根據(jù)示范性實(shí)施方式的裝置和方法涉及包括具有高折射率的層的光學(xué)裝置以及制造該光學(xué)裝置的方法，更具體地，涉及包括具有高折射率的光學(xué)功能層的光學(xué)裝置(諸如圖像傳感器、發(fā)光二極管(led)或有機(jī)發(fā)光二極管(oled))以及制造該光學(xué)裝置的方法。

背景技術(shù)：

彩色顯示器或彩色圖像傳感器通常利用濾色器來顯示各種顏色的圖像或檢測入射光的顏色。rgb濾色器方法被當(dāng)前使用的彩色顯示器或者彩色圖像傳感器廣泛地使用，在rgb濾色器方法中例如綠色濾色器布置在四個(gè)像素當(dāng)中的兩個(gè)像素處而藍(lán)色濾色器和紅色濾色器布置在另外兩個(gè)像素中。除了rgb濾色器方法之外，可以使用cygm濾色器方法，其中作為互補(bǔ)色的青色、黃色、綠色和品紅的濾色器分別布置在四個(gè)像素處。

然而，濾色器會(huì)具有低的光利用效率，因?yàn)闉V色器吸收除了對(duì)應(yīng)于濾色器的顏色之外的顏色的光。例如，當(dāng)使用rgb濾色器時(shí)，僅入射光的1/3被透射而入射光的其它部分(即入射光的2/3)被吸收。因此，光利用效率可以為約33％。因此，對(duì)于彩色顯示器或者彩色圖像傳感器，在濾色器中發(fā)生大部分光的損失。

近來，為了提高彩色顯示器或者彩色圖像傳感器的光利用效率，使用顏色分離層代替濾色器。顏色分離層可以通過利用根據(jù)光的波長改變的光的衍射特性或折射特性而分離入射光的顏色。通過顏色分離層分離的顏色可以被分別提供到圖像傳感器的對(duì)應(yīng)于該顏色的像素。已知地，顏色分離特性隨著顏色分離層的折射率的增大而提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一個(gè)或多個(gè)示范性實(shí)施方式提供包括具有高折射率的光學(xué)功能層的光學(xué)裝置，諸如圖像傳感器、發(fā)光二極管或有機(jī)發(fā)光二極管。

此外，一個(gè)或多個(gè)示范性實(shí)施方式提供制造光學(xué)裝置的方法。

根據(jù)示范性實(shí)施方式的一方面，提供一種光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置包括：半導(dǎo)體層；和光學(xué)功能層，包括相變材料，該相變材料在第一溫度范圍中的熱處理期間具有第一折射率并在高于第一溫度范圍的第二溫度范圍中的熱處理期間具有高于第一折射率的第二折射率，其中光學(xué)功能層可以具有第二折射率并設(shè)置在半導(dǎo)體層上。

例如，相變材料可以包括tio2或者sin。

例如，第一溫度范圍可以為從約400℃至約550℃并且第二溫度范圍可以為從約600℃至約900℃。

此外，例如，第一折射率可以在從約2.4至約2.6的范圍并且第二折射率可以在從約2.7至約2.9的范圍。

光學(xué)裝置可以是圖像傳感器，半導(dǎo)體層可以包括檢測入射光的強(qiáng)度的多個(gè)像素的像素陣列。

光學(xué)功能層可以包括多個(gè)顏色分離元件。多個(gè)顏色分離元件的每個(gè)可以根據(jù)波長分開入射光，使得入射光當(dāng)中具有第一波長的光在第一方向上發(fā)射并且入射光當(dāng)中具有不同于第一波長的第二波長的光在不同于第一方向的第二方向上發(fā)射。

像素陣列可以包括提供為檢測具有第一波長的光的多個(gè)第一像素以及提供為檢測具有不同于第一波長的第二波長的光的多個(gè)第二像素，其中多個(gè)第一像素和多個(gè)第二像素交替地布置。

多個(gè)顏色分離元件可以配置為使得入射光當(dāng)中的具有第一波長的光傳播到多個(gè)第一像素并且入射光當(dāng)中的具有第二波長的光傳播到多個(gè)第二像素。

光學(xué)功能層可以包括配置為將入射光聚焦在多個(gè)像素上的多個(gè)微透鏡。

根據(jù)另一示范性實(shí)施方式的一方面，提供一種圖像傳感器，該圖像傳感器包括：像素陣列，包括提供為檢測入射光的強(qiáng)度的多個(gè)光感測像素；以及多個(gè)顏色分離元件，面對(duì)像素陣列并配置為根據(jù)波長將入射光分開為多個(gè)子光并且使所述多個(gè)子光在不同的方向上傳播，其中多個(gè)顏色分離元件包括在第一溫度范圍中的熱處理期間具有第一折射率并在高于第一溫度范圍的第二溫度范圍中的熱處理期間具有高于第一折射率的第二折射率的相變材料，其中多個(gè)顏色分離元件可以具有第二折射率。

像素陣列可以包括提供為檢測具有第一波長的光的多個(gè)第一像素以及提供為檢測具有不同于第一波長的第二波長的光的多個(gè)第二像素，其中多個(gè)第一像素和多個(gè)第二像素交替地布置。

多個(gè)顏色分離元件的每個(gè)可以配置為使得入射光當(dāng)中的具有第一波長的光傳播到第一像素并且入射光當(dāng)中的具有第二波長的光傳播到第二像素。

像素陣列可以包括布置在第一對(duì)角線方向上的第一像素和第三像素以及布置在交叉第一對(duì)角線方向的第二對(duì)角線方向上的兩個(gè)第二像素，并可以配置為使得第一像素檢測具有第一波長的光，兩個(gè)第二像素檢測具有第二波長的光，并且第三像素檢測具有第三波長的光。

