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AIPS ( Artificial Intelligent Partner System ) Homepage 000

        hagiwara-yoshiaki@aiplab.com

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これは70歳じじいのぶつぶつぼやきの独り言です。

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毎朝6時前から1時間ほど、お天気がいい日は、

 自宅のそばの小川沿いや野道を Walking。

 毎朝、健康のために、妻と萩原は歩いています。

 その時に萩原が撮った写真と妻の絵手紙です。

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●荻野中学校の4月の絵手紙はこちらをclick してください。


2019年 1月、 2月、 3月

2018年 12月11月10月8月6月5月 3月 1月 

の荻野中学校の絵手紙です。


日本半導体産業人協会(SSIS)の教育委員会委員として
 奉仕しています。また、春と秋に開催の半導体技術講座で、
  「イメージセンサー賢い目」の講師として奉仕しています。


韓ドラを見ながら、ハングルを学習しはじめました。

中学数学でわかる「特殊相対性理論」

小学校の算数の問題「油わけ算数」

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       萩原良昭著書の紹介です:

「人工知能を支える、デジタル回路の世界」

     萩原1975年特許の画像

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            Page List
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 000   001   002   003   004   005   006   007   008   009   010
  011   012   013   014   015   016   017   018(Ref)   019   020
021   022   023   024   025   026   027   028   029   030   031   032  
 033   034   035   036   037   038    039   040   041  042 
043
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Story of Pinned Photodiode( SONY HAD ) Sensor

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(1) International Conference CCD79 in Edinburgh, Scotland UK

(2) International Conference ESSCIRC2001 in Vilach, Austria.

(3) International Conference ESSCIRC2008 in Edinburgh, Scotland UK

(4) International Conference of Solid State Circuits ISSCC2013
in San Francisco, California, USA , February 2013

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もとSONYの萩原良昭は「電子の目」の発明者です。
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日本発明協会の公式WEBサイトを見てください。

http://koueki.jiii.or.jp/innovation100/innovation_detail.php?eid=00059&test=open&age


萩原のソニー中研時代に、ほんの10数人の開発研究者の中で、
新入りの萩原が、一人で自前で設計CADツールを構築し、その
CADを使って設計し、先輩の狩野課長・松本係長にCCD imager
のプロセスを担当し、安藤課長・橋本係長がCCD imagerの特性
測定を担当し、
完成
した、8番目の開発CCD chip ICX-008 の 
chip 写真です。SONYは、はじめてこれを商品化しました。

SONYは、世界で最初の、残像のない高速アクションビデオカメラを
商品化し、全日空(ANA)に納入し、ジャンボ747ジェット機のコック
ピットに搭載し、世界で初めて、鮮明な残像のない、ジェット機の
離着陸映像を可能にしました。離着陸の衝撃ショックにも強い、
固体撮像素子の威力を証明したものです。電子の目の始まりです。

http://koueki.jiii.or.jp/innovation100/innovation_detail.php?eid=00059&test=open&age




Publication List of Hagiwara Yoshiaki while a PhD student at Caltech.

(1)"The Influence of Interface States on Incomplete Charge
TRansfer in Overlapping Gate Charge-Coupled Devices"
by Amr M.Mohsen, T.C.McGill, Yoshiaki Daimon Hagiwara,
and Carver A. Mead, IEEE Journal of Soild-State Circuits
Vol. SC.8 , No.2, April 1973

(2)"Buried Channel CCD Charge Transfer" by Yoshiaki Hagiwara,
T.C.McGill, and Carver A. Mead, ISSCC1974 Paper
in Philadelphia, USA, February 1974 

(3)"Final Stage of the Charge-Transfer Process in Chrge-Coupled
Devices" by Yoshiaki Daimon Hagiwara, Amr M. Mohsen, and
T.C.McGill, IEEE Transactions on Electron Devices, VOl. ED-21,
No.4, April 1974

(4) "128-Bit Mutlicomparator", C.A.Mead, R.D.Pashley, L.D.Brutton,
Yoshiaki Daimon Hagiwara and S.F.Sando, IEEE Journal of
Soild-State Circuits Vol. SC.11 , No.4, October 1976


Publication List of Hagiwara Yoshiaki at Sony


(5)Japanese Patent 1975-127646, filed on October 23, 1975

 Invention of the N+NP+NP-P junction type Pinned Photodiode
with the P+NP junction type charge transfer gate to the CTD.
with the back light illumination scheme.

  
(6)Japanese Patent 1975-127647, filed on October 23, 1975

 Invention of the N+NP+N junction type Pinned Photodiode
with the surface MOS type charge transfer gate to the CTD.
with the back light illumination scheme.


(7)Japanese Patent 1975-134985, filed on October 23, 1975

 Invention of the P+NPNsub junction type Pinned Photodiode
with the built-in vertical overflow drain (VOD) function


(8) “A 380Hx488V CCD imager with narrow channel transfer gates,”
by Y. Daimon-Hagiwara, M. Abe, and C. Okada, Proceedings of
the 10th Conference on Solid State Devices, Tokyo, 1978, Japanese
Journl of Applied Physics, vol. 18, supplement 18–1, pp. 335–340, 1979.

Hagiwara designed the Frame Transfer CCD image sensor alone with
the homemade design CAD tool that Hagiwara himself built, using FORTAN
programming software and with the company main frame computer.

Abe helped Hagiwara for the CCD chip fabrication.
Okada helped Hagiwara for the CCD chip testing.

Hagiwara was inveited to the internation CCD image sensor conference
to present his work on the P+NP junction photodiode at Edinburgh.


(9) Hagiwara, CCD'79 invited paper on "SONY Image Sensor Efforts"
  at Edinburgh, Scotland UK on SONY CCD image sensors.

This is the first paper in the world reporting the P+NP type photodiode
with the Pinned surface potentail and complete charge trasfer to the CTD.
Hagiwara reported a very low dark current, the result of the surface pinning.
This paper is the origin of the SONY HAD(hole accumulation diode and
the Pinned Photodiode. Pinned Photodiode and SONY HAD both have the
pinned surface potential, which is the result of the hole accumulation in
the densely doped surface potential. This P+NP junction type photodiode
is based on the Hagiwara 1975 patent (1975-134985) of the P+NPNsub
junction type photodiode structure with complete charge transfer.

(10) "Interline Transfer CCD image sensor" with tranparent electrode and
complete charge transfer, by Kano, Ando, Matsumoto, Hagiwara and
Hashimoto, Japanese Television Society, Electon Device Reserch Coference,
ED481, pp.47-52, Jan 24, 1980.

Hagiwara designed the Interline Transfer CCD image sensor alone with
the homemade design CAD tool that Hagiwara himself built, using FORTAN
programming software and with the company main frame computer.

Kano and Matumoto helped Hagiwara for the CCD chip fabrication.
Ando and Hashimoto helped Hagiwara for the CCD chip testing.

The two-chip set color video camera was sold to ANA and installed in
the cockpit of the Jumbo 747, introduing to the world a completely
image-lag-free action video camera.


SONY CCD top management people decided to concentrate their dilligence
to the mass production of the Interline Transfer CCD image sensor with
tranparent electrode with the lateral overflow drain.

SONY CCD top management people ignored Hagiwara 1975 patent invention
on the P+NPNsub junction type photodiode, which has a very low dark current
and very high blue light sensitivity, and besides the vertical overflow drain (VOD)
built-in structure can produce extra window area for more light sensitivity.

Hagiwara persistantly talked to SONY CCD top management people, institing that
his invetion of the P+NPNsub junction type photodiode is much better. But SONY
CCD top management people did not listen to Hagiwara. Finally, they fired Hagiwara.
Hagiwara had to move to another project sector and became the leader of a newly
organized Fast SRAM cache memory design team for digital CCD camera system.
Hagiwara and his team published the fast 4 Mega Bit Cache SRAM in ISSCC1989.

(11)Fumio Miyaji, Yasushi Matsuyama, Yoshikazu Kanaishi, Katsunori Senoh,
Takashi Emori and Yoshiaki Hagiwara, "A 25 nanosec 4 Mega bit CMOS
RAM with DYnamic Bot-Line Loads", ISSCC1989 and J.Solid State Circuits,
Vol24, No.5, October 1989.

This was the origin work of SONY Compact Digital CCD Image Sensor System Chipset.


Hagiwara was happy in the digital camera system team while SONY CCD top management
people suffered the large dark current related poor mass production technology problems.

The Interline Transfer CCD image sensor with tranparent electrode with the lateral
overflow drain had a serious problem of large dark current and very small light
window area because a large area was needed for the lateral overflow drain.

Hitachi had already MOS image sensor with the built-in vertical overflow drain(VOD).

NEC published in IEDM1982 the PNP junction type buried photodiode structure
in the Interline transfer CCD imager which has no image lag with the complete
charge transfer operation like the CCD type complete charge tranfer feature.


SONY CCD top management people finally decided to chage their target direction
and began to focus their dilligence on the P+NPNsub junction type photodiode
that was originally proposed persistantly by Hagiwara. Until then no one in Sony
understood the detailed features of Hagiwara invention and ignored Hagiwara.

SONY and Hagiwara himself suffered by SONY-Fairchild, SONY-NEC and SONY-
KODAK patent wars on the CCD image sensor patents of the SONY HAD sensor.

SONY-Fairchild patent war (1991-2000) finally ended and Sony won over Fairchild.

Finally Hagiwara became happy and began to appear in the public.

Hagiwara recieved three invitations from the international conferences for his works.


(12) "SONY Consumer Electronics" by Yoshiaki Hagiwara,
ESSCIRC2001 invited paper, at Vilach, Austria, September 2001

(13) "SOI Cell Processor and Beyond" by Yoshiaki Hagiwara,
ESSCIRC2008 invited paper, at Edinburgh, Scotland UK, September 2008

(14)The 60th Aniversary ISSCC2013 Plenary Panel Talk, by Yoshiaki Hagiwara,
  at San Franicisco, USA, February 2013.

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Story of Pinned Photodiode( SONY HAD ) Sensor

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Q/A   SONYが最初に商品化した、 CCD Image Sensorは誰が
      設計し、何に使われましたが?それはいつの話ですか?

SONYが1980年最初に国産で初めて商品化した、ILT 電荷転送方式の
CCD Image Sensorは その受光素子構造として、MOS容量型の透明
電極を採用しました。青色光感度にすぐれ、CCDの完全空乏化転送が
可能で、残像のない高速アクション映像が可能で画期的なカメラでした。

SONYの Image Sensor 開発研究技術者がまだ10人程の時のことです。

1975年に入社した萩原良昭(当時26歳)が、一人で、SONYのCCDの
設計を担当していました。まだ、Image Sensor の CAD 技術も市販されて
いない時代でした。萩原が自前で独自に 、Fortran 言語で codingした、
SONY内製のCAD (D-Splay) を開発し、それを使って萩原は設計しました。

SONYが、最初に商品化したのはその8番目の試作開発チップでした。
透明電極と、横型のOveflow Drain構造を採用した、 ICX-008 chip です。

CCD電荷転送により、残像のないアクション高速映像を可能にした、two
chip 構成の、ILT 電荷転送方式の CCD Image Sensor 搭載のカラー
ビデオカメラは残像がなく、ジャンボ機離着陸の高速撮像を可能としました。



1975年萩原は、この透明電極では、表面電界が起因する暗電流や
白点が多い事を問題視し、その対策として、CCDの様なMOS型電極
容量型の半導体受光素子構造の採用を勇気をもって断念し、その
代わりとなる、世界で初めて、シリコン基体(substrate)の界面に、
特別に、浅く、不純物濃度の濃い、P+拡散層を設ける事を考案し、
シリコン基体(substrate)に、P+NP/Sub 接合型受光素子を考案し
ました。後にSONYが Hole Accumulation Diode ( SONY HAD ) と
呼ぶ、Photodiode を発明(日本国特許 1975-134985 ) しました。

電極が不要となり、表面電界がなく、暗電流や白点がなく、画像の
質が向上しただけでなく、image sensor の歩留まりも格段に向上
しました。萩原は1978年には、このP+NP接合型 Photodiode を採用
した、残像のない、Frame Transfer 電荷転送方式の CCD Image
Sensor の原理試作に成功しました。、東京で開催の国際固体素子
コンフェレンスで学会発表しています。

この萩原が1975年に発明した、P+NP/Nsub接合受光素子は、
総ての世界の image sensor の母体です。後にSONYではHAD
センサーと呼び、学会や一般社会では広く Pinned Photodiode
とい半導体受光素子です。萩原の1975年の発明で、その特徴は
萩原の1975年特許の実施例図で詳しく説明しています。

(1)受光素子の表面にP+層が存在し、濃いP+層は金属による
   オーミック・コンタクトが可能であることが明示されています。

   この濃いP+層は電圧を固定することが可能で、電界ゼロの
   状態を可能にし、表面の再結合電流を抑圧し、暗闇での
   暗電流ムラのない、きれいな映像を提供してくれます。

   萩原は、P+NP接合型の受光素子を 380H x 490V の
   Frame Transfer 型の CCD電荷転送方式を採用した
   image sensor の原理試作に成功し、東京で開催の
   1975年の国際固体素子コンフェレンスでその詳細を
   技術発表しています。萩原は、短波長光感度の向上と
   この暗電流が少ないことを報告しています。これが今の
   すべての image sensor、電子の目の母体(mother)と
   となりました。CCD型では、短波長光感度が悪く、また
   暗電流が多くたいへん問題でした。萩原は勇気をもって
   1975年にCCDを捨てています。

   これはCCD型のMOS電極容量の受光素子では不可能な
   特性です。萩原の1975年の発明で、CCD型の受光素子は
   世界中のビデオカメラの「電子の目」としては採用されなく
   なりました。電荷転送装置としての影の仕事を担うように
   なりましたが、その後、CMOS型の電荷転送装置の方が
   CCD型より消費電力が少なく、また、電荷転送時に発生する
   暗電流も無視できず、CCDは完全にカメラ市場から消えました。

   固体撮像装置には大きく2つの部分で構成されます。

   ひとつは人間の目の網膜細胞に相当する「電子の目」です。
   それが、1975年萩原発明の、P+NPNsub接合型受光素子です。
   光信号を光感度よく暗電流雑音のない電荷信号に変換するものです。

   もうひとつは、その電荷信号を目から脳に伝達する神経線に相当する、
   電荷転送装置です。電荷転送装置には、CCD型とCMOS型があります。
   現在では、CCD型の電荷転送装置は全く使われなくなりました。
   ビデオカメラはすべてが、CMOS型の電荷転送装置を採用するように
   なりました。このMOS型の電荷転送装置の原形の発明はたいへん
   古く、英国の Peter Noble さんが 1966年に発明しました。1969年の
   CCDの発明以前でした。まだ、MOSプロセスの微細化技術が充分
   進化していなかった時代の発明で、近年になるまで採用できません
   でしたが、50年が経過してやっと現在、花が開いた発明です。

   今のビデオカメラのすぐれた性能は、

   (1)Peter Noble さんの1966年発明のCMOS型の電荷転送装置と
   (2)萩原良昭の1975年発明の Pinned Photodiode (SONY HAD)

   のお蔭です。

   特に、Pinned Photodiode (SONY HAD)のP+層の役割は重要です。
   短波長光感度にすぐれ、さらに暗電流雑音が抑圧され、さらに、
   CCD では到底実現できなかった、感超感度低雑音カメラを実現しました。 

   P+はこの非常に重要な役割があり、Pinned Photodiodeの
   特徴を決める最重要項目です。この濃いP+があるお蔭で、
   表面のP+層が外部からの電位固定(ピン留め)が可能となり、
   Pinned Photodiode の語源でもあります。また、P+層には、
    Hole キャリア(正孔)が集中し、accumulation 状態にあり、
   SONY Hole Accumulation Diode ( SONY HAD センサー)の
   語源でもあります。従って、SONY HAD と Pinned Photodiode
   まったく同じものです。SONY HAD は SONYの商標名称です。

    Pinned Photodiodeは、学術用語として世間一般に使用される
   ようになりました。

    しかし、実際には、NECの1979年発明の 埋め込み型の
    Photodiode はかならずしもPinned Photodiodeではありません。

    同じPNP接合型受光素子構造とは言え、表面が空乏化する
    場合もあり、その場合、表面に強い電界がかかり、暗電流が
    発生することについては、NECの1979年の特許には一切その
    記述がありません。「表面がP+deピン留めされなけらばならない」
    という記述がありません。逆に、N 層が完全空乏化すれば、
    表面が空乏化していても、従って、暗電流が増加しても問題の
    ないような図を、その特許の実施例にあげています。

    これはこのNEC特許の発明者が、暗電流のを問題視して
    いなかった証拠になります。

    したがって、NECの1979年発明の 埋め込み型のPhotodiode
    は、SONYの萩原が1975年発明のPinned Photodiodeの発明
    ではありません。簡単な論理問題です。Aは必ずBでも、Bは
    必ずAとは限りません。Aにはなり得ません。BはAとは違います。

(2)光信号電荷の蓄積部である N 層が、完全空乏化電荷転送
   する事を、N 層の電位分布図 ( Empty Potential Well 曲線)
   に、世界で初めて明示しています。完全空乏化電荷転送が
   CCD特有の動作でないことを、このP+NP接合型 の Pinned
   Photodiode でも可能であることを、萩原は初めて明示して
   います。これは残像のない受光素子はCCD型でなくても可能
   であることを意味ます。実は、すでに萩原の、このPinned
   Photodiode (SONY HAD)の受光素子の発明により、CCDは
   それ以後、超感度・残像なし・暗電流のないビデオカメラの
   半導体受光素子としては採用されていません。

萩原は一人で、 P+NP接合型 Photodiode を採用した、Frame
transfer 型電荷転送方式 CCD image sensor を設計しました。
その設計CADも自分で一人で考案作製して設計しました。1978年
には 380H x498V 画素の、 1980年には 570H x498V 画素の
大規模集積回路シリコンチップを設計し、試作開発に成功しています。
1980年SONYが最初に原理試作に成功した、このP+NP接合型 
Photodiode 搭載の image sensor が、1980年から現在まで、
CCD 型電荷転送方式のimage sensorだけでなく、CMOS型電荷
転送方式のimage sensorまで、すべての世界のimage sensorの
母体( Mother ) となりました。


This P+NP junction Photodiode developped by Hagiwara in 1980
became the Mother of the three types of the photodiodes, which
are (1) NEC 1982 Buried Phtotodiode, (2) KODAK 1984 Pinned
Photodiode and also (3) SONY Hole Accumulation Diode (HAD).




世界的なイメージセンサーの権威者で、もとフィリプス社の技術者で、現在、
オランダのDelft 大学の教授は、「もとSONYの萩原が P+NP/Nsub 接合型
半導体受光素子(Pinned Photodiode)の発明者である」と明言しています。





日本発明協会の公式WEBサイトには、

http://koueki.jiii.or.jp/innovation100/innovation_detail.php?eid=00059&test=open&age

「Pinned Photodiodeは寺西さんの発明である」

と公言しています。

しかし、これは真実ではありません。

複数の著名な見識者・科学者も疑問視し始めています。

http://koueki.jiii.or.jp/innovation100/innovation_detail.php?eid=00059&test=open&age

本来、発明協会は真実を社会に伝える使命と責任があります。発明協会の発言は
権威あるものです。社会的評価の象徴です。それが間違っていて、間違った人間を
発明者だと断定することは決して許されるものではありません。広く学識経験者や
技術専門家の意見を元にWEBサイトに責任をもって記載する責任があります。

もし、間違って、別の人を発明者だと認定してWEBサイトに掲示しますと、
真の発明者の立場はありません。真の発明者の名誉を傷つけるだけでなく、
真の発明者に、多大な損害を招きます。そして、偽の発明者が過大評価され、
偽者がさらなる社会評価を受け、多くの名誉ある賞と、その賞金を手にすることに
なります。また、その真の発明者の所属する企業の名誉も傷つけることになります。

イメージセンサーの技術開発分野で、実際にそれが起きてしまいました(大涙)。

イメージセンサーのビジネスで、SONYが世界市場をリードできたのは、
SONY original HAD Sensor (P+NP/Nsub 接合型受光素子)を萩原が
1975年に発明し、それを多くの勤勉な開発・生産技術者のなが年の
努力により商品化が実現したからです。

SONYは、「SONYのoriginal HAD Sensor の発明者が、もとSONYの
萩原良昭である」ということを、公式に、2001年の社内特許表彰で、
認めています。萩原に特許1級褒賞を授与し、公式に内外ともに、
SONYは、「萩原がSONY original HAD Sensorの発明者だ」と認めて
います。

しかし、その事実は、新しい世代のSONYの技術者や、社会一般には
全く知らされることはありませんでした。

技術的にまた、「このSONY original HAD Sensorが Pinned Photodioe
と同一構造である」ということも、社会は理解していません。

一部の世界的な権威ある学識見識者のみが理解しています。そういう誤解が
原因で社会では、まちがった人が、Pinned Photodiodeの発明者と誤解しました。

その結果、偽の発明者が過大評価され、偽者がさらなる社会評価を受け、
多くの名誉ある賞と、その賞金を手にすることになりました。

その結果、真の発明者の立場はありません。真の発明者の名誉を傷つける
だけでなく、真の発明者に、多大な損害を招きました。

萩原が、P+NP接合型受光素子(Pinned Photodiode)の発明者であることは
萩原が1975年に出願した、2つの日本国出願特許、1975-127647 特許と
1975-134985特許を見れば明らかです。

世界的なイメージセンサーの権威者でもとフィリップス社で現在オランダの 
Delft 大学の教授の Prof. Albert Theuwissen をはじめ、東京工業大学の
若林整教授ほか、多くの著名な見識者の方々にご理解いただいています。

現在、日本発明協会に、WEBサイトの掲載の訂正をおねがいしている段階です。

しかし、社会的評価が不十分との判断で萩原の提案は採用されていません。

社会的評価はかならずしも真実ではありません。

しかし、それでも真実はひとつです。

日本発明協会は真実を伝える義務と責任があります。

今の社会評価は間違っています。

その間違いを正し、真実を伝える義務と責任が日本発明協会にあります。


Pinned Photodiodeの発明者に関する、現在の社会的評価は、
誤解に基づくもので、間違った社会評価が確立してしまっています。

社会は技術に疎い、いわば烏合の衆ではないでしょうか、簡単に、
間違った新聞報道やメディアに騙されます。そういう社会的評価を
あてにされては、日本発明協会の権威が損なわれます。



本当は、この間違った社会評価を正す責任が発明協会にあるはずです。

発明協会は真実を社会に伝達する義務があります。

社会の評価は必ずしも真実ではありません。

世界的な権威ある、学識見識者が間違いを指摘しているのに、
「社会的評価がない」という理由で、学識見識者の意見
を無視することは決して許されることではありません。

すくなくとも、学識見識者の間で、疑問視される記述は、
発明協会のWEBサイトに掲載することは避けるべきです。


この発明協会のWEBサイトの間違った記述に関して、
複数の著名な見識者・科学者が疑問視し始めています。

まず、技術的に正確には、発明協会のWEBサイトにおいて、
「埋め込みPhotodiodeと Pinned Photodiodeを同一視している」
ということ自体が間違いです。


それは Fossum の学会論文に間違った記載があるのをそのまま
信用したのが原因です。Fossumの論文は、不正確でバイアスされて
おり、その結論が疑わしと発言する世界的な権威ある見識者も
います。彼らは、「萩原が真のPinned Photodiodeの発明者である」
と指摘しています。



正確には、寺西さんの1979年の埋め込みPhotodiodeの発明は
Pinned Photodiodeではありません。

NECの寺西さんたちは、その発表文献には、萩原の引用は皆無です。

萩原1975年のP+NP/Nsub接合型受光素子構造の発明特許も、
それを基づき開発し、原理試作に成功し、1978年に萩原が学会
発表した、P+NP接合型半導体受光素子(Pinned Photodiode)の
引用も全く NECの寺西さんたちの発表には引用されていません。

あたかも、自分たちが世界で最初に発明し学会発表した様な印象を
世界にあたえ、世界をあざむきました。これは科学者として許される
態度でないことは、一般の方々にもご理解いただけると思います。

一種の悪徳詐欺行為とも言える行為です。萩原の発明なのに、
あたかも発明者であるかように振る舞い、多大な社会的評価を受け、
いろいろな学会や団体からその偽りの業績で受賞し、多額の
褒賞金を受け取っています。これは萩原の名誉を傷つけただけ
でなく、多大な精神的な苦痛と、金額的な損害をも招いています。

そんな偽りの発明者として多大な社会評価を、あたかも真実である
と判断することは、日本発明協会にあってはならないことです。

社会的評価に関係なく、日本発明協会は、
真実を伝える義務と責任があります。

しかし、残念ながら下記WEBサイトの一部には重大な嘘の記載があります。

それは現在、イメージセンサーの世界的な学識経験者しか見抜けない嘘です。

一般社会人のみなさんはこのWEBサイトの記述でだまされています。




複数の著名な見識者・科学者も疑問視し始めています。

日本発明協会の公式WEBサイトには、

「Pinned Photodiodeは寺西さんの発明である」

と公言しています。

しかし、これは真実ではありません。


複数の著名な見識者・科学者も疑問視し始めています。

もとNECの白井さん(筆頭)と寺西さんの連名出願の
1980年の日本国特許 1980-123259 特許は、正確には
Pinned Photodiodeの特許ではありません。この特許の
出願者のおふたりは、Pinned Photodiodeの重要な概念
を理解しておりません。その証拠にこの特許にはその
重要な実施例図として図2を提示しています。この図は
明らかに Pinned Photodiode の受光素子構造では
ありません。おふたりの発明は、Pinned Photodiode で
はなく、
単純に埋め込みPhotodiodeの発明しか過ぎません。



N層が完全に空乏化して残像のない受光素子であることを
主眼に置いたものです。残像のない、高速アクション撮影が
可能な、世界で最初のITL 電荷転送方式の CCD Image
Sensor の原理試作とその商品化は、SONYの萩原が既に
実現し1980年1月に学会でその詳細を技術報告しています。

その CCD Chip (ICX-008) は、発明協会の公式WEBサイト
にも提示されています。残像のない事には何の新規性も
ありません。


当時のSONY社内での課題は、CCDのMOS容量の酸化膜界面に
かかる電界に起因する
暗電流が
最大の問題でした。SONYは、
暗電流の抑圧対策で苦しみました。白点が多く発生し、歩留まり
もよくありませんでした。秘密裡にSONY社内では極秘で最大の
優先課題として、全社で取り組みました。社外発表などできる
環境ではありませんでした。KNOWHOWを無償で社外に提供する
など許される環境ではありませんでした。また、縦型overflow
drain (VOD)を構築し、いかに受光面積を広げ、感度を向上
させるかも、SONYの課題でした。その答えを出したのが、
萩原の1975年出願の、SONYのbipolar transitor プロセスを
ヒントにした、P+NP/Sub 接合型 Pinned Photodiodeの
発明特許 1975-134985 特許でした。しかし、その特許の
存在とその詳細は、発明者の萩原を含めて、SONYから社外
に公表PRされることはありませんでした。その特許をヒントに
他社が派生特許を申請し、改良特許として将来SONYの
ビジネスを脅かす要因にもなりかねないとのSONYのTOPの
判断でした。事実、1991年から2000年まで続いた米国の
Fairchild社と SONYの熾烈な特許戦争はその典型でした。
萩原が1975年出願した特許のお蔭でSONYをNECやKODAK
やFairchild社から守ったと言っても過言ではありません。
もし、SONYのHAD特許がSONY固有の発明でないなら、
最悪の場合は、SONYは image sensor のビジネスを
NECの様に断念しなければならなかったでしょう。NECは
SONYとの水面下で特許戦争で敵対関係になり、NECは
最終的に負けてimage sensor のビジネスから撤退しました。
しかし、SONYは KODAKや東芝とは、和解し、技術提携を
結び、共存の道を選びました。




真実は1つです。実は、SONYの萩原が1975年に出願した、
2つの特許、1975-127647 特許と、1975-134985 特許が、
世界最初のPinned Photodiodeの発明特許です。SONYの
Image Sensor ビジネスはこの萩原特許で守られていました。

だからこそ、その萩原が築いた土台基礎があったからこそ、
今でも、SONYの Image Sensorのビジネスは健在です。

SONYの萩原が真のPinned Photodiodeの発明者です。

その理由は萩原の1975年の日本国特許が最近になり
注目されるようになった為です。萩原が1975年に出願
した特許には、明らかに受光素子構造に濃い不純物の
Pinned (ピン留め)された P+ または N+の層が存在
します。



しかし、残念ながら、長い年月、この萩原の特許の存在
は日本語特許でもあり、日本の企業は発明者を保護し、
自己製品の発明者を公表し、PRするという習慣がなく、
また、発明は企業に所属するものとして、ないがしろに
発明者を無視し冷遇する風習もあり、萩原はその当時の
SONYの開発責任者からそのような扱いを受けていました。
萩原の1975年の特許の存在は、SONY社内でも、社外
でも、知られることがありませんでした。

また、それだけでなく、萩原はSONYが image sensorの
ビジネスで成功するばするほと、太った豚をねらう狼の
様に多くの企業がSONYを攻撃し多額の特許料を請求
しました。萩原は、その基本特許の発明者として、長い
年月、落ち着くヒマもなく、で企業間の醜い特許戦争に
巻き込まれていました。また、SONY社内では極秘情報
として取り扱われ、特許そのものを詳細に公表し説明
する機会を萩原は逃してしまいました。

Pinned Photodiode と 埋め込みPhotodiode では
本来、その構造の違いから、その定義が異なります。

Image Sensor の専門家でもその違いを理解もせず、
国際学会で大きな存在を光らせている人物がいます。



しかし、そんな微妙な違いなど、お金の亡者の企業の
経営者やそれに従う弁護士集団には理解できません。
特許裁判は醜い骨肉のお金の争いです。一番迷惑を
受けるのは、特許裁判になった特許の発明者です。

特許裁判に負ければ罪人扱いとなり、勝っても特許は
会社の所有財産であり、発明者は、釣った魚には餌を
与えることがないように、冷めしを食わされるのが常
です。萩原もSONYでそういう扱いを受けました。

未だに、SONYは沈黙を続け、萩原を自己の名誉の
ために孤軍奮闘していても、動いてくれません。
企業は利益を追求する、冷酷な存在です。直接、
利益につながらないものには関心がなくても当然です。
SONYの後輩技術者は、萩原が孤軍奮闘している
ことを知っていますが、別に半導体デバイスや物理の
専門家でもないので、無力で静観する以外の方法が
ありません(大涙)。


日本発明協会の公式WEBサイトには、

「Pinned Photodiodeは寺西さんの発明である」

と公言していますが、これは真実ではありません。

その根拠はありません。真の発明者を何がしろに
した、たいへん迷惑で無責任な内容です。

日本発明協会の公式WEBサイトはたいへん権威ある
公式サイトです。それを根拠に多くに世界的な権威
ある賞を発明者は受賞します。また日本発明協会は
いろいろな賞に対して推薦する使命と責任を持つ、
権威あるものです。

でも人間のすることですのでまれに間違いがあって
も仕方がありません。

しかし、その間違いには、人間は責任を取る必要が
あります。

もし万が一、発明者の名前を間違えて公表すると
これはたいへんな被害を真の発明者に与えること
になります。多額のお金の損得にも発明は関係し
企業間では歯肉の特許裁判での争いともなります。

発明協会はその間違いに対して多大な責任を負う
ことになります。間違いはすぐに対処し訂正する
必要があります。

過去に日本人の科学者で胃がんの研究で世界的な
業績を残した方がおられましたが、別の外国の方
がノーベル賞をいただきました。しかし、後に
なって、その方の研究は、その日本人科学者の
仕事が世界で最初の偉大な胃がんの研究であった
と判明しました。

あの偉大なノーベル賞でも間違える事はあり得ます。

人間のやることですのでそれは仕方ありません。

しかし間違いがわかった時、また疑問視される時
は、その公表に関しては、訂正または、公言し、
WEBでの掲載はすぐさま取りやめるべきです。

でないと、ますます誤解がひろがり、まちがった、
嘘の発明者が今後も色々と多大評価され、色々な
社会的評価を受けることになります。

これではいつまでたっても真の発明者は社会評価
を受けることなく、泣き寝入りするしか仕方あり
ません。日本発明協会は正義の味方であるべきで、
公平な立場でものを判断する技術的な見識者により
守られた存在でなければなりません。



日本発明協会の公式WEBサイトには、

「Pinned Photodiodeは寺西さんの発明である」

と公言していますが、複数の世界的な著名な見識者
たちが、現在、すでに、「これは真実ではない」と
疑問視しています。いまだに日本発明協会の公式な
WEBサイトに掲載されていることに対して、萩原は
大変不満を感じています。

多くの文献は、寺西さんの学会発表やそのもとに
なる、1980年の埋め込みPhotodiodeの特許を引用
して「Pinned Photodiodeに似ている」との表現を
使いますが、Pinned Photodiodeの発明者だとは
断定しておりません。

Pinned Photodiodeの名称は、KODAK社が、1984年に
国際学会IEDM1984で発表した image sensor の論文で
最初に使われた名称です。

B.C. Burkey et al, "The Pinned Photo Diode for an
Interline Transfer Image Sensor", IEDM1984,
DIg.Tech.Papers, pp.28-31, December 1984.


KODAKが1984年に発表した、Pinned Photodiodeと 
NECの寺西さんが1982に発表した受光素子構造の、
埋め込みPhotodiodeとは本質的に違うものなのに、
「Pinned Photodiodeは寺西さんの発明である」
という表現は正確さが欠如した、まちがった表現
であることは自明です。

萩原を含めて複数の半導体物理とデバイスの
見識者が疑問視しております。

それに関連して、以下の資料を発明協会に提示しました。

しかし、現時点では、萩原の主張は社会的評価がないと
いうことで却下されました(大涙)。

その情報を発明協会に提示しましたが、相手にされませんでした。

まだまだ、萩原の1975年の特許の内容と1978年の論文の知名度が
ないことが原因です。まだまだ、第三者の社会的評価に関する
情報が皆無であることがその理由とのことでした(大涙)。


これだけあれば半導体デバイスの見識者なら、
「萩原が真の発明者である」とだれでも、
ご同意いただけるのではないかと、萩原は
思っておりますが、皆様はいかがお考え
でしょうか?ぜひ、皆様さんの中立な評価
コメントをお聞かせいただければ幸いです。

よろしくおねがいいたします。

以下、たいへん詳細なご報告になります。

まず、発明協会に提示した5つの項目に関して
詳細なご報となります。


お時間あるときに一読いただければ幸いです。

萩原は急いでおりません。ぜひお考え、評価
コメントをいただきたく思っております。


(1)まずは、萩原の1975年発明の2つの特許の情報を提示しました。

   ●1975-127647 ( N+NP+N 接合型受光素子の発明)

   日本国特許 (昭50-127647) http://ww.aiplab.com/JP1975-127647

               http://www.aiplab.com/JAP_1975_127647.html

               
   ●1975-134985 (P+NP/Nsub 接合型受光素子の発明)

   日本国特許 (昭50-134985) http://ww.aiplab.com/JP1975-134985


               http://www.aiplab.com/JAP_1975_134985.html


   があることを発明協会に情報提示しました。

   この2つの特許はあまり社会的知名度がなく、
   まったく社会的評価の対象となっていません。

   日本でも世界的にも忘れさられていた2つの
   Pinned Photodiode に大変関係する基本特許です。

   その存在がまったく知られていませんでした。

   皆様さんもその存在とその詳細をご存知なかった
   と思いますがいかがでしょうか?

   萩原が今まで怠慢でPRしてこなかった事が問題でした。

(2)次に、萩原の1978年の学会発表とその学会論文も提示しました。

   1978年東京で開催の国際固体素子コンフェレンスでの
   P+NP接合型受光素子を採用した、
  380H x 490V FT CCD imager の発表でした。
   
Y. Daimon-Hagiwara, M. Abe, and C. Okada,

“A 380Hx488V CCD imager with narrow channel transfer gates,”

Proceedings of the 10th Conference on Solid State Devices, Tokyo, 1978;
Japanese J. Appl. Phys., vol. 18, supplement 18–1, pp. 335–340, 1979.

   暗電流(3%)が少ないことと青色感度がいい事を報告しました。

   1980年には 570H x 490 V FT CCD Imagerを試作発表しました。

   しかし、これは 本命の Interline Transfer 方式 の
   CCD Image Sensor でないので、あまり社会的には評価され
   ませんでした。その後、後発ですが、1987年になり、SONY HAD
   という商標を登録し、このP+NP受光構造を採用した ILT方式の
   CCDもSONYが開発し商品しました。 

   http://www.aiplab.com/HADsensor04.JPG

   この時に採用した P+NP接合の受光素子構造は現在のSONYの
   CMOS Image Sensorの受光素子としても採用されています。
   

   後に、PNP接合型受光素子を採用した、NEC寺西さんの
   本命の Interline Transfer 方式のCCD Image Sensorで、
IEDM1982 年の学会発表が世界的に評価されることになりました。

   そして、世界はNEC寺西さんがPinned Photodiodeの発明者だと
   誤解しました。NEC寺西さんは世界ではじめて Buried Photodiode
採用の ITL方式の Image Sensor を 開発しただけです。

   Buried Photodiodeの発明は萩原が1975年にすでに発明しています。

  ● 1975-127647 ( N+NP+N 接合型受光素子の発明)

   日本国特許 (昭50-127647) http://ww.aiplab.com/JP1975-127647

               http://www.aiplab.com/JAP_1975_127647.html

   また、Pinned Photodiodeの発明も、同時に1975年に萩原が発明しています。

   ● 1975-134985 (P+NP/Nsub 接合型受光素子の発明)

   日本国特許 (昭50-134985) http://ww.aiplab.com/JP1975-134985

               http://www.aiplab.com/JAP_1975_134985.html
               

(3)Prof. Albert Theuwissen の2006年の学会発表とその学会論文を提示しました。

   表面のP+(Hole Accumulation)の重要な役割を指摘しています。

A.J.P. Theuwissen、“The Hole Role in Solid-State Imagers“

IEEE Transaction. Electron Devices, Vol. ED-53, no. 12, pp. 2972-2980, 2006.

http://www.harvestimaging.com/pubdocs/101_2006_dec_TED_hole_role.pdf

   その中で、Prof. A.J.P. Theuwissen は萩原の1978年の学会発表論文(1)
を引用しています。そして、萩原1978年発表の P+NP受光素子構造が
   すべてのはじまり、母体(Mother)であると指摘しています。

Prof. A.J.P. Theuwissenの2006年の論文の本文 p. 2973 の分節
Section II Holes used to fix the potentials in pixelsの最後
の文を以下に引用します。

*********************************

Is this structure the mother of

the PPD or buried diode or hole-accumulation device (HAD)?

*********************************

萩原1975年発明で1978年学会報告した、この P+NP接合型受光素子の 
表面のP+が Pinned PhotodiodeとSONY HADのはじまり(mother)
であることを意味しています。

http://www.aiplab.com/image208.jpg

萩原1978年発表(1)のP+NP接合構造が、下記3つの受光素子構造、

KODAK社1984発表(2)のPinned Photodiode(P+NP接合構造)と

NEC社1982年発表(3)の埋め込みPhotodiode(PNP接合構造)と

SONYの1987年商品化(4)のhole-accumulation (HAD)構造 (P+NPNsub)構造

の「共通母体構造(mother)ではないか?」と指摘しています。

以下その関連文献です。

(1) Y. Daimon-Hagiwara, M. Abe, and C. Okada,


“A 380Hx488V CCD imager with narrow channel transfer gates,”
Proceedings of the 10th Conference on Solid State Devices, Tokyo, 1978;
Japanese J. Appl. Phys., vol. 18, supplement 18–1, pp. 335–340, 1979.

