(57)【要約】【課題】  固体撮像素子のための光学特性に優れる光学フィルターを提供すること。【解決手段】  自己組織化最密構造型フォトニック結晶を有する、固体撮像素子を提供するものである；  また、自己組織化最密構造型フォトニック結晶を有する固体撮像素子を備える電子機器を提供するものである；  また、膜上に、粒子球を自己組織化によって最密構造型フォトニック結晶を形成することを含む、固体撮像素子の製造方法を提供するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己組織化最密構造型フォトニック結晶を有する、固体撮像素子。
【請求項２】
前記フォトニック結晶を光学フィルターとして配置する、請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記フォトニック結晶における粒子球の粒子径が、画素ごとに異なる、請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記フォトニック結晶における屈折率の周期性が、画素ごとに異なる、請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記フォトニック結晶が、オパール型及び／又は逆オパール型である、請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記フォトニック結晶がない画素を少なくとも１つ以上配置する、請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記画素と画素の間に遮光部を配置する、請求項２記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記フォトニック結晶の分光特性が画素ごとに異なるように配置された１周期分のフォトニック結晶ユニットが、繰り返しパターンで配列されている、請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記フォトニック結晶における粒子球の材料が、無機材料及び／又は有機高分子材料である、請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
Ｘ線撮影用、紫外線撮影用、可視光撮影用、又は赤外線撮影用である、請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
自己組織化最密構造型フォトニック結晶を有する固体撮像素子を備える電子機器。
【請求項１２】
膜上に、粒子球を自己組織化によって最密構造型フォトニック結晶を形成することを含む、固体撮像素子の製造方法。
【請求項１３】
各画素に対して、粒子径が異なるフォトニック結晶層を形成することを含む、請求項１２記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１４】
リソグラフ又はマイクロモードを用いる、請求項１３記載の固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体を固体撮像素子で撮影して画像化する電子機器が増えてきている。電子機器として、例えば、検査用内視鏡、立体撮像カメラ、車載用カメラ、スマートフォン等が挙げられる。個体撮像素子として、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等が存在する。この固体撮像素子では、特定波長の電磁波のみを通過させるカラーフィルターが、各画素の全面に造り込まれている。
一般的に撮像素子に用いられているカラーフィルターとして、プラズモンを利用した表面プラズモンフィルター、光の干渉を利用したファブリペロー共振器（干渉計）等が用いられている。例えば、特許文献１には、金属薄膜に開口を周期的に配列し、表面プラズモンを利用して波長選択を行うホール型の光学フィルターが開示されている。また、特許文献２には、１枚の第１の金属層、１枚の第２の金属層、及び誘電体層を含む積層構造を具備するファブリペロー共振器を備える光学フィルタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−８９９０号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１５／０１５７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本技術では、固体撮像素子のための光学特性に優れる光学フィルターを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本技術では、自己組織化最密構造型フォトニック結晶を有する、固体撮像素子を提供するものである。
本技術は、自己組織化最密構造型フォトニック結晶を有する固体撮像素子を備える電子機器を提供するものである。
本技術は、膜上に、粒子球を自己組織化によって最密構造型フォトニック結晶を形成することを含む、固体撮像素子の製造方法を提供するものである。
前記フォトニック結晶を光学フィルターとして配置してもよい。
前記フォトニック結晶における粒子球の粒子径が、画素ごとに異なってもよい。
前記フォトニック結晶における屈折率の周期性が、画素ごとに異なってもよい。
前記フォトニック結晶が、オパール型及び／又は逆オパール型であってもよい。
前記フォトニック結晶がない画素を少なくとも１つ以上配置してもよい。
前記画素と画素の間に遮光部を配置してもよい。
前記フォトニック結晶の分光特性が画素ごとに異なるように配置された１周期分のフォトニック結晶ユニットが、繰り返しパターンで配列されてもよい。
前記フォトニック結晶における粒子球の材料が、無機材料及び／又は有機高分子材料であってもよい。
Ｘ線撮影用、紫外線撮影用、可視光撮影用、又は赤外線撮影用であってもよい。
各画素に対して、粒子径が異なるフォトニック結晶層を形成することを含んで製造してもよい。
前記フォトニック結晶は、リソグラフ又はマイクロモードを用いて製造してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本技術の固体撮像素子１に配置された本技術における自己組織化のフォトニック結晶２を示す概念図を示す。図１Ａ：オパール型フォトニック結晶２ａの概念図であり、図１Ｂ：インバースオパール型フォトニック結晶２ｂの概念図である。
【図２】本技術における自己組織化のフォトニック結晶２の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す。図２Ａ：製造されたオパール型フォトニック結晶２ａ表面のＳＥＭ画像であり、図２Ｂ：製造されたインバースオパール型フォトニック結晶２ｂ表面のＳＥＭ画像である。
【図３】本技術の自己組織化フォトニック結晶２を光学フィルターとして複数配置したＣＩＳ構造１の一例を示す。
【図４】本技術の自己組織化フォトニック結晶２を光学フィルターとして複数配置した光学キャップレンズ（ＯＣＬ）付きＣＩＳ構造１の一例を示す。
【図５】本技術の自己組織化フォトニック結晶２を光学フィルターとして複数配置するＣＩＳ構造１の製造プロセス（リソグラフィー方法）の一例の概略図であ
【図６】本技術の自己組織化フォトニック結晶２を光学フィルターとして複数配置するＣＩＳ構造１の製造プロセス（選択的成膜方法）の一例の概略図である。
【図７】本技術の自己組織化フォトニック結晶２を光学フィルターとして複数配置するＣＩＳ構造１の製造プロセス（レジスト及びリフトオフ方法）の一例の概略図である。
【図８】本技術の自己組織化フォトニック結晶２を光学フィルターとして複数配置するＣＩＳ構造１の製造プロセス（マイクロモールド方法）の一例の概略図である。
【図９】本技術の自己組織化フォトニック結晶２を光学フィルターとして複数配置するＣＩＳ構造１の製造プロセス（転写方法）の一例の概略図である。
【図１０】本技術の自己組織化フォトニック結晶２を光学フィルターとして複数配置した場合の画素配列パターンの一例の概略図である。
【図１１】本技術の固体撮像素子１の概略構成の一例を示すブロック図である。
【図１２】本技術の電子機器の一例である撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】本技術の自己組織化フォトニック結晶の透過・反射の分光特性を示す図である。図のＡは、自己組織化フォトニック結晶（シリカ粒子球：直径２８０ｎｍ）における反射分光のピーク及び透過分光のディップの測定結果を示すものである。図のＢは、自己組織化フォトニック結晶の透過・反射の分光特性の概略図である。
【図１４】本技術の異なる粒子径で作製された自己組織化フォトニック結晶における、各粒子径の反射分光特性を示す図である。
【図１５】本技術の異なる粒子径で作製された自己組織化フォトニック結晶における、ピーク波長の粒径依存性を示す図である。
【図１６】本技術のフォトニック結晶を用いるデバイスの信号処理の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本技術を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。
以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。なお、説明は以下の順序で行う。なお、図面については、同一又は同等の要素又は部材には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
１．本技術に係る固体撮像素子
１−１．フォトニック結晶
１−１（１）．最密構造
１−１（２）．自己組織化
１−１（３）．フォトニック結晶の特性
１−１（３）Ａ．フォトニック結晶の第一物質及び第二物質
１−１（３）Ｂ．フォトニック結晶のオパール型及びインバース（逆）オパール型
