(57)【要約】【課題】さらなる高性能化を実現する。【解決手段】固体撮像素子２１は、受光した光を電荷に変換する光電変換素子が平面的に配置されたフォトダイオード層２５と、フォトダイオード層２５の上面に配置される導体構造体層２４とを備える。導体構造体層２４は、フォトダイオード層２５の受光面と平行な平面内で所定の周期間隔の微細加工が施されて形成された微小導体粒子であるアイランド２８を有する微小粒子層２９が複数積層されて形成されている。本発明は、例えば、デジタルスチルカメラに適用できる。【選択図】図４
2012064703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光した光を電荷に変換する光電変換素子が平面的に配置された光電変換層と、
前記光電変換層の上面または下面に配置され、前記光電変換素子の受光面と平行な平面内で所定の周期間隔で凹凸構造を持つ導体金属を有する導体層が複数積層されて形成される導体構造体層と
を備える撮像素子。
【請求項２】
前記導体構造体層を形成する複数の前記導体層どうしの間隔は、前記導体層を含む媒質中の実効的な電磁波波長と略同等または前記電磁波波長以下である
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記導体構造体層を形成する複数の前記導体層は、媒質中での実効的な電磁波波長よりも小さい寸法で形成された導体金属の粒子が所定の周期間隔で配置されて形成されたものであり、表面側の１層目の前記導体層を形成する前記粒子の寸法よりも、２層目以降の前記導体層を形成する前記粒子の寸法が小さく形成されている
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記導体構造体層は、前記導体層が絶縁体素材からなる絶縁層の内部に配置されて構成されている
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記導体構造体層を形成する前記導体層は、媒質中での実効的な電磁波波長よりも小さい寸法を有し、プラズマ周波数が紫外線波長域帯域にある導体金属の粒子が、前記電磁波波長と略同等または前記電磁波波長以下の周期間隔で２次元配列に配置されて形成されたものである
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記導体構造体層を形成する前記導体層は、前記光電変換層において検出される検出電磁波波長が赤波長よりも長波長の電磁波である場合、媒質中での実効的な電磁波波長よりも小さい寸法を有し、プラズマ周波数が可視波長域帯域にある導体金属の粒子が、前記検出電磁波波長と略同等または前記検出電磁波波長以下の周期間隔で２次元配列に配置されて形成されたものである
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項７】
前記導体構造体層を形成する前記導体層の前記所定の周期間隔は、前記光電変換層で平面的に配置される複数の前記光電変換素子ごとに、それぞれの光電変換素子により検出される検出電磁波波長に応じて設定される
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項８】
受光した光を電荷に変換する光電変換素子が平面的に配置された光電変換層と、前記光電変換層の上面または下面に配置され、前記光電変換素子の受光面と平行な平面内で所定の周期間隔で凹凸構造を持つ導体金属を有する導体層が複数積層されて形成される導体構造体層とを有する撮像素子
を備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子および撮像装置に関し、特に、さらなる高性能化を実現することができるようにした撮像素子および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルスチルカメラや、カムコーダ、携帯情報端末のカメラなどのように被写体を撮像する電子デバイスでは、CCD(Charge Coupled Device)型やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型の固体撮像素子が主に採用されている。これらの固体撮像素子は、光感受性を有する各々の画素に入射する光子を光電変換により電子もしくはホールに変換した上で信号電荷として蓄積し、その電荷量をアナログもしくはデジタルデータに変換して素子外部に出力する。そして、そのデジタルデータに基づいた２次元ないし３次元の画像が記録され、記録された画像の再生が行われる。
【０００３】
一般的に、固体撮像素子は、特定の電磁波波長帯に感度を有している。可視波長域におけるCCD型またはCMOS型の固体撮像素子は稀に有機分子素材を用いる場合もあるが、一般にはシリコンをベースに作られる。シリコンをベースにした固体撮像素子は、シリコンのバンドギャップのために近赤外線（約1.1μｍ）よりも短い波長に対して感度を有する。シリコンは可視波長から近赤外線波長域において単位厚み当たりの吸収係数が長波長になるほど小さくなる特徴を持つため、短波長光（青）はシリコンの浅い部分、具体的には0.2μｍ程度の深さで主に吸収される。これに対して、長波長光（赤）は2〜3μｍ以上の厚み（深さ）がないと十分に吸収することができない。
【０００４】
一方、固体撮像素子の高解像度化に伴う画素数の増加や、カメラモジュールの小型化、低消費電力化、製造単価を下げるためなど、さまざまな要因から画素サイズの微細化が進んでいる。近年、すでに単画素のサイズは、1.4μｍ×1.4μｍほどの開口を有する微細画素が一般的になりつつある。つまり、このような微細画素では画素の平面的な開口サイズよりも深さ方向の厚みのほうが大きい、言い換えれば、平面サイズに対して深さ方向のアスペクト比が大きい構造になる。その結果、斜め入射光成分が隣接画素へ混入するリスクが大きくなり、混色起因の色再現性の低下が深刻な問題になる。
【０００５】
昨今、CCD型固体撮像素子に代わる固体撮像素子として急速にシェアを拡大しているCMOS型固体撮像素子では、2層ないし3層程度の信号配線層を光電変換素子の開口上部に配する構造を取ることが一般的である。このような表面照射型（FSI/Front Side Illumination）と呼ばれる画素構造の場合は、信号配線の合間に深い井戸状の開口があることと同等である。そのため、入射光の少なからずの成分は配線層によって反射・散乱されてしまい、画素サイズの微細化が進むほど実効的な開口率が低下してしまう。
【０００６】
この状況を打破する技術として、裏面照射型（BSI/Back Side Illumination）構造が有力視されている。裏面照射型構造では、シリコン裏面から光を照射することで、入射光は金属配線に反射・散乱されることなく効率よく光電変換素子に到達することから、極めて高感度なイメージセンサが実現できる。