多個(gè)顏色分離元件可以包括布置在第一對(duì)角線方向上的第一顏色分離元件以及布置在第二對(duì)角線方向上的第二顏色分離元件，其中第一顏色分離元件和第二顏色分離元件配置為使得入射光當(dāng)中的具有第二波長的光傳播到第二像素并且入射光當(dāng)中的具有第一波長和第三波長的光傳播到第一像素和第三像素。

多個(gè)顏色分離元件可以包括布置在第二對(duì)角線方向上的第一顏色分離元件，其中第一顏色分離元件配置為使得入射光當(dāng)中的具有第二波長的光傳播到第二像素并且入射光當(dāng)中的具有第一波長和第三波長的光在第一對(duì)角線方向上傳播到第一像素和第三像素。

圖像傳感器還可以包括設(shè)置在像素陣列上的濾色器層，其中濾色器層包括配置為透射具有第一波長的光的第一濾色器、配置為透射具有第二波長的光的第二濾色器、以及配置為透射具有第三波長的光的第三濾色器。

圖像傳感器還可以包括設(shè)置在濾色器層上的透明電介質(zhì)層，顏色分離元件可以埋入在透明電介質(zhì)層中。

根據(jù)另一示范性實(shí)施方式的一方面，提供一種制造光學(xué)裝置的方法，該方法包括：在第一溫度范圍中沉積光學(xué)功能層材料；在光學(xué)功能層材料上形成微加熱器；通過施加電流到微加熱器而在高于第一溫度范圍的第二溫度范圍中局部地?zé)崽幚砉鈱W(xué)功能層材料；以及去除微加熱器，其中光學(xué)功能層材料包括在第一溫度范圍中的熱處理期間具有第一折射率并在高于第一溫度范圍的第二溫度范圍中的熱處理期間具有高于第一折射率的第二折射率的相變材料。

此外，形成微加熱器可以包括：在光學(xué)功能層材料上形成絕緣層；在絕緣層上形成導(dǎo)電金屬層材料；以及通過使用濕蝕刻圖案化導(dǎo)電金屬層材料而形成圖案化的導(dǎo)電金屬層，其中絕緣層的設(shè)置在圖案化的導(dǎo)電金屬層下面的部分在圖案化導(dǎo)電金屬層材料期間被去除以將光學(xué)功能層材料暴露到圖案化的導(dǎo)電金屬層。

圖案化的導(dǎo)電金屬層可以包括配置為接收電流的焊盤部分、配置為產(chǎn)生低于或者等于第一溫度范圍的溫度的熱的第一加熱部分、以及配置為產(chǎn)生在第二溫度范圍中的熱的第二加熱部分，其中第二加熱部分的寬度小于第一加熱部分的寬度。

絕緣層的設(shè)置在圖案化的導(dǎo)電金屬層的焊盤部分或第一加熱部分下面的部分可以保留而沒有被去除。

沉積光學(xué)功能層材料還可以包括圖案化沉積的光學(xué)功能層材料以形成光學(xué)功能層。

局部熱處理光學(xué)功能層材料還可以包括去除光學(xué)功能層材料的除了光學(xué)功能層材料的在第二溫度范圍中被熱處理的部分之外的部分，以形成光學(xué)功能層。

附圖說明

通過參照附圖描述某些示范性實(shí)施方式，以上和/或其它的方面將更為明顯，附圖中：

圖1是示出根據(jù)示范性實(shí)施方式的光學(xué)裝置(例如圖像傳感器)的像素結(jié)構(gòu)的平面圖；

圖2a是沿圖1的圖像傳感器的線a-a’截取的截面圖；

圖2b是沿圖1的圖像傳感器的線b-b’截取的截面圖；

圖3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h和3i是用于說明根據(jù)示范性實(shí)施方式制造圖1的圖像傳感器的工藝的截面圖；

圖4是示出在圖3f的步驟中形成的微加熱器的導(dǎo)電金屬層的圖案的平面圖；

圖5是示出在圖3f的步驟中形成的微加熱器的結(jié)構(gòu)的截面圖；

圖6a、6b、6c、6d和6e是用于說明根據(jù)另一示范性實(shí)施方式制造圖1的圖像傳感器的工藝的截面圖；

圖7是示出在圖6c的步驟中形成的微加熱器的結(jié)構(gòu)的截面圖；

圖8是用于說明圖6d中的局部地?zé)崽幚砉鈱W(xué)功能層材料的工藝的截面圖；

圖9是示出根據(jù)另一示范性實(shí)施方式的圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)的平面圖；

圖10是示出根據(jù)另一示范性實(shí)施方式的圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)的平面圖；

圖11是示出根據(jù)示范性實(shí)施方式的發(fā)光二極管(led)的結(jié)構(gòu)的截面圖；以及

圖12是示出根據(jù)示范性實(shí)施方式的有機(jī)發(fā)光二極管(oled)的結(jié)構(gòu)的截面圖。

具體實(shí)施方式

在下文，將參照附圖更具體地描述示范性實(shí)施方式。

在下面的說明中，相同的附圖標(biāo)記用于相同的元件，即使在不同的附圖中。在描述中限定的內(nèi)容，諸如具體構(gòu)造和元件，被提供來幫助對(duì)示范性實(shí)施方式的全面理解。然而，顯然的，示范性實(shí)踐方式可以被實(shí)施而沒有那些具體限定的內(nèi)容。此外，沒有詳細(xì)描述眾所周知的功能或構(gòu)造，因?yàn)樗鼈儗⒁圆槐匾募?xì)節(jié)使描述模糊。

在附圖中，為了清楚，可以夸大層和區(qū)域的厚度以及部件的尺寸。將理解，當(dāng)一層被稱為“在”另一層“上”時(shí)，它可以直接在該另一層上，或者居間的層也可以存在于其間。