１−１（３）Ｃ．フォトニック結晶の厚み
１−１（４）．光学フィルター適用
１−２．固体撮像素子
１−３．フォトニック結晶の製造方法
１−４．従来技術における問題点及び本技術の利点
２．本技術に係る固体撮像素子の概略構成の例
２−１．固体撮像素子の使用例
３．本技術に係る電子機器の例
【０００８】
＜１．本技術に係る固体撮像素子＞
本技術に係る固体撮像素子１は、粒子球の最密構造型のフォトニック結晶を有するものである。
本技術によれば、粒子球の最密構造型のフォトニック結晶を、固体撮像素子のための光学特性に優れる光学フィルターとして提供することができる。よって、光学特性に優れる粒子球の最密構造型のフォトニック結晶を有する固体撮像素子を提供することができる。なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【０００９】
＜１−１．フォトニック結晶＞
本技術におけるフォトニック結晶は、粒子球から成るものであり、当該粒子球にて最密充填構造を形成しているフォトニック結晶体である。当該最密構造型フォトニック結晶は、自己組織化によって得ることができる。当該フォトニック結晶は分光に用いることができ、より好適には固体撮像素子用の分光に用いることができる。なお、本技術におけるフォトニック結晶は、後述するように、オパール型又はインバースオパール型のいずれでもよいし、フォトニック結晶の間隙に樹脂等を充填してもよい。
【００１０】
＜１−１（１）．最密構造＞
一般的に、粒子球の最密構造（最密充填構造ともいう）とは、粒子球を空間内に最も密に配列することときにできる構造をいう。この最密充填構造を有するときの空間充填率は７４％と一般的にいわれている。一般的に最密構造は、配列の仕方によって、立方最密構造及び六方最密構造に分けることができるが、本技術においていずれでもよい。
【００１１】
本技術の粒子球の最密構造を得る場合、実質的に同じ大きさの粒子球を用いることが好ましい。当該「実質的に同じ大きさの粒子球」とは、使用する粒径バラツキ（ε）がおよそ−８％≦ε≦８％の範囲であることが好適である。この値の範囲内にすることで、より自己組織化が生じやすくなる。
また、本技術に用いる粒子の形状について、略真球形状が好ましく、このときのアスペクト比は、好ましくは１．３以下、より好ましくは１．２以下である。アスペクト比は、粒子の長軸方向の長さ（ｂ）と短軸方向の長さ（ａ）とし、この比（ｂ／ａ）（ｂ≧ａ）から算出することができる。
本技術に用いる粒子球は、市販品を用いることができ、また、公知の製造方法で得ることも可能である。
【００１２】
なお、粒子径分布の測定（Ｄ５０）及びアスペクト比の測定は、粒子径解析−画像解析法−第１部：静止画像解析法（ＪＩＳＺ８８２７−１）を基にして行うことができる。粒径の測定（平均粒子径）は、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron microscope; SEM）の画像及び画像解析で求めることが一般的である。
【００１３】
本技術における粒子球の粒径（直径）は、目的とする波長によって適宜対応する粒径を調整すればよいので、特に限定されない。本技術は、粒子球の粒径を変化させることで、得られるフォトニック結晶の分光形状及び分光波長を制御することができる。例えば、波長１μｍ以上の長波長の光（赤外光）では粒径が５００ｎｍ以上で、波長２００ｎｍ以下の短波長の光（紫外光）では粒径が１００ｎｍ以下で、本技術の作用を得ることが可能である。
本技術における粒子球の粒径（直径）は、数十〜数百ｎｍ程度が、自己組織化させる際の作業性の観点から、好ましく、より好適には、１００〜５００ｎｍである。当該粒径を変調させることで、反射のピーク波長及び透過のディップ波長を短波長〜長波長に調整することも可能である。この変調により、フォトニック結晶における、Ｘ線、紫外線、可視光線、赤外線の電磁スペクトルを含む反射光及び透過光を制御し発生させることができる。
【００１４】
＜１−１（２）．自己組織化＞
本技術のフォトニック結晶体は後述するように自己組織化により容易に得ることができ、当該自己組織化は容易に行うことができる。また、自己組織化するときの材料である粒子球の径を変化させると、フォトニック結晶体の光学特性（分光形状及び／又は分光波長）も変化させることもできるので、材料の粒子径を変調させることによって得られるフォトニック結晶体の光学特性を制御することも容易である。
例えば、波長オーダー以下のサブミクロンサイズの球状の粒子が分散された液体を基板等の平面上に塗布する。その際、自己組織化で粒子が規則的に配列する。この構造体がフォトニック結晶として働くことになる。フォトニック結晶の成膜方法としては、塗布以外に、電気泳動法、ラングミュアブロジェット法等が挙げられるが、本技術はこれに限定されない。
【００１５】
＜１−１（３）．フォトニック結晶の特性＞
本技術におけるフォトニック結晶は、光の波長と同程度の周期的な屈折率変化を有する構造体とすることができ、これにより光学フィルターとして使用することができる。この屈折率は、フォトニック結晶の粒子球の粒径を変化させることで調整することも可能である。このため、固体撮像素子の画素ごとに、フォトニック結晶における粒子球の粒子径が異なることによって、異なる光学フィルターとして各フォトニック結晶を配置することができる。また、本技術において、各フォトニック結晶における屈折率（周期）は、画素ごとに異なるようにすることができる。また、本技術において、同じ粒子材料であっても、粒子球の粒径が画素ごとに異なるので、屈折率の周期（性）が画素ごとに異なるようにすることができる。また、本技術のフォトニック結晶の最密構造の間隙に異なる屈折率の材料を埋め込んだ構造とすることもできる。当該フォトニック構造体は、最密構造を形成する第一物質と、この構造の間隙に存在する第二物質とを含む。フォトニック結晶は、粒子球及び最密構造に起因して、特定波長の光を選択的に反射させること及び特定波長の光を選択的に透過させることができる。また、フォトニック結晶は、光学フィルターとしての機能を発揮できる形状であればよく、例えば、膜状、板状、層状等でもよく、各画素ごとにセル単位で配置されてもよい。
【００１６】
また、本技術のフォトニック結晶は、一次元、二次元又は三次元のフォトニック結晶であってもよいが、これらに特に限定されない。このうち、製造時間が短くかつ量産性が良好でありつつ、画素ごとに対応可能な各光学フィルターを配置容易な観点から、三次元フォトニック結合が良好である。
【００１７】
＜１−１（３）Ａ．フォトニック結晶の第一物質及び第二物質＞
本技術に用いる前記第一物質は、屈折率の高い（例えば、１．４５〜３．０）、透光性の高い物質を用いることが好ましい。当該第一物質として、以下のような無機材料及び有機材料等から形成される粒子球が挙げられるが、これら材料に限定されるものではない。
本技術に用いる第一物質の材料として、所望の光学特性（特に透過性及び反射性）を選択しやすい観点から、無機材料及び／又は有機材料が好適であり、下記の例示から１種又は２種以上を選択することも可能である。
【００１８】
前記無機材料として、例えば、チタン酸化物（例えば、ＴｉＯ２等）、ケイ素酸化物（例えば、ＳｉＯ２等）、ジルコニア酸化物（例えば、ＺｒＯ２等）、亜鉛酸化物（例えば、ＺｎＯ）、アルミニウム酸化物（例えば、Ａｌ２Ｏ３等）、イットリウム酸化物（例えば、Ｙ２Ｏ３等）等の金属酸化物；ケイ素窒化物（例えば、Ｓｉ３Ｎ４等）等の金属窒化物等が挙げられる。これらから、１種又は２種以上選択して用いることができる。
【００１９】
前記有機材料として、光学特性の観点から、有機高分子材料が好適である。有機高分子材料として、例えば、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂（例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂（いわゆるＰＭＭＡ）等）、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エポキシ樹脂（例えば、チオール系エポキシ樹脂、フェニルフェノール系エポキシ樹脂等）等が挙げられる。これらから１種又は２種以上選択して用いることができる。
【００２０】
本技術に用いる前記第二物質として、例えば、屈折率の高い材料（例えば気体、液体、固体等）等が挙げられる。当該第二物質の屈折率は１．０〜１．３であることが好適である。当該第二物質として、例えば、気体（例えば、空気、窒素、希ガス等）、有機高分子材料等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらから１種又は２種以上選択して用いることができる。
前記第二物質として有機高分子材料を用いた場合、屈折率１．０〜１．３の材料を用いることも可能であり、また硬化樹脂を用いることも可能である。有機高分子材料を用いることにより、フォトニック結晶の粒子球が固定できるのでフォトニック結晶が崩れにくくなり、また、インバースオパール型を形成することも可能である。
また、本技術において、フォトニック結晶の隙間を別材料で埋め込む場合には、第一の材料と異なる屈折率の材料を選ぶことができ、好適には第一物質よりも屈折率の低い材料を第二物質とすることが好ましい。また、本技術において、エッチング等によって空洞化させるインバースオパール型の場合、第二物質の屈折率は、第一物質の屈折率よりも高くしたり低くしたり等適宜調整可能である。
【００２１】
＜１−１（３）Ｂ．フォトニック結晶のオパール型及びインバース（逆）オパール型＞
本技術におけるフォトニック結晶は、オパール型及び／又は逆オパール型のいずれであってもよく、粒子球とその隙間を含むものである。この粒子球部分及び隙間部分との屈折率の差を大きくすることで、より少ない層数で分光できる。
【００２２】
