金屬?電介質濾光器、傳感器設備及制造方法與流程

本發明涉及金屬-電介質濾光器、包括這一濾光器的傳感器設備以及制造這一濾光器的方法。

發明背景

光學傳感器被用于光學傳感器設備(諸如，圖像傳感器、環境光傳感器、接近度傳感器、顏色傳感器以及UV傳感器)，以將光學信號轉換成電信號，允許光學信號的檢測或者圖像采集。光學傳感器通常包括一個或多個傳感器元件以及設置在一個或多個傳感器元件上的一個或多個濾光器。

例如，彩色圖像傳感器包括設置成陣列的多個濾色器，即，濾色器陣列(CFA)。CFA包括具有不同的顏色通頻帶的不同類型的濾色器，例如，紅、綠、藍(RGB)濾光器。

傳統上，將使用染料形成的吸收濾光器用作濾色器。不幸的是，這種基于染料的濾色器具有相對寬的顏色通頻帶，這造成顏色不夠鮮艷。可替換地，可以將由堆疊電介質層形成的分色濾光器(即，干涉濾光器)用作濾色器。這種全電介質濾色器具有較高的透射水平和較窄的顏色通頻帶，這造成較明亮的并且較鮮艷的顏色。然而，隨著入射角的改變，全電介質濾色器的顏色通頻帶經歷相對大的中心波長偏移，這造成在顏色上不理想的偏移。

此外，全電介質濾色器通常包括大量的堆疊電介質層，并且全電介質濾色器相對厚。結果，全電介質濾色器昂貴并且難以制造。具體來說，全電介質濾色器難以化學蝕刻。因此，優選將剝離工藝用于圖案化。用于對CFA中的全電介質濾色器進行圖案化的剝離工藝的示例在1992年6月9日頒布的Hanrahan的美國專利No.5,120,622中、1998年1月27日頒布的Buchsbaum的美國專利No.5,711,889中、2001年5月29日頒布的Edlinger等人的美國專利No.6,238,583中、2003年10月28日頒布的Buchsbaum等人的美國專利No.6,638,668中以及2010年1月19日頒布的Buchsbaum等人的美國專利No.7,648,808中被公開。然而，剝離工藝通常受限于是濾層高度的大約兩倍的濾波器間隔，這使得難以實現適合較小的彩色圖像傳感器的全電介質CFA。

除了透射顏色通頻帶中的可見光之外，基于染料的濾色器和全電介質濾色器兩者同樣透射帶來噪聲的紅外(IR)光。因此，彩色圖像傳感器通常還包括設置在CFA之上的IR阻擋式濾光器。IR阻擋式濾光器還被用于在可見光譜范圍中操作的其他光學傳感器設備。傳統上，將由彩色玻璃形成的吸收濾光器或者由堆疊電介質層形成的分色濾光器用作IR阻擋式濾光器。可替換地，可以將由堆疊金屬和電介質層形成的誘導透射濾光器用作IR阻擋式濾光器。金屬-電介質IR阻擋式濾光器的示例在1997年7月15日頒布的Sakamoto等人的美國專利No.5,648,653中以及2006年11月7日頒布的Ockenfuss等人的美國專利No.7,133,197中被公開。

為了避免使用IR阻擋式濾光器，可以將由堆疊金屬和電介質層形成的誘導透射濾光器用作濾色器。金屬-電介質濾光器(諸如，金屬-電介質濾色器)是內在地阻擋IR的。通常，金屬-電介質濾色器具有不會隨著入射角的改變而在波長上顯著偏移的、相對窄的顏色通頻帶。此外，金屬-電介質濾色器通常比全電介質濾色器薄得多。金屬-電介質濾色器的示例在1990年12月25日頒布的McGuckin等人的美國專利No.4,979,803中、2000年2月29日頒布的Wang的美國專利No.6,031,653中、2009年12月10日公布的Gidon等人的美國專利申請No.2009/0302407中、2011年8月25日公布的Grand的美國專利申請No.2011/0204463中以及2012年4月12日公布的Gidon等人的美國專利申請No.2012/0085944中被公開。

通常，金屬-電介質濾光器(諸如，金屬-電介質濾色器)中的金屬層是銀或鋁層，其是環境不穩定的，并且在暴露于即使是少量的水或者硫磺的時候也會變質。化學蝕刻銀層使銀層的邊緣暴露于環境，這引起變質。因此，在大多數實例中，通過調整僅電介質層的厚度以選擇金屬-電介質濾色器的不同的顏色通頻帶來對CFA中的金屬-電介質濾色器進行圖案化。換句話說，需要具有不同的顏色通頻帶的不同類型的金屬-電介質濾色器具有彼此相同數量的銀層以及彼此相同厚度的銀層。不幸的是，這些要求嚴重地限制了金屬-電介質濾色器的可能的光學設計。

本發明提供了不受限于這些要求的金屬-電介質濾光器，其尤其適合用于圖像傳感器和其他傳感器設備，諸如，環境光傳感器、接近度傳感器、顏色傳感器和UV傳感器。

發明概述

因此，本發明涉及濾光器，其設置在基底上，包括：一個或多個電介質層；以及一個或多個金屬層，其在基底上與一個或多個電介質層交替堆疊，其中，一個或多個金屬層中的每個均具有在濾光器的外圍處沿著金屬層的整個外圍延伸的、被一個或多個電介質層中的至少一個電介質層沿著金屬層的整個外圍保護性覆蓋的斜切邊緣。

本發明還涉及傳感器設備，其包括：一個或多個傳感器元件；以及設置在一個或多個傳感器元件上的一個或多個濾光器，其中，一個或多個濾光器中的每個均包括：一個或多個電介質層；以及與一個或多個電介質層交替堆疊的一個或多個金屬層，其中，一個或多個金屬層中的每個均具有在濾光器的外圍處沿著金屬層的整個外圍延伸的、被一個或多個電介質層中的至少一個電介質層沿著金屬層的整個外圍保護性覆蓋的斜切邊緣。

本發明還涉及制造濾光器的方法，該方法包括：提供基底；將光刻膠層施加到基底上；對光刻膠層進行圖案化，以暴露基底的濾光器區域，由此，在圖案化的光刻膠層中形成圍繞濾光器區域的外伸部；將包括與一個或多個電介質層交替堆疊的一個或多個金屬層的多層疊層沉積到圖案化的光刻膠層和基底的濾光器區域上；移除圖案化的光刻膠層和圖案化的光刻膠層上的一部分多層疊層，使得在基底的濾光器區域上殘留的一部分多層疊層形成濾光器，其中，濾光器中的一個或多個金屬層中的每個均具有在濾光器的外圍處沿著金屬層的整個外圍延伸的、被一個或多個電介質層中的至少一個電介質層沿著金屬層的整個外圍保護性覆蓋的斜切邊緣。