圖1是示出根據(jù)示范性實(shí)施方式的光學(xué)裝置(例如圖像傳感器)的像素結(jié)構(gòu)的平面圖。參照?qǐng)D1，圖像傳感器可以具有拜耳(bayer)圖案，其包括布置在第一對(duì)角線方向上的第一像素110a和第三像素110c以及布置在交叉第一對(duì)角線方向的第二對(duì)角線方向上的兩個(gè)第二像素110b。盡管為了說明的方便在圖1中示出了一個(gè)拜耳圖案，但是圖像傳感器可以包括具有多個(gè)拜耳圖案的像素陣列。例如，圖像傳感器可以包括其中多個(gè)第二像素110b和多個(gè)第三像素110c被水平地交替布置的第一像素行p1以及其中多個(gè)第一像素110a和多個(gè)第二像素110b被交替地布置在水平方向上的第二像素行p2。多個(gè)第一像素行p1和多個(gè)第二像素行p2可以交替地布置在垂直方向上。

此外，圖像傳感器可以包括設(shè)置為面對(duì)第二像素行p2中的第二像素110b的第一光學(xué)功能層131和設(shè)置為面對(duì)第一像素行p1中的第二像素110b的第二光學(xué)功能層132。第一光學(xué)功能層131和第二光學(xué)功能層132根據(jù)波長將入射光分開為幾部分并使具有不同波長的所述部分能夠在不同的路徑中傳播。通過利用根據(jù)波長而改變的衍射特性或折射特性來根據(jù)入射光的波長改變?nèi)肷涔獾膫鞑ヂ窂剑谝还鈱W(xué)功能層131和第二光學(xué)功能層132可以進(jìn)行顏色分離。因此，第一光學(xué)功能層131和第二光學(xué)功能層132可以被稱為顏色分離元件。例如，顏色分離元件可以具有各種形狀中的任何形狀，諸如透明的對(duì)稱條形、透明的不對(duì)稱條形、或者具有傾斜面的棱柱形，并可以根據(jù)期望的發(fā)射光的光譜分布以各種方式設(shè)計(jì)。

第一光學(xué)功能層131可以配置為使得入射光當(dāng)中的具有第一波長帶的光向左和向右傾斜地傳播并且入射光當(dāng)中的具有第二波長帶的光從第一光學(xué)功能層131向下傳播。被第一光學(xué)功能層131分開的具有第一波長帶的光可以入射在第二像素行p2中的鄰近于第二像素110b的第一像素110a上，并且具有第二波長帶的光可以入射在第二像素行p2中面對(duì)第一光學(xué)功能層131的第二像素110b上。此外，第二光學(xué)功能層132可以配置為使得入射光當(dāng)中的具有第三波長帶的光向左和向右傾斜地傳播并且具有第二波長帶的光從第二光學(xué)功能層132向下傳播。因此，被第二光學(xué)功能層132分開的具有第三波長帶的光可以入射在第一像素行p1中鄰近于第二像素110b的第三像素110c上，具有第二波長帶的光可以入射在第一像素行p1中面對(duì)第二光學(xué)功能層132的第二像素110b上。

圖2a是圖1的圖像傳感器中的第一像素行p1沿線a-a’截取的截面圖。參照?qǐng)D2a，圖像傳感器的第一像素行p1可以包括配置為將入射光的強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光感測半導(dǎo)體層110、設(shè)置在光感測半導(dǎo)體層110上并配置為僅透射具有期望波長帶的光的濾色器層150、設(shè)置在濾色器層150上的透明電介質(zhì)層120、固定地埋入在透明電介質(zhì)層120中的第二光學(xué)功能層132、以及設(shè)置在透明電介質(zhì)層120上的微透鏡140。光感測半導(dǎo)體層110可以包括例如半導(dǎo)體電路，該半導(dǎo)體電路包括光感測器件和開關(guān)器件。第二像素110b和第三像素110c可以布置在第一像素行p1的光感測半導(dǎo)體層110中。濾色器層150可以包括設(shè)置在第二像素110b上并配置為僅透射具有第二波長帶的光c2的第二濾色器cf2以及設(shè)置在第三像素110c上并配置為僅透射具有第三波長帶的光c3的第三濾色器cf3。第二光學(xué)功能層132可以設(shè)置為面對(duì)第二像素110b。

如圖2a所示，在入射在第二光學(xué)功能層132上的光當(dāng)中，具有第二波長帶的光c2可以穿過設(shè)置在第二光學(xué)功能層132下面的第二濾色器cf2并可以入射在第二像素110b上。此外，具有第三波長帶的光c3可以傾斜地傳播到第二光學(xué)功能層132的兩側(cè)，然后可以穿過第三濾色器cf3并可以入射在第三像素110c上。即使當(dāng)使用第二濾色器cf2和第三濾色器cf3時(shí)，由于被第二光學(xué)功能層132在一定程度上分開的光c2和c3分別入射在第二濾色器cf2和第三濾色器cf3上，所以由濾色器層150引起的光損失不大。當(dāng)通過第二光學(xué)功能層132進(jìn)行的顏色分離足夠時(shí)，可以省略濾色器層150。

圖2b是圖1的圖像傳感器中的第二像素行p2沿線b-b’截取的截面圖。參照?qǐng)D2b，圖像傳感器的第二像素行p2可以包括配置為將入射光的強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光感測半導(dǎo)體層110、設(shè)置在光感測半導(dǎo)體層110上并配置為僅透射具有期望波長帶的光的濾色器層150、設(shè)置在濾色器層150上的透明電介質(zhì)層120、固定地埋入在透明電介質(zhì)層120中的第一光學(xué)功能層131、以及設(shè)置在透明電介質(zhì)層120上的微透鏡140。第一像素110a和第二像素110b可以布置在第二像素行p2的光感測半導(dǎo)體層110中。濾色器層150可以包括設(shè)置在第一像素110a上并配置為僅透射具有第一波長帶的光c1的第一濾色器cf1以及設(shè)置在第二像素110b上并配置為僅透射具有第二波長帶的光c2的第二濾色器cf2。第一光學(xué)功能層131可以設(shè)置為面對(duì)第二像素110b。