【０００７】
例えば、特許文献１乃至４には、裏面照射型構造の撮像素子を製造する様々な手法が開示されている。
【０００８】
ところで、裏面照射型センサにも裏面構造特有の問題がある。赤や近赤外波長の光を吸収するためには、少なくとも２〜３μｍのシリコン基板の厚みが必要であり、一方で単画素の開口サイズはそれよりも小さい、１〜２μｍの微細画素であるケースが増えている。そのため、斜め入射光成分が画素間の素子分離領域などで光電変換され、それらの電荷が隣接する画素のフォトダイオード部に電荷として蓄積されてしまい、結果として混色成分になってしまう。これらの成分は画質を低下させる要因になる。
【０００９】
そこで、特許文献５には、改善策の一例として、画素間に遮光部材を埋設した画素構造を採用することにより遮光性能を向上させる方法などが開示されている。
【００１０】
一方で、赤や近赤外線などの長波長成分の幾分かの割合は光電変換部であるシリコン層を透過してしまい、その透過成分はセンサ底面と絶縁膜（シリコン酸化膜層・窒化膜層界面）との界面で反射することにより隣接画素への混色になってしまう問題については未解決の課題として残っている。このような状況において、画素サイズの微細化に伴う混色の影響を低減して画質を改善するには、シリコンの浅い部分でも長波長成分の光を効率よく光電変換させられるように単位厚みあたりの光吸収効率を向上させること、またシリコンと絶縁膜との界面での反射を軽減するような画素構造が重要になる。
【００１１】
ところで、近年、所定の周期間隔で微小導体粒子が２次元的に配置された導体構造を、固体撮像素子のカラーフィルタとして応用したり、固体撮像素子の高感度化に利用したりする手法が提案されている。
【００１２】
ここで、まず、微小導体粒子に光が照射された際の応答について定性的に概説する。
【００１３】
図１には、微小導体粒子に対してＺ軸方向の上側から、Ｘ軸に沿って直線偏光された入射光が照射されている状態が示されている。
【００１４】
図１の左側には、ＸＺ平面での断面図が示されており、入射光はＸＺ平面に並行な面内を振動する。また、図１の右側には、ＹＺ平面での断面図が示されており、入射光はＹＺ平面に垂直な面内を振動する。
【００１５】
ここで、光は電磁波であるので、入射光が照射された微小導体粒子には、入射光に応答した金属粒子の分極起因の電磁場と、入射光とがカップリングした状態（局在プラズモン）が発生する。そして、微小導体粒子が、光波長と比較して十分に小さいとき、局在プラズモンは電気双極子（ダイポール）のように振る舞うことになる。上述したように入射光（入射電磁波）はＸ軸に沿った直線偏光であるので、図１に示すように、ＸＺ平面には、８の字型のダイポール輻射が発生し、ＹＺ平面には、同心円的な電磁輻射場が発生する。
【００１６】
次に、図２を参照して、２次元平面に等間隔で配置された微小導体粒子に対して入射光が照射された状態について説明する。
【００１７】
図２の上側には、単独の微小導体粒子から放射されるダイポール輻射がＹＺ平面に広がる様子が模式的に示されている。この場合、微小導体粒子が単独であるので、微小導体粒子を中心に波面が同心円状に広がっていく。
【００１８】
図２の下側には、入射光の半波長程度の間隔で配置された微小導体粒子に対して入射光が照射された状態が示されている。このように微小導体粒子が配置されている場合、隣接する微小導体粒子間で電磁波の干渉が発生する。つまり、上側から入射される入射光は隣接する微小導体粒子間では同位相であるとみなせるので、各々の微小導体粒子が放射するダイポール輻射の位相も、隣接する微小導体粒子間で略同一となる。一方、これらの微小導体粒子どうしの間隔は半波長程度であるために、各々の微小導体粒子からのダイポール輻射はＸＹ平面内では180度の位相差を持つことになる。
【００１９】
具体的には、図２では、ＹＺ平面に向かって右側の微小導体粒子からの電磁波の位相が実線で示されており、左側の微小導体粒子からの電磁波の位相が破線で示されている。これらの電磁波が干渉する結果、ＸＹ平面への輻射場は反位相となるので打ち消しあうこと（キャンセルアウト）になる。従って、微小導体粒子が２次元平面に等間隔で配置された導体構造体を巨視的に見ると、上下方向に指向性を持った電磁波が放射されることになる。
【００２０】
近年、このような導体構造体について様々な報告がなされている。
【００２１】
例えば、非特許文献１には、銀（Ag）やアルミニウム（Al）、金（Au）などのように、プラズマ周波数が紫外線波長域にあるような金属薄膜にサブ波長間隔で周期的な開口（ホール）を配置したホールアレイ形状や、ドットないし島状構造などのサブ波長周期構造を有するアイランドアレイ形状などの導体構造体に光を照射すると、異常透過など導体薄膜の物性や構造に起因する特殊な光応答特性を示すことが報告されている。
【００２２】
また、非特許文献２には、ホールアレイ形状の開口径や開口径間隔、アイランドアレイ形状の微粒子間隔を変えることで、導体構造体が、特定波長を選択的に透過するカラーフィルタとして機能することが報告されている。また、非特許文献３および４には、導体構造体の近傍に増幅された近接場光が存在し、その電場強度は通常の伝播光に比べて数桁増幅されることが示唆されている。
【００２３】
さらに、特許文献６乃至８には、これらの導体構造体がカラーフィルタとして応用可能であるため、固体撮像素子のカラーフィルタとして導体構造体を用いる発明が開示されている。また、特許文献９および１０には、導体微粒子の２次元周期構造をフォトダイオード上面に配置することで、単位厚みあたりの光吸収効率を向上させ、固体撮像素子を高感度化させる手法が開示されている。
【００２４】
ここで、図３には、導体構造体を備えた従来の固体撮像素子の構成例が示されている。
【００２５】
図３に示すように、固体撮像素子１１は、上側から順に、オンチップマイクロレンズ１２、カラーフィルタ層１３、導体構造体層１４、フォトダイオード層１５、信号配線層１６が積層されて構成されている。
【００２６】
例えば、導体構造体層１４は、誘電体素材からなる誘電体層１７の内部に、アルミニウムや銀などの導体素材からなる微小導体粒子であるアイランド１８が、サブ波長間隔で２次元的に配置された構造（アイランドアレイ構造）となっている。図３に示すように、従来、導体構造体層１４は、アイランド１８が２次元的に配置された層である微小粒子層が１層だけ形成されており、単層構造であった。
【００２７】
なお、導体構造体層１４としては、アイランドアレイ構造を反転したホールアレイ構造、即ち、導体素材からなる薄膜にホールが配置された構造を採用してもよい。
【００２８】
このように構成されている固体撮像素子１１では、導体構造体層１４のアイランド１８（または、ホール）の間隔を最適化することで、導体構造体層１４をカラーフィルタとして用いることができる。なお、導体構造体層１４をカラーフィルタとして用いるときには、有機分子や顔料からなるカラーフィルタ層１３が省略されることもある。