(2) N. Teranishi, A. Kohno, Y. Ishihara, E. Oda, and K. Arai,
“No Image Lag Photodiode Structure in the Interline CCD Image Sensor,”
IEDM Tech. Dig., pp.324-327, 1982.

(3) B.C. Burkey et al, "The Pinned Photo Diode
for an Interline Transfer Image Sensor",
IEDM1984, DIg.Tech.Papers, pp.28-31, December 1984.


(4) SONY HAD の紹介公式 WEB Siteには、

  SONY HAD受光素子構造が, P+NPNsub接合型受光素子 

  であると説明しています。

「1984年(昭和59年)にソニーが開発したn型基板、Pウェル、
 nダイオードセンサ表面に正孔蓄積層“P+”を付加したHADセンサ」
 
と説明しています。

https://ja.wikipedia.org/wiki/Super_HAD_CCD


(4)半導体デバイスの見識者による、Q/A WEB サイト 2018での
   個人的な投稿コメントの内容に関する情報を提示しました。

   埋め込みPhotodiodeと Pinned Photodiodeの違いを指摘し、
   Pinned Photodiodeは萩原の発明であると以下の様にコメントしています。

http://www.aiplab.com/Difference_of_Buried_and_Pinned_Photodiode.jpg

https://electronics.stackexchange.com/questions/83018/difference-between-buried-photodiode-and-pinned-photodiode/83025


以下にその中でのコメントをそのまま引用します。

A pinned PD is by necessity a buried PD,

but not all buried PD's are pinned.

The first Pinned PD was invented by Hagiwara at Sony

and is used in ILT CCD PD' s.

These same PD's and the principles behind

this complete transfer of charge are used

in most CMOS imagers built today.

It has long been incorrectly attributed to

Teranishi and to Fossum ( in CMOS image sensors ).

It is important that this reply stand for context and

to correct for a historical error and misreporting.

One cannot understate the importance of

how significant his techniques and efforts have been.

Attribution is very important.


「寺西ではなく、萩原が Pinned Photodiodeの発明者である」

とコメントしています。

(5)それから萩原の発明に関して、東京工業大学の
   若林整教授が、(1)~(4)の情報を提示し
   発明協会のドアをたたいていただき、
   発明協会へこの情報の採用をおねがいしました。

しかし、残念ながら、発明協会の見解では、
「社会的評価としては定まっていない」
ということで、萩原の今回の提案は、
まだ社会的評価不足ということで、
採用されませんでした。

まだまだ多数の見識者からの社会的
評価(支援評価コメント)が必要です。

どれだけ必要なのか不明です(大涙)。

友人の中には「そんなのは今さら不可能だからあきらめろ、
その方が気が楽になる」とアドバイスしてくれます。

でも、完全にあきらめるにも、やはり自分の発明ですので、
なにか、人に大切なものを盗まれた気分で、詐欺にあった
気持ちで、しっくりいきません。詐欺で盗まれたものは
戻らないと思いますが、詐欺の犯人だけは見つけてやろう
と思っています。でも、あまり期待もしていませんが、
元気で頭がボケなていない内は自己主張(私は発明者だと)
だけは続けて、のんびりぼやいていたいと思っています(笑顔)。


まだまだ「社会的評価を確立する」ために上記(1)~(5)では
まだ不十分であるとの認識です。もっとたくさんの半導体見識者に
よる、支援評価コメントが必要としております。


ぜひ、このHOMEPAGEの読者の皆様も半導体物理とデバイスの
見識者の方がおられましたら、中立な立場で、萩原の提示資料に
関する評価コメントをいただきたいと思っていますが、いかがで
しょうか?ご助力いただけませんでしょうか?一言、見識者として
お言葉いただけるだけで充分だと思っております。


たいへんお忙しい中、ごめいわくをおかけしますが、ぜひ、
評価コメントをいただきたく、おねがいもうしあげます。

今はひとりひとりドアをたたいて、おねがいし始めたところです。

●黒田隆男さんの著書からの引用です。

「イメージセンサーの本質と基礎」コロナ社 ISBN978-4-339-00845-6

の本文 p.77 には以下の様に記載されています。


黒田さんの著書「イメージセンサーの本質と基礎」のP.77の引用文

*******************************

「埋め込みフォトダイオードの発表の当初は
 完全転送読み出しに重きを置かれていた感があるが、
 現時点における第一の役割は暗電流の抑圧である。」

********************************

と明言されています。

これは、埋め込みPhotodiodeとPinned Photodiode の
本質の違いを指摘する重要な内容です。

本来、埋め込みPhotodiodeとPinned Photodiodeは
本質的に違うものであることを意味しています。

この暗電流の抑圧のためには、シリコン表面がP+の濃い、
Hole Accumulation 状態でなければならないことを、
すなわち、その表面電圧が固定(ピン留め)されて
いなければならないことを、Prof. Albert Theuwissen も
彼の論文でも指摘していました。

黒田さんとProf. Albert Theuwissenは同じことを主張されています。

Pinned Photodiode、すなわち、P+ doped Pinned Sueface Layer
の存在が重要であるとの指摘です。これは萩原が1975年発明出願
した日本国特許2つの特許の実施例図に明確に明示されています。




これはだれが見ても萩原が Pinned Photodiodeの最初に発明者の
証拠になります。


これがSONYのHAD (Hole Accumulation Diode)の語源でもあります。

SONY HAD と Pinned Photodiode が同じものである根拠です。
しかし、NECの埋め込みPhotodiodeは本来目的が違う構造体です。

Q/A WEB サイトで投稿された、半導体デバイスの見識者も
この点を強調されており、以下のコメントを投稿しています。

また、Prof. Albert Theuwissenは、萩原が1978年に
で報告した、萩原考案のP+NP接合構造の受光素子構造が、
今の受光素子の原形母体(mother)であると指摘しています。

**********************

この萩原考案のP+NP接合型受光素子が、

(1)NEC IEDM1982 Buried Photodiode
(2)KODAK IEDM1984 Pinned Photodiode
(3)SONY 1987 Hole Accumulation Diode(HAD)

の母体(Mother) ではないかと、Prof. A.J.P. Theuwissen
は指摘しています。

************************
Prof. A.J.P. Theuwissenの2006年の論文の本文 p. 2973 の分節
Section II Holes used to fix the potentials in pixelsの最後
の文を以下に引用します。

*********************************

Is this structure the mother of

the PPD or buried diode or hole-accumulation device (HAD)?

*********************************

また、Q/A WEB サイにおいては、半導体デバイスの見識者からの
投稿コメントによる指摘で、黒田さんのご指摘のように、

(1)のNECの埋め込みフォトダイオードと、

 後者の2つの、(2)と(3)、すなわち、

(2)KODAK IEDM1984 Pinned Photodiodeと
(3)SONY 1987 Hole Accumulation Diode(HAD)

とは、大きな違いがあることを指摘しております。

●NEC1980年特許の埋め込みフォトダイオードの特許を参照してください。

   日本国特許 (昭55-123259) http://ww.aiplab.com/JP1980-123259


この、NEC1980年特許の埋め込みフォトダイオードの
実施図にも含まれる電位分布図からも、その違いが
明白に読み取れます。NEC1980年特許の発明者は
表面のP+の重要性を理解しておらず、CCDでも既に
実現していた、残像にこだわった特許となっています。



このNEC1980年特許の実施図には、電荷蓄積層のN層は完全
空乏化していますが、表面にまで空乏層が到達しており、
表面に強い電界があります。暗電流の原因となる図となって
おり、これは明らかに Pinned Photodiode ではありません。
SONYの HAD Sensor では、その名前のごとく表面にP+の
Hole Accumulation Diodeですが、Pinned Photodiode その
ものですが、Buried Photodiode は単純に、PNP接合型の
Photodiode であり、N層が完全空乏化していることのみ
を特許で提示していて、表面の状態に対する説明は皆無です。

しかし、萩原の1975年特許では、P+NP接合のトランジスタ
型受光素子と呼び、Emitter 接合 Je (P+N接合)を強調
しています。これが Hole Accumulation P+を意味すること
は自明です。こういう内容は今まで萩原はどこにも開示した
ことのない、たいへん微妙な詳細な深いデバイスの理解を
必要とする、微妙な違いが、埋め込みphotodiode特許(寺西
1980)とSONY HAD特許(萩原1975)にはあることを意味します。

寺西さんは社会的評価を得ていろいろな学会や団体からその
発明で評価を受けましたが、その間はどんどん商売をして
ぼろもうけしましたが、発明者に関しては無視しないがしろに
していたのが当時のSONYでした。特許戦争のしりぬぐいを
萩原はさせられて冷や飯をたべていました。特許がからむので
まったく詳細を公開することも許されない状態でした(大涙)。
SONYは特許戦争に勝利してもまったくその功労者の萩原には
LIPサービスだけでなんの対価も出さず、釣った魚には餌を
与えない冷たい態度でした。いつの間にか萩原のした仕事は
SONYの中でもわすれ去られていきました。

また、Q/Aサイトの見識者は、

「NEC の寺西さんは、Pinned Photodiodeの発明者ではない。
 SONYの萩原がPinned Photodiodeの発明者である」

と明言してくれています。






萩原が P+NPNsub junction 型 Photodiode の
発明者であることは、

技術動向を理解した経営マネジメントが
半導体の経営マネジメントであることが
SONYの半導体がいまだに強い理由です。

2000年の頃、半導体のTOPは、当時の
出井社長が日立から招いた牧本さんで
した。その後、出井社長は、半導体の
経営マネジメントを久夛良木さんと
東芝から来られた真鍋さんに委ねられ
ました。。萩原は牧本さんがSONYに
来られ頃には、技術戦略会議や半導体
経営会議で牧本さんの隣に座って同席
し、牧本さんをアシストする立場にあり
ました。また、牧本さんは社内で「牧本塾」
を開き、多くの塾生を育てました。萩原は
また「牧本塾」アシストする立場にあり
ました。


「萩原教室」を開き、CCDの製造ラインが
作られた、1980年当初のSONY国分を
はじめとして、なが年、2008年に60歳で
定年退職するまで、SONY本社、厚木テック、
長崎テック、SONY LSI デザイン(株)、
SONY マグネスケール(株)の新人若手
社員の技術指導を担当しました。


SONYの半導体TOPが技術系の経営
マネジメントであったことがラッキーでした。

岩間社長の死後、萩原はCCD部隊から離れ、
その後萩原は森園副社長に守られ、森園
副社長
担当だった、高速デジタル処理を
可能にした高級放送局用ビデオカメラ(後の
デジカメの原形)に必要な、世界で初めての、
Cache Memory用大容量高速の4MSRAMを
萩原が開発し、SONYのデジカメの基礎を
築きました。


森尾副社長や越智さんは民生用のCCD
カメラに固執していた時代でしたが、その後
久夛良木さんと真鍋さんが半導体のTOP
になられた時には、ゲームに高速残像なし、
低消費電力のCMOS Image Sensorも
SONYで手がけるべきと決断されました。


当時の半導体TOPだった越智さん達が
昔起こした失敗をくりかえさなかったから
こそ、今の、SONYの CMOS Image 
Sensor ビジネスが生き残ったのだと
萩原は観察します。

*****************
一旦成功するとそれに固執してしまい、
新しことに挑戦できない危険があります。
*****************


SONYはCCDのリソースを次の世代のCMOS
Image Sensor へ投入しました。その決定は
久夛良木さんが承認しました。萩原はそれを
そばで目撃していました。

久夛良木さんは1975年入社で萩原と同期です。

当時は世界不況で、萩原が入社した頃は、
SONY厚木工場は一時帰休でSONYの社員は
自宅待機でした。そんな中での、久夛良木さん
と萩原が同時に数少ない新入社員(総数15名)
の中の2人として入社しました。

1975年度のSONYの新卒採用はたったの
15人でした。

当時は会社は長年勤務する社員を慰労する
ために、勤続10周年、20周年、30周年の社員
たちを本社のホールに集め、その記念式典が
毎年開催される、良き風習がありました。

丁度1985年の10周年記念にあたる時、
あまりにも1975年入社の同期社員が
少ないのに皆驚いた表情でした。

そんな中久夛良木さんと萩原はにこにこ
していたのを思い出します。

1975年、萩原は入社してすぐに横浜に
あった、SONYの中央研究所の情報処理
研究室(吉田博文室長)に配属され、すぐ
さま、CCDビデオカメラの開発研究に担当
しました。最初は本社の開発部に配属され
いた久夛良木さんも情報処理研究室に
移動してきました。

後に、久夛良木さんが開発した、JOYSTICK
による、コンピュータによる画像処理のデモを、
萩原は、情報処理研究室の先輩として、後輩
の久夛良木さんから詳しく、見せてもらった
ことを記憶します。

当時久夛良木さんは「コンピュータを使って
人をいろいろと楽しませる家庭用電器製品を
開発研究したい」と夢を語ってくれました。

萩原が担当してきた、電子の目や大容量
高速SRAMやソニー内製マイコンなどの、
ソニーの内製半導体LSI部品を使って、
そのシステムを組み立てれば、最高だなあ
と萩原は思いました。

しかし萩原は、1991年~2000年までは 
SONY HAD sensorの特許戦争で、半導体
技術企画室のStaffとして動いていました。

SONY HAD sensorの特許戦争がSONYの
勝利で決着がついた
2000年以後は、萩原は
CCDの将来事業展開を見つめつつ、PS2
から PS3 への開発プロジェクトにも関係
するようになりました。

そして、久夛良木さんと真鍋さんの時代に
は、SONYの半導体技術企画室長として
勤務していました。

「高速でアクション映像が可能なカメラが
ゲーム機器にも不可欠だ」と、久夛良木
さんが夢を話していました。また世の中が
消費電力の少ないMOS Imagerの開発が
主流になっている動向を理解していました。

半導体戦略会議でCCDのリソースをMOS 
Imagerに注力することを当時の半導体の
経営陣(久夛良木さん真鍋さん)が承認
しました。その事実を、技術商品化会議
にも出席し、萩原はも技術戦略企画室長
としてそばでその重要な決定の瞬間を見
ています。

MOSのScalingによる微細加工技術が進歩
した時代で当然に技術の流れでした。

*****************
一旦成功するとそれに固執してしまい、
新しことに挑戦できない危険があります。
*****************

個人的に1980年初期のCCD開発責任者の
越智さんを攻撃することになりますが、
1980年にSONYは昔透明電極で横型OFDを
採用したTwo Chip CCD構成のCCD Image 
Sensor を本命としていました。その商品化に
成功し、全日空に納入に ジャンボ機のコック
ピットに搭載し、固体撮像素子の信頼性の高い
ことを証明しました。SONYのTOP責任は、)
それをONE CHIP CCDの本命としました。

萩原はまだ20代後半の技術者でしたが生意気でした。

越智さんや当時の半導体経営者に反対意見を大声で
主張しました。だれも聞く耳をもたず、岩間社長に
直接直訴して、萩原考案の P+NPNsub受光構造の
原理試作として、 FT方式のCCD Imager の開発が
岩間さんの権限で承認されました。当時のCCD開発
責任者の鼻をくじきました。しかし、その後、岩間
さんは直腸がんで亡くなられました。萩原は後ろ盾を
なくしました。

萩原1975年発明のP+NPNsub 接合型受光呉素子
の方が有望と主張しましたが、SONY(越智さんTOP
責任者)は、すでに、透明電極で横型OFDを
採用したCCD Image Sensor があるのにどうして
別のものを開発する必要があるのか理解できません
でした。

しかし、実際には、透明電極で横型OFDを採用した
ITL 方式のCCD Image Sensorには多くの欠点があり
生産もあまりうまく行きませんでした。

そんな中、1982年に NEC が、PNP接合構造の 
ILT Image Sensorを開発し、IEDM1982で発表しました。

また、日立は、すでに、N+PNsub接合の受光素子で
縦型OFD(VOD)の試作に成功していました。

それまで、SONYの経営陣は、今まで萩原の説得・主張
には耳を傾けていませんでしたが、180度方針変更
しました。萩原が1975年に考案した、P+NPNsub接合
受光素子構造の開発を本命として、本腰になりました。

SONYは完全に後追いになりました。萩原の主張を
無視したことが後で苦労することになりました。

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一旦成功するとそれに固執してしまい、
新しことに挑戦できない危険があります。
*****************


しかし、浜崎さん、石川さん、角さん、米本さん、
鈴木ともさん、神戸さん、上田さん、藤埜原さん
たちの多くの勤勉な技術者の力で挽回しました。


この構造は後に HADセンサーと商標登録され、SONY
の営業商品戦略部門が大きく宣伝し、イメージセンサー
の市場を制覇することになりました。NECの後追い
でしたが、NECや日立の技術開発の猿まねをする屈辱
をSONYの技術陣は強いられることになりました。

幸い、川名さんと加藤さんがバイポーラプロセス技術
で築き上げた P-WELL形成 deep ion 打ち込み技術
とそのアニール技術があり、藤埜原さんたちの努力で
早期にHADセンサーをプロセスを立ち上げることが
できました。

一方のNECは、P-WELlの技術は、表面のP+の形成
KNOWHOWの技術蓄積が薄く、量産に失敗し、
イメージセンサーの市場から撤退しました。

それほど、HADセンサーの技術KNOWHOWは他社が
追従できないほと難しいものでした。

SONYの裏面照射型のMOS Imageセンサ技術で
裏面をKOH液などでエッチングしてシリコン膜を
10ミクロンにも均一に薄くする技術も、すでに
川名さんたちがバイポーラの性能向上のために
実用化していた技術でした。

萩原の中研時代、1975年~でも、既存のCCDの
FT imagerを使って、 萩原も 裏面照射型の
FT Imager を 、当時のRCAの文献を頼りに、
追試実験試作しました。KNOWHOWがSONYに
あったから早期試作が萩原でも可能でした。

しかし、そういう技術の蓄積だけでは最終製品に
つながりません。経営TOPのすぐれた商品戦略
ビジョンがSONYの半導体の歴代経営者にあった
ことがSONYの半導体の最高の財産だったと思います。

(1) 井深さんが小型トランジスアラジオを造れ!
バイポーラ―トランジスタ―で作れ!

(2) 岩間さんが CCDで小型カメラを造れ!

(3) 久夛良木さんが CMOS で小型カメラを造れ!

と言ったことが、SONYの今の半導体の一番の
財産だったと、萩原は痛感します。その指導者を
信じて多くの勤勉な技術者が努力した結果です。

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一旦成功すると、それに固執してしまい、
新しことに挑戦できない危険があります。
SONYは、新しい事に常に挑戦してほしい
です。失敗を恐れずに若い力に期待します。
*****************


SONYはやはり技術のSONYでなければならないと
思います。萩原はもともと中央研究所に情報処理
研究室の出身ですが、ソフトも重要な技術です。
ソフトをハードに融合があってころ強いSONYを
造るものとこれからも期待しています。

人間が運転するよりも安全な人工知能(AIPS)
搭載の自動走行車は萩原がSONYにいた時の
夢でしたが、萩原60歳定年当時の半導体TOP
(中川副社長)にはそんな夢がありませんでした。

萩原が当時中川副社長の意見に反論した時、
萩原が力説し声が大きくなると、より大きな声で
で中川副社長から怒鳴られ、その中川副社長の
大声
に驚き、当時の半導体人事部長や半導体
担当の真鍋専務が、中川副社長室に入って
来ました。当時、トヨタの米国法人の役員が
役員室で秘書をどなって世間から非難を受け、
処分を受けました。しかし、日本の企業では
逆に副社長(中川)に反論した下級社員(萩原)
が処分を受けることになりました。

この茶番劇は次の様な順番に起きました。

(1)まず、萩原が中川副社長室のドアをたたいて
気軽に技術戦略室のStaffとして入室しました。

(2)新しく、SONY半導体の最高責任者になった
中川さんに、萩原はSONY半導体についての
説明しました。

その中で萩原が半導体関連の教育資料など
を若手社員に発信している社内WEBサイトも、
紹介しました。

そのWEBサイトは、このWEBサイトの様なもの
でした。細長く、底が見えない程、下にどんどん
続く、「ふんどしWEBサイト」の様なものでした。

歴代の半導体TOPの中村末廣副社長の時代
から始めて、蓑宮さん、中鉢さん、真鍋さんが
半導体TOPであった間もずっと続けていました。

(3)そこで、中川さんは、萩原に意見し始めました。
「そういえば、君はふんどし e-mail も書いているな。
役員にもわざわざ発信しているなあ。あれは能の
ないのがやる事だ。仕事のできる人間はちゃんと
言いたい内容を一枚の紙程度にまとめるものだ。

(4)中川副社長は萩原にその時、「TOP役員に発信
時は Executive Summary を書け!」と指示して
いました。萩原は、それに反論しました。

Executive Summary を書いているつもりはありま
せん
でした。読みたい人が、時間ある人が、ヒマな
人が読んでもらえれば、萩原はうれしいでした。

若手社員や半導体に関心あるTOPへのメッセージ、
今でいう、BLOG、つぶやきです。読みたい人が
読めばいいものでした。長いのは、昔の武士の
巻紙の長い手紙の様なものと萩原は考えました。

「読みたくなきゃ、読まなきゃいいですよ。
 ふんどし mail をやめるつもりはありません。」

との萩原の言葉が中川副社長を怒らせました。

(5)中川副社長は、大声で「出ていけ!」と萩原に
どなりました。その大声に、中川副社長室の外の
秘書や隣の真鍋専務室にいた真鍋専務や樋口
半導体人事部長がびっくりしました。

(6)真鍋さんと樋口さんは萩原が副社長を怒らせた
原因がわかりませんでした。しかし、怒られた事に
たいして、なだめるつもりで、とりあえず、あやまれ
との指示でした。萩原は「すみません」と何度も声を
出したがあやまっているいるとは、到底中川副社長
には理解できなかったのでしょう、「出ていけ!」と
なおも怒鳴っていました。

(7)
その中川副社長の大声を聞いて、外で仕事して
いた秘書の女性たちは手をとめて様子をうかがって
いました。その女性の中には、「萩原さんが副社長
にどなられているのを知って、たいへん萩原さんが
どうなるか、心配になりました。」と言ってくれた人も
いました。

(8)結局、萩原は職を追われることになり、半導体
人事部長付きとなりました。萩原は始末書を書か
される事になりました。

その始末書の理由はたいへん面白いものでした。

江戸時代ならお殿様にはむかえばその場で切腹です。

そんな理由でした。こじつけの理由での始末書でした。

「萩原が大声を出した、そばの社員の仕事を妨げた。」
という理由でした。しかし、中川副社長は萩原以上に
大声で必要もない秘書や室外の社員までも、せっかく
仕事をしている大勢の人たちの手をとめたのも事実
でした。しかし、中川さんは、副社長なので許され、
萩原はそれに立てついた、下級社員なので罰された
ということです。よくある話です(笑)。

欧米では逆です。本当か嘘か知りませんが、トヨタの
米国支社の副社長が秘書に「出ていけ!」とどなった
だけで、パワハラだと訴えられ副社長は首になりました。

欧米ではパワハラは重要な犯罪です。SONYの盛田
会長も言っていましたが、「日本の常識は世界の
非常識である」ことを、まさに実感させられた瞬間でした。

もと副社長で、中川副社長の上司であった中村末廣
さんは、「困った、困った。兄弟けんかはするなよ。」
という思いでした。中村末廣にとっては、中川さんも
萩原もかわいい部下(後輩)でした。
もと半導体TOP
であり、萩原の上司だった、中鉢社長はSONY本社の
社長室に萩原を呼び、萩原をなだめました。また、
中川副社長に萩原と和解し2人仲良く仕事するよう
にと説得しました。しかし、中川副社長は、中鉢さん
の希望を受け入れす、「萩原は生意気だ。」怒りを
鎮めることはできません。無理もありません、萩原は
いつも自分の信念に対しは、頑固で生意気でした。

それほど、自分が正しいと確信をもっていたからです。

中川副社長はその後も完全に萩原を無視しました。

そしてその後、短期間で、中川副社長は半導体TOPの
座を降り、SONYの経営陣からも消えていきました。

その時、萩原は社内WEBでは、鉄腕アトムの電子の目
の話から始まり、電子頭脳、人工知能、人間にやさしい
人工知能パートナーシステム(AIPS)が PS2, PS3 の
次であると説明していました。この AIPS chip を装備
した自動走行車や一般家庭や病院や老人看護施設の
夢を萩原は語っていました。

人間が運転するよりも、安全な人工知能(AIPS)搭載の
自動走行車の実現も萩原がSONYにいた時の夢でした。

萩原2013年の3月のフジテレビの番組で出演しています。

これはSONYの半導体チップ開発に携わる
後輩社員への、萩原先輩メッセージです。

(1) 井深さんが小型トランジス・ラジオを造れ!
  バイポーラ―トランジスタ―で造れ

(2) 岩間さんが CCDで小型カメラを造れ!

(3) 久夛良木さんが CMOS で小型カメラを造れ!

(4) 自動走行車用の AIPS chip set を 造れ!

AIPS ( Artificial Intelligent Partner System )




それがやっとSONYの今の経営TOPは本腰になりました。

それでこそ、SONY SPIRIT です。


SONYはやはり技術のSONYでなければならないと
思います。萩原はもともと中央研究所に情報処理
研究室の出身ですが、ソフトも重要な技術です。

ソフトをハードの融合があってこそ、
未来のSONYを造るものと、萩原は
期待しています。

そう思う萩原の考えは、いかがでしょうか?

みなさんは、どうお思いになりますか?



AIPS ( Artificial Intelligent Partner System )は、
今までとは違い、ハードだけでなく、ソフトとの融合
技術で完成できます。宮本武蔵の様な、両刀使い
の日本侍が多数SONYの中で育つ事を希望します。


*****************
一旦成功すると、それに固執してしまい、
新しことに挑戦できない危険があります。
SONYは、新しい事に常に挑戦してほしい
です。失敗を恐れずに若い力に期待します。
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SONY HAD and Pinned Photodiode are identical.
SONY HAD means always Pinned Photodiode.

But, NEC Buried Photodiode and Pinned Photodiode
are slightly different. Buried Photodiode does not
always means Pinned Photodiode.

Hagiwara, the inventor of SONY HAD Sensor understood
the concept of Pinned Photodiode. However,Teranishi, the
inventor of NEC Buried Photodiode did not understand
the concept of Pinned Photodiode because, in his patent
an application example, Fig.2 shown below is included,
which is not a Pinned Photodiode.

This PNP junction photodiode has the surface electric field,
causing a significant amount of the surface dark current.
The presence of the surface electric field means that
the empty potential well is not pinned.

Hence NEC Buried Photodiode is NOT by necessity
a Pinned Photodiode. See the Fig.2 below. And NEC
Teranishi did not invent Pinned Photodiode. Teranishi
just invented a Buried Photodiode in 1980 , which is
much later than 1975 when Hagiwara invented SONY
HAD, the P+NPNsub junction type Pinned Photodiode.

The short wave of the blue light with the wave length
of 0.4 μm cannot penetrate the silicon substrate into
more than 0.2 μm depth. Hence, the junction depth of
the top P+ layer of the P+NP junction type Pinned
Photo Diode must be very shallow and be about
0.2 μm to have the enough blue light sensativity.

The surface P+ doping must be very heavy to pin
the surface P+ layer as shown in Hagiwara 1978 work
in the 380H x 490V large-scaled Frame Transfer
CCD image sesnor chip. By keeping the surface
P+ layer pinned, the empty potential of the N-layer
photoelectron storage region can also be pinned.
See SONY HAD 1978 work with no Image Lag.




SONY HAD and Pinned Photodiode are identical.
SONY HAD means always Pinned Photodiode.

But, NEC Buried Photodiode and Pinned Photodiode
are slightly different. Buried Photodiode does not
always means Pinned Photodiode.



Hagiwara, the inventor of SONY HAD Sensor understood
the concept of Pinned Photodiode. However,Teranishi, the
inventor of NEC Buried Photodiode did not understand
the concept of Pinned Photodiode



SONY HAD and Pinned Photodiode are identical.
SONY HAD means always Pinned Photodiode.

But, NEC Buried Photodiode and Pinned Photodiode
are slightly different. Buried Photodiode does not
always means Pinned Photodiode.






Prof. Albert J.P. Theuwissen said the Fossum
2014 paper is doubtful. And Prof. Matsuzawa
said the Fossum 2014 paper is fake. And I say
Fossum 2014 paper is wrong, biased, doubtful
and fake because it has many false statements
and a wrong conclusion.

Fossum does not understand the slight difference
between the Buried Photodiode and the Pinned
Photodiode. Fossum knows nothing about SONY
HAD sensor. Fossum does not know that SONY
HAD sensor and the Pinned Photodiode is identical.

SONY HAD sensor and the Pinned Photodiode
are by necessity a P+NP junction type Photodiode.
However NEC Teranishi invention of the Buried
Photodiode is a PNP junction type Photodiode
in which the depletion layer can reach the silicon
surface and the surface electric field causes
the significant dark current, which does not cope
with the expectation we have from the Pinned
Photodiode.

SONY HAD and the Pinned Photodiode are
identical, but NEC Buried Photodiode and
the Pinned Photodiode are slightly different.

However, Fossum concluded in his 2014
fake paper that Hagiwara 1975 invention of
P+NPNsub junction photodiode (SONY HAD)
is NOT a Pinned Photodiode. And Fossum
concluded in his 2014 fake paper that NEC
Buried Photodiode is much closer to the
Pinned Photodiode.

This is a wrong conclusion.


Fossum does not understand the slight difference
between the Buried Photodiode and the Pinned
Photodiode. Fossum knows nothing about SONY
HAD sensor, Hagiwara 1975 invention of the
P+NPNsub junction type Photodiode, which is
identical to the Pinned Photodiode.

Prof. Albert J.P. Theuwissen said the Fossum
2014 paper is doubtful. And Prof. Matsuzawa
said the Fossum 2014 paper is fake. And I say
Fossum 2014 paper is wrong, biased, doubtful
and fake because it has many false statements
and a wrong conclusion.






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   Pinned_Photodioe_and_Sony_HAD_Story

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萩原がPinned Photodiodeの発明者であることに関する第三者による証言記録

(1)まず、東北大学の鏡教授が下記技術資料において、
  ご指摘されているように SONY HAD Sensor と Pinned
  Photodiode および Buried Photodiode は同じものです。
   PNP受光素子構造として共通する構造という意味で同じものです。


http://www.ic.is.tohoku.ac.jp/~swk/lecture/ic2005/kagami_ic20050419.pdf






Pinned Photodiodeの構造を説明する文献は多数あります。

Pinned Photodiodeとは単純にPNP接合構造の受光素子のことです。

  表面のP層の存在により、シリコン表面に電界が存在せず、
  暗電流が抑圧され、かつシリコン界面の捕獲準位から
  信号電荷が隔離され、トラップ雑音のない映像が可能です。

  真ん中のN層が光信号電荷の蓄積部となります。
  隣接する電荷転送装置(CTD)に
  完全空乏化電荷転送され、残像のない、
  高速アクション映像を提供する受光素子です。

たとえば、コロナ社出版黒田隆男著の「イメージセンサーの
本質と基礎」 PP.77~80を参照してください。

構造的には単純にP+NP接合構造の受光素子のことです。

実際には Pinned Photodiode (P+NP接合)と Buried
Photodiode(PNP接合)には微妙な違いがあります。

Pinned Photodiode (P+NP接合)は、必ず、Buried
Photodiode(PNP接合)ですが、Buried Photodiode
(PNP接合) は、必ずしも、Pinned Photodiode(P+NP)
ではありません。

特に、表面近くの半導体領域が充分濃い濃度でない、
単純なP層としますと、かつ、Buried 層(N層)が
半導体表面に近い場合、Buried 層(N層)が空乏化して
いくにつれ、表面近くの半導体領域まで、空乏化していき、
すなわち、空乏層が表面まで到達し、表面に強い電界
が生じることになります。

その場合、表面電界が強くなると、表面暗電流がどんどん
増加します。Buried 層(N層)が空乏化して行くにつれ、
Buried 層の電位も、どんどん深くなり、所定の固定値
にすることができなくなります。Pinned どめできません。

これは、Pinned Photodiode とは呼べません。

埋め込みPhotodiode というだけでは、この様に
Pinned Photodiodeでない場合もあるのです。

1975年萩原考案の特許が提案する半導体受光素子
の埋め込み層(N)の電位は必ずピン留めできます。

表面に Emittter層の濃いP+の Hole Accumulation
層が存在し、表面電圧も一定値にピン留めできます。



しかし、日電の1980年のBuried Photo Diode(PNP接合)の表面は
浅くて濃度が濃い、P+層 にはなっておらず、必ずしも、Pinned
Photodiode とは断定できません。



そのことは、上図に示す NEC 特許の実施図の第2図がはっきりと
示しています。日電の1980年の Buried Photo Diode (PNP接合)
の表面領域は浅くて濃度が濃い、P+層 にはなっておらず、必ず
しも、Pinned Photodiode とは断定できません。

この微妙な違いを指摘した、半導体デバイスの見識者
による、WEBサイト投稿のコメント があります。

The first Pinned PD was invented by Hagiwara at Sony
and is used in ILT CCD PD's. It has long been incorrectly
attributed to Teranishi and to Fossum ( in CMOS image sensors ).
It is important that this reply stand for context and to correct
for a historical error and misreporting. One cannot understate
the importance of how significant his techniques and efforts
have been. Attribution is very important.

SONYの萩原1975年発明のSONY HAD (P+NPNsub)は 
Pinned Phoodiode(P+NP接合)であるが、NEC1980年の
Buried Photodiode(PNP接合) には、必ずしも、表面に
濃いP+層になっていません。表面に濃いP+層必要とする、
SONY HAD センサー、すなわち、表面電位と埋め込み層
の電位がピン留めされている、Pinned Photodiode 
(P+NP接合)ではないと明記しています。

この微妙な違いは一般には理解されていません。

萩原がPinned Phoodiode(P+NP)の真の発明者となります。



人間が感知できる光の波長は、たいへん幅の
狭い光の波長領域のみです。紫色の 短波長
の 0.4μm から赤色の長波長の 0.6μmの
たいへん幅の狭い光の波長領域のみです。

シリコンの半導体結晶体は、紫色の 短波長の
0.4μm の光は、表面からたったの 0.2μm
の深さまでしか透過できません。

また、赤色の長波長の 0.6μmの光は、表面
からたったの 2μm の深さまでしか透過でき
ません。

しかし、赤外線のもっと長い波長の 0.8μmの
光は、表面から10μm の深さまで到達できます。

通常のビデオカメラは、赤外線フィルターを光学
レンズ系につけて、まず赤外線をカットしてから
光信号を半導体受光素子に照射します。

半導体受光素子は、シリコンの表面をガラス質の
光を透過する、硬いSiO2の酸化膜でおおいます。

その直下の深さがたったの、0.6μm という非常
に浅い半導体結晶体の表面領域に半導体受光
素子の光感知部分を形成する必要があります。

萩原は、1975年この深さが丁度SONYが開発し
量産技術を確立していた、 Bipolar Transitor の、
浅く、かつ濃い不純物濃度を持つ、Emiiter 接合
領域の深さ程度でしかないことに着目しました。

萩原の1975年発明の半導体受光素子の特許
請求範囲に示す文章には、半導体表面の整流
接合をわざわざ emitter 接合と呼んでいます。
emitter 接合( P+N Junction ) の浅くて濃い
表面のP+領域に着目していました。

この P+N の領域こそ、SONYの商標となった、 
Hole Accumulation Diode (HAD)の語源です。

Bipolar Transistor Process では、emitter 端子
は濃いP+層 ( Hole Accumulation 層)で形成され、
その電圧は外部から固定、すなわち Pinned どめ
されます。それが、Pinned Photodiode の語源
です。萩原はさらに、この Bipolar Transistor の
base 領域を floating にして、すなわち、この
Bipolar Transistor を、CCDの様に Dynamic
動作させることを考案しました。

CCD が MOS Transitor のCapacitor 容量に
よる完全空乏化電荷転送素子であったに対応
させて、P+NP の接合型Bipolar Transistor を、
CCDの様に、Dynamic 動作させることを考案
しました。P+NP の接合型Bipolar Transistor の
Base 領域をfloatingにして、かつそのBase領域
に蓄積された信号電荷をCCD動作の様に、完全
空乏化電荷転送させることを考案しました。

その結果、信号電荷蓄積層(N)が完全に空乏化、
つまり、信号電荷が隣接する電荷転送装置(CTD)
に吸い取られて、完全空乏化電荷転送が完了し
ますと、信号電荷蓄積層(N)の、Empty Potential
Well の電位は、一定の値に固定されます。すなわち 
Pinnedどめ(ピン留め)されます。これが SONY
HAD の語源でもあり、 Pinned Photodiode の
語源でもあります。

同じ考え方から生まれた2つの言葉です。

正確には、Pinned Photodiode なら必ず
SONY HAD センサーです。

また、SONY HAD センサーなら、それは
必ず、Pinned Photodiode です。

実際、名前はどうでもいいです。もし、その
発明者をたたえるなら、冗談ですが、
Hagiwara Photodiode と呼んでもらい
たい気持ちです。萩原の1975年の発明
特許の存在を知らない世界が、勝手に、
1975年の萩原考案の半導体受光素子を、
1982年に NEC は 自分たちが発明したと
誇らしげに、Buried Photodiodeと呼び、
1983年には Kodakが 自分たちが発明
したと誇らしげに、Pinned Photodiode
と呼び、1984年に SONYが独自に開発
したと誇らしげに、SONY HAD センサー
と呼びましたが、SONYの萩原が発明した
P+NPNsub接合型半導体受光素子構造
の発案特許の存在は全く今まで世の中で
SONYの中でもその重要性に気づかれず
にいたと思うと萩原はたいへん寂しい
思いになりました(大涙)。

萩原特許の実施例図に Pinned Photodiodeの
重要な必要条件が全部含まれています。その
必要条件の集合は「充分条件」となり、萩原が
Pinned Photodiodeの発明者であることを証明
しています。Pinned Photodiodeは、

(1)PNP接合の半導体受光素子です。

(2)3つの層、PNP各層の濃度を制御することにより
   信号電荷蓄積部のまん中のN層を、CCD動作の
   様に、隣接する電荷転送装置(CCD でもCMOS
   でもOK)に、完全空乏化電荷転送することにより
   信号電荷蓄積部のN層の電位分布図が、いわゆる
   埋め込み型CCDの埋め込み層(N)と同様な曲線、
    Empty Potential Curve を示します。そしてその
   曲線カーブの底の電位の値は、製造プロセスで
   自由に人間があらかじめ設定できる、濃度の種々
   のパラメーターの値で設定できる、固定値、つまり
   自由に人間があらかじめ設定できる、ピン留め
   できる、 Pinned Photodiode です。

(3) 人間が感知できる光の波長は、たいへん幅の
   狭い光の波長領域のみです。紫色の 短波長
   の 0.4μm から赤色の長波長の 0.6μmの
   たいへん幅の狭い光の波長領域のみです。

   シリコンの半導体結晶体は、紫色の 短波長の
   0.4μm の光は、表面からたったの 0.2μm
   の深さまでしか透過できません。

   したがって、表面のP層は、濃くかつ浅く形成する
   必要があります。、Bipolar Transitor の emitter
   領域と同様に P+ 領域を形成しないと、その直下
   の空乏層を表面 0.2μm に形成することは不可能
   となります。


P+層が上層あれば、その下にある信号電荷蓄積部
のN層ですが、隣接する電荷転送装置(CTD)への完全
電荷転送により、その信号電荷蓄積部のN層が、完全
に空乏化した場合も、信号電荷蓄積層(N)の空乏層
の電界が、シリコン表面に到達しません。表面が固定
された、ピン留めされた値になることが保証できます。

完全空乏化した信号電荷蓄積層(N)の空乏層の電界が、
シリコン表面に到達しないためには、その為に必ず、
シリコン受光表面には充分濃度の濃いP+層を形成
する必要があります。萩原の1975年の特許の実施
応用の例図で明示しています。

それがPinned Photodiodeの本当の定義となります。

SONYの HADセンサー、すなわち、SONYの
Hole Accumulation Diode の定義でもあります

当然、濃い濃度でないと、金属端子との
オーミックコンタクトが取れず、表面の層
の電圧は固定、Pinned できません。


SONY HAD の定義については以下のWEBサイトを参照してください。。

https://ja.wikipedia.org/wiki/Super_HAD_CCD

「1984年(昭和59年)にソニーが開発した、
n型基板、Pウェル、nダイオードセンサ表面に
正孔蓄積層“P+”を付加したHADセンサ」 

と記載されています。

すなわち、ソニーのHADセンサは、

(1) N型基板に

(2) Pウェルを形成し

(3) Nダイオードセンサを形成し

(4) その表面に正孔蓄積層“P+”を付加した

受光素子構造のことを言います。

SONY HADセンサーは、単純に、N型基板に、PNP接合型の
受光素子、すなわち、Pinned Photodiodeを形成したものです。


また、SONYの萩原が1975年に出願した特許1975-134985の
特許請求範囲を記述した文章は以下の様になっています。

この特許で定義された半導体受光素子構造は、SONYの
HADセンサーと同じく、以下の4つの部分構造で構成されます。


(1)半導体基体 に、 ( N型基板 )

(2)第1電導型の第1半導体領域と、 ( Pウェル )

(3)之の上に形成された第2導電型の第2半導体領域 ( Nダイオードセンサ )

  とが形成されて光感知部と之よりの電荷を転送する電荷転送部とが
  上記半導体基体の主面に沿う如く配置されて成る固体撮像装置に於いて、

(4)上記光感知部の上記第2半導体領域に 整流性接合 (正孔蓄積層“P+”)

が形成され、該接合をエミッタ接合とし、上記第1及び第2半導体領域間の接合を
コレクタ接合とするトランジスタを形成し、該トランジスタのベースとなる上記
第2半導体領域に 光学像に応じた電荷を蓄積し、ここに蓄積された電荷を上記
転送部に移行させて、その転送を行うようにしたことを特徴とする固体撮像装置。

としています。


以上のことから、 SONYの萩原が1975年に出願した特許1975-134985で
定義される半導体受光素子構造は、SONY HADセンサーそのものであり、
また、SONY HADセンサーは、半導体基板(N)にPNP接合型の受光素子、
すなわち、Pinned Photodiodeを形成したもので、SONY HADセンサーと
Pinned Photodiode は同じものであり、SONYの萩原の発明となります。



SONY HADセンサー(Pinned Photodiode)の重要な特徴に、完全空乏化
電荷転送があります。萩原1975年出願の2つの特許には、その実施例
図の中に、はっきりと、完全空乏化電荷転送動作を明示した図があります。



また、第三者の証言として、「萩原が Pinned Photodiodeの発明者である」と、
もと Phillips 社の Image Sensor の開発技術者で、現在 Image Sensor の
世界的な権威者の、オランダのDelft大学の教授の、Prof. Albert Theuwissen
は、萩原との e-mail のやりとりの中で、以下の様に明言してくれています。


”I do agree with you that the structure
you developed is indeed a PPD,
maybe not called that way at that time and
also invented for some other purpose.
But it still remains a PPD !

