JP2021141264A - 固体撮像素子および電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】固体撮像素子において、分光精度の高い分光スペクトルを得る。【解決手段】固体撮像素子は、半導体基板とフィルタとを備える。半導体基板には、フォトダイオードが形成される。フィルタは、半導体基板の受光面側に積層される多層構造に含まれる。フィルタは、主光線の入射方向に従って、周期パターン配列を回転させたものである。フィルタとしては、例えば、伝播型表面プラズモン共鳴フィルタや、局在型表面プラズモン共鳴フィルタが用いられる。【選択図】図１

Description

本技術は、固体撮像素子に関する。詳しくは、周期パターン配列を有するフィルタを備える固体撮像素子および電子機器に関する。
従来、マルチ分光を検知することができる固体撮像素子として、例えば、表面プラズモン共鳴フィルタなどのフィルタを用いて、光の３原色以上の多帯域で複数の分光を行う技術が知られている。例えば、所定の周期間隔で凹凸構造を持つ導体金属の構造体であるプラズモン共鳴体により構成されるフィルタを備えた撮像素子が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０１２−０５９８６５号公報
上述の従来技術では、周期パターン配列を有するフィルタを備えることにより、複数の分光を行うことができる。しかしながら、上述の従来技術では、像面に主光線が入射する場合、入射方向によって分光形状が変化するため、マルチ分光の波長精度が劣化するおそれがある。この場合、像高だけでなく、その像面位置によって分光特性が変化するため、マルチ分光としては信号処理後の半値幅が増加し、または、ピーク波長のシフトが起こることにより、マルチ分光としての精度劣化を引き起こすおそれがある。
本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、固体撮像素子において、分光精度の高い分光スペクトルを得ることを目的とする。
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、フォトダイオードが形成される半導体基板と、上記半導体基板の受光面側に積層される多層構造に含まれて主光線の入射方向に従って周期パターン配列を回転させたフィルタとを具備する固体撮像素子および電子機器である。これにより、主光線の入射方向による分光形状の変化を吸収するという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、上記フィルタは、所定の画素群を単位としてその画素群に含まれる少なくとも１つの画素において上記主光線の入射方向と上記周期パターン配列の回転角度とが一致するようにしてもよい。これにより、主光線の入射方向による分光形状の変化を画素毎に吸収するという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、上記フィルタは、撮像面の中心から見た上記主光線の入射方向と上記周期パターン配列の回転角度とが一致するようにしてもよい。これにより、主光線の入射方向による分光形状の変化を吸収するという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、上記フィルタは、上記主光線の入射方向に応じて上記周期パターン配列の周期ピッチが異なるようにしてもよい。これにより、分光のピーク波長の長波長シフトを補正するという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、上記フィルタは、上記主光線の入射方向の角度の余弦に比例するように周期が異なるようにしてもよい。これにより、分光のピーク波長の長波長シフトを近似的に補正するという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、上記フィルタは、プラズモン共鳴フィルタであってもよい。この場合において、上記フィルタは、伝播型表面プラズモン共鳴フィルタであってもよく、また、局在型表面プラズモン共鳴フィルタであってもよい。