【００２９】
また、固体撮像素子１１では、導体構造体層１４の近傍に存在する近接場光を利用して、シリコン基板の単位厚みあたりの吸収効率を高めることにより、高感度化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】特開２００５−２６８７３８号公報
【特許文献２】特開２００５−３５３６３１号公報
【特許文献３】特開２００６−５４２６３号公報
【特許文献４】特開２００６―８０４５７号公報
【特許文献５】特開２００９−６５０９８号公報
【特許文献６】特開２００６−２１０６２０号公報
【特許文献７】特開２００８−１７７１９１号公報
【特許文献８】国際公開第２００８／０８２５６９号パンフレット
【特許文献９】特開２００９−１４７３２６号公報
【特許文献１０】特開２００９−３８３５２号公報
【非特許文献】
【００３１】
【非特許文献１】Ebbesen, T.W. et al., Nature, Volume 391, Issue 6668, pp. 667-669, 1998
【非特許文献２】P.B.Catrysse & B.A.Wandell, J.Opt.Soc.Am.A, Vol.20, No.12, p.2293-2306, 2003
【非特許文献３】Salomon, L. et al., Physical Review Letters, vol. 86, Issue 6, pp. 1110-1113, 2001
【非特許文献４】Krishnan, A. et al., Optics Communications, Volume 200, Issue 1-6, p. 1-7, 2001
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
ところで、上述したように、従来の固体撮像素子において、例えば、導体構造体層を利用した高感度化が行われているが、固体撮像素子を、より高性能化することが求められている。
【００３３】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、さらなる高性能化を実現することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
本発明の第１の側面の撮像素子は、受光した光を電荷に変換する光電変換素子が平面的に配置された光電変換層と、前記光電変換層の上面または下面に配置され、前記光電変換素子の受光面と平行な平面内で所定の周期間隔で凹凸構造を持つ導体金属を有する導体層が複数積層されて形成される導体構造体層とを備える。
【００３５】
本発明の第２の側面の撮像装置は、受光した光を電荷に変換する光電変換素子が平面的に配置された光電変換層と、前記光電変換層の上面または下面に配置され、前記光電変換素子の受光面と平行な平面内で所定の周期間隔で凹凸構造を持つ導体金属を有する導体層が複数積層されて形成される導体構造体層とを有する撮像素子を備える。
【００３６】
本発明の第１および第２の側面においては、導体構造体層が、光電変換素子の受光面と平行な平面内で所定の周期間隔で凹凸構造を持つ導体金属を有する導体層が複数積層されて形成されている。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の第１および第２の側面によれば、さらなる高性能な撮像素子および撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】微小導体粒子に光が照射された際の応答について説明する図である。
【図２】２次元平面に等間隔で配置された微小導体粒子に光が照射された際の応答について説明する図である。
【図３】導体構造体を備えた従来の固体撮像素子の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明を適用した固体撮像素子の第１の実施の形態を示す模式断面図である。
【図５】導体構造体層の２層の微小粒子層の光応答特性について説明する図である。
【図６】６種類の導体構造体層の単層でのＸＹ平面の構造を示す図である。
【図７】４種類の導体構造体層の断面構造を示す図である。
【図８】導体構造体層を構成する各々のアイランドの位置関係を立体的に示す図である。
【図９】本発明を適用した固体撮像素子の第２の実施の形態を示す模式断面図である。
【図１０】本発明を適用した固体撮像素子の第３の実施の形態を示す模式断面図である。
【図１１】本発明を適用した固体撮像素子の第４の実施の形態を示す模式断面図である。
【図１２】本発明を適用した固体撮像素子の第５の実施の形態を示す模式断面図である。
【図１３】本発明を適用した固体撮像素子の第６の実施の形態を示す模式断面図である。
【図１４】導体構造体層を備えた固体撮像素子を搭載した撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図１５】導体構造体層を備えた表示パネルを搭載した信号表示装置の構成例を示すブロック図である。
【図１６】導体構造体層を備えた光信号検出部を搭載した信号送信装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４０】
図４は、本発明を適用した固体撮像素子の第１の実施の形態を示す模式断面図である。
【００４１】
図４には、裏面照射型（BSI）CMOS型の固体撮像素子に導体構造体層が実装された構成例が示されており、３画素に対応する部分が抜き出されて図示されている。
【００４２】
固体撮像素子２１は、上側から順に、オンチップマイクロレンズ２２、カラーフィルタ層２３、導体構造体層（プラズモン共鳴体層）２４、フォトダイオード層２５、および信号配線層２６が積層されて構成されている。
【００４３】
オンチップマイクロレンズ２２は、フォトダイオード層２５に効率よく光を導くための光学素子である。カラーフィルタ層２３は、例えば、三原色（例えば、赤色、青色、緑色など）の可視波長成分を選択的に透過させる有機分子または顔料からなる層である。
【００４４】
導体構造体層２４は、誘電体素材からなる誘電体層２７の内部に、アルミニウムや銀などの導体素材からなる微小導体粒子であるアイランド２８が、サブ波長間隔で２次元的に配置された構造（アイランドアレイ構造）となっている。導体構造体層２４には、図３の導体構造体層１４とは異なり、アイランド２８−１が２次元的に配置された層である微小粒子層２９−１と、アイランド２８−２が２次元的に配置された層である微小粒子層２９−２とが形成されている。即ち、導体構造体層１４は、微小粒子層が１層だけ形成された単層構造であったのに対し、導体構造体層２４は、微小粒子層２９−１と微小粒子層２９−２とが形成された多層構造となっている。
【００４５】