At Philips, in the late '70s a very similar structure
was implemented in the CCDs, this was before
I joined Philips in 1983.

So yes, there were several p+/n-/p- structures
known by the time that Teranishi issued his patent.
I fully agree to that.

But if I give talks and trainings about image sensors,
including the working principle of PPD,
I ALWAYS refer to

(1) your work,

(2) Philips' work (which is more or less a copy of
what you did, but 1 or 2 years later than yours) and

(3) Teranishi's work.

So I do not forget you !!! "

Prof. Albert Theuwissen は、「まず萩原の特許とその研究
発表があり、その後、1~2年後、ほぼ萩原と同じ内容のものを
Philips社により、特許出願とその研究発表があり、その後、
NECの寺西の特許と研究発表があった。」と証言しています。

SONYの萩原が、Pinned Photodiode ( SONY HAD センサー)の
本当の発明者だとProf. Albert Theuwissen は宣言しています。 

Prof. TheuwissenとのMAILの記録

また、SONY-Fairchild社との長い水面下でのはげしい(醜い)
特許戦争でSONYが勝利して、はじめて公式にSONY社内で、
萩原は、 SONY HAD センサー、 すなわち、Pinned 
Photodiode の発明者であることが公認されました。そして、
SONYの社内で第1級の特許褒賞を受けました。



SONY-Fairchild社との特許戦争で、SONYが勝利し、
その貢献で、SONYのTOPからいただいた、感謝と
慰労の慰労のメッセージがあります。萩原にとって
思い出となる宝物です。



また、SONY-Fairchild社との特許戦争で萩原の
貢献に対して、当時の中央研究所の所長の
山田敏之さんとと裁判のSONY側の陣頭指揮
を取っていた越智さんからの感謝のメーセジ
の記録もあります。これも萩原の宝物です。

  SONY-Fairchild 特許戦争の関連資料


SONYとNECとの水面下での特許戦争では、

NECが1980年出願の Buried Photodiode特許を
武器にして、SONYの萩原1975年出願のSONY の
HADセンサー特許を攻撃しました。

両方ともにPNP接合の半導体受光素子、すなわち、
Pinned Photodiode 構造ですが、特許の論点は
残像のない電荷転送を特許請求範囲に記載しているか
どうかでした。SONY側の主張は、あくまで PNP接合
の受光素子構造に意味があり、構造から由来する
半導体動作は自明であり、さらに萩原1975年特許の
実施例図に、完全空乏化電荷転送をしている電位図
を明示してあると反論しました。

SONYとNECとの特許戦争でのSONY側のNECへの反論文


●Pinned Photodiode(Sony HAD)にかかわる

  SONY-Fairchild 特許戦争の関連資料

●Pinned Photodiode(Sony HAD)にかかわる

   SONY-NEC 特許戦争のSONYの反論資料

●Pinned Photodiode(Sony HAD)が

  萩原の発明である事を語った証言資料

 




**********************
Story of Pinned Photodiode( SONY HAD ) Sensor

**********************




Image Sensor の開発商品化の流れ


Image Sesnor の構造は人間の目に対応します。

人間の目は、大きくわけて、2つの部分で構成されます。


(1)網膜細胞(半導体受光素子)

レンズとなるひとみ(アイリス)から眼球の内膜にある網膜細胞に
光学像が映画のスクリーンの様に投影されます。その光学像に
応じた光信号がまず網膜細胞で電気信号に変換されます。
この人間の網膜細胞に対応するのが半導体受光素子、
すなわち Photo Sensing Device です。

(2)目から脳への電気信号伝達神経線(電荷転送装置)

網膜細胞で光は信号電荷に変換されます。その信号電荷は
網膜細胞から脳の中にある視覚野(これも脳細胞の集合体)
まで、神経細胞の長い束で構成される、電気信号伝達神経線
によって、目でとらえた光信号は、電気信号の形で脳に伝達
されます。この電気信号伝達神経線に対応するのが半導体
電荷転送装置、すなわち Charge Transfer Device(CTD)です。


一般に Image Sensor の種類分けはこの電荷転送装置の
方式により分類されます。

あまり受光素子の構造は話題になりません。

しかし、機能的には受光素子の構造が一番重要です。

受光素子の構造が、光感度や残像特性、雑音特性、
暗電流特性を左右します。

人間の目の網膜細胞が半導体受光素子に対応します。

(半導体受光素子)=(人間の目の網膜細胞)

電荷転送装置は、網膜細胞で光信号が電気信号に
変換された後、その電気信号を脳まで伝達する神経線が
電荷転送装置に対応します。

(半導体電荷転送装置)=(目から脳への電気信号伝達神経線)

目に入ってきた光信号を、超光高感度で、暗電流のない、
雑音のない電気信号に最初に変換する網膜細胞、すなわち、
受光素子が一番重要であることは、みなさんが自分の目を
一番大切にする気持ちからも、当然予想できるお話です。

電荷転送装置は、別にCCD方式でもなくてもよかったのです。

今では、CCD方式の電荷転送装置は全く使用されていません。

今では、CMOS方式の電荷転送装置はが主流となっています。

どうして昔はCCDビデオカメラがSuperStarだったのに、
今は、CMOSビデオカメラに置き換わったのでしょうか?

その不思議をこれからゆっくり説明していきます。

そんな世の中の変遷の中で、1975年にSONYの萩原が
考案した半導体受光素子は、45年間、Image Sensorの
受光素子としてずっと採用されています。

1978年に 380H x 490 V FT CCD Imager の、
Large Scale Silicon Chip の原理試作に成功し、
萩原は東京で開催された、1978年度の国際固体
素子コンファレンスでその詳細を報告しています。
1979年には、その業績が認められ、国際会議の
CCD79に招待され、Scotland, UK の Edinburgh
大学でその詳細を発表しています。

また、1980年に 570H x 490 V FT CCD Imager の、
Large Scale Silicon Chip の原理試作に成功し、
SONYは東京とNewYorkで同時にPress Conference
を開催し、8 mm video 一体化の CCD One chip
ビデオカメラを発表しています。

1975年の萩原の発明から現在まで、45年間、世界
のすべてのImage Sensorの受光素子として萩原が
1975年に考案した半導体受光素子(電子の目)が
採用されています。

世界は、CCDが 超光高感度で、残像のない特性
や雑音や暗電流のない特徴をもつものと誤解して
いました。

実は、CCDでは、光感度は悪く、暗電流は大きく、
Trap雑音も無視できない特性でした。

そのCCDの弱点を、1975年にSONYの萩原が考案した
半導体受光素子( SONY HAD Sensor ) は、ずっと
助けていたのです。

CCD の発明者はノーベル賞を受賞しましたが、
本当の業績は、萩原が発明した半導体受光素子
すなわち、SONY HAD Sensor の特性がすぐれた 
ものであったから、超感度低雑音のImage Sensor
が実現したのです。

High Vision 4K/8K デジタルテレビの時代には、
アナログ電荷転送装置であるCCD方式は役に
立たなくなり、CCDは完全に市場から消えました。
今はデジタル電荷転送装置としてのCMOS方式
により、信号電荷は目(半導体受光素子)から
脳(Main Computer)に電荷転送されます。

しかし、High Vision 4K/8K デジタルテレビの時代
になっても、目の網膜細胞に対応する半導体受光
素子構造は、今も萩原が1975年27歳の時に考案
した半導体受光素子が採用されています。

本当の Image Sensor の Super Star は
CCDではなかったのです。1975年の誕生から、
萩原が1975年27歳の時に考案した半導体受光
素子が隠れた真の Super Starだったのです。

その半導体受光素子は、SONY HAD Sensor
と呼ばれるものです。世間一般には、Pinned
Photodiode や Buried Photodiode とも呼ば
れます。各社呼び名は違っても同じものです。

************************
(1)受光素子 Photodevice (PD) のタイプ(型)には
 歴史的に開発順に並べると以下の4の種類があります。
************************
1.1  N+P接合型受光素子


1.2  P+NP接合型受光素子

1.3  CCD・MOS容量型受光素子

1.4  P+NPNsub接合型受光素子

***************************
 (2)電荷転送装置 Charge Transfer Device (CTD)の方式 には

 歴史的に開発順に並べると以下の3つの種類があります。
***************************

   2.1 MOS方式電荷転送装置,

   2.2 CCD方式電荷転送装置.

   2.3 CMOS方式電荷転送装置

************************

(1)受光素子 Photodevice (PD) のタイプ(型)には
 
 歴史的に開発順に並べると以下の4の種類があります。

************************


1.1 N+P接合型受光素子....日立が世界に先駆けて

      MOS Imager に採用し、商品化した。

      残像があり、雑音多く、光感度が悪かった。


1.2 P+NP接合型受光素子....SONYが世界に先駆けて

      1978年に原理試作に成功。SONY HADの原形。

      完全空乏化電荷転送を実現した Pinned Photodiode.

      残像のない、超光高感度の受光素子として採用、

      380H x 490 V 画素のFT 方式 CCD Imager に

      採用し、原理試作に成功し、国際学会で発表。


1.3 CCD・MOS容量型受光素子....SONYが世界に先駆けて

      1980年に残像のない、ILT 方式 CCD Imager に

      採用し、商品化し全日空に納入しジャンボに搭載。

      透明電極で横型OFDを採用し、暗電流が大きかったが

      CCD MOS容量で完全電荷転送が実現され、残像なし。



1.4  P+NPNsub接合型受光素子.....SONYが世界に先駆けて

      1984年に、縦型 overflow drain (VOD) を装備し、

      残像のない、Sony HAD sensor 受光素子を搭載した

      ILT 方式 CCD Imager を開発し、商品化し世界制覇する。





***************************
 
(2)電荷転送装置 Charge Transfer Device (CTD)の方式 には

 歴史的に開発順に並べると以下の3つの種類があります。

***************************


   2.1 MOS方式電荷転送装置,

   2.2 CCD方式電荷転送装置.

   2.3 CMOS方式電荷転送装置


一般に Image Sensor の種類分けはこの電荷転送装置の
方式により分類されます。あまり受光素子の構造は話題に
なりません。しかし、人間の目の網膜細胞が受光素子に
対応し、電荷転送装置は、網膜細胞で光信号が電気信号に
変換された後、その電気信号を脳まで伝達する神経線が
電荷転送装置に対応します。いかに目に入ってきた光信号
を超光高感度で、暗電流のない、雑音のない電気信号に
最初に変換する網膜細胞、受光素子が一番重要であること
は、みなさんが自分の目を一番大切にする気持ちからも、
当然のお話です。電荷転送装置は、別にCCD方式でも
なくてもよかったのです。今ではCCD方式は全く使用されて
いません。CMOS方式が主流となっています。どうして
昔はCCDビデオカメラがSuperStarだったのに、今は、
CMOSビデオカメラに置き換わったのでしょうか、その
不思議をこれからゆっくり説明していきます。

************************

●P+NPNsub接合型受光素子について

************************


このP+NPNsub接合型受光素子(SONY HAD) は、

1975年SONYの萩原良昭の発明である。CCDに於いては、

完全空乏化転送が既に実現しており、CCDが残像のない

事は周知情報だった。1975年の萩原発明の SONY HAD、

すなわち、P+NPNsub接合型受光素子も、完全空乏化

転送が可能である。その事は、萩原1975年特許の実施例図

に、Empty Potential 曲線として図示され、残像のない特性

を持つことを示唆している。これ自体は、目新しい事ではない。

CCD・MOS型の受光素子でも可能であった。最も新規な機能
  
は、縦型overflow drain(VOD)機能だった。P+NP接合型の

受光素子構造として、超光高感度、低暗電流、低雑音である

受光素子であることは説明するに及ばない自明の特徴であった。

1975年SONYの萩原良昭の発明の、このP+NPNsub接合型

の受光素子、すなわち、SONY HAD Sensor 、別名では、

Pinned Photodiode と呼ばれるものの存在異意義は大きかった。

***************************

(3) Image Sensor の重要な開発 Mile Stone

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   3.1  1975年以前日立が世界で最初に 
       N+P 接合型の Photodevice を採用した 
      MOS型電荷転送装置の image sensor の
      原理試作に成功していた。

   3.2  1975年以前Fairchild社が世界で最初に 
      N+P 接合型の Photodevice を採用した 
      InterlineTransfer CCD型電荷転送方式の
      image sesnor の商品化に成功した。

   3.3 1975年SONYの萩原がP+NPNsub型の
      Pinned Photodiodeの受光素子を発明した。
      SONYの商標の HAD Sensor のことである。

   3.4 1978年 SONYが世界で最初にP+NP接合型の 
      Pinned Photodiode( SONY HAD ) を採用した 
      FrameTransfer CCD型電荷転送方式の
      image sensor の原理試作に成功した。

  3.5 1980年SONYが世界で最初に透明電極の 
      MOS容量型 Photodevice を採用した 
      InterlineTransfer CCD型電荷転送方式の
      image sensor の商品化に成功した。

  3.6 1980年 SONYが世界で最初にP+NP接合型の 
      Pinned Photodiode( SONY HAD )を採用した 
      FrameTransfer CCD型電荷転送方式の
      image sensor を採用したビデオカメラと
      8 mm VTR の一体化 video movie を、
      Tokyo Press Conferenceで SONYの
      社長の岩間和夫氏が、また同時に、
      New York Conferenceでは SONYの
      会長の盛田昭夫氏が新聞発表した。

  3.7 1982年 NECは P+NP接合型の受光素子の 
      Pinned Photodiode( SONY HAD ) を採用した 
      世界で最初の InterlineTransfer CCD型の
      電荷転送方式の image sensor の原理試作に
     成功し、IEDM1982で発表した。

  3.8 1984年 SONYは世界で最初にP+NPNsub接合型の 
     Pinned Photodiode ( SONY HAD ) を採用した, 
     InterlineTransfer CCD型電荷転送方式の
     image sensor の開発し、その商品化に成功した。

************************
SONY半導体の強みについて
************************


(1)井深さんが 500 ドルで、ただ同然で
トランジスタの特許を米国ベル研から
購入しました。1954年の冬、井深さん
は岩間和夫さんをつれて渡米しベル研
からトランジスタの特許を購入しました。
その時岩間さんはペンシルバニア大学
で開催の今のIEEEの最大の半導体固体
集積回路の国際会議 ISSCC の第1回目
に出席しています。今も岩間和夫さんの
名前が ISSCC の第1回目の出席名簿
記録に残っています。

まだトランジスタがものになるか
どうかもわからなかった時でした。

米国のベル研技術者はこのトランジスタを
最初は電話交換機の ON/OFF の
switching素子として利用しようと
しまししたが、性能が悪くて使えません
でした。一方、SONYはトランジスタ―の
コレクター端子に負荷抵抗をつけて
線形アナログ増幅回路として
放送局電波信号を増幅する素子
として利用できることに注目しました。

(2)勤勉なSONYのプロセス技術陣
の努力は大きいでした。その中でも、
川名喜之さんが、シリコンの裏面を
けずり、Collector 抵抗を下げる
特許を考案しました。

また、加藤俊夫さんがMESA 型の
トランジスタ―生産の安定化の為に
Passivation 膜で保護する特許を
考案して、SONYのトランジスタの
量産技術が確立しました。

(3) 米国政府のNASAや軍事用の
調達を引き受けていた米国 Texas
Instrument 社(TI)の技術者が
SONYのトランジスタ生産技術に
注目しました。

TI JAPAN はもと SONY との合弁
会社でした。SONY は TI と特許で
相互乗り入れが可能となりました。

SONY はキルビー特許をただで使用
できました。

(4)さらに岩間さんが CCD 特許に注目
しベル研から、またまた、ただ同然で
特許を購入しました。まだCCDがもの
になるかどうかもわからない時でした。

CCDは最初大容量メモリーへの応用に
期待していましたが、消費電力が大きく、
また表面型CCDの転送効率は 99.9% と
低く、Intel社はCCDは使い物にならない
と判断しました。また、日立の久保正治
さんの開発チームは、世界で最初の 
MOS Image Sensor を開発し、CCD
Image Sensor より、有望であると
主張しました。

MOS Image Sensor には、受光部が
N+P接合で、残像があり、MOS型の
電荷転送回路はClock雑音とCKT雑音
が致命的で、S/N 比が悪いでした。

CCD Image Sensor は埋め込みチャネル
型を採用することにより、電荷転送効率
が 99.999% にもなり、横800画素で、
縦500画素ののNTSCテレビの時代には
充分な性能でした。

しかし、4K・8Kの時代には、横6000画素、
縦4000画素必要となる今のハイビジョン
テレビの時代には不十分です。いずれ、
CCDの役目が終わることは、MOS プロセス
の Scaling則と 、微細化技術の進歩を
理解している科学者には予想できること
でした。しかし、世界はそれまで待って
くれませんでした。SONYも待てません
でした。SONYはCCDをビデオカメラの
技術として注力することにしました。

当初、SONYは N+P 接合を受光部とした
Interline Transfer (IT) 方式の CCD
Image Sensor を本命としましたが、
N+P 接合を受光部の受光素子では、
残像がひどく、SONYのカメラ事業部の
厳しい要求を満足させることはできません
でした。それで、透明電極を採用した
MOS型の、つまりCCD電極の受光部
とした Interline Transfer (IT) 方式の
CCD Image Sensor を本命としました。

この透明電極の材料は、熱工程に弱く、
生産性が乏しいでした。また、MOS型の、
つまりCCD電極の受光部は、表面に強い
電界がかかり、そのため暗電流雑音が
大きいでした。また、表面型のCCD電極
の受光部ではシリコン界面の結晶の
不完全性により信号電荷の捕獲による
trap 雑音が大きいでした。埋め込み型
のCCD電極を受光部としました。しかし
それでもそれでも表面に強い電界が
かかり、そのため暗電流雑音が大きい
でした。SONYはその欠点に苦しみながら
CCD image sensor の開発に専念しました。 

(5)萩原が SONY 中研時代に1975年
に入社し、すぐに、Pinned Photodiode、
すなわち、 SONY HAD Sensor の
基本特許を発明しました。この受光素子
構造を採用することにより、残像のない、
短波長の光感度もよく、暗電流が少なく、
高画質の image sesnor の実現が可能
になりました。

(6)SONYがCCDでビジネスを始めると
他社から特許使用料の多額の請求を
SONYは受けました。その総額は
1000 億円にもなりました。萩原は
半導体技術企画室のStaffとして当時
極秘活動を続け、半導体部門やSONY
本社の経営会議で報告していました。

最終的にNECや Fairchild や Kodak
との特許戦争で勝利し、image sensor
のビジネスを守り通しました。



(7) P-well の形成プロセス技術

SONYの Image Sensor の開発史の中で、
最も重要な歴史的な技術の break thru は
Image Sensor プロセスの中に、 Bipoalr
transistor プロセス技術で不可欠なP-wellの
形成プロセスの技術を早期導入し、その
P-wellのプロセス技術を確立できた事が
大きいです。

つまり、SONY の HAD sensor 構造は、
P+NPNsub 接合のサイリスタ―構造であり、
この構造の実現には、長い間SONYの
技術陣が築きあげてきた、トランジスタの
製造技術を土台にして、さらに、高エネルギー
イオン打ち込み技術による、P-wellの形成
プロセスの技術が早期確立する必要が
ありました。その技術が、早期確立できた
ことが大きな貢献でした。

SONY の Original HAD Sensor、
縦型 overflow drain 構造を持った
Hole Accumulation Diode 構造、
すなわち、P+NPNsub接合の
サイリスタ―構造)の量産技術は、
SONYのBipolarプロセス技術を
土台にして、他社に先駆けて、
SONY が実現できたことが、
大きな要因です。

今の SONY の半導体があるのは、
トランジスタラジオ時代から継承
した、バイポーラ―トランジスタ
技術があってこそのお話です。

********************
 SONYの特許戦争
********************

●Pinned Photodiode(Sony HAD)にかかわる

  SONY-Fairchild 特許戦争の証言資料

●Pinned Photodiode(Sony HAD)にかかわる

   SONY-NEC 特許戦争のSONYの反論資料

●Pinned Photodiode(Sony HAD)が

  萩原の発明である事を語った証言資料


SONYとFairchild社との特許戦争萩原が
貢献した証拠となる記録があります。

SONYとFairchildの特許戦争に関する e-mailの記録

山田敏之さんからも慰労のお言葉をいただきました。

私の宝物です。

しかし、それでも越智さんは直接私に話かける
事はありませんでした。完全にSONY社内で
越智さんからは無視されていました。越智さん
の本にもまったく私のした仕事に対する研究
開発の仕事も、特許関連の話も含めてありません。

中研時代のCCDの開発チームはほんの数名でした。
CCDを設計していたのはSONYで萩原1人でした。
SONYで最初に全日空に納入したCX-1のCCD
Imager の設計は萩原が 1人で設計したものですが
この記載も越智さんの本にはありません。

残像のない ITL 方式の Image Sensor です。
SONYのカメラ事業の残像なしの要求は厳しく
SONYはそれで生産性の悪い透明電極でCCD
のMOS構造の受光部構造を選びました。それに
大反対し、Pinned Photodiodeの方がいいと主張
しても越智さんは聞く耳がありませんでした。
    
NECの寺西さんが 1982年にIEDMで 埋め込み
Photodiode の ILT方式の CCD Image Sensor
を発表しました。この埋め込み Photodiode の
受光素子は SONYのHAD Sensor と同じものです。

この受光素子は、萩原が1975年に考案した
受光素子構造そのものでした。また、1978年に
その受光素子を採用した Frame Transfer方式の 
CCD Image Sensor の原理試作に成功し、東京で
開催の固体素子コンファレンスの国際会議で報告
したものでした。

1980年には One Chipカラービデオカメラとして 
SONYが大々的に新聞発表したものでした。

しかし、SONYのILT 方式の CCD Image Sensor
は、透明電極を本命としており、萩原考案の HAD
Sensor受光素子は本命としてはSONYでは採用
されていませんでした。NECのILT 方式の CCD
Image Sensorに萩原考案の HAD Sensor受光
素子採用されていることを知ったSONYの開発
責任者はあわてて方針を変更しました。

これは他社の後追いであり、SONYにとっては
恥であり、その時のSONYの開発責任者であった
越智さんの技術者としての判断が間違っていた
ことを証明するものでした。萩原が、ひつこく、
その事を越智さんに、主張していた事実を、
その事実を越智さんはずっと隠し続けました。
    

これはSONYにとっても開発が後追いであり、
恥でもあり、SONYのTOPにも責任が生じ、
自分たちの落ち度を暴露することにもなり
かねない事でした。実際、2013年の海外の
権威ある IEEEの論文のReview Paperでも、
「SONYのHADは、NECが IEDM1982 での 
Pinned Photodiodeの開発試作発表の
後追いである。」と、はっきりと記載され
明言されています。

当時、既に、その恥を予感していたのか、
ひたすら越智さんは萩原を無視し、自分
の恥を隠すために、口を閉じていました。

SONYのイメージセンサー開発史における
1982年当時の、大昔の隠れた悲しいお話
でした。

しかし、SONY の Pinned Photodiode の
開発は、萩原の必死の努力で、1979年には
既に、Frame Transfer 方式のCCD Image
Sensor の原理試作までは実現していました。

萩原の必死の主張にもかかわらず、萩原は
当時の開発最高責任者の越智さんに完全に
無視されましたが、しかし、SONY の Pinned
Photodiode の、萩原1975年発明の基本特許
は、日本国特許として、今でも、権威ある特許
庁の公開WEBサイトに掲載されています。

Prof. Albert J. P. Theuwissenさんは、私が 
ISSCC の chair だった時、私をサポートして
くれていました。長いお付き合いがあります。

Prof. TheuwissenとのMAILの記録

があります。

そのMail の中で、Prof. Theuwissen は、
「萩原が既に、 Pinned Photodiode の
アイデアがあり、1980年の寺西特許より
早い。」と明言しています。

****************************************

           Content Page List
****************************************



 
萩原は1975年に以下の3つの特許を出願しました。
この3つの特許は、Image Sensor 電子の目の
「網膜細胞」の構造に関する基本特許です。
その構造を学会では Pinned Photodiode と
呼ばれるものですが、SONYのHADセンサー
と全く同じものです。

       Japanese Patent 1975-134985(HTML)
       Japanese Patent 1975-134985(PDF)

       Japanese Patent 1975-127647(HTML)
       Japanese Patent 1975-127647(PDF)

       Japanese Patent 1975-127646(PDF)

萩原は1975年に発明の後、1978年には Frame
Transfer 方式の CCD Image Sensorにこの
超感度で暗電流が少ない雑音がすくない電子の目
の「網膜細胞」を搭載し、One Chip 超感度ビデオ
カメラの原理試作に成功して学会で発表しています。
萩原はその成果をCCD79の国際学会で招待講演
しています。

International Conference CCD79 in Edinburgh, Scotland UK

1982年になり、萩原の発表に追従した形で、4年後、
より完成度の高い形でNECが、あくまで原理試作
発表ですが、Interline Transfer 方式の CCD Image 
Sensorに、この Pinned Photodiode を採用して、
国際会議 IEDM1982でその原理試作品を発表しま
した。SONYは当時学会発表よりも生産ラインの立ち
上げに注力していました。1984年には量産技術を
確立し、萩原考案の電子の目、SONY HADセンサー
の商標登録を済ませ、その超感度、低雑音の
高性能を武器に、Image Sensor の市場を制覇
しました。今でも世界中のビデオカメラに萩原が
1975年に考案した、超感度、低雑音、高性能
である、Pinned Photodiode すなわち SONY
HAD Sensor構造が採用されています。

これはその詳細内容の説明となります。

*************************
 

       萩原良昭著書の紹介です:

「人工知能を支える、デジタル回路の世界」


     
萩原1975年特許の画像

*************************

Invited talks related to the invention of

Pinned Photodiode ( SONY HAD sensor )

(1) International Conference CCD79 in Edinburgh, Scotland UK

(2) International Conference ESSCIRC2001 in Vilach, Austria.

(3) International Conference ESSCIRC2008 in Edinburgh, Scotland UK

(4) International Conference of Solid State Circuits ISSCC2013
in San Francisco, California, USA , February 2013

******************************************************************


   For full English versions, please visit the following sites.

        Story of Pinned Photo Diode (html)

Hagiwara at SONY is the true inventor of Pinned Photo Diode (html)

See also ElectronicsStackExchangeSite on "What is Pinned Photo Diode ? "


Pinned Photo Diode was invented by Hagiwara of Sony in 1975 (PDF)


Hagiwara at Sony invented Pinned Photo Diode in 1975(PDF)

Hagiwara contributed a lot in the Sony-Fairchild Patent War

Albert supports that Yoshi is the inventor of the Pinned Photodiode






詳細内容の説明は萩原の HOMEPAGE ( このPAGE ! )

http://www.aiplab.com/

にたいへん詳しく記載されています。


それをslide集として総まとめたとしたものがあります。

http://www.aiplab.com/Pinned_Photodiode_Patents_1975.pdf



萩原は1975年に Pinned Photodiodeの深く関係する特許
を3つほぼ同時に出願しました。

http://www.aiplab.com/JP1975-134985.pdf

http://www.aiplab.com/JP1975-127647.pdf

http://www.aiplab.com/JP1975-127646.pdf


あくまで日本語特許のみの申請で今まで
海外には全く紹介されていません。

この3つの特許は、Image Sensor 電子の目の
「網膜細胞」の構造に関する基本特許です。

その構造を学会では Pinned Photodiode と
呼ばれるものですが、SONYのHADセンサー
と全く同じものです。

萩原は1975年に発明の後、萩原は社内でこの構造が
将来有望であることを主張していましたが、全く
理解してくれる上司はいませんでした。残像を
なくすには、従来の濃いN+の拡散層型の受光素子
は不適当なので、残像をなくすためにSONYは
透明電極を採用して横型OFD型の Interline 方式の
CCD Imager を本命としていました。萩原は
それに対して社内で、萩原考案の受光素子構造は
残像がなくなるだけでなく、さらに他にも長所が
あると主張しましたが、理解してもらえる上司は
いませんでした。具体的に、

(1)短波長感度がよく(2)暗電流が少なく
(3)トラップ雑音もなく(4)かつ縦型OFD

が可能であると主張しました。これらの4つの
特徴はCCDにはないことは当時は周知でした。
しかし、そこまでして、P+NPNsub接合型の
サイリスタ―構造、すなわち、Bipolar プロセス
で苦労するパンチスルーなど信頼性が悪く量産
が難しいと思われる萩原提案の構造を採用し
ようと言ってくれる上司は誰もいませんでした。

このCCDのいろいろな弱点を、萩原の考案の
受光素子はカバーしてくれる、すばらしい
発明だと、萩原1人が信じていました。

さらに、CCDは基本的に Built-in Global 
Shutter 機能があるが、萩原は、この構造は
CCDだけでなく、MOS Imager にも採用が
可能であることに注目し、特許請求範囲には
CCD(電荷結合素子)だけとせず、一般に
適応するために、電荷転送装置(CTD)に
適応されると記述しました。MOS Imager
はかならず、各絵素に Global Shutter を
実現するには、 1 bit のアナログ Buffer
容量が必要になりますが、裏面照射型に
することにより、表面の転送電極そのもの
が Buffer Memory 用 Gate 容量となり、
このPinned Photodiodeを裏面照射型で
縦型OFDにすると、さらに Buffer Memory
も built-in 構造にできることを特許の
請求範囲に正確に記述することにしました。
萩原考案に裏面照射型で縦型OFD装備した
Pinned Photodiodeでは Global Shutterも
同時に装備した構造が可能であることを
1975年の萩原考案特許の中提案していました。

しかし社内ではその技術内容を理解し、萩原を
支援してくれる人は誰もいませんでした。

萩原はCCDの設計評価を担当していましたので、
CCD Image は設計できましがプロセスライン
に入り chip を製作するには多くの技術者や
アシスタントを必要としていました。それでも
萩原は一人サポートしてくれるプロセス担当
技術者を探し、孤軍奮闘し、その結果、より
プロセスが単純な、FrameTransfer 方式の 
CCD Image Sensorの原理試作に成功しました。

この試作で、超感度で暗電流が少ない雑音が
すくない電子の目の「網膜細胞」を搭載した、
One Chip 超感度ビデオカメラの原理試作に
功し SONYは1979年には東京とNew Yorkで
Press Conference を開催しました。そして
翌年1979年にはその開発技術者として国際
学会で招待講演を受けました


萩原はその成果をEdinburgh, Scotland UKで開催
のイメージセンサーの国際会議CCD79で招待講演
をしています。

http://www.aiplab.com/0-CCD79_1979Hagiwara.pdf


しかし、その後もSONYのCCDの開発TOPはなおも
全日空ジャンボ機に搭載商品化が実現した、透明
電極で横型OFDのITL方式のCCD image sensor
を本命として、萩原の提案に耳を傾かる人は皆無
でした。

1982年になり、萩原の1978年発表に追従した形で、
4年後、より完成度の高い形で、NECが、あくまで
原理試作発表でしたが、Interline Transfer 方式の 
CCD Image Sensorに、こ萩原1975年の考案の、
Pinned Photodiode を採用してそのすばらしい
特性を発表し、世の中を驚かせました。NECの
寺西さんのチームの、国際会議IEDM1982での、
原理試作品の発表でした。非常に完成度の高いもので
これが起爆剤になり世界中のimage sensorのメーカー
がこの受光素子構造を採用することになりました。

SONYは透明電極で横型OFDを本命としていましたが、
NECの原理試作の発表を機に、SONYは方針変更をし、
萩原が1975年からずっと社内で主張していた、この
受光構造を採用することになりました。SONYの
CCD開発TOP責任者の顔がつぶれた感じでした。
事実上SONYはNECの猿まねをすることになりました。

NECが先に学会発表したことを機に、SONYも
Pinned Photodioe を本命としました。

しかし、その構造が、SONYのoriginalであることを
主張する為に、しいて HADセンサーの商標名を
登録し、HADセンサーの性能を武器に、世界市場
を制覇していきました。

SONYは当時学会発表よりも生産ラインの立ち
上げに注力していました。1984年には量産技術を
確立し、萩原考案の電子の目、SONY HADセンサー
の商標登録を済ませ、その超感度、低雑音の
高性能を武器に、Image Sensor の市場を制覇
しました。

今でも世界中のビデオカメラに萩原が
1975年に考案した、超感度、低雑音、高性能
である、Pinned Photodiode すなわち SONY
HAD Sensor構造が採用されています。


萩原は 1965年~1975年の10年間の青春時代を
米国に留学し、南カリフォルニアで過ごしました。
1975年から2008年で60歳定年になるまでSONYで
勤務し、2008年から2017年まで熊本の崇城大学の
情報学部の教授として勤務し、今は半導体産業人
協会の教育員会の委員として奉仕しています。


(1) International Conference CCD79 in Edinburgh, Scotland UK

(2) International Conference ESSCIRC2001 in Vilach, Austria.

