对准方法、马赛克式芯片结构/滤波器的制备方法

技术领域

本发明涉及光谱成像技术领域，涉及一种对准方法、马赛克式芯片结构/滤波器的制备方法，尤其是一种马赛克薄膜滤波结构与成像芯片光敏元的对准方法、马赛克式芯片结构/滤波器的制备方法。

背景技术

光谱成像技术是一种依赖目标对环境电磁波反射获取目标二维空间信息及光谱特性的无损探测技术，被广泛应用于卫星遥感，实验室食品安全，工业生产线品质监测等领域。马赛克式光谱成像是在成像芯片的每一个像素光敏元上制备一个薄膜滤波分光结构，每一个薄膜滤波结构的尺寸与像素光敏元尺寸相同，薄膜滤波结构与像素光敏元对准精度极大地影响马赛克式光谱成像器的性能。

单片式马赛克光谱成像微系统技术的发展为推进光谱成像技术在低成本工业化及民用生活领域的应用提供了有效的解决途径。单片式马赛克光谱成像微系统量产成本低，结构简单，光耦合效率高，具有广阔的应用前景。特别的，对于面向特定领域应用的快照式马赛克光谱成像芯片可实现响应谱段定制化，使器件对于目标应用场景的分类识别达到最高准确率。但是，单片式马赛克光谱成像芯片的制备以及其他马赛克式滤波结构的制备过程中需要解决一个关键问题，那就是马赛克薄膜滤波结构与成像芯片光敏元需要进行精密的对准，若对准稍有偏差，即意味着马赛克薄膜滤波结构与对应的成像芯片光敏元发生位置偏移，将影响芯片的成像质量和目标光谱信息的准确性和完整性。通过工程经验，我们认为马赛克薄膜滤波结构与成像芯片光敏元由于对准误差引起的位置偏差，应该控制在成像芯片光敏元尺寸的10％以内。

单片式马赛克光谱成像芯片的制备，需要在成像芯片像素的正面一一对应地制备一个薄膜滤波结构，由于单片式马赛克光谱成像芯片首先会在成像芯片像素的正面制备底层反射镜，该底层反射镜会将对准标记遮盖，或者为了解决芯片的透过滤等问题，可能会在制备薄膜滤波结构之前，需要在芯片像素的正面制备一个过渡层等，该过渡层把芯片像素正面的对准标记完全遮盖。由于对准标记被遮盖，按照现有常规做法，在制备上述芯片时不会采用正面对准方法，通常采用背面对准的方法进行光刻对准，但是这种方法引起的对准误差将超过3微米，若成像芯片光敏元尺寸在5-15微米之间，对准误差引起的位置偏差将超过20％-60％(有些马赛克式滤波结构制备过程也同样存在上述问题)。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提供了一种对准方法、马赛克式芯片结构/滤波器的制备方法。

本发明的技术解决方案如下：

根据一方面，提供一种对准方法，所述对准方法用于马赛克式结构的制备过程，所述对准方法包括：

当前光刻对准工艺前，若像素感光单元的晶圆正面的对准图形标记被遮盖，则采用干法刻蚀的方法显露出被遮盖的对准图形标记；

采用正面对准的方法进行光刻对准工艺。

进一步地，所述方法还包括：在下一光刻对准工艺前，若对准图形标记再次被遮盖，则继续采用干法刻蚀的方法显露出被遮盖的正面对准图形，采用正面对准的方法再次进行光刻对准工艺，依次循环，直至所有工艺流程结束。