フォトダイオード層２５は、受光した光を電荷に変換する光電変換層である。また、フォトダイオード層２５では、STI（Shallow Trench Isolation）などの酸化膜や、不純物のインプランテイションによるEDI構造またはCION構造などにより、隣接するフォトダイオードどうしが電気的に分離されている。
【００４６】
信号配線層２６は、フォトダイオード層２５に蓄積された電荷を読み取るための配線３０が設けられる層である。
【００４７】
このように、固体撮像素子２１では、フォトダイオード層２５の上層に導体構造体層２４が配置されており、オンチップマイクロレンズ２２により集光された光は、カラーフィルタ層２３により所望の波長成分が選択された後、その透過光が導体構造体層２４に到達する。
【００４８】
ここで、導体構造体層２４の周期構造は、それぞれ対応する光電変換素子により検出したい電磁波波長に対応した周期に最適化（周期に応じて最適となるように設定）されている。例えば、カラーフィルタ層２３で赤色のカラーフィルタが配置された画素に対応する導体構造体層２４では、赤色の波長（λ＝650ｎｍ）に対応した周期間隔でアイランド２８−１および２８−２が、２次元的に配置されて微小粒子層２９−１および２９−２が形成されている。また、カラーフィルタ層２３で青色および緑色のカラーフィルタが配置された画素に対応する導体構造体層２４において、同様に、青色の波長（λ＝400ｎｍ）および緑色の波長（λ＝550ｎｍ）に応じて微小粒子層２９−１および２９−２が形成されている。
【００４９】
そして、導体構造体層２４の近傍に発生する近接場光やダイポール輻射場は、導体構造体層２４が多層構造であることにより指向性を有することになる。これにより、導体構造体層２４に到達した透過光は、下方（電磁波の伝搬方向）に効率よく導かれ、フォトダイオード層２５によって光電変換される。その後、フォトダイオード層２５での光電変換によって発生したキャリアは、信号配線層２６に設けられた配線３０を経由して、固体撮像素子２１の外部に画素信号として出力される。
【００５０】
なお、微小粒子層２９−１および２９−２を形成する微小導体粒子であるアイランド２８−１および２８−２は、アルミニウムや銀などプラズマ周波数が可視波長よりも短い波長域に存在する元素、もしくは、そのような元素を含有する化合物からなる。また、検出波長帯が赤波長や近赤外線に限定される場合は、金や銅などプラズマ周波数が可視波長域にある金属を使用することができる。
【００５１】
次に、図５を参照して、導体構造体層２４の微小粒子層２９−１および微小粒子層２９−２の光応答特性について説明する。
【００５２】
図５には、微小粒子層２９−１および微小粒子層２９−２のＹＺ平面での断面図が示されており、図５の上側からＺ軸方向に沿って入射光が照射され、入射光はＹＺ平面に垂直な面内を振動する。
【００５３】
導体構造体層２４においては、微小粒子層２９−１および微小粒子層２９−２は、互いの間隔が入射電磁波波長の１／４波長となるように配置されている。即ち、図５の上側から入射する光が、微小粒子層２９−１に対して１／４波長だけ進行した方向にオフセットして、微小粒子層２９−２が配置されている。
【００５４】
ここで、微小粒子層２９−１を構成するアイランド２８−１のうちの、所定のアイランド２８−１ａと、微小粒子層２９−２を構成するアイランド２８−２のうちの、所定のアイランド２８−２ａとに着目して説明する。
【００５５】
入射電磁波の進行方向に対するアイランド２８−１ａとアイランド２８−２ａとの間隔が入射電磁波波長の１／４波長であることより、アイランド２８−２ａからの輻射は、アイランド２８−１ａからの輻射に比較して、９０度だけ位相がずれた光との表面・局在プラズモン共鳴となる。このため、アイランド２８−１ａからの輻射場も、アイランド２８−２ａからの輻射場に対して、同様に位相がずれたものになると考えられる。
【００５６】
従って、アイランド２８−１ａからの電場の位相Ｐ１に対し、アイランド２８−２ａからの電場の位相Ｐ２は９０度の位相差が発生する。これにより、位相Ｐ１およびＰ２を重ね合わせると、入射電磁波の進行方向に対向する方向（図５の上方向）への輻射成分は、位相差が１８０度になるためにキャンセルされる。一方、入射電磁波の進行方向に沿った方向（図５の下方向）への輻射成分は、位相が揃うことより増幅する。
【００５７】
ここで、微小粒子層２９−２を構成するアイランド２８−２のサイズは、微小粒子層２９−１を構成するアイランド２８−１のサイズに比べて若干小さく形成することが望ましい。アイランド２８−１に比較してアイランド２８−２を小さくすることで、アイランド２８−１のコンダクタンスに比較してアイランド２８−２のコンダクタンスを小さくすることができる。
【００５８】
つまり、導体構造体層２４の上側から入射する光は、微小粒子層２９−１と相互作用を起こしてプラズモンを発生するが、そのプラズモンに起因した光が微小粒子層２９−２に照射されるときに、微小粒子層２９−２のコンダクタンスを、微小粒子層２９−１のコンダクタンス以下に（同じか、それより小さく）することで、位相反転を防止することが可能となる。その結果、入射電磁波の進行方向（図５の上から下に向かう方向）に伝播する光は同位相で進行する。
【００５９】
一方、微小粒子層２９−２で発生した電磁波は、微小粒子層２９−１の方向にも伝播する。しかしながら、微小粒子層２９−１のコンダクタンスが、微小粒子層２９−２のコンダクタンスよりも大きいことから、微小粒子層２９−２からの電磁波が微小粒子層２９−１に照射されると、位相反転が発生する。その結果、大局的に見ると、上述したように、アイランド２８−２からの輻射は、アイランド２８−１からの輻射に比較して、９０度だけ位相がずれた光との表面・局在プラズモン共鳴となる。
【００６０】
また、導体構造体層２４が、３層の微小粒子層２９−１乃至２９−３により構成されている場合には、３番目の微小粒子層２９−３のアイランド２８−３は、２番目の微小粒子層２９−２のアイランド２８−２よりも小さいことが望ましく、少なくとも同程度のサイズであることが必要である。同様に、導体構造体層２４が、Ｎ層（Ｎは３以上の整数）の微小粒子層２９−１乃至２９−Ｎにより構成されている場合には、Ｎ番目の微小粒子層２９−Ｎのアイランド２８−Ｎは、Ｎ−１番目の微小粒子層２９−（Ｎ−１）のアイランド２８−（Ｎ−１）よりも小さいことが望ましく、少なくとも同程度のサイズであることが必要である。
【００６１】
つまり、図２を参照して説明したように、微小導体粒子であるアイランド２８を２次元平面に展開した構造とすることで、ＸＹ平面への輻射を軽減することができる。これと同様に、図５に示したように、アイランド２８を多層構造とすることで、Ｚ方向への輻射のうち、入射電磁波の進行方向に対向する方向への輻射を軽減することができる。
【００６２】
