(57)【要約】【課題】  色再現性が高い固体撮像装置、その作製方法、画像保存装置および画像伝送装置を提供する。【解決手段】  半導体基板１上に複数の画素が配列された撮像領域を備えた、補色方式の固体撮像装置であって、第１種から第３種の画素２１、２２、２３は、それぞれ赤、緑および青に対応したフォトニックバンドギャップを有するシアン用、マゼンダ用および黄色用フィルタ５、６、７を備え、各フィルタはそれぞれ周期的屈折率変化構造を有する。各フィルタは、それぞれ異なる粒径をもつ複数の微粒子から成り、一層以上の六方最密充填構造を有する。その作製方法は、各受光部２、３、４の受光面上に設けられた凹部に、微粒子を含む水溶液をそれぞれ滴下し、過熱して水分を蒸発させ、自己組織化を用いて形成するステップを含む。また、各フィルタの入射面にそれぞれ異なる曲率をもたせ、集光も同時に行う。【選択図】        図１
2005101109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に、複数の第１種から第３種の画素が配列された撮像領域を備えた、補色方式の固体撮像装置であって、
前記第１種の画素は、
赤色に対応したフォトニックバンドギャップを有するシアン用フィルタ手段と、
前記シアン用フィルタ手段を通過した光を受光するシアン用受光手段とを備え、
前記第２種の画素は、
緑色に対応したフォトニックバンドギャップを有するマゼンダ用フィルタ手段と、
前記マゼンダ用フィルタ手段を通過した光を受光するマゼンダ用受光手段とを備え、
前記第３種の画素は、
青色に対応したフォトニックバンドギャップを有する黄色用フィルタ手段と、
前記黄色用フィルタ手段を通過した光を受光する黄色用受光手段とを備え、
各前記フィルタ手段は、それぞれ周期的屈折率変化構造を有する
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
各前記フィルタ手段は、それぞれ一層以上の六方最密充填構造を有する
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
各前記フィルタ手段は、それぞれ複数の微粒子から成る
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記微粒子の粒径は、各前記フィルタ手段ごとにそれぞれ異なる
ことを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
各前記フィルタ手段は、それぞれ通過光を集光する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
各前記フィルタ手段の入射面は、それぞれ曲率を有する
ことを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記曲率は、各前記フィルタ手段でそれぞれ異なる
ことを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置。
【請求項８】
撮像した画像をメモリに保存する装置であって、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の固体撮像装置
を備えることを特徴とする画像保存装置。
【請求項９】
撮像した画像を外部機器に伝送する装置であって、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の固体撮像装置
を備えることを特徴とする画像伝送装置。
【請求項１０】
請求項３記載の固体撮像装置の作製方法であって、
各前記受光手段の受光面上に設けられた凹部に、前記微粒子を含む原材料の水溶液をそれぞれ滴下する滴下ステップと、
前記滴下ステップで滴下された前記水溶液を過熱して水分を蒸発させ、自己組織化方法を用いて、前記六方最密充填構造体を形成するフィルタ形成ステップと
を含むことを特徴とする固体撮像装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項６記載の固体撮像装置の作製方法であって、
各前記受光手段の受光面上に、それぞれ前記微粒子を含む原材料の水溶液をそれぞれノズルで滴下するノズル滴下ステップと、
前記ノズル滴下ステップで滴下された前記水溶液を加熱して水分を蒸発させ、自己組織化方法を用いて、曲率を有する前記六方最密充填構造体を形成するレンズフィルタ形成ステップと