附圖簡述

將參考附圖更詳細地描述本發明，其中：

圖1A是濾光器的第一實施例的橫截面的示意圖；

圖1B至圖1G是制造圖1A中的濾光器的方法的步驟的示意圖；

圖2是濾光器的第二實施例的橫截面的示意圖；

圖3是多個濾光器的橫截面的示意圖；

圖4A是示例性紅色濾光器的層數量、材料和厚度的表格；

圖4B是示例性綠色濾光器的層數量、材料和厚度的表格；

圖4C是示例性藍色濾光器的層數量、材料和厚度的表格；

圖4D是示例性明視覺濾光器(photopic filter)的層數量、材料和厚度的表格；

圖5A和5B是圖4A至圖4C中的示例性紅色、綠色和藍色濾光器的透射光譜的繪圖；

圖5C是圖4D中的示例性明視覺濾光器在0°至60°的入射角的透射光譜的繪圖；

圖6A是圖4A至圖4C中的示例性紅色、綠色和藍色(RGB)濾光器組以及常規的基于染料的RGB濾光器組的色域的繪圖；

圖6B是圖4A中的示例性紅色濾光器以及傳常規的全電介質紅色濾光器在0°至60°的入射角的顏色軌跡的繪圖；

圖6C是圖4D中的示例性明視覺濾光器在0°至60°的入射角的顏色軌跡的繪圖；

圖7是傳感器設備的第一實施例的橫截面的示意圖；

圖8是傳感器設備的第二實施例的橫截面的示意圖；

圖9A和圖9B是在圖案化的光刻膠層和基底上沉積的連續涂層的橫截面的掃描電子顯微照片；

圖9C是從圖9A和圖9B中的連續涂層形成的濾光器的俯視圖的光學顯微照片，其顯示了在暴露于高濕度和溫度之后的腐蝕；

圖10是在圖案化的光刻膠層和基底上沉積的非連續涂層的橫截面的掃描電子顯微照片；

圖11A和圖11B是在具有較厚的底部釋放層和較大外伸部的圖案化的光刻膠層和基底上沉積的非連續涂層的橫截面的掃描電子顯微照片；

圖12是示例性紫外線A(UVA)、紫外線B(UVB)和220nm中心波長的濾光器的層數量、材料和厚度的表格；

圖13A是圖12中的示例性UVA濾光器在0°至60°的入射角的透射光譜的繪圖；

圖13B是圖12中的示例性UVB濾光器在0°至60°的入射角的透射光譜的繪圖；

圖13C是圖12中的示例性220nm中心波長的濾光器在0°至60°的入射角的透射光譜的繪圖；

圖14是示例性明視覺濾光器在0°至60°的入射角的透射光譜的繪圖；

圖15A是傳感器設備的第三實施例的橫截面的示意圖；

圖15B是圖15A中的傳感器設備的俯視圖的示意圖；

圖15C是圖15A中的傳感器設備的可替換布局的俯視圖的示意圖；以及

圖16是傳感器設備的第四實施例的俯視圖的示意圖。

發明詳述

本發明提供了具有保護金屬層的金屬-電介質濾光器，其尤其適合用于傳感器設備，諸如，圖像傳感器、環境光傳感器、接近度傳感器、顏色傳感器或者紫外線(UV)傳感器。濾光器包括交替堆疊的一個或多個電介質層以及一個或多個金屬層。金屬層受到電介質層內在地保護。具體來說，金屬層具有被電介質層中的一個或多個電介質層保護性覆蓋的斜切邊緣。因此，金屬層對于環境退化具有增加的抵抗，產生環境上較耐用的濾光器。

在一些實施例中，一個或多個電介質層和一個或多個金屬層在沒有任何中間層的情況下堆疊。參考圖1A，設置在基底110上的濾光器100的第一實施例，其包括交替堆疊的三個電介質層120和兩個金屬層130。每個金屬層130都設置在兩個電介質層120之間并且與兩個電介質層120鄰近，并且由此免受環境的影響。電介質層120和金屬層130是連續層，不具有在其中形成的任何微觀結構。

金屬層130在濾光器100的外圍101處具有斜切邊緣131。換句話說，金屬層130在濾光器100的整個中央部分102上在厚度上基本均勻，但是在濾光器100的外圍101處在厚度上逐漸減少。斜切邊緣131在濾光器100的外圍101處沿著金屬層130的整個邊緣延伸。同樣，電介質層120在濾光器100的整個中央部分102上在厚度上基本均勻，但是在濾光器100的外圍101處在厚度上逐漸減少。因此，濾光器100的中央部分102在高度上基本均勻，然而濾光器100的外圍101是傾斜的。換句話說，濾光器100具有基本平坦的頂部和傾斜的側部。通常，濾光器100的側部以小于大約45°的角度從水平傾斜。優選地，濾光器100的側部以小于大約20°的角度從水平傾斜，更優選地，以小于大約10°的角度從水平傾斜。

有利的是，金屬層130的斜切邊緣131不暴露于環境。相反，金屬層130的斜切邊緣131被電介質層120中的一個或多個電介質層沿著金屬層130的整個外圍保護性覆蓋。一個或多個電介質層120(例如，通過抑制硫磺和水擴散進金屬層130)抑制了金屬層130的環境變質(例如，腐蝕)。優選地，金屬層130基本上由電介質層120封裝。更優選地，金屬層130的斜切邊緣131由鄰近的電介質層120保護性覆蓋，并且金屬層130基本上由鄰近的電介質層120封裝。在一些實例中，頂部電介質層120(即，在濾光器100頂部的電介質層120)保護性覆蓋在下面的所有金屬層130的斜切邊緣131。

參考圖1B至圖1G，可以通過剝離工藝制造濾光器100的第一實施例。具體參考圖1B，在第一步，提供基底110。具體參考圖1C，在第二步，將光刻膠層140施加到基底110上。通常，通過旋涂或者噴涂施加光刻膠層140。

具體參考圖1D，在第三步，對光刻膠層140進行圖案化，以暴露基底110中的將要設置濾光器100的區域，即，濾光器區域。基底110的其他區域保持由圖案化的光刻膠層140覆蓋。通常，通過首先將光刻膠層140的覆蓋基底110的濾光器區域的區域暴露于通過掩膜的UV光，并且然后通過使用適合的顯影劑或者溶劑來使光刻膠層140的暴露出的區域顯影(即，蝕刻暴露出的區域)來對光刻膠層140進行圖案化。