その結果、導体構造体層２４では、上側から入射する光を反射する割合を低減することができ、かつ、光の透過効率を向上することができる。
【００６３】
次に、図６乃至図８を参照して、導体構造体層２４の構成例について説明する。
【００６４】
図６には、６種類の導体構造体層２４ａ乃至２４ｆの単層でのＸＹ平面の構造が示されている。
【００６５】
導体構造体層２４ａは、円形（円柱）のアイランド２８ａがＸＹ軸に直交するように直交行列状に等間隔で配置された構成例である。導体構造体層２４ｂは、円形（円柱）のアイランド２８ｂがハニカム状に等間隔で配置された構成例であり、このような配列により隣接するアイランド２８どうしの間隔が等方的となり、好適である。また、アイランド２８ａおよび２８ｂのように、円形形状の微小導体粒子を用いることが好適であるが、円形以外の形状、例えば、球形状や楕円体形状としてもよい。
【００６６】
さらに、例えば、導体構造体層２４ｃは、六角形（六角柱）のアイランド２８ｃが直交行列状に等間隔で配置された構成例であり、導体構造体層２４ｄは、六角形のアイランド２８ｄがハニカム状に等間隔で配置された構成例である。同様に、三角形（三角柱）や四角形（四角柱）など多角形柱状形状のアイランドを採用することができる。
【００６７】
また、導体構造体層２４ｅは、十字形のアイランド２８ｅが直交行列状に等間隔で配置された構成例であり、導体構造体層２４ｆは、星形のアイランド２８ｆがハニカム状に等間隔で配置された構成例である。このように、特定の方向に凹凸構造を有する形状のアイランドを採用してもよい。
【００６８】
ここで、アイランド２８の典型的なサイズは、20ｎｍ〜100ｎｍ程度であり、それぞれ隣接するアイランド２８どうしの間隔は、媒質中での光の波長の半分程度である。つまり、可視光波長帯域で導体構造体層２４を使用する場合には、導体構造体層２４が透過させる光が青色（λ＝400ｎｍ）であるとき、隣接するアイランド２８どうしの基本間隔は、400ｎｍ／ηであることが好適である。
【００６９】
同様に、導体構造体層２４が透過させる光が緑色（λ＝550ｎｍ）であるとき、隣接するアイランド２８どうしの基本間隔は、550ｎｍ／ηであることが好適である。また、導体構造体層２４が透過させる光が赤色（λ＝650ｎｍ）であるとき、隣接するアイランド２８どうしの基本間隔は、650ｎｍ／ηであることが好適である。ここで、ηは、導体構造体層２４が埋め込まれている媒質中の実効的な屈折率である。なお、これらの間隔は、アイランド２８の素材や厚み、大きさなどにより光学特性が変化するため、厳密には上述した値の半分から２倍程度の設計的自由度を有している。
【００７０】
次に、図７には、４種類の導体構造体層２４ｇ乃至２４ｊの断面構造（積層構造）が示されている。
【００７１】
導体構造体層２４ｇは、微小粒子層２９−１のアイランド２８−１それぞれが、微小粒子層２９−２のアイランド２８−２それぞれの直上に配置された構成例であり、このような構成が好適である。また、導体構造体層２４ｈは、微小粒子層２９−１のアイランド２８−１それぞれが、微小粒子層２９−２のアイランド２８−２それぞれに対してオフセットして（交互に）配置された構成例であり、このような構成でも構わない。また、上述したように、微小粒子層２９−２のアイランド２８−２のサイズは、微小粒子層２９−１のアイランド２８−１と同等または若干小さいことが望ましい。
【００７２】
導体構造体層２４ｉは、３層の微小粒子層２９−１乃至２９−３が形成された構成例であり、アイランド２８−１それぞれがアイランド２８−２それぞれの直上に配置され、アイランド２８−２それぞれがアイランド２８−３それぞれの直上に配置されている。このように３層構造の場合にも、アイランド２８−２のサイズは、アイランド２８−１と同等または若干小さいことが望ましく、アイランド２８−３のサイズは、アイランド２８−２と同等または若干小さいことが望ましい。
【００７３】
また、導体構造体層２４ｊは、３層の微小粒子層２９−１乃至２９−３が形成された構成例であり、微小粒子層２９−１のアイランド２８−１に対応する微小粒子層２９−２のアイランド２８−２が内側にシフトして配置されている。さらに、微小粒子層２９−２のアイランド２８−２に対応する微小粒子層２９−３のアイランド２８−３が内側にシフトして配置されている。このように下層側のアイランド２８を内側にシフトさせることで、上側からの入射光を内側に曲げることができ、集光素子としての機能を備えることができる。
【００７４】
次に、図８には、導体構造体層２４を構成する各々のアイランド２８の位置関係が立体的に示されている。
【００７５】
アイランド２８のサイズは、10ｎｍ〜100ｎｍ程度の大きさと厚みとすることが好適である。アイランド２８−１からなる微小粒子層２９−１と、アイランド２８−２からなる微小粒子層２９−２との層間隔Ｄ１は、検出波長の四分の一波長（λ／４）が好適である。なお、層間隔Ｄ１は、設計自由度があるため、具体的には、半波長（λ／２）から八分の一波長（λ／８）程度の範囲であれば構わない。
【００７６】
また、隣接するアイランド２８−１どうしの間隔Ｄ２は、検出波長の半波長程度であり、この間隔Ｄ２を最適化することで所望の電磁波波長を選択することができる。また、隣接するアイランド２８−２どうしの間隔Ｄ３は、隣接するアイランド２８−１どうしの間隔Ｄ２と同等、または間隔Ｄ２よりも小さいことが好ましい。さらに、アイランド２８−２のサイズは、アイランド２８−１に比較して同等または小さいことが好ましい。
【００７７】
なお、図８には、２層構造の導体構造体層が示されているが、３層以上の導体構造体層においても、１層目の微小粒子層２９−１および２層目の微小粒子層２９−２の関係と、Ｎ−１層目の微小粒子層２９（Ｎ−１）およびＮ層目の微小粒子層２９Ｎの関係とは同等である。
【００７８】
なお、以上では、微小導体粒子であるアイランド２８が所定の周期間隔で２次元的に配置されたアイランドアレイ構造を採用した導体構造体層２４について説明したが、導体構造体層としては、導体薄膜に、所定の周期間隔で２次元的にホール（開口）が形成されたホールアレイ構造を採用してもよい。
【００７９】
次に、図９は、本発明を適用した固体撮像素子の第２の実施の形態を示す模式断面図である。図９には、図４の固体撮像素子２１と同様に、裏面照射型CMOS型の固体撮像素子に導体構造体層が実装された固体撮像素子２１Ａが示されている。
【００８０】
固体撮像素子２１Ａは、図４に示した固体撮像素子２１と同様に、上側から順に、オンチップマイクロレンズ２２、カラーフィルタ層２３Ａ、導体構造体層２４、フォトダイオード層２５、および信号配線層２６が積層されて構成されている。ここで、固体撮像素子２１Ａを構成するオンチップマイクロレンズ２２、導体構造体層２４、フォトダイオード層２５、および信号配線層２６は、図４の固体撮像素子２１の対応する各層と同様であり、その詳細な説明は省略する。
【００８１】