また、この第１の側面において、上記フィルタよりも上層の最表面に配置されるモスアイ構造をさらに具備してもよい。これにより、表面反射を減少させるという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、上記フィルタは、光の３原色以上の多帯域で複数の分光を行うことが想定される。これにより、複数の分光を用いたアプリケーションに応用するという作用をもたらす。
本技術の実施の形態における固体撮像素子１００のデバイス構造の一例を示す断面図である。 本技術の実施の形態における固体撮像素子１００の主光線の入射方向の一例を示す図である。 本技術の実施の形態における伝播型表面プラズモン共鳴フィルタの表面形状の一例を示す図である。 表面プラズモン共鳴フィルタの分光特性の第１の例を示す図である。 表面プラズモン共鳴フィルタの分光特性の第２の例を示す図である。 表面プラズモン共鳴フィルタの分光特性の第３の例を示す図である。 本技術の実施の形態における伝播型表面プラズモン共鳴フィルタのパターンの一例を示す図である。 本技術の実施の形態における伝播型表面プラズモン共鳴フィルタのパターンの他の例を示す図である。 本技術の実施の形態におけるフィルタ２００の単位格子の例を示す図である。 本技術の実施の形態における局在型表面プラズモン共鳴フィルタの表面形状の一例を示す図である。 本技術の実施の形態における表面プラズモン共鳴フィルタの回折格子による表面プラズモン励起を示す図である。 本技術の実施の形態における表面プラズモン共鳴フィルタの表面プラズモンの共鳴条件を示す図である。 表面プラズモン共鳴フィルタの補正前後の分光特性の第１の例を示す図である。 表面プラズモン共鳴フィルタの補正前後の分光特性の第２の例を示す図である。 表面プラズモン共鳴フィルタの補正前後の分光特性の第３の例を示す図である。 本技術の実施の形態におけるフィルタ２００のパターン配列の例を示す図である。 本技術の実施の形態における固体撮像素子１００のデバイス構造の変形例を示す断面図である。 本技術の実施の形態におけるモスアイ構造３００の製造方法の第１の例を示す図である。 本技術の実施の形態におけるモスアイ構造３００の製造方法の第２の例を示す図である。 本技術の実施の形態におけるモスアイ構造３００を備える固体撮像素子１００の分光特性の例を示す図である。 本技術の実施の形態における固体撮像素子１００の農作物等育成への応用例を示す図である。 本技術の実施の形態における固体撮像素子１００の人肌検知への応用例を示す図である。 本技術の実施の形態における固体撮像素子１００の適用例である電子機器の構成例を示す図である。
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．実施の形態
２．変形例
３．応用例
４．適用例
＜１．実施の形態＞
［デバイス構造］
図１は、本技術の実施の形態における固体撮像素子１００のデバイス構造の一例を示す断面図である。
固体撮像素子１００は、複数の画素がアレイ状に配置されたものである。この固体撮像素子のデバイス構造は、半導体基板１１０に、反射防止膜１２０と、シリコン酸化膜１３０と、遮光膜１４０と、フィルタ２００と、シリコン酸化膜１５０と、シリコン酸窒化膜１６０と、シリコン窒化膜１７０と、シリコン酸窒化膜１８０と、シリコン酸化膜１９０とを積層した多層構造を備える。半導体基板１１０には、ＰＮ接合のフォトダイオードが画素ごとに形成される。
反射防止膜１２０は、半導体基板１１０の表面における光の反射を防止するものであり、例えば、酸化ハフニウムや窒化シリコンなどが半導体基板１１０の表面に成膜されることにより構成される。
シリコン酸化膜１３０、１５０および１９０は、絶縁性を備えた絶縁膜であり、例えば、ＳｉＯ２により形成される。
遮光膜１４０は、画素間の光の漏れを遮光して、隣接画素への混色を防止するものである。この遮光膜１４０は、例えば、Ｗにより形成される。
フィルタ２００は、分光を行うための光学素子である。この実施の形態では、フィルタ２００としてプラズモン共鳴フィルタを利用することを想定する。
シリコン酸窒化膜１６０および１８０は、反射防止のための層であり、例えば、ＳｉＯＮにより形成される。
シリコン窒化膜１７０は、フィルタ２００を酸化から保護するためのパッシベーション膜である。このシリコン窒化膜１７０は、例えば、Ｓｉ３Ｎ４により形成される。