以這樣的方式對光刻膠層140進行圖案化使得在圖案化的光刻膠層140中形成圍繞濾光器區域的外伸部141(即，倒凹)。通常，通過化學(例如，通過使用適合的溶劑)對光刻膠層140的頂部部分改性使得光刻膠層140的頂部部分比底部部分顯影得更慢，來形成外伸部141。可替換地，可以通過將由顯影得較慢的頂層和顯影得較快的底層組成的雙層光刻膠層140施加于基底110，來形成外伸部141。

如圖1E中顯示的，外伸部141應當足夠大，以確保涂層(即，多層疊層103)基本沉積在圖案化的光刻膠層140上并且基底110不從基底110連續到圖案化的光刻膠層140。外伸部141通常大于2μm，優選大于4μm。通常，涂層應當不覆蓋圖案化的光刻膠層140的側部。

參考圖9A和圖9B，當涂層903在基底910和圖形化的光刻膠層940之上連續的時候，在后續剝離光刻膠層940和涂層903在光刻膠層940之上的部分的期間，在圖案化的光刻膠層940的底部邊緣處涂層903被破壞，使由涂層903形成的濾光器的邊緣(具體來說是濾光器的金屬層的邊緣)暴露于環境。不幸的是，如針對包含銀的濾光器900的圖9C中顯示的，暴露出的邊緣易受環境侵蝕的影響，例如，當暴露于高濕度和溫度的時候，這導致腐蝕。

參考圖10，在提供非連續涂層1003的實施例中，光刻膠層具有雙層結構，并且包括頂層1042和底層1043。頂層1042是光敏的并且可通過選擇性地暴露于UV光而被圖案化。底層1043通常不是光敏的并且充當釋放層。抗蝕劑的適合的示例包括用于頂部光刻膠層1042的AZ電子材料nLOF 2020，以及用于底部釋放層1043的Microchem公司的LOR 10B。

當光刻膠層被顯影的時候，外伸部1041的長度受顯影時間約束。在圖10中，顯影時間被選擇以提供大約3μm的外伸部1041。優選地，底部釋放層1043的厚度大于大約500nm，并且外伸部1041大于大約2μm。為了確保干凈的剝離(即，剝離而不破壞沉積的涂層1003)，涂層1003的厚度通常應當小于底部釋放層1043的厚度的大約70％。在圖10中，底部釋放層1043的厚度是大約800nm，頂部光敏層1042的厚度是大約2μm，并且涂層的厚度是大約500nm。濾光器1000在外伸部1041下面的側部以大約10°的角度傾斜。

參考圖11，在一些實例中，使用較厚的底部釋放層1143，通過使用較長的顯影時間(例如，針對一些工藝的大約80s至大約100s的時間)產生較大的外伸部1141。這些特征通過減小濾光器1100的側部的傾斜并且增加在濾光器1100的外圍的頂部電介質層1121的厚度，改善了邊緣的耐久性。在圖11中，顯影時間被選擇以提供大約6μm的外伸部1141。優選地，底部釋放層1143的厚度大于大約2μm，并且外伸部1141大于大約4μm。涂層1103的厚度通常應當小于底層釋放層1143的厚度的大約30％。在圖11中，底部釋放層1143的厚度是大約2.6μm，頂部光敏層1142的厚度是大約2μm，并且涂層1103的厚度是大約500nm。濾光器1100在外伸部1141下面的側部以大約5°的角度傾斜。

具體參考圖1E，在第四步，多層疊層103作為非連續涂層被沉積到圖案化的光刻膠層140和基底110的濾光器區域上。設置在基底110的濾光器區域上的一部分多層疊層103形成了濾光器100。可以通過使用各種沉積技術來沉積多層疊層103中與濾光器100中的層對應的層，沉積技術諸如：蒸發，例如，熱蒸發、電子束蒸發、等離子體輔助蒸發或者反應離子蒸發；濺射，例如，磁控濺射、反應濺射、交流(AC)濺射、直流(DC)濺射、脈沖DC濺射、或離子束濺射；化學氣相沉積，例如，等離子體增強化學氣相沉積；以及原子層沉積。此外，可以通過使用不同的沉積技術來沉積不同的層。例如，可以通過金屬靶的濺射來沉積金屬層130，并且可以在有氧氣存在的情況下通過金屬靶的反應濺射來沉積電介質層120。

因為外伸部141遮蔽了基底110的濾光器區域的外圍，所以沉積層在厚度上朝著濾光器100的外圍101逐漸減小。外伸部141朝著濾光器100的外圍101產生涂層的軟滾降(soft roll-off)。當將電介質層120沉積到金屬層130上的時候，電介質層120不但覆蓋金屬層130的頂面，而且覆蓋金屬層130的斜切邊緣131，由此使金屬層130免受環境的影響。此外，頂部電介質層120通常充當下面的金屬層130的保護層。例如，如圖11A中顯示，在圖11的實施例中，具有大約100nm的厚度的頂部電介質層1121在下面的較不耐用的金屬層(具體來說是金屬層的斜切邊緣)上延伸并且保護性覆蓋較不耐用的金屬層。

具體參考圖1F，在第五步，將圖案化的光刻膠層140上的一部分多層疊層103連同光刻膠層140移除，即，剝離。通常，通過使用適合的去膜劑或者溶劑來剝離光刻膠層140。在基底110的濾光器區域上殘留的一部分多層疊層103形成濾光器100。基底110可以例如是常規的傳感器元件。

應注意到，同樣可以將圖1B至圖1F中的剝離工藝用于在基底110上同時形成多個相同類型的濾光器100，即，其具有相同的光學設計。此外，可以重復剝離工藝以在相同的基底110上接著形成一個或多個不同類型的濾光器，即，其具有不同的光學設計。在一些實例中，可以在基底110上接著形成在環境上較耐用的一個或多個濾光器，使得如下文中將進一步詳細解釋地通過使用剝離工藝或者在一些實例中通過使用干法蝕刻工藝或者濕法蝕刻工藝，與在環境上不太耐用的一個或多個濾光器100部分地重疊。由此，可以在基底110上形成濾光器陣列。基底110可以例如是常規的傳感器陣列。

具體參考圖1G，在可選的第六步，將額外的保護涂層150沉積在濾光器100上。可以通過使用迄今為止提到的沉積技術中的一種沉積技術來沉積保護涂層150。保護涂層150覆蓋濾光器100的中央部分102和外圍101兩者(即，濾光器100的所有暴露的部分)，由此，使濾光器100免受環境的影響。