即ち、固体撮像素子２１Ａでは、カラーフィルタ層２３Ａが、固体撮像素子２１のカラーフィルタ層２３と異なる構成とされている。カラーフィルタ層２３Ａは、アルミニウムなどの導体薄膜３１を有しており、導体薄膜３１は、所定の周期間隔で２次元的にホールが形成されるホールアレイ構造となっており、メタルフィルタとして機能する。導体薄膜３１のホールアレイ構造において、ホール間隔は検出波長と同程度が好適である。
【００８２】
このようにカラーフィルタ層２３Ａに導体薄膜３１を採用することで、有機分子や顔料を採用する場合に比較して、劣化を抑制することができる。なお、図９の固体撮像素子２１Ａでは、導体構造体層２４の上層にカラーフィルタ層２３Ａが配置された構造となっているが、カラーフィルタ層２３Ａの上層に導体構造体層２４が配置されて構成されてもよい。
【００８３】
次に、図１０は、本発明を適用した固体撮像素子の第３の実施の形態を示す模式断面図である。図１０には、図４の固体撮像素子２１と同様に、裏面照射型CMOS型の固体撮像素子に導体構造体層が実装された固体撮像素子２１Ｂが示されている。
【００８４】
固体撮像素子２１Ｂは、上側から順に、オンチップマイクロレンズ２２、カラーフィルタ層２３、フォトダイオード層２５、導体構造体層２４、および信号配線層２６が積層されて構成されている。ここで、固体撮像素子２１Ｂを構成する各層は、図４の固体撮像素子２１の対応する各層と同様であり、その詳細な説明は省略する。
【００８５】
即ち、固体撮像素子２１Ｂでは、固体撮像素子２１とは異なり、フォトダイオード層２５の下層に導体構造体層２４が配置されている。
【００８６】
このように、フォトダイオード層２５の下層に導体構造体層２４を配置することにより、フォトダイオード層２５の下面での反射を防止することができ、混色の発生を抑制することができる。
【００８７】
即ち、シリコンの吸収が可視波長から近赤外波長域（380ｎｍ〜1100ｎｍ）に感度を有することにより、長波長の電磁波ほど吸収係数が小さくなる特性を有する結果、赤や近赤外波長成分はフォトダイオード層２５を透過してしまう。このとき、フォトダイオード層２５の下方に信号配線層２６が配置されている構成では、その界面で反射した成分が隣接画素に混入して混色の原因となることがある。これに対し、フォトダイオード層２５の下層に導体構造体層２４を配置することで、単層の金属薄膜では反射してしまう成分を互いの反射成分を干渉させてキャンセルアウトすることができ、上述のような界面での反射による混色の発生を抑制することができる。
【００８８】
次に、図１１は、本発明を適用した固体撮像素子の第４の実施の形態を示す模式断面図である。図１１には、図４の固体撮像素子２１と同様に、裏面照射型CMOS型の固体撮像素子に導体構造体層が実装された固体撮像素子２１Ｃが示されている。
【００８９】
固体撮像素子２１Ｃは、上側から順に、オンチップマイクロレンズ２２、カラーフィルタ層２３、導体構造体層２４Ｃ、およびフォトダイオード層２５が積層されて構成されている。ここで、固体撮像素子２１Ｃのオンチップマイクロレンズ２２、カラーフィルタ層２３、およびフォトダイオード層２５は、図４の固体撮像素子２１の対応する各層と同様であり、その詳細な説明は省略する。
【００９０】
即ち、固体撮像素子２１Ｃでは、固体撮像素子２１の導体構造体層２４と異なり、導体構造体層２４Ｃに配線３０が形成されている。このように、導体構造体層２４Ｃに、微小粒子層２９−１および２９−２とともに配線３０を形成することで、導体構造体層２４Ｃを追加することによる製造プロセスの増加を最小限に抑制することができる。
【００９１】
次に、図１２は、本発明を適用した固体撮像素子の第５の実施の形態を示す模式断面図である。図１２には、図４の固体撮像素子２１と同様に、裏面照射型CMOS型の固体撮像素子に導体構造体層が実装された固体撮像素子２１Ｄが示されている。
【００９２】
固体撮像素子２１Ｄは、導体構造体層２４Ｄ、フォトダイオード層２５、および信号配線層２６が積層されて構成されている。ここで、固体撮像素子２１Ｄのフォトダイオード層２５および信号配線層２６は、図４の固体撮像素子２１の対応する各層と同様であり、その詳細な説明は省略する。
【００９３】
即ち、固体撮像素子２１Ｄでは、導体構造体層２４Ｄが、固体撮像素子２１の導体構造体層２４と異なる構成とされている。固体撮像素子２１Ｄの導体構造体層２４Ｄには、３層の微小粒子層２９−１乃至２９−３が形成されている。そして、微小粒子層２９−１のアイランド２８−１の配置よりも、微小粒子層２９−２のアイランド２８−２がフォトダイオードの中央に偏って配置され、微小粒子層２９−２のアイランド２８−２の配置よりも、微小粒子層２９−３のアイランド２８−３がフォトダイオードの中央に偏って配置されている。このような配置により、上側から入射した光が微小粒子層２９−１乃至２９−３によりフォトダイオードの中央部分に集光される。
【００９４】
つまり、固体撮像素子２１Ｄは、微小粒子層２９−１乃至２９−３において下層に向かうに従いフォトダイオードの中央に偏るようにアイランド２８−１乃至２８−３の配置がシフトされているので、オンチップ集光素子としての機能を備えることになる。
【００９５】
次に、図１３は、本発明を適用した固体撮像素子の第６の実施の形態を示す模式断面図である。図１３には、図４の固体撮像素子２１と同様に、裏面照射型CMOS型の固体撮像素子に導体構造体層が実装された固体撮像素子２１Ｅが示されている。
【００９６】
固体撮像素子２１Ｅは、オンチップマイクロレンズ２２、カラーフィルタ層２３、導体構造体層２４Ｅ、フォトダイオード層２５、および信号配線層２６が積層されて構成されている。ここで、固体撮像素子２１Ｅのオンチップマイクロレンズ２２、カラーフィルタ層２３、フォトダイオード層２５、および信号配線層２６は、図４の固体撮像素子２１の対応する各層と同様であり、その詳細な説明は省略する。
【００９７】
即ち、固体撮像素子２１Ｅでは、導体構造体層２４Ｅが、固体撮像素子２１の導体構造体層２４と異なる構成とされている。固体撮像素子２１Ｅの導体構造体層２４Ｅでは、２層の微小粒子層２９−１および２９−２が形成されている。そして、微小粒子層２９−１では、画素ごとにアイランド２８−１が１個ずつ配置されるとともに、微小粒子層２９−２では、画素ごとにアイランド２８−２が１個ずつ配置されている。また、微小粒子層２９−２のアイランド２８−１は、微小粒子層２９−２のアイランド２８−１よりも若干小さいことが望ましい。
【００９８】