オパール型フォトニック結晶は、第一物質材料の粒子球が規則配列して成るフォトニック結晶構造体であり、当該粒子球の屈折率がその周囲の間隙の屈折率より高い構造になる。当該隙間には、上述した第二物質材料が含まれており、当該第二物質材料は、製造工程数低減の観点から、より好適には気体であり、さらに好適には空気（屈折率１．０）である。また、形状維持の観点から、粒子の周囲の隙間を気体ではなく高分子材料等で埋め込んでもよい。このオパール型結晶構造体は、これを構成する粒子球の平均粒径に応じた特定波長の光を選択的に反射及び透過させることができる。
【００２３】
インバースオパール型フォトニック結晶は、例えば、粒子球の規則配列からなるオパール型フォトニック結晶構造体における粒子球間の隙間に埋め込んだ第二物質の屈折率が粒子球の第一物質の屈折率よりも高いフォトニック結晶構造体とすることができる。
また、インバースオパール型フォトニック結晶は、粒子球の規則配列からなるオパール型フォトニック結晶構造体を化学エッチング等で除去することで粒子球の配列を鋳型とし、この鋳型の隙間に有機高分子材料等を充填することで得ることができるフォトニック結晶構造体でもよい。
【００２４】
例えば、当該結晶構造体から粒子球を除去した領域が空隙部分（好適には有機高分子材料が充填される部分）となり、粒子球同士間の間隙であったところが有機高分子材料で充填された構造となっている。
このとき隙間に充填するものは、有機高分子材料を含む感光性樹脂材料液が好適であり、当該液は光照射（紫外線をはじめとする特定波長の光）に反応して硬化するので、取扱が容易である。この場合インバースオパール型結晶構造体は、間隙部分に応じた特定波長の光を選択的に反射及び透過させることができる。斯様に粒子球をエッチングで除去したフォトニック結晶を分光に用いることができる。
【００２５】
オパール型及びインバースオパール型のフォトニック結晶について、図１及び２を参照して、各１例を説明するが、これに限定されるものではない。
図１には、フォトニック結晶２が、固体撮像素子１に備えられており、ＰＤ（受光素子）７、受光膜６、及びフォトニック結晶２の順で配置されている。図２Ａはオパール型フォトニック結晶２ａの電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真の画像であり、図２Ｂはインバースオパール型フォトニック結晶２ｂの電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真の画像である。
図１Ａは、オパール型フォトニック結晶２ａの概略図を示す。オパール型フォトニック結晶２ａは、第一物質３の金属酸化物の粒子球が自己組織化によって最密構造体になっており、その間隙が第二物質４となっている。図１Ａでは、第二物質４は気体（空気等）の第二物質４ａであるが、第二物質４ｂの有機高分子の樹脂（ポリスチレン樹脂等）であってもよい。
図１Ｂは、インバースオパール型フォトニック結晶２ｂの概略図を示す。インバースオパール型フォトニック結晶２ｂは、第一物質３の粒子球が自己組織化によって最密構造体にした後に、第一物質３の粒子球を除去した空隙部分（粒子球跡）５が最密構造体になっており、その周辺は有機高分子の樹脂（ポリスチレン樹脂等）の第二物質４ｂとなっている。図１Ｂでは、空隙部分５に、前記第二物質４の材料を適宜充填してもよく、当該材料として、例えば、気体、有機高分子の樹脂等が挙げられるが、これに限定されない。
【００２６】
＜１−１（３）Ｃ．フォトニック結晶の厚み＞
フォトニック結晶の層の厚み（光路方向）は、特に限定されないが、８００ｎｍ≦ｔ≦７３００ｎｍが好ましい。例えば、およそ５〜１５周期が、光学特性の観点から、好ましい。１周期が２層の厚みとなるが、粒径をＤとするとＳ周期の厚みは、ｔ＝Ｓ×Ｄ×（２√２／√３）で求めることができる。例えば、薄い例として、Ｄ＝１００ｎｍで５周期にするとｔ＝８００ｎｍであり、厚い例として、Ｄ＝３００ｎｍで１５周期とすると、ｔ＝７３００ｎｍである。
【００２７】
＜１−１（４）．光学フィルター適用＞
本技術のフォトニック結晶は光学フィルターとして配置することができる。好適には画素の光路方向に配置し、さらに受光する画素の前に配置することが好適である。このとき、オンチップレンズ（ＯＣＬ）を光路方向に配置してもよい。好適には、ＰＤ７、受光膜６、フォトニック結晶２、オンチップレンズ１０の順に配置することである。例えば、図３に、本技術の自己組織化フォトニック結晶２をそれぞれ異なる光学フィルター（２ａ１，２ａ２，２ａ３）として、ＰＤ７に相対するように受光膜６上に複数配置したＣＩＳ構造の一例を示す。各フォトニック結晶２ａ１，２ａ２，２ａ３は、それぞれ粒子球の粒径が異なるため、異なる光学特性を有する。
また、図４に、本技術の自己組織化フォトニック結晶２ａの各光学フィルター（２ａ１，２ａ２，２ａ３）の上に、光学キャップレンズ（ＯＣＬ）１０を付けたＣＩＳ構造の一例を示す。光学フィルター（２ａ１，２ａ２，２ａ３）は、粒子球の粒径がそれぞれ異なるフォトニック結晶（２ａ１，２ａ２，２ａ３）であり、ＰＤ７に相対するように受光膜６上に配置している。これらフォトニック結晶２ａ１，２ａ２，２ａ３は、同じ粒子材料であっても、粒子球の粒径が画素ごとに異なるので、屈折率の周期(性)が画素ごとに異なるようにすることができる。また、フォトニック結晶の粒子球及び空隙の材料が画素ごとに異なるようにすることによって、屈折率周期が画素ごとに異なるようにすることもできる。屈折率周期が画素ごとに異なることで、それぞれの画素に異なる光学特性の各光学フィルターとして各フォトニック結晶を配置することもできる。全画素中の一部に、フォトニック結晶のない画素（Ｗ画素）を配置するように、フォトニック結晶を形成することもできる。
これらＣＩＳ構造には、さらに、フォトニック結晶のセル（２ａ１，２ａ２，２ａ３）間、ＰＤ７間、受光膜６の一部（ＰＤとＰＤの境界部分）には、遮光部８が設けられていることが、隣接光のＰＤへの侵入を防ぐ観点から、好ましい。これら図３及び図４は一例を示しているが、本技術はこれらに限定されない。
【００２８】
また、画素ごとに粒子径の異なる材料を用いる場合、本技術においてリソグラフィー技術やマイクロモールド技術等の公知の製造方法を応用することができる（例えば、図５〜９参照）。本技術のフォトニック結晶は、より具体的には以下の（１）〜（６）ような方法で選択的に形成させることができるが、これに限定されるものではない。得られたフォトニック結晶は膜上に形成させて分光に用いることができる。例えば、（１）感光性樹脂液に粒子を分散させて、リソグラフィー技術で膜上に選択的に形成させる。また、例えば、（２）親水性エリアと疎水性エリアとに分けて、選択的に膜上に形成させる。また、例えば（３）レジスト及びリフトオフにより、選択的に膜上に形成させる。また、例えば、（４）レジストで鋳型を作って、選択的に膜上に形成させる。また、例えば（５）一旦基板（面）にフォトニック結晶層を形成させた後に、膜上に転写させる。また、例えば、（６）画素配列に対応するように、ｍ×ｍを１つの周期として選択的に膜上に形成させる。
【００２９】
本技術を用いれば、粒子径を変えることでフォトニック結晶の屈折率周期を変えることもできるので、フォトニック結晶を、異なる光学特性を有する光学フィルターとして、受光膜の平面上に容易に多数形成させることができる。当該光学特性として、例えば、屈折率、屈折率周期、分光特性（例えば、透過特性、反射特性等）等が挙げられるが、これに限定されない。このとき、格子状の遮光部材を用いてこの格子の各セルごとに異なる粒子径のフォトニック結晶のセルを形成してもよい。そして、各フォトニック結晶は、画素ごとに対応する光学フィルターとして機能することができる。さらに、粒子径の異なる粒子球のフォトニック結晶の各セルを、光学フィルターとして、周期的に配置させることもできる。このとき、フォトニック結晶の各セルは、異なる光学特性を有することができる。
【００３０】
例えば、各フォトニック結晶を一周期分配置し、さらにこの１周期分のユニットを繰り返しパターンにて配置すること等も可能である。このとき、１周期分のフォトニック結晶ユニットは、屈折率の周期(性)が画素ごとに異なるような繰り返しパターンで配列することも可能である。１周期分及びその繰り返しは、画素数に合わせることができ、ＲＧＢを想定した分光配置でもよい。これにより、フォトニック結晶の分光特性が画素ごとに異なるように配置された１周期分のフォトニック結晶ユニットが、繰り返しパターンで配列することができる。また、当該画素配列パターンとして、各フォトニック結晶の１周期分を少なくとも有するものが好ましい。
【００３１】
なお、１周期分はｎ×ｎ画素でもｍ×ｎ画素でもよく、例えば２×２、４×４、５×５、６×６、３×４でもよい。例えば、４×４画素の各画素に対応して、フォトニック結晶の粒子径を変えて、層が異なる１６種類のフォトニック結晶（１６セル）を配置することができる。この１６種類のフォトニック結晶は、１６種類の光学フィルターとして機能することができる（例えば、図１０参照）。
【００３２】
また、本技術において、フォトニック結晶セルを複数有する場合、そのなかでＷ画素を設けることが、固体撮像素子の信号処理の観点から好適である。斯様なフォトニック結晶のない画素（Ｗ画素）を１つ以上配置することが好適である。当該フォトニック結晶セルを通過した複数画素の信号値をマトリックス演算によって信号処理を行うことが可能である。なお、Ｗ画素の定義として、上層にフィルター効果の層がないことを意味し、Ｗ画素の部分にはフォトニック結晶を有しないことが望ましい。Ｗ画素を設ける場合の一例を図１６を参照して説明するがこれに限定されない。
【００３３】