在其他實施例中，濾光器包括多個腐蝕抑制層，其設置在電介質層和金屬層之間，進一步保護金屬層。參考圖2，設置在基底210上的濾光器200的第二實施例類似于濾光器100的第一實施例，但是還包括在三個電介質層220和兩個金屬層230之間插入的四個腐蝕抑制層260。

金屬層230中的每個金屬層都被設置在兩個腐蝕抑制層260之間且鄰近于兩個腐蝕抑制層260，并且由此進一步免受環境的影響。腐蝕抑制層260主要是在沉積工藝期間抑制金屬層230的腐蝕。具體來說，腐蝕抑制層260保護金屬層230在光路中的各部分，抑制金屬層230的光學性質的衰減。優選地，金屬層230的斜切邊緣231由鄰近的腐蝕抑制層260以及由最接近的電介質層220保護性覆蓋。這樣，金屬層230優選基本上由鄰近的腐蝕抑制層260以及由最接近的電介質層220封裝。

可以通過與用于制造濾光器100的第一實施例的剝離工藝類似的剝離工藝來制造濾光器200的第二實施例。然而，在第四步中沉積的多層疊層中的層對應于濾光器200中的層。具體來說，腐蝕抑制層260在每個金屬層230之前和之后被沉積。有利的是，腐蝕抑制層260抑制在電介質層220沉積期間金屬層230的腐蝕(即，氧化)。腐蝕抑制層260在金屬層230包含銀或鋁的時候尤其有用。在這種實施例中，腐蝕抑制層260對在金屬層230中的銀或鋁和電介質層220中的氧之間的形成氧化銀或者氧化鋁的反應進行抑制。

可以通過使用迄今為止提到的沉積技術中的一種沉積技術(例如，反應濺射)使腐蝕抑制層260被沉積為金屬化合物(例如，金屬氮化物或者金屬氧化物)層。可替換地，可以通過首先通過使用迄今為止提到的沉積技術中的一種沉積技術沉積適合的金屬層，并且隨后使金屬層氧化來形成腐蝕抑制層260。優選地，通過首先沉積適合的金屬層，使金屬層氧化，然后沉積金屬氧化層，來形成金屬層230頂部上的每個腐蝕抑制層260。例如，可以在有氧氣存在的情況下通過適合的金屬靶的濺射、然后是適合的金屬靶的氧化、然后是適合的金屬靶的反應濺射來形成這些腐蝕抑制層260。形成腐蝕抑制層的方法的另外的細節在下文中被提供，并且在美國專利No.7,133,197中被公開。

本發明的濾光器可以具有各種光學設計。在下文中將進一步詳細描述示例性濾光器的光學設計。通常，針對具體的通頻帶，通過選擇適合的層數量、材料和/或厚度來優化濾光器的光學設計。

濾光器包括至少一個金屬層以及至少一個電介質層。濾光器經常包括多個金屬層以及多個電介質層。通常，濾光器包括2至6個金屬層、3至7個電介質層以及可選地包括4至12個腐蝕抑制層。通常，增加金屬層的數量使通頻帶具有較陡峭的邊緣，但是具有較低的帶內透射率。

在光學設計中的第一層或底層(即，在基底上沉積的第一層)可以是金屬層或者電介質層。在光學設計中的最后一層或頂層(即，在基底上沉積的最后一層)經常是電介質層。當底層是金屬層的時候，濾光器可以由按照(M/D)_n(其中，n≥1)的順序堆疊的n個金屬層(M)和n個電介質層(D)組成。可替換地，濾光器可以由按照(C/M/C/D)_n(其中，n≥1)的順序堆疊的n個金屬層(M)、n個電介質層(D)以及2n個腐蝕抑制層(C)組成。當底層是電介質層的時候，濾光器可以由按照D(M/D)_n(其中，n≥1)的順序堆疊的n個金屬層(M)和n+1個電介質層(D)組成。可替換地，濾光器可以由按照D(C/M/C/D)_n(其中，n≥1)的順序堆疊的n個金屬層(M)、n+1個電介質層(D)以及2n個腐蝕抑制層(C)組成。

金屬層中的每個都由金屬或合金組成。在一些實施例中，金屬層中的每個都由銀組成。可替換地，金屬層中的每個都可以由銀合金組成。例如，主要由大約0.5wt％的金、大約0.5wt％的錫以及余量的銀組成銀合金可以提供改善的抗腐蝕性。在其他實施例中，金屬層中的每個都由鋁構成。金屬或者合金的選擇取決于應用。針對具有在可見光譜區域中的通頻帶的濾光器，經常優選銀，并且針對具有在UV光譜區域中的通頻帶的濾光器，經常優選鋁，但是當通頻帶的中心在大于大約350nm的波長處的時候，有時可以使用銀。

通常而非必須，金屬層由相同的金屬或者合金組成，但金屬層具有不同的厚度。通常，金屬層中的每個均具有在大約5nm和大約50nm之間(優選地，在大約10nm和大約35nm之間)的物理厚度。

電介質層中的每個均由在濾光器的通頻帶中透明的電介質材料組成。

針對具有在可見光譜區域中的通頻帶的濾光器，通常電介質層中的每個都由在550nm處具有大于大約1.65的折射率的、在可見光譜區域中透明的高折射率電介質材料組成。用于這種濾光器的高折射率電介質材料的適合的示例包括二氧化鈦(TiO₂)、二氧化鋯(ZrO₂)、二氧化鉿(HfO₂)、五氧化二鈮(Nb₂O₅)、五氧化二鉭(Ta₂O₅)及其混合物。優選地，用于這種濾光器的高折射率電介質材料同樣是吸收UV的，即，在近UV光譜區域中吸收。例如，包括TiO₂和/或Nb₂O₅的或者由TiO₂和/或Nb₂O₅組成的高折射率電介質材料可以提供增強的UV阻擋，即，在近UV光譜區域中較低的帶外透射率。優選地，高折射率電介質材料在550nm處具有大于大約2.0的折射率，更優選地，在550nm處具有大于大約2.35的折射率。較高的折射率通常是理想的。然而，當前可用的透明高折射率電介質材料通常在550nm處具有小于大約2.7的折射率。

針對具有在UV光譜區域中的通頻帶的濾光器，電介質層中的每個通常由在300nm處具有在大約1.4和1.65之間的折射率的中間折射率電介質材料組成，或者優選地由在300nm處具有大于1.65的折射率(或者更優選地，在UV光譜區域中透明的、在300nm處具有大于大約2.2的折射率)的高折射率電介質材料組成。用于具有在UV光譜區域中的通頻帶的濾光器的中間折射率的和高折射率的電介質材料的適合的示例包括：Ta₂O₅、二氧化鉿(HfO₂)、三氧化二鋁(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)、三氧化鈧Sc₂O₃、三氧化二釔(Y₂O₃)、ZrO₂、二氧化鎂(MgO2)、氟化鎂(MgF₂)、其他氟化物及其混合物。例如，可以將Ta₂O₅用作中心波長在高于大約340nm的波長處的通頻帶的高折射率電介質材料，并且可以將HfO₂用作中心波長在低于大約400nm的波長處的通頻帶的高折射率電介質材料。