なお、これらの構造の上に、入射光を集光するためのＯＣＬ（On Chip Lens）を備えてもよい。
［分光特性］
図２は、本技術の実施の形態における固体撮像素子１００の主光線の入射方向の一例を示す図である。
像面に主光線が入射する場合、像高が高くなるにつれて、固体撮像素子１００の受光面の中心Ｏに対して垂直に入射する光の主光線４０に対する傾きが大きくなる。これにより、光の主光線４１がレンズ４００を介して固体撮像素子１００の受光面に入射する角度（Chief Ray Angle：ＣＲＡ）θが大きくなる。プラズモン共鳴フィルタでは、この入射角θによって分光形状が変化することが知られている。
図３は、本技術の実施の形態における伝播型表面プラズモン共鳴フィルタの表面形状の一例を示す図である。
プラズモン共鳴フィルタの一種である伝播型表面プラズモン共鳴フィルタでは、金属膜に複数の孔が周期的に設けられた構成を備える。複数の孔は、回折格子として機能し、孔の周期や孔径を制御することによって、分光特性を制御することが可能である。
ここでは、孔の配置として菱形を単位格子とした場合において説明する。この場合、ある孔を基準として近傍の孔の方向をＸ方向とする。すなわち、１つを基準として１周期６０度毎にＸ方向となる。一方、Ｘ方向の中間の方向をＹ方向とする。Ｙ方向についても同様に、１つを基準として１周期６０度毎にＹ方向となる。このとき、同じ角度の斜め入射でも、Ｘ方向とＹ方向とで異なる分光となる。このことは、入射方向によって分光形状が変化することを意味する。
すなわち、像高だけでなく、その像面位置によって分光特性が変化するために、光の３原色以上の多帯域で分光を行うマルチ分光としては信号処理後の半値幅が増加し、または、ピーク波長のシフトが起こるという現象が生じる。これにより、マルチ分光としての精度劣化が生じるおそれがある。
図４乃至図６は、表面プラズモン共鳴フィルタの分光特性の例を示す図である。
フィルタ条件は、何れも周期Ｓ０＝３５０ｎｍ、孔径Φ＝２１０ｎｍである。入射角度θは、図４が２５度、図５が３０度、図６が３５度である。また、比較のために、像高ゼロの角度 θ＝０度の垂直入射のときの分光特性も同時に示している。
これらの結果から、垂直入射に比べて、斜め入射することにより主ピークが長波長側にシフトすることが示されている。また、Ｘ方向とＹ方向の入射方向でも分光が変化しているが、角度が大きくなるほど、主ピーク強度が低下するとともに、Ｘ方向とＹ方向の入射方向の違いによる分光の乖離が大きくなる傾向がある。
［フィルタ配列］
図７は、本技術の実施の形態における伝播型表面プラズモン共鳴フィルタのパターンの一例を示す図である。
伝播型表面プラズモン共鳴フィルタは、金属２１０の膜に複数の孔２２０が周期的に設けられた構成を備える。金属２１０としては、例えば、ＡｌＣｕが想定されるが、純Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ等の金属であってもよい。この伝播型表面プラズモン共鳴フィルタの厚みは、例えば１５０ｎｍ程度である。
また、この伝播型表面プラズモン共鳴フィルタの上下層および孔２２０の中には、酸化膜等の誘電体が存在してもよい。また、孔２２０の構造をここでは円形としているが、正方形、長方形、六方形など、何れの形状であってもよい。
ここでは、伝播型表面プラズモン共鳴フィルタの孔２２０の配列として菱形格子を単位格子とする。そして、撮像面の各画素に対して、主光線の入射方向と菱形格子の配列の位置関係が常に一定になるように回転させて配列させる。すなわち、単位格子の周期パターン配列を、主光線の入射方向に従って回転させた配置を備える。これにより、撮像面の中心から見て、主光線の入射方向と周期パターン配列の回転角度とが一致する。このように各画素のフィルタ配列の方位を撮像面に対して少しずつ回転させて変化させることにより、像面位置や主光線の入射方向によらず一定になるマルチ分光の分光特性が得られる。
図８は、本技術の実施の形態における伝播型表面プラズモン共鳴フィルタのパターンの他の例を示す図である。
上の例では菱形配列について説明したが、この例のように、正方形配列であっても、同様に方位を回転させることにより、常に一定になるマルチ分光の分光特性を得ることができる。