を含むことを特徴とする固体撮像装置の作製方法。
【請求項１２】
前記ノズル滴下ステップにおいて、前記ノズルを複数本用いる
ことを特徴とする請求項１１記載の固体撮像装置の作製方法。
【請求項１３】
前記ノズル滴下ステップにおいて、各前記受光手段の受光面上にそれぞれ滴下する前記水溶液の量を変えることにより、前記六方最密充填構造体の有する前記曲率をそれぞれ異ならせる
ことを特徴とする請求項１１または１２記載の固体撮像装置の作製方法。
【請求項１４】
前記微粒子は、各前記フィルタ手段ごとにそれぞれ粒径が異なる
ことを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の固体撮像装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、およびカメラ付携帯電話等に用いられる固体撮像装置、その作製方法、画像保存装置および画像伝送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ(charge-coupled device)やＭＯＳ(metal-oxide-semiconductor)センサーに代表される固体撮像装置の市場は、ビデオカメラやビデオムービーに始まり、デジタルビデオカメラ（ＤＶＣ）、デジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）、更にはカメラ付携帯電話と市場が拡大している。このような固体撮像装置に要求される重要な技術のひとつとして、カラー化のための色分離技術があげられる。固体撮像装置の色分離の方式は、二種類ある。ひとつは、カラーの画像情報（光）を赤光、緑光、および青光に分離し、受光素子に入力する原色方式であり、もう一つは、シアン（青緑）色光、マゼンダ（赤紫）色光、および黄色光に分離し、受光素子に入力させる補色方式である。補色方式は、補色を原色に換算する演算部が必要であるが、原色方式に比べ、透過光が多いため、感度の高い固体撮像装置を実現することができる。
【０００３】
これまでの補色方式用カラーフィルタには、染料方式、顔料方式、および干渉フィルタ方式がある。染料方式はフィルタ自体を染める方式であるが、耐光性が弱く、長時間の日中の撮影などには不適である。また顔料方式は、フィルタ内部に特定の色の光を吸収する顔料粒（粒径６０〜１００nm）を入れる方式である。固体撮像装置の画素サイズが大きい（画素数が少ない）ときは、顔料粒はそれほど問題とならない。しかし、固体撮像装置の画素サイズが小さい（画素数が多い）ときは、顔料粒での僅かな光の散乱がノイズの原因となる。これらの問題を解消する手段として干渉フィルタ方式がある。これは多層膜中の光の干渉により、特定色が透過し、特定色が反射することを利用したものである。干渉フィルタの詳細については、例えば非特許文献１に開示されている。
【０００４】
図９は、干渉フィルタを用いた従来の固体撮像装置の一例を示す図である。図９には、シアン用画素９１、マゼンダ用画素９２、および黄色用画素９３が示されている。Ｓｉ基板１上にシアン用、マゼンダ用、黄色用の各受光部２、３および４が設けてある。この他、配線や遮光層などが実際にはあるが、図では省略している。受光部２、３および４の上には、酸化チタンと酸化シリコンの多層膜から構成されたシアン用／マゼンダ用／黄色用干渉フィルタ７５、７６および７７がそれぞれ形成されている。シアン用／マゼンダ用／黄色用干渉フィルタ７５、７６および７７の周囲には、窒化シリコン保護層８が形成されている。更に窒化シリコン保護層８の上には、集光用にマイクロレンズ９、１０および１１がそれぞれ設置されている。
【０００５】
ここで、例えばマゼンダ用干渉フィルタ７６の透過特性は図１０に示す通りである。図からわかるように、波長５３０〜６００nmの緑光は、ほとんど透過されない。従って透過光は、入射光のうちのマゼンダ成分のみとなる。
なお、受光素子の表面にフォトニック結晶を取り付ける技術については、例えば特許文献１および２に開示されている。特許文献１に開示された技術では受光素子の色フィルタとしてフォトニック結晶を用いるために、受光素子の上に平坦層を形成し、その平坦層上にフォトニック結晶を形成する製造技術が開示されている。しかし、以下に述べる本願発明のように具体的に補色方式の固体撮像装置の課題や、その課題をフォトニック結晶により解決する発明については全く触れられていない。特許文献２に開示された技術では、ＣＣＤ上に干渉フィルタにより各画素の色分離を行い、干渉フィルタにより反射された不要光を隣接する画素に入射させる。特許文献２は実施例として隣接画素への不要光の伝搬にフォトニック結晶を利用しているが、後述する本願発明が取組む干渉フィルタの課題は述べられていず、またその課題を解決するためにフォトニック結晶を補色フィルタとして用いることは触れられていない。