根据另一方面，提供一种马赛克式芯片结构的制备方法，所述制备方法包括：

在像素感光单元的晶圆正面整体加工下反射镜；

在所述下反射镜上整体沉积通光层的原材料，得到的沉积结构的厚度为通光层最高台阶厚度；

对所述沉积结构进行多次包括光刻、刻蚀以获取呈马赛克式分布的通光层，包括：

进行第一次光刻、刻蚀，包括：

1)采用干法刻蚀的方法显露出晶圆正面被遮盖的对准图形标记；

2)采用正面对准的方法进行光刻对准工艺；

3)刻蚀；

进行第二次光刻、刻蚀，包括：

判断对准图形标记是否被遮盖，若是，则按照步骤1)～3)方法，完成第二次光刻、刻蚀；

按照第二次光刻、刻蚀方法依次完成剩余次数的光刻、刻蚀，得到所需通光层；

在所述通光层上加工上反射镜。

进一步地，所述马赛克式芯片结构的制备方法还包括先在像素感光单元的晶圆正面整体一体式沉积第一匹配层，再在所述第一匹配层上一体式沉积所述下反射镜，所述第一匹配层过渡窄带滤光膜和像素感光单元之间的光学导纳以提高中心波长峰值透过率，所述上反射镜、通光层和下反射镜构成所述窄带滤光膜。

进一步地，所述马赛克式芯片结构的制备方法还包括在所述上反射镜上一体式沉积第二匹配层，所述第二匹配层用于提高马赛克式芯片结构的的中心波长透过率。

进一步地，所述马赛克式芯片结构的制备方法还包括先在像素感光单元的晶圆正面整体一体式沉积第三匹配层，再在所述第三匹配层上一体式沉积所述下反射镜；以及还在所述上反射镜上一体式沉积过渡层，在所述过渡层上一体式沉积第一截止滤波膜，在所述第一截止滤波膜上制备第二截止滤波膜，在所述第二截止滤波膜上制备第三截止滤波膜，其中：

所述第一截止滤波膜、第二截止滤波膜和第三截止滤波膜分别对应截止第一干扰波段、第二干扰波段和第三干扰波段，所述第一干扰波段、第二干扰波段和第三干扰波段均不同；

所述过渡层用于过渡窄带滤光膜和所述截止滤波膜两个膜系，所述第三匹配层用于过渡所述感光单元与所述窄带滤光膜、所述过渡层以及所述截止滤波膜之间的光学导纳以提高中心波长峰值透过率，所述上反射镜、通光层和下反射镜构成所述窄带滤光膜。

进一步地，所述马赛克式芯片结构的制备方法还包括在所述第一截止滤波上一体式沉积所述第二截止滤波膜，在所述第二截止滤波膜上一体式沉积所述第三截止滤波膜或在所述第二截止滤波膜上粘贴所述第三截止滤波膜。

进一步地，所述马赛克式芯片结构的制备方法还包括在所述第一截止滤波上粘贴所述第二截止滤波膜。

根据另一方面，提供一种马赛克式芯片滤波器的制备方法，该滤波器包括基底、增透膜、像素调制膜结构和带通去噪膜，所述增透膜用于提高像素调制膜结构的所需谱段的透过率，形成在所述基底的第一侧表面上，像素调制膜结构形成在所述增透膜上，所述像素调制膜结构包括多个周期排列的滤光单元组，所述滤光单元组为2*2马赛克式结构，其中四个像素上分别形成第一干涉型截止薄膜、第二干涉型截止薄膜和两个第三干涉型截止薄膜，所述第一干涉型截止薄膜和第二干涉型截止薄膜呈对角排列，两个第三干涉型截止薄膜同时与第一干涉型截止薄膜、第二干涉型截止薄膜相邻设置，第一干涉型截止薄膜、第二干涉型截止薄膜和第三干涉型截止薄膜所覆盖的中波红外的谱段透射范围均不相同；形成在与所述第一侧表面相背设置的基底的第二侧表面上，所述带通去噪膜用于去除干扰谱段的干扰，所述制备方法包括：