ここで、微小粒子層２９は、図６を参照して上述したような基本間隔でＸＹ平面に２次元周期的にアイランド２８が配置されて構成されるが、画素ないし複数画素からなる画素ブロック内に配置されるアイランド２８の周期数は、画素サイズに応じて増減する。例えば、画素サイズの１辺がアイランド２８の基本間隔のＸ倍（但し、Ｘは正の整数）よりも小さい場合は、Ｘ個よりも少ない数のアイランド数が好適である。また、画素サイズの他の１辺がアイランド２８の基本間隔のＹ倍（但し、Ｙは正の整数であり、Ｙと同じであっても良いし異なっても構わない）よりも小さい場合は、Ｙ個よりも少ない数のアイランド数が好適である。従って、画素のサイズが微細な場合は、ＸＹともにアイランド数が１、つまり１画素のＸＹ平面に１個のアイランド２８のみが配置されるような構成であっても構わない。
【００９９】
即ち、固体撮像素子２１Ｅの画素サイズが、アイランド２８どうしの基本間隔と同程度であるとき、画素ごとにＸＹ平面に複数のアイランド２８を展開することは困難である。そのため、固体撮像素子２１Ｅでは、画素ごとに１個のアイランド２８が配置されて微小粒子層２９が構成される。なお、図１３には、２層の微小粒子層２９−１および２９−２が設けられた構成例が示されているが、３層の微小粒子層を設けたり、それ以上の多層化を行うことができる。
【０１００】
次に、図１４は、導体構造体層２４を備えた固体撮像素子２１を搭載した撮像装置（デジタルスチルカメラ）の構成例を示すブロック図である。
【０１０１】
図１４において、撮像装置５１は、固体撮像素子２１、レンズ部５２、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換部５３、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５４、撮像制御部５５、レンズ制御部５６、ユーザインターフェイス５７、マイクロプロセッサ５８、画像処理部５９、画像圧縮部６０、およびストレージ部６１を備えて構成される。
【０１０２】
固体撮像素子２１は、上述したような導体構造体層２４を備えて構成されており、レンズ部５２を介して集光された光（光情報）は、各画素が有する光電変換素子により電荷信号に変換されて、Ａ／Ｄ変換部５３に出力される。
【０１０３】
レンズ部５２は、ズームレンズや結像レンズなどの複数枚のレンズ群を有しており、図示しない被写体からの光（画像情報）を、固体撮像素子２１の受光面に集光する。Ａ／Ｄ変換部５３は、固体撮像素子２１の各画素から出力される電荷信号を、画素の受光強度に対応したデジタル信号値に変換して、画素データとして出力する。ＤＳＰ５４は、Ａ／Ｄ変換部５３から出力される画素データに対して、デモザイクによる画像補正や、γ補正、ホワイトバランスなどの信号処理を施して画像を構築し、その画像データを撮像制御部５５に供給する。
【０１０４】
撮像制御部５５は、撮像装置５１の各ブロックの制御を行う。例えば、ユーザがシャッターボタン（図示せず）を操作したことを示す制御信号が、ユーザインターフェイス５７およびマイクロプロセッサ５８を介して撮像制御部５５に供給されたとする。この場合、撮像制御部５５は、そのユーザ制御に従って、ＤＳＰ５４から出力される画像データを、画像処理部５９に供給して画像処理を施し、画像圧縮部６０に供給して圧縮した後、ストレージ部６１に供給して記憶させる。
【０１０５】
レンズ制御部５６は、例えば、ユーザがズームレバー（図示せず）を操作したことを示す制御信号が、ユーザインターフェイス５７およびマイクロプロセッサ５８を介して供給されると、そのユーザ制御に従って、レンズ部５２を駆動してズーム倍率を調整する。
【０１０６】
ユーザインターフェイス５７は、図示しない操作部をユーザが操作すると、そのユーザの操作に応じた制御信号を取得して、マイクロプロセッサ５８に供給する。マイクロプロセッサ５８は、ユーザインターフェイス５７からの制御信号を、その制御に適したブロックに対して供給する。
【０１０７】
画像処理部５９は、ＤＳＰ５４から出力される画像データに対して、ノイズ除去などの画像処理を施す。画像圧縮部６０は、画像処理部５９により画像処理が施された画像データに対して、JPEG方式やMPEG方式などによる圧縮処理を施す。
【０１０８】
ストレージ部６１は、フラッシュメモリ（例えば、EEPROM（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）などの記憶部を有しており、画像圧縮部６０により圧縮処理が施された画像データを記憶する。また、ストレージ部６１に記憶されている画像データは、図示しないドライブを介して外部メディア６２に転送したり、図示しない通信部を介してインターネット６３にアップロードしたりすることができる。
【０１０９】
以上のように、導体構造体層２４を形成する微小導体粒子であるアイランド２８に付随する表面・局在プラズモンの特性を固体撮像素子２１に応用することで、固体撮像素子２１の高性能化を図ることができる。
【０１１０】
例えば、導体構造体層２４により、単位厚みあたりのシリコンにおける光吸収効率を改善することができる。特に、赤波長または近赤外線成分は、フォトダイオード層２５を形成するシリコンの浅い部分で効率よく光電変換される。これにより、シリコン基板の薄膜化、または、従来と同様の基板厚でも長波長成分の光電変換効率を向上することができる。
【０１１１】
また、赤波長または近赤外成分がシリコンの浅い部分で光電変換されるため、固体撮像素子２１の受光面に対して斜めに入射する入射光が近傍画素に入り込むことを抑制することができ、近傍画素への混色が発生することにより画像に及ぼされる悪影響を低減することができる。
【０１１２】
さらに、導体構造体層２４をカラーフィルタとして利用する場合には、従来の有機化合物または顔料を用いたカラーフィルタに比較してカラーフィルタ層そのものを低背化することができる。また、導体構造体層２４は金属により構成されているので、紫外線などの外的刺激に対する耐久性を向上させることができる。さらに、導体構造体層２４では、物理構造により透過波長を設定することができるので、任意の波長に最適化した色フィルタを実現することができる。
【０１１３】
また、導体構造体層２４では、微小粒子層２９を積層しているので、導体に付随する近接場光やダイポール輻射に指向性が発生するという特性により、導体構造体層２４が単層構造である場合に比較して、透過率の向上および反射の低減といった効果を得ることができる。また、このような特性を利用して、導体構造体層２４をフォトダイオード層２５の上層に配置することで、入射光強度の向上を図ることができる。また、このような特性を利用して、導体構造体層２４をフォトダイオード層２５の下層に配置することで、フォトダイオード層２５を透過した成分の反射防止および逆流防止を図ることができる。
【０１１４】
さらに、図１２の導体構造体層２４Ｄに示したように、上方から入射する光を中央に集光するオンチップ集光素子としての機能を実現することができる。
【０１１５】
次に、図１５は、導体構造体層２４を備えた表示パネルを搭載した信号表示装置の構成例を示すブロック図である。
【０１１６】