フォトニック結晶の層のうちのいずれかにＷ画素を入れた場合、透過分光は図１６のようなピークになる。ここで、フォトニック結晶のＰＣ画素の分光は基本的に補色フィルターとなるため、Ｗ画素の分光からフォトニック結晶の分光で減算等の処理を行う。これにより、図１６の「得られる分光信号値」のような分光となり、当該分光は原色フィルターの分光と等価になる。このようなＷ画素の分光を使うことで、容易に精度良く、原色フィルターの分光が得られるため、精度の高いマルチ分光が可能となる。当該信号処理は、信号処理部や制御部、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）１００３、操作系１００７等によって行うことが可能である。
【００３４】
本技術であれば、斯様に異なる光学特性のフォトニック結晶セルを複数有する光学フィルターを容易に得ることができる。セル構成により、画素ごとにフォトニック結晶セルを相対させて、異なる光学特性の光学フィルターを画素ごとに配置することもできる。また、本技術のフォトニック結晶は、光学フィルターとして品質的なバラツキが少なく、成膜時間が短く、量産性に優れている。
【００３５】
本技術のフォトニック結晶は、反射分光のピーク及び透過分光のディップの半値幅ＦＷＨＭ（Full Width at Half Maximum）が狭い特性を示すという利点がある。
前記フォトニック結晶の半値幅ＦＷＨＭは、可視光領域（４００〜８００ｎｍ）において、好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは４０ｎｍ以下になるようなフォトニック結晶体が好適である。この値幅ＦＷＨＭの特性を有するフォトニック結晶は、可視光撮影用（４００〜８００ｎｍ）の固体撮像素子に用いることが好適である。
本技術のフォトニック結晶は、光の表面反射が小さい特性を有することから、暗部への光漏れのフレア特性にも優れることとなる。
【００３６】
本技術は、粒子球の径を変化させることで、分光透過特性及び分光反射特性を制御することが容易に行うことができる利点がある。具体的には、粒子径が大きくなるにつれてピーク波長及びディップ波長が長波長化させることができ、波長の粒径依存性が高い。これにより、粒径を変えることで制御性良くピーク波長及びディップ波長を変化させることができる。また、同じ材料及び粒子径を用いることで、ピーク波長及びディップ波長の再現性も良好であるという利点がある。
【００３７】
＜１−２．固体撮像素子＞
本技術に係るフォトニック結晶を有する固体撮像素子について、図１〜４を参照して説明するが、本技術はこれに限定されない。当該固体撮像素子１は、受光素子（ＰＤ）７を備えるものである。固体撮像素子には、半導体基板内に光電変換部としてのフォトダイオード（ＰＤ）が画素単位に形成されることが好適である。
【００３８】
本技術に係る固体撮像素子１は、画素（ＰＤ；受光素子７）の光路Ｌに、前記フォトニック結晶２を配置することが好ましく、これにより本技術のフォトニック結晶２は光学フィルターとして作用することができる。さらに、本技術のフォトニック結晶２は膜の上に形成されることが好ましく、これにより画素にフォトニック結晶の粒子球が付着することを防止できる。また、画素上に膜を配置し、その上に粒子球を自己組織化してフォトニック結晶を形成してもよいし、自己組織化フォトニック結晶２を有する膜を製造し、この部材を画素上に設置してもよく、製造する際の作業効率も良い。なお、フォトニック結晶を有する膜に用いる膜は、受光膜６に限らず、本技術の効果を損なわない範囲で任意の膜であってもよい。
【００３９】
また、本技術に係る固体撮像素子１は、複数の画素を有するものであり、当該各画素ごとに前記フォトニック結晶２が設けられていることが好適である。
より好適には、前記フォトニック結晶２が各画素の光路に設けられていることであり、一例として、各画素の上にそれぞれのフォトニック結晶２（例えば、２ａ１，２ａ２，２ａ３）を配置することが挙げられるが、これに限定されない。
【００４０】
本技術のフォトニック結晶２を、光が入射及び反射する光路Ｌ方向に配置することで、当該フォトニック結晶の透過・反射の分光特性を活かした光学フィルターとして利用することができる。
また、本技術のフォトニック結晶を再現性が高く精度がよい光学フィルター層として、各画素の光路方向に入れて使用することができる。例えば、図３に示すように、フォトニック結晶２の面に対して光Ｌが接したときに、フォトニック結晶が光学フィルターの役割を果たし、一部は透過光ＬａとしてＰＤ７に到達し、一部は反射光Ｌｂとして反射される。これにより、各画素に要求される分光特性をバラツキが少なく再現性が良い各画素を提供することができる。また、当該光学フィルター層は反射率も低いため、フレア防止可能又は低減可能な画素を提供することもできる。
【００４１】
前記固体撮像素子１は、さらに、各画素ごとに又は各画素の間ごとに、混色防止のために遮光部８を備えることが好ましい。各当該遮光部８は、受光素子間及び／又は各フォトニック結晶間に配置することが好ましい。また受光素子及びフォトニック結晶との間に配置する膜の一部に遮光部を、各受光素子への混色防止の観点から、配置してもよい。遮光部８の形状として、平板状又はこれを組み合わせた格子状等が挙げられるが、特に限定されない。また、遮光部を格子状にし、当該格子状の遮光部を膜の上に配置することは、画素ごとに異なるフォトニック結晶を容易に製造する観点から、好適である。
【００４２】
前記遮光部８に用いる材料として、特に限定されないが、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）等の絶縁性材料を用いることができる。又は、遮光部に用いる材料として、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）及びタンタル（Ｔａ）等の金属材料を用いることができる。当該遮光部の成膜方法として、特に限定されないが、例えば、金属箔成形、金属板成形、鋳型成形、射出成形、コーティング成形等が挙げられる。薄膜形成のコーティングとして、例えば、蒸着、スパッタ、焼付け、メタライズ加工等が挙げられるが、これに限定されない。当該遮光部の厚みは、特に限定されないが、例えば、５００Å〜４０００Åである。また、当該遮光部が表面成型された部材（好適には平板状）を、各画素間に配置することも可能である。
【００４３】
さらに、本技術に係る固体撮像素子１は、受光素子７、受光膜６、フォトニック結晶２の順で配置されることが、製造時の作業が行い易い観点から、好適である。
前記受光膜６は、固体撮像素子に使用可能な受光膜であれば特に限定されないが、任意の光を透過できる材料で構成されていることが好ましい。当該光透過性の材料を用いて封止膜や絶縁膜等といった目的に応じた受光膜を適宜得てもよい。当該受光膜は、封止膜（保護膜）、絶縁膜等を用いて１層又は複数層にしてもよい。
【００４４】
前記受光膜６の材料として、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ＨｆＯ２（酸化ハフニウム）等の無機材料；スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル共重合系樹脂、シロキサン系樹脂等の樹脂系材料等が挙げられる。これら１種又は２種を選択することができるが、これらに限定されない。
前記封止膜（保護膜）及び絶縁膜は、光透過性無機材料で構成されている膜であることが好適であり、さらに、前記光透過性無機材料のうちのいずれかよりなる単層膜、又はそれらのうちの２種以上よりなる積層膜で形成されることが好適である。
【００４５】
本技術に係る固体撮像素子は、さらに、オンチップレンズ（ＯＣＬ）１０を配置することが、好ましい（図４参照）。ＯＣＬ１０をフォトニック結晶２の層の上に配置することにより、ＯＣＬのレンズ特性により入射光を受光素子に集光させることができる。さらに、各フォトニック結晶２（例えば２ａ１，２ａ２，２ａ３）の上側に、ＯＣＬ（オンチップレンズ）が、画素単位に形成されていることが好適である。
ＯＣＬの形状は、特に限定されず、集光させる形状であることが好ましく、例えば半円形状、半楕円形状等の凸状が挙げられるがこれに限定されない。また他の屈曲レンズ（凹凸）と組み合わせてもよい。
【００４６】
さらに、ＯＣＬの上面には、例えば、ＬＴＯ（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｏｘｉｄｅ）膜を用いた反射防止膜（低反射膜）が成膜されていてもよい。また、ＯＣＬの下側に形成されたフォトニック結晶は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）等の所定波長の光を通すカラーフィルタ層の役割を果たすこともできる。
【００４７】
前記ＯＣＬの材料として、任意の光を透過できる材質であれば特に限定されず、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）、並びに、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル共重合系樹脂、シロキサン系樹脂等の樹脂系材料等が挙げられるが、これに限定されない。
【００４８】
また、本技術のフォトニック結晶２は、リソグラフィー技術等を利用することで、画素ごとに粒子サイズを変えて適宜配置させることが容易である。本技術のフォトニック結晶を、屈折率の周期(性)が画素ごとに異なる光学フィルターとして画素（ＰＤ）の上方に形成することができる。
【００４９】
このとき、画素とフォトニック結晶との間に、光透過性部材（好適には受光膜）が配置されていることが好ましい。また、前記光透過性部材は、画素ごとに応じて適宜選択することも可能である。これにより、画素部分へのフォトニック結晶の粒子球の付着を防止できるので、作業性もよく、得られる固体撮像素子の品質を維持しやすい。また、本技術の自己組織化フォトニック結晶をフィルターに用いた固体撮像素子を製造し提供することができる。