在基底的第二侧表面上沉积带通去噪膜；

基底翻转；

在基底的第一侧表面上沉积增透膜；

在所述增透膜上加工像素调制膜结构，包括：

进行多个干涉型截止薄膜a的加工，所述干涉型截止薄膜a为第一干涉型截止薄膜、第二干涉型截止薄膜和第三干涉型截止薄膜中任意一个，包括：

11)采用干法刻蚀的方法显露出基底正面被遮盖的对准图形标记；

12)采用正面对准的方法进行光刻对准工艺；

13)将第一个干涉型截止薄膜的原材料沉积在增透膜相应位置上，去除光刻胶，完成多个第一个干涉型截止薄膜的加工；

按照步骤11)～13)方法，完成其余干涉型截止薄膜的加工。

进一步地，所述制备方法中，按膜层总厚度从小到大的顺序进行多个第一干涉型截止薄膜、多个第二干涉型截止薄膜和多个第三干涉型截止薄膜的加工。

应用上述技术方案，在像素感光单元(基底)正面对准图形标记被遮盖时，引入干法刻蚀工艺，把遮盖正面对准标记的镀层刻蚀掉，采用正面对准的方法进行相关工艺流程(马赛克式芯片结构和马赛克式滤波器均采用此种对准方法)，大幅度提高了对准精度。在当前常用的光刻对准设备条件下，采用本发明方法能够做到对准误差小于1微米，在单片式马赛克光谱成像芯片的制备过程中，使得薄膜滤波结构与成像芯片光敏元由于对准误差引起的位置偏差，可以控制在成像芯片光敏元尺寸的10％以内。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例提供的一种对准方法的流程示意图；

图2示出了根据本发明实施例提供的对准方法的对准过程示意图；

图3示出了根据本发明实施例提供的一种中红外光谱成像滤波器的制备方法的流程示意图；

图4示出了根据本发明实施例提供的像素调制膜结构制备流程示意图。

图5示出了根据本发明实施例提供的中红外光谱成像滤波器截面结构示意图；

图6示出了根据本发明实施例提供的滤光单元组的二维结构示意图；

图7示出了根据本发明实施例提供的滤光单元组的三维结构示意图；

图8示出了根据本发明实施例提供的像素调制膜结构透过率模拟示意图；其中，(a)3.5～4.2μm；(b)4.4～5μm；(c)3.5～5μm

图9示出了根据本发明实施例提供的带通去躁膜系透过率模拟示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1-2所示，在本发明的一个实施例中，提供一种对准方法，所述对准方法用于马赛克式结构的制备过程，所述对准方法包括：

S1、当前光刻对准工艺前，若像素感光单元的晶圆正面的对准图形标记被遮盖，则采用干法刻蚀的方法显露出被遮盖的对准图形标记；

S2、采用正面对准的方法进行光刻对准工艺。

本发明实施例中，图2中的(a)示出了晶圆正面的对准图形标记，如果没有被遮盖，则可以直接采用正面对准；图2中的(b)示出了晶圆正面对准图形被遮盖；图2中的(c)示出了干法刻蚀掉遮盖镀层，显落出的正面对准图形标记，再次进行正面对准。

也即，正如背景技术提到的，马赛克式结构在制备过程中会出现对准图形标记被遮盖的情形，通常在此种情况下会考虑背面对准工艺，但是由于马赛克式结构对对准精度要求高，如果采用背面对准，那么会导致对准误差极大，举例来说，采用背面对准的方法进行光刻对准，在芯片像素的正面制备薄膜滤波结构，但是这种方法引起的对准误差将超过3微米，若成像芯片光敏元尺寸在5-15微米之间，对准误差引起的位置偏差将超过20％-60％，这是无法接受的。

本发明实施例对准方法则是在像素感光单元正面对准图形标记被遮盖时，引入干法刻蚀工艺，把遮盖正面对准标记的镀层刻蚀掉，采用正面对准的方法进行相关工艺流程，大幅度提高了对准精度。在当前常用的光刻对准设备条件下，采用本发明方法能够做到对准误差小于1微米，在单片式马赛克光谱成像芯片的制备过程中，使得薄膜滤波结构与成像芯片光敏元由于对准误差引起的位置偏差，可以控制在成像芯片光敏元尺寸的10％以内。

根据本发明一种实施例，如图2所示，所述对准方法还包括S3、在下一光刻对准工艺前，若对准图形标记再次被遮盖，则继续采用干法刻蚀的方法显露出被遮盖的正面对准图形，采用正面对准的方法再次进行光刻对准工艺，依次循环，直至所有工艺流程结束。

本发明实施例中，图2中的(d)示出了晶圆正面对准图形标记再次被镀层遮盖，图2中的(e)示出了再次干法刻蚀掉遮盖镀层，显落出的正面对准图形，继续进行正面对准。可见，采用本发明实施例方案，使得在整个相关工艺流程中始终采用正面对准的方法，进一步地大幅度提高了对准精度。

