不被光学滤波器130和光学滤波器结构120通过。例如，可以包括光学滤波器130的高折射率材料层和低折射率材料层的介电薄膜层的介电滤波器堆叠可以使第一部分的光在第一方向上被反射、被吸收等。在这种情况下，第一部分的光可以是入射在光学滤波器130上的阈值部分的光，该阈值部分的光不包括在光学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学干涉滤波器，包括：基板；以及被设置在所述基板上的层集合，其中所述层集合包括：层的第一子集，其中所述层的所述第一子集包含氮化铝(AlN)材料，并且其中所述层的所述第一子集的应力在
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1000兆帕至800兆帕之间；以及层的第二子集，其中所述层的所述第二子集包括至少一种其它材料。2.根据权利要求1所述的光学干涉滤波器，其中所述基板的厚度大于或等于50微米。3.根据权利要求1所述的光学干涉滤波器，其中所述基板包括：玻璃基板；聚合物基板；聚碳酸酯基板；金属基板；硅(Si)基板；锗(Ge)基板；或有源器件晶片。4.根据权利要求1所述的光学干涉滤波器，其中所述至少一种其它材料包括以下各项中的至少一项：硅(Si)材料；氢化硅(Si：H)材料；硅和氢材料(SiH)材料；非晶硅(a
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Si)材料；氮化硅(SiN)材料；锗(Ge)材料；氢化锗(Ge：H)材料；硅锗(SiGe)材料；氢化硅锗(SiGe：H)材料；碳化硅(SiC)材料；氢化碳化硅(SiC：H)材料；二氧化硅(SiO2)材料；五氧化二钽(Ta2O5)材料；五氧化二铌(Nb2O5)材料；铌钛氧化物(NbTiO
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)材料；五氧化二铌钽(Nb2TaO5)材料；二氧化钛(TiO2)材料；氧化铝(Al2O3)材料；氧化锆(ZrO2)材料；氧化钇(Y2O3)材料；或
氧化铪(HfO2)材料。5.根据权利要求1所述的光学干涉滤波器，其中附加层被设置在所述层集合上，其中所述附加层包括二氧化硅(SiO2)材料。6.根据权利要求1所述的光学干涉滤波器，其中所述层集合被设置在所述基板的单个表面上。7.根据权利要求1所述的光学干涉滤波器，其中所述层集合的第一部分被设置在所述基板的第一表面上，并且其中所述层集合的第二部分被设置在所述基板的第二表面上。8.根据权利要求1所述的光学干涉滤波器，其中所述层集合使用磁控溅射工艺而被形成在所述基板上。9.根据权利要求1所述的光学干涉滤波器，其中所述层的第一子集和所述层的第二子集以交替的层顺序被设置在所述基板上。10.一种光学干涉滤波器，包括：层集合，所述层集合包括：层的子集，其中所述层的子集包括氮化铝(AlN)材料，并且其中所述层的子集的应力在
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1000兆帕至800兆帕之间。...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金辉，M，
申请(专利权)人：VIAVI科技有限公司，
类型：发明
国别省市：