【特許文献１】特開２００１−１６０６５４号公報
【特許文献２】特開２００３−７８９１７号公報
【非特許文献１】「光・薄膜技術マニュアル」オプトロニクス社、平成元年発行、p.２５０
【非特許文献２】K. Fukuda, H. -B. Sun, S. Matsuno, and H. Misawa, "Self-organizing three-dimensional colloidal photonic structure with argumented dielectric contrast," Jpn, J. Appl. Phys. 37, (1998) L508
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、干渉フィルタは入射角によってフィルタ特性が変わるという性質をもつ。すなわち、垂直入射（入射角０°）のフィルタ特性に対し、斜め光入射（入射角θ）のフィルタ特性は、ちょうど膜厚をｃｏｓθだけ小さくした場合の特性になる。例えば、入射角０°の光に対し図１０のような特性をもつ干渉フィルタは、入射角２０゜の光に対しては、図１１のような透過特性を有することとなり、透過域が約５０nmほど短波長側にずれてしまう。すなわち、垂直入射光と斜方入射光に対しては、異なる色が入射されることになるため、色分解能（色純度）が低下してしまう。とりわけ携帯電話用カメラのように短焦点系に組み込まれた固体撮像装置では、固体撮像装置に入射する光は、主光軸に対し、２０〜３０°の広がりをもつ。このような光に対して干渉フィルタを用いると、主光軸とは違う色の光が広角入射光には含まれるため、色分解能が悪くなり、色再現性に問題が生じる。すなわち、画像の中央部に比べ周辺部で色ずれを起こす度合いが大きくなってしまうという現象が生じる。
【０００７】
そこで本発明は、色再現性が高い固体撮像装置およびその作製方法を提供することを目的とする。さらに、各フィルタにマイクロレンズの集光機能ももたせることにより、マイクロレンズが不要な部品点数の少ない構成の固体撮像装置およびその作製方法を提供することを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、半導体基板上に、複数の第１種から第３種の画素が配列された撮像領域を備えた、補色方式の固体撮像装置であって、前記第１種の画素は、赤色に対応したフォトニックバンドギャップを有するシアン用フィルタ手段と、前記シアン用フィルタ手段を通過した光を受光するシアン用受光手段とを備え、前記第２種の画素は、緑色に対応したフォトニックバンドギャップを有するマゼンダ用フィルタ手段と、前記マゼンダ用フィルタ手段を通過した光を受光するマゼンダ用受光手段とを備え、前記第３種の画素は、青色に対応したフォトニックバンドギャップを有する黄色用フィルタ手段と、前記黄色用フィルタ手段を通過した光を受光する黄色用受光手段とを備え、各前記フィルタ手段は、それぞれ周期的屈折率変化構造を有することを特徴とする。さらに、各前記フィルタ手段は、それぞれ複数の微粒子から成る一層以上の六方最密充填構造を有することを特徴とする。さらに、前記微粒子の粒径は、各前記フィルタ手段ごとにそれぞれ異なることを特徴とする。
【０００９】
一般的に、周期的屈折率変化をもつ構造体はフォトニック結晶とよばれる。フォトニック結晶では、ある特定範囲の周波数（波長）を有する光は伝播できなくなる特性をもったものも作製することができる。この光が伝播しえない周波数（波長）帯は、フォトニックバンドギャップとよばれる。この現象は、半導体中の原子によるポテンシャルの周期的変化により半導体中の電子のエネルギーバンドギャップが形成されることと同様の現象である。フォトニックバンドギャップを有するフォトニック結晶に対して光を入射させた場合、フォトニックバンドギャップ中の波長の光はどのような入射角であっても反射され、フォトニック結晶を透過しない。なぜならば、この波長の光はフォトニック結晶を伝搬することができないためである。一方、フォトニックバンドギャップ以外の波長の光は、フォトニック結晶を通過する。フォトニック結晶は、いわば三次元の干渉フィルタであり、耐性や散乱性といった、染料や顔料フィルタの欠点はない。また、その一方で単純な干渉フィルタとは異なり、フォトニックバンドギャップはあらゆる方向からの光を反射させるため、フォトニック結晶の透過特性は入射角度によってほとんど変化しない。
