Slide_2020_06_19 by Yoshiaki Hagiwara


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下記の発明協会の記載は事実誤認もはなはだしいです。
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http://koueki.jiii.or.jp/innovation100/innovation_detail.php?eid=00059&test=open&age

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撮像デバイスの研究開発は、19世紀後期のテレビジョン研究がスタートである。
機械式、撮像管、固体撮像素子(以下「イメージセンサー」と呼ぶ)と発展し
社会に大きなインパクトを与えつつ、大きく発展してきた。

真空管の一種である撮像管は、サイズが大きい、割れ物である、消費電力が大きい、
画像にゆがみがある、高価である、などの欠点があり、固体化が望まれていた。

1960年代半ばにイメージセンサーの開発がスタートした。そのときは、MOS
(Metal Oxide Semiconductor)型が中心であった。

 1970年にBoyleとSmith(当時Bell研究所)がCCD(Charge-Coupled Device、
電荷結合素子)を発表した (1)。構造が単純であり、イメージセンサーのような
大規模なアレイ構造を製造するのに適していること、矢継ぎ早にCCDに改善
が加えられたことから、イメージセンサー開発の中心はCCDになった。

1970年後半からは開発の中心は日本に移った。1978年、山田哲生(当時 東芝)は、
強い光が入射したときに縦線の偽信号を発生させるブルーミングを抑制する
縦型オーバーフロードレイン構造を発明した(2)。

●SONYの萩原はすでに特許 1975-134985 の中で VOD付きにPPDを発明しています!

1979年には寺西信一(当時 NEC)が、白傷や暗電流を大幅に低減し、残像や
転送ノイズを解消する埋込フォトダイオード(Pinned Photodiode)を発明した(3)。

●SONYの萩原はすでに特許 1975-134985 の中で (Pinned Photodiode)を発明した。

●この発明協会の記載は埋込フォトダイオードとPinned Photodiodeの違いを理解していない。


これらの結果、CCDはまずムービーを、引き続きコンパクトデジタルスチル
カメラを主な市場として量産されていった。

1990年代になると、CMOSの微細化が進み、4個ほどのトランジスターを
画素内に配置することが可能になり、さらには、埋込フォトダイオードを
CMOSイメージセンサーに適用することでCCDと同等以上の低ノイズが
達成でき、世界の多くの機関で熱心に開発が進められた。

画素内に4個ほどのトランジスターを配置する In Pixel Active Sensor 
はすでに1960年代に Intel社が 3T1C から 1T1C DRAMの商品化を
進めている時に 英国の Peter Noble が考案していた。


2000年に米田智也ら(当時 キヤノン)が、強い光が入射したときに
発生するシェーディングを抑制する構造を発明した)4)。

2001年に鈴木亮司ら(当時 ソニー)が、裏面照射型に関する発明をした(5)。

●萩原はすでに 特許1975-127646 と 特許1975-127647 で裏面照射型PPDを考案した。

これらの技術開発によりCMOSイメージセンサーが主役になり、低消費電力
という特性のお陰もあり、携帯電話に搭載され、生産量を爆発的に増加させて
いった。2010年に梅林拓ら(当時 ソニー)が、イメージセンサーに画像
処理回路を積層する構造を発明し(6)、高速化と多機能化を飛躍的に推し進めた。

2014年には携帯電話用を中心に約38億個もの生産が行われた。パソコンカメラ、
デジタルスチルカメラ、ゲームなどのコンシューマー用途、監視用、車載用、
放送用カメラなどの社会インフラとして、さらには医療、科学用などあらゆる
ところでイメージセンサーが使われるようになった。

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参考文献等

1.  W. S. Boyle and G. E. Smith 「Charge Coupled Semiconductor Devices」,

  The Bell System Technical Journal, vol.49 (1970) pp.587-593

2. 山田哲生「固体撮像装置」特開昭54-95116、1978年1月13日出願

3.寺西信一 外「固体撮像装置」特開57-62557、1980年10月2日出願

4.米田智也 外「固体撮像装置」特開2001-230400、2000年11月30日出願

5.鈴木亮司 外「X-Yアドレス型固体撮像素子およびその製造方法」

  特開2003-31785、2001年7月11日出願

6.梅林拓 外「半導体装置とその製造方法、及び電子機器」

  特開2015-65479、2010年1月22日原出願

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Sony invented Pinned Photodiode with VOD function in 1975.
Sony developed the FT CCD Image Sensor with Pinned Photodiode in 1978.
NEC did not developed the ILT CCD with no image lag in 1982.
KODAK did not developed the ILT CCD with no image lag in 1984.
Sony in 1987 the ILT CCD with Pinned Photodiode with the vertical overflow
drain (VOD) and named it Hole Accumulation Diode (HAD)
Pinned Photodiode must have the heavily doped channel stops nearby
and also completely buried signal charge collection and storage N region.
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In 1975, Sony proposed the Pinned surface PNP and PNPN junction type
dynamic phototransistor with the in pixel vertical overflow drain (VOD)
function for light detecting devices.

In 1978, Sony introduced one chip FT CCD image sensor with the Pinned
surface PNP junction type dynamic phototransistor which then became
the primary photodetector for CCD image sensors.

In 1984 Kodak called the Sony original Pinned surface PNP junction type
dynamic phototransistor simply as Pinnned Photodiode.

In 1987, Sony introduced a 2/3 inch, 380,000-pixel CCD image sensor
(ICX022) with the Pinned surface NPNP junction type dynamic Photo
Thryristor with VOD function which Sony then called simply as Hole
Accumulation Diode (HAD).

In the 1990s, the era of passport size video cameras demands compact CCD
image sensors with large numbers of pixels (1/2 inch or smaller with
400,000 pixels or more).

In 1995, Kodak adopted Pinned Photodiode for CMOS image sensors.

Pinned Photodiodes, since invention by Sony in 1975, are still
the primary photodetector for CCD and CMOS image sensors now.

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