通常而非必須，電介質層由相同的電介質材料組成，但電介質層具有不同的厚度。通常，電介質層中的每個均具有在大約20nm和大約300nm之間的物理厚度。優選地，頂部電介質層具有大于大約40nm(更優選地，大于大約100nm)的物理厚度，以實現頂部電介質層充當下面的金屬層的保護層。每個電介質層的物理厚度被選擇為與光學設計需要的四分之一波長光學厚度(QWOT)對應。QWOT被限定為4nt，其中n是電介質材料的折射率，并且t是物理厚度。通常，電介質層中的每個均具有在大約200nm和大約2400nm之間的QWOT。

可選的腐蝕抑制層中的每個均由腐蝕抑制材料組成。通常，腐蝕抑制層由腐蝕抑制電介質材料組成。合適的腐蝕抑制電介質材料的示例包括：氮化硅(Si₃N₄)、TiO₂、Nb₂O₅、氧化鋅(ZnO)及其混合物。優選地，腐蝕抑制電介質材料是化合物，例如，相較于金屬層的金屬或者合金具有更高電偶電位的金屬的氮化物或氧化物。

在一些實例中，在金屬層下面的腐蝕抑制層由ZnO組成，而在金屬層上面的腐蝕抑制層包括由鋅組成的非常薄的層(例如，其具有小于1nm的厚度)以及由ZnO組成的薄層。鋅層被沉積在金屬層上，然后被后氧化(post-oxidized)以防止光學吸收。通常通過反應濺射來沉積金屬層下面的和上面的ZnO層。有利的是，在沉積ZnO層之前在金屬層上沉積鋅層防止金屬層暴露于在反應濺射期間產生的活性的電離氧物質。鋅層優先吸收氧，這抑制了金屬層的氧化。

腐蝕抑制層通常適當地薄以基本上避免影響濾光器的光學設計(特別是腐蝕抑制層正在可見光譜區域中吸收的時候)。通常，腐蝕抑制層中的每個均具有在大約0.1nm和大約10nm之間(優選地，在大約1nm和大約5nm之間)的物理厚度。適合的腐蝕抑制層的另外的細節在美國專利No.7,133,197中被公開。

可選的保護涂層通常由電介質材料組成。保護涂層可以由相同的電介質材料組成，并且保護涂層可以具有與電介質層相同的厚度范圍。保護涂層經常由與頂部電介質層相同的電介質材料組成，并且保護涂層具有為頂部電介質層的設計厚度(即，光學設計需要的厚度)的一部分的厚度。換句話說，光學設計的頂部電介質層在電介質層和電介質保護涂層之間被劃分。可替換地，保護涂層可以由有機材料(例如，環氧樹脂)組成。

參考圖3，濾光器300通常具有小于1μm的(優選地，小于0.6μm的)濾層高度h，即，濾光器300的從基底310開始的中央部分的高度。應注意到，濾層高度通常對應于迄今為止所提及的沉積涂層的厚度。當被用于圖像傳感器的時候，濾光器300通常具有小于2μm的(優選地，小于1μm的)濾光器寬度w，即，濾光器300的中央部分的寬度。有利的是，當通過剝離工藝形成多個濾光器300的時候，相對小的濾層高度允許較小的濾光器間隔。通常，圖像傳感器中的濾光器300具有小于2μm的(優選地，小于1μm的)濾光器間隔d，即，在最接近的濾光器300的中央部分之間的間隔。當用于具有較大像素尺寸的其他傳感器設備的時候，濾光器寬度可以從大約50μm到大約100μm。

濾光器是金屬電介質帶通濾光器(即，誘導透射濾光器)，其具有高的帶內透射率和低的帶外透射率。在一些實施例中，濾光器是具有在可見光譜區域中的相對窄的顏色通頻帶的濾色器。例如，濾光器可以是紅色、綠色、藍色、藍綠色、黃色或者品紅色濾光器。在其他實施例中，濾光器是具有明視覺通頻帶(即，與模擬在可見光譜區域中人眼對相對明亮的光的光譜響應的明視覺亮度效率函數匹配的通頻帶)的明視覺濾光器。在又一些實施例中，濾光器是具有在可見光譜區域中的相對寬的通頻帶的IR阻擋式濾光器。

在這種實施例中，濾光器通常具有大于大約50％的最大帶內透射率、在大約300nm和大約400nm之間(即，在近UV光譜區域中)具有小于大約2％的平均帶外透射率、以及在大約750nm和大約1100nm之間(即，在紅外(IR)光譜區域中)具有小于大約0.3％的平均帶外透射率。相反，常規的全電介質濾色器和明視覺濾光器通常不是內在地阻擋IR的。通常，在這種實施例中，濾光器還具有低的角度偏移，即，隨著入射角從0°改變的中心波長的偏移。通常，濾光器在60°的入射角處具有小于大約5％的角度偏移，或者對于中心波長在600nm處的濾光器在大小上有大約30nm的偏移。相反，常規的全電介質濾色器和明視覺濾光器通常是對于角度非常敏感的。

分別將針對示例性紅色、綠色和藍色濾光器(即，示例性RGB濾光器組)的光學設計(即，層數量、材料和厚度)列表于圖4A、4B和4C中。將示例性明視覺濾光器的光學設計列表于圖4D中。每個光學設計的層是從在基底上沉積的第一層或底層開始被計數的。

金屬層中的每個均由銀組成，并且金屬層具有在大約13nm和大約34nm之間的物理厚度。電介質層中的每個均由高折射率電介質材料(H)組成，并且電介質層具有在大約240nm和大約2090nm之間的QWOT。例如，高折射率電介質材料可以是在550nm處具有大約2.43的折射率的、Nb₂O₅和TiO₂的混合物。腐蝕抑制層中的每個均由ZnO組成，并且每個均具有大約2nm的物理厚度。

當高折射率電介質材料在550nm處具有大約2.43的折射率時，紅色濾光器的濾層高度是606nm，綠色濾光器的濾層高度是531nm，藍色濾光器的濾層高度是252nm，并且明視覺濾光器的濾層高度是522nm。這些濾層高度與常規的全電介質濾色器和明視覺濾光器的濾層高度相比小得多。