【００１０】
フォトニックバンドギャップがそれぞれ赤、緑および青色になるように構成された三種類の周期的屈折率変化構造体の透過光は、それぞれ、シアン、マゼンダおよび黄色となり、対応する各受光手段に所望の色を入力することができる。また、周期的屈折率変化構造体が六方最密充填構造の場合では、種々の方向の光に対して、等しいバンドギャップを有しやすくなる。周期的屈折率変化構造体では、入射角度によるフィルタ特性の遮断周波数帯域の変化は極めて少ないため、入力された補色を原色に変換する演算回路を組み込むことにより、色再現性に優れた固体撮像装置を実現することができる。
【００１１】
また、各前記フィルタ手段の入射面は、それぞれ異なる曲率を有することを特徴とする。これにより、各フィルタ手段にマイクロレンズの集光機能ももたせることができるので、マイクロレンズを構成要素から削除することができ、従来よりも部品点数の少ない固体撮像装置が実現できる。このとき、各画素で、色分散を考慮して各フィルタ手段の入射面の曲率を異ならせることにより、焦点位置を各画素で同じにすることができる。
【００１２】
また、これらの固体撮像装置は、撮像した画像をメモリに保存する画像保存装置、または、撮像した画像を外部機器に伝送する画像伝送装置に組み込まれていることを特徴とする。これにより、赤、緑および青色の原色信号を保存または伝送することができる。
また、固体撮像装置の作製方法であって、各前記受光手段の受光面上に設けられた凹部に、前記微粒子を含む原材料の水溶液をそれぞれ滴下する滴下ステップと、前記滴下ステップで滴下された前記水溶液を過熱して水分を蒸発させ、自己組織化方法を用いて、前記六方最密充填構造体を形成するフィルタ形成ステップとを含むことを特徴とする。この手法を用いれば、水分の蒸発速度の制御のみで、所定の位置に高次の周期的屈折率変化構造体を従来と比較して簡便に作製することができる。
【００１３】
また、固体撮像装置の作製方法であって、各前記受光手段の受光面上に、それぞれ前記微粒子を含む原材料の水溶液をそれぞれノズルで滴下するノズル滴下ステップと、前記ノズル滴下ステップで滴下された前記水溶液を加熱して水分を蒸発させ、自己組織化方法を用いて、曲率を有する前記六方最密充填構造体を形成するレンズフィルタ形成ステップとを含み、前記ノズル滴下ステップにおいて、各前記受光手段の受光面上にそれぞれ滴下する前記水溶液の量を変えることにより、前記六方最密充填構造体の有する前記曲率をそれぞれ異ならせることを特徴とする。これにより、滴下した水溶液は表面張力により半球状になるので、各フィルタ手段にマイクロレンズの形状を与えることができる。また、各画素における周期的屈折率変化構造体で粒径がそれぞれ異なっていることにより、異なるバンドギャップを有する周期的屈折率変化構造体を各々作製することができる。
【００１４】
さらに、前記ノズル滴下ステップにおいて、前記ノズルを複数本用いることを特徴とする。これにより、一度に複数個のマイクロレンズ状カラーフィルタを作製することができ、生産性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の固体撮像装置およびその作製方法は、入射角度によるフィルタ特性の遮断周波数帯域の変化が極めて少ない周期的屈折率変化構造体のフォトニックバンドギャップを用いて、補色カラーフィルタ特性を実現するため、本固体撮像装置を組み込むことで、色混色の少ないデジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ付携帯電話等を実現することができるので、その実用的価値は極めて高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の基本構造を示す図である。本固体撮像装置は、横１６００個×１２００個＝１９２万画素で構成されており、その３画素のみ（シアン用画素２１、マゼンダ用画素２２および黄色用画素２３）を図１に示している。
【００１７】