図９は、本技術の実施の形態におけるフィルタ２００の単位格子の例を示す図である。
同図におけるａは、単位格子が正方形配列である場合の例を示す。同図におけるｂは、単位格子が長方形配列である場合の例を示す。同図におけるｃは、単位格子が平行四辺形配列である場合の例を示す。
これらの配列およびその他の配列でも、全ての配列において、主光線の入射方向と配列の関係を一致させることによって、同様の効果が得られる。
図１０は、本技術の実施の形態における局在型表面プラズモン共鳴フィルタの表面形状の一例を示す図である。
上述の説明では伝播型表面プラズモン共鳴フィルタへの適用例について説明したが、この実施の形態は局在型表面プラズモン共鳴フィルタに適用してもよい。局在型表面プラズモン共鳴フィルタでは、誘電体２３０に金属２４０が点在した構造を備える。誘電体２３０としては、例えば、ＳｉＯ２が想定される。この場合、金属２４０の配列を単位格子とする。そして、伝播型表面プラズモン共鳴フィルタと同様に、単位格子の周期パターン配列を、主光線の入射方向に従って回転させた配置を備える。
このように、本技術の実施の形態によれば、フィルタの単位格子の周期パターン配列を、主光線の入射方向に従って回転させることにより、像面位置や主光線の入射方向によらず一定になるマルチ分光の分光特性を得ることができる。
＜２．変形例＞
［補正］
上述の実施の形態では、フィルタの単位格子の周期パターン配列を主光線の入射方向に従って回転させることにより、分光特性の改善を図っていた。これに対し、さらに、像高が高くなるにつれて同時に孔の周期を短くして、分光のピーク波長の長波長シフトを補正してもよい。
図１１は、本技術の実施の形態における表面プラズモン共鳴フィルタの回折格子による表面プラズモン励起を示す図である。
回折格子が存在する場合の表面プラズモンの波数ｋSPの構造条件は、入射光の波数のＸ成分ｋ0Ｓｉｎθと回折格子の波数２πｍ／Ｓから、次式により表される。
ｋSP＝−ｋ0Ｓｉｎθ＋２πｍ／Ｓ 式（１）
ここで、ｋ0は入射光の波数であり、θは入射光の角度である。また、ｍは次数で、Ｓは回折格子の周期である。
さらに、金属とその周辺媒質で決まる表面プラズモンの波数ｋSPの物性条件は、次式により表される。
ｋSP＝（ω／ｃ）（（ε1ε2）／（ε1＋ε2））1/2 式（２）
ここでｃは光速であり、ωはプラズマ周波数である。また、ε1およびε2は、それぞれ金属および周辺媒質の誘電率である。
図１２は、本技術の実施の形態における表面プラズモン共鳴フィルタの表面プラズモンの共鳴条件を示す図である。
同図において、横軸は波数ｋxであり、縦軸はプラズマ周波数ωである。垂直または斜めの線が式（１）の構造条件である。曲線が式（２）の物性条件である。なお、この表面プラズモンの曲線は、
ω＝ωP／２1/2
に漸近する。ここで、ωPは、プラズマ周波数であり、真空の誘電率ε0で決まる角振動数ωP＝（ne／ε0＊ｍ）1/2となる。
表面プラズモンの共鳴条件のためには、上の式（１）と式（２）を満たす交点の条件が必要となる。ここで、垂直入射のときに比べて、斜入射のときに式（１）の左項の波数成分ｋ0Ｓｉｎθほど減少するため、結果として長波長シフトする。これを補正するためには、図のようにフィルタの孔の周期Ｓを変化させる。Ｓ'をその補正周期とすると、厳密には
Ｓ'＝｛１／（１＋Ｓｉｎθ）｝×Ｓ
となる。このとき、近似的に
Ｓ'＝Ｃｏｓθ×Ｓ
としてもよい。すなわち、表面プラズモン共鳴フィルタは、主光線の入射方向の角度の余弦に比例するように、その周期が異なる。
図１３乃至図１５は、表面プラズモン共鳴フィルタの補正前後の分光特性の例を示す図である。フィルタ条件は、何れも周期Ｓ０＝３５０ｎｍ、孔径Φ＝２１０ｎｍである。
図１３におけるａは、補正していない場合の角度θ＝２５度で斜めに光入射したときの分光特性である。なお、角度θ＝０度（Ref.）の垂直入射の分光特性も同時にプロットしている。
図１３におけるｂは、角度θ＝２５度で光入射に対して各像面に対して主光線のフィルタ配列に対する入射方向をＸ方向だけ、または、Ｙ方向だけの２通りに限って補正して、かつ、周期Ｓを同時に補正した分光特性と、角度θ＝０度（Ref.）の垂直入射の分光特性（補正無）を示す。このときの周期補正Ｓは、
Ｓ＝Ｓ０×Ｃｏｓ（２５度）＝３１７ｎｍ