根据本发明一种实施例，在步骤S1之前，所述对准方法还可包括晶圆正面尚未有对准标记时，在晶圆正面合适的地方制备高精度对准图形。

根据本发明另一实施例，提供一种马赛克式芯片结构的制备方法，所述制备方法包括：

S11、在像素感光单元的晶圆正面整体加工下反射镜；

S12、在所述下反射镜上整体沉积通光层的原材料，得到的沉积结构的厚度为通光层最高台阶厚度；

S13、对所述沉积结构进行多次包括光刻、刻蚀以获取呈马赛克式分布的通光层，包括：

S131、进行第一次光刻、刻蚀，包括：

1)采用干法刻蚀的方法显露出晶圆正面被遮盖的对准图形标记；

2)采用正面对准的方法进行光刻对准工艺；

3)刻蚀；

S132、进行第二次光刻、刻蚀，包括：

判断对准图形标记是否被遮盖，若是，则按照步骤1)～3)方法，完成第二次光刻、刻蚀；

S133、按照步骤S132方法依次完成剩余次数的光刻、刻蚀，得到所需通光层；

S14、在所述通光层上加工上反射镜。

本领域技术人员应当知晓，马赛克式芯片结构通常是指单片式马赛克式芯片结构，其结构通常设计为包括：像素感光单元，和一体式沉积在所述像素感光单元上的窄带滤光膜，所述窄带滤光膜用于实现在所需波段中心波长的可调谐，其中，窄带滤光膜包括下反射镜(底层布拉格镜)、通光层和上反射镜(顶层布拉格镜)，其中通过层为马赛克式的台阶结构。

此外，本领域技术人员还应当知晓，对通光层原材料得到的沉积结构进行多次包括光刻、刻蚀以获取呈马赛克式分布的通光层(也即台阶结构的通光层)是本领域常规技术手段，本发明实施例与现有技术的区别在于在进行光刻工艺时，现有技术中制备马赛克式芯片结构时受限于对准图形标记被遮盖而通常采用背面对准的方法，并在此基础上进行刻蚀工艺，而本申请则在对准图形标记被遮盖的情况下采用干法刻蚀的方法显露出晶圆正面被遮盖的对准图形标记，进而采用正面对准的方法进行光刻对准工艺，并在此基础上进行刻蚀工艺，而且本发明实施例方法保证了在制备马赛克式通光层的过程中始终采用证明对准的方法，大大减小了对准误差。

此外，本领域技术人员还应当理解，本发明实施例所述按照步骤1)～3)以及按照步骤S132方法......是指每次工艺均要进行正面光刻对准以及刻蚀，但在涉及到具体的光刻部位、刻蚀部位时，每一次光刻、工艺工艺是不同的。

可见，本发明实施例在制备马赛克式芯片结构的通光层时，引入干法刻蚀工艺，把遮盖像素感光单元正面对准标记的镀层刻蚀掉，对准图形标记显露出来，从而采用正面对准的方法进行光刻对准工艺，大幅度提高了对准精度。在当前常用的光刻对准设备条件下，采用本发明方法能够做到对准误差小于1微米，在单片式马赛克光谱成像芯片的制备过程中，使得薄膜滤波结构与成像芯片光敏元由于对准误差引起的位置偏差，可以控制在成像芯片光敏元尺寸的10％以内。

根据本发明一种实施例，所述马赛克式芯片结构的结构还可以为像素感光单元+第一匹配层+窄带滤光膜，所述马赛克式芯片结构的制备方法进一步还包括先在像素感光单元的晶圆正面整体一体式沉积第一匹配层，再在所述第一匹配层上一体式沉积所述下反射镜，所述第一匹配层过渡窄带滤光膜和像素感光单元之间的光学导纳以提高中心波长峰值透过率，所述上反射镜、通光层和下反射镜构成所述窄带滤光膜。

本发明实施例中所述马赛克式芯片结构进一步包括第一匹配层，所述第一匹配层一体式沉积在所述像素感光单元上，窄带滤光膜(下反射镜+通光层+上反射镜)一体式沉积在第一匹配层上，可见，由于第一匹配层一体式沉积在像素感光单元上，在制备所述马赛克式芯片结构时，该第一匹配层也会将像素感光单元晶圆正面的对准图形标记遮盖，因此，在进行步骤S13时，相应会将该第一匹配层部分去除，使得对准图形标记显露出来。