Ｓｉ基板１の表面上にシアン用受光部２、マゼンダ用受光部３、および黄色用受光部４が形成されている。これらの受光部２、３および４の構造は同一であるが、それぞれ、シアン用、マゼンダ用、および黄色用各信号処理回路（図示せず）に接続されている。この他、配線、遮光層、電荷結合素子などもあるが、図では省略している。受光部２、３および４の表面には、後述する構成を有するフォトニック結晶で構成されたシアン用カラーフィルタ５、マゼンダ用カラーフィルタ６、および黄色用カラーフィルタ７がそれぞれ形成されている。カラーフィルタ５、６および７の周囲は、窒化シリコンによる保護層８が形成されている。その表面には集光のためのマイクロレンズ９、１０および１１がそれぞれ形成されている。
【００１８】
図２は、マゼンダ用カラーフィルタ６に用いているフォトニック結晶の一部の外観図を示す。ここでは、微粒子の自己組織化によってフォトニック結晶を形成している（微粒子の自己組織化については、例えば非特許文献２参照）。図に示すように、粒径２４０ｎmの球状のＳｉＯ２微粒子１５が規則正しく並んでおり、六方最密充填構造を形成している。このＳｉＯ２の屈折率は１．５である。このように、空気（屈折率は１）の間にＳｉＯ２微粒子が規則的に並ぶことにより、周期的な屈折率が三次元的に変化してフォトニックバンドギャップを形成する。
【００１９】
図３は、図２で説明を行った、ＳｉＯ２で構成された三次元フォトニック結晶によって得られるフィルタの透過特性を示しており、入射角が０°、すなわち表面に垂直に入射する場合の図である。図からわかるように、緑色領域の光の透過が阻止されており、マゼンダ用カラーフィルタになっていることがわかる。
一方、このフォトニック結晶における入射角２０°の場合の透過特性を図４に示す。図３と比べてほとんど透過特性が変わらない（図３の特性とのずれが生じていない）ことがわかる。つまり、従来の干渉フィルタと異なり、斜めからの光に対しても色分解特性はほぼ同じとなる。なお、シアン、および黄色用カラーフィルタに用いるフォトニック結晶については、ＳｉＯ２微粒子の粒径をそれぞれ２７０ｎm、２００ｎmとすれば、図３および図４で示したマゼンダ用カラーフィルタと同様に、斜めからの光に対しても、色分解特性は表面に垂直に入射する場合とほぼ同じとなる良好な特性が得られる。
【００２０】
図５は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置を用いたデジタルカメラの構成図である。F＝２．５のレンズ１０１で結像された入射光１００は、表面に補色用フォトニックカラーフィルタを有する固体撮像装置１０２に入射される。固体撮像装置１０２は図では３画素分しか描いていないが、図1で説明したように１９２万画素が設置されている。固体撮像装置１０２からは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、およびＣ（シアン）信号（二次元画像信号）が取り出される。これらの信号は、演算回路１０３により、原色信号に変換される。すなわち、
青信号＝（Ｍ＋Ｃ−Ｙ）／２  ・・・（１）
緑信号＝（Ｙ＋Ｃ−Ｍ）／２  ・・・（２）
赤信号＝（Ｙ＋Ｍ−Ｃ）／２  ・・・（３）
という３つの式を用いて変換する。演算回路１０３は、固体撮像装置１０２に内蔵されるか、または、外部取り付けされるかのいずれかである。このように構成すれば、原色信号に直したあと、記録メディア１０４（テープ、フラッシュメモリなど）に保存できる画像保存装置として実現したり、または、通信部分１０５により他の外部機器に画像を伝送できる画像伝送装置として実現できる。
【００２１】
図６は実施の形態１に係る固体撮像装置の作製工程を示す。まず図６（ａ）に示すように、通常の半導体プロセスを用いて、Ｓｉ基板１上に受光素子２、３、４および配線、遮光層、電荷結合素子など（受光素子以外は図示せず）を形成する。なお、1画素のサイズは、２．５μm角であり、受光部２、３および４は１．５μm角である。その後、図６（ｂ）に示すように、通常のフォトリソグラフィを用いてマゼンダ部分にのみ開口部３２のあるレジスト３１を形成する。このとき、レジストの厚みは３μmである。この開口部３２に、ＳｉＯ２微粒子（粒径２４０ｎm）を含む水溶液を滴下する。この後、加熱を行い、水溶液中の水を蒸発させる。この時、例えば非特許文献2に開示されているように、水の蒸発速度を十分遅くすると、ＳｉＯ２微粒子は、図２に示したような三次元的な自己組織化がなされ、図６（ｃ）に示すように三次元フォトニック結晶層が形成される。次に図６（ｄ）に示すように、アセトンを用いてレジストを剥離することにより、マゼンダ用受光素子上にマゼンダ用フォトニック結晶カラーフィルタ６が形成される。