となる。この結果から、補正処理の分光では主ピークの波長が、垂直入射のピーク波長にほぼ一致していることが分かる。
同様に、図１４は、入射角度θ＝３０度で光を斜入射したときの同様な補正（Ｓ＝３００ｎｍ）の有無の分光特性を示す。また、図１５は、入射角度θ＝３５度で光を斜入射したときの同様な補正（Ｓ＝２８７ｎｍ）の有無の分光特性を示す。これらの結果から、像高の高い主光線の入射角度 θ＝３０〜３５度でも、補正後の分光では主ピークの波長がほぼ撮像面中心（像高ゼロの垂直入射）のピーク波長に一致し、ピーク波長の補正ができていることが分かる。なお、パターンを回転させることにより、Ｘ方向のみまたはＹ方向のみの何れかの分光に統一することが可能である。また、Ｘ方向およびＹ方向の中間の任意の方向であってもよい。
［繰り返しパターン配列］
図１６は、本技術の実施の形態におけるフィルタ２００のパターン配列の例を示す図である。
この例では、４×４画素において各画素の孔の周期と孔径を変えて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繰り返しパターンで配列している。ここでは４×４画素の例を示したが、繰り返しパターンは任意のｎ（ｎは整数）のｎ×ｎ画素であってもよい。また、縦横比が異なるように、任意のｍ（ｍは整数）を想定してｍ×ｎ画素の繰り返しパターンであってもよい。
このような複数の分光に信号処理を施すことによって、マルチ分光の画像を得ることができる。このマルチ分光による信号から、後述するように、農業や生体検知などの様々なアプリケーションに応用することができる。
［モスアイ構造］
上述の実施の形態において、表面をモスアイ（Moth Eye）構造としてもよい。これにより表面反射を減少させて、表面反射波との光干渉での分光の振動（リップル）が無くなり、よりマルチ分光としての精度を向上させることができる。
図１７は、本技術の実施の形態における固体撮像素子１００のデバイス構造の変形例を示す断面図である。
この変形例のデバイス構造は、上述の実施の形態の構造の表面にモスアイ構造３００を備える。このモスアイ構造３００は、フィルタ２００よりも上層側の表面における反射率を１％以下に抑制する。これにより、モスアイ構造３００は、フィルタ２００よりも上層での干渉効果を弱めることができる。
図１８は、本技術の実施の形態におけるモスアイ構造３００の製造方法の第１の例を示す図である。
モスアイ構造３００を製造するためには、波長以下の微細加工が必要である。そこで、ここではナノインプリント技術を用いた製造方法について説明する。まず、鋳型であるモールド３０を予め準備する。例えば、電子線リソグラフィーによるレジストで波長オーダより小さいパターンで、例えばシリコン基板をドライエッチングで加工してモールドとしてもよい。
そして、基板３１０上に、例えば紫外線硬化性の樹脂３２０をスピンコートで塗布する。さらに、モールドを押し当てた状態で紫外線を照射して樹脂３２０を固める。次に、モールドを剥離すれば、樹脂３２０にモスアイ構造が転写される。
図１９は、本技術の実施の形態におけるモスアイ構造３００の製造方法の第２の例を示す図である。
この第２の例では、半導体基板１１０からシリコン酸窒化膜１８０までの構造体とは別個に、樹脂基板３０１の表面上にモスアイ構造３００を形成し、これを貼り合わせることにより固体撮像素子１００を製造することができる。
図２０は、本技術の実施の形態におけるモスアイ構造３００を備える固体撮像素子１００の分光特性の例を示す図である。
このグラフは、モスアイ構造３００を備える固体撮像素子１００に対して上側から光を入射したときの分光感度特性を、３次元のＦＤＴＤ（Finite-Difference Time-Domain）法でシミュレーションした結果を示している。このようにモスアイ構造を採用することにより、リップルが低減され、マルチ分光としての精度を向上させることができる。
＜３．応用例＞
［農作物等育成］
図２１は、本技術の実施の形態における固体撮像素子１００の農作物等育成への応用例を示す図である。