如圖2b所示，在入射在第一光學(xué)功能層131上的光當(dāng)中，具有第二波長帶的光c2可以穿過設(shè)置在第一光學(xué)功能層131下面的第二濾色器cf2并可以入射在第二像素110b上。此外，具有第一波長帶的光c1可以傾斜地傳播到第一光學(xué)功能層131的兩側(cè)，然后可以穿過第一濾色器cf1并可以入射在第一像素110a上。即使在第二像素行p2中，當(dāng)通過第一光學(xué)功能層131進(jìn)行的顏色分離足夠時(shí)，可以省略濾色器層150。可選地，可以省略第一至第三濾色器cf1、cf2和cf3中的一些。

此外，如圖2a和2b所示，在第一像素行p1中，微透鏡140可以延伸到在第二像素110b的兩側(cè)的第三像素110c。此外，在第二像素行p2中，微透鏡140可以延伸到在第二像素110b的兩側(cè)的第一像素110a。然而，圖像傳感器不必僅采用圖2a和2b的微透鏡140。例如，微透鏡140可以設(shè)置在第一至第三像素110a、110b和110c的每個(gè)上。可選地，可以省略微透鏡140。

根據(jù)本示范性實(shí)施方式的圖像傳感器可以通過使用第一光學(xué)功能層131和第二光學(xué)功能層132而提高光利用效率和色純度。此外，由于使用了一般的圖像傳感器采用的拜耳圖案方法，所以不需要顯著改變一般的圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)和圖像處理算法。根據(jù)本示范性實(shí)施方式的圖像傳感器可以應(yīng)用于各種成像裝置并可以提供高質(zhì)量的圖像。

為了充分地衍射和折射入射光，第一光學(xué)功能層131和第二光學(xué)功能層132可以由具有比相鄰元件的折射率高的折射率的材料形成。例如，第一光學(xué)功能層131和第二光學(xué)功能層132的折射率可以高于透明電介質(zhì)層120的折射率。例如，透明電介質(zhì)層120可以由sio2或硅烷醇基(silanol-based)玻璃(例如，硅氧烷基旋涂玻璃(sog))形成，第一光學(xué)功能層131和第二光學(xué)功能層132可以通常由具有高折射率的材料諸如tio2、sin3、zns、znse或si3n4形成。隨著第一光學(xué)功能層131和第二光學(xué)功能層132的折射率與透明電介質(zhì)層120的折射率之間的差異增大，圖像傳感器的厚度可以減小并且第一光學(xué)功能層131和第二光學(xué)功能層132的顏色分離特性可以提高。

通常，當(dāng)在高于或等于約600℃的高溫使用物理氣相沉積(pvd)時(shí)，可以形成具有足夠高的折射率的第一光學(xué)功能層131和第二光學(xué)功能層132。然而，設(shè)置在第一光學(xué)功能層131和第二光學(xué)功能層132下面的光感測半導(dǎo)體層110和濾色器層150會(huì)由于高溫的熱而被損傷。相反，當(dāng)沉積溫度降低以減小損傷光感測半導(dǎo)體層110和濾色器層150的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，第一光學(xué)0功能層131和第二光學(xué)功能層132的折射率可能不足夠高。

例如，圖3a至圖3i是用于說明根據(jù)示范性實(shí)施方式制造圖1的圖像傳感器的工藝的截面圖?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D3a至圖3i說明形成具有高折射率的第一光學(xué)功能層131和第二光學(xué)功能層132而不損傷光感測半導(dǎo)體層110和濾色器層150的工藝。

首先，參照?qǐng)D3a，濾色器層150形成在光感測半導(dǎo)體層110上并且第一透明電介質(zhì)層120a形成在濾色器層150上。盡管在圖3a中光感測半導(dǎo)體層110被簡單地示出為一層，但是光感測半導(dǎo)體層110可以包括通過圖案化諸如硅、化合物半導(dǎo)體或氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體材料以及金屬布線而形成的復(fù)雜集成電路，并可以包括像素的陣列。此外，光感測半導(dǎo)體層110可以被透明鈍化膜保護(hù)。濾色器層150還可以包括分別對(duì)應(yīng)于所述像素的濾色器的陣列。第一透明電介質(zhì)層120a可以通過沉積例如sio2或者硅烷醇基玻璃而形成。

參照?qǐng)D3b，光學(xué)功能層材料130’可以形成在第一透明電介質(zhì)層120a上。光學(xué)功能層材料130’可以是其相位根據(jù)熱處理溫度而改變從而改變折射率的相變材料。例如，光學(xué)功能層材料130’可以是諸如tio2或sin的相變材料。相變材料可以具有根據(jù)熱處理溫度而改變的晶體結(jié)構(gòu)和折射率。具體地，隨著熱處理溫度升高，相變材料的折射率可以增大。也就是，相變材料可以在第一溫度范圍中的熱處理期間具有第一折射率并可以在高于第一溫度范圍的第二溫度范圍中的熱處理期間具有高于第一折射率的第二折射率。例如，第一溫度范圍可以為從約400℃至約550℃并且第二溫度范圍可以為從約600℃至約900℃。第一折射率可以在從約2.4至約2.6的范圍并且第二折射率可以在從約2.7至約2.9的范圍。具體地，已知tio2可以具有處于非晶相的約2.49的折射率，當(dāng)在約450℃至約550℃被熱處理時(shí)可以具有處于銳鈦礦相的約2.56的折射率，并且當(dāng)在約600℃至約900℃被熱處理時(shí)可以具有處于金紅石相的約2.87的折射率。每個(gè)折射率是在約632.8nm的波長處測量的。

