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“Story of Image Sensor, Intelligent Electric Eye” Slide 25
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“Story of Image Sensor, Intelligent Electric Eye” Slide 25
+++++++++++++ Yoshiaki Hagiwara +++++++++++++++
右下の断面図は、裏面照射型の、CMOS
Image Sensorの断面写真です。
受光面が下側にあります。
そしてデジタル回路の出力回路がある主面が、
上側になっており、かつさらに、その主面に、
別のチップの主面が、張り合わせされて、
くっついています。
ちょうどこの写真の、ボンディングインタフェースの
横線のところでくっついています。
その上がデジタル処理用のチップになっています。
その回路構成が上の回路図の形になりますが、
こういうことをすることによって、横型の
オーバーフロードレンが、実装可能になり、
面積に余裕が出来て、かつ電子シャッター、
electric shutter gateも装備することができて、
それによって、過剰電荷に関する制御とか、
電子シャッター機能も可能になっています。
もともと、これは今から45年前1975年に
萩原が発明考案した構造でした。
当時27歳の時の発明なんですが、当時は
CCDを想定した形になります。
そしてこれのもうひとつの特徴は、
表面がP+で、ピン止めされた受光
構造になっているで、かつ受光表面
のP+Pの不純物濃度バリア効果を
利用して、表面近傍での、短波長
青色光の光電変換を実現している
ということです。
これは特に青色の短波長光がシリコンの
表面で、２ミクロン以内でないと、
シリコンの中を透過できないという事で、
この 0．2 ミクロン以内に 通常 PN接を
形成することは不可能です。
それが理由で、その青色感度を向上
させるために、埋め込み型の
Photodiodeの形でかつ、表面がピン
止めさらた Pinned Photodiode
としたものです。
これが世界最初のPinned Photoidode
の考案になります。
1975年１０月２３日がPinned Photoidode
の誕生の日になります。
かつ当時、グローバルシャッターゲートを
主面側に用意して、clock V1 mode で
この グローバルシャッターゲートの
MOS容量に 信号電荷を一時的に保存して、
その後順次、ノーマルモード ( clock V2 and
V3 mode ) で CCD型電荷転送モードで、
clock V2 と V3 のクロック動作で、合計で
３値の clock 駆動方式を提案して、かつ、
裏面照射型 ITL 方式の CCD型電荷転送する
という工夫を考案しました。
当然この受光構造はそのままで、このCCD型
の電荷転送装置だけでなく、現在主流となった、
CMOS型電荷転送装置でも置き換え動作が可能です。
これが今の皆さんがお使いの高画質、超感度の、
裏面照射型の Pinned Photodiode の 発明
となります。萩原１９７５年の発明でした。
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