光透過性部材の材料として、上述した無機材料又は有機材料から適宜用いることができる。また、光学透過性部材の形状として、例えば、膜状（例えば、ＴｉＯ２膜、ＳｉＯ２膜等）、板状（ガラスプレート、樹脂プレート等）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５０】
＜１−３．フォトニック結晶の製造方法＞
本技術のフォトニック結晶の膜上への製造方法は、公知のリソグラフィー技術を応用することが可能である（例えば、図５〜図９参照）。当該フォトニック結晶の製造に使用する材料（例えば、第一物質及び第二物質や粒子球の大きさ、遮光部の材料等）等は、上記＜１．本技術に係る固体撮像素子＞で示したものを用いることができるが、これに限定されない。
本技術のフォトニック結晶の形成方法として、例えば、任意の粒子球で自己組織化してフォトニック結晶層を形成後、露光及び現象の工程を繰り返し、複数のフォトニック結晶セルを成膜する方法；親水性と疎水性を利用して、選択的に、任意の粒子球で自己組織化したフォトニック結晶層を形成し、複数のフォトニック結晶セルを成膜する方法；レジスト及びリフトオフによって、任意の粒子球で自己組織化したフォトニック結晶層を形成し、複数のフォトニック結晶セルを成膜する方法；レジスト膜を型として用いて、非レジスト膜部分に粒子球を注入して自己組織化させてフォトニック結晶層を形成する、マイクロモールド法；フォトニック結晶層を別の膜に形成し、目的とする膜上にフォトニック結晶層を固定する、転写方法等が挙げられる。本技術のフォトニック結晶を得る方法として、リソグラフ又はマイクロモードを用いることが、生産効率の観点から、好適である。
なお、フォトニック結晶セルを形成する際に、画素ごとにフォトニック結晶を区分けするための仕切り（好適には遮光部８の仕切り）を使用してもよい。面への仕切りの形成方法は、面の内部にエッチング等により形成してもよいし、また作製した仕切部を面上に接着剤や硬化樹脂等により固定し形成してもよく、特に限定されない。
【００５１】
露光及び現像の繰り返し方法Ａは、以下の（ａ）〜（ｅ）で行うことができる（図５参照）が、これに限定されるものではない。（ａ）画素ごとにフォトニック結晶を区分けできる仕切り（好適には遮光部８の仕切り）を面９に配置してもよい（図５Ａ）し、仕切りを設けなくともよい（図省略）。（ｂ）面９上に粒子球３を含む分散液を塗布（スピンコート）し自己組織化させる（図５Ｂ）。（ｃ）残す画素エリアの上をマスキング部材でマスキングする（図省略）。（ｄ）露光及び現像することにより、マスキング以外を除去し、マスキング部分のフォトニック結晶（光学フィルター）２ａ１を残す（図５Ｃ）。（ｅ）（ｂ）〜（ｄ）を繰り返す。これにより、画素ごとにフォトニック結晶（２ａ１，２ａ２，２ａ３）を得ることができる（図５Ｄ）。
【００５２】
親水性及び疎水性を選択する方法は、以下の（ａ）〜（ｅ）で行うことができる（図６参照）が、これに限定されるものではない。（ａ）画素ごとに区分けできる仕切り（好適には遮光部の仕切り）を面９に配置してもよい（図省略）し、面９に仕切りを設けなくともよい（図６Ａ）。（ｂ）部材（好適には光透過性部材）の面９上に、その表面を疎水性又は親水性にする表面処理剤を塗布する（図６Ｂ）。（ｃ）自己組織化したい領域についてフォトマスク及び紫外線照射を行い、その領域表面に粒子球が付着し易くする（図６Ｃ）。（ｄ）この疎水性又は親水性にした表面上に、粒子球を含む分散液を塗布して自己組織化させる（図省略）。（ｅ）洗浄して非付着粒子球を除去し、目的の平面上にフォトニック結晶層を残す（図６Ｄ）。フォトニック結晶層の非形成部分について、（ｂ）〜（ｄ）を繰り返す（図省略）。これにより、画素ごとにフォトニック結晶（２ａ１，２ａ２，２ａ３）を得ることができる（図６Ｅ）。
【００５３】
なお、親水性にする場合、公知の親水性表面処理剤を用いることができ、例えば、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコアルミネート系カップリング剤、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、シリコーン、ステアリン酸アルミニウム等が挙げられるがこれらに限定されない。
疎水性にする場合、公知の疎水性表面処理剤を用いることができ、例えば、フッ素系コーティング剤（例えば、フッ素系有機化合物）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、イソプロペノキシトリメチルシラン等の−ＳｉＲ３基を有するシランカップリング剤や、フェニル基を有するシランカップリング剤等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００５４】
レジスト及びリフトオフによる方法は、以下の（ａ）〜（ｅ）で行うことができる（図７参照）が、これに限定されるものではない。（ａ）画素ごとに区分けできる仕切り（好適には遮光部の仕切り）を面９（９ａ，９ｂ）に配置してもよい（図省略）し、面９に仕切りを設けなくともよい（図７Ａ）。フォトニック結晶の非形成部分に対応するように平面上にリソグラフ技術によりレジスト膜３１を形成する（図６Ｂ）。（ｃ）この面上に、粒子球３を含む分散液を塗布して自己組織化させる（図６Ｃ）。（ｄ）レジスト膜３１を除去（リフトオフ）することにより平面上の非付着粒子球を除去し、目的の平面上にフォトニック結晶層２ａ１を残す（図７Ｄ）。（ｂ）〜（ｄ）を繰り返す。これにより、画素ごとにフォトニック結晶（２ａ１，２ａ２，２ａ３）を得ることができる（図７Ｅ）。レジスト膜を用いることで、フォトニック結晶層の厚みを調整しやすい。
【００５５】
なお、レジスト膜に用いるフォトレジストは、公知の半導体プロセスに用いるものを用いることができる。当該フォトレジストは、レジスト剥離が可能なレジストを選択して用いることができる。当該レジストとして、例えば、アジド化合物レジスト、ジアゾナフトキシノン−ノボラックレジスト、化学増幅型レジスト、光増幅型レジスト等が挙げられるが、これに限定されない。
また、リフトオフ法の他、公知のパターニング法を用いてもよく、ハードマスク法、エッチング法等を採用してもよい。
【００５６】
マイクロモールドによる方法は、以下の（ａ）〜（ｅ）で行うことができる（図８参照）が、これに限定されるものではない。（ａ）画素ごとに区分けできる仕切り（好適には遮光部の仕切り）を面９に配置してもよい（図省略）し、面９に仕切りを設けなくともよい（図９Ａ）。（ｂ）フォトニック結晶の非形成部分に面９上にリソグラフ技術によりレジスト膜３１を形成する。（ｃ）粒子球３を含む分散液を注入するための注入口４２を設けたプレート４１と、面９とで、このレジスト膜３１を挟み込む。（ｄ）レジスト膜３１のない空隙に注入口４２から粒子球３を含む分散液を注入し、その隙間の面９上に塗布して自己組織化させる（図８Ｄ）。（ｅ）挟んだプレートを除去する（図示せず）。（ｆ）レジスト膜を除去（リフトオフ）する（図示せず）。（ｇ）目的の平面上にフォトニック結晶層を残す（図８Ｅ）。（ｂ）〜（ｆ）を繰り返す。これにより、画素ごとにフォトニック結晶（２ａ１，２ａ２，２ａ３）を得ることができる（図８Ｆ）。レジスト膜を用いることで、フォトニック結晶層の厚みを調整しやすい。
【００５７】
転写による方法は、（ａ）面２１に、フォトニック結晶層を形成する（例えば、上述した露光及び現像の繰り返し方法；親水性及び疎水性を選択する方法；レジスト及びリフトオフによる方法；マイクロモールドによる方法等で形成すること）（図９Ａ及び図９Ｂ）。（ｂ）面２１に接触していないフォトニック結晶層を、目的とする面９（好適には受光膜６）に固定化する（図９Ｃ及び図９Ｄ）。転写方法の（ａ）において、樹脂を含むフォトニック結晶層を形成してもよいし、インバース化（空隙５及び第二物質４ｂ）させてもよい。
転写方法の（ｂ）において、面２１は剥離可能なように、フォトニック結晶層２ｂと面２１との間に剥離可能な粘着材を配置することが好適である。そして、目的とする面９（受光膜６）には、面２１の接着材より、強い接着剤又は硬化剤を配置することが好ましい。これにより、フォトニック結晶層を目的とする面に貼り合わせる際に、面２１が容易に剥離しつつ、目的とする面９（受光膜６）に強く固定することができる。
【００５８】
＜１−４．従来技術における問題点及び本技術の利点＞
従来のマルチ分光ＣＩＳ（ＣＯＭＳ Image Sencor）では、ファブリペロ共振器や金属表面プラズモン共鳴フィルター等が用いられている。しかし、表面プラズモンフィルターでは、金属膜に周期的な孔を開けて共鳴する光を透過させるため、孔径のバラツキが生じやすい。このバラツキにより、ピーク波長がシフトするだけでなく、分光形状が大きく異なるというデメリットが生じていた。また、ファブリペロ共振器では、分光器（例えば８層）及び共振器の層数が多いといった構成になるため、量産性にデメリットが生じていた。
【００５９】
すなわち、ファブリペロ共振器や金属表面プラズモン共鳴フィルターでは、プロセスのバラツキ（面内やロット間の多層膜の厚みバラツキや金属膜の孔径等のバラツキ）が問題となっており、このバラツキが固体撮像素子の品質上の問題ともなっている。また、ファブリペロ共振器は、多層構造を作製する上で成膜時間がかかる等の問題があった。このような成膜に時間を要したり及びバラツキ発生のために目的数製造の時間及びコスト増がかかるため、量産が困難であった。
【００６０】
また、光学フィルター表面での光反射が大きいため、太陽光等の強い光を結像したときに出現するフレアも問題となる。特に金属表面プラズモン鏡面フィルターＣＩＳの場合、±１０％のバラツキが生じる場合があり、このようなフィルターを用いた固体撮像素子間で、ピーク波長が一定とならずシフトすることもあり、さらに分光形状までも異なっており、品質にバラツキが生じるという問題がある。
【００６１】