在圖3b的步驟中，光學(xué)功能層材料130’可以形成在相對(duì)低的第一溫度范圍(從約400℃至約550℃)中以便不由于熱而損傷光感測半導(dǎo)體層110和濾色器層150。例如，通過使用在第一溫度范圍中的pvd，光學(xué)功能層材料130’可以形成在第一透明電介質(zhì)層120a上。在這種情況下，光學(xué)功能層材料130’的折射率可以在從約2.4至約2.6的范圍。

接著，參照?qǐng)D3c，光學(xué)功能層130可以通過圖案化光學(xué)功能層材料130’而形成。盡管為了方便起見在圖3c中光學(xué)功能層130具有簡單的四邊形形狀，但是光學(xué)功能層130可以根據(jù)期望的光學(xué)功能具有各種其它形狀中的任何形狀。例如，當(dāng)光學(xué)功能層130是圖1中的顏色分離元件時(shí)，光學(xué)功能層材料130’可以被圖案化使得光學(xué)功能層130根據(jù)顏色分離特性具有對(duì)稱或不對(duì)稱的條形或者具有傾斜面的棱柱形。此外，當(dāng)光學(xué)功能層130用作透鏡時(shí)，光學(xué)功能層材料130’可以被圖案化使得光學(xué)功能層130具有凸起或凹入的光學(xué)表面。

接著，如圖3d所示，絕緣層121可以形成在透明電介質(zhì)層120a上以完全覆蓋光學(xué)功能層130。例如，為了使絕緣層121完全覆蓋光學(xué)功能層130的頂表面，絕緣層121的高度可以大于光學(xué)功能層130的高度。絕緣層121可以像第一透明電介質(zhì)層120a一樣由sio2形成，但是本示范性實(shí)施方式不限于此。例如，絕緣層121可以不必是透明的，并可以由任何電介質(zhì)材料形成，只要它在第二溫度范圍(從約600℃至約900℃)中具有耐熱性和絕緣性。此外，當(dāng)絕緣層121的材料具有低的熱導(dǎo)率時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)更好的性能。

接著，如圖3e所示，導(dǎo)電金屬層材料161’可以形成在絕緣層121上。例如，導(dǎo)電金屬層材料161’可以通過使用濺射而形成。導(dǎo)電金屬層材料161’是用于在電流從其流過時(shí)產(chǎn)生熱的導(dǎo)電金屬，并可以包括在第二溫度范圍(從約600℃至約900℃)中不熔化的材料。例如，導(dǎo)電金屬層材料161’可以是導(dǎo)電金屬材料諸如銅(cu)、鉬(mo)、鎢(w)、金(au)或銀(ag)。

參照?qǐng)D3f，導(dǎo)電金屬層161可以通過圖案化導(dǎo)電金屬層材料161’而形成。在圖案化導(dǎo)電金屬層材料161’期間，絕緣層121也可以被圖案化，并且包括圖案化的導(dǎo)電金屬層161和圖案化的絕緣層121的微加熱器160可以被形成。為此，導(dǎo)電金屬層材料161’的圖案化可以通過利用例如采用濕法蝕刻的各向同性蝕刻來進(jìn)行。當(dāng)利用濕法蝕刻圖案化導(dǎo)電金屬層材料161’時(shí)，設(shè)置在圖案化的導(dǎo)電金屬層161下面的絕緣層121可以被部分地去除以暴露光學(xué)功能層130的上部分。也就是，絕緣層121在圖案化的導(dǎo)電金屬層161和光學(xué)功能層130之間的部分可以被去除，因此空的空間可以形成在圖案化的導(dǎo)電金屬層161和光學(xué)功能層130之間。

導(dǎo)電金屬層材料161’的圖案化可以考慮到隨后的光學(xué)功能層130的熱處理而進(jìn)行。例如，圖4是示出在圖3f的步驟中形成的微加熱器160的導(dǎo)電金屬層161的圖案的平面圖。圖3f是沿圖4的線c-c’截取的截面圖。參照?qǐng)D4，圖案化的導(dǎo)電金屬層161可以包括配置為接收電流的焊盤部分161p、配置為產(chǎn)生低于或者等于第一溫度范圍的溫度的熱的第一加熱部分161a以及配置為產(chǎn)生在第二溫度范圍中的熱的第二加熱部分161b。如圖4所示，產(chǎn)生相對(duì)高的溫度的熱的第二加熱部分161b的寬度w2可以小于第一加熱部分161a的寬度w1。由于隨著導(dǎo)電金屬層161的寬度減小而電阻增大并且電流密度增大，所以溫度會(huì)由于焦耳加熱而升高。多個(gè)第二加熱部分161b可以對(duì)應(yīng)于將被熱處理的光學(xué)功能層130定位。盡管在圖4中示出兩個(gè)第一加熱部分161a和三個(gè)第二加熱部分161b，但是第一加熱部分161a和第二加熱部分161b的位置、形狀和數(shù)目不限于圖4中的那些，并可以根據(jù)光學(xué)功能層130的位置、形狀和數(shù)目而確定。例如，當(dāng)一個(gè)光學(xué)功能層130形成為具有長的線形時(shí)，僅一個(gè)第二加熱部分161b可以線性地形成在兩個(gè)焊盤部分161p之間而沒有第一加熱部分161a。

