本发明公开了一种高光谱图像传感器的单片集成方法，包括：在CMOS图像传感器晶圆的感光区域表面上形成底反射层；采用区域选择性原子层沉积工艺在底反射层上形成透明空腔层；透明空腔层由N个台阶结构组成，N＝2m，m≥1，且m为正整数，在透明空腔层上形成顶反射层。本发明提供的高光谱图像传感器的单片集成方法优化了现有技术采用刻蚀工艺导致的不均匀性累积的问题，同时在空腔层材料的选择上拓展到无法以刻蚀方法制造空腔层的材料。类似的一维的区域选择性原子层沉积方式可以延伸，如增加另一个维度并且做几个重复区域的话，即可以形成马赛克型多重不同高度和重复该结构的空腔层，可以应用到快照式高光谱图像传感器并大大提高其性能，如像素等。