(3) International Conference ESSCIRC2008 in Edinburgh, Scotland UK

(4) International Conference of Solid State Circuits ISSCC2013
in San Francisco, California, USA , February 2013

その間、いろいろな国際学会で招待講演を受け、
この長い年月の中で、技術者としてのいろいろな
楽しい思い出もたくさんできました。それは萩原に
とってかけがえのない宝物となりました。








Story of Pinned Photodiode( SONY HAD ) Sensor

**********************

       Pinned Photodiode の定義

**********************

Pinned Photodiodeとは、物理的な構造としては、
単純に、PNP 接合型の Photodiode のことです。

その動作の重要機能の1つが、CCD型のMOS容量
の受光素子と同様に、完全空乏化電荷転送を実現
して、残像のない画像を提供する事です。

Pinned Photodiodeに従来のN+拡散型のPN接合
容量の受光素子よりも優れた特徴があります。

Pinned Photodiodeには、さらに、CCD型のMOS
容量の受光素子よりも優れた特徴があります。

**********************

萩原1975年特許(1975-134985)に描かれた、
上図の図6の受光素子が、PNP接合型のPinned
Photodiodeの発明であることは明白です。

萩原1975年特許(1975-127647)に描かれた、
上図の図7の受光素子が、NPN接合型のPinned
Photodiodeの発明であることは明白です。


**********************

図7は世界ではじめて埋め込み型 Photodiodeを
提案した構造図です。また、CCDだけでなく、この
NPN接合型 Pinned Photodiodeも、完全電荷転送
を実現することを示唆した図です。世界ではじめて
この図を描くことにより、萩原が、残像のない映像を
提供するNPN接合型 Pinned Photodiodeを発明した
ことになります。萩原がPinned Photodiodeの発明
者であることは明白です。

また、図6Bにも、PNP接合型 Photodiodeの電位図
が描かれています。電荷が完全空乏化している電位
曲線が描かれています。これも、完全電荷転送を
意味します。従って、CCD動作と同じく、このPNP接合
Photodiodeの場合でも、残像のない映像を提供する
ことは明白です。PNP接合型の Pinned Photodiode
を萩原が1975年に既に発明していたことになります。
これも萩原がPinned Photodiodeの発明者であること
の Evidence (証拠文献)となります。

図6Bにおいては、縦型OFDとして機能する Emiiter の
端子のバイアス電圧は、受光期間、常に所定の電圧に
固定されているものです。このEmiiter 端子の電圧は、
過剰電荷を吸収するのが目的です。完全にBaseの
電荷蓄積領域を完全空乏化するための制御電圧では
ありません。

受光開始時、Base領域が完全空乏化している時の
電位曲線を図6Bでは実線で描いています。

やがて、図6Aに示すPNP接合の断面図における
電位分布は図6Bの点線で示す如くなります。

撮像光学像による光照射によって生じたキャリア、
すなわちホール(e+)および電子(e-)のうち、
ホール(e+)はCollector 端子に流れ消滅します。

電子(e-)は、ベース領域に蓄積されます。

この場合、ある量以上の電荷(e-)が蓄積されると、
接合Jeが順方向となり、このある量以上の電荷、
すなわち、電子(e-)は Emitter 側に overflow
します。すなわち、この特許は、その応用例の
1つとして、縦型overflow drain (VOD)機能を
有することを示唆した特許でもあります。

この応用例では、emitter 側に overflow すると
していますが、PNP接合の対称性から、その逆の
動作もすぐに連想できるものです。つまり、別に、
反対の、 collector側に overflow することも、
可能であることは、簡単に類推されます。

また、この特許請求範囲に示さる構造体は、もっと
一般的なものです。

基体(substrate)に PNP接合構造をトランジスタ―
を形成するプロセスフローを想定しています。

当時はまだ、CCDやMOS image sensorは、比較的
単純な、N-MOS または P-MOSプロセスが中心の
時代でした。まだまだ、CMOS プロセスをimage sensor
に取り込めるだけのプロセス技術は進化していません
でした、萩原は CCD プロセスに bipolar プロセス、
すなわち、Well を形成し、その中にトランジスタ構造を
受光部として、取り組むことを提案した特許でした。
最終的に、PNP/Sub 接合型サイリスタ―構造の
受光素子、に、「電子の目の網膜細胞」の発明でした。

それが、SONY HAD の原点 となりました。















萩原は1975年2月20日にSONYに入社し、ソニー中央研究所で CCD Image
Sensor の開発研究を担当した。そして、1980年には、SONYで最初の商品化
に成功し、2-chip ILT方式の CCD Image Sensor (XC-1)の設計者となった。





萩原はSONYに入社してすぐに3つの基本特許を出願した。

そのひとつが、P+NP/Sub接合型の Pinned Photodiodeで、
別名、Sony HAD 、SONY Hole Accumulation Diodeである。

1975年の発明当時、SONYのビデオカメラ事業部の要求は
たいへん厳しかった。

(1)残像のなく、高速アクション画像が可能であり、
(2)光感度が抜群であり、色再現が鮮やかで、
(3)さらに真っ暗な画面での、暗電流によるムラがなく、
(4)さらに、trap雑音やclock雑音のないという、

高品質の画像を提供する image sensor を開発する必要が
あった。萩原の発明は、これらの条件を満たす、画期的な
アイデアだった。しかし、当時はその動作原理や image
sensor に関係する半導体物理を理解した職場の仲間は
ほぼ皆無で、この発明の価値を理解したものはいなかった。

そして萩原が設計した ideo camera が性能がいいのは、
すべて CCD カメラだからだと誤解された。CCDは単純に
アナログ・シフト・レジスターで、人間の目から頭脳へ
信号を伝達する通信回線に相当するのが CCDの役割
だった。目が見えなければ、いくらCCD回線が良くても
脳には外の世界を見ることはできない。感度の良い目が
あってこそ、すなわち、目の網膜細胞に光が当たり、網膜
細胞が光を電気信号(信号電荷)に効率よく変換する必要
がある。萩原の発明は、「賢い電子の目、網膜細胞」の
発明だった。その証拠に、あれほど脚光を浴びたCCDは
もはや、今のデジタルテレビの時代にはビデオカメラの
市場から完全に消えた。今は CMOS回路による信号
伝達回路がCCD方式の伝達回路より高性能でかつ消費
電力も少なく経済的となった。それでも萩原が発明した
「賢い電子の目、網膜細胞」は今でも活躍している。本当
の Super Star は、 CCD ではなかった。 1978年に
SONYが初めて新聞発表した image sensor の時から、
本当の super star は、萩原1975年発明のSONYの
HAD、すなわち、Hole Accumulation Diode、別名、
the P+NP/Substrate 接合型の Pinned  Photodiode
である。この「賢い電子の目、網膜細胞」はこれからも
広く、高性能超感度ビデオカメラ実現に貢献する。





SONYの初期の Image Sensor 開発の真相について

(1) SONYは Pinned Photodiode搭載の 
  Frame Transfer型CCD Image Sensor
  の原理試作に1978に成功した。

(2)NECは Pinned Photodiode搭載の 
  InterlineTransfer型CCD Image Sensor
  の原理試作に1982年に成功した。

(3)しかし、Pinned Photodiodeの発明者は、
  SONYの萩原である。その発明特許は
  1975年に InterlineTransfer型の
  CCD Image Sensorを、実施例の1つ
  としてすでに
出願している。








****************************
 NEC1980年特許と東芝1978年特許はともに無効特許である。
****************************

萩原の特許のアイデアには、念頭に Bipolar Processが基本だった。
すなわち、(1)基板に(2)Collector領域となる P-well の形成、
そして(3)Base領域の形成で(4)最後にEmitter領域の形成である。

特許では、かならず、第1の半導体領域と記述されるものは、N-type
基板ならP-wellを、あるいは、P-type基板なら N-Wellを想定している。

ここが、NEC1980年特許と東芝1978年特許との大きな違いである。

NEC1980年特許では、(1)基板(Psub)に(2)受光領域のN層とその上に
(3)基板と同じ電導型のP+層とのみ構造を定義している。

すなわち、NEC1980年特許は、P+NPsub 接合構造特許である。

東芝1978年特許では、(1)基板(Nsub)に(2)第1の領域(P-well)を
形成し、つぎに(3)第2の領域(N)を形成するとしている。

すなわち、東芝1978年特許は、NPNsub 接合構造特許である。

萩原1975年特許は、 P+NPNsub接合構造特許であり、これは
構造的に、サイリスタ―はトランジスターを含み、トランジスタ―は
ダイオード構造を含むことなるので、萩原1975年特許は、
NEC1980年特許と東芝1978年特許を含むことになる。

従って、NEC1980年特許と東芝1978年特許は
萩原1975年特許の重複特許である。

従って、NEC1980年特許と東芝1978年特許は
ともに無効特許である。

****************************








萩原は1975年2月20日にSONYに入社してすぐ3つの日本国特許
を出願した。 1975-127646,1975-127647, 1975-124985 である。

今世界のビデオカメラには、この特許構造が採用されている。
そして、超感度で低雑音で低暗電流でかつ残像のない、高品質
高速高解像度画像を可能にしている。すべては、当時27歳だった
SONYの萩原が考えた、「賢い電子の目」のアイデアが源である。

しかし、当時のSONY のCCD開発者には image sensor の構造と
その動作原理を理解した人間はほとんどいなかった。萩原が配属
された中央研究所で、萩原はまず半導体物理の教育講座を開催し
image sensor の構造とその動作原理を多くの技術者に教えた。

その過程での、3つの特許出願であった。しかし、その特許の重要性
を理解した人間はSONYには皆無だった。そんな中、萩原は直接
当時のSONY社長の岩間和夫氏の前で、自分の提案するアイデア
を説明し、そのサポートを取り付けた。当時の直属の上司(越智さん)
の反対(無駄のことをするなとの嫌味を受けた)にもめげず、純粋に
技術的に、P+NP/Sub接合の受光構造が光感度がよく暗電流が
少ないことを実際に試作し証明した。そして、岩間社長の決断だった。

1978年に One Chip ビデオカラーカメラ用に、 Frame Transfer
方式の CCD Image Sensor に萩原の提案するP+NPsub接合の
受光構造が採用され、東京で岩間社長が、同時に、New York で
盛田会長が Press Conference を開催し、Home Video Camera
の時代の到来を多くの新聞記者や雑誌記者の前で宣言した。

しかし、この仕事は、もともと当時はSONYは透明電極採用で横型
のOverflow 構造を持った Interline 方式を本命と位置づけられ、
萩原提案のP+NP/Sub接合の受光構造の開発は承認されなかった。

萩原自身が自分のアイデアを当時のSONYの社長の岩間和夫氏
に直接説明し開発承認を取り付けたもので、当時の開発責任者
の顔をつぶした行為でもあった。

萩原のアイデア特許はもともとP+NP/Sub接合の受光構造を 
Interline 方式に適用されるものとして特許の実施例に明確に
記述されている。

しかし、 Interline 方式の CCD Image Sensor となると、より
プロセスが長く、複雑であった。少数で取り扱えるものでなかった。

さらに、萩原の1975年のアイデアは、縦型 Overflow Draiの
機能を持つことを最大の特徴としていた。その実現には、基板
にP+NP 接合型の  Bipolar transitor を 形成する必要があった。
実際には、サイリスタ―構造のP+NP/Sub接合の受光構造と
すべきことになる。そのプロセスの条件出しにはそう簡単なもの
には見えなかった。当然、開発許可を受ける事はSONY社内では
不可能な状態だった。

そんな状態でも萩原は当時のCCD開発責任者(越智さん他)に
説得を続けたが聞く耳はなかった。萩原は邪魔者扱いされる様に
なった。折しも、一番の理解者だった、岩間社長が病死し、萩原は
完全に後ろ盾をなくした。CCDの開発部隊から追われた。

すでに、SONYは、透明電極採用で横型のOverflow 構造を持った 
Interline 方式の Two Chip のビデオカラーカメラの商品化に
成功しており、その構造でのOne Chip のビデオカラーカメラの
商品化は時間の問題とされたいた。

何事でも、一度成功すると、それに固執し、次の新しい事に挑戦
することが難しくなるというのが、人間の自然の姿かも知れない。

しかし、1982年にNECは、SONYを出し抜くように、萩原1975年
提案の、P+NPub接合の受光構造を、別名の「埋め込みPhotodiode」
と呼び、Interline 方式の CCD Image
 Sensor として学会発表した。

SONYを出し抜いて、世界で最初に、IEDM1982の国際会議で発表した。

これにはSONYの Image Sesnorの開発責任者は驚いた。しかし、
萩原はたいへん喜んだ。自分のアイデアは正しい事を他社が
証明したくれたからた。しかし、これはSONYの開発責任者にとっては
赤恥である。萩原を煙たく思っていた、当時の Image Sesnorの
開発責任者の越智さんは、萩原の特許の存在を、隠しに隠した。

当時、その頃には、萩原は既に、SONYのImage Sesnorの開発
責任者の越智さんのグループから追い出され、Image Sensorの
開発からはずされたいた。SONYは、後追いとなり、あわてて
NECの猿まねをする屈辱を受けることになった。萩原はその後も
越智さんが天下人である CCD の開発設計部隊には一度も
戻らなった。いろいろな場面で萩原がその土台をつくり人材育成
にも注力してきた成果を、当時の組織のTOP代表として越智さん
横取りできる立場だった。萩原はたいへんくやしい思いだった。

翌年には、SONYの Bipolar プロセス技術を立ち上げて来た、
川名さんや加藤さんの指導のもと、簡単にすぐ、1 年あまりで、
1984年には、1975年萩原考案アイデアのP+NPNsub接合
型のサイリスタ構造のの受光部を持つ、Interline 方式の CCD 
Image
 Sensor
の原理試作に成功した。

すぐさま、SONYは、別名で商標登録し、「SONY original Hole
Accumulation Diode (HAD) sensor」として商品化を急いだ。

SONYは、本命としていた、透明電極採用の横型 Overflow
Drain 構造のInterline 方式の CCD Image Sensor を捨て、
「SONY original Hole Accumulation Diode (HAD)」 採用の
Interline 方式の CCD Image Sensor を本命とした。

最終的には萩原の主張どおりになって、萩原は喜んだ。
NECの埋め込み Photodiode 開発者の寺西さんチーム
はすごいと萩原は賞賛の気持ちでいっぱいだった。

しかし、その頃はまだまだ苦悩が続くことを萩原は知らなかった。
実は、その後、米国 Fairchild社、Kodak社、萩原の母校の
CalTech/JPL、それにNEC社からも、SONY のHAD sensor
関連で、多額の特許使用料請求を受ける苦しむをSONYは
長期間受けることになるがSONYは切り抜けることができた。
その詳細は後で詳細に説明するとする。

さて、1975年萩原考案アイデアのP+NPub接合の受光構造は、
NECでは、埋め込み型Photodiodeと呼ばれ、その後、Kodak社
をはじめ、広く学会では、Pinned Photodiode と呼ばれるように
なる。一方SONYは、ビデオカメラ市場で、「SONY HADセンサー
搭載の、超感度で低雑音かつ低暗電流で残像なしの高画質
ビデオカメラ」として宣伝し、市場を独占制覇した。

CCDの発明がすべての起爆剤であった。しかし、世界はCCDが
超感度で低雑音であると誤解した。すべてがCCDの性能と誤解
された。1978年のSONYのPress Conference での発表に仕方
に問題があった。当時日立はすでに傷のない、縦型OFD(VOD)
を採用した MOS Image Sensor の原理試作に成功していた。

日立の久保さんたちの開発技術はその業績でライン賞を受賞
している。正当に開発技術者の成果が評価されたことになる。

学会論文でもその論文の著者がそのままライン賞の受賞者で
ある。しかし、SONY側のライン受賞者は違っていた。萩原では
なく、上司として萩原の仕事にケチをつけていた越智さんが受賞
したことに萩原は怒りを隠せなった。当時はまだ20代後半の技術
者である萩原が受賞するのは、当時のSONY社内の封建組織
では許されないことだったのだろうか?


国際学会でも国内学会でも、萩原をはじめとする、その開発の
担当技術者が論文の著者となっている。国際学会や国際社会の
の常識
では、その論文の著者が開発技術者としてライン賞を
もらうべきところである。特に、アメリカに10年間留学していた
萩原にはこのショックは大きかった。しかし、SONY社員は誰も
萩原の心情を理解してくれるものはいなかった(大涙)。

SONYで開発組織の職制の責任者がSONYを代表してライン賞を
受賞することになった。たいへんおかしいな状態となり、実際に
萩原だけでなく、当時CCDカメラを試作した先輩技術者は
たいへん不満ぷいぷいだった(大涙)。

それだけではない、1978年のSONYのビデオカメラは、実は、
萩原考案のP+NPsub接合の受光構造が超感度で低暗電流で
残像のない映像を提供してくれているのだが、その詳細な、
image sensorの構造と動作原理を理解できる人間は皆無だった。

1978年の Press Conference では、その詳細を説明せず、
すべてはCCD image sensor の特徴として発表され、報道陣
をだますことになり、CCD image sesnor を過大評価する誤解を
ずっと引きずることになった。


本当は、萩原1975年考案の、 P+NP/Sub接合の受光構造が
超感度で低暗電流で残像なしの高画質を提供していた。萩原
の発明が、実は、当時1970年代にあきらめかけていたCCDを
救った。すでに当時、Intel社をはじめて、多くの会社が、CCDは
消費電流が DRAM と比較して大きすぎると使用を断念していた。

CCDは、
実用には向かないとされていた。

日立は完全を捨てていた。しかし、死にかけていたCCDを、
萩原の1975年の発明が延命させたのである。しかし、それも、
1990年になると、CMOSプロセス技術の微細化技術が進化し
受光絵素構造ひとつひとつに Source Follow 型の信号電流の
増幅回路がが組み込み可能となると、CCDの役割は終わった。

2019年の今、CCDは完全に市場から消えたが、今、image
sensor の世界で本当の貢献者は、CCDではなく、SONYの
HAD センサーであり、別名の、埋め込み Photodiodeであり、
別名では、 Pinned Photodiode である。

(1) SONYは Pinned Photodiode搭載の 
  Frame Transfer型CCD Image Sensor
  の原理試作に1978に成功した。

(2)NECは Pinned Photodiode搭載の 
  InterlineTransfer型CCD Image Sensor
  の原理試作に1982年に成功した。

(3)しかし、Pinned Photodiodeの発明者は、
  SONYの萩原である。その発明特許は
  1975年に InterlineTransfer型の
  CCD Image Sensorを、実施例の1つ
  としてすでに
出願している。


********************
****************************
 NEC1980年特許と東芝1978年特許はともに無効特許である。
****************************

萩原の特許のアイデアには、念頭に Bipolar Processが基本だった。
すなわち、(1)基板に(2)Collector領域となる P-well の形成、
そして(3)Base領域の形成で(4)最後にEmitter領域の形成である。

特許では、かならず、第1の半導体領域と記述されるものは、N-type
基板ならP-wellを、あるいは、P-type基板なら N-Wellを想定している。

ここが、NEC1980年特許と東芝1978年特許との大きな違いである。

NEC1980年特許では、(1)基板(Psub)に(2)受光領域のN層とその上に
(3)基板と同じ電導型のP+層とのみ構造を定義している。

すなわち、NEC1980年特許は、P+NPsub 接合構造特許である。

東芝1978年特許では、(1)基板(Nsub)に(2)第1の領域(P-well)を
形成し、つぎに(3)第2の領域(N)を形成するとしている。

すなわち、東芝1978年特許は、NPNsub 接合構造特許である。

萩原1975年特許は、 P+NPNsub接合構造特許であり、これは
構造的に、サイリスタ―はトランジスターを含み、トランジスタ―は
ダイオード構造を含むことなるので、萩原1975年特許は、
NEC1980年特許と東芝1978年特許を含むことになる。

従って、NEC1980年特許と東芝1978年特許は
萩原1975年特許の重複特許である。

従って、NEC1980年特許と東芝1978年特許は
ともに無効特許である。

現在、東芝の Image Sensor 部門は、SONYの
 Image Sensor 部門と合併しており、また過去に
SONYと東芝は、Playstationのchipでも共同開発
する間柄で、技術提携があり、友好的で、特許
問題はない。しかし、NECとは、1994年からこの
NEC白木寺西1980年特許とSONY萩原1975年
の間で、2002年に至るまで、水面下で特許権利化
で争っていた。萩原にとっては、自分の名誉に
かかわる話である。その時の資料がある。

SONYHAD特許に関する、NECへの反論資料


****************************
Hagiwara had five important ideas in 1975

for the pinned photodiode sensor structures.


********************

(1) Hagiwara invented P+NP/Sub junction

(thyristor) type Pinnned Photodiode

which is identical to Sony HAD Sensor

The substrate wafer can be either P-type,

N-type or intrinsic high resistivity one. 

(2) Hagiwara invented the vertical overflow

drain (VOD) for the Pinnned Photodiode.

(3) Hagiwara invented the Back Light Illumination

Scheme for the Pinnned Photodiode

(4) Hagiwara invented the MOS capacitor type

Global Shutter buffer memory scheme

for the buried photodiode type Pinned Photodiode

with Back Light Illumination scheme.

(5) Hagiwara invented also the Schottky barrier

Photodiode for ILT CCD Image Sensor.

********************


****************************
 NEC1980年特許と東芝1978年特許はともに無効特許である。
****************************

萩原の特許のアイデアには、念頭に Bipolar Processが基本だった。
すなわち、(1)基板に(2)Collector領域となる P-well の形成、
そして(3)Base領域の形成で(4)最後にEmitter領域の形成である。

特許では、かならず、第1の半導体領域と記述されるものは、N-type
基板ならP-wellを、あるいは、P-type基板なら N-Wellを想定している。

ここが、NEC1980年特許と東芝1978年特許との大きな違いである。

NEC1980年特許では、(1)基板(Psub)に(2)受光領域のN層とその上に
(3)基板と同じ電導型のP+層とのみ構造を定義している。

すなわち、NEC1980年特許は、P+NPsub 接合構造特許である。

東芝1978年特許では、(1)基板(Nsub)に(2)第1の領域(P-well)を
形成し、つぎに(3)第2の領域(N)を形成するとしている。

すなわち、東芝1978年特許は、NPNsub 接合構造特許である。

萩原1975年特許は、 P+NPNsub接合構造特許であり、これは
構造的に、サイリスタ―はトランジスターを含み、トランジスタ―は
ダイオード構造を含むことなるので、萩原1975年特許は、
NEC1980年特許と東芝1978年特許を含むことになる。

従って、NEC1980年特許と東芝1978年特許は
萩原1975年特許の重複特許である。

従って、NEC1980年特許と東芝1978年特許は
ともに無効特許である。


現在、東芝の Image Sensor 部門は、SONYの
 Image Sensor 部門と合併しており、また過去に
SONYと東芝は、Playstationのchipでも共同開発
する間柄で、技術提携があり、友好的で、特許
問題はない。しかし、NECとは、1994年からこの
NEC白木寺西1980年特許とSONY萩原1975年
の間で、2002年に至るまで、水面下で特許権利化
で争っていた。萩原にとっては、自分の名誉に
かかわる話である。その時の資料がある。

SONYHAD特許に関する、NECへの反論資料


****************************

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特許 1975-127647 の詳細説明
**************


この特許 ( 1975-127647 ) は SONY の HAD センサーに関連する

基本特許である。SONY HAD は 別名 Pinned Photodiodeとも呼ばれる。

Sony HAD は Hole Accumulation Diode の略称である。


(1) 世界で最初の N+NP+N接合型の Pinned Photodiode のアイデアである。

(2) 世界で最初の裏面照射型の Pinned Photodiode のアイデアである。

(3)MOS型容量を一時data蓄積用の Buffer Memory とした、世界で最初の、

 Gloabal Shutter 機能を装備した、Pinned Photodiode のアイデアである。















この特許は1975年のアイデアであるが、
2019年現在、45年近くたっても、現在、
有効活用され、期待されるアイデアである。




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特許 1975-127647 の特許請求杯範囲の詳細説明
**********************

Pinned Phorodiode Patent

Japanese Patent 1975-127647

特許請求範囲

(1) 半導体基体の一方の主面側に、

(2)絶縁膜を介して電荷転送用電極が被着配列される

(3)1の導電型の転送領域が形成され、

(4)之より上記半導体基体の他方の主面側に

(5)上記転送領域に接する他の導電型の領域と

(6)該領域に接する1の導電型の領域とより成る

(7)受光部が形成され、

(8)上記転送用電極に所要の電圧を印加することにより、

(9)上記受光領域に蓄積した電荷を上記転送領域に転送し、

(10)上記電荷転送用電極に

(11)上記所要の電圧とは異なるクロック電圧を印加して

(12)上記期待の上記一方の主面に沿って

(13)電荷の転送を行うようにしたことを

(14)特徴とする固体撮像装置




特許請求範囲

Scope of Patent Claim


(1) 半導体基体の一方の主面側に、

(1) Along the main surface of the semiconductor substrate


(2)絶縁膜を介して電荷転送用電極が被着配列される

(2) the charge transfer gate (GSCTG) is formed upon the oxide,


(3)1の導電型の転送領域が形成され、

(3) the chrge transfer region (N) of the first conductivity is formed,


(4)之より上記半導体基体の他方の主面側に

(4)Along to the opposite side of the said semiconductor surface,


(5)上記転送領域に接する他の導電型の領域と

(5)another region (P) of another conductivity type is formed


(6)該領域に接する1の導電型の領域とより成る

(6)with the said the first conductivity region (N),


(7)受光部が形成され、

(7)a photo sensing structure ( PN junction ) is formed


(8)上記転送用電極に所要の電圧を印加することにより、

(8)By applying a proper voltage[1] on the said charge transfer gate(GSTG)


(9)上記受光領域に蓄積した電荷を上記転送領域に転送し、

(9) the charge (e+) in the photo sensor is transfered to the CTG region


(10)上記電荷転送用電極に

(10)On the sais charge transfer gate(GSTG),


(11)上記所要の電圧とは異なるクロック電圧を印加して

(11) applying a different volatge[2] from the said prvious voltage[1]


(12)上記期待の上記一方の主面に沿って

(12)along the said main surface


(13)電荷の転送を行うようにしたことを

(13) the electric charge(e+) is to be transfered.


(14)特徴とする固体撮像装置

(14) So defined photo image sensing structure is in the patent claim.


Pinned Phorodiode Patent

Japanese Patent 1975-127647


特許請求範囲

Scope of Patent Claim


(1) 半導体基体の一方の主面側に、
(1) Along the main surface of the semiconductor substrate



(2)絶縁膜を介して電荷転送用電極が被着配列される
(2) the charge transfer gate (GSCTG) is formed upon the oxide,



(3)1の導電型の転送領域が形成され、
(3) the chrge transfer region (N) of the first conductivity is formed,



(4)之より上記半導体基体の他方の主面側に
(4)Along to the opposite side of the said semiconductor surface,

(5)上記転送領域に接する他の導電型の領域と
(5)another region (P) of another conductivity type is formed



(6)該領域に接する1の導電型の領域とより成る
(6)with the said the first conductivity region (N),

(7)受光部が形成され、
(7)a photo sensing structure ( PN junction ) is formed




(8)上記転送用電極に所要の電圧を印加することにより、
(8)By applying a proper voltage[1] on the said charge transfer gate(GSTG)

(9)上記受光領域に蓄積した電荷を上記転送領域に転送し、
(9) the charge (e+) in the photo sensor is transfered to the CTG region



(10)上記電荷転送用電極に
(10)On the sais charge transfer gate(GSTG),

(11)上記所要の電圧とは異なるクロック電圧を印加して
(11) applying a different volatge[2] from the said prvious voltage[1]

(12)上記期待の上記一方の主面に沿って
(12)along the said main surface

(13)電荷の転送を行うようにしたことを
(13) the electric charge(e+) is to be transfered.

(14)特徴とする固体撮像装置
(14) So defined photo image sensing structure is in the patent claim.



この特許 ( 1975-127647 ) は SONY の HAD センサーに関連する

基本特許である。SONY HAD は 別名 Pinned Photodiodeとも呼ばれる。

Sony HAD は Hole Accumulation Diode の略称である。

(1) 世界で最初の N+NP+N接合型の Pinned Photodiode のアイデアである。

(2) 世界で最初の裏面照射型の Pinned Photodiode のアイデアである。

(3)MOS型容量を一時data蓄積用の Buffer Memory とした、世界で最初の、

 Gloabal Shutter 機能を装備した、Pinned Photodiode のアイデアである。



]

この特許は1975年のアイデアであるが、
2019年現在、45年近くたっても、現在、
有効活用され、期待されるアイデアである。





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特許 1975-134985 の特許請求杯範囲の詳細説明
**********************

この特許 ( 1975-134985 ) も SONY の HAD センサーに関連する

基本特許である。SONY HAD は 別名 Pinned Photodiodeとも呼ばれる。

Sony HAD は Hole Accumulation Diode の略称である。


この特許 ( 1975-134985 ) は Pinned Photodiodeの基本特許である。

SONY HAD ( Hole Accumulation Diode ) センサーの
基本特許でもある。

(1) 世界で最初の P+NP/Nsub 接合型Pinned Photodiode のアイデアである。

(2) 世界で最初の縦型OFD (VOD) を持つ Pinned Photodiode のアイデアである。

(3)光信号電流を Collector 端子から引き出す従来の Static 型の 

Phototransistorではなく、これは、世界で最初の Dynamic に動作する

Phototransistor のアイデアである。
すなわち、光信号電荷を 

Base 端子から 、隣接する電荷転送装置(CTD) へと、完全に

Base 領域を空乏化して、信号電荷を吸い出す、世界で最初の 

Dynamic に動作する
 Phototransistor のアイデアである。




Pinned Phorodiode Patent

Japanese Patent 1975-134985


特許請求範囲

(1)半導体基体に、

(2)第1の導電型の第1半導体領域と、

(3)之の上に形成された第2導電型の第2半導体領域

(4)とが形成されて光感知部と

(5)之よりの電荷を転送する電荷転送部とは

(6)上記半導体基体の主面に沿う如く配置されて成る

(7)固体撮像装置に於いて、

(8)上記光感知部の上記第2半導体領域に

(9)整流性接合が形成され、

(10)該接合をエミッタ接合とし、

(11)上記第1及び第2半導体領域の接合を

(12)コレクタ接合とするトランジスタを形成し、

(13)該トランジスタのベースとなる上記第2半導体領域に

(14)光学像に応じた電荷を蓄積し、

(15)ここに蓄積された電荷を上記転送部に移行させて、

(16)その転送を行うようにしたことを

(17)特徴とする固体撮像装置




特許請求範囲

Scope of Patent Claim


(1)半導体基体に、

(1) In the semiconductor subtrate ( Sub )


(2)第1の導電型の第1半導体領域と、

(2) the first region ( P ) is formed


(3)之の上に形成された第2導電型の第2半導体領域

(3)and the second region ( N ) is formed upon on the first region ( P ),


(4)とが形成されて光感知部と

(4)forming the photo sensing part (NP).



(5)之よりの電荷を転送する電荷転送部とが

(5) The charge from this ( N ) is transfered to the charge transfer device (CTD),


(6)上記半導体基体の主面に沿う如く配置されて成る

(6) which is formed along the main surface of the substrate.


(7)固体撮像装置に於いて、

(7) In the so-defined iamge sensing device,


(8)上記光感知部の上記第2半導体領域に

(8) On the second region ( N ) of the photo sensing part ( NP ),


(9)整流性接合が形成され、

(9) a rectifying junction ( PN ) is formed.


(10)該接合をエミッタ接合とし、

(10) Let this juction ( PN ) be called an emitter junction ( Je )


(11)上記第1及び第2半導体領域の接合を

Let the jucntion bwtween the first region ( N ) and the second region ( P )


(12)コレクタ接合とするトランジスタを形成し、

(12) be called as the collector junction ( Jc ) forming a transistor (PNP)


(13)該トランジスタのベースとなる上記第2半導体領域に

(13) In the second region ( N ), which is the base if the said transistor (PNP),


(14)光学像に応じた電荷を蓄積し、

(14) according to the optical image, the electronic charge ( e- ) is stored


(15)ここに蓄積された電荷を上記転送部に移行させて、

(15) The electronic charge, stored in here ( N ), is transferred to the said CTD.


(16)その転送を行うようにしたことを

(16) the image sensor structure with such a charge transfer operation


(17)特徴とする固体撮像装置

(17)with the features explained above is in the scope of this patent claim.


特許請求範囲

Scope of Patent Claim


(1)半導体基体に、
(1) In the semiconductor subtrate ( Sub )



(2)第1の導電型の第1半導体領域と、
(2) the first region ( P ) is formed



(3)之の上に形成された第2導電型の第2半導体領域
(3)and the second region ( N ) is formed upon on the first region ( P ),



(4)とが形成されて光感知部と
(4)forming the photo sensing part (NP).



(5)之よりの電荷を転送する電荷転送部とが
(5) The charge from this ( N ) is transfered to the charge transfer device (CTD),



(6)上記半導体基体の主面に沿う如く配置されて成る
(6) which is formed along the main surface of the substrate.



(7)固体撮像装置に於いて、
(7) In the so-defined iamge sensing device,

(8)上記光感知部の上記第2半導体領域に
(8) On the second region ( N ) of the photo sensing part ( NP ),

(9)整流性接合が形成され、
(9) a rectifying junction ( PN ) is formed.

(10)該接合をエミッタ接合とし、
(10) Let this juction ( PN ) be called an emitter junction ( Je )



(11)上記第1及び第2半導体領域の接合を
(11)Let the jucntion bwtween the first region ( N ) and the second region ( P )

(12)コレクタ接合とするトランジスタを形成し、
(12) be called as the collector junction ( Jc ) forming a transistor (PNP)



(13)該トランジスタのベースとなる上記第2半導体領域に
(13) In the second region ( N ), which is the base if the said transistor (PNP),

(14)光学像に応じた電荷を蓄積し、
(14) according to the optical image, the electronic charge ( e- ) is stored

(15)ここに蓄積された電荷を上記転送部に移行させて、
(15) The electronic charge, stored in here ( N ), is transferred to the said CTD.

(16)その転送を行うようにしたことを
(16) the image sensor structure with such a charge transfer operation

(17)特徴とする固体撮像装置
(17)with the features explained above is in the scope of this patent claim.




この特許 ( 1975-134985 ) は Pinned Photodiodeの基本特許である。

SONY HAD ( Hole Accumulation Diode ) センサーの基本特許でもある。

(1) 世界で最初の P+NP/Nsub 接合型Pinned Photodiode のアイデアである。

(2) 世界で最初の縦型OFD (VOD) を持つ Pinned Photodiode のアイデアである。

(3)光信号電流を Collector 端子から引き出す従来の Static 型の 

Phototransistorではなく、これは、世界で最初の Dynamic に動作する

Phototransistor のアイデアである。
すなわち、光信号電荷を 

Base 端子から 、隣接する電荷転送装置(CTD) へと、完全に

Base 領域を空乏化して、信号電荷を吸い出す、世界で最初の 

Dynamic に動作する Phototransistor のアイデアである。 



********************

Hagiwara had five important ideas in 1975

for the pinned photodiode sensor structures.


********************

(1) Hagiwara invented P+NP/Sub junction

(thyristor) type Pinnned Photodiode

which is identical to Sony HAD Sensor

The substrate wafer can be either P-type,

N-type or intrinsic high resistivity one. 

(2) Hagiwara invented the vertical overflow

drain (VOD) for the Pinnned Photodiode.

(3) Hagiwara invented the Back Light Illumination

Scheme for the Pinnned Photodiode

(4) Hagiwara invented the MOS capacitor type

Global Shutter buffer memory scheme

for the buried photodiode type Pinned Photodiode

with Back Light Illumination scheme.

(5) Hagiwara invented also the Schottky barrier

Photodiode for ILT CCD Image Sensor.

********************







********************

Hagiwara had five important ideas in 1975

for the pinned photodiode sensor structures.


********************

(1) Hagiwara invented P+NP/Sub junction

(thyristor) type Pinnned Photodiode

which is identical to Sony HAD Sensor

The substrate wafer can be either P-type,

N-type or intrinsic high resistivity one. 

(2) Hagiwara invented the vertical overflow

drain (VOD) for the Pinnned Photodiode.

(3) Hagiwara invented the Back Light Illumination

Scheme for the Pinnned Photodiode

(4) Hagiwara invented the MOS capacitor type

Global Shutter buffer memory scheme

for the buried photodiode type Pinned Photodiode

with Back Light Illumination scheme.

(5) Hagiwara invented also the Schottky barrier

Photodiode for ILT CCD Image Sensor.

********************






********************

See the original 1975 Pinned Photodiode Patents

JP1975-134985 and JP1975-127647

filed and invented by Hagiwara at Sony in 1975.

The following two Japanese Patents

JP1978-1971 and JP1980-123959

are duplicate patents filed later than

the Hagiwara 1975 inventions shown above.

********************

Conclusion : Hagiwara invented the Pinned Photodiode in 1975
in his two Japanese Patents ( 1975-127647 and 1975-134985)

Hagiwara Patent 1975-127647 filed on Oct 22, 1975 defines
a NPN /Sub junction type Pinne Photodiode both with the
built-in Global Shutter Function of a MOS buffer memory
capacitance and also with the Back Light Illumination scheme.



Note the difference from the normal usage of the charge transfer
gate. In this patent claim, the charge transfer gate is also used
as the short-time signal charge storage capacitance as the buffer
memory for the Global Shutter operation scheme. And later by the
second clocking the signal charge is transfered to the adjacent
charge transfer device(CTD). The CTD can be either a CCD type
CTD or a CMOS type CTD with active or passive circuits for each
pixel unit.


One possible future application of the Pinned Photodiode.



Note that there are one on-chip P+N junction pinned photodiode buffer
memory and another the second stage buffer memory capacitance for the
double global shutter operations with two reset precharge switch gates.

The very lightly doped PN- junction pinned photodiode is applied as
the photo sensing initial photodiode, and the second fairly lightly doped
PN junction pinned diode is used the first stage buffer memory floating
diffusion for the first stage global shutter scheme. Note also that there
is another second stage global shutter buffer capacitance on the
separate chip before the A/D converter circuit with another second
stage precharge reset switch gate ( Walter Kosonocky invention 1972 )






See the original Pinned Photodiode Patent  Japanese Patent 1975-134985

filed on Nov 10, 1975 defines a PNP/Sub junction type Pinned Photodiode
with the vertical oveflow drain (VOD) function.










One possbile future application of the Pinned Photodiode.

Note that there are one on-chip P+N junction pinned photodiode buffer
memory and another the second stage buffer memory capacitance for the
double global shutter operations with two reset precharge switch gates.

The very lightly doped PN- junction pinned photodiode is applied as
the photo sensing initial photodiode, and the second fairly lightly doped
PN junction pinned diode is used the first stage buffer memory floating
diffusion for the first stage global shutter scheme. Note also that there
is another second stage global shutter buffer capacitance on the
separate chip before the A/D converter circuit with another second
stage precharge reset switch gate ( Walter Kosonocky invention 1972 ).