本发明实施例马赛克式芯片结构通过将第一匹配层一体式沉积在像素感光单元上，窄带滤光膜一体式沉积在第一匹配层上，窄带滤光膜、第一匹配层和像素感光单元之间没有空隙，光谱透过率高，减小了能量损耗，一次制备工艺一体成型，不受外部环境污染，有更好的牢固度，制备效率和集成度更高。在本发明中，由于窄带滤光膜在生长过程中，膜层材料与图像传感器的像素感光单元材料折射率差异较大，直接生长会导致折射率不匹配，中心波长峰值透过率下降，会导致光谱成像系统量子效率低，影响成像效果，因此通过在像素感光单元和窄带滤光膜之间设置匹配层，能够有效克服折射率不匹配，中心波长峰值透过率下降的问题，有效提高光谱成像芯片结构的中心波长峰值透过率，增加透过率的同时减小带宽，可以在固定的截止范围内制备更多的谱段，获取更多谱线，相邻谱段重叠部分更少，数据处理时更好分辨。

根据本发明一种实施例，第一匹配层的膜系结构Q1包括L或HL，H代表高折射率材料，L代表低折射率材料。其中，H代表高折射率材料Ta

根据本发明一种实施例，所述马赛克式芯片结构的结构还可以为像素感光单元+第一匹配层+窄带滤光膜+第二匹配层，所述马赛克式芯片结构的制备方法还包括在所述上反射镜上一体式沉积第二匹配层，所述第二匹配层用于提高所述马赛克式芯片结构的中心波长透过率。

本发明实施例在第一匹配层的基础上引入了第二匹配层，第二匹配层一体式沉积在窄带滤光膜上，第二匹配层用于提高光谱成像芯片结构的中心波长透过率。在该实施例中，其是分别在基底侧设置了第一匹配层以及在空气侧设置了第二匹配层，第一匹配层和第二匹配层的加入在提高了滤波片透过率的同时，改变了半波宽。匹配层加在基底侧可以减小半波宽，加在空气侧可以提高半波宽。为了使加入匹配层的带宽与不加匹配层的带宽接近，可以在基底侧与空气侧同时加入匹配层，由此能够保证半波宽不变。

根据本发明一种实施例，所述第一匹配层的膜系结构Q1包括HL或LHL；所述第二匹配层的膜系结构Q2包括LH或LHL，当Q1为HL时，Q2为LHL；当Q1为LHL时，Q2为LH。其中，H代表高折射率材料Ta

根据本发明一种实施例，所述马赛克式芯片结构的结构还可以为像素感光单元+第三匹配层+窄带滤光膜+过渡层+第一截止滤波膜+第二截止滤波膜+第三截止滤波膜，所述马赛克式芯片结构的制备方法进一步还包括

先在像素感光单元的晶圆正面整体一体式沉积第三匹配层，

再在所述第三匹配层上一体式沉积所述下反射镜；

以及还在所述上反射镜上一体式沉积过渡层，在所述过渡层上一体式沉积第一截止滤波膜，在所述第一截止滤波膜上制备第二截止滤波膜，在所述第二截止滤波膜上制备第三截止滤波膜，其中：

所述第一截止滤波膜、第二截止滤波膜和第三截止滤波膜分别对应截止第一干扰波段、第二干扰波段和第三干扰波段，所述第一干扰波段、第二干扰波段和第三干扰波段均不同；

所述过渡层用于过渡窄带滤光膜和所述截止滤波膜两个膜系，所述第三匹配层用于过渡所述感光单元与所述窄带滤光膜、所述过渡层以及所述截止滤波膜之间的光学导纳以提高中心波长峰值透过率，所述上反射镜、通光层和下反射镜构成所述窄带滤光膜。