信号表示装置７１では、画像データを表す入力信号が画像入力部７２から入力され、バッファメモリ７３に一時的に蓄積された後、適宜、画像処理部７４に読み込まれて画像処理が施される。画像処理部７４により画像処理が施された画像データは、画像圧縮部７５により圧縮処理が施されて、ストレージ部７６に蓄積されたり、図示しないドライブを介して記録媒体７７に転送される。また、ユーザが図示しない操作部を操作することにより入力される制御信号が、ユーザインターフェイス７８およびマイクロプロセッサ７９を介して、信号表示装置７１内の各部に供給される。
【０１１７】
また、画像処理部７４により画像処理が施された画像データは、バックライト制御部８０およびタイミング制御部８１の制御により、表示パネル８２に描画される。表示パネル８２は、バックライト８３、発光パネル８４、フィルタアレイ８５、および表示部８６を備えている。表示パネル８２では、バックライト制御部８０およびタイミング制御部８１の制御に応じてバックライト８３および発光パネル８４が発光することにより、所望の色を表示するフィルタアレイ８５を介して、表示部８６に画像が表示される。
【０１１８】
ここで、信号表示装置７１では、表示パネル８２を構成するフィルタアレイ８５やバックライト８３の反射防止膜として、導体構造体層２４を用いることができる。
【０１１９】
次に、図１６は、導体構造体層２４を備えた光信号検出部を搭載した情報通信装置の構成例を示すブロック図である。
【０１２０】
情報通信装置９１では、例えば、画像データを表す入力光信号が、光信号検出部９２が有する光電変換素子により検出され、電気的な信号に変換されて画像処理部９３に供給される。そして、画像データは画像処理部９３により画像処理が施された後、画像圧縮部９４により圧縮処理が施されて、ストレージ部９５に蓄積されたり、図示しないドライブを介して記録媒体９６に転送される。また、ユーザが図示しない操作部を操作することにより入力される制御信号が、ユーザインターフェイス９７およびマイクロプロセッサ９８を介して、情報通信装置９１内の各部に供給される。
【０１２１】
また、画像処理部９３により画像処理が施された画像データは、バッファメモリ９９に一時的に蓄積された後、適宜、LED（Light Emitting Diode）光源制御部１００に読み出され、LED光源制御部１００が光信号送信部１０１を制御することにより、出力光信号として外部に送信される。
【０１２２】
ここで、情報通信装置９１では、光信号検出部９２の光電変換素子の受光面の上層に、導体構造体層２４を採用することができ、導体構造体層２４の反射防止機能により、光信号の受信効率を向上させることができる。
【０１２３】
次に、導体構造体層２４を構成する微小粒子層２９の製造方法について説明する。
【０１２４】
まず、基板となる受光面上層に絶縁層を作製し、その絶縁層の上にアルミニウムからなるメタル層をスパッタリング（物理的薄膜形成技術（PVD：Physical Vapor Deposition））により全面被覆させる。次に、全面被覆されたメタル層上層にフォトマスクを被覆する。フォトマスクにはポジ型のレジストを採用することができ、レジストを塗布した後にベークする。
【０１２５】
そして、縮小投影露光により、レジストに微小粒子層２９を形成するアイランド２８に応じた導体パターンを転写する。導体パターンの転写には、高解像度での加工に適したＡｒＦ（フッ化アルゴン）レーザ、Ｆ２エキシマレーザ、極端紫外線露光（EUVL：Extreme Ultra Violet Lithography）、電子線縮小転写露光（Electron Projection Lithography）、Ｘ線リソグラフィなどを用いたリソグラフィが好適である。その他、電子線で直接描画する電子線リソグラフィを用いることができる。
【０１２６】
その後、不要なメタル領域を反応性イオンエッチングにより除去することで、所望の導体パターンによる微小粒子層２９が実現される。
【０１２７】
そして、微小粒子層２９を２層または３層以上積層する場合には、上述の工程が繰り返して行われ、積層構造の導体構造体層２４を製造することができる。
【０１２８】
なお、その他の加工方法としては、熱サイクルナノインプリント法や光ナノインプリント法などにより微細加工を施し、その微細加工により形成された溝部分にメタル層を充填して、表面を研磨する方法を採用してもよい。
【０１２９】
また、微小粒子層２９を高精度で実現することができれば、上述の製造方法に限定されるものではない。また、上述の製造方法では、一般的なCMOS型固体撮像素子の製造プロセスで信号配線層や遮光膜として用いられているアルミニウムを利用して導体構造体層２４を実装する手法について説明したが、アルミニウム以外の導体、例えば、銀などを利用してもよい。
【０１３０】
また、導体構造体層２４は、固体撮像素子２１の光検出素子面上にシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜などからなる絶縁層を介して微小粒子層２９を多層に積層する構造を基本とする。そして、光検出素子としては、CMOS型固体撮像素子に限定されるものではなく、CCD型固体撮像素子でもよいし、光電変換機能を有する素子であれば任意の素子を採用してもよいことは言うまでもない。また、光電変換素子の構造および製造方法については、既に公知技術であるため詳細な説明は省略する。
【０１３１】
また、固体撮像素子２１は、撮像装置５１の他、撮像デバイスを備えたカムコーダや情報端末装置に適用することができる。
【０１３２】
ここで、本明細書において、プラズモン共鳴体とは、図４を参照して説明したような所定の周期間隔で、導体金属の粒子であるアイランド２８が微細加工により形成された構造体の他、ホール（貫通穴または非貫通穴）が微細加工により形成された導体金属の構造体を含み、これらを、所定の周期間隔で凹凸構造を持つ導体金属の構造体と称する。即ち、プラズモン共鳴体は、ホールまたはアイランドが所定の周期間隔で繰り返して配置されるパターン構造を有していればよい。なお、プラズモン共鳴体は、ホールまたはアイランドが２次元配列されて構成される他、例えば、ホールまたはアイランドが１次元配列（線状に配置）されて構成されていてもよい。
【０１３３】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１３４】
２１  固体撮像素子，  ２２  オンチップマイクロレンズ，  ２３  カラーフィルタ層，  ２４  導体構造体層，  ２５  フォトダイオード層，  ２６  信号配線層，  ２７  誘電体層，  ２８  アイランド，  ２９  微小粒子層，  ３０  配線，  ３１  導体薄膜
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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