同様に図６（e）〜（g）および図６（h）〜（ｊ）に示すように、フォトリソグラフィによるレジスト形成、ＳｉＯ２微粒子を含んだ水溶液の滴下、加熱、レジスト剥離を順次行うことにより、黄色用フォトニック結晶カラーフィルタ７、およびシアン用フォトニック結晶カラーフィルタ５が順次形成される。なお、黄色用フォトニック結晶、シアン用フォトニック結晶を作製する場合には、それぞれ粒径２７０ｎm、２００nｍの微粒子を用いる。次に図６（ｋ）に示すように、スパッタ法を用いて、窒化シリコン保護膜８を全面に形成する。最後に図６（ｌ）に示すように、各画素上に樹脂を滴下し、加熱することで、それぞれマイクロレンズ９、１０および１１を形成する。
【００２２】
以上のように、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置およびその作製方法においては、入射角度によるフィルタ特性の遮断周波数帯域の変化が少ない、色再現性の高い固体撮像装置およびその作製方法が実現できる。
【００２３】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置を示す図である。図に示すように、シアン用画素８１、マゼンダ用画素８２、および黄色用画素８３は、それぞれ、シアン、マゼンダ、および黄色カラーフィルタ機能を有するフォトニック結晶５１、５２および５３を有しており、それらが半球状の形状であるため、マイクロレンズの集光機能をも兼ね備えている。この半球状のフォトニック結晶５１、５２および５３の曲率を、色分散も考慮して各画素で異ならせることにより、マイクロレンズの焦点を同一にしている。
【００２４】
ここで、波長が長いほど、曲率半径を大きくとる必要がある。また、材料の屈折率が高くなるほど、曲率半径を小さくとる必要がある。
従来の干渉フィルタでは、入射光の方向によって色分離特性が異なってしまうため、干渉フィルタを加工してマイクロレンズの形状のようにすると、色再現性が著しく劣化してしまう。しかし本発明では、入射光の方向によって色分離特性がほとんど変化しない三次元フォトニック結晶を用いて、フィルタ兼マイクロレンズを形成しているので、色再現性が劣化することはない。
【００２５】
このとき、このフィルタ兼マイクロレンズは、ほぼＳｉＯ２の屈折率の充填率倍の材質でできていると等価的にみなすことができ、その等価屈折率と表面曲率できまる焦点位置に光は集光する。
従って従来の固体撮像装置の構成要素であったマイクロレンズを不要とする構成が実現できるため、固体撮像装置をより低コストで実現できる。
【００２６】
図８は、本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の作製方法を示す図である。まず図8（ａ）に示すように、通常の半導体プロセスを用いて、Ｓｉ基板１上に受光素子２、３、４および配線、遮光層、電荷結合素子など（受光素子以外は図示せず）を形成する。次に図８（ｂ）に示すように、ノズル５４、５５および５６によって、各受光素子２、３および４上に、ノズル５４、５５および５６を用いてＳｉＯ２微粒子を含む水溶液５７、５８および５９をそれぞれ滴下する。ここで、ノズル５４、５５および５６に含まれるＳｉＯ２の粒径は、それぞれ２００ｎm、２４０ｎmおよび２７０ｎmと互いに異なっている。ノズル５４、５５および５６から滴下される液量は微量であり、滴下後、Ｓｉ基板1の表面には、図8（ｃ）に示すようにＳｉＯ２水溶液の半球状の液滴６０、６１および６２が形成される。このとき、各液滴６０、６１および６２は表面張力のため、広がることなく半球状の形状を維持する。
【００２７】
次に、ゆるやかに加熱して、水分を蒸発させると、ＳｉＯ２微粒子の自己組織化によりＳｉＯ２微粒子から成る三次元フォトニック結晶が半球状に形成され、結局、マイクロレンズの機能も有するシアン、マゼンダ、および黄色カラーフィルタがそれぞれ形成されることになる。このように、従来の固体撮像装置の作製方法よりもコンパクトな作製方法が実現できる。
【００２８】
この半球状フォトニック結晶を用いることにより、実施の形態１に係るフォトニック結晶よりも集光効率が約１．２倍向上する。
以上のように、本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置およびその作製方法においては、入射角度によるフィルタ特性の遮断周波数帯域の変化が少なく、さらに、各フィルタにマイクロレンズの集光機能ももたせた、部品点数の少ない構成の固体撮像装置およびその作製方法が実現できる。