同図は、植物状態による反射率の分光特性を示している。このような植生の分布状況や活性度を示す指標は、ＮＤＶＩ（Normalized Difference Vegetation Index：正規化差植生指標）と称される。同図より、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により、健康な植物、弱った植物、および枯れた植物で反射率が異なることが分かる。例えば、この反射率は主に植物の葉からのものである。そして、これらの結果から、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することで、植物の植生状態を感知できることができる。
例えば、波長６００〜７００ｎｍ域を検出する固体撮像素子と、波長７００〜８００ｎｍ域を検出する固体撮像素子との２つを用いて、２つの信号値の関係から植生状態を感知することができる。また、波長４００〜６００ｎｍ域を検出する固体撮像素子と、波長８００〜１０００ｎｍ域を検出する固体撮像素子との２つを用いて、２つの信号値の関係から植生状態を感知することができる。さらに、検出精度の向上を図るために、３つ以上の固体撮像素子を用いて、３つ以上の複数の波長域を検出して、それらの信号値の関係から植生状態を感知してもよい。
したがって、このような波長域を検出可能な固体撮像素子を、例えば、ドローン等の小型無人航空機に搭載して、上空から農作物の育成状態を観測して、作物の育成を進めることができる。
［人肌検知］
図２２は、本技術の実施の形態における固体撮像素子１００の人肌検知への応用例を示す図である。
同図は人肌の反射率の分光スペクトル特性であり、同図から波長４５０〜６５０ｎｍの範囲において反射率が大きく変化することが分かる。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、５５０ｎｍ、および、６５０ｎｍの３分光を検知することにより、被写体が人肌かどうかの認証が可能となる。例えば、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、人肌と区別することができる。
したがって、このような波長域を検出可能な固体撮像素子を、例えば、生体認証装置に搭載することで、顔や指紋、虹彩などの偽造防止に応用することができ、より精度の高い生体認証が可能となる。
＜４．適用例＞
［電子機器］
図２３は、本技術の実施の形態における固体撮像素子１００の適用例である電子機器の構成例を示す図である。
電子機器は、レンズ４００、固体撮像素子１００、信号処理回路５１０、モニタ５３０、および、メモリ５２０を備える。この電子機器は、静止画像および動画像を撮像可能である。
レンズ４００は、少なくとも１枚のレンズを備え、被写体からの入射光を固体撮像素子１００に導いて、固体撮像素子１００の受光面に結像させる。
固体撮像素子１００には、レンズ４００を介して受光面に結像される像に応じて、一定期間、電荷が蓄積される。そして、固体撮像素子１００に蓄積され電荷に応じた信号が信号処理回路５１０に供給される。
信号処理回路５１０は、固体撮像素子１００から出力された画素信号に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路５１０が信号処理を施すことにより得られた画像データは、モニタ５３０に供給されて表示され、または、メモリ５３０に供給されて記憶される。
このような電子機器において、固体撮像素子１００に上述の実施の形態のフィルタ２００を使用することにより、像面位置や主光線の入射方向によらず一定になるマルチ分光の分光特性を得ることができる。
なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）フォトダイオードが形成される半導体基板と、
前記半導体基板の受光面側に積層される多層構造に含まれて主光線の入射方向に従って周期パターン配列を回転させたフィルタと
を具備する固体撮像素子。
（２）前記フィルタは、所定の画素群を単位としてその画素群に含まれる少なくとも１つの画素において前記主光線の入射方向と前記周期パターン配列の回転角度とが一致する
前記（１）に記載の固体撮像素子。
（３）前記フィルタは、撮像面の中心から見た前記主光線の入射方向と前記周期パターン配列の回転角度とが一致する
前記（１）または（２）に記載の固体撮像素子。
（４）前記フィルタは、前記主光線の入射方向に応じて前記周期パターン配列の周期ピッチが異なる