當(dāng)通過采用濕法蝕刻而蝕刻導(dǎo)電金屬層材料161’時(shí)，絕緣層121的設(shè)置在具有小的寬度的第二加熱部分161b下面的部分可以被大部分去除以將光學(xué)功能層130的上部分暴露到外部。相反，絕緣層121的設(shè)置在具有大的寬度的第一加熱部分161a下面的部分可以被略微去除以形成配置為支撐導(dǎo)電金屬層161的支撐部分。例如，圖5是示出在圖3f的步驟中形成的微加熱器160的結(jié)構(gòu)沿圖4的線d-d’截取的截面圖。參照?qǐng)D5，絕緣層121的設(shè)置在第二加熱部分161b下面的部分可以被去除以形成空的空間122。因此，光學(xué)功能層130的頂表面可以直接面對(duì)第二加熱部分161b。絕緣層121的設(shè)置在焊盤部分161p和第一加熱部分161a下面的部分可以保留以具有柱形。因此，第二加熱部分161b可以被絕緣層121的保留在焊盤部分161p和第一加熱部分161a下面的部分支撐以懸掛在空的空間122之上。

在微加熱器160以上述方式形成之后，如圖3g所示，通過施加電流到導(dǎo)電金屬層161，光學(xué)功能層130可以被熱處理。光學(xué)功能層130被熱處理的溫度可以利用施加到導(dǎo)電金屬層161的電流而被容易地調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)光學(xué)功能層130在從約600℃至約900℃的第二溫度范圍中被熱處理時(shí)，光學(xué)功能層130可以經(jīng)歷相變并可以具有晶體結(jié)構(gòu)，該晶體結(jié)構(gòu)具有在從約2.7至約2.9的范圍的第二折射率。由于光學(xué)功能層130的頂表面在空的空間122中直接面對(duì)導(dǎo)電金屬層161，所以光學(xué)功能層130的頂表面可以被容易地加熱。相反，由于其它層(例如光感測半導(dǎo)體層110和濾色器層150)由于第一透明電介質(zhì)層120a和絕緣層121而在一定程度上被與熱屏蔽，所以光感測半導(dǎo)體層110和濾色器層150可以幾乎沒有被加熱。因此，盡管光學(xué)功能層130被加熱并經(jīng)歷相變，但是光感測半導(dǎo)體層110和濾色器層150可以幾乎不受熱的影響。

接著，參照?qǐng)D3h，可以通過使用蝕刻來去除設(shè)置在第一透明電介質(zhì)層120a上的微加熱器160，除了光學(xué)功能層130之外。例如，導(dǎo)電金屬層161和絕緣層121可以被順序地去除。然而，如果絕緣層121和第一透明電介質(zhì)層120a由相同的材料形成，則絕緣層121可以保留并且可以僅導(dǎo)電金屬層161被去除。

最后，參照?qǐng)D3i，第二透明電介質(zhì)層120b可以形成在第一透明電介質(zhì)層120a上以覆蓋光學(xué)功能層130。第二透明電介質(zhì)層120b可以由與第一透明電介質(zhì)層120a的材料相同的材料形成。因此，第一透明電介質(zhì)層120a和第二透明電介質(zhì)層120b可以構(gòu)成一個(gè)透明電介質(zhì)層120。因此，光學(xué)功能層130可以被埋入在透明電介質(zhì)層120中。微透鏡140可以形成在透明電介質(zhì)層120上以面對(duì)每個(gè)光學(xué)功能層130的頂表面，從而完成圖像傳感器。

在圖3a至圖3i的示范性實(shí)施方式中，光學(xué)功能層130首先被圖案化然后被熱處理。然而，光學(xué)功能層130可以首先被熱處理然后可以被圖案化。例如，圖6a至圖6e是用于說明根據(jù)另一示范性實(shí)施方式制造圖1的圖像傳感器的工藝的截面圖。

首先，參照?qǐng)D6a，通過使用圖3a和圖3b的步驟，濾色器層150形成在光感測半導(dǎo)體層110上并且第一透明電介質(zhì)層120a形成在濾色器層150上。光學(xué)功能層材料130’可以形成在第一透明電介質(zhì)層120a上，然后絕緣層121可以形成在光學(xué)功能層材料130’上以具有恒定的厚度。如參照?qǐng)D3b描述的，在圖6a的步驟中，光學(xué)功能層材料130’可以在相對(duì)低的第一溫度范圍(從約400℃至約550℃)中形成，從而不由于熱而損傷光感測半導(dǎo)體層110和濾色器層150。例如，通過使用在第一溫度范圍中的pvd，光學(xué)功能層材料130’可以形成在第一透明電介質(zhì)層120a上。在這種情況下，光學(xué)功能層材料130’的折射率可以在從約2.4至約2.6的范圍中。

接著，參照?qǐng)D6b，導(dǎo)電金屬層材料161’可以形成在絕緣層121上。絕緣層121的材料和導(dǎo)電金屬層材料161’的材料與參照?qǐng)D3d和圖3e描述的那些相同。接著，如圖6c所示，導(dǎo)電金屬層161可以通過圖案化導(dǎo)電金屬層材料161’而形成。如上所述，當(dāng)導(dǎo)電金屬層材料161’通過使用濕法蝕刻而被圖案化時(shí)，絕緣層121也可以被圖案化以形成包括圖案化的導(dǎo)電金屬層161和圖案化的絕緣層121的微加熱器160。因此，設(shè)置在絕緣層121下面的光學(xué)功能層材料130’的頂表面可以暴露到外部。光學(xué)功能層材料130’的暴露的頂表面在空的空間中直接面對(duì)導(dǎo)電金屬層161。

如參照?qǐng)D4描述的，導(dǎo)電金屬層材料161’的圖案化可以考慮到隨后的光學(xué)功能層130的熱處理而進(jìn)行。在圖6c的步驟中被圖案化的導(dǎo)電金屬層161也可以包括配置為產(chǎn)生低于或等于第一溫度范圍的溫度的熱的第一加熱部分161a以及配置為產(chǎn)生在第二溫度范圍中的熱的第二加熱部分161b。第一加熱部分161a和第二加熱部分161b的位置、形狀和數(shù)目可以根據(jù)將在隨后的工藝中形成的光學(xué)功能層130的位置、形狀和數(shù)目而確定。