【００２９】
なお、フォトニック結晶の構造は、本発明の実施の形態１および２で述べた複数の微粒子から成る六方最密充填構造に限られるものではない。例えば、自己クローニングを用いて、周期的に穴を開けた基板にバイアス・スパッタ装置で膜を積層およびエッチングし、別の材料を同様に積層およびエッチングすることを繰り返すことで作製したフォトニック結晶を用いてももちろんよい。
【００３０】
また、微粒子の材料については、本発明の実施の形態で述べたＳｉＯ２に限られるわけではなく、可視光域（３５０〜７５０ｎｍ）で透明な材料であればよい。例えば、ＴｉＯ２（屈折率２．５）、Ｎｂ２Ｏ５（屈折率２．４）、およびＴａ２Ｏ５（屈折率２．２）などの金属酸化物や、ポリスチレン（屈折率１．６）などの有機物等も用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係る固体撮像装置およびその作製方法は、高画質でかつ色再現性が高いという効果を有し、デジタルカメラ、画像保存装置および画像伝送装置等に用いられる固体撮像装置およびその作製方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の断面構造図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置におけるフォトニック結晶の外観図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置における、マゼンダ色フィルタ用フォトニック結晶の透過特性（入射角０°の場合）を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置における、マゼンダ色フィルタ用フォトニック結晶の透過特性（入射角２０°の場合）を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置を用いたデジタルカメラの構成図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の作製工程図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の断面構造図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の作製工程図である。
【図９】従来の固体撮像装置の断面構造図である。
【図１０】従来の固体撮像装置におけるマゼンダ色干渉フィルタの透過特性（入射角０°の場合）を示す図である。
【図１１】従来の固体撮像装置におけるマゼンダ色干渉フィルタの透過特性（入射角２０°の場合）を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    Ｓｉ基板
２    シアン用受光部
３    マゼンダ用受光部
４    黄色用受光部
５    シアン色フィルタ用フォトニック結晶
６    マゼンダ色フィルタ用フォトニック結晶
７    黄色フィルタ用フォトニック結晶
８    保護層
９、１０、１１    マイクロレンズ
１５    微粒子
２１、８１、９１    シアン用画素
２２、８２、９２    マゼンダ用画素
２３、８３、９３    黄色用画素
３１    レジスト
３２    レジスト開口部
５１    マイクロレンズ機能付シアン色フィルタ用フォトニック結晶
５２    マイクロレンズ機能付マゼンダ色フィルタ用フォトニック結晶
５３    マイクロレンズ機能付黄色フィルタ用フォトニック結晶
５４    シアン水溶液用ノズル
５５    マゼンダ水溶液用ノズル
５６    黄色水溶液用ノズル
５７    シアン水溶液（滴下状態）
５８    マゼンダ水溶液（滴下状態）
５９    黄色水溶液（滴下状態）
６０    シアン水溶滴
６１    マゼンダ水溶滴
６２    黄色水溶滴
７５    シアン干渉フィルタ
７６    マゼンダ干渉フィルタ
７７    黄色干渉フィルタ
１００    入射光
１０１    入射レンズ
１０２    固体撮像装置
１０３    演算回路
１０４    記録装置
１０５    無線装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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