示例性紅色、綠色和藍色濾光器的透射光譜570、571和572分別在圖5A和圖5B中被繪出。示例性紅色濾光器的透射光譜570包括中心波長在大約620nm處的紅色通頻帶，示例性綠色濾光器的透射光譜571包括中心波長在大約530nm處的綠色通頻帶，并且示例性藍色濾光器的透射光譜572包括中心波長在大約445nm處的藍色通頻帶。

示例性明視覺濾光器在0°到60°的入射角的透射光譜573(0°)和574(60°)在圖5C中被繪出。示例性明視覺濾光器在0°的入射角處的透射光譜573包括中心波長在大約555nm處的明視覺通頻帶。在示例性明視覺濾光器在60°的入射角處的透射光譜574中，明視覺通頻帶的中心波長在大約520nm處。換句話說，示例性明視覺濾光器在60°的入射角處的角度偏移是大約25nm。有益的是，示例性明視覺濾光器的角度偏移比常規的全電介質明視覺濾光器的角度偏移小得多。

示例性濾色器和明視覺濾光器中的每個均具有大于大約60％的最大帶內透射率。有益的是，與常規的基于染料的濾光器和全電介質濾色器和明視覺濾光器相比，示例性濾色器和明視覺濾光器提供了改善的IR阻擋，降低了由IR泄露帶來的噪聲。具體來說，示例性濾色器和明視覺濾光器中的每個均在大約750nm和大約1100nm之間(即，在IR光譜區域中)具有小于大約0.3％的平均帶外透射率。示例性濾色器和明視覺濾光器(具體來說是示例性紅色濾光器)還提供了相對于一些常規的金屬電介質濾色器的改善的UV阻擋，這降低了由UV泄露帶來的噪聲。具體來說，示例性濾色器和明視覺濾光器中的每個均在大約300nm和大約400nm之間(即，在近UV光譜區域中)具有小于大約2％的平均帶外透射率。

示例性RGB濾光器組的色域680連同用于比較的常規的基于染料的RGB濾光器組的色域681一起被繪圖于圖6A中的CIE xy色度圖中。有益的是，示例性RGB濾光器組的色域680比常規的基于染料的RGB濾光器組的色域681大得多。

示例性紅色濾光器在0°到60°的入射角處的顏色軌跡682連同常規的全電介質紅色濾光器在0°到60°的入射角處的顏色軌跡683一起被繪圖于圖6B中的CIE xy色度圖中。示例性明視覺濾光器在0°到60°的入射角處的顏色軌跡684被繪圖于圖6C中的CIE xy色度圖中。有益的是，示例性紅色濾光器和明視覺濾光器的角度偏移與常規的全電介質紅色濾光器和明視覺濾光器的角度偏移相比小得多。

在一些實施例中，濾光器是具有在UV光譜區域中(例如，在大約180nm和大約420nm之間)的相對窄的通頻帶的UV濾光器。例如，濾光器可以是紫外線A(UVA)或紫外線B(UVB)濾光器。在這種實施例中，濾光器通常具有大于大約5％的(優選地，大于大約15％的)最大帶內透射率、以及在大約420nm和大約1100nm之間(即，在可見光譜區域和IR光譜區域中)小于大約0.3％的平均帶外透射率。相反，全常規的電介質UV濾光器通常不是內在地阻擋IR的。通常，在這種實施例中，濾光器還具有低的角度偏移，即，隨著入射角從0°改變的中心波長的偏移。通常，濾光器在60°的入射角處具有小于大約5％的角度偏移，或者對于中心波長在300nm處的濾光器在大小上有大約15nm的偏移。相反，常規的全電介質UV濾光器通常是對于角度非常敏感的。

示例性UVA、UVB和中心波長為220nm的濾光器的光學設計(即，層數量、材料和厚度)在圖12中被總結。金屬層中的每個均由鋁組成，并且金屬層具有在大約10nm和大約20nm之間的物理厚度。電介質層中的每個均由高折射率電介質材料組成，即，用于UVA濾光器的Ta₂O₅，以及用于UVB濾光器和中心波長為220nm的濾光器的HfO₂，并且電介質層具有在大約40nm和大約60nm之間的物理厚度。示例性UV濾光器不包括腐蝕抑制層，因為當金屬層由鋁組成的時候，一般并不需要腐蝕抑制層提供的額外的保護。

UVA濾光器的濾層高度是350nm，UVB濾光器的濾層高度是398nm，并且中心波長為220nm的濾光器的濾層高度是277nm。這些濾層高度與常規的全電介質UV濾光器的濾層高度相比小得多。

示例性UVA濾光器在0°到60°的入射角處的透射光譜1370(0°)和1371(60°)在圖13A中被繪出，示例性UVB濾光器在0°到60°的入射角處的透射光譜1372(0°)和1373(60°)在圖13B中被繪出，并且示例性中心波長為220nm的濾光器在0°到60°的入射角處的透射光譜1374(0°)和1375(60°)在圖13C中被繪出。示例性UVA濾光器在0°的入射角處的透射光譜1370包括中心波長在大約355nm處的UVA通頻帶，示例性UVB濾光器在0°的入射角處的透射光譜1372包括中心波長在大約295nm處的UVB通頻帶，并且中心波長為220nm的濾光器在0°的入射角處的透射光譜1374包括中心波長在大約220nm處的通頻帶。示例性UV濾光器在60°的入射角處的角度偏移在大小上小于大約15nm。有益的是，示例性UV濾光器的角度偏移與常規的全電介質UV濾光器的角度偏移相比小得多。

示例性UV濾光器中的每個均具有大于大約10％的最大帶內透射率。具體來說，UVA濾光器和UVB濾光器每個均具有大于大約20％的最大帶內透射率。有益的是，示例性UV濾光器提供了相對于常規的全電介質UV濾光器的改善的IR阻擋，這降低了由IR泄露帶來的噪聲。具體來說，示例性UV濾光器中的每個均在大約420nm和大約1100nm之間(即，在可見光譜區域和IR光譜區域中)具有小于大約0.3％的平均帶外透射率。

本發明的濾光器在被包括作為傳感器設備或者其他有源設備的一部分的時候尤其有用。傳感器設備可以是除了根據本發明的一個或多個濾光器之外還包括一個或多個傳感器元件的任何類型的傳感器設備。在一些實例中，傳感器設備還可以包括一個或多個常規的濾光器。例如，傳感器設備可以是圖像傳感器、環境光傳感器、接近度傳感器、顏色傳感器、UV傳感器或者其組合。一個或多個傳感器元件可以是任何類型的常規的傳感器元件。通常，一個或多個傳感器元件是光電檢測器，諸如，光電二極管、電荷耦合器件(CCD)傳感器元件、互補金屬氧化物半導體(CMOS)傳感器元件、硅檢測器、或者專用UV敏感檢測器。一個或多個傳感器元件可以是前照式的或者背照式的。傳感器元件可以由任何典型的傳感器材料(諸如，硅、銦鎵砷化物(In_1-xGa_xAs)、砷化鎵(GaAs)、鍺、硫化鉛(PbS)或者氮化鎵(GaN))形成。