本发明实施例马赛克式芯片结构通过将第三匹配层一体式沉积在像素感光单元上，窄带滤光膜一体式沉积在第三匹配层上，过渡层一体式沉积在窄带滤光膜上，第一截止滤波膜一体式沉积在过渡层上，第一截止滤波膜、过渡层、窄带滤光膜、第三匹配层和像素感光单元之间没有空隙，光谱透过率高，减小了能量损耗，一次制备工艺一体成型，不受外部环境污染，有更好的牢固度，制备效率和集成度更高；将第二截止滤波膜制备在第一截止滤波膜上，将第三截止滤波膜制备在第二截止滤波膜上，能够扩宽干扰波段的截止范围。此外，由于窄带滤光膜和截止滤波膜两种膜系的等效折射率不同，直接叠加会影响峰值透过率，通过在窄带滤光膜和截止滤波膜之间设置过渡层，从而能够有效提高光谱成像芯片结构的峰值透过率。再者，窄带滤光膜在生长过程中，膜层材料与图像传感器的像素感光单元材料折射率差异较大，直接生长会导致折射率不匹配，中心波长峰值透过率下降，会导致光谱成像系统量子效率低，影响成像效果，因此通过在像素感光单元和窄带滤光膜之间设置第三匹配层，能够有效克服折射率不匹配，中心波长峰值透过率下降的问题，有效提高光谱成像芯片结构的中心波长峰值透过率。

根据本发明一种实施例，所述马赛克式芯片结构的结构还可以为像素感光单元+第三匹配层+窄带滤光膜+过渡层+第一截止滤波膜+第二截止滤波膜+第三截止滤波膜，所述马赛克式芯片结构的制备方法进一步还包括在所述第一截止滤波上一体式沉积所述第二截止滤波膜，在所述第二截止滤波膜上一体式沉积所述第三截止滤波膜或在所述第二截止滤波膜上粘贴所述第三截止滤波膜。

本发明实施例中，通过在第一截止滤波上一体式沉积所述第二截止滤波膜，在所述第二截止滤波膜上一体式沉积所述第三截止滤波膜，能够更好保证截止效果。通过在第一截止滤波上一体式沉积所述第二截止滤波膜，在所述第二截止滤波膜上粘贴所述第三截止滤波膜，在保证截止效果的同时，还进一步简化加工工艺。

根据本发明一种实施例，所述马赛克式芯片结构的结构还可以为像素感光单元+第三匹配层+窄带滤光膜+过渡层+第一截止滤波膜+第二截止滤波膜+第三截止滤波膜，所述马赛克式芯片结构的制备方法还包括在所述第一截止滤波上粘贴所述第二截止滤波膜。通过此种配置方式，在保证截止效果的同时，大大简化了加工工艺。

举例来说，过渡层的膜系结构可以L，L为低折射率材料。

此外，本领域技术人员知晓，截止滤波膜的通用膜系结构为(HL)^nH，上述第一、二、三截止滤波膜均可采用该结构。

如图3-7所示，根据本发明再一实施例，提供一种马赛克式芯片滤波器的制备方法，其中，该滤波器包括基底、增透膜、像素调制膜结构和带通去噪膜，所述增透膜用于提高像素调制膜结构的所需谱段的透过率，形成在所述基底的第一侧表面上，像素调制膜结构形成在所述增透膜上，所述像素调制膜结构包括多个周期排列的滤光单元组，所述滤光单元组为2*2马赛克式结构，其中四个像素上分别形成第一干涉型截止薄膜、第二干涉型截止薄膜和两个第三干涉型截止薄膜，所述第一干涉型截止薄膜和第二干涉型截止薄膜呈对角排列，两个第三干涉型截止薄膜同时与第一干涉型截止薄膜、第二干涉型截止薄膜相邻设置，第一干涉型截止薄膜、第二干涉型截止薄膜和第三干涉型截止薄膜所覆盖的中波红外的谱段透射范围均不相同；形成在与所述第一侧表面相背设置的基底的第二侧表面上，所述带通去噪膜用于去除干扰谱段的干扰，所述制备方法包括：