圖7是示出在與圖5相同的方向上觀看的在圖6c的步驟中形成的微加熱器160的結(jié)構(gòu)的截面圖。參照?qǐng)D7，光學(xué)功能層材料130’設(shè)置在第一透明電介質(zhì)層120a上以具有恒定的厚度。圖案化的絕緣層121設(shè)置在光學(xué)功能層材料130’上。絕緣層121的設(shè)置在焊盤部分161p和第一加熱部分161a下面的部分保留并且絕緣層121的設(shè)置在第二加熱部分161b下面的部分被大部分去除以形成空的空間122。因此，第二加熱部分161b可以被絕緣層121的保留在第一加熱部分161a和焊盤部分161p下面的部分支撐以懸掛在空的空間122上方。此外，如圖7所示，光學(xué)功能層材料130的頂表面的僅一部分在空的空間122中直接面對(duì)導(dǎo)電金屬層161的第二加熱部分161b。

在微加熱器160以此方式形成之后，如圖6d所示，通過施加電流到導(dǎo)電金屬層161，可以局部地?zé)崽幚砉鈱W(xué)功能層材料130’。此外，圖8是用于說明在與圖7相同的方向觀看的局部地?zé)崽幚韴D6d中的光學(xué)功能層材料130’的工藝的截面圖。參照?qǐng)D6d和圖7，光學(xué)功能層材料130’的在空的空間122中直接面對(duì)導(dǎo)電金屬層161的第二加熱部分161b的部分可以在例如從約600℃至約900℃的第二溫度范圍中被加熱。光學(xué)功能層材料130’的面對(duì)焊盤部分161p和第一加熱部分161a的部分(在光學(xué)功能層材料130’與焊盤部分161p和第一加熱部分161a之間具有絕緣層121)可以例如在等于或低于第一溫度范圍的溫度被加熱。此外，光學(xué)功能層材料130’的不面對(duì)導(dǎo)電金屬層161的部分可以不被加熱。

第二加熱部分161b產(chǎn)生熱的溫度可以通過使用施加到導(dǎo)電金屬層161的電流來調(diào)節(jié)。當(dāng)?shù)诙訜岵糠?61b產(chǎn)生在從約600℃至約900℃的第二溫度范圍中的熱時(shí)，光學(xué)功能層材料130’的在空的空間122中直接面對(duì)導(dǎo)電金屬層161的第二加熱部分161b的部分可以經(jīng)歷相變，因此可以獲得具有晶體結(jié)構(gòu)的光學(xué)功能層130，該晶體結(jié)構(gòu)具有從約2.7至約2.9的范圍的第二折射率。由于光學(xué)功能層材料130’的其它部分(也就是，面對(duì)焊盤部分161p和第一加熱部分161a的部分以及不面對(duì)導(dǎo)電金屬層161的部分)不經(jīng)歷相變，所以光學(xué)功能層材料130’的其它部分可以連續(xù)地具有在從約2.4至約2.6的范圍的第一折射率。這樣，具有在約2.7至約2.9的范圍中的第二折射率的光學(xué)功能層130可以通過使光學(xué)功能層材料130’的僅一部分能夠經(jīng)歷相變而形成。

接著，參照?qǐng)D6e，微加熱器160可以通過使用蝕刻來去除。例如，光學(xué)功能層材料130’、以及設(shè)置在光學(xué)功能層130上的導(dǎo)電金屬層161和絕緣層121可以被順序地去除。除了具有第二折射率的光學(xué)功能層130之外，具有第一折射率的光學(xué)功能層材料130’可以被選擇性地去除。例如，當(dāng)tio2被用作光學(xué)功能層材料130’時(shí)，僅處于金紅石相的部分可以保留并且處于銳鈦礦相的部分可以通過使用10％的氫氟酸(hf)被去除。

在以這種方式形成光學(xué)功能層130之后，如參照?qǐng)D3i所描述的，第二透明電介質(zhì)層120b可以形成在第一透明電介質(zhì)層120a上以覆蓋光學(xué)功能層130。因此，光學(xué)功能層130可以被埋入在透明電介質(zhì)層120中。微透鏡140可以形成在透明電介質(zhì)層120上以面對(duì)每個(gè)光學(xué)功能層130的頂表面，從而完成圖像傳感器。

如上所述，根據(jù)本示范性實(shí)施方式，可以形成具有高折射率的光學(xué)功能層130而沒有在高溫沉積光學(xué)功能層130。也就是，在光學(xué)功能層130可以在相對(duì)低的溫度沉積之后，僅光學(xué)功能層130可以通過使用微加熱器160而被選擇性地或者局部地加熱，以增大光學(xué)功能層130的折射率。因此，可以制造包括具有高折射率的光學(xué)功能層130的圖像傳感器而沒有高溫工藝的限制或者在高溫工藝期間的限制。由于光學(xué)功能層130的折射率高，所以圖像傳感器的厚度可以減小。

盡管用作顏色分離元件的多個(gè)第一光學(xué)功能層131和多個(gè)第二光學(xué)功能層132在圖1中分開地布置在像素中，但是一個(gè)光學(xué)功能層可以線性地設(shè)置在多個(gè)像素之上。例如，圖9和圖10是示出根據(jù)另一些示范性實(shí)施方式的圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)的平面圖。