將一個或多個濾光器設置在一個或多個傳感器元件的上面，使得一個或多個濾光器對提供給一個或多個傳感器元件的光進行濾光。通常，在一個傳感器元件上均設置一個濾光器。換句話說，傳感器設備的每個像素通常包括一個濾光器和一個傳感器元件。優選地，將一個或多個濾光器直接設置在一個或多個傳感器元件上，例如，設置在一個或多個傳感器元件的鈍化層上。例如，可以通過剝離工藝在一個或多個傳感器元件上形成一個或多個濾光器。然而，在一些實例中，可以在一個或多個濾光器與一個或多個傳感器元件之間設置一個或多個涂層。在一些實例中，一個或多個濾光器可以與一個或多個傳感器元件集成。

在一些實施例中，傳感器設備包括單一傳感器元件和被設置在傳感器元件上的根據本發明的單一濾光器。參考圖7，傳感器設備790的第一實施例包括傳感器元件711和在傳感器元件711上設置的濾光器700。例如，傳感器設備790可以是環境光傳感器，傳感器元件711可以是光電二極管，并且濾光器700可以是明視覺濾光器(諸如，圖4D中的示例性明視覺濾光器)或者IR阻擋式濾波器。對于另一個示例，傳感器設備790可以是UV傳感器，傳感器元件711可以是光電二極管，并且濾光器700可以是UV濾光器諸如，圖12中的示例性UVA、UVB或者中心波長為220nm的濾光器。

在環境光傳感器的示例性實施例中，根據本發明的明視覺濾光器與光電二極管集成。明視覺濾光器被設置在光電二極管上，通常被設置在光電二極管的例如由Si₃N₄組成的平面型鈍化層上。(例如，由環氧樹脂組成的)可選的保護涂層或者封裝層可被設置在明視覺濾光器和光電二極管上。通過考慮到鈍化層以及在存在時的封裝層來優化明視覺濾光器的光學設計。

為了與光電二極管集成而被優化的示例性明視覺濾光器在0°到60°的入射角處的透射光譜1470(0°)和1471(60°)連同標準化明視覺響應曲線1472一起在圖14中被繪出。透射光譜1470和1471與Si₃N₄鈍化層和環氧樹脂封裝層匹配。示例性明視覺濾光器在0°的入射角處的透射光譜1470包括中心波長在大約555nm處的明視覺通頻帶。示例性明視覺濾光器的透射光譜1470在0°到40°的入射角處相當好地遵循標準化明視覺響應曲線1472。此外，示例性明視覺濾光器在0°到60°的入射角處阻擋UV和IR光，并且具有低的角度偏移。有益的是，示例性明視覺濾光器同樣在環境上耐用，例如，在125℃的溫度和100％的相對濕度用96小時。

在其他實施例中，傳感器設備包括多個傳感器元件和設置在多個傳感器元件上的根據本發明的多個濾光器。通常，將傳感器元件設置成陣列。換句話說，傳感器元件形成傳感器陣列，諸如光電二極管陣列、CCD陣列、CMOS陣列或者任何其他類型的常規傳感器的陣列。同樣通常將濾光器設置成陣列。換句話說，濾光器形成濾光器陣列，諸如濾色器陣列(CFA)。優選地，傳感器陣列和濾光器陣列是對應的二維陣列，即，鑲嵌圖案(mosaics)。例如，陣列可以是具有行和列的矩形陣列。

通常在這種實施例中，濾光器基本上相互分離。換句話說，濾光器的外圍一般并不相互接觸。然而，在一些實例中，濾光器的電介質層可能無意地接觸，而金屬層(具體來說是斜切邊緣)保持相互分離。

通常，多個濾光器包括具有相互不同的通頻帶的不同類型的濾光器。例如，多個濾光器可以包括濾色器(諸如，紅色、綠色、藍色、藍綠色、黃色和/或品紅色濾光器)、明視覺濾光器、IR阻擋式濾波器、UV濾光器或者其組合。在一些實施例中，多個濾光器包括形成CFA的不同類型的濾色器。例如，多個濾光器可以包括形成RGB濾光器陣列(諸如，拜耳濾光器陣列)的紅色、綠色和藍色濾光器，諸如圖4A至圖4C中的示例性紅色、綠色、藍色濾光器。對于另一示例，多個濾光器可以包括形成CMY濾光器陣列的藍綠色、品紅色或者黃色濾光器。

有益的是，不同類型的濾光器可以具有彼此數量不同的金屬層和/或厚度不同的金屬層。在一些實施例中，不同類型的濾光器中的至少兩個濾光器包括彼此數量不同的金屬層。在相同的或者其他的實施例中，不同類型的濾光器中的至少兩個濾光器具有相互不同的金屬層厚度。例如，圖4C中的示例性藍色濾光器具有與圖4A和圖4B中的示例性紅色濾光器和綠色濾光器數量不同的金屬層。此外，圖4A到圖4C中的所有示例性紅色、綠色和藍色濾色器均具有相互不同的金屬層厚度。

參考圖8，傳感器設備890的第二實施例包括多個傳感器元件811和在多個傳感器元件811上設置的多個濾光器800和804。多個濾光器800和804包括具有第一通頻帶的第一類型的濾光器800以及具有與第一通頻帶不同的第二通頻帶的第二類型的濾光器804。例如，傳感器設備890可以是圖像傳感器，多個傳感器元件811可以形成CCD陣列，并且多個濾光器800和804可以形成拜耳濾光器陣列，其中的一行中的僅一部分被示出。第一類型的濾光器800可以是綠色濾光器(諸如，圖4B中的示例性綠色濾光器)，并且第二類型的濾光器804可以是紅色濾光器(諸如，圖4A中的示例性紅色濾光器)或者藍色濾光器(諸如，圖4C中的示例性藍色濾光器)。