The 1978 publication on the Pinned Photodiode ( SONY HAD Sensor )









SONY Patent Wars on the Pinned Photodiode ( SONY HAD Sensor )











E-mail_Communication_on_Sony_Loral_Patent_War


*** 当時のSONY中央研究所所長の山田敏之さんからのメッセージ ****

Subject: CCD Patent Report
X-Mailer: Eurora-J(1.3.8.5-J13)

中研の山田です。

ずいぶん前になりますが、分厚いレポートを送って
頂きありがとうございました。

CCD裁判は越智さんはじめ関係者の大きな努力に
もかかわらず(一審での判決では)不本意な結果と
なりましたが(その後逆転勝利となり)アメリカの
裁判制度の問題点を如実に表しているような気
がします。

それはそれとして、この過程で萩原さんのこの資料が
越智さんにとっても大いに参考になったようです。

ご協力ありがとうごさいました。

CCD開発史の一ページというか、読み物としても
面白く読ませて頂きました。

裁判の方はまだこれから延々と(最高裁まで)続く
でしょうが、引き続きご支援をお願いします。

( 実際この後もう4年以上、2000年までかかった。)

萩原さんのことですから自分のやりたいことを
やりたいようにやっておられることと推察します。

私も少しその爪の垢を煎じて飲みたいものです。
すっかり遅くなりましたがひとこと御礼まで。

以上

Date: Tue. 6 Feb 96  08:51:07 JST

To: hagiwara@mica.semicon.sony.co.jp(NanaeSato)
From:nanae@avzna.av.crl.sony.co.jp
Subject:testimony3

Cc: msato@saccd.semicon.sony.co.jp,
ochi@av.crl.sony.co.jp
X-Mailer: Eurora-J(1.3.8-J13)

おはようございます。

中央越智副所長からの e-mailを forwardします。

お忙しいのにもかかわらず、
多大なご協力を下さいまして
ありがとうございました。

>X-POP3-Rcpt: nanae@avzna
>Date: Tue. 6, Feb 96   06:48:53 JST
>To: m-morio@cv.sony.co.jp, takahasi@rd.sony.co.jp,
>hashi@re.sony.co.jp,tyamada@dpo.crl.sony.co.jp
>Cc: ochi@av.crl.sony.jp,
>msato@saccd.semiocn.sony.co.jp,
>nanae@av.crl.sony.co.jp
>Subject: testimony3

>From: 越智 成之 <ochi@av.crl.sony.co.jp>
>X-Mailer: Winbiff[version 1.50 beta1]

>私に対する証人尋問が終わりました。

>direct exam は主に 74年のAmelio
>(Apple Computerの社長になって
>しまいましたが)特許や粂沢、松本レポートより前に、
>既に two phase overlapping gate buried channel
>self alighned implanted barrierが考えられていたことを、
>Caltech(Bower, McGill, Daimon-Hagiwaraほか)
>と Hughes( Erb, Su ほか)と Sony(三船,二神ほか)等の
>資料を使い、実証致しました。

>cross examは米国政府の御用達と独禁法と
>粂沢レポートに対する先方からの攻撃が
>中心でしたがどれも不発に終わりました。

>特に、Caltechの Dr. Daimon(Hagiwara) が 
>75年2月20日にソニーに入社している事実が
>ショックを与えたようで、質問が止まってしまいました。

>Prof. Bowerからも、Dr. Daimon(Hagiwara)が
>CaltechからSonyに(埋め込み型)CCDの Ion
>Implantation 構造(ISSCC1974で学会発表ずみで
>その後中研時代にはP+NPNsub接合の 
>SONY HAD = Pinned Photo Diode 構造の特許を
>出願しそのIon Implantation 構造解析に活用した)
>解析技術を持ち込んだ事実のStoryの流れが
>すばらしいとのことでした。

>佐藤真木さん佐藤七重さん恐れ入りますが、
>感謝の気持ちを込めて、このe-mailを
>萩原良昭さんにforwardしてください。

>萩原さんはこの2晩で100ページ以上にも
>及ぶ個人資料をfaxで送ってくれました。

>馬橋さんの証言も成功裏に終わり、
>今後弁護士と今後の相談を致します。

>越智

その根拠になるもので、萩原の1974年2月発表の
埋め込みチャネル型CCDのISSCC1974の論文です。

丁度ベル研から表面型CCDが初めて1970年発表されて
その転送効率の悪さに使い道がないことが判明し、その
改良版の埋め込みチャネル型CCDの特許が発願された
のも皮肉にも同じ1974年の2月でした。



SONYのTOPからの萩原への慰労感謝のメッセージでした。




皮肉にも Fairchild社の特許は 7月22日出願で、萩原の出願は11月10日でした。
この 4ヶ月の遅れのためにSONYは10年の歳月とお金を浪費し、萩原も悲しくも、
SONY社内で、やじを受け、閑職に追いやられ、不安の青春時代を迎えることに
なりました(大涙)。また普通なら「勝ては官軍」ですが、しかし社内では、さらになお、
萩原にやじを陰で飛ばしていた管理職は、そのまま権力者として君臨し、さらに、
SONY勝利のお蔭で、昇進し、一方、萩原の悪口を言っていたので、きまりが悪い
のか、萩原をさけて、萩原に仕事を与えるチャンスを与えず、冷視続けました。




2001年4月にになりやっと萩原はSONY社内で第1級の特許表彰を受けた。
しかし、社内ではこれを「なんで今さら、25年も前の特許が?」と、過去のものと
冷視する管理職が多かった。「こんなもの、Fairchildからのいいががりにから
使えたぐらいでそんなに価値のあるもんか?」と Image Sesnor の構造を理解
できない管理職からは、たいへん低い評価が続いた。



また、萩原と  Prof. Albert Theuwissen  との、

この Pinned Photodiode 1975年の発明に関して

個人的な e-mail でのやりとりがあります。

中立な立場の権威ある見識者からのコメント(1)

中立な立場の権威ある見識者からのコメント(2)

技術専門家として尊重されるべきものです。

また、Prof. Albert Theuwissen の Blog も参照して

ください。萩原が世界で最初に1975年にPinned

Photodiodeのアイデアを考案したことは自明の事実です。

その原理試作の存在定理も、1978年の FT型 CCD

image sensor に搭載された PNP接合型 Pinnned

Photodiodeの発表で証明されています。1982年には

NECの寺西さんが  完成度の高い、ILT型 のCCD

image sensor に搭載された PNP接合型 Pinnned

Photodiodeの発表しましたが、これは世界最初の 

Pinnned Photodiodeの発表ではありません。従って、

NECの寺西さんは、Pinnned Photodiodeの発明者

ではありません。SONYの萩原が、世界最初の

Pinnned Photodiodeのアイデアを創造した、本当の、

Pinnned Photodiodeの発明者です。

萩原の1975年発明はそれだけにはとどまりません。

(1)Pinnned Photodiode の発明

(2)縦型 overlow drain (VOD)のPinnned Photodiode発明

(3)裏面照射型のPinnned Photodiode の発明

(4)Global Shutter 機能を装備したPinnned Photodiode の発明

そして、おまけに、

(5) Schottky barrier Photodiode 搭載の 
    ILT CCD Image Sensor の発明

も萩原の1975年の2つの出願特許には含むことになります。

***
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AIPS ( Artificial Intelligent Partner System ) とは?


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AIPS BOX は 一般家庭用だけでなく、自動走行車などにも装備することにより
将来自動走行が、一般の自動車にも OPTIONとして装備可能となるものを目標
としています。今AIPSの実現の為に世界中の技術者・科学者が努力しています。



Yoshiaki Hagiwara is the inventor of SONY original HAD sensor.
SONY HAD is defined as the P+/N/Pwell/Nsub junction type
thyristor photo sensing structure, originally invented by Yoshiaki
Hagiwara at SONY in 1975.

See the 1975-134985 Japan Patent (PDF).

SONY HAD sensor (HAD1975) is identical to the P+NP junction
type Pinned Photodiode (PPD1980) with the NPNsub junction
type built-in Vertical Overflow Drain (VOD1978) Photodiode.


PPD1980 and VOD1978 are derivative of the Hagiwara 1975
invention of HAD1975 which is SONY original HAD sensor. .
Consequently Hagiwara (HAD1975) at SONY is the original and
true inventor of the Pinned Photodiode (PPD1980) and the
in-pixel built-in Vertical Overflow Drain Photodiode (VOD1978).

The Sony original HAD sensor which is identical to the Pinned
Photodiode with the Vertical Overflow Drain (VOD) defined in
1975 by Yoshiaki Hagiwara at Sony.

See for the details Hagiwara 1975-134985 Patent (html).




Fig.6A and Fig.6B shown below is one application example of the
structure (a) defined for Up-Side Down wafer as shown above
while Fig.4 and Fig.5 shown below are application examples of
the structure (b) defined for Up-Side Up wafer as shown above.






********************

The original 1975 Pinned Photodiode Patent

JP1975-134985 and JP1975-127647

by Yoshiaki Hagiwara at Sony in 1975.

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●SONY HAD Sensor = ( PPD with VOD )の発明考案は
古く1975年にさかのぼる。そして、PNP接合型PPDの原理
試作は1978年に実現成功している。萩原がSONYに入社し
すぐに出願した1975年発明特許 ( 1975-134985 ) である。

当時、「残像なし」の特徴には新規性がなかった。

萩原が、1975年に、この受光素子構造 を発明考案した時は、
既にCCD型の「残像のない受光素子構造」が存在していた。

CCDは既に「残像のない高速アクション映像」を可能にしていた。

この萩原1975年に考案発明し、1978年原理試作に成功した、
この受光素子構造、SONY HAD Sensor = ( PPD with OFD )
には、「残像のない受光素子」としは、新規性は全くなかった。

しかし、上図からも明らかな様に、CCD型電荷転送素子としては
一時的に(1980~2000)有効であったが、すでに1970年代
から実は、CCDは、受光素子構造としては、致命的な欠点が多く、
ビデオカメラ市場への応用には、不向きだった。

1970年代の国内外の国際会議でも受光素子構造としてのCCD
の欠点は周知の事実だった。

●すなわち、致命的欠点(1)として、短波長の光感度( Blue Light
Sensitivity ) が悪く、色再現が不十分だった。

●また、致命的欠点(2)として、強い表面の電界による暗電流
(Surface Dark Current) が多かった。よく見ると、真っ暗な場所
でもその映像には、白っぽい暗電流ムラが目立った。

●さらに欠点(3)として、縦型Overflow Drain (VOD)機能がなく、
光感度向上の為に不可欠な受光の窓面積を犠牲にしていた。
そのぶん、CCDと言えども感度が悪かった。

しかしこのCCD型受光素子構造の持つ致命的なこれらの欠点
が、萩原が1975年発明考案した受光素子構造にはなかった。

萩原が、1975年に、発明考案した、この受光素子構造は、
CCD型の受光素子構造より、はるかに優れたものだった。

しかし当時、その詳細を理解していた人は、社外はもちろん、
SONY社内でも、発明者の萩原自身の他には、誰もいなかた。

萩原は、1978年その原理試作に成功した。そして、SONYは
それを、超高感度で低雑音・低暗電流の高性能なCCDビデオ
カメラとして新聞発表したが、構造と原理の説明は皆無だった。

また、この萩原が1975年発明考案した受光素子構造は、
CCD型受光素子と同様に、受光部に蓄積された信号電荷
の完全空乏化電荷転送が可能で、残像が全くない、高速
アクション映像が可能だった。新聞発表では、詳細な原理
動作もなく、すべてがCCDの特徴と誤解された。

1975年の萩原の受光素子構造の発明後、CCDは受光素子
としては不要な存在となった。しかし、CCDが受光素子として
採用されているものと誤解されていた。CCDはもはや光感度
のよい受光素子構造としては採用されていないことを理解
している人間は一般には全く理解されていなかった。

CCDは、単純に、CCD型の電荷転送素子( Charge Transfer 
Device = CTD ) として生き残っていた。Image Sensor の
感度向上や暗電流抑制にはCCDは貢献していなかった。

しかし、それでもCCD型CTDは、当時存在していた、
熱(CkT)雑音の大きなMOS型のCTDよりは、はるかに
性能の良い電荷転送装置(CTD)だった。

しかし、2000年以後、CMOSプロセスの微細化技術の進歩
により、各絵素に in-pixel source follower active 回路
( Peter Noble 1966年発明)を組み込むことが可能となった。

CMOS型の電荷転送方式、すなわち、CMOS型CTD でも、
充分機能し、かつ、CCD型CTDよりCMOS型CTDの方が、
低消費電力である為、CCDは完全に imager から消えた。

1975年萩原発明の受光素子構造により、CCDは光感知用
受光素子として役割を終えた。また、今では、99.999%の
転送効率は不十分で、High Definition Digital TV にも使え
ない存在となり、CCDはその役割を完全に終えた。

しかし、1975年萩原が発明考案した 受光素子構造は、
今もなお、Image Sensor に不可欠な超光感度で低雑音で、
かつ低暗電流な受光素子構造として採用され続けている。

1980年~2000年の長い間、「CCD が超光感度で低雑音
で低暗電流な受光素子構造」と、誤解されていた。

実は、1975年萩原が発明考案した 受光素子構造が
超光感度で低雑音で低暗電流な受光素子構造である。

また、1975年萩原が発明考案した 受光素子構造でも、
CCD型転送で周知の、完全空乏層化電荷転送が可能で
残像のない、高速のアクション映像をも可能する、超高感度
で低雑音でかつ低暗電流な受光素子構造だった。

1978年にSONYは、萩原が1975年発明考案した受光素子
構造搭載の FT 型 CCD信号電荷転送方式の Image
Sensor の原理試作に成功し、そのビデオカメラを、東京と
New York で、同時にSONYは、会社をあげて、盛田会長と
岩間社長が Press Conference を開催し、新聞発表して
いた。しかし、世界は「そのカメラ性能がCCDによるもの」と
完全に誤解していた。

実は、1975年萩原が発明考案した、受光素子構造が
超光感度で低雑音で低暗電流な受光素子構造だった。

また、近年になり、萩原1975年発明考案の
SONY HADSensor = ( PPD with OFD )にも
CCDと同様に、完全空乏化電荷転送の機能
があったことが再認識され始めた。

実は 1975年萩原発明当時のビデオカメラ試作
時代から、ビデオカメラの商品性能向上に大きく
貢献していたことが、現在になってやっと、見直
されるようになった。

どうして SONYが SONY original HAD Sensor
で世界のカメラ市場を独占することができたのか
が世間一般に理解され始めた。

SONY HAD は SONYが、独自に発明考案し、
その独自量産技術を世界に先駆けて、確立した
ものである。



**********************

      
     萩原1975年特許の画像


       For full English versions, please visit the following sites.

        Story of Pinned Photo Diode (html)

Hagiwara at SONY is the true inventor of Pinned Photo Diode (html)

See also ElectronicsStackExchangeSite on "What is Pinned Photo Diode ? "


Pinned Photo Diode was invented by Hagiwara of Sony in 1975 (PDF)


Hagiwara at Sony invented Pinned Photo Diode in 1975(PDF)


********************
       賢い電子の目の設計図
********************






************************************

  まずは、SONYの商標、 SONY original HAD sensor について紹介します。

************************************



https://en.wikipedia.org/wiki/HAD_CCD

https://www.ptgrey.com/exview-had-ccd-ii-sensor-technology

https://en.wikipedia.org/wiki/Hole_accumulation_diode

https://www.sony.net/SonyInfo/News/Press_Archive/200002/00-007/


https://www.sony-semicon.co.jp/products_en/IS/sensor2/technology/ist.html

https://www.sony-semicon.co.jp/products_ja/IS/cmos_tech/index.html



SONY HAD の定義について、下記WEBを参照してください。

See   https://ja.wikipedia.org/wiki/Super_HAD_CCD



******************************
  萩原が Pinned Photo Diode の発明者であることの証明です。。。
******************************



質問は単純です。


(1) SONY HADと Pinned Photo Diode が
    同じものだと、ご理解されていますか?

  東北大学の鏡教授の技術資料

  の中でも、Slide 番号 31 に、そうコメントされています。

  SONY original HAD と Pinned Photo Diodeが、
  学術的に、同一構造体であるということです。

(2) SONYは、SONY HAD が SONY の固有の
   発明である事を根拠に、SONY固有の商標
   名として申請登録し、特許庁から認可を
   受けています。上記のたくさんある、SONY
   original HAD の WEB サイトがその証拠です。

  また、SONY original HADは、SONYの萩原の、
  1975年出願特許が基礎特許としてSONY社内で
  認知され、萩原がSONY社内で特許第1級の
  特別特許褒賞をもらっています。



  それが事実だと知っていましたか?

(1) と(2)が事実なら、自動的に

萩原が Pinned Photo Diode の発明者

となります。


現在 日本の特許庁の認可サイトでは、

 NECの寺西さんが Pinned Photo Diode の発明者

となっていますが、これは大きな間違いとなります。


その証拠に、

NECの寺西さんの特許(1980年出願)よりも、
萩原の1975年特許(SONY HAD 特許)が
5年間も先行しています。1978年には萩原
のPinned Photo Diode特許は公開されて
います。これは、SONY original HAD 特許
でもあります。

従って、NECの寺西さんの1980年出願の
特許は無効です。

SONYの HAD Sensor 構造は NECの
発明でない証拠です。

また、世界的な学識見識者である、
 Prof. Albert Theuwissen は、
以下の様にコメントしています。

「1978年には、すでに SONYの萩原が 
世界初の、Pinned Photo Diode 採用
の Image Sensor を発表している。

その後 Philips 社からも、同様な、
Pinned Photo Diode の発表があった。

NECの寺西さんの1980年の特許以前に、
Pinned Photo Diodeの発表が、SONY
と Phillips 社から既に存在していた。」

とコメントしています。

萩原が本当の発明者だと断定しています。

Prof. Albert Theuwissen のコメントは、

中立な立場の権威ある見識者からのコメント(1)

中立な立場の権威ある見識者からのコメント(2)

として尊重されるべきものです。

Prof. Albert Theuwissen の Blog も参照してください。

Prof. Albert Theuwissen は、
いろいろな学会での発表資料にも、
萩原1978年が発表の Pinned Photo Diode を
採用した FT CCD Image sensor の
萩原論文を引用しています。

結論として、

萩原が Pinned Photo Diode の発明者 

となりますが、いかがでしょうか???


もし、本当に萩原が真のPinned Photo Diode の発明者でしたら、
これは、萩原にとっても、SONYにとってもたいへんな名誉なこと
になります。それが真実なら、萩原は大声でそう主張したいです。


中立な立場で世界中の学識見識者からの
温かいご支援をお願いしたいです。


下の図は、この50年間に渡る Image Sensor の歴史を物語っています。

SONYが今世界一の立場を維持できるのは、 SONY original HADの
基本特許をSONYが保有し、かつ、それを量産する優れた技術力が
あったからです。

1980年のNECの寺西さん発明の Pinned Photo Diode には、
東芝の1978年の山田さの発明の VOD機能が存在しません。

この垂直 overflow drain (VOD)機能を持たせる構造を量産すること
がたいへん難しい技術でした。SONYもその難しさに当時のCCD開発
TOPもひるみ、萩原の主張を長年無視していました。

それができず、NECは Image Sensor の市場から撤退しました。

しかし、浜崎さん、石川さん、松井さんたちの技術者の力で、1975年に
萩原考案の、SONY HAD sensor 、すなわち、この垂直 overflow
drain (VOD)機能を持たせた、 Pinned Photo Diode 構造の量産
技術が、やっと 1984年に実現し、SONYは、それを SONY HADと
名付けました。SONYはその後市場を制覇することになります。 

東芝は、他の経済的な要因で、Flash Memoryの市場を手放し、更に、 
東芝のImage Sensor の部隊は、SONYに吸収されることになりました。

SONYは、ますます、現在 Image Sensor の市場で独走しています。

これからは、Image Sensor の更なる展開を見込んで、
人工知能(AIPS)搭載の自動走行車支援システムの
開発と事業化に全力を投球しています。

元はと言えば、その一番の要因と貢献は、SONYでの、世界一の
Bipolar プロセスの信頼性高い量産技術を築いた、川名さんや
加藤俊夫さんたちのSONYの半導体プロセス技術者・先駆者の
努力があっての話でした。

下の図は、その50年間に渡る Image Sensor の歴史を物語っています。





Please read the narratives about the CCD inventors.

https://www.dpreview.com/articles/3397331369/nobelprize

This artical says, "The CCD technology makes use of the
photoelectric effect, as theorized by Albert Einstein and
for which he was awarded the 1921 year's Nobel Prize.
By this effect, light is transformed into electric signals.
The challenge when designing an image sensor was to gather
and read out the signals in a large number of image points,
pixels, in a short time."

This statement is partly correct, but not exactly correct.

The device which transforms light into electric signals
is called as the photo sensor.

The device which gathers and reads out the electric signals
in a large number of image points, pixels, in a short time
is called as the charge transfer device(CTD).

CCD can act both as the photo sensing device and the
charge transfer device(CTD) and was the Super Star.

But the CCD type photo sensor was replaced by the
Pinned Photodiode developed by Sony in 1978, which
was based on Hagiwara 1975 invention of the P+NPNsub
junction type Pinned Photodiode with the vertical
overflow drain. Later NEC also replaced the CCD type
photo sensor by
developping the P+NP junction
type Pinned Photodiode, which is identical to the
Hagiwara 1975 invention of the P+NPNsub junction
type Pinned Photo Diode.

SONY and NEC gave up already in early 1980s using
the CCD type photo sensor, and instead, used the
Pinned Photodiode which is highly-light-sensitive,
low-dark-current and low-image-lag, much better
than the CCD type photo sensor.

In1984
SONY successfully developped the SONY
original Hole Accumulation Diode (HAD) which is
the P+NPNsub junction type photo sensor, which
is Hagiwara 1975 invention.

As well known , the P+NPNsub junction is a thyristor
type structure , which is composed of two junction
type transistors.

One is the top part of the P+NPNsub junction,
which is the P+NP junction type photo diode, now
called also as the Pinned Photo Diode.

Hence, the Pinned Photo Diode is also included in
the Hagiwara 1975 invention of the P+NPNsub
junction type photo diode.


The other one is the bottom of the P+NPNsub junction,
which is the NPNsub junction type photo diode acting
as the vertical overflow drain (VOD) which was invented
independently by Yamada at Toshiba in 1978.



But Hagiwara 1975 invention is earlier than Yamada
1978 invention and Teranishi 1980 invention. Both
Yamada 1978 invention and Teranishi 1980 invention
are not valid. They are duplicated copies of Hagiwara
1975 invention of the P+NPNsub junction type photo
sensing structure, which is now called as SONY HAD.


CCD is one type of CTD. Before CCD, MOS type CTD was
known. Now, CCD type CTD are completely replaced by
CMOS type CTD completely. Why ???

CCD is made of many MOS capacitors. The MOS capacitor
has the metal electrode. Metal type electrodes including
polysilicon electrodes are highly conductive with many
moving-electron charges that interact with, and reflect, light.

Metal does not let light pass thru the metalic electrodes.

Therefore CCD itself no way can become a good light
detecting photo sensor.

Hagiwara at SONY in 1975 invented the SONY HAD
sensor, which has a highly-light-sensitive, no-image-lag,
no-dark-currentand no-trap-noise photo sesnor structure
of theP+NPNsub junction type Pinned Photodiode with
the vertical over flow drain (VOD) structure.

See Japanese Patent 1975-134985.

Now, the CCD type CTD image sensors are completely
taken over by the CMOS type CTD imagers.

Now the CCD type CTD image sensors completely
disappeared from the image sensor world. Why ???

SONY and many other companies are not producing
CCD type CTD image sensors any longer. Why ????

TheCCD type CTD image sensor was the Super Star
during 1980s and 1990s. But now the CMOS type CTD
imager sensor is the Super Star. Why ??

Remember ?

A solid state image sensor has two important parts.

One is the light detecting structure that makes use
of the photoelectric effect, as theorized by Albert
Einstein and for which he was awarded the 1921
year's Nobel Prize.

By this photo-electron effect, light is transformed
into electric signals.

However, this CCD-type light detecting sturcture
was no longer used since early 1980s because SONY,
NEC and other companies replaced it with another
type of light detecting sturcture.

This CCD-type light detecting sturcture had many
disadvantages and poor performance.


The new photo sensing structure is now called as

the SONY original HAD ( hole accumualtion diode )
invented by Hagiwara at SONY in 1975, which is the
Pinned Photodiode with the in-pixel vertical overflow
drain (VOD) structure.

The other is the charge transfer device(CTD) that
was a big challenge when designing an image sensor
in order to gather and read out the signals in a large
number of image points, pixels, in a short time.

Historically we had a classical MOS type CTD without
in-pixel active curicuits until in 1966 Peter Nobel
invented the in-pixel active curicuits. However,
CMOS process technology was not well advanced.

Then, the CCD type CTD became the Super Star
as you know well. But after 50 years the CMOS
scale-down technology became well advanced.

We now can put the in-pixel active curicuits
invented by Peter Nobel in 1966 in each image
sensor picture element cell area.

And now the CCD type CTD image sensors were
completely replaced by the CMOS type CTD image
sensors. We no longer need the CCD type CTD
image sensors. We no longer need CCD completely.

However since Sony 1978 publication of the Pinned
Photodiode, we use still now the same light detecting
structure of the P+NPNsub junction type photodiode
that makes use of the photoelectric effect, as theorized
by Albert Einstein and for which he was awarded the
1921 year's Nobel Prize. By this photo-electron effect,
light is transformed into electric signals.

This light detecting sturcture is the SONY original
HAD(hole accumualtion diode) invented by Hagiwara
at SONY in 1975, which is the Pinned Photodiode with
the in-pixel vertical overflow drain (VOD) structure.

Hagiwara 1975 invention of the P+NPNsub junction type
photodiode makes use of the photoelectric effect, as
theorized by Albert Einstein and for which Albert Einstein
was awarded the 1921 year's Nobel Prize.

By this effect, light is transformed into electric signals.

This function was NOT performed by CCD at all since 1978,
because the CCD type photo sensor structure had many
disadvantages.

But the world called this image sensor with the Pinned
Photodiode sensor and the CCD type CTD, for a long
time, as a CCD image sesnor.

Now the world calls the image sensor with the Pinned
Photodiode sensor and the CMOS type CTD, for a long
time, as a CMOS image sesnor.

The world is completely ignoring the most important
lihgt-detencting sensor strucutre of the Hagiwara
1975 invention of the P+NPNsub junction type SONY
HAD sensor, which is the combination of the P+NP
junction type Pinned Photodiode and the NPNsub
junction type vertical overflow drain(VOD).


Hagiwara 1975 invention of the P+NPNsub junction type
photodiode was used since 1978 on, is being used till now
and will be used in future definitely, to transform light into
electric signals efectively, making use of the photoelectric
effect, as theorized by Albert Einstein and for which Albert
Einstein was awarded the 1921 year's Nobel Prize.

That is, CCD was NOT used as the device to transform light
into electric signals any longer in practical image sensor
applications in world wide, after the Hagiwara 1975 invention
of the P+NPNsub junction type photodiode, which is now called
as the Pinned Pinned Photo or by another name of the SONY
original HAD ( Hole AccumulationDiode).

The reasons are shown clearly in the above table. The CCD type
photo sensor structure had many disadvantages as shown above
table. The world gave up using CCD for the Pinned Photo Diode
as the light detecting photo sensor structure when SONY held
the Tokyo and New York Press Conference in 1978, where SONY,
for the first time in the world, published a low image lag, low
dark current, low trap noise , but highly light sensitive Pinned
Photodiode in the CCD type charge transfer device(CTD).

The challenge when designing an image sensor was to gather
and read out the signals in a large number of image points,
pixels, in a short time. For this purpose as a charge transfer
device(CTD), the buried channel CCD was the Super Star
since its charge transfer efficiency is close to 99.999% while
the surface channel CCD had only charge transfer efficiency
of 99.9 % was completely useless in 1970s.

Nowadays, the charge transfer efficiency of 99.999% of the
buried channel CCD also became completely useless for high
definition high resolution 8K and16K digital televion picture
qualities. Beside, CCD tyep CTD consumes a lot of power.

However, the Hagiwara 1975 invention of the Pinned Photo
Diode with the vertical Overflow Drain (VOD) function is
still valid and useful in the Modern CMOS type CTD image
sensors, which now have in-pixel active source follower
current amplifier circuits that was originally invented by
Peter Nobel in 1966. So CCD became completely useless.

Hagiwara invented, in his 1975 Japanese Patent 1975-134985,
the P+NPNsub junction type photodiode structure, which is
the origin of all the modern highly light-sensitive, low-noise,
low-dark current and low image-lag pinned photodiode with
the vertical overflow drain(VOD) structure.

This photo sensor was later in 1984 called as the SONY
original HAD ( Hole Accumulation Diode ) sensor right after
SONY successfully developed the mass production process
technology of this P+NPNsub junction type photodiode
structure for the first time in the world.

SONY took more than 9 years after the Hagiwara 1975 invention
simply because the P+NPNsub junction type photo diode needed
a very complex process technology which is the combination of
the classical bipolar process technology and the MOS process
technology dedicated to realize the CCD image sensor process.

However, SONY developed the P+NPsub junction type Pinned
Photo Diode without VOD for the first time in the world in 1978,
which is just an upper part of the Hagiwara 1975 invention of
the P+NPNsub junction type, which is a combined structure of
the P+NP junction type Pinned Photodiode with the NPNsub
junction type Vertical Overflow Drain (VOD) function structure.

In 1978, SONY published a FT CCD image sensor with the
P+NPsub junction type Photodiode which is now known as
the Pinned Photo Diode. It was the first publication of the
SONY HAD sensor, but it did not have the vertical overflow
drain (VOD) structure. Instead, a conventional lateral overflow
drain (OFD) was applied for this SONY HAD FT CCD image
sensor with the P+NPsub junction type Photodiode, which
is also now widely known as the Pinned Photo Diode.

Later in 1978, independently Yamada at Toshiba invented the
NPNsub photodiode with the vertical overflow (VOD) structure.

This is just the lower part of the Hagiwara 1975 invention of
the P+NPNsub junction type photo diode, which is a combined
structure of the P+NP junction type Pinned Photodiode with the
NPNsub junction type Vertical Overflow Drain (VOD) function.

So the VOD structure invented by Yamada at Toshiba in 1978
is a duplicatied copy of Hagiwara 1975 invention explained above.

Later in 1980, independently Teranishi at NEC invented the
P+NPsub junction type ( Buried layer ) Pinned Photodiode

But this is just the upper part of the Hagiwara 1975 invention of
the P+NPNsub junction type Pinned Photodiode which is a
combination of the P+NP junction type Pinned Photo Diode(PPD)
and the NPNsub junction type vertical overflow (VOD) structure.

So the VOD structure invented by Yamada at Toshiba in 1978
is a duplicatied copy of Hagiwara 1975 invention explained above.

Teranish at NEC published the no image lag ILT CCD image
sensor with the buried photo diode in IEDM1983.

However, SONY already published no image lag ILT CCD image
sensor in 1978 with the transparent electrode and lateral
overflow drain. SONY also developed and published the no image
lag FT CCD image sensor in 1978 with the Pinned Photo Diode
and with the lateral overflow drain.

Finally SONY developped SONY original HAD sensor in 1984,
which is a combination of the Pinned Photo Diode(PPD)
with the vertical overflow (VOD) structure for the first time.
in the world.

This combined structure of the PPD and VOD, is now known
as the SONY original HAD sensor, which is the Hagiwara 1975
invention, defined in Hagiwara Japanese Patent 1975-134985.

So it can be concluded that the Pinned Photodiode was invented
by Yoshiaki Hagiwara at SONY in 1975. Teranishi did not.

It can also be concluded that the vertical overflow drain(VOD) was
invented by Yoshiaki Hagiwara at SONY in 1975. Yamada did not.



To study and learn more about image sensors updated,

visit http://image-sensors-world.blogspot.com/


Here is a story of the world efforts
on early image sensor developments.



Original Photodiode and Phototransistor was invented
by John Northrup Shive in 1950 right after the invention
of bipolar transistor in 1947.

 Invention History of Phototransistor and Photodiode


I am completely retired and no longer any expert.

But, once again, I am now trying to review and study
the image sensor world efforts.


(1) who is the original and true inventor of the Pinned Photodiode ?

(2) who is the one with the most significant contributions on
the CMOS type charge transfer devices (CTD) ?

As you know an image sensor is composed of two important parts.

One is the photo diode and the other is the charge transfer device(CTD).

The CCD type CTD was the Super Star but we no longer need it.

The CMOS type CTD is now working well with in-pixel amplifier circuits.


There are many quotations and narratives on Fossum and Teranish.

But I do not believe that Fossum is the major contributor of CMOS
Image sensor developments. I do not believe that Teranish is the
original inventor of the Pinned Photo Diode.

The following is my point of views on image sensor developments.

Original Photodiode and Phototransistor was invented
by John Northrup Shive in 1950 right after the invention
of bipolar transistor in 1947 as you know well.

Hagiwara was born on July 4, 1948 in Kyoto, Japan.

So, Hagiwara was maybe a single egg during the 1947
Christmas season when the transistor was invented.

Hagiwara left Japan in 1965 to live in Riverside, California
at age 17. Hagiwara was just a young high school student
at Riverside Polytechnic High School, very much interested
in science and technology, when Peter Noble invented
the in-pixel amplifiers in 1966.

Hagiwara moved to Pasadena, which is only 60 miles away
from Riverside, to study as an undergraduate student at
California Institute of Technology (Caltech) in Sept, 1967.

While Hagiwara was just a college student at Caltech, more
details were disclosed about image sensor elements with the
in-pixel amplifiers and were more intensively described by
Noble, and later by Chamberlain and by Weimer et al. in 1969.

At that time, passive-pixel sensors – that is, pixel sensors
without their own amplifiers or active noise cancelling
circuitry – were being investigated as a solid-state
alternative to vacuum-tube imaging devices.

Hagiwara was just a college student interested in
photo-transistors, while studying Feynman Physics
and the physics of semiconductor by Andy Grove.

Then, CCD was invented and became soon the Super Star
because CCD has the global shutter function and no image
lag features that can be applied to realize fast action motion
pictures while the MOS type charge transfer device (CTD)
needs an in-pixel extra buffer memory which was very
expensive to be included in each pixel.

In late 1990s, engineers in JPL at Caltech reported
the global shutter scheme for MOS image sensor
using the extra buffer memory in each pixel. But
the global shutter scheme was not their invention.

The pioneering image sensor engineers in 1970s all
knew the built-in global l shutter function of the CCD
Super Star in 1970s. They all knew that CCD did
not need the extra expensive in-pixel buffer memory
while the conventional MOS image sensors needed one.

Hagiwara was a visiting professor of EE and Applied
Physics departments at Caltech. Hagiwara visited
often JPL and had frequent communications with
Dr. Pain's team of MOS image sensor working group.

They were not happy about Fossum's fraud actions.
Hagiwara did not understand the details.

But later Fossum published a 2013 fake paper
attacking Hagiwara 1975 patent by claiming that
Hagiwara 1975 PNP junction photo diode did not
have the complete charge transfer operation feature,
which was not true. And Fossum misled the world.

Hagiwara is finally convinced that Fossum is a fraud.

In late 1990s, as we all expected, CMOS scaled down
technology became so advanced, it became possible
to realize image sensor elements with in-pixel
amplifiers invented by Nobel. We all knew the trend.
This is not Fossum's idea. Fossum did nothing.

CCD type CTD image sensors are now completely
taken over by CMOS type CTD image sensors.

The CCD charge transfer efficiency of 99.999 % is
no longer enough to achieve the high definition
digital TV picture quality. CCD became useless.

It is well known that an image sensor is composed of
two important devices, one is the charge transfer
device (CTD) as described above, and the other is
the light detecting, photo sensing semiconductor device.

Especially, the light detecting, photo sensing structure
must be highly light sensitive, low trap noise, low dark
current and low image lag features with the high light
protection (VOD) capability.

This light detecting, photo sensing device structure
was invented by Hagiwara at SONY in 1975 in the form
of P+NPNsub junction type photo thyristor structure.


See JAP 1975-134985.





The P+NPNsub junction type photo thyristor structure
Hagiwara at Sony invented in 1975 has the hole accumulation
Pinned P+ layer on the top of the P+NPNsub junction.

This was the origin of SONY HAD( Hole Accumulation Diode)
developed by SONY in 1984.

Besides, as Hagiwara explained in the patent, as an
application example, this P+NPNsub junction structure
has inherently the built-in capability of vertical overflow
drain (VOD) capability.

It is well known that the P+NPNsub junction type photo
thyristor structure is composed of two junction bipolar
transistor structures.





One is the P+NP junction type photo transistor structure
and the other one is the NPNsub junction type photo
transistor structure.

In 1978 Hagiwara at SONY published the one chip color
FT CCD CTD type image sensor with the P+NP junction
type photo transistor structure, which later was cited as
the first publication of the Pinned Photo Diode by Prof.
Albert Theuwissen in his many technical presentations.

In 1978 Yamada at Toshiba filed a patent on the NPNsub
junction type photo transistor structure with the vertical
overflow drain (VOD) function. This structure is included
in the Hagiwara 1975 invention above.

In 1980 Teranishi at NEC filed a patent on the PNP
junction type photo transistor structure with the
buried N layer. But this PNP structure is included
in the Hagiwara 1975 invention above.

In 1983, Teranishi et al at NEC published the one chip color
ILT CCD CTD type image sensor with the P+NP junction
type photo transistor structure at IEDM1983. But no one
seemed to know that this PNP structure had been already
defined in the Hagiwara 1975 invention explained above.

At that time, SONY was working for the P+NPNsub junction
type photo diode of Hagiwara 1975 invention. In 1984, SONY
successfully developed the SONY original Hole Accumulation
Diode (SONY HAD) with the vertical overflow drain (VOD)
structure as originally defined in Hagiwara 1975 invention.

The world misunderstood that SONY developed SONY HAD
in 1984 following after Yamada 1978 invention and Teranish
1980 invention. But the truth is that SONY developed SONY
HAD in 1984 following after Hagiwara 1975 invention.

That is the reason why SONY called SONY Original HAD.

Prof. Kagami of Tohoku university. pointed out in his technical
presentations that SONY HAD and Pinned Photodiode
are identical, the same thing that has two names.

At that time, SONY was the only company in the world
that had the mass production process line and technology
of the complex P+NPNsub junction type photo sensor.

SONY called the technology SONY HAD, but it was the
Hagiwara 1975 invention, which is the combination of
Teranishi 1980 invention of the Pinned Photo diode and
Yamada 1978 invention of the vertical overflow drain(VOD).

Now, it should be conclude that Teranishi 1980 invention
of the Pinned Photo diode is a copy of Hagiwara 1975
invention and also that Yamada 1978 invention of the
vertical overflow drain(VOD) is a copy of Hagiwara 1975
invention. Teranishi 1980 invention and Yamada 1978
invention must be copies, duplications or derivatives of
Hagiwara 1975 invention.

CCD image sensor mass production was possibile for
SONY because SONY already had the bipolar mass
process technology needed for signal processing bipolar
LSIs for SONY color home video and television sets.


NEC could not establish the mass production process
line and technology of the complex P+NPNsub junction
type photo sensor. Eventually, NEC gave up making CCD
image business while Panasonic never give up. Later
many companies were encouraged by SONY's success
and followed Sony. But remember that Sony image
sensor efforts exploded by Hagiwara 1975 invention.

Hagiwara at age 26 was the single engineer and scientist
designing and testing alone the image sensors in Sony.
He also had to develop in-house CCD design CAD tools
in a very small resrerch team working at Sony Yokohama
Resarch Center under the leadership of Sony President,
Iwama Kazuo, a bipolar transistor device physicist at Sony.










https://en.wikipedia.org/wiki/HAD_CCD

https://www.ptgrey.com/exview-had-ccd-ii-sensor-technology

https://en.wikipedia.org/wiki/Hole_accumulation_diode

https://www.sony.net/SonyInfo/News/Press_Archive/200002/00-007/


https://www.sony-semicon.co.jp/products_en/IS/sensor2/technology/ist.html

https://www.sony-semicon.co.jp/products_ja/IS/cmos_tech/index.html



SONY HAD の定義について、下記WEBを参照してください。

See   https://ja.wikipedia.org/wiki/Super_HAD_CCD


「1984年(昭和59年)に、ソニーが開発した、
 n型基板、Pウェル、nダイオードセンサ表面に
 正孔蓄積層“P+”を付加した、HADセンサ」

とあります。


これは、SONYの萩原良昭が1975年11月10日に出願した、

日本国特許 1975-134985 で、定義された構造と同じです。


この萩原1975年出願特許の請求範囲文は次の様になります。

(1)基体(n型基板)に
(2)第一の領域(Pウェル)を設け、その上に、
(3)第二の領域(nダイオードセンサ)を設け、
(4)その表面に接合(正孔蓄積層“P+)を付加する。

この特許請求範囲で定義した複合構造体は、
4つの構造体で構成されています。

また、この P+NPwellNsub 接合の複合構造体は、
通常、NPNP接合型サイリスタ―構造と呼ばれ、
その原理と動作は、すべて、一般周知情報です。



NPNPサイリスタ―構造は、2つの接合型トランジスタ構造、

つまり、

(A) NPNトランジスタ構造 =(1)+(2)+(3)



(B) PNPトランジスタ構造 =(2)+(3)+(4)

の2つの複合体であることは、周知の一般情報です。


また学会では、通常のダイオードセンサのn層の表面に
正孔蓄積層“P+を設けたものを、表面電圧が固定、ピン
留めされた Pinned Photo Diode とも呼ばれるものです。

Pinned Photo Diode構造は上記の構造体(B)に対応します。


萩原1975年発明の上記複合構造体は、Pinned Photo Diode
の構造 (P+NP接合)を含むことになります。


またさらに、萩原1975年発明の上記複合構造体は、縦型の
overflow drain(VOD)としても機能可能な複合体(A)を含み
ます。つまり、N-Pwell-Nsub 接合型複合体を含みます。

従って、萩原1975年の発明は、縦型overflow drain(VOD)の
機能を自動的に造り持つ、Pinned Photo Diodeとなります。

従って、上記、萩原の1975年の発明特許の存在は、

(1)SONYの萩原が、縦型 overflow drain(VOD)の発明者であり、、

かつ、

(2)SONYの萩原が、Pinned Photo Diodeの発明者となります。

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いろいろ昔のことをヒマに任せて思い出しているうちに、
大昔の自分の特許出願(1)のことを思い出しました。

そして特許(2)と(3)に大変関係するものではないか
と思うようになりました。


(1) 萩原良昭(SONY) 縦型Overflow Drain (VOD)構造付き
    Pinned Photo Diode型受光素子構造の発明

   「固体撮像装置」特開昭50-58414、1975年11月10日出願

(2) 山田哲生(東芝) 縦型Overflow Drain (VOD)構造 の発明 

   「固体撮像装置」特開昭54-95116、1978年1月13日出願

(3)寺西信一(NEC) Pinned Photo Diode型受光素子構造の発明
   
   「固体撮像装置」特開57-62557、1980年10月2日出願

もしかして、特許(2)と(3)は、私の特許(1)の派生特許
または重複特許か類似特許ではないかと思うようにになりました???