これに対し、本技術のフォトニック結晶は、フィルター分光の半値幅が狭く、プロセスによる分光特性のバラツキが小さいという優れた効果を有する。よって、本技術のフォトニック結晶によれば、優れた品質の光学フィルター及びこれを備える固体撮像素子を提供することができる。さらに本技術のフォトニック結晶は、成膜も容易であるという効果を有する。さらに、本技術のフォトニック結晶を用いれば、フィルター表面での光反射が小さくフレアが小さい固体撮像素子（好適にはＣＩＳ）を提供することも可能である。このように、簡便なプロセス、均一的な品質及び優れた品質の光学フィルターを提供することができるので、本技術は量産性にも優れている。
【００６２】
参考文献１（特開2005-79674号公報）では、ＳｉＯ２中にＹ方向に円筒形状を持つＳｉ３Ｎ４が正方格子状に配置され、この円筒形状のＳｉ３Ｎ４がＺ方向に９層形成されるように矩形形状に形成されたフォトニック結晶を用いている。しかし、参考文献１には、本技術のような自己組織化にて得られる最密構造型及び膜状のフォトニック結晶について記載も示唆もない。
【００６３】
参考文献２（特開2005-142429号公報）では、平坦な分散面を有することにより平行な出射光にするための正方配列のフォトニック結晶を用いており、当該フォトニック結晶は、図９のように、間隔をあけて形成した複数のエアホールごと中に粒子を埋め込んで得られるものである。しかし、参考文献２には、本技術のような自己組織化にて得られる最密構造型及び膜状のフォトニック結晶について記載も示唆もない。
【００６４】
参考文献３（特開2006-177940号公報）では、二次元フォトニック結晶中にシンチレータ材を入れた構成であり、Ｘ線入射によって発生した可視光が横方向に進まない構造である。当該結晶の例として、参考文献３の図４のように異なる粒径の重合体球及びセラミック性Ｘ線発光物質を用いる自己組織化による二次元のフォトニック結晶、また、ウッドパイル構造の三次元フォトニック結晶、繊維及びセラミックス材料を用いて製造されたフォトニック結晶が挙げられているが、二次元フォトニック結晶が好ましいとされている。しかし、参考文献３には、本技術のような自己組織化にて得られる最密構造型及び膜状のフォトニック結晶について記載も示唆もない。
【００６５】
従来、半導体製造（特にＣＩＳ製造）工程において、ダストの原因になる粒子球を材料として用いることは好ましくないとされていた。また、半導体工程において、他の成膜方法を検討する余地がないほど、スパッタリング法や化学溶液析出法（ＣＢＤ： Chemical Bath Deposition法）の成膜法がよく利用されている。本技術のような、塗布方法、電気泳動方法、又はラングミュアブロジェット法等により自己組織化させてフォトニック結晶の成膜化は半導体製造では用いられていない。このように従来の半導体製造工程において、本技術のような最密構造型及び膜状のフォトニック結晶を自己組織化にて成膜化する着想もない。
また、従来のフォトニック結晶の作製プロセスは、自己組織化でなくリソグラフィ技術を用いて構造体を作製することが一般的であった。しかしながら、作製プロセスが複雑で工程数が増えてコストが高くなったり、バラツキがあるためにイメージセンサに採用されていない。今回、自己組織化によるプロセスで容易にフォトニック結晶が再現性良く作製できるようになった。
斯様に本技術は、斬新な着想に基づくものであり、斬新な技術的思想及び予測し得ない効果を有するものである。
【００６６】
このように、本技術のフォトニック結晶はマルチ分光が可能となるので、ハイパーマルチ分光用のフィルターに応用することができる。様々な用途に適用可能な固体撮像素子及びこれを備える電子機器（好適には撮像装置）を提供することも可能である。波長分離の良好な分光特性の撮像装置及びカメラを提供することができる。
例えば、植生状態の評価として農業応用や人肌等の生体探知としての生体認知応用において、精度の高い情報が得られる固体撮像素子及び電子機器を提供することも可能となる。
【００６７】
＜２．本技術に係る固体撮像素子の概略構成の例＞
本技術に係る固体撮像素子において、以下にＣＭＯＳ固体撮像素子の一例の概略構成例を示して説明するが、本技術はこれに限定されるものではない。
固体撮像素子（素子チップ）１００は、自己組織化のフォトニック結晶２を有するものであり、さらに半導体基板（例えば、シリコン基板）１０１に複数の光電変換素子を含む画素１０２が規則的に二次元的に配列された画素領域（いわゆる撮像領域）と、周辺回路領域とを有して構成されている。
【００６８】
画素１０２は、光電変換素子（例えば、ＰＤ（Photo Diode））と、複数の画素トランジスタ（いわゆるＭＯＳトランジスタ）を有して構成されている。複数の画素トランジスタは、例えば、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、及び増幅トランジスタの３つのトランジスタで構成することができ、さらに選択トランジスタで構成することもできる。
【００６９】
また、画素１０２は、画素共有構造とすることもできる。画素供共有構造は、複数のフォトダイオード、複数の転送トランジスタ、供給される１つのルオーティングディフージョン、及び共有される１つずつの他の画素トランジスタから構成される。フォトダイオードは、光電変換素子である。
【００７０】
周辺領域回路領域は、垂直駆動回路１０４、カラム信号回路（図示せず）、水平駆動回路１０６、出力回路（図示せず）、及び制御回路１０８から構成される。
【００７１】
制御回路１０８は、入力クロック、作動モード等を指令するデータを受け取り、また、固体撮像素子の内部情報等のデータを出力するように構成されている。一例として、制御回路１０８は、垂直同期信号、水平同期信号、及びマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路１０４、カラム信号処理回路、及び水平駆動回路１０６の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成することができる。そして、制御回路は、これらの信号を、垂直駆動回路１０４、カラム信号回路、及び水平駆動回路１０６に入力できるように構成されている。
【００７２】
垂直駆動回路１０４は、例えば、フォトレジスタによって構成され、画素駆動配線を選択し、選択されたは画素駆動配線に画素１０２を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素１０２を駆動することができる。一例として、垂直駆動回路１０４は、画素領域の各画素を行単位で順次垂直方向に選択走査し、垂直信号線１０９を通して各画素１０２の光電変換素子において受光量に応じて生成した信号電荷に基づいた画素信号をカラム信号処理回路に供給するように構成されている。
【００７３】
水平駆動回路１０６は、例えば、シフトフォトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することができる。この出力によって、水平駆動回路１０６は、カラム信号処理回路の各々を順次選択し、カラム信号処理回路から画素信号を水平信号線１１０に出力させることができる。
【００７４】
カラム信号処理回路は、画素１０２の例えば列ごとに配置してもよく、１行分の画素１０２から出力される信号を画素行ごとにノイズ除去等の信号処理を行ってもよい。一例として、カラム信号処理回路は、画素１０２固有の固定パターンノイズを除去するためのＣＤＳ（Correclated Double Sampling）、Ａ／Ｄ（Analog/Degital）変換等の処理を行うように構成されていてもよい。なお、上記信号処理の一部は、画素ごとに信号処理されてもよい。
【００７５】
出力回路は、カラム信号処理回路の各々から垂直信号線及び／又は水平信号線を通して順次に供給させる信号に対し、信号処理を行って出力することができる。出力回路は、例えば、バッファリングだけを行うことも可能であるし、黒レベル調整、列バラツキ補正、各種デジタル信号処理等を行ってもよい。
【００７６】
入出力端子は、外部と信号のやり取りをするように構成され、設けられている。
【００７７】
また、本技術の固体撮像素子の製造方法において、上述した自己組織化最密構造型フォトニック結晶の製造方法を、製造工程に含んでもよい。また、上述した自己組織化最密構造型フォトニック結晶の製造方法にて得られたフォトニック結晶を有する膜を、ＰＤ受光のための光路上に配置する工程を行ってもよい。
本技術の固体撮像素子の製造方法において、膜上に、粒子球を自己組織化によって最密構造型フォトニック結晶を配置すること又は当該結晶を形成することを含むことが好ましい。また、各画素に相対して、粒子球が異なるフォトニック結晶層を配置することを含む又は当該層を形成することを含むことが好ましい。また、当該フォトニック結晶は、リソグラフィー法やマイクロモード法を用いて形成されたものが好適である。可能な方法により安定的な品質を作業効率よく得ることができる。当該フォトニック結晶の製造方法は、上記＜１−３．フォトニック結晶の製造方法＞のとおりに行うことができる。
【００７８】
＜２−１．固体撮像素子の使用例＞
上述した固体撮像素子（イメージセンサー）は、例えば、以下のように、可視光、赤外線光、紫外線光、Ｘ線等の光をセンシングする様々なケースで使用することができる。斯様に、本技術のフォトニック結晶を光学フィルターとして用いることで、Ｘ線撮影用、紫外線撮影用、可視光撮影用、又は赤外線撮影用の固体撮像素子とすることができる。
【００７９】
デジタルカメラ、カメラ機能付き携帯機器等の、観賞等用に供される画像を撮影する装置。
自動車停止等の安全運転、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方、後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路等を監視する監視カメラ、車両間等の測距センサ等の、交通の用に供される装置。