S21、在基底的第二侧表面上沉积带通去噪膜；

S22、基底翻转；

S23、在基底的第一侧表面上沉积增透膜；

S24、在所述增透膜上加工像素调制膜结构，包括：

进行多个干涉型截止薄膜a的加工，所述干涉型截止薄膜a为第一干涉型截止薄膜、第二干涉型截止薄膜和第三干涉型截止薄膜中任意一个，包括：

11)采用干法刻蚀的方法显露出基底正面被遮盖的对准图形标记；

12)采用正面对准的方法进行光刻对准工艺；

13)将第一个干涉型截止薄膜的原材料沉积在增透膜相应位置上，去除光刻胶，完成多个干涉型截止薄膜a的加工；

S25、按照步骤11)～13)方法，完成其余干涉型截止薄膜的加工。

本发明实施例中，像素调制膜结构为一种类拜耳阵列排列的像素级光谱调制干涉截止膜系结构，第一干涉型截止薄膜、第二干涉型截止薄膜和第三干涉型截止薄膜分别对应三个谱段即谱段A，谱段B和谱段C，三谱段以类拜耳阵列结构排列，以2×2个像素结构为一个滤波单元组，在一个滤光单元组中有A、B谱段及两C谱段，其中，A、B谱段呈对角排列，两C谱段同时与A、B谱段相邻。

本发明实施例通过在基底两侧分别形成相配合的带通去噪膜和像素调制膜结构，且设计像素调制膜结构为2*2马赛克式结构并对马赛克式结构进行具体设计：设计第一干涉型截止薄膜、第二干涉型截止薄膜和第三干涉型截止薄膜所覆盖的中波红外的谱段透射范围均不相同，从而得到了具有高信噪比的单片型一体式滤波器结构。本发明实施例中红外光谱成像滤波器像为素级调制结构干涉滤波器，基于本发明实施例的滤波器键合凝视型成像探测器形成红外凝视型光谱成像探测器，可对目标场景红外图像信息进行光谱调制，在侦查及预警中通过光谱信息对目标物进行判断，实现了基于凝视型红外图像探测器的高判别准确度目标识别，且加强抗干扰能力，降低虚警率，推进智能化军事检测技术发展，为红外凝视型光谱成像技术的发展奠定基础。

并且，由于增透膜一体式沉积在基底上，导致基底上的对准图形标记被遮盖，为了完成像素调制膜结构精确加工，本发明实施例在加工马赛克式引入干法刻蚀工艺，把遮盖像素感光单元正面对准标记的增透膜刻蚀掉，对准图形标记显露出来，从而采用正面对准的方法进行光刻对准工艺，大幅度提高了对准精度。在当前常用的光刻对准设备条件下，采用本发明方法能够做到对准误差小于1微米。

根据本发明一种实施例，所述制备方法中，按膜层总厚度从小到大的顺序进行多个第一干涉型截止薄膜、多个第二干涉型截止薄膜和多个第三干涉型截止薄膜的加工。通过此种配置方式，能够避免沉积过程中薄膜边缘无法形成垂直的柱状结构，减小沉积的影响，使薄膜稳定生长。

此外，采用本发明实施例马赛克式芯片滤波器的制备方法得到的滤波器还包括以下特征：

根据本发明一种实施例，为了保证本发明实施例滤波器键合凝视型成像探测器所形成红外凝视型光谱成像探测器更好地实现下述功能：对目标场景红外图像信息进行光谱调制，在侦查及预警中通过光谱信息对目标物进行判断，加强抗干扰能力以及降低虚警率，所述第一干涉型截止薄膜覆盖的谱段透射范围为3.5～4.2μm；所述所述第二干涉型截止薄膜覆盖的谱段透射范围为4.4～5μm，所述第三干涉型截止薄膜覆盖的谱段透射范围为3.5～5μm，所述带通去噪膜为全像素阵列范围的均一性3.5～5μm带通薄膜结构。

本发明实施例中，C谱段为探测器响应范围的全透谱段，即对于中波凝视型探测器，C谱段对3.5-5微米光谱范围平均透过率为80％以上；A,B谱段在3.5-5微米全谱段范围内透过范围互补，通过此种设计方式能够保证本发明实施例滤波器键合凝视型成像探测器所形成红外凝视型光谱成像探测器更好地实现下上述功能。