(3)のNECの寺西さん発明のPinned Photo Diode型受光素子構造は

通常のNP Photo Diode の表面・上層部 P+層を特別に設けたものです。

P+NP接合型の Photo Diode 構造のことを言います。

(2)の東芝の山田さんの縦型Overflow Drain (VOD)構造は

従来の 上層Nを電荷蓄積部とするNPsub 構造の 

Photo Diodeを改良して、NPNsub接合 構造としたものです。

Pは通常 P-wellになります。

過剰電荷はNからNsubに流れるものです。

NPNsub接合 transistor構造のPunch Thru効果を利用します。




問題は(1)の萩原1975年特許です。

(1)の萩原1975年特許は P+NPNsub接合構造の
   受光部を提案しています。

これは、P+NPNsub接合型サイリスタ―構造です。

(A)P+NPトランジスタと(B)NPNsubトラジスタの複合体です。

(A)の接合構造は寺西特許の接合構造と同じです。
(B)の接合構造は山田特許の接合構造と同じです。

そうではないかと思っています???いかがでしょうか?


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Please visit the Official Japansese Patent Site shown below.
https://www4.j-platpat.inpit.go.jp/eng/tokujitsu/tkbs_en/TKBS_EN_GM403_NextPage.action
And get the Patent original PDF copies of Hagiwara 1975 inventions.
Put Patent Numbers 1975-134985, 1975-127647 and 1975-127646 .

日本語で検索するときは、次のサイトに入ってください。
https://www.j-platpat.inpit.go.jp/web/all/top/BTmTopPage
検索 key word に 萩原良昭を入れてください。71件ヒットします。
その最後の方に、50-134985と50-127647 と50-127646があります。


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 SONY original HAD sensor  は、世界では一般には別名で、

 pinned photo diode とも呼ばれる半導体受光素子のことです。

もとSONYの萩原良昭が1975年に特許発明したものです。。

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萩原も今年は 7 月で 71 歳になります。1975 年発明当時の
イメージセンサーの知り合いで、お友達だった、その道の
第一人者は、もうほとんど死んでいません(大涙)。萩原も
ぼつぼつ、「お呼び」があっても、不思議でない年齢です。

萩原は 1975 年入社したSONYでの会社生活で、 CCD は
1980 年には既に卒業しており、その後はデジタル回路と
そのシステムの設計開発者でした。最後の仕事は、
久夛良木さんと一緒にした、PS3関係でした。今の
イメージセンサーの学会の動向もまったく無知です。

もと Phillips社での Image Sensor の研究者であり、
Deft 大学の教授でもある Prof. Albert Theuwissen
からは、今のメージセンサーの国際学会は、寺西さんと
Fossumが支配しているとの話を聞きました。

萩原が、Pinned Photo Diodeの発明者の件で、反論
している国際学会での栄誉ある権威者そのものです。

これはたいへん手ごわい相手です(大涙)

昔からの知人で友人の Prof. Albert Theuwissen は、
以下の様に、コメントをくれています。

「寺西さんの IEDM1983 での発表以前にも 
Pinned Photo diode 構造は、発表されている。

もともと、SONYの萩原が 1989年に FT型CCDで
発表しており、Phillip社も当時、Pinned Photo diode
構造のCCDの発表をしていた。」

すなわち、IT方式のCCDでの発表は寺西さんの発表だが、
SONYも萩原を中心に社内で開発活動をしており、Pinned
Photo diode 構造の発表は、1980年以前に既にいくつか
存在する。寺西さんの1980年特許と1983年のIEDM1983での
発表が、Pinned Photo diodeの最初の発明とは言えない。
inned Photo diodeの発明は寺西さんの発明ではない。」
ということになります。

Prof. Albert Theuwissen のコメントは、

中立な立場の権威ある見識者からのコメント

として尊重されるべきものです。

Prof. Albert Theuwissen の Blog も参照を。

Prof. Albert Theuwissen はいろいろな学会での
発表資料にも萩原1978年発表の Pinned Photo
Diode を採用して FT CCD Image sensor の
論文を引用しています。

これで萩原は力をもらいました。

現在、萩原は世論を大きくしたいと希望しています。


CCD の大規模集積回路として、CCD Image Sensor を
国際学会で発表した会社は、米国の RCAや Fairchild
や SONY です。しかし、RCA も Fairchild も SONY も
自分たちが CCD を発明したとは言いません。

そんなばかげた論理は成立しません。

いくら日電の寺西さんが Pinned Photo Diode の
ITL方式の CCD Image Sensor の試作を世界で
初めてIEDM1983の国際会議で報告し、その特許を
1980年に出願していても、Pinned Photo Diode の
発明者にはなりません。なぜなら、1975年の萩原の
PNPNsub 接合型の Pinned Photo Diode の基本
先行特許が存在するからです。

Pinned Photo Diodeの発明者はSONYの萩原です。

現在、萩原は世論を大きくしたいと希望しています。

萩原の主張に賛同してくれる方々を広く探しています。

SONYの社員は専門家ではないがすべて萩原の味方です。

当然利益がSONY側にります。それでSONY社員の発言は
萩原を含めて第三者発言とは認められません(大涙) 

萩原の主張に対して第三者の中立な方々の賛同が不可欠です。

もう日本には、SONY社員を含めて、
プロセス製法の専門家は多いですが、
半導体デバイス構造やその動作原理
にかかわる半導体物理を理解している
権威者がありほとんど見つからないの
で萩原は苦労しています。(大涙)

それでも半導体エネルギー研究所の
所長の山崎舜平さんたちも萩原の
今置かれている状態を知って、同情
していただいております。

多くの友人からは、SONYの今の冷たい
態度にカンカンです。しかし、SONYは
利益追求組織として、お金に関係しない
労力は積極的に使おうとは当然しません。

SONYは当初CCDを中研で最優先で開発して
いる事やその技術内容は極秘扱いでしたが、
1978年の CCD ビデオカメラの発表を皮切りに
社外でひんぱんに技術発表する様になりました。




*****************************************


この撮像装置( image sensor ) は、

電荷転送部は、FT方式のCCD型電荷転送装置(CTD)
で構成されています。受光部は、世界初の発表となる
 P+NP構造の Photo Diode を採用しています。

その技術内容は東京で開催の国際固体素子
コンファレンス1979年で、萩原1975年考案の 
Pinned Photo Diode の応用例、原理試作
として、まず世界に紹介しています。

萩原・阿部・岡田の3名の連名で発表しています。

Y. Daimon-Hagiwara, M. Abe, and C. Okada,
“A 380Hx488V CCD imager with narrow channel
transfer gates,” Japanese J. Appl. Phys., vol. 18,
supplement 18–1, pp. 335–340, 1979.

しかし、この仕事で、会社を代表して、CCD型電荷転送
方式の 撮像装置の開発TOP責任者だった越智さんと 、
8 mm カメラ一体化ムービー開発TOP責任者だった
森尾さんが、SONYの会社を代表して栄誉ある、1980年
度の、Eduald Rhein Preis 1980 ( Video Movie systems)
を受賞しています。




この仕事は、萩原と萩原を社内で応援してくれた仲間
たちが一緒に、直属の上司だった越智さんの個人的
な意見に、束になって反論して、自分たち技術者で
やった仕事でした。その仕事は学会発表論文として、
しっかりと誰がやったかを正確に記録されています。

(1)世界で最初のPinned Photo Diode 搭載の
One Chip Color FT CCD image sensor
の技術発表は、1981年2月27日に、SONYの
4名の技術者が連名で発表している。

平田、大津、阿部、萩原
テレビジョン学会、テレビジョン方式・
回路研究会 TEBS69-3, 電子装置研究会 
ED-555, pp. 13-18, Feb 27, 1981

(2)その単板カラーカメラシステムについては
1981年3月20日に、実際の開発者が、
6名の連名で、発表している。

島田、梶野、西村、小室、中田、南 が、
テレビジョン学会、テレビジョン方式・回路
研究会TEBS 70-4, Mar 20, 1981


SONYは、1978年に、東京とNewYorkで
大々的な新聞発表をしました。、萩原と
その仲間たちが開発した試作機を1980年
の9月には、ドイツのベルリンショーにも
出品しています。

それは、8mmビデオカメラ一体化モデル
としての発表ですが、8mmテープ媒体記録
システムは原理的には今までの磁気テープ
Headの記録原理そのものであり、別に日立も
他社も同様な技術を所持していて新規性は
ありませんでした。

一番の特徴は萩原考案の超感度低雑音
低暗電流のPinned Photo Diodeの発明
でしたが、その時に上司だった越智さんは
その萩原の発明とその仲間の努力を完全
に無視し、すべては自分が管理統制する
組織がやったと内外に印象づけ、萩原の
発明とその仲間の努力が目立たないように
工作し、その成果を組織の長として独り
占めしました。

ここでも萩原とその仲間たちは詐欺行為を
受けた心情でしたが、それが悲しくも当時の
日本企業の慣例とされ、アメリカ帰りの萩原
は特にくやしい思いでした。

萩原が開発した Pinned Photo Diode で
越智さんが、名誉ある賞を受賞しました。
完全などろぼう行為でした。

同時に島田さんたちがやったCCDのカラー
撮像処理カメラシステムで森尾さん(後に
SONYに副社長に昇進)が、名誉ある賞を
受賞します。これもどうぼう行為でした。

森尾さんも越智さんも学会でこの仕事に
監視て、特許も論文を書いていません。
本当に組織の長ということだけで賞を
もらえるものでしょうか?1975年萩原が
アメリカ留学から帰国し、そのカルチャー
ショックはすごいものでした。

越智さんと森尾さんは、組織のTOPとして、 
Video Movie System の開発管理責任者
として、会社を代表して1980年度の名誉
あるEduald Phein Pries を受賞しました。

これは、ベル研のCCDの発明の例で説明
しますと、あたかも、CCDの発明の開発
技術者でなく、その開発管理責任者である
ベル研の所長がノーベル賞をもらうような、
恥さらしで破廉恥なことを、当時のSONYの
会社のTOPがやったことになります。

一方、 同時に賞を受けた、日立はそんな国際的
に通じないことはしませんでした。ちゃんと開発
した 技術者の功績を正直に称賛していました。

その時、同時に、日立中研の久保征治さんたちも
One Chip の MOS型電荷転送方式のビデカメラの
開発で、同時にEduald Rhein Preis 1980 を受賞して
います。

また、日立の久保征治さんたちの仕事は学会発表でも、
しっかりと、発表されています。

日立は、当時から、国際ルールに従い、管理組織の
長ではなく、久保さんたちの様な、「純粋の技術者の
実際の仕事である」と、内外に公表し、社内の技術者
を正当に評価する風習が既に築かれていた証拠です。

その技術論文の記録がこれです。

小池・竹本・佐藤・笹野・長原・久保
”単板カラーカメラ用 npn 構造型 MOS 撮像素子
の特性” テレビ誌、33. 7. pp.543-558, 1979


日立の技術者、すでに、1978年に東芝の山田さんが
出願した 縦型 overflow drain 構造に挑戦してその
試作に成功していました。

山田哲生(東芝) 
「縦型Overflow Drain (VOD)構造」  
「固体撮像装置」 特開昭54-95116、
1978年1月13日出願


実は、日立が採用した、この npn 構造型のVODは、
この東芝の山田さんの発明となっているが、本当は、
萩原自身が1975年発明の構造特許の一部である。

萩原は1975年発明の構造特許で、PNPNsub接合型
で今でいう、Pinned Photo Diode を発明していた。

萩原1975年特許の詳細説明文とその実施例の中
では、この発明は縦型OFD(VOD)の機能がある
と し、この特許の有効性と強調していた。しかし、
その用途や有効性自体は発明の付属物と考えられ、
発明の価値はあくまでその構造と製法にあるとの
見解だった。その発明構造体の使い道や動作は
発明者に帰属するとの論理である。

残念ながら萩原1975年特許の応用例では、受光部の
N 層からの強い光による過剰電荷が上層部のP層に
抜ける構造しか明示されていない。しかしあくまで
これ は一例である。特許の範囲を狭め拘束するもの
ではない。逆に簡単に類推できるとして、同じ構造
である以上、上があるなら、その対称性論理で、下も
容易に過剰電荷の吸収は可能であるという、欲張った
主張が可能である」との話である。発願人である企業
の主張は、特許裁判でよく使用される、対称性論理
である。いずれにせよ、SONYの特許担当関係者は、、
「いろいろ応用例や特許の説明は、企業のKNOWHOW
に当たるので、ばか親切に記載する必要はない。構造
特許さえ押さえておけば、その使い道や、その構造の
固有動作原理は、発明構造特許の特許権利請求範囲
に入る」とのお話だった。 

1975年に萩原が出願した特許、P+NPNsub 接合型の 
Pinned Photo Diode を、上部(P+NP)と下部(NPNsub)
にわけて、SONYと日立が、仲良く分解した。

いや仲が悪い夫婦が、子供の取り合いとなって、引きち
ぎってしまい、子供を死なせたようなものかも知れない。

別々に、SONYのFT方式CCD型撮像装置では、上部の
P+NP構造を受光部(Pinned Photo diode)とした。

一方、日立のMOS型撮像装置では 下部のNPNsub構造
を受光部として、縦型OFD(VOD)機能を強調した。

このSONYと日立の歴史的な One Chip Image Sensor の
原理試作の成功とその技術発表には次の3つの重要な
基本特許発明が関係します。

(1) 萩原良昭(SONY) 縦型Overflow Drain (VOD)構造付き
    Pinned Photo Diode型受光素子構造の発明

   「固体撮像装置」特開昭50-58414、1975年11月10日出願

(2) 山田哲生(東芝) 縦型Overflow Drain (VOD)構造 の発明 

   「固体撮像装置」特開昭54-95116、1978年1月13日出願

(3)寺西信一(NEC) Pinned Photo Diode型受光素子構造の発明
   
   「固体撮像装置」特開57-62557、1980年10月2日出願

明らかなに、特許(2)と(3)は、特許(1)の派生特許か重複特許です。
いずれにせよ、特許(1)の存在は、SONYの萩原良昭が1975年に
縦型Overflow Drain (VOD)構造とPinned Photo Diode型受光素子
構造を発明した証拠になります。SONYの萩原良昭がその重要な
2つの発明の本当の発明者ということになります。

しかしその時、若い萩原は、そんなことはどうでもよく、ただただ、
越智さんに対する怒りで、いっぱいだった。(大涙)。

萩原と萩原の開発チーム仲間は、皆、当時自分たちの
職場の上司(越智さん)から社内詐欺にあった心情だった。

CCDカメラシステムを担当した島田さんのチームも、
同様に、森尾さんにピンはねされ、社内で詐欺に
あった心情でした。「ひげちゃん、これで本当に
いいのかよう?」とぶつぶつ文句を言っていたが、
完全に泣き寝入りだった(大涙)。

萩原の職場の開発仲間は、越智さんのことを
「パートの越智さん」と陰口を飛ばしていた。。

毎日仕事のスケジュール表(Pert)をじっと事務
デスクに座って書き直して訂正している姿が
よく見られた。毎月、社長プロジェクトなので、
岩間社長が職場の会議室と実験室を試作する。
その時に必ず越智さんに今後のCCDの開発
スケジュールを尋ねる。岩間社長への報告の
為に、越智さんは必死にいつも部下の仕事の
内容を図示した、スケジュール図表(Pert)を
スケジュールを作製している姿が印象的だった。

「スケジュールが遅れるのは、CCDの良品が
試作できないからだ」と、CCDのプロセスと
デバイス担当者(川名さんや加藤俊夫さん)
の責任だと責任の矛先を変えた。本社TOP
に我々の仕事を報告していただけなのに、
ものができたら、いい顔してその成果を盗む、
と島田さんをはじめ多くの開発メンバーは、
越智さんに対して冷ややかな気持ちだった。

萩原は、これが日本企業の姿かとあきれた。

同時日本の大学では論文博士が多く、会社
で部下に論文を書くのを手伝わせ、部下の
仕事の資料を勝手に自分の論文にあたかも
自分がすべてやったように記載し、部下の
会社での技術資料の引用は、自分の博士
論文に記載せず、その成果を横取りする
ことがひんぱんに生じ、国際社会から日本
の大学の在り方に批判の目が大きくなった。

越智さんは、工業調査会出版で、2008年に、
「イメージセンサーのすべて」と、題して本を
出版しています。

越智さんはこの出版の本にも、 pp. 27-36 に
誇らしげに、自分の論文博士の内容(時空間
スペクトル理論)を記載しています。

しかし、その時空間スペクトル理論の解析の
仕事は、萩原の中研時代、先輩の古川さんと
萩原がやった仕事の内容をもとにした、COPY
でした。その証拠に、萩原は当時中研時代に
SONY中央研究所の菊池所長から Crystal
Award を受賞していますが、越智さんの著書
には全くその引用がありません。ここでも、
萩原の成果は上司の越智さんに盗まれて
しまいました。同じ会社の出来事であり、上司
部下の関係にあった萩原はどうすることも
できないのが、当時の日本の風習でした(大涙)。





越智さんは、工業調査会出版で、2008年に、
「イメージセンサーのすべて」と、題して本を
出版しています。その本には全く、この萩原
の仕事の引用がありません。

ISBN978-4-7693-1274-1 を参照。

しかし、この本は「イメージセンサのすべて」と
題していますが、実は、全く、「イメージセンサ
のすべて」ではありません。越智さんの都合の
いい内容のみが記載されています。

Fairchild-Sony特許裁判における萩原の貢献に
関しても、越智さんの本の中には、記載が皆無
です。またその特許裁判の中心となった、萩原
が1975年に出願した PNPNsub 接合型 Pinned
Photo Diode 、つまり SONY HADの基本特許に
関しても記載が皆無です。

さらに、NECの寺西さんの1980年の埋め込み型
Photo Diodeの重要な特許に関しても、記載が
2008年の越智さんの本には皆無です。

また、NECの寺西さんのチームが、IEDM1983年で
学会発表した、世界初の発表となる、Pinned
Photo Diode 受光構造にでの、残像なしの、ITL 方式 
CCD Image Sensorの重要論文に関しての引用も
2008年の越智さんの本には皆無です。

しかし、越智さんの本には SONYの商票である
SONY HAD sensor のことのみが記載され、その
発明は、 SONY original の発明であると強く主張
しています。(p.115-116 参照)

しかし、これもたいへん微妙な表現となっています。

萩原が1975年に既に発明した、縦型OFD(VOD)機能
を装備した PNPNsub 接合型の Pinned Photo Diode
の発明については、全く、出願当時の萩原の上司で
あったのにもかかわらず、上司としてその特許の詳細
を把握していなければならない立場だったのに、全く
記載がなく、わざと言及を避けている態度です。

越智さんは萩原にかなりの反感があったのは確かです。

1978年当時、萩原は、上司であった越智さんとは、
開発方針で意見が全くかみ合っていなかった。

当時SONYのCCD部隊は越智さんの指示で、透明
電極と横型OFD採用のITL方式のCCD Image
Sensor が本命とされていた。SONYはその試作に
成功し、全日空に、残像のない 2 chip CCD
ビデオカメラとして成功していた。その残像のない 
ITL方式の CCD image sensor の設計は萩原が
ひとりで現役CCD設計評価技術者として勤務していた。

その記録となる証拠がテレビジョン学会・電子装置
研究会での発表論文で、”インターライン転送方式の
CCD撮像素子」と題して、狩野・安藤・萩原・橋本の
4人の連名で発表している。下記文献を参照。

テレビジョン学会・電子装置研究会 
ED 481, pp. 47-52Jan 24, 1980 .

当時、2 chip で試作に成功したSONYは、この IT 型転送
方式のCCDを本命とした。すでに、1978年には Pinned
Photo Diode を受光部とした FT型転送方式のCCDが
試作に成功し、社外では誰しも、SONYが Pinned
Photo Diode を受光部とした、この IT 型転送方式の
CCDを本命とするのも時間の問題だとと観察していた。

その空気を感じていた萩原は、直属の越智さんに、
Pinned Photo Diode を受光部とした、この IT 型転送
方式のCCDを本命にすべきと説得努力をはじめた。

萩原が当時主張したのは、萩原1975年発明のPinned 
Photo Diode を受光部を採用してほしいとの事だったが、
いつの間にか、Photo Diode を受光部とした FT型転送
方式のCCDでもよいのではないかと、当時の半導体
TOPだった中村圭一半導体事部長は主張した。

ある時、中村圭半導体事部長は、当時にCCDプロセス
開発者の川名さんたちを事業部長室に呼び、「もう ITL
転送方式の CCD は開発するな、プロセスも簡単な
萩原の FT転送方式の CCDに一本化しろ」との命令
だった。川名さんたちはさすがにこの素人発言には
反論した。その席上に急に萩原も呼ばれた。

中村半導体事部長は、にこにこして、「萩原良く来た。
もうCCDの開発は、お前のFT転送方式のCCDで充分だ。
もう ITL方式のCCDの開発は無駄でやめてもいいだろう。」
と言って、萩原の合意を求めた。川名さんたちは無言で
下を向いていた。事の重要性を悟った萩原は、とっさに
思わず反論した。「いいえ、 FT転送方式の CCDも、
ITL方式のCCDの開発も両方ともできます。」と自信あり
げに話した。これには驚き、「もういいから出ていけ。」と
中村半導体事部長に言われて、萩原は出て行った。

中村半導体事部長にとって Bipolar Transistorは、
当時は利益頭で、中研か押しかけてきたCCD開発
部隊は当初から厄介な存在でその部隊をできるだけ
簡素化し、必要最低限に留めたかった。

一番やり玉に上がったのは、中研出身で、三船課長
と一緒にSONYで最初のCCD image sensor を担当
していた狩野さんだった。中研出身はみんな中研に
戻れとの話だった。中村半導体事部長が再び萩原を
事業部長に呼び、「お前の中研出身だから中研に戻れ、
中研の菊池所長が岩間さんの指示で萩原がほしいと
言っているので、お前も中研に戻れ」との話だった。

萩原は中研から厚木勤務の時に横浜の住居を厚木に
移転していた。また、再び、横浜に住居を移転し戻る
ことは、家族を振り回すことにもなり、それはできな
かった。中村半導体事部長の命令に、萩原は従わ
なかった。いや、厚木工場では、「萩原は岩間社長の
命令にも従わない奴だ」との話だった。最終的に岩間
さんは萩原の家族の都合で厚木で勤務したいとの
萩原の希望を理解した。

その後、萩原は岩間社長命令でデジカメ用の一時記憶
用の高速大容量のCache SRAMの開発を担当すること
になった。厚木工場には、森園副社長のオフィスがあり、
森園副社長も放送局用に画像処理用の高速一時記憶
用の大規模 画像Buffer Memoryとして Cache SRAM
を必要としていた。萩原の仕事に期待していた。 当時、
岩間社長も毎月の萩原の業務報告書を直接読んでいた。

残念ながら、岩間さんはその後数年後病死した。しかし、
その岩間さんの遺志を森園副社長がついだ。中村事業
部長は首になり、河野専務が半導体事業本部長として
就任し、CCDとSRAMの開発事業化努力は継続した。

萩原とその開発チームはいろいろその後も、回り道を
したが、最終的に、ISSCC1989で、高級放送局用ビデオ
カメラ用の、世界初のアクセス時間 25 nanosec の
高速4MSRAMの設計試作に成功し、学会発表できた。
この高速4MSRAMはデジカメの基本部品として不可欠
でもあった。




当時、越智さんのたいへん苦労されていた。開発部隊を
森尾さんのカメラシステム部隊に押し付け、半導体部門
から越智さんのCCD設計評価部隊を引き裂こうされて
いて、越智さんは必死に抵抗していた。


しかし、この短絡的な素人の発想には、越智さんも
川名さんも加藤さんも困っていた。

カメラ事業部の技術者からは、正直でFT型転送方式では 
Smearがひどく実用化は無理との返答だった。

存続さえも危ういCCD開発部隊にはもはや萩原が希望する
余分な創造的な仕事(山のものとも海のものとも不明な研究)
を実行できる余裕はなかった。

萩原はまた Pinned Photo Diode を受光部とした ITL
転送方式のCCDでも FT転送方式のCCDの開発の時
と同様に一人で再び孤軍奮闘することになった。

しかし、結果的に川名さんと加藤さんのCCD開発部隊は
生き残ることができた。One Chip ITL 方式のCCDの
良品チップがぼこぼこと出来るようになった。

中研時代当初は、萩原が、FT転送方式も ILT転送方式
のCCDも1人で設計していた。後に新入社員が配属され、
萩原は後輩の竹下さんと奈良部さんのCCD設計の技術
指導を進め、二人も立派に育っていた。。

やがて、萩原が設計した、透明電極と横型OFD採用の、
古典的な、ONE CHIP ITL転送方式のCCDの良品の
chipの開発にメドが立つようになった。すぐさま、SONY
幹部は、国分工場で量産体制を進める事を決定した。

その頃には、萩原の後輩の竹下さんも奈良部さんも、
充分育っており、その後、後輩の松井さんも、竹下さん
の戦力に加わり、同時に、中研から萩原の友人だった
浜崎さんも、加わっていて、CCDの設計評価部隊は
強化された。そして、萩原は、上司と開発方針で意見
が合わない部下として、CCDの設計環境技術の継承
の完了と同時に首になった(大涙)。

しかしその経営判断は正しかった。萩原には悪いが、
SONYのCCDの量産化に加速がかかり、世界発の
Passport サイズの小型ビデオカメラを生産し市場に
提供できるほどになった。その生産技術の蓄積を基礎
として、最終的には、萩原1975年発明の 表面にP層
を設けて 白点欠陥や 暗電流の低減が実現した。


量産に向いた、 Pinned Photo Diode を採用した、
ITL 転送方式のCCD image sensor の量産技術が
確立し、SONYはCCDビデオカメラの市場を制覇する
ことになる。

しかし、皮肉なもので、それが萩原の貢献があっての
成功であることを、SONY社内では、越智さんをはじめ
ほんの一部のSONYのTOPしか知らないままだった。

萩原1975年発明特許の詳細は萩原が説明した限られた
内容だけは一人歩きしたが、その特許の本心の詳細は
特許出願自体が社内で極秘扱いとされるので出願者と
当時の直属の上司(越智さん)以外は目にすることは
なかった。さらに上司である越智さん自身が半導体物理
やデバイス動作原理の専門家でもないこともあり、萩原
特許の詳細はいつまでもSONYの社員は一人も理解し
ていないままとなった。

敵が多い中、萩原の味方になってくれる方々も多かった。

SONY本社にとってもCCDプロジェクトは重要な位置にあり、
それに中核技術者だった萩原に好意を示すTOPも多かった。

大賀会長、出井社長、森園副社長、そして森園副社長
の配下にいた半導体事業本部長を兼任するとなった、
河野専務に守られ、時代は、SONYと Fairchild の特許
戦争の苦しい時期(1991年~2000年)を生き残った。

その間、萩原はSONYのTOPの保護のもと、半導体
事業本部の技術企画室の一員として勤務しながら、
SONYと Fairchild の特許戦争を静観して、表には
顔を出さず、責任ある職務にはつけず閑職扱いされた。

しかし、萩原はじっとしていなかった。外には目立たない
様に注意しながらも、いろいろと自由に活動をしていた。

萩原はマイコン事業部と品質保証部からも仕事をもらい、
兼務し、若手社員の技術指導に努めた。さらにSONYの
子会社であり、横浜に拠点があったSONY LSI Design(株)
と、伊勢原に事業所を持つ Sony Magnescale(株)にも、
1992年から出入りし始め、Sony Magnescale(株)の将来
の主要戦力となる、計測器用のDISP chip開発に専念した。

SONYは学会活動よりもCCD量産技術の確立を優先した。

一方のNECは、1983年に寺西さんのチームが米国の
国際会議の IEDM1983 で、Pinned Photo Diode 搭載
の、残像なしの ITL 方式の CCD Image Sensor の
学会発表をしたが、NECはその量産技術は確立できず、
最終的に NECは、CCDビデオカメラの市場から撤退した。

SONYは、世界に誇れる優れた技術力と、最後まで
あきらめない、SONYの技術者魂の存在を証明した。

萩原の1975年発明のSONY HAD 、すなわち、
PNPNsub 接合の Pinned Photo Diode の発明・開発・
量産・商品化努力も、SONYの独創性技術集団の実力
と強い精神力の存在の証となった。

かつ、SONYには、トランジスタ量産技術を、世界で
初めて確立した、実績がある。故岩間社長と、その
直属の部下の岩田三郎さんが手がけ、川名さんと
加藤俊夫さんたちの独創的な発明により、SONYの
Bipolar Transistorの開発生産技術は飛躍しました。

SONYのBipolar Transistorの開発生産技術力
は、世界一となり、その力と精神は、次の世代
の、SONYの若い技術者にも継承され、今も、
SONYの生産開発技術者の勤勉な技術集団の
努力と実力の証しとなりました。

特許に代表する独創性と量産技術力は車の
両輪です。どちらがはずれても車は走れない。 


やがて、受光部の光過剰電荷をシリコン基板
(Nsub)内に吸い取る縦型OFDの開発が先行し
始めていた。これは萩原が1975年発明した、
縦型OFDの機能を構造上自動的に装備した、
PNPNsub接合型の Pinned Photo Diode
そのものでした。

やっと萩原に主張が正しかったことが証明された。

しかし、越智さんは、その事実をSONY内で隠した。

特に、SONYのTOPには知らされると、自分自身
の開発方針の間違いを認めることにつながり、
それでなくても、敵が多かった越智さんは、場合
によっては、自分の足を敵に引っ張られ、CCDの
開発TOP責任者の座から引きずり降ろされないか
と恐れ、出来るだけ自分が優秀な技術者である事
を誇示したいところであった。そのためには一番
技術的なライバルである萩原が一番邪魔だった
事を萩原は理解していた。

教育熱心な萩原であった。それで萩原の仕事の
後継者は着実に育っていた。

萩原の経験と技術KNOWHOWは中研時代からの
親しい友人の浜崎さんにも、萩原は引き継いだ。

後に浜崎さんも技術者として越智さんに失望して
SONYを去った。Samungに転職した。彼だけでは
なかった。越智さんの下で技術者としてがんばって
きた米本さんも、その後、SONYを去り Samungに
転職した。最終的にはSONYのライバルである 
Panasonic に転職した。

浜崎さんはSONYのライバル会社の韓国の
Samsungへ行ったが、その前の事である。

浜崎さんは、長年担当していた国際学会
ISSCCの論文委員としても奉仕していた。

浜崎さんは ISSCC の論文委員を、浜崎さん
の個人の判断で、萩原に譲った。これは当時
半導体TOPだった越智さんに対しての、浜崎
さんの無言の反感を示す、小さな抵抗だった。

萩原は、CCD部隊から首になった後も、浜崎
さんとは、組織を超えて、親しく交流していた。

萩原は、非公式にいろいろ、萩原自身開発の
CADやDevice Simulator Soft や、半導体素子
デバイスの構造やその動作原理について常に
こころよく、技術指導、アドバイスを与えた。

1983年から、縦型OFD構造とそのanti-blooming
効果と anti-smearing 効果の向上の為、細かい
Pinned Photo Diode のプロセス工程の条件出しが
再開された。

既に、1978年に Pinned Photo Diode 搭載の 
FT型転送方式のCCDの試作条件出しが完成し、
萩原の1975年出願特許にも本命と記載されて
いる、である、 Pinned Photo Diode 搭載の、
ILT型転送方式のCCDの試作条件出しを開始
した。しかし、Pinned Photo Diode 搭載のITL型
転送方式のCCDの開発計画の実行の途中で、
これも萩原が設計したものだか、透明電極と
横型OFDを採用した ITL型転送方式のCCD
image sensor の完成のメドが立った。

経営判断ということで、CCD開発TOP責任者の
越智さんに萩原はSTOPをかけられた。(大涙)

萩原は越智さんに反論したが、最終的に萩原は
越智さんの上司の命令に従わない部下として
組織を追い出される運命にあった。

また、「組織の人間として失格、けんかぽい、
うぶな若者」と烙印を押されることになった。

しかし、数年後、越智さんは、萩原1975年の
考案特許を本命とせざるを得なくなった。

これは越智さんにとって不本意な話だった。

越智さんは萩原特許を隠せるところまで隠し
通した。しかし、CCDプロセス開発技術者は
それなりにその話は知っていたが知らぬ顔を
していた。

当時プロセス開発担当者だった松本課長は
越智さんに内緒で「ひげちゃん、うちに来て
いっしょに CCD image sesnor 開発しようよ」
と言ってくれたことがあった。


その時は、萩原は戻らなかった。当時まだ
越智さんがCCD開発のTOP責任者だったから
である。結局越智さんと仕事をすることに
なるので、それは避けたかった。越智さんの
やり方に不満を持つ技術者が続出していた。

浜崎さんや米本さんはSONYをやめて行った
が、浜崎といっしょに仕事をして実績をあげて
いたCCD設計評価技術者の石川さんもCCD
部隊を最終的に去った。


HADを開発した功労者であるCCDの設計
評価技術者はことごとく越智さんに不満
だった。彼らの仕事を過少評価しその実績
を自分のものにする越智さんがCCD開発の
TOPだった。米本さんを中心に FIT 型転送
方式のCCDは開発し、学会発表もしたが、
その成果は開発者の米本さんでなく、業務
管理責任者に過ぎなった、越智さんにピン
公然とはねされる事になった。

K.Yonemoto et al, "A 2 million Pixel FIT-CCD
Image Sensor for HDTV Camera System"
IEEE ISSCC1990, pp.214-216, February 1990.


しかし、実は Smear が少ない FIT-CCDの
学会発表はすでに、1984年にPanasonic社から
報告されていた。

K. Horii, T. Kuroda, and S. Matsumoto,
“A New Configuration of CCD Imager with
a Very Low Smear Level -FIT-CCD Imager,”
IEEE Trans. Electron Devices, ED-31, no.7,
pp.904-909, 1984.

萩原は特許出願に関与していないかったので
SONYとPanasonic社のどちらの特許が先行
特許なのかは不明である。


1984年には、浜崎さんチームには、後に、
米本さん、石川さんたちも加わり、IT型転送
方式のCCDの、受光部表面に、P層を形成し、
表面の強い電界による表面再結合に起因し
発生する、暗電流を抑止することができる
構造(PNPsub接合型 Pinned Photo Diode)
の条件出しに成功した。

しかし、この構造は萩原が1975年に発明し、
中研時代に既に、素人ながら萩原が自らが
CCDプロセスラインに実習の名目で入り、
自ら条件出しして、1978年に試作成功した 
FT型転送方式のCCD Image Sensor に
採用された構造、すなわち、PNPsub接合型 
Pinned Photo Diodeと全く同じ構造であった。

そういう事実関係をも、越智さんの書いた本
に中では、わざとか、全く一言も言及がない。

社内で、完全にCCD担当者の中で隠し
通していた。萩原が2018年11月19日に
SONYのImage Sensor の生産拠点である
SONY Kumamoto Tech を訪問した時、
初めてこの事実を知りびっくりした、CCD
生産部隊の若手技術者がいたのを知り、
萩原は驚き、あきれた。

1984年に浜崎さんたちがSONYのHAD
Sensor を初めて開発したと信じていた。 

当時、 3 inch wafer 国分 CCD Line
では、 4 inch wafer 化を進めていたが
順調に立ち上がらす、白欠陥や暗電流が
大問題であったが、この表面P層のお蔭で
暗電流が 10 分の 1 以下にも低減した。

その功績は浜崎さんチームが表面にP層
を工夫していれて考案した SONY original
HADのお蔭だということだった。

SONYの外では、同じ構造でもSONY original
HADとは呼ばれる、 Pinned Photo Diode
と呼ばれていることも全く理解していなかった。

萩原が自然に1975年に PNPNsub接合の
 Pinned Photo Diodeの発明に至ったのには
1971年と1973年のSONY厚木工場の Bipolar
Transitor の 集積回路(IC)の量産ラインでの
実習が大きく影響する。

しかし、萩原は大学(Caltech) 在学の研究課題
が偶然にも埋め込みチャネル型CCDであった
事が彼の特許発想とその動作原理の理解の
基礎となった。CCDには既に完全空乏層電荷
転送も、Global Shutter 機能もあり、それを
同時に実現可能な、 Pinned Photo Diode
の発明である。萩原は、CCD型のMOS容量
の受光構造には不可能な特徴である

(1)縦型OFD(VOD)機能
(2)表面に強い電界がなく暗電流が少ない事

他にも、

(3)界面のトラップ準位から信号電荷を守り、
   ショット雑音や 1/f 雑音がないことと
(4)完全空乏層電荷転送による残像なし

の映像を可能にするのは、従来の埋め込み型
CCDでは特徴(3)と(4)は実現しており、特許
として新規性をない。しかし、(4)の完全空乏層
電荷転送機能に関しては、萩原1975年発明の 
Pinned Photo Diode の特許実施例の受光素子
の動作を説明する図には明示されている。



上図の中の図6のPNP接合型 Pinned Photo Diode 構造
の電位に注目してください。真ん中のN層が完全空乏化して
いる様子が描かれています。また、光電変換は、右側の
Jc 接合側の空乏層内で行われている様子を描いています。

これはこの基本構造特許の応用実施例の1つに過ぎませんが、
完全空乏化電荷転送が可能であることを示唆しています。

すなわち、埋め込みチャネル型CCDの完全空乏化電荷転送
が、この萩原1975年考案の、PNP接合型 Pinned Photo Diode
構造でも可能であることを示唆しています。これは、CCDの
固有の特徴とされた、完全残像なしの特徴を、この萩原が
1975年に考案した、PNP接合型 Pinned Photo Diode 構造
でも実現できることを示唆しています。

またこの図6では、具体的に、右から照射する光によって、
Jc 接合側の空乏層内で、電子(e-)とHole(e+)が同時発生
する様子を描いています。一方、この図6では、過剰電荷
を吸い出すOFD動作をする接合を、Je接合としています。

これは光が、Jc接合側からの照射としている実施例です。

この光の照射する面を半導体基板の主平面としますと、
それをFront Light 照射型と呼びます。その場合この例
では半導体主平面の表面側に、Jc接合があることに
なります。そして、シリコン界面から遠いシリコン基板
深くに、この実施例では、Je接合があります。一方、
過剰電荷を吸い出すOFD動作をする接合を、この実施
例では、Je接合と呼んでいる場合を示しています。

すべて、この特許で可能な実施例の1つの例として
提示しています。他にも特許で説明していない、いろ
いろな応用例があっても不思議ではありません。

特許は、すべての考えられる実施例を提示する必要は
毛頭ありません。ほんのヒントとして簡単な実施例の
提示で充分です。発明はあくまで特許請求範囲で定義
される構造体とその製法にあります。 



   



萩原のCaltech 時代の研究は、埋め込み
型CCDが、表面型CCDに比べ、表面の
trap 準位から信号電荷を守り、結果として
転送効率が向上することを実際にcomputer
により確認実証していた。

萩原は学生時代既に、埋め込みチャネル型
CCDの、2次元 device simulator soft を
Caltech の ジェット推進研究所(JPL)の
大型計算機を使って開発していた。



また萩原のPhDの論文とし IEEEの国際会議
ISSCC1974にて、萩原はSONY入社前に学会
発表している。また1975年にSONYに入社して
すぐ、萩原は、PNPNsub接合構造の Pinned
PhotoDiodeを発明している。表面のトラップ
準位の悪い効果、弊害のことを萩原は充分
理解していた。

萩原1975年考案特許構造は埋め込み型の
N層と同じ濃度のN層を信号電荷蓄積部と
している。

特許の中で、CCDの埋め込みチャネルと
同等の不純物濃度として、埋め込みチャネル
型CCDの完全空乏化電荷転送を実現する
ことを特許の中で示唆している。

埋め込み層は、表面の捕獲準位から信号
電荷を守り、また表面のP層は外部電位で
固定(Pinned)されている。

P層は Hole を majority carrier として、
その hole が表面に蓄積(accumulation)し、
信号電荷を表面の捕獲準位から守る。

実効的に本受光部(萩原考案のPNPNsub
接合型 Pinned Photo Diode ) から隣接
する電荷転送装置(CCD方式のCTDでも
CMOS方式のCTDでも可能)の電荷転送
電極(CTGで、 Golbal Shutter Gate と
しても機能する電極)への転送効率も
向上し、埋め込みチャネルCCD並みの
転送効率が期待できる。

かつ表面に蓄積した majority carrier
の hole (正孔)はシリコン表面の電界
を消し、ゼロとし、CCD image sensor
の生産でいつも問題となる 白点欠陥や、
暗電流の増加を押さえることを可能と
している。

萩原が1975年発明当時SONYのCCD
開発者にその効果や長所を売り込ん
でも誰も萩原の説明を理解できる人は
いなかった。萩原の上司の越智課長も
山崎係長もMOSデジタル回路の設計
者でMOSトランジスタの動作原理で
さえも理解でせず、単純に1と0の
switching 回路としてトランジスタの
動作を理解していた。CCDプロセス
開発者はもともと bipolar transistor
のプロセス開発生産担当者だった。

越智さんの当時のCCD部隊への説明
では、浜崎さんたちのチームが表面に
初めてP層を設けて1984年に暗電流を
減らしSONYの国分工場の量産を実現
したとしている。その受光構造を Hole
Accumulaion Diode(HAD)と名づけ、
浜崎さんチームが最初に世界で最初に
開発したという嘘の内容を述べている。


事実は異なる。すでに、NECの寺西さんが
IEDM1983年に表面にP層を設けた IT
方式のCCD image sensor を発表していて、
1980年にはその基本特許も出願している。

また、萩原は1978年に PNPsub 型の、
同じく 表面にP層を設けた受光部である
Pinned Photo Diode を採用した FT方式
の One chip CCD image sensor を
SONYの会長の盛田さんがNewYorkで
SONY社長の岩間さんが東京で同日発表
している。その受光構造が、表面にP層を
設けた構造で 暗電流が少ないことも学会
で既に発表済みであることも、当時の半導体
開発TOPの越智さんはすべて無視に言及
を避けている。当然、1975年萩原考案の
PNPNsub接合型 Pinned Photo Diode
に関する説明も皆無である。今となっては、
実にあきれる話である。

越智さんの陰謀は、SONY HADが あたかも
Pinned Photo Diode とはまったく異なるもの
の様な扱いであった。しかし、SONY社内の
人間をだませても、NECの技術者をだます事
はできなかった。

NECから、1980年NECの寺西特許構造と、
1984年開発のSONYのHAD sensor 構造は
同一のものであり、NECが先行特許だとの
異議申し立てをNECからSONYは受けた。

NECは国際会議でも Pinned Photo Diode
を採用した ITL 転送方式のCCDの構造と
特性を詳細に発表していた。 

N. Teranishi, A. Kohno, Y. Ishihara, E. Oda,
and K. Arai, “No Image Lag Photodiode
Structure in the Interline CCD Image Sensor,
” IEDM Tech. Dig., pp.324-327, 1982.