ユーザの動きを撮影して、その動きに従った機器操作を行うために、ＴＶ、冷蔵庫、エアーコンディショナー等の家庭用電化製品等に供される装置。
内視鏡、赤外光の受光により血管撮影を行う医療機器等の、医療やヘルスケアの用に供される装置。
防犯用途の監視カメラ、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置。
スポーツ用途等向けのアクションカメラ、ウェラブルカメラ等の、スポーツ用に供される装置。
畑や作物、森林、家畜の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置。
【００８０】
＜３．本技術に係る電子機器の例＞
本技術は、光エレクトロニクス全般からイメージセンサに関わる分野に利用することができる。
一例として、本技術は、カメラ（例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等）等の撮像装置、携帯電話機等の撮像機能を有する携帯端末装置、画像読取部に個体撮像素子を用いる複写機等の電子機器全般に適用することが可能である。なお、本技術の固体撮像素子は、ワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と、信号処理部又は光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
【００８１】
例えば、本技術の電子機器は、本技術の固体撮像素を備えるものであることが、本技術は特に限定されるものではない。
図１２は、本技術の電子機器の一例である撮像装置の構成を示すブロック図である。
図１２に示すように、本例に係る撮像装置１０００は、レンズ群等を含む光学系１００１、撮像部１００２、ＤＳＰ回路１００３、フレームメモリ１００４、表示装置（部）１００５、記憶装置（部）１００６、操作系（部）１００７、及び電源系（部）１００８等を有している。
そして、ＤＳＰ回路１００３、フレームメモリ１００４、表示装置（部）１００５、記憶装置（部）１００６、操作系（部）１００７、及び電源系（部）１００８等がバスライン１００９を介して相互に接続されるような構成であってもよい。また、これらが外部又はネットワーク上に存在し、有機的に相互に接続されるような構成であってもよい。
【００８２】
光学レンズ系１００１は、被写体からの像光（入射光）を撮像部１００２の固体撮像素子の撮像面上に結像させるように構成されている。撮像部１００２は、光学系１００１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で信号に変換して画素信号として出力する。
撮像部１００２は、本技術に係る固体撮像素子を用いるものである。撮像部１００２は、映像信号の信号処理を行うように構成されている。当該映像信号は、メモリ等の記憶媒体に記憶されたり、モニタに出力される。
ＤＳＰ回路１００３は、一般的なカメラ信号処理、例えば、ホワイトバランス処理、モザイク処理、ガンマ補正処理等を行うように構成されている。
【００８３】
フレームメモリ１００４は、ＤＳＰ回路１００３での信号処理の過程で適宜データの格納に用いられる。表示装置１００５は、液晶表示装置や有機ＥＬ(electro luminescence)表示装置等のパネル型表示装置から成り、撮像部１０２で撮像された動画または静止画を表示する。記録装置１０６は、撮像部１０２で撮像された動画または静止画を、可搬型の半導体メモリや、光ディスク、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)等の記録媒体に記録する。
【００８４】
操作系１００７は、ユーザによる操作の下に、本撮像装置１０００が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源系１００８は、ＤＳＰ回路１００３、フレームメモリ１００４、表示装置１００５、記録装置１００６、及び、操作系１００７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
【００８５】
また、本技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、バーソなるボビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
【００８６】
なお、本技術では、以下の構成を取ることもできる。
〔１〕
自己組織化最密構造型フォトニック結晶を有する、固体撮像素子。
〔２〕
前記フォトニック結晶を光学フィルターとして配置する、前記〔１〕記載の固体撮像素子。
〔３〕
前記フォトニック結晶における粒子球の粒子径が、画素ごとに異なる、前記〔１〕又は〔２〕記載の固体撮像素子。
〔４〕
前記フォトニック結晶における屈折率の周期性が、画素ごとに異なる、前記〔１〕〜〔３〕のいずれか記載の固体撮像素子。
〔５〕
前記フォトニック結晶が、オパール型及び／又は逆オパール型である、前記〔１〕〜〔４〕のいずれか記載の固体撮像素子。
〔６〕
前記フォトニック結晶がない画素を少なくとも１つ以上配置する、前記〔１〕〜〔４〕のいずれか記載の固体撮像素子。
〔７〕
前記画素と画素の間に遮光部を配置する、前記〔１〕〜〔５〕のいずれか記載の固体撮像素子。
〔８〕
前記フォトニック結晶の分光特性が画素ごとに異なるように配置された１周期分のフォトニック結晶ユニットが、繰り返しパターンで配列されている、前記〔１〕〜〔６〕のいずれか記載の固体撮像素子。
〔９〕
前記フォトニック結晶における粒子球の材料が、無機材料及び／又は有機高分子材料である、前記〔１〕〜〔８〕のいずれか記載の固体撮像素子。
〔１０〕
Ｘ線撮影用、紫外線撮影用、可視光撮影用、又は赤外線撮影用である、前記〔１〕〜〔９〕のいずれか記載の固体撮像素子。
〔１１〕
自己組織化最密構造型フォトニック結晶を有する固体撮像素子を備える電子機器。
〔１２〕
前記自己組織化最密構造型フォトニック結晶が、〔１〕〜〔１０〕のいずれかである、前記〔１１〕記載の電子機器。
〔１３〕
膜上に、粒子球を自己組織化によって最密構造型フォトニック結晶を形成することを含む、固体撮像素子の製造方法。
〔１４〕
各画素に対して、粒子径が異なるフォトニック結晶層を形成することを含む、前記〔１３〕記載の固体撮像素子の製造方法。
〔１５〕
リソグラフ又はマイクロモードを用いる、前記〔１３〕又は〔１４〕記載の固体撮像素子の製造方法。
〔１６〕
前記自己組織化最密構造型フォトニック結晶が、〔１〕〜〔１０〕のいずれかである、前記〔１３〕〜〔１５〕のいずれか記載の固体撮像素子の製造方法。
【実施例】
【００８７】
以下、実施例等に基づいて本技術をさらに詳細に説明する。なお、以下に説明する実施例等は、本技術の代表的な実施例等の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。
【００８８】
〔実施例１〕
フォトニック結晶の分光透過特性と分光反射特性を測定した結果を図１３に示す。この結果からシリカ球の直径がＤ＝２８０ｎｍのとき、波長５９９．９３ｎｍで反射分光のピークを持ち、波長６０３．６５ｎｍで透過分光のディップを持つことになる。このときの半値幅  ＦＷＨＭ（Full Width at Half Maximum）として、ＦＷＨＭ＝３７．１５ｎｍとなり、狭い特性を示す。このように狭い特性の場合、このフォトニック結晶をハイパーマルチ分光のフィルターに適用できる。なお、分光透過特性においてディップになるため、補色フィルターとなるが、この場合、光の表面反射が小さいために、フレア特性にも優れることになる。
【００８９】
さらに粒径を変化させたときの各反射分光特性を図１４に示す。このようにピークが粒径に応じて変化しているのが判る。すなわち粒子径が大きくなるにつれてピーク波長が長波長化する。さらに図１５にピーク波長の粒径依存性を示す。これより、粒径を変えることで制御性良くピーク波長が変化していることが判る。また再現性も良好で、同じ粒子径を使えば同じピーク波長を与える。
【００９０】
以上のような特性のフォトニック結晶をCIS（CMOS Image Sensor）の上層に入れてフィルターとすることで、ＦＷＨＭが狭く、良好なマルチ分光特性が得られる。また、バラツキが小さく再現性がよいため、量産性にも優れる。また補色フィルターになるため、光の表面反射が小さく、そのためフレアが出にくい。
さらに、本技術の自己組織化による最密配列したフォトニック結晶を用いれば、ＦＷＨＭの狭い分光特性が得られる。このフォトニック結晶をハイパーマルチ分光用のフィルターに応用することで、波長分離の良好な分光特性の撮像装置及びカメラを提供することができる。また、このフォトニック結晶は、フィルターの反射率が低いために、フレア防止になり、さらにピーク波長のバラツキが小さく、量産性にも優れる。
【００９１】
〔実施例２〕
図１０に、自己組織化フォトニック結晶をフィルターに用いたCIS構造を示す。ここでは画素ごとに粒子サイズを変えてフィルター部を成膜している。このように画素ごとにシリカ球の粒子径を変えることで、ピーク波長が変化するためマルチ分光に応用できる（図１４及び図１５参照）。またＦＷＨＭが〜３０ｎｍと狭く、波長分離性も優れる。最表面に感度向上のためにＯＣＬを入れても良いし、各画素のフォトニック結晶間に混色を防ぐための遮光部を入れても良い（図４参照）。
【００９２】
ここで画素ごとのフィルターの選択的な成膜の製法について述べる。感光性樹脂材料液に粒子球を分散させて、リソグラフィー技術で選択的に形成させてもよい。これは図５のように粒子分散感光性樹脂材料液を、ＰＤ等がプロセスで作製された半導体基板上にスピンコート等で厚み制御されて塗布した後、フォトマスクを用いて選択的に露光する。その後、現像することで選択的にフォトニック結晶膜が残る。さらにこれを繰り返すことで画素ごとに所望の粒子径のフォトニック結晶膜を形成できる。なお、感光樹脂材料が粒子と粒子の間に入り込む構造となる。この場合、感光樹脂材料と粒子の屈折率が異なれば、フォトニック結晶として機能する。