前記（１）から（３）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（５）前記フィルタは、前記主光線の入射方向の角度の余弦に比例するように周期が異なる
前記（１）から（４）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（６）前記フィルタは、プラズモン共鳴フィルタである
前記（１）から（５）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（７）前記フィルタは、伝播型表面プラズモン共鳴フィルタである
前記（１）から（６）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（８）前記フィルタは、局在型表面プラズモン共鳴フィルタである
前記（１）から（６）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（９）前記フィルタよりも上層の最表面に配置されるモスアイ構造をさらに具備する
前記（１）から（８）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１０）前記フィルタは、光の３原色以上の多帯域で複数の分光を行う
前記（１）から（９）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１１）フォトダイオードが形成される半導体基板と、前記半導体基板の受光面側に積層される多層構造に含まれて主光線の入射方向に従って周期パターン配列を回転させたフィルタとを備える固体撮像素子
を具備する電子機器。
（１２）前記フィルタは、光の３原色以上の多帯域で複数の分光を行い、
前記複数の分光の分布に応じて分析を行うための前記（１１）に記載の電子機器。
３０ モールド
１００ 固体撮像素子
１１０ 半導体基板
１２０ 反射防止膜
１３０、１５０、１９０ シリコン酸化膜
１４０ 遮光膜
１６０、１８０ シリコン酸窒化膜
１７０ シリコン窒化膜
２００ フィルタ
２１０、２４０ 金属
２２０ 孔
２３０ 誘電体
３００ モスアイ構造
４００ レンズ

Claims (12)

  1. フォトダイオードが形成される半導体基板と、
    前記半導体基板の受光面側に積層される多層構造に含まれて主光線の入射方向に従って周期パターン配列を回転させたフィルタと
    を具備する固体撮像素子。
  2. 前記フィルタは、所定の画素群を単位としてその画素群に含まれる少なくとも１つの画素において前記主光線の入射方向と前記周期パターン配列の回転角度とが一致する
    請求項１記載の固体撮像素子。
  3. 前記フィルタは、撮像面の中心から見た前記主光線の入射方向と前記周期パターン配列の回転角度とが一致する
    請求項１記載の固体撮像素子。
  4. 前記フィルタは、前記主光線の入射方向に応じて前記周期パターン配列の周期ピッチが異なる
    請求項１記載の固体撮像素子。
  5. 前記フィルタは、前記主光線の入射方向の角度の余弦に比例するように周期が異なる
    請求項１記載の固体撮像素子。
  6. 前記フィルタは、プラズモン共鳴フィルタである
    請求項１記載の固体撮像素子。
  7. 前記フィルタは、伝播型表面プラズモン共鳴フィルタである
    請求項１記載の固体撮像素子。
  8. 前記フィルタは、局在型表面プラズモン共鳴フィルタである
    請求項１記載の固体撮像素子。
  9. 前記フィルタよりも上層の最表面に配置されるモスアイ構造をさらに具備する
    請求項１記載の固体撮像素子。
  10. 前記フィルタは、光の３原色以上の多帯域で複数の分光を行う
    請求項１記載の固体撮像素子。
  11. フォトダイオードが形成される半導体基板と、前記半導体基板の受光面側に積層される多層構造に含まれて主光線の入射方向に従って周期パターン配列を回転させたフィルタとを備える固体撮像素子
    を具備する電子機器。
  12. 前記フィルタは、光の３原色以上の多帯域で複数の分光を行い、
    前記複数の分光の分布に応じて分析を行うための請求項１１記載の電子機器。
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