迄今為止描述的傳感器設備的實施例中的任何實施例均可以與在環境上更耐用的一個或多個額外的濾光器以及一個或多個額外的傳感器元件組合。

因此，在一些實施例中，傳感器設備除了根據本發明在一個或多個第一傳感器元件上設置的一個或多個第一濾光器之外，還包括在一個或多個第二傳感器元件上設置的一個或多個第二濾光器。一個或多個第二濾光器與一個或多個第一濾光器相比在環境上更耐用。例如，一個或多個第一濾光器可以是根據本發明的銀-電介質濾光器，其中，金屬層由銀或者銀合金組成。第二的一個或多個第二濾光器可以是根據本發明的鋁-電介質濾光器，其中，金屬層由鋁組成。可替換地，一個或多個第二濾光器可以是常規的濾光器，諸如，全電介質、硅-電介質、或者氫化硅-電介質濾光器。

在這種實施例中，一個或多個第二濾光器與一個或多個第一濾光器部分重疊，使得在環境上更耐用的一個或多個第二濾光器保護性覆蓋環境上不太耐用的一個或多個第一濾光器的外圍。有益的是，這個重疊布局為一個或多個第一濾光器(具體來說是金屬層的斜切邊緣)提供了免受環境變質(諸如，腐蝕)影響的額外保護。歸因于濾光器側部的小傾斜以及一個或多個第一濾光器的小濾層高度，當一個或多個第二濾光器被沉積在基底上和在一個或多個第一濾光器的外圍處的傾斜側部的時候，一個或多個第二濾光器貼合，這提供了在一個或多個第二濾光器中的連續層。

一個或多個第二濾光器在一個或多個第一濾光器的外圍處的傾斜側部(包括金屬層的斜切邊緣)上延伸，優選地沿著一個或多個第一濾光器的整個外圍延伸。優選地，一個或多個第二濾光器完全覆蓋一個或多個第一濾光器的外圍處的傾斜側部。然而，一個或多個第二濾光器沒有覆蓋或者遮擋一個或多個第一傳感器元件。

通常，一個或多個第一濾光器和一個或多個第二濾光器具有相互不同的通頻帶。例如，一個多個第一濾光器可以是濾色器(諸如，紅色、綠色、藍色、藍綠色、黃色或品紅色濾光器)、明視覺濾光器、IR阻擋式濾波器或者其組合。具體來說，一個或多個第一濾光器可以是銀-電介質濾色器(諸如，圖4A到圖4C中的示例性紅色、綠色和/或藍色濾光器)、銀-電介質明視覺濾光器(諸如，圖4D中的示例性明視覺濾光器)或者IR阻擋式濾波器。

一個或多個第二濾光器可以例如是UV濾光器或者近IR濾光器或者其組合。具體來說，一個或多個第二濾光器可以是鋁-電介質UV濾光器(諸如，圖12中的示例性UVA、UVB和/或中心波長為220nm的濾光器)或者全電介質UV濾光器。可替換地，一個或多個第二濾光器可以是硅-電介質或者氫化硅-電介質近IR濾光器，諸如，在2014年1月16日公布的Hendrix等人的美國專利申請公開No.2014/0014838中描述的濾光器。

通常，在這種實施例中，傳感器設備是多功能的，并且結合主要由一個或多個第一濾光器和一個或多個第二濾光器的通頻帶確定的、具有不同功能的不同類型的光學傳感器。一個或多個第一濾光器以及一個或多個第一傳感器元件形成了第一類型的光學傳感器，并且一個或多個第二濾光器以及一個或多個第二傳感器元件形成第二類型的光學傳感器。例如，第一類型的光學傳感器可以是包括明視覺濾光器或者IR阻擋式濾光器的環境光傳感器、包括一個或多個不同類型的濾色器的顏色傳感器或者包括多個不同類型的濾色器的圖像傳感器。第二類型的光學傳感器可以例如是包括UV濾光器的UV傳感器或者是包括近IR濾光器的接近度傳感器。

參考圖15，傳感器設備1590的第三實施例包括第一傳感器元件1511和根據本發明的在第一傳感器元件1511上設置的第一濾光器1500，形成了第一類型的光學傳感器。傳感器設備1590還包括第二傳感器元件1512和在第二傳感器元件1512上設置的在環境上更耐用的第二濾光器1505，形成了第二類型的光學傳感器。

例如，第一類型的光學傳感器可以是環境光傳感器，并且第一濾光器1500可以是銀-電介質明視覺濾光器(諸如，圖4D中的示例性明視覺濾光器)或者銀-電介質IR阻攔式濾波器。第二類型的光學傳感器可以例如是UV傳感器，并且第二濾光器1505可以是鋁-電介質UV濾光器(諸如，圖12中的示例性UVA、UVB或中心波長為220nm的濾光器)或者全電介質UV濾光器。可替換地，第二類型的光學傳感器可以是接近度傳感器，并且第二濾光器1505可以是近IR濾光器，諸如，全電介質、硅-電介質、或者氫化硅-電介質近IR濾光器。第一傳感器元件1511和第二傳感器元件1512可以是光電二極管。

具體參考圖15A，第二濾光器1505沿著第一濾光器1500的整個外圍在第一濾光器1500的傾斜側部上延伸。由此，第二濾光器1505保護性覆蓋包括金屬層的斜切邊緣的第一濾光器1500的外圍。

具體參考圖15B和圖15C，第一濾光器1500對提供給第一傳感器元件1511的光進行覆蓋并且濾光。第二濾光器1505對提供給第二傳感器元件1512的光進行覆蓋并且濾光，并且圍繞但不覆蓋第一傳感器元件1511。在圖15B中示出的布局中，第一傳感器元件1511和第二傳感器元件1512在成行的接合焊盤1513之間成行地被設置。在圖15C中示出的可替換的布局中，第二傳感器元件1512是環形的并且圍繞第一傳感器元件1511。

參考圖16，傳感器設備1690的第四實施例包括多個第一傳感器元件1611和根據本發明在多個第一傳感器元件1611上設置的多個第一濾光器1600、1604和1606，這形成第一類型的光學傳感器。傳感器設備1690還包括第二傳感器元件1612和在第二傳感器元件1612上設置的第二濾光器1605，形成了第二類型的光學傳感器。

例如，第一類型的光學傳感器可以是圖像傳感器或者顏色傳感器，并且多個第一濾光器1600、1604和1606可以是不同類型的濾色器，諸如，圖4A到圖4C中的示例性銀-電介質紅色、綠色和藍色濾光器。第二類型的光學傳感器可以例如是UV傳感器，并且第二濾光器1605可以是UV濾光器，諸如，圖12中的示例性鋁-電介質UVA、UVB或中心波長為220nm的濾光器。可替換地，第二類型的光學傳感器可以是接近度傳感器，并且第二濾光器1605可以是近IR濾光器，諸如，全電介質、硅-電介質、或者氫化硅-電介質近IR濾光器。多個第一傳感器元件1611和第二傳感器元件1612可以形成光電二極管陣列。