根据本发明一种实施例，为了能够实现在所需波段中心滤波的可调谐，所述第一干涉型截止薄膜的膜系结构为Sub|((0.5L H 0.5L)^S1)|Air，其中Sub为基底材料，Air为空气，H为高折射率材料Ge，L为低折射率材料，S1＝4-7。

根据本发明一种实施例，为了能够实现在所需波段中心滤波的可调谐，所述第二干涉型截止薄膜的膜系结构为Sub|((0.5L H 0.5L)^S2)|Air，其中Sub为基底材料，Air为空气，H为高折射率材料，L为低折射率材料，S2＝4-7。

根据本发明一种实施例，为了能够实现在所需波段中心滤波的可调谐，所述第三干涉型截止薄膜的膜系结构为Sub|HL|Air，其中Sub为基底材料，Air为空气，H为高折射率材料，L为低折射率材料。

根据本发明一种实施例，为了能够实现在所需波段中心滤波的可调谐，所述带通去噪膜的膜系结构为Sub|(0.5HL0.5H)^S3 n((0.5LH0.5L)^S4)|Air,其中Sub为基底材料，Air为空气，H为高折射率材料，L为低折射率材料，S3＝4-7，S4＝4-7，n＝2-3。

根据本发明一种实施例，为了能够更好地实现在所需波段中心滤波的可调谐，所述第一干涉型截止薄膜、第二干涉型截止薄膜、第三干涉型截止薄膜以及带通去噪膜的膜系结构中的高折射率材料均为Ge，低折射率材料均为ZnS。

根据本发明一种实施例，为了得到具有上述性能的中红外光谱成像滤波器，所述基底可以为双面抛光的硅片或锗片。

如图5-9所示，作为本发明一种具体实施例，本发明实施例提供一种中红外光谱成像滤波器，该滤波器为可与红外凝视型光谱成像探测器键合的像素级光谱调制滤波器结构：以硅或锗片为基底，一面进行全范围去噪带通膜系加工；另一面首先进行增透膜系加工，再在增透膜系结构上进行像素级光谱调制结构的膜系加工，形成具有高信噪比的单片型一体式滤波器结构。该滤波器由中波红外3.5～5μm范围内3个谱段：谱段A，谱段B，谱段C构成，三谱段以类拜耳阵列结构排列：2×2个像素结构为以一滤光单元组，在一个滤光单元组中，包含一个谱段A，一个与谱段A为对角结构的谱段B，以及与谱段A(谱段B)相邻的两个谱段C，每个像素大小为30×30μm，每个滤光片含像素个数320×256个。其中，谱段A和谱段B分别覆盖3.5～5μm范围内的部分区域，A谱段和B谱段在3.5～5μm内透射谱段范围互补：A谱段透射范围为3.5～4.2μm，则B谱段透射范围为4.4～5μm,谱段C为中波红外3.5～5μm全范围内透过。为了实现谱段A和谱段B分别覆盖3.5～5μm范围内的部分区域，A谱段和B谱段在3.5～5μm内透射谱段范围互补，相应的第一干涉型截止薄膜、第二干涉型截止薄膜、第三干涉型截止薄膜以及带通去噪膜的采用下述优化的膜系结构，如表1-4所示：

表1第一干涉型截止薄膜优化膜系结构

表2第二干涉型截止薄膜优化膜系结构

表3第三干涉型截止薄膜优化膜系结构

表4带通去噪膜优化膜系结构

也即，第一干涉型截止薄膜，优选实例S1＝5再对膜系每一层厚度进行优化，优化后膜层厚度如表1所示，中心波长5400nm，透过率模拟如图8(a)所示。第二干涉型截止薄膜，优选实例S2＝6，再对膜系每一层厚度进行优化，优化后膜层厚度如表2所示,中心波长3350nm。透过率模拟如图8(b)所示。第二干涉型截止薄膜，对膜系每一层厚度进行优化，优化后膜层厚度如表3所示，中心波长4300nm.透过率模拟如图8(c)所示。带通去噪膜，优选实例S3＝5，S4＝5,n＝2.8，对膜系每一层厚度进行优化，优化后膜层厚度如表4所示,中心波长2300nm，透过率模拟如图9所示。上述优化后的膜系结构各谱段在透过范围内平均透过率高于80％，在截止谱段平均截止率达95％。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。