激しく食いつくNECからの攻撃にSONYは
またも苦しめられることになった。しかし、
その内容は越智さんの2008年の本には
全く記載文がない。


実際当時まったくお手上げだった特許担当者から
再び、「お助けください」との悲鳴の声を聞くことに
なった。それで当時SONYが、萩原の技術指導で
作製した、

SONY側のNECに対する反論資料

が存在する。 

一番萩原が頭に来るのはNECからの攻撃ではなく、
萩原が2001年にSONY社内でHAD Sensor の基本
特許の発明で世界のPinned Photo Diode の基本
特許である、萩原1975年出願特許 1975-134985
について、まったく越智さんの2008年出版の本に
記載がなく、萩原のCCD関連の貢献を直属だった
越智さん自身が完全に無視している態度である。


特許関係で2社が合意した場合、その特許料を
どちらが支払ったかは守秘義務が両社に生じる
場合が多い。支払らはされる側は恥ずかしい
はず。守秘義務のある合意文とされる場合が
あり、詳細は言及できない場合が多い。しかし、
学会発表は特許自身は公開情報であり、その
出願時期と学会や特許出願に関しては誰が
その技術内容を吟味し、評論することは自由
である。

Pinned Photo Diode の国際学会での発表も
KODAK社からあった。

B.C. Burkey et al, "The Pinned Photo Diode
for an Interline Transfer Image Sensor",
IEDM1984, Dig.Tech.Papers, pp.28-31,
December 1984.

KODAK社との話も、越智さんの本には出てこない。
ただ、SONYのHADはSONY original 特許であると
本の中で主張している。しかし、それならその根拠に
なるSONYの社員出願のHADの特許を本に記載
引用すべきなのに、それをわざとしていない。萩原
は完全に越智さんに裏切られた心情であった。

どれだけ萩原が水面下で他社からの特許の攻撃で
貢献していたか、まったく萩原の努力を無視された
思いだった。

SONYがPRしないかぎり、SONYの特許を他に会社が
PRしてくれることはないだろう。また、ライバル会社の
書いた技術参考書は、そのライバル会社の視線から
書かれる場合が多い。萩原の1975年の基本特許は
SONYの社内でも、社外でも完全に知られることは
なかった。





また、 Fairchild-SONY の特許戦争では、
米国での裁判で米国の現地にいる越智さん
に、萩原が150ページにもおよぶ技術資料を
FAXしている。その萩原が社内でまとめた資料
をもとにSONYはFairchild社側に反論していた。

その萩原のいろいろな努力の結果SONYは勝訴した。
萩原はその証拠に当時のSONYのTOPの大賀会長や
出井社長から感謝を表す Lip Service を受け取って
いる。この裁判勝訴で萩原は一円もSONYからもらって
いなかったが、SONY TOPからの感謝を示すサインは
萩原にとって、たいへん貴重なな宝物だった。



越智さんの2008年出版の本には一切特許裁判での萩原の貢献は
無視して、その記載はない。すべて自分中心で事が運び、あたかも
すべてが自分の実績の様に、越智さん出版の本には記載されている。

SONYはCCD image sensor のビジネスが成功するにつれ、
他社からの特許請求、知的財産権の侵害ということで攻撃
をいろいろ受けることになった。Faichild 社の場合は特許
料が 600憶円~800憶円と膨大な額で疲れ切っていた。

比較的少額の特許料請求のならSONY側に言い分はあるが
特許料を支払い妥協する場合も出て来た。SONYとKODAK
の特許戦争は双方の妥協で解決した。当時、ISSCCの
アジア委員長だった萩原はKODAKの技術者ともISSCCの
国際学会とも常に会い親しく会話していた。SONYがKODAK
と妥協したことを萩原に誇らしげに話すKODAKの技術者も
いた。SONYが妥協したのは、その発明の権利がKODAKに
あるとその技術者は信じて萩原に話していた。萩原は黙って
反論しなかった。しかし、一言、「SONYもKODAKも疲れての
妥協だったと思うよ。仲良くやる方が世界平和につながる
からね。」と述べた。その技術者は多分萩原の言った意味を
理解していなかった様だった。

その後、今に至るまで、SONYは この萩原の
1975年発明のこのHAD Sensorで、ぼろもうけ
することができるようになった。去年、2018年
SONY熊本テクを、1年ぶりに、2度目の訪問を
SONYのご好意により実現したがその時、若手
社員からの話で、「今でも HAD構造を使って
いています。これがないと白点や暗電流が問題
で量産できないです。てっきり、SONYのHADは
厚木部隊にいた、浜崎さんや石川さんたちの
発明と聞いていましたが、実は、NECに先願
特許があり、さらにSONYには、そのNECの
先願特許より、さらに先行していた1975年出願
の萩原さんのPNPNsub構造特許があることを
知ってびっくりです。」と話す若手社員もいた。



萩原のSONY入社時から、SONY中研のCCD開発
部隊の時代から、萩原の仕事の成果を吸い上げる
立場にあった、当時の萩原の直属上司だった越智
さんは、いつも萩原の仕事を一人監視し、それを
利用する立場にいました。萩原出願特許は直属の
上司以外は極秘扱いで他の社員は見ることはでき
ないのが現状井です。萩原の出すアイデアや日頃
の技術会議でのコメントをヒントに越智さんは上司
としての権限を乱用して、萩原のヒントをもとに、
ひとりでこっそりどんどん特許を単独出願するように
なりました。

越智さん出願のFIT方式も電子Shutterの特許も萩原
のアイデアでした。後で、10年以上たってから、越智
さんが単独出願しており、いろいろ関連技術発表、
それも他に技術者に開発させてさせて組織の長として
また発明者として受賞しているのには萩原は驚きまし
たが、あきれてものが言えない状態でした。その結果、
組織代表者とて他にも、会社を代表して一人で、
いろいろ賞をもらい、社内で出世する機会を得ました。

萩原にとっては、食い逃げされた心情でした。

詐欺にあった思いでした。萩原は自分の愚かさに、
人の良さと、馬鹿さかげんに、あきれる心情でした。

しかし、今から顧みると越智さんはその会社人生を
SONYでCCDの開発事業化に一生を捧げた技術者
であったと感じます。若かった萩原は越智さんを
たいへん恨みました、越智さんもいつ首になるかも
知れないと、非常に心が休まることはなかったと
思います。そんな時に、いちいち、自分の方針に、
いちゃもんを入れる若い萩原はたいへん煩わしい
存在だったのでしょう。

1978年の暮れ、SONY厚木工場の中にCCDの試作
ラインが稼働を始めた。当時、半導体事業部の主力
商品は Bipolar Transistor IC の社内内製工場で
本社への納品の売り上げも、10億円程度で、「本社
のおかかえ芸者」と呼ばれる存在だった。

当時の厚木の中村圭一半導体事業部長にとっては
給料が上がるわけでもなく、中研からCCD開発部隊
を引き取れと、岩間副社長に命令されたがすぐには
返事せず、断った。岩間副社長は怒り、「命令に従わ
なければ、お前は首だ」と言われ、いやいや中村
事業部長は岩間副社長の命令に従った。岩間さんは
中村事業部長に萩原が考案した超感度超低案電流の
受光素子(Pinned Photo Diode )搭載の FT型 転送
方式のCCD開発もサポかけろと指示した。

中村事業部長は完全に誤解した。単純に、IT型転送
方式のCCDとFT型転送方式のCCDの開発を天秤に
かけるものと誤解していた。当然、FT型転送方式の
CCDの方が、プロセスは単純で歩留まりも問題ない
ものだった。中村事業部長は、当初CCD開発商品化
自体に全く興味なく、面倒で金にならない、金食い虫
である事から、完全に嫌っていた。しかし、早く開発を
集結して商品化を急ごうとした。その為には、プロセス
が単純なFT転送方式のCCDを深い考察もなく選択
したいと考え、自分の考えを部下に押し付けた。

それには越智さんも川名さんも加藤俊夫さんもあきれた。

ITL転送方式のCCDの開発が非常に難航し、早く結果を
出したい、成果を待ちきれない技術者や管理職の一部は
単純な中村事業部長の言いなりとなり、FT転送方式の
CCD開発に飛びつき、技術内容を理解しないまま、中村
事業部長の判断を支持した。

本社TOPとしても、CCD開発に平行して、家庭用小型
Video Movie 、すなわち、小型 8mm tape のVTR と
VideoCameraの一体化開発プロジェクトも進行しており、
早急に、新聞発表の記者会見で、東京とNewYorkでの
同時 Press Conference が予定されていて、その為に
早急に、CCD Video Camera が必要だった。

萩原が設計開発した Pinned Photo Diode は、FT転送
方式のCCDで、smear が致命的で最終商品とならない
事は自明だった。しかし、記者会見の展示デモ程度なら
使用可能であった。本命の ITL転送方式のCCDは
まだまた、1978年当時傷のないシリコンチップはいくつも
とれる状態ではなかった。また、透明電極を採用すると、
高温アニール後工程が導入できず、また、受光部がCCD
型のMOS容量構造であり、シリコン界面には強い電界が
生じて、原理的に暗電流がむちゃくちゃ多く、原理的に
歩留まりが低いのは当然だった。しかし、他に最善策が
見当たらず、CCD担当技術者はそれでも、横型OFD構造
で透明電極を採用 ITL 転送方式の開発に固執した。

その為、本社が計画した、大々的な新聞記者会見には、
残念ながら、横型OFD構造で透明電極を採用 ITL 転送
方式の開発間に合わなかった。越智さんは、最後まで、
萩原発明のPinned Photo Diode のFT転送方式のCCDで、
smear が致命的で最終商品とならないので、デモに使う事
を反対した。

当時のCCD開発者には、2つの受光部構造が、歩留まりに
与える重要な特徴の違いは、全く理解されておらず、関心
も持たれす、全くの誤差範囲と考えられていた。

論争はあくまで、CCDのFT型と ITL型の転送方式の違い
だった。萩原発明の PNPNsub 接合型の Pinned Photo
Diode の存在は、全くの誤差範囲だった。

中村事業部長側も、越智さん側の視野には入らなかった。
完全に萩原の発明は無視されていた。(大涙)。

CCDの転送方式と受光部の構造が本当はCCDの歩留まりを
大きく左右することを薄々感じていたのは、SONY社内で、ただ
ひとり、萩原だけの様だった。

しかし、萩原は、生産担当の技術者ではないので、あまり
この件に関して自信もなく、大声を出すことができなかった。

デバイスの理論家として、自分の学生時代の PhDの論文の
延長で、dark 電流が少なく、界面 trap による雑音(後に、
学会で Shot Noise と 1/f Noiseとして解明される雑音)等
の弊害が、PNPNsub 接合型の Pinned Photo Diode 当然
少ないはずだとうすうす感じて将来性があるという自信はあった。

実際にその萩原の主張をサポートする測定dataを、同じ開発
チームで萩原を助けてくれた、平田先輩が測定室で評価し
確認し、その生 data を持っていた。

当時萩原発明の PNPNsub 接合型の Pinned Photo Diode 
の、デバイス特性の測定を担当していた平田先輩は、 ただ一人、
暗電流が確実に少ない事を測定 data から確認していた。その
理由は理解できていなかったが社内技術報告書にまとめている。

萩原だけが理解していたが、誰も、SONY社内で、萩原発明の 
PNPNsub 接合型の Pinned Photo Diode の優れた特徴に
関心を持ってくれる技術者はいなかった。

皆の関心ごとは、論点は、あくまで、CCDのFT型転送方式と 
ITL型の転送方式の違いだった。ITL型の転送方式の方が
すぐれた方式であることは自明である。萩原は別にビジネス
責任者でもなく、中村事業部長に媚びる必要もなく、純粋に
技術者として自分の見解を正直に述べた。中村事業部長の
前で安易に妥協せず、ITL型の転送方式のCCDの開発の
重要性将来性を主張した。


そして、願わくは、萩原1975年発明の PNPNsub 接合型の
Pinned Photo Diode を採用した、ITL型の転送方式の
CCDの開発を本命としてもらいたかったが、当時の越智さん
たちは自分の首が飛びそうな状態で、自分の管理する組織
部隊も、上からの命令で縮小される事態であり、萩原の願い
などを聞く耳は、全く当然なかった。

越智さん本人は、はそれどころではなかった様だ。後で萩原が
知った事だが、ITL型の転送方式のCCDの成功が確実になる
と、「CCDの設計は萩原1人でもやっていたもので、そんなに
人数はいらない」との理屈で、越智さんの開発部隊は空中分解
をしかかっていた危険な状態だった。

越智さんの配下のカメラ評価部隊の山中課長や名雲さんや
西村さんのチームは、森尾さんがTOPのカメラシステム部隊へ
の転籍を迫られていた。萩原がもといた、山崎課長をTOPに
したCCD設計部隊も、越智さんから引き離そうとする沼田部長
の動きがあった。中村半導体事業部長の裏の指示であった。

萩原はもうCCD開発から離れ、SRAMの開発部隊にいたころ
である。中村半導体事業部長は、自分が勝手に素人のくせに
職制の権限を使って、はやとちりして、FT型転送方式だけに
しぼろうとした矢先である。ITL型の転送方式のCCDの成功が
確実になった。

中村半導体事業部長はあわてた。しかし、もう遅かった。

のちに副社長になる森園正彦さんが中村圭一取締役半導体
事業部長を解雇し、河野文男事業部長と高橋昌宏副事業部長
の体制となった。これで越智さんも安泰かなあと思われたが、
その後、後に本社常務となる、企画管理部長のおかかえの
専門企画担当者から、「CCDは今後拡大する見込みがない」
との、非常に間違った中期市場予測が提示された。

その根拠が越智さんの萩原もCCD担当のメンバーも誰も
理解できなかったが、研究費の半減提案があり、「CCDの
設計要員を削れ」との指示が本社TOP経営陣から出た。

中研時代からCCDに青春を捧げて来た越智さんは、またも、
たいへん苦しい立場にあった。

会社は利益追求を最大の目的とする以上、売り上げと、
利益が確実なものとして実績とならない限り評価されない。

SONYのCCDの開発史の中で、「越智さんは、たくさんの部下
の技術者の成果を、組織のTOP管理者として、ピンはねして
いた」と萩原は愚痴を言うが、越智さん自身も、森尾副社長を
はじめ、CCDを部品として納めた本社のセット事業部に使われ、
本社のいろいろなレベルの役員にその成果をピンはねされて、
また、いろいろな意地悪を受けたていたのも、事実である。








再び、2013年の Fossum の Fake 論文で
萩原の1975年発明が、結果的に 今回も、
Fossum ともと NECの寺西さんに 盗まれた
ことになります。再び、今回は社内でなく社外
で、 詐欺にあった思いで、2013年から去年の
2018 年 6 月まで 5 年間、また騙されている事
に、全く気づかず、萩原は自分の愚かさに、
馬鹿さかげんに、再び、萩原は今回も、あきれて
ものが言えない心情です(大涙)。

말이 꽉 차고, 기가 막히고, 것을 말할 수 없습니다 !


「Pinned Photo Diodeも、SONY HAD も、
実はともに 同じものだ」と、東北大の
鏡教授は、彼の技術仕様で指摘してくれて
います。しかし、SONYは、その論争には、
お金がかかわらないので、会社としては、
まったく関与せず、無視しています。(大涙)

もと松下出身で東工大の松澤名誉教授も
萩原の長年の友人であり、萩原はこの件に
関して情報シェアしていますが、権威者でも
専門家でもないので、ただ同情してくれて
萩原を見守ってくれています。どうこう動ける
立場ではありません。もと日立のSTACK
DRAMの発明者で、東北大学の小柳教授とも
情報シェアしていますが、同様にどうこう動ける
立場ではありません。

今はまだ何が Ice Breaking になるか、全く
わからない状態です。膨れた風船を針で刺す、
その針がまだ見つかりません。しかしその針を
あきらめずに、根気よく探している状態です。

萩原はそれでもあきらめずに、もう今年で、
71歳のぼけ老人ですが、それでも老後の
ヒマにつぶしになると、せっせと、毎日、
せめてPinned Photo Diodeの発明者は
萩原自身であることを主張し世界に認めて
もらおうと孤軍奮闘しがんばっています(笑顔)



*******************************

発明は一人の人間のひらめきで誕生します。しかしそれが起爆剤
となり、多くの人々を動かし、爆発的な影響を、世界に及ぼします。

世界で最初にトランジスタ・ラジオの信頼性高い量産技術を確立し、
世界の市場を制覇したのは、SONYです。SONY製のトランジスタ
ラジオは、世界の人々に大きな影響を与えました。しかし、それは
米国ベル研の数人の科学者による、トランジスタの発明があった
からです。しかし、当時の Super Star だった Bipolar Transistor
は、今では、ほとんどの大規模集積回路は、超微細化技術・高集積
化技術による Low Power 化が可能な、CMOS Transistor に置き
換わりました。

Bipolar Transistor の場合、発明はベル研で量産はSONYでした。

CCDも同様です。CCDの場合もベル研の発明でSONYの量産です。

世界で最初にCCDビデオカメラの信頼性高い量産技術を確立し、
世界の市場を制覇したのも、SONYです。SONY製のCCDビデオ
カメラは世界の人々に大きな影響を与えました。しかし、それは
米国ベル研の数人の科学者によるCCDの発明があったからです。

しかし、当時の Super Star だったCCDという電荷転送装置(CTD)
は、今では、超微細化技術・高集積化技術による Low Power 化が
可能な、CMOS Transistor 型の電荷転送装置(CTD)に置き換わり
ました。スマフォやビデオカメラの市場からはCCD方式の電荷転送
装置(CTD)は完全に消えてしまいました。

しかし、現在のCMOS Transistor 型の電荷転送装置(CTD)を採用
した CMOS image sensor も、昔のCCD型の電荷転送装置(CTD)
を採用した CCD image sensor と同様に、超光感度と超低雑音と
超低暗電流の特徴を持っています。 

ビデオカメラの基本部品である image sensor には、本来光信号を
電気信号に変える光電変換素子が必要です。

実はこの光電変換素子は、CCD方式の電荷転送装置(CTD)でも、
CMOS Transistor 型の電荷転送装置(CTD)でもありません。

CCD とも CMOS とも無関係です。

しかし、昔からビデオカメラには不可欠なものでした。

全く世界では注目されていない重要な影のたて役者でした。

この光電変換素子は、人間の目で言うと、網膜細胞に対応します。

目に入った光を直接目の眼球の内膜である網膜で受けとめ、
目に入った光信号をまず、眼球の内膜の無数の網膜細胞が
電気信号に変換します。光が強い程(輝度)、変換された電荷
の量が多くなります。網膜輝度細胞です。また、光の波長(赤、
緑、紫)により、変換される量が異なる網膜色彩細胞も三種類
あり、人間の目には合計、4つの種類の網膜細胞があります。

しかし、ビデオカメラではひとつの光電変換素子を作りわけして

(1)全部の光を通す、輝度を感知する光電変換素子
(2)赤色だけを通すフィルター膜を上層にはった光電変換素子
(3)緑色だけを通すフィルター膜を上層にはった光電変換素子
(4)紫色だけを通すフィルター膜を上層にはった光電変換素子

の4種類の光電変換素子、人間の目でいう、眼球の内膜のある
無数の4種類の網膜細胞の機能を実現しています。

SONYがビデオカメラの市場を制覇できたのは、SONYの技術者が
自らこの特殊な光電変換素子( SONY original HAD sensor ) を
発明し、その特許権を握り、他社の追従を押さえ、知的財産として
固持してきたからです。その発明と背景についてくれから詳しく
説明していきますが、しかし、それだけではありません。

一番大きな貢献は、SONYの信頼性高い生産技術力の実現です。

SONYの現在のCMOS Image Sensor の信頼性高い生産技術力は、
SONY創立時からのTransistor の信頼性高い生産技術力から受け
継がれ、さらに、CCD Image Sensor の信頼性高い生産技術力と
して受け継がれ、今に至っています。

それがあってこそ、大量生産が実現し、世界市場を制覇できたの
です。多くの開発生産技術者たちの、長年の努力と英知工夫が
不可欠でした。これからも、その英知工夫と努力が続きます。

Bipolar Transistor の場合、発明はベル研で量産はSONYでした。

CCDも同様で、CCDの場合も、ベル研の発明でSONYの量産です。

しかし、この光電変換素子(賢い電子の目)の場合は、今までとは

違います。その発明も、その量産技術も、両方とも、SONYなのです。



現在、みなさんがいつも、スマフォ等で、手軽るに写真が撮れる時代になりました。

それは「かしこい電子の目」と呼ばれる、半導体という物質でできた、
光信号を電気信号に変換する光感知素子、特殊な半導体デバイスが
実現したお蔭です。

それは、SONYの多くの勤勉な技術者の長年の努力で実現しました。

半導体素子としてよく聞く有名なものには、コンピュータの基本部品
であるトランジスタ―の発明(1947年)があります。

実はこの「かしこい電子の目」というものは、そのトランジスターが進化したものです。

まるで人間の脳細胞が、外の世界を感知するために脳から飛び出して、
目の網膜細胞に進化したのに、たいへん似ています。脳細胞も、目の
網膜細胞も、もともとは同じ神経細胞(電気信号を扱う細胞)が進化した
ものです。

地球上の生物は長い時間をかけて進化し今に至ります。

もともと、ものが見えなった生物からものが見える生物に進化していく歴史、
生物の進化の過程はたいへん興味あるお話ですね。

同様に、コンピュータの基本部品であるトランジスタ―を進化(改良)させて、
人間はいろいろ工夫(発明)して、今の「かしこい電子の目」を構成する
基本光感知素子というものを発明しました。


たいへん難しそうなお話に聞こえますが、一般の方にもわかりやすくご理解
できる様に、このサイトを使って説明することに挑戦したいと思います。

ぜひじっくり読みいただければ幸いです。


まず、デジカメのメーカーとして、SONYは有名です。

SONYでは自社デジカメ製品のブランド名に SONY Original HAD という
商標を登録して、市場に超高感度・超低雑音・超高解像のカメラを市場に
提供しています。HAD とは Hole Accumulation Diode の略称です。実は、
これが「かしこい電子の目」の網膜細胞に相当するものです。

まわりの半導体領域(P)が固定電圧でピンどめされた受光領域(N)をもつ
PN接合型Diodeを意味し、世間一般では別名で、Pinned Photo Diode と
呼ばれるものです。

呼び名が違いますが、SONY Original HAD とPinned Photo Diode は
同じものです。

SONY Original HAD  は SONYの技術者が最初に発明し、その後、
いろいろな工夫の末、多くの社員の努力で、商品化が実現し、カメラ市場を
SONYは独占することになりました。

しかし、それがSONY独自の発明であることに文句をつける会社が
いろいろ現れました。

「自社の特許の発明だから、多額の特許使用料を支払いなさい」と
SONYを訴える会社が続出しました。SONYが儲かれば儲かるほど、
太った豚に集まる狼の様でした。

(1)その中で、一番大きな会社は、米国の大手半導体メーカーの
   Fairchild 社でした。

(2)他にも、大手カメラメーカーのKODAK社や

(3)日本の半導体産業の代表の日電(NEC)や、

(4)また萩原の母校のCalTechに所属するジェット推進研究所(JPL)
  の研究者たちが考案したアイデアを武器に、萩原の母校のCalTechの
  知的財産管理担当部からも膨大な金額の特許資料料の請求を受けて
  いました。

SONYのイメージセンサーの売り上げが大きく、利益もかなりあり、他社から
の特許請求額も売り上げ額に比例して、特許請求額も膨大な額です。



その中で一番大きな会社は、米国の大手半導体メーカーのFairchild 社から
の請求額でした。当時の金額で600億円から800億円と試算される額でした。

これにはSONYも驚きました。

米国の大手半導体メーカーのFairchild 社からは次の2つの特許でSONYは
訴訟を受けました。

(1)1975年7月22日発令の USP3896485 ( Early Patent )

(2)1976年1月13日発令の USP3931674 ( Amelio Patent)

1番目の USP3896485 ( Early Patent )の発明者の Early 氏は、 
Bipolar Transistor の動作原理の、Collector 端子から base 領域への 
feedback 現象で有名な Early 効果を発見しその論文を発表した、
たいへん有名な半導体物理学者です。

萩原も学生時代に Bipolar Transistor の動作原理を初めて、 
Prof. James McCaldin から学んだ時に知った現象でした。

そんな偉い方の考案特許と、萩原がSONYに入社したてで、
新米社員だった時に出願した日本国特許で裁判で争うこと
になりました。

萩原1975年出願特許は、あまりその価値が萩原を含めて誰も
理解できなかった特許でした。海外特許出願の価値もないとの
当時の萩原の上司の越智さんの判断でした。萩原はその時は
まだ新入社員でした。

その萩原1975発明特許、JAP 1975-134985 で、  米国の
大手半導体メーカーのFairchild 社の偉大な、USP3896485 (
の Early Patent の発明者の Early 氏と萩原が争うとは、また、
それが、その後、1991年から2000年まで、10年もかかる、また、
SONY半導体を左右する大特許戦争を繰り広げるとは、萩原は、
夢にも思いませんでした。

2番目の USP3931674 ( Amelio Patent)の発明者はもとベル
研究所の研究社で、Fairchild 社に入社し、この特許を出願し、
その後、National Semiconductor 社の経営を立て直し、この
SONY と Fairchild 社との特許戦争の最中には Apple Computer
の CEO になった、この方も偉大な技術者でした。

2番目の USP3931674 ( Amelio Patent)に関しては、幸運にも、
萩原が CalTech 時代に CCDのPhD 論文の研究でも、その指導官の 
Prof. T. C. McGill を通じて、長年研究交流があった、Hughes Aircraft 社
の研究チームが、既に IEDM1973 で学会発表していました。

そのプロセスを偶然、SONYがそのまま採用していることが判明しました。

実際にSONYのCCDプロセスを担当していたのは、阿部課長と松本課長の
指導のもとで現役担当技術者だった、萩原の後輩でもある神戸さんでした。

1976年発令の、USP3931674 ( Amelio Patent)は、Hughes Aircraft 社の
研究チームのIEDM1973 の学会発表の後のものであり、SONYに有利になりました。。

また、SONYのCCDプロセスは、1976年発令の、USP3931674 ( Amelio Patent)
とは、内容も本質的に違うもので、無効であることが簡単に証明されました。

これには、萩原の母校のCaltechの卒業生で、萩原とたいへん親しかった
大先輩で、当時、UC Davis の教授をしていた、Prof. Bob Bower の証言と、
当時の Hughes Aircraft 社の公知資料が大きく寄与した。

SONY側の Expert Witness として、もと Hughes Aircraft 社の研究員で、
後にシャープ台湾の社長になった、 Dr. Stephen C. Su も裁判で証言して
くれました。

SONY側の人間も、しばしばDr. Stephen C. Su を訪問し、秘密事に 
Dr. Stephen C. Su も SONYに何度も訪問していた。

当時、裁判の行方が全くわからず、萩原は米国からの留学生帰りでもあり、
また、裁判で一般の優良社会人で構成される米国側の陪審員の感情を逆なで
することを恐れたのか、SONY社内で閑職扱いを受けていた萩原は、静かに、
裁判の様子を半導体企画室の一員として静観していた。

2番目の1976年1月13日発令のUSP3931674 ( Amelio Patent)問題は幸運にも
はやく解決した。幸いにも、Dr. Stephen C. Su のチームの 1973年の
IEDM1973 での学会発表のお蔭だった。

しかし、1番目の,1975年7月22日発令の USP3896485 ( Early Patent )は、
たいへんで苦労が絶えなかった。裁判の論争が10年以上も続くことになった。

これに対抗する、萩原1975年発明特許 1975-134985 ( 縦型OFD機能を
装備した、PNPNsub 接合型Pinned Photo Diode の基本特許)の発令日は、
4ヶ月遅れの、1975年11月10日だった。

この4ヶ月遅れで、SONYは、10年以上も、裁判で苦しみ、
萩原も、その間、社内で閑職扱いを受けることとなった。

結論から先に説明します。

最終的にSONYが勝訴したが、SONY側の主張は次の様なものだった。

(1) SONYの HAD Sensor の Drain 構造は、 Amelio Patent の 
    Sink 構造とは別者である。

(2)  Amelio PatentのCharging方式は、半導体表面に平行で、
    さらに光感知部、すなわち受光素子構造に垂直に延長された構造と
    なっている。そのような Charging 方式は SONY の deviceである、
    SONYの HAD Sensorには存在しない。

(3) SONYの HAD Sensorでは、基板全体が 縦型OFDの Drain の
    Chargingとして機能する。
    
    基板はもともとのシリコンチップの原材料そのものであり、Amelio
    Patentの埋め込まれた限られた空間のみを占める拡散領域(N)
    ではない。

(4) Charging という専門技術用語は、公知資料により拒絶査定を
    免れるために、発明者のEarly 氏が、出願課程で追加したもの
    である。従って、Charging のない SONY の HAD Sensor 構造は
   元来、Amelio Patentに含まれていない。

(5) 半導体表面からオーム性接触( Ohmic Contact )する接触構造(Sink) も、
    SONY HAD Sensor 構造には存在しない。SONYの HAD Sensor の 
    Drain 構造は基板全体そのものであり、基板は裏側から、しっかりした
    オーム性接触( Ohmic Contact )することが可能である。あくまで、半導体
    表面からのオーム性接触( Ohmic Contact )も Option ですることは
    可能であるが、基板の半導体表面からのオーム性接触( Ohmic Contact )
    は既に、bipolar transistor の製造技術で周知技術情報である。


以上の主張が認めれSONYの勝訴となった。

当時この裁判は秘密時に開かれていて、SONY社内だけでなく、
世界の第2世代の Image Sensor Communityの研究開発者
にも、全くその詳細は、公式には情報シェアされていなかった。

SONYでは当時から HAD Sensor と呼んでいたが、世界の技術者は、
別名の Pinned Photo Diode と呼ばれて、その優れた特性が再認識
されていた。

しかし、SONYのHAD Sensor、別名、Pinned Photo Diode は 
1975年11月10日発令の萩原1975年特許 JAP 134985 が
先行特許である。従って、萩原がPinned Photo Diodeの発明者で、
Pinned Photo Diodeの縦型OFD(VOD)の発明者でもあることは
自明のはず。しかし、その専門的な半導体物理動作原理を理解する
人間はたいへん少ない科学者の他にはいなかった。SONYも企業
KNOWHOW扱いで極秘の話だった。今ではイメージセンサー学会で
常識となっているが、この萩原1975年特許の存在を、未だに、
イメージセンサーの学会でも知らない技術者が多数いる。
  



このFairchild 社の 特許 USP3896485 は 世界で最初の縦型 
Oveflow Drain (VOD) の発明です。1975年7月22日の発明です。

一方、SONYが採用したOveflow Drain (VOD) を持つ PNPNsub
接合型の Pinned Photo Diode の光感知素子の発明は 4ヶ月遅れで
1975年11月10日でした。たったの4か月遅れの出願でした。

これが、SONYにとって不幸でした。たいへんな「いいがかり」を
米国Fairchild 社から受けることになりました。

米国Fairchild 社から600億円以上の高額特許使用料とを
裁判で請求されることになりました(大涙)。

しかし、ねばり強く、SONY は反論しました。

(1)まず裁判の対象となる構造特許である光感知素子構造が違う。

  Fairchild 社の 特許 USP3896485 では、CCD型のMOS容量
  受光構造である。

  SONYの光感知素子構造は、Fairchild 社のCCD型のMOS容量
  受光構造とは全くことなる。

  SONY考案の光感知部には、PNPNsub 接合型の 
  Pinned Photo Diode である。
  
  Fairchild 社の 特許 USP3896485 構造は、Photo Electrode Capacitor
  であり、従来の Photo Diode Capacitor 構造の改良構造の、SONYの 
  Pinned Photo Diode とは全く異なる。



しかし、Fairchild 社は、「Fairchild 社の 特許 USP3896485 は世界で
最初の縦型overflow drainの特許で、SONYの受光部の構造もその縦型
overflow drainの特許の動作原理を使っている。」と主張した。

これには、SONY も困った(大涙)。しかし、SONY は反論した。

PNP 接合型 Biplar Transistor が電流増幅することは周知の情報である。

また、PNP 接合型 の Junction Field Transistor (FET) も電流増幅する
ことは周知の情報である。

だからと言って、同じ電流増幅するから、PNP 接合型 Biplar Transistorの
特許に、Junction  Field Transistor (FET) がひっかかるとはだれも認めない。

なぜなら、両者の構造が違うし、電流の流れる領域も違うし、電流の流れる
原理も違う。同じ電流増幅するというだけでは全く特許に触れるという論理は
短絡し、論理性が欠如している。


同じ電流増幅作用がある半導体素子であるとしても、
いくら何でも、Bipolar Transior の発明者は、がめつくも、
Junction Field Effect Transsitor の発明まで、自分
たちの発明とは絶対に主張しません。そんなバカなこと
は絶対言いません。

なぜなら、Bipolar Transior と Junction Field Transitor
では、全く構造が異なり、電流増幅の原理も違うからです。

両者とも電流増幅動作は存在しますが全く違う発明です。

Faichild 社の考案特許構造も、萩原1975年考案のSONY
HAD sensor の構造も、ともに、縦型OFD(VOD)の動作
を実現します。しかし、両者の基本構造もそのVOD動作
の原理も全く違うものでした。

Faichild 社とSONYの萩原考案のHAD sensor の構造も、
両者ともVOD動作機能は存在しますが全く違う発明です。

そのVOD動作の原理を理解していた科学者は、1975年
の特許出願当時、萩原は理解していました。しかしその
VOD動作の全貌は、特許説明文にはすべてを開示して
いません。SONYの特許担当者の指示でもありました。

理由は構造特許として権利化するだけで充分で、動作
や使い方は企業のKNOWHOWに位置付けられ、あまり
詳細に記述する必要はない。逆に、ライバル企業の
容易な追従を許すことなるとの話でした。賢い科学者なら、
提案された構造を吟味するだけで容易にその新構造体
の動作・用途を専門家として容易に類推可能との事です。

今の特許出願の考え方とは違っていました。今なら
想定される使い道や動作原理まで、詳細に親切に
特許に含め、世界の技術進歩加速に寄与するという
特許の本来の神聖な使命が重要視されています。

今は構造体特許やその製造法以外にも、LSIの設計図
や Layoutや、Computer の ProgramingやAlgorithm
までが、知的財産権・特許権を主張できる時代です。

だからと言って、後からその特許構造で今まで開示
された事のない新規の動作原理で構造体が利用
された場合、その新しい動作原理での構造体の
使い方は、後発の企業特許出願者の発明とされても
不思議ではないと思われますが、しかし、やはり
その先行企業の先願の構造体を使っている限り、
後発企業の後発特許は有効とは限りません。本当に
その動作原理は今まで誰も考えたことのない新発見
なり別ですが、そういう場合はほとんどありません。

ほとんどの周知情報の組み合わせです。やはり、
構造体とその製法で特許を所持する企業が優先され
て当然です。当然、サイリスタ―のPunchThruの
動作原理自体には全く新規性がありません。1975
年の萩原が特許出願した時点では周知情報でした。