【００９３】
さらに、たとえば４×４画素において各画素の粒径を変えて１６分光を配置し、さらに１６分光を１周期のユニットとして図１０のように繰り返しパターンで配列する。なお４×４を５×５としてもよいし６×６にしてもよいし、ｎ×ｎであればよいし、ｍ×ｎでもよい。このような複数の分光に信号処理を施すことによってマルチ分光の画像が得られる。このマルチ分光による信号から、農業や生体検知などの様々なアプリケーションに応用できる。
【００９４】
〔実施例３〕
実施例１において、主にオパール型フォトニック結晶について述べたが、ここではインバースオパール型フォトニック結晶について述べる。オパール構造は、図１Ａ及び図２Ａのように、粒子の屈折率が粒子の周囲の隙間の屈折率より高い構造となる。通常、粒子の屈折率が１より大きく、粒子の周囲の隙間は空気（ｎ＝１）の場合が多い。これに対してインバースオパール型フォトニック結晶は、図１Ｂ及び図２Ｂのように、粒子の周囲の隙間の屈折率が粒子の屈折率より高い構造となる。通常、粒子はエッチングで除去された空洞や空気（ｎ＝１）で、粒子の周囲の隙間は樹脂等で埋め込まれた構造で空気より屈折率が高い。
単純なオパール型フォトニック結晶では、粒子が剥れる懸念があるため、粒子の周囲の隙間を埋め込んでもよい。この場合、埋め込んだ材料の屈折率が高い場合、インバースオパール型フォトニック結晶構造となる。さらに屈折率差を大きくするために、粒子を化学エッチング等で除去してもよい。屈折率差を大きくすることで、より少ない層数で分光ができるようになる。ここでの図１Ｂは、粒子を除去した構造を示す。このような構造でも反射スペクトルは、図１３〜図１５のようなピークをもつ反射分光となるし、透過はディップをもつ分光となる。
【００９５】
〔実施例４〕
ここでは自己組織化フォトニック結晶の選択的成膜方法として親水性と疎水性にして選択的に成膜する方法について述べる。その一つの方法として、図６に示すように基板上に保護膜としてＳｉＯ２膜を形成した後に、酸化チタン膜をスパッタ等で蒸着する。または酸化チタン微粒子の分散液を塗布する。なお、この保護膜はＳｉ３Ｎ４など別の材料でもよい。これにフッ素系有機化合物（例えばＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＭｅ）３）を塗布することで、一旦表面を疎水化する。さらに表面にフォトマスクを使って選択的に紫外光を照射する。ここで酸化チタンは紫外光を照射すると光誘起親水効果で表面が親水性になるため、この効果を利用して選択的に表面を親水性にできる。この基板にシリカ球が分散された水溶液を塗布すると親水性のエリアだけに選択的にフォトニック結晶が形成される。さらにフォトマスクで別のエリアに光照射して同様に塗布することで粒子径の異なるフォトニック結晶を形成できる。これを繰り返すことで、画素ごとに異なる粒径のフォトニック結晶を形成できる。
【００９６】
さらに、たとえば４×４画素において各画素の粒径を変えて１６分光を配置し、さらに１６分光を１周期のユニットとして図１０のように繰り返しパターンで配列する。なお４×４を５×５としてもよいし６×６にしてもよいし、ｎ×ｎであればよいし、ｍ×ｎでもよい。このような複数の分光に信号処理を施すことによってマルチ分光の画像が得られる。このマルチ分光による信号から、農業や生体検知などの様々なアプリケーションに応用できる。
【００９７】
〔実施例５〕
ここでは製法として、レジスト＋リフトオフによって選択的に結晶層を形成する方法とマイクロモールド法（レジストで鋳型を作る）について述べる。まず、レジスト＋リフトオフは、図７に示すように基板上に保護膜としてＳｉＯ２膜を形成する。この保護膜はＳｉ３Ｎ４など別の材料でもよい。この基板上に通常のリソグラフ技術でレジストマスクを露光と現像で選択的に形成させる。この基板にシリカ球が分散された水溶液を塗布する。次にレジストを除去することで、選択的にリフトオフによる望まないエリアのフォトニック結晶が取り除かれ、望まれるエリアのフォトニック結晶だけが残ることになる。これを繰り返すことで、画素ごとに異なる粒径のフォトニック結晶を形成できる。
【００９８】
さらにマイクロモールド法は、図８のように基板上に保護膜としてＳｉＯ２膜を形成する。この保護膜はＳｉ３Ｎ４など別の材料でもよい。この基板上に通常のリソグラフ技術でレジストマスクを露光と現像で選択的に形成させる。さらにその上に一部孔の空いたガラス基板を載せる。ここでは必ずしもガラス基板である必要性はなく、上蓋になるものであれば何でもよく、材料は規定しない。さらに孔からシリカ球が分散された水溶液を注入してフォトニック結晶が形成される。このとき望まれるエリアのフォトニック結晶だけが残ることになる。これを繰り返すことで、画素ごとに異なる粒径のフォトニック結晶を形成できる。この方法の利点はフォトニック結晶の厚みを精度良く制御できるところである。
【００９９】
〔実施例６〕
ここではフォトニック結晶を転写する方法について述べる。まず図９のように基板にシリカ球が分散された水溶液を塗布して、フォトニック結晶を形成する。またこの際、選択的にフォトニック結晶を形成させるために、レジスト＋リフトオフ法やマイクロモールド法を用いて、これを繰り返すことで異なる粒子径のフォトニック結晶を形成させてもよい。さらに樹脂を埋め込んで粒子をエッチングすることでインバースオパールとしてもよいが、単純に埋め込むだけでもよい。さらにこの基板を裏返しにしてＣＩＳ基板に貼り合わせる。最後に基板を除去して転写できる。この場合、画素ごとに異なる粒径のフォトニック結晶を形成できる。
【０１００】
〔実施例７〕
ここでは信号処理の観点からＷ画素を入れる構造とその効果について述べる。まずＷ画素の定義であるが、上層にフィルター効果の層がないことを意味する。この場合、透過分光は図１６のようになる。ここでフォトニック結晶のＰＣ画素の分光は基本的に補色フィルターであるため、Ｗ画素の分光からフォトニック結晶の分光で減算等を行うと、この図面のように得られる分光は原色フィルターの分光と等価になる。このようなＷ画素の分光を使うことで、容易に精度良く、原色フィルターの分光が得られるため、精度の高いマルチ分光が可能となる。
【０１０１】
〔実施例８〕
ここでは実施例１〜７のアプリケーションとして、農業や植物の育成等のＮＤＶＩ（Normalized Difference Vegetation Index）応用について述べる。この特性から波長６００〜８００ｎｍの範囲において植生状態によって大きく反射率が変化することが知られている。このため、健康な植物と弱った植物と枯れた植物の反射率が異なることが判る。この反射率は主に植物の葉からのものである。このことから、少なくとも波長６００〜８００ｎｍを挟んで、または波長６００〜８００ｎｍにおいて、２つ以上の波長のマルチな分光特性を取得できれば、植物の植生状態を感知できることになる。たとえば波長６００〜７００ｎｍ域で一つの検出器と波長７００〜８００ｎｍ域でもう一つの検出で二つの信号値の関係から植生状態を感知できる。または波長４００〜６００ｎｍ域で一つの検出器と波長８００〜１０００ｎｍ域でもう一つの検出で二つの信号値の関係から植生状態を感知できることになる。また、検出精度を上げるために３つ以上の複数波長域からの信号値を取得してもよい。このようなセンサーをドローン（小型無人ヘリコプター）に載せて、上空から農作物の育成状態を観測して、作物の育成を進めてよい。
【０１０２】
〔実施例９〕
ここでは実施例１〜７のアプリケーションとして、生体認証について述べる。人肌の反射率の分光スペクトル特性として波長４５０〜６５０ｎｍの範囲において反射率が大きく変化することが知られている。また、人肌の反射率の分光スペクトル特性として、波長４５０〜６５０ｎｍの範囲において反射率が大きく変化することが知られている。
これらの変化から、被写体が人肌かどうかの認証が可能となる。例えば、波長４５０ｎｍと５５０ｎｍと６５０ｎｍの３分光を検知することで、それが可能となる。被写体が人肌でない別の材料の場合、反射率の分光特性が変わるため、人肌との区別ができる。これにより、顔や指紋や虹彩の偽造防止に応用可能となり、より精度の高い生体認証が可能となる。
【符号の説明】
【０１０３】
１  固体撮像素子
２  フォトニック結晶、２ａ  オパール型、２ｂ  インバースオパール型
３  第一物質
４  第二物質
５  空隙部分
６  膜、６ａ  第一膜、６ｂ  第二膜
７  ＰＤ
８  遮光部
９  面
１０  光学キャップレンズ
２１  基板
２２  親水性・疎水性
２３  フォトマスク
３１  レジスト膜
４１  第二基板
４２  注入口
Ｌ  入射光、Ｌａ  透過光、Ｌｂ  反射光
【図１】
2020096011.tif 000003
【図２】
2020096011.tif 000004
【図３】
2020096011.tif 000005
【図４】
2020096011.tif 000006
【図５】
2020096011.tif 000007
【図６】
2020096011.tif 000008
【図７】
2020096011.tif 000009
【図８】
2020096011.tif 000010
【図９】
2020096011.tif 000011
【図１０】
2020096011.tif 000012
【図１１】
2020096011.tif 000013
【図１２】
2020096011.tif 000014
【図１３】
2020096011.tif 000015
【図１４】
2020096011.tif 000016
【図１５】
2020096011.tif 000017
【図１６】
2020096011.tif 000018