參照?qǐng)D9，圖像傳感器可以包括對(duì)角地設(shè)置的第三光學(xué)功能層133。例如，當(dāng)假設(shè)第一像素110a和第三像素110c布置在第一對(duì)角線方向上并且第二像素110b布置在交叉第一對(duì)角線方向的第二對(duì)角線方向上時(shí)，第三光學(xué)功能層133可以設(shè)置為在第二對(duì)角線方向上面對(duì)多個(gè)第二像素110b。第三光學(xué)功能層133可以配置為使得具有第二波長帶的光c2從第三光學(xué)功能層133向下傳播并且具有其余波長帶的光c1和c3在第一對(duì)角線方向上傳播。圖像傳感器還可以包括沿著第三光學(xué)功能層133設(shè)置在第二對(duì)角線方向上的多個(gè)微透鏡140，如圖9中的虛線標(biāo)記的。在圖9的圖像傳感器中，如箭頭標(biāo)記的，第一像素110a和第三像素110c可以分別接收在第一對(duì)角線方向上的具有第一波長帶的光c1和具有第三波長帶的光c3。

此外，參照?qǐng)D10，圖像傳感器可以包括設(shè)置為在第二對(duì)角線方向上面對(duì)多個(gè)第二像素110b的第三光學(xué)功能層133以及設(shè)置為在第一對(duì)角線方向上面對(duì)多個(gè)第二像素110b的第四光學(xué)功能層134。第三光學(xué)功能層133可以配置為使得具有第二波長帶的光c2從第三光學(xué)功能層133向下傳播并且具有其余波長帶的光c1和c3在第一對(duì)角線方向上傳播，第四光學(xué)功能層134可以配置為使得具有第二波長帶的光c2從第四光學(xué)功能層134向下傳播并且具有其余波長帶的光c1和c3在第二對(duì)角線方向上傳播。在這方面，第四光學(xué)功能層134具有與第三光學(xué)功能層133相同的顏色分離特性并可以通過將第三光學(xué)功能層133旋轉(zhuǎn)90°而獲得。在圖10的圖像傳感器中，如箭頭標(biāo)記的，第一像素110a和第三像素110c可以分別接收在第一對(duì)角線方向和第二對(duì)角線方向上的具有第一波長帶的光c1和第三波長帶的光c3。

以上已經(jīng)假設(shè)光學(xué)功能層130、131、132、133和134是顏色分離元件并且光學(xué)裝置是圖像傳感器而進(jìn)行了描述。然而，圖3a至圖3i以及圖6a至圖6e的示范性實(shí)施方式可以應(yīng)用于使用半導(dǎo)體層和具有高折射率的材料兩者的任何光學(xué)裝置，并且具有高折射率的光學(xué)功能層可以用作除了顏色分離元件之外的光學(xué)元件。例如，圖2a和圖2b的微透鏡140也可以通過使用圖3a至圖3i或圖6a至圖6e的方法形成，在這種情況下，微透鏡140可以是具有高折射率的光學(xué)功能層。當(dāng)微透鏡140由具有高折射率的材料形成時(shí)，微透鏡140的折射率可以增加。

此外，光學(xué)裝置可以是發(fā)光二極管(led)或有機(jī)發(fā)光二極管(oled)，代替圖像傳感器，并且光學(xué)功能層可以是led或oled的光提取結(jié)構(gòu)。

例如，圖11是示出根據(jù)示范性實(shí)施方式的led200的結(jié)構(gòu)的截面圖。參照?qǐng)D11，led200可以包括設(shè)置在基板201上的led芯片202以及設(shè)置在基板201上以圍繞led芯片202的密封構(gòu)件203。led芯片202可以通常使用化合物半導(dǎo)體諸如gan而形成。當(dāng)密封構(gòu)件203的折射率與gan的折射率之間的差異增大時(shí)，在密封構(gòu)件203與led芯片202之間的界面上發(fā)生光損失，從而降低密封構(gòu)件203的光提取效率。因此，密封構(gòu)件203可以通過使用圖3a至圖3i或者圖6a至圖6e的方法而形成為具有高折射率。在這種情況下，密封構(gòu)件203可以是光學(xué)功能層。

圖12是示出根據(jù)示范性實(shí)施方式的oled300的結(jié)構(gòu)的截面圖。參照?qǐng)D12，oled300可以包括透明基板301、設(shè)置在透明基板301上的光提取層302、設(shè)置在光提取層302上的透明電極303、設(shè)置在透明電極303上的發(fā)光層304、以及設(shè)置在發(fā)光層304上的反射電極305。透明電極303可以由透明導(dǎo)電氧化物諸如銦錫氧化物(ito)或銦鋅氧化物(izo)形成。光提取層302將由發(fā)光層304產(chǎn)生的光通過透明基板301出射到外部。為此目的，光提取層302可以由具有比發(fā)光層304的折射率高的折射率的材料形成。此外，反射電極305可以由具有高反射率的導(dǎo)電金屬材料諸如金(au)、銀(ag)或鋁(al)形成。發(fā)光層304可以由例如有機(jī)發(fā)光材料形成。

在oled300的結(jié)構(gòu)中，為了提高光提取層302的光提取效率，不平坦結(jié)構(gòu)可以形成在光提取層302和透明電極303之間的界面上。隨著光提取層302的不平坦部分的表面粗糙度增大，光提取層302的散射效率會(huì)增大，而可加工性會(huì)變差。因此，當(dāng)通過使用圖3a至圖3i或者圖6a至圖6e的方法將具有高折射率的材料用于光提取層302時(shí)，光提取層302的不平坦部分的表面粗糙度可以減小。在這種情況下，光提取層302可以是光學(xué)功能層。

以上示范性實(shí)施方式僅是示范性的并且不應(yīng)被解釋為進(jìn)行限制。本教導(dǎo)可以容易地應(yīng)用于其它類型的裝置。此外，示范性實(shí)施方式的描述旨在是說明性的，而不旨在限制權(quán)利要求的范圍，許多替代、修改和變化對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是明顯的。