それにもかかわらず、周知情報であるにもかかわらず、
1991年に裁判が始まった時、Fairchild社側はその原理
の違いを全く理解していませんでした。多分、世界中の
人間がまだあまり理解できていない、たいへん新規な
組み合わせだったからでしょうか。その萩原1975年発明
の、PNPNsub 接合型 サイリスタ―構造の光感知素子
には、Punch-thru 効果があることは、現在では周知の
情報です。誰でも萩原考案のPNPNsub 接合型の光感
知素子構造を理解すれば、そのVOD動作は容易に類
推できます。特許は、構造と、その製法に特許性があり、
動作の詳細や使い方は、企業のKNOWHOWとされます。

使い方やその構造体の動作原理にはまったく特許性
価値がありません。萩原1975年特許構造が、その
VOD機能を自動的に装備した構造であることは、
専門家なら提案構造から容易に理解できるものです。

しかし、その構造の違いも、VODの動作原理の違いも
一般素人さんには、簡単に理解してもらえるものでは
ありません。Fairchild 社側には、しっかり半導体素子
動作原理を理解する科学者がもう誰もいなかったのか
と、萩原はたいへん悲しい思いでした。Fairchild 社側
に1人でも半導体物理とデバイス動作を理解した見識
者が入れば、裁判訴訟をあきらめさせてくれるのにと
思いました。萩原もこんなに10年も訴訟裁判が継続
するとは夢にも思いませんでした。


学会で親しくしていた、RCA社で CCD 開発で有名な
イメージセンサーの権威者の Dr. Walter Kosonokyは、
萩原が CalTechの学生時代から、image sensor の研究
で交流があり、親しくお付き合いしていただいた方です。

RCAの研究所にも、時々お邪魔しており、UCLAなどでの、
一般企業人向けの技術講習会をDr. Walter Kosonokyが
開催していた時も、萩原も参画し、萩原の研究資料、CCD
の Computer Device Simulation 資料を提供していました。

また、ISSCCの国際会議でも、毎年お会いしていましたが、
「Fairchild 社からコンタクトを受け、支援要請を受けたが、
筋のない話で説得力ない内容だ」と、ぼやいていました。

Fairchild 社も、SONYも、利益追従型の会社である以上、
経営者としては、会社再建の為に、いろいろベストを尽く
します。Fairchild 社も、会社の為に、資金集めに必死に
なります。その姿が非常に悲しく見えました。

自分たちが無茶で理不尽なことを主張していることに
まったく Fairchild 社側には自覚がありませんでした。

Fairchild 社は、私の母校 Caltech の卒業生で、Intel
の創設者でもある、Dr. Gordon Moore が設立した
会社です。Dr. Gordon Moore は、Intel社を設立する
前に、Fairchild 社を設立しました。しかし、最終的に、
Fairchild 社の他の経営陣と意見が合わず、Dr.Noyse
と一緒に、Fairchild 社を飛び出し、Intel社を設立。

そして、UC Berkleyの教授も歴任した Dr. Andy Grove 
を Intel社の第1番目の社員として雇用し、この三銃士
でIntel 社を立ち上げました。

萩原はまだCaltechに入学して間もない新入生でした。

Dr. Andy Grove 著書の Physics of Semiconductor
Devices を教科書にして、母校 Caltechでの恩師の、 
Prof. James McCaldin からは半導体デバイス物理を、
Prof. C. A. Mead からは、Intel社との産学共同研究の
プロジェクトの中でも活用した、新しい、PMOSの E/D
MOS 構成のデジタル回路設計技術を学んでいました。

多くの優秀な技術者が、Fairchild 社から Intel 社へと
転籍して行く姿を、萩原は学生でしたが目にして、米国
企業の変化が早い dynamic な動きに感心していました。


萩原1975年発明 (JAP 1975-134985)の PNPNsub 接合型 
Pinned  Photo Diode と Fairchild社側の発明の Early Patent の 
VOD構造の違いは、大学の半導体物理とデバイス動作を学習した
学生にはすぐに納得できるものである。

しかし、Fairchild 社の主張は、大学の半導体物理とデバイス動作を理解して
いない一般人には合否の判断が、なかなか、つかないものでもあった。

Fairchild 社の主張は、素人一般人の方々なら、簡単にだませるものだった。


ここで今回の様な特許裁判での基本的な攻撃と防衛に関する
基本的な考え方をまず説明します。

  両方の特許とも構造特許です。構造特許はあくまでその構造を他の企業が
  採用した時に特許請求権利が発生します。その企業がその特許構造を
  どんな用途でどんな動作原理で使用しようが、それには関係なく、その構造を
  使用することにより、はじめて、特許請求権利が発生します。

  従って、特許出願側は、その特許構造の詳細な有効特許使用方法を、
  すべて具体的に、特許に最初から記述する必要はありません。

  SONYの萩原1975年出願の PNPNsub 接合型のPinned PhotoDiode
  の構造には、いろいろな動作が伴いますが、すべてのその構造にかかわる
  原理動作を、特許の詳細説明事項として記載する必要はありません。

  目的は構造特許として構造に関して詳細に誤解が 
  生じないように記述する必要があります。そうすれば、
  その構造体にかかわる固有動作はすべてその構造
  特許の発明範囲に入ると主張できます。

  その理由は、動作自体は特許の対象としていないからです。

  詳細な仕様条件や動作の記述は、単純に企業KNOWHOWを掲示することにも
  つながるものと解釈されます。

  有効な使い方に対してヒントを他社に与えることになり、容易に追従を許すことに
  もなりかねません。そんなことは、利益追求型である企業はライバル企業に対して
  することはしないでしょう。

  「その構造を明示したので充分です。賢ければ、有効なの使い方や有効な動作
  原理は自分で考えて見えください。この構造特許の応用例は、いろいろあるはず
  です。」というのが、特許構造を発明した企業の基本態度でしょう。

  その構造が持つ固有動作に関しては、わざと全貌を開示せず、適当な応用例で
  記述で、すませます。

  単純な第三者は、「その応用例が特許のすべて」と誤解する場合が多いです。

  それはその第三者の無知が問題です。

  実施図は単純な応用例の1つにしかすぎません。

  あくまで特許権利は特許請求範囲を記述した公式文で定義されます。

  本当に有効な例はKNOWHOWにあたる場合、わざと掲示せず、反対に、
  応用例としては、無難な応用例を、簡単なヒントとして、1つ2つ提示し、
  この特許の使い道は他にもいろいろあることは当然他社も理解しています。
 
  簡単な事例で、特許の有効性をPRしておくだけで充分な場合が多いです。

  特許はあくまで、その構造と製造方法が重要です。

  そして他社がその特許を自社製品に採用した場合も、あくまで特許請
  求権はその特許構造を使用したことに対して課せられます。

  その構造体をどの様に使っているかには関与しません。

  使っていることが重要です。

  またその構造体の固有の動作原理は、構造出願特許で周知とされます。

  その出願特許の使い方や構造の動作原理の説明の詳細は
  必要条件ではありません。

  しかし、今回の裁判の場合は、両者の構造が違うことを
  証明する必要が生じました。

  その為に、「構造Aでは動作Xが実現できない。しかし、構造Bでは
  動作Xが実現できる。」という論法を活用します。

  それは、「少なくとも、構造Aと構造Bが全く同一のものではない」
  という証拠になります。

  SONYはこの考え方を基本にして、Fairchild 社との特許構造体の
  違いを特許裁判で、ねばり強く、10年という年月をかけて、慎重に
  丁寧に説明しました。

  SONYの特許構造体 A の動作Xの動作が Fairchild 社の特許の
  構造体Bでは、構造的に、本質的に、動作不可能です。

  かつSONYの構造体構造Aが持つ動作Xの実現にかかわる重要な
  構造要素が、Fairchild 社の特許構造体Bには全く存在しないことを
  主張しています。

  SONYの特許構造体 A とは萩原1975年発明の PNPNsub接合型 
  Pinned Photo Diodeのことです。

  Fairchild 社の特許構造体 B とは、表面型CCD構造に埋め込み
  OFD(N層)を持つ構造体です。

  SONYの構造体構造Aが持つ動作Xとは、NPNsub接合型トランジスタ
  の Punch Thru の動作です。



(2) 光電変換して光信号電荷を蓄積する、電荷蓄積領域が異なる。

   Fairchild 社の 特許 USP3896485 では、電荷蓄積領域が
   酸化膜界面に位置する。
  
   SONY考案特許 1975-134985 では、電荷蓄積領域が
   酸化膜界面に位置しない。

   Fairchild 社の 特許 USP3896485 では、電荷蓄積領域が
   基板(N)と導通している。

   SONY考案特許 1975-134985 では、電荷蓄積領域は
   基板(N)と導通していない。

   SONY考案特許 1975-134985 では、電荷蓄積領域は、
   酸化膜界面下の埋め込み拡散領域(N層)となる。

   酸化膜界面から別の接合領域(P層)により分離されている。

   Fairchild 社の 特許 USP3896485 では、酸化膜界面下で、
   酸化膜界面から別の接合領域(P層)により分離されている
   埋め込み拡散領域(N層)が電荷蓄積領域として、そもそも
   存在しない。まったく、SONY考案特許構造とは異なる。

   SONYの光感知素子の電荷蓄積部領域は、基板と導通しない
   N型領域である。

   Fairchild 社の 特許 USP3896485 では、基板と導通した
   P型領域である。
 
(3) 過剰電荷が最終的に流し出される領域が違う。

   Fairchild 社の 特許では、基板に埋め込まれたN+領域である。
   SONYの受光部構造では、基板に埋め込まれたN+領域ではない。

   Fairchild 社の特許では、基板(P層)は最終的に過剰電荷が
   流れ出される領域ではない。 

   SONYの受光部構造では、基板(Nsub)が最終的に過剰電荷が
   流れ出される領域である。

(4) 過剰電荷を吸収する動作原理が違う。

   Fairchild 社の特許では、酸化膜界面下のP層に存在する信号電荷を
   埋め込みN層に直接吸収する動作による Oveflow Drain で、単純な
   PN接合の順方向電流である。

   一方、SONYの萩原考案の JAP 1975-134985 特許構造では、
   単純なPN接合の順方向電流ではない。JAP 1975-134985 特許
   構造は、もっと複雑な構造、すなわち、 PNPNsub接合型のサイ
   リスタ―構造をしている。構造上、動作に自由度(複雑さ)が
   大きい。縦型 oveeflow drain として、いろいろな動作 mode が
   実現可能である。

   そのひとつが、PNPNsub接合型のサイリスタ―の、Punch Thru
   動作原理を、新規に、たて型Oveflow Drain の動作として 
   SONYの image sensor 受光構造では採用している。

   Fairchild 社の特許では、この SONYのサイリスタ―のPunch Thru
   動作原理を採用していない。この反論をすでに、1991年からSONYは
   主張していたが 「Fairchild社側にはもう半導体デバイスの動作原理を
   理解できる見識者がいないか」と萩原はあきれてものが言えなかった。
   Fairchild社側は金が目当ての会社幹部と弁護士しかいないのかと。。。

   SONYの萩原1975年考案の JAP 1975-134985 特許構造では、
   PNPNsub接合型の Pinned Photo Diodeの base 領域(N)から、
   基板(Nsub)への過剰電荷が移動する動作が本質的に可能で、
   SONYは1984年に世界ではじめて、このPinned Photo Diode構造
   でたて型OFDに原理試作と量産技術を確立した。

   NECも Fairchild も、この1975年に萩原が発明した、 縦型OFD(VOD)
   機能を持った、PNPNsub接合型の Pinned Photo Diodeの試作量産化
   技術に成功できなかった。結局、NECも Fairchild も ビデオカメラ市場
   から撤退した。SONYが、萩原発明のPNPNsub接合型サイリスタ―構造
   で、すなわち、縦型OFD(VOD)機能を持った、PNPNsub接合型の Pinned 
   Photo Diodeの試作量産化に成功試作したのは、川名さんと加藤俊夫さん
   が、まだ若い現役の時代に、築き上げた、世界一の、 SONYの Bipolar
   Transitor の試作量産プロセスデバイス技術があったからだ。その何事も、
   あきらめない、SONYの半導体技術者の精神が、川名さんや加藤さんから、
   その後輩になる、狩野さん、阿部さん、松本さん、鈴木ともさん、上田さん、
   たちが、また、SRAM プロセス技術者の清水さんや星さんたちが継承して
   くれたからだ。

   川名さんや加藤さんが築いた、Bipolar Transistor の開発量産経験とその
   技術の蓄積があってこそ、SONYは、そのプロセス技術と開発精神を次の
   世代の若い技術者に継承できて、はじめて、SONYの、image sensor の
   開発部隊は、この大変難しい、サイリスタ―のPunch Thru 動作制御した。

   そして、この1975年に萩原が発明した、縦型OFD(VOD)機能を持った、
   PNPNsub接合型の Pinned Photo Diodeの試作量産化技術にSONYは
   世界で初めて成功し、世界のビデオカメラ市場を制覇することになった。

   従来の PNP bipolar transistor の誤動作として、bipolar transistorの
   量産信頼性技術で、サイリスタのPunch Thru は大問題になっていた。

   その現象、そのものを、SONYは、応用量産かに成功した。

   当時、CCD開発TOPの越智さんとけんかし、萩原はCCD部隊から離れ、
   CCDの出力を信号処理するのに不可欠で、デジカメの重要部品である、
 、 ADC, DRAM、SRAMの chip set の極秘開発プロジェクトを担当した。

   その極秘プロジェクトは、当初岩、間社長命令で始まり、その意志は、
   厚木テックに副社長室があった、放送用業務用ビデオカメラを担当して
   いた森園副社長に継承され、萩原は森園副社長の保護下にあった。
   
   萩原は広く、SONY内製のSPCマイコン事業部、信頼保証部、半導体企画室
   の組織をも兼務した。SONY半導体全般を、部付の閑職扱いで、責任ある
   ポストはもらえない、窓ぎわ族だったが、こっそりと、森園副社長の部屋に
   息抜きに遊びにいっていた。

   萩原の仕事(遊び)デスクは、SONY本社の経営管理部門にもあり、たくさん
   散らばってあった。社内の、いくつもある「窓」から、社外の動向を観察して
   いた。一番の関心ごとは、SONYとFairchild社の特許戦争だった。関西の
   電気メーカーは、まだ、ビデオカメラの累計売上も大きくなかったので、
   Fairchild社 の 訴訟に屈し、特許料(~10億円?)を支払った。それに
   勢いをつけて、Fairchild社は強気だった。 わあ、これは大変だ(大涙)。

   萩原は考えた。「でも、10億円ぐらいなら、SONYの売り上げは大きいし、
   利益があるし、景気のいい時に、10億円ぐらいなら、何とでもなるはず。
   裁判は面倒なので、政治的に、SONYも妥協するかも?」と。

   萩原は当時同時に、半導体事業本部の若手新人社員の技術指導を担当し、
   社内では、「萩原教室」と呼ばれ、その授業を受けて、多くの社員が卒業した。

   SONY本社圏、厚木テック、長崎テックをはじめ、横浜と福岡を拠点とした、
   SONY(株)の子会社の、三宅マサボン先輩が社長を務める、SONY LSI 
   デザイン(株)の事業所や、森園副社長が会長を務め、大賀会長の親類
   の大賀総務部長が勤務していた、伊勢原が拠点のSony Magnescale(株)
   の若手技術者たちを育てていた。

   また、萩原は当時、矢木副本部長が兼務する、半導体技術企画室のSTAFF
   でもあり、茶坊主として、半導体事業本部のの経営戦略会議や技術戦略会議
   の隅で事務官として勤務していた。そして、ある時、Fairchild社から、SONYへ
   の特許使用料の請求額が、SONYのビデオカメラの累計売上に比例するもので、
   計算するとその要求額が、600億円から800億円に上ることを聞かされ、
   萩原はびっくりした。

   しかし、その当時は、自分が発明した1975年の特許 JAP 1975-134985
   のことは完全に萩原もCCD開発担当の最高責任者の越智さんも忘れていて、
   単純に SONY のビデオカメラを Fairchild社が密かに購入し、専門家に分解
   させて、SONYの image sensor の構造を解析して、Fairchild社所有の2つの
   特許の開示を受けて、一方的に、「SONYはこの2つの特許構造を使っている
   ので、それ相当の特許使用料を支払いなさい」ということで、その詳細は裁判で
   との話で、たいへん非紳士的で、理不尽な要求だと萩原は感じた。SONY社員
   ならみんなそう感じただろう。  

萩原はもう10年以上も、CCDの現役技術者の仕事の仕事を離れていたので、
まさか、1975年出願特許が深く関係しているとは当初夢にも思わなかった。


縦型OFDの原理量産技術の確立は、、世界で初めてSONYが、
縦型OFD 動作として、萩原1975年考案のPNPNsub接合の
サイリスタ構造の Pinned Photo Diode により、有効活用
が可能となった。

SONYが、世界で初めて信頼性高い量産技術を確立し実用化した技術である。

特許請求には idea だけでなく、 dilligence 、すなわち、原理試作の
努力も実証されなければ、正当な 特許使用料は道理上正当化される
ものではない。

Fairchild の Early Patent は、単純な アイデア特許で
一度も試作されていない。

一方、SONYの萩原1975年考案のPNPNsub接合のサイリスタ構造の 
Pinned Photo Diode 構造は、 1978年には、 FT 転送方式の 
大規模 CCD image sensor の原理試作と、1984には、浜崎さんたち
の努力( dilligence ) で縦型OFDの構造を原理試作し、その量産技術も、
世界でSONYが初めて確立し、大量生産に成功している。 

SONYが世界で最初に Bipolar Transistor 量産技術を
確立した経験があったからだ。
  
さらに、

SONY独自のトリニトロンカラーテレビの信号処理用の、Bipolar Transistor
集積回路の量産技術を確立したことで、米国 TI 社の技術者が、SONYの
技術力を認め、技術提携の申し出を、SONYは TI社から受けることになり、
SONYの技術を、TI社と親密に情報シェアした。また、米国 TI 社と、キルビー
特許を含む技術提携をいち早く、友好関係を築きつつ、結び、発展させ実績が
あったからこそである。そこに至るまでの、川名さんと加藤俊夫さんの大変な
努力( dilligence ) とそのSONYへの貢献は、はかり知れないものだった。

   その経験と英知のもと、Image Sensor 技術に、このサイリスタ―の複雑な
   Punch Thru 動作が制御可能な技術となり、有効活用可能となった。 

SONYの萩原1975年考案の JAP 1975-134985 特許構造では、
PNPNsub接合型のPinned Photo Diodeの base 領域(N)から、
基板(Nsub)への過剰電荷が移動する。
   
Fairchild 社の特許の、PN接合の単純な順方向電流動作とは
全く異なる原理であった。。


以上の論点から、

Fairchild 社の 特許 USP3896485 は、世界で最初の縦型 Oveflow Drain(VOD)
の発明であるが、CCDのMOS型受光構造に限定されるものである。かつ、過剰電荷
が流れる動作原理は単純にPN接合順方向電流動作である。最終領域は基板に
埋め込まれたN+領域で基板そのものではない。

SONYの考案特許では,この特別な埋め込まれたN+領域を必要としない。

基板(Nsub)そのものが過剰電荷が流れる最終領域となる。

またSONY萩原1975年発明 JAP 1975-134985 では、 

PNPNsub 接合のPinned Photo Diode 構造を採用しており、
CCDのMOS型受光構造を採用していない。

従って、Fairchild 社の特許 USP3896485 とは、全く本質的に異なるものである。

半導体物理学と半導体デバイス動作原理を学んでいる大学学生なら
簡単に理解できる技術内容であるが、専門家でない弁護士や裁判出席
の一般社会人で構成される陪審員に説明するのは、たいへんな苦労が
SONYに負荷されることになり、10年という歳月と膨大な、億単位の裁判
費用がかかった。

裁判に負けた場合、最悪 SONY はビジネス採算が合わなくなり、
イメージセンサーの事業から撤退する覚悟も必要な程深刻な事態だった。

しかし、SONY社内では極秘扱いされ、数人の半導体のTOP幹部と
特許担当者のみが情報を共有し、一般社員はせっせと開発商品化に
励んでいた。

こんな深刻な状態であることは全く知らされないままであった。

本社では、大賀会長、出井社長、森尾副社長や特許担当者は情報を共有
していたが、ほとんどのCCDの生産管理責任者や営業関連の責任者や
その一般社員には当然、極秘扱いであるので、知る事はなかった。

社内では非常に高い厳戒体制でSONY-Fairchild裁判進められていた。

この期間、閑職扱いを受けつつも、萩原は高橋半導体事業本部長の配下で、
半導体企画室(当時矢木肇副本部長が室長兼務)の一員として全体の動きを
一部始終、見守っていた。

最終的に、運よく、SONYの主張が通り、10年に渡る特許紛争でで担当者は
疲れ切っていたが、2000年1月やっと米国最高裁でSONY勝訴で決着がついた。

 


萩原は別にSONYからお金を特別にもらったわけではない。

世界の半導体大手の Fairchild社から萩原の1975年特許が
攻撃され、それを発明者である萩原自身が、発明者として
の名誉を守るために、世界に訴え、萩原が会社からの命令
でなく、自発的に行動に出た結果だった。たいへん半導体
物理と素子構造にかかわる難しい問題であった。萩原は
最終的に、当時のSONY会長の大賀さん、社長の出井さん
たちから、ねぎらいのことば ( Lip Service ) を受けた。





2001年1月に米国最高裁で最終決着がつき、萩原はやっとSONY社内で
評価される機会をつかんだ。

1991年から2000年の10年間は萩原にとって暗黒の会社生活であった。

特許戦争の結果がどうころぶか不明で、萩原が米国留学生であること
も裁判の陪審員を怒りを買う要因になりかねないという者もいて、
SONY社内で、閑職のまま静かにしている以外萩原はどうしようもなかった。

多くの半導体TOPや仕事仲間は、この特許戦争でSONYが負ける場合を
考えたか、社内で萩原をさける人間が多かった。「どうして他社から足を
引っ張られるのか?萩原、お前がいいかげんだったからだ。もっと、しっかり
した特許がなぜ書けなかったのか。」と、萩原をいびる当時の半導体幹部や
それにこびる社員がいた。

しかし、この特許表彰で萩原のまわりは一変した。しかし、この特許表彰の
審査でもまだ萩原の評価に水をさす半導体幹部がいた。「この特許は
たいへん古く、過去のもので、もう将来には関係しない。」との意見だった。

当時SONYが出した最優秀賞(賞金200万円)の対象とはされず、ランクが
1つ低い、第1級(賞金100万円)を萩原は受賞した。しかし、萩原はうれし
かった。やっと今まで萩原の存在を無視してきた会社幹部の前で、自分の
仕事がはじめて認められたことを萩原は実感した。




当時のSONYの特許表彰委員会の意見では、「この特許はたいへん古く、
過去のもので、もう将来には関係しない。」との意見だったが、本当に
そうだったのか? 

今はあのノーベル賞まで受賞した、SONYで Super Star だった CCD が
完全に、SONYのデジカメ市場から消えた。しかし、萩原考案のこの SONY 
Original HAD は、今でも、最新技術の裏面照射型 CMOS Image Sensorに 
不可欠な 超高感度・超低雑音・超低案電流で高速撮影可能な残像なしの
高解像度画像を提供している。萩原の仕事に対してSONYの評価はたいへん
冷たいものであったと言わざるを得ない。


















これからその詳細をゆっくり詳しく説明していきま~す。


DAC (デジタル・アナログ変換器)、デジタルCounter 回路、メモリー記憶
(SRAM)回路、アナログ信号比較回路などは、すべて、従来周知技術で
設計構築が可能です。


(1)最上階にあるのは、 DAC (デジタル・アナログ変換器)と 
   デジタルCounter 回路です。

(2)建物でたとえると 1階からN階までが、メモリー記憶(SRAM)回路用の
   floor となります。

(3)地下2階にある image sensor ( i , j ) からの出力信号(アナログ)
   Vout ( i , j ) を地下1階にあるアナログ信号比較回路に入力し
   基準電圧(Vref)と比較します。

    Vout ( i , j )が基準値Vout 以上になると、Sample Hold 用の
   パルス SH( i , j ) が発生します。

(4)Sample Hold パルス SH( i , j )の合図で、地上 の各階 k=1 から 
   k=N の値で、k階 にある 1 bit SRAM回路 MC( i , j ,k )には 
   Counter 回路出力の D(k)の値が書き込まれます。

   基準電圧(Vref)はアナログ値ですが、その値に対応する N bit の
   デジタル値が、ベクトル D[ ] = ( D[1],D[2], , , D[N] ) です。

   そのベクトル値 D[ ] が、N個の 1 bit SRAM回路 

     MC( i , j ,k ) = D[k]   for k=1 to N

   として書き込まれます。

(5)問題は、for i=1 to L for j=1 to M の全画素で高速にAD変換が
   実行されるため、多数あるアナログ比較回路の Analog Data
   Comparator floor Chipの消費電力が瞬時に大きくなることです。

   少なくとも、Sample Hold パルス SH( i , j )が出た後は、その担当
   のアナログ比較回路 Comp( i , j )回路の電源を切る工夫が必要
   となるでしょう。

   また、Comp( i , j )回路のVGG端子はアナログ比較回路 Comp( i , j )
   回路全部に共通としていますが、各アナログ比較回路別々として、
   順番にMultipex 動作をするVGG( i , j )端子または 各行同時動作
   のVGG( i )端子とすることも可能でしょう。


DAC (デジタル・アナログ変換器)、デジタルCounter 回路、メモリー記憶
(SRAM)回路、アナログ信号比較回路などは、すべて、従来周知技術で
設計構築が可能です。

萩原良昭著の著書「人工知能パートナーシステム(AIPS)をデジタル回路の
世界」にはこれらの基本回路の構成図と動作説明が詳細に記載されています。

是非、本書を参考にして理解を深めていただきたいです。

萩原良昭著の著書

「人工知能パートナーシステム(AIPS)をデジタル回路の世界」

にはこれらの基本回路の構成図と動作説明が詳細に記載されています。

是非、本書を購入し、参考にして理解を深めていただきたいです。

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 「人工知能を支える、デジタル回路の世界」  


ISBN 978-4-88359-339-2 C3055  青山社 出版、

ハードカバー 475ページ、\9000 + Tax があります。

是非、購入してお読みください。


半導体素子の基本物理動作からその応用回路まで

やさしく解説しています。文系の方でも読みやすい

ように工夫し、むずしい数学のバックグラウンド知識

がなくても、容易に直観的に誰でも理解できるように

わかりやすい解説図を本書には多く用意しています。

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   Yoshiaki Hagiwara, Ph.D.  IEEE Life Fellow、 

 the inventor of Pinned Photo Diode ( SONY HAD sensor )

******************************

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まずは、SONYの商標、 SONY original HAD sensor について紹介します。

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https://en.wikipedia.org/wiki/HAD_CCD

https://www.ptgrey.com/exview-had-ccd-ii-sensor-technology

https://en.wikipedia.org/wiki/Hole_accumulation_diode

https://www.sony.net/SonyInfo/News/Press_Archive/200002/00-007/


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 SONY original HAD sensor  は、世界では一般には別名で、

 pinned photo diode とも呼ばれる半導体受光素子のことです。

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(1) The Japanese Patent 1975-134985 shown below is
the evidence that Hagiwara at Sony is the inventor of
the Pinned Photo Diode and also that Hagiwara at Sony
is the inventor of the vertical overflow drain (VOD).




(2) The Japanese Patent ( 1975-127647) shown below is
the evidence that Hagiwara at Sony is the inventor of
the Pinned Photo Diode with the Back Light Illumination.




「裏面照射型の方が高感度にできる」という考え方自体は
1970前半には Frame Transfer 方式のCCD Image
Sensor ですでに米国で試作確認され周知情報でした。


(1)まず萩原がSONYに1975年に入社する前のお話です。

米国ベル研でのCCDの発明が発表されたころは萩原はまだCaltech
の大学三年生のころでした。恩師、Prof. James McCaldinからは
後に Intel 社の社長となる Dr. Andy Grove の著書 "Physics of
Semiconductor Devices" を教科書として、半導体デバイスの構造
と動作原理を初めて萩原学んだ時でした。やっと MOS transistor
の動作を理解したところで、CCDの動作原理を学びました。同時に
Prof. C.A. Mead からはデジタル回路の授業を受けていていました。

Intel社開発の電卓の基本演算(加算・減算・乗算・割算)回路を学習
し、Intel社開発の 4 bit processor 回路についても、いろいろ勉強し
始めた時期でした。

Prof. C.A. Mead は友人の Dr. Gordon Mooreとはほぼ同じ世代です。

ふたりとも、萩原の母校Caltechの卒業生で萩原の大先輩にあたります。

Dr. Gordon Moore と Dr. Andy Grove はよく南カリフォニアに来ると、
Pasadena市にも足を運び、母校 Caltechに来て、萩原の恩師で、博士
論文の指導官でもあった、Prof. C.A. Mead の研究室を訪問していました。 

萩原も研究生として、Dr. Gordon Moore と Dr. Andy Grove が
Prof. C.A. Mead や Prof. James McCaldin と談話しているのを
横でよく静かに聞いていました。

また、Prof. C.A. Mead は、いろいろな分野で著名な方で、あの有名な、
MOSプロセスの微細化の将来予測を、Gordon Mooreの法則と最初に
学会発表で命名した人でもありました。

Prof. James McCaldinとProf. C.A. Mead からは、萩原は常に授業で
「将来はMOSプロセスだ」と、聞かされていました。そしてMOSプロセス
の微細化にはシリコンの原子レベルまで限界がないとの説明でした。

あれから30年以上が過ぎ、それが実証される時代となりました。


(2)萩原がSONYに1975年入社しまず最初に手がけた事、

萩原は、米国の大学を卒業し、1975年SONYに入社してすぐ、
SONYの中央研究所で、先輩に教えてもらいながら、KOH液
によるシリコン裏面を選択的エッチングする実験試作をした経験
があります。ソニー中研開発研究報告書として記録されています。

当時の技術レベルでは、裏面照射型方式は、プロセス工程だけ
でなく、組み立て工程もたいへん複雑で量産に耐えるものでは
決してありませんでした。でもアイデアだけは出願しておこうと
書いた特許が 裏面照射型の NPN 接合型 Pinned Photo
Diodeの基本特許 JAP 1975-127647 でした。同時に、
縦型overflow drain 機能を持つ PNP接合型 Pinned Photo
Diodeの基本特許 JAP 1975-134985も出願しました。


萩原が1975年に出願した特許(1975-127647 )は単純に
裏面照射型のNPN接合型 Pinned Photo Diodeの発明です。
萩原が裏面照射型をはじめて発明したのではありません。

この特許の特許請求範囲では、「NPN接合型 Pinned Photo
Diodeは、電荷転送部に信号電荷を転送する。」としています。

電荷転送部はCCD型でもMOS型でも適用できるとしています。

一般にCCD転送型とMOS転送型を含めて、Charge Transfer
Device (CTD) と呼びます。その日本語訳は電荷転送素子と
なります。一般にこれに対応して、CCDの日本語訳は電荷結合
素子となります。萩原1975年の出願特許では、必ず電荷転送部
(CTD)と記述しています。電荷結合素子(CCD)という語彙は
特許請求範囲を定義する文面には記載されていません。当然
電荷結合素子(CCD)に限定する必要がなかったからです。




(3)CCD開発担当のTOPとの意見の対立問題


萩原としては、自分が特許出願(1975-134985)し発明した 
Pinned Photo Diodeの受光構造を採用した ILT方式の 
CCD Image Sensor が本命と萩原は確信していました。

しかし、ITL方式のプロセスは複雑で試作が許されず、不本意
でしたが プロセスが単純な FT方式のCCDなら自分でも
プロセス実習の名目でラインに入り、自分でWaferを流せます、
と上司や開発責任者TOPを説得してまわりました。

当時中研のCCD開発部隊が公式に本命と位置付けていた方式は
透明電極採用のITL方式のCCDで横型overflow drain 構造でした。

これも萩原が一人で設計したものでした。もう既に、2チップ構成
では全日空に納品した実績があり、ジャンボ機のコックピットに搭載
し、異常な加速振動ショックにも耐えた信頼性実績がありました。

上司の越智課長から、萩原がやかましく言いまわっている姿を見て、、
「変なもの造るな。みんなの邪魔をするな。」と、越智課長にいびら
れた苦い記憶が萩原にはありました。萩原としては、自分が特許
出願(1975-134985)し発明した Pinned Photo Diodeの受光
構造が最高であると、出願特許に示す通り、 ILT方式の CCD 
Image Sensorが本命と萩原は強く確信していました。

幸い、当時の上司の山崎課長や同僚の粂沢哲郎さんをはじめ、
プロセス担当だった狩野課長や阿部係長、松本係長たちは、皆、
萩原に同情的でした。萩原のプロセス実習を歓迎してくれました。

1971年と1973年にソニー厚木工場の Bopolar プロセス・ライン
での実習経験があったことも幸いしました。

プロセスラインの中では、松本係長の配下にいた女性アシスタント
の渋谷さんと後藤さんのおふたりが実際のプロセスラインでの萩原
の実習に教育係になってくれました。


(4)1978年 Pinned Photo Diode 搭載の FT CCDカメラ試作の成功

その試作が成功し、1978年に、従来のCCD構造では不可能だった、
超感度で低雑音の光感知素子であるPinned Photo Diode構造搭載
のビデオカメラシステムをSONYの盛田会長がNewYorkでSONYの
岩間社長が東京で同日にPress Conference を開催し公開しました。

しかし image sensor の電荷転送方式はまだCCD転送方式でした。
それで「CCDが超感度で低暗電流でショット雑音が少ない」と誤解
していました。実際には、CCDは金属性のPolysilicon電極があり
短波長の光を透過できず、結果としてCCDの光感度は不十分でした。

またCCD構造の受光部ではシリコン界面に強い電界が存在して、
その界面電界に起因する界面再結合による暗電流が大きいでした。

またMOS型容量では、界面の捕獲準位に起因する光ショット雑音も
問題でした。この3つのCCDの弱点を Pinned Photo Diode が解決
くれました。その事実が一般には全く理解されていませんでした。

Press Conference に出席した新聞記者やSONYの幹部には、残念
ながら、CCD image sensor が超感度で低雑音であると誤解される
ことになりました。

CCDは単純に電荷転送装置(CTD)の一種です。いずれCCDはCMOS
のプロセスの微細化技術が進歩すると、MOS型の電荷転送装置(CTD)
で置き換えられることは、一般人には全く理解されていませんでした。

萩原発明の Pinned Photo Diode のすばらしさが全く無視され、すべて
がCCDの特性として誤解された瞬間でした。萩原発明の Pinned Photo
Diode は全く評価されないままでした。当時はまだその価値が誰にも理解
されていませんでした。SONYの技術者も発明者の萩原以外理解している
ものはいませんでした。まだ、Pinned Photo Diode という名称も生まれて
いなかった時代でした。後に、第2世代のimage sensor の技術者たちが
その価値を再発見して、はじめて、Pinned Photo Diode という名前が
生まれました。その時はもう萩原はCCDの開発部隊から離れていました。

(5)裏面照射型 Pinned Photo Diode の実現

あれから30年が経過。CMOSプロセスの微細化が進み、CMOS
型の転送方式を採用したimage sesnorがCCD型転送方式に
対抗してきました。しかし、まだまだ、技術的に裏面照射CMOS
センサーの製造自体が困難でした。しかし、CMOSプロセスの
微細化技術が進歩し、各絵素に source follower typeの
active 回路が技術的に組み込み可能となると、一瞬にして
image sensor市場から CCD 型の電荷転送方式が消えました。

残ったのは、1978年に初めてSONYが世界に誇るHAD Sensor
の原形ともいえるもので、萩原が 1975年に発明し特許出願
した、PNP 接合型の Pinned Photo Diode 構造でした。

CMOS集積半導体の製造は、シリコン基板上にさまざまな回路を
写しこんでいく方法で作るため、そこから基板上にある受光構造
すなわち Pinned Photo Diode の位置と、CMOS回路の位置を
シリコンWafer の両面に対比して配置する事は難しいでした。

しかし、ソニーの若手技術者はそれをも恐れずに努力し挑戦し
裏面照射型の、CMOS Image Sensorの試作に成功しました。

まだまだ、裏面照射型CMOSセンサー開発時には、ノイズや
混色などの課題がありました。その頃には、萩原は、SONYの
半導体技術企画室長として、SONYの半導体技術全体を見る
立場にいました。萩原は「裏面照射型自体はたいへん難しい
技術」と正直あまり期待していませんでした。

しかし、その時、萩原は、昔自分が入社時の中研時代に、
Pinned Photo Diodeを発明した時、当時はそう呼ばれても
おらず、海のものとも山のものともわからないものを、反対
するまわりの上司の声を押し切って一人で initiative を
とって開発していた時のことを思い出しました。


「変なもの造るな。みんなの邪魔をするな。」といびる越智さんの
攻撃に対しても、面白いアイデアだと皆が萩原を守ってくれました。


若い技術者の芽を摘み殺すことすべきではないと、実感していた
萩原は、 あれから30年後となって、ソニーの半導体技術企画室長
として、SONYの半導体技術全体を見る立場になっていました。
萩原は裏面照射型CMOS Image Sensorを熱心い開発する若手
社員に対して逆に「失敗を恐れずがんばれ。」と激励していました。


(6) Pinned Photo Diode と MOSプロセスの微細化技術の進歩

SONY での初期のCCD Image Sensor の開発研究に参加して
からもう30年が過ぎていました。萩原は、「本当にMOSの微細化
技術はすごい」と実感しました。

Caltechの学生時代にMOSの微細化技術をいち早く萩原は授業で 
Prof. James McCaldin から学んでいました。

Prof. C.A. Mead は image sensor の shot noise は silicon
結晶とその上層の酸化膜界面の trap state に起因するという
論文を発表していました。CCD型であるMOS容量より 萩原発明
のPN接合の Pinned Photo Diodeの方がはるかに Shot Noise
が少ないということです。

従って、萩原発明の Pinned  Photo Diodeは(1)光感知が超感度
であるだけでなく(2)界面電界による再結合暗電流がなく(3)かつ、
P+のHole Accumulation 領域の表面 に存在する trap 準位 からは
完全に隔離された、N型の埋め込み層の信号電荷には trap 準位に
起因する shot noise がないことになります。




CCDが発明され、CCDが従来のMOS型転送方式と比べて優れたいたのは、
CCDの電極MOS容量がそのまま一時記憶素子、 Buffer Memory として
機能し、Global Shutter 機能が自動的に装備されていたこどでした。その
Global Shutter 機能も、当時のMOS型の電荷転送方式と比べて、Super
Starの座を獲得したのでした。MOS型の電荷転送方式でこのGlobal Shutter
機能を実現するには、余分な一時記憶用の、Buffer Memory 容量を、
PN接合容量か、またはMOS電極容量を、各絵素に設ける必要がありました。

それは受光面積を犠牲にすることになり、誰も真面目に試みませんでした。
CMOSプロセス技術の進歩を待たなけらばならいないことを理解していました。 

1998年~1999年には、母校カリフォルニア工科大学の応用物理
学部と電子工学部の客員教授を萩原がしていた時に、Caltech
所属のジェット推進研究所(JPL)を何度か萩原は訪問し、その
時に、Dr. Pain の研究者チームが手がけていた CMOS Image
Sensor を見せてもらいました。その画像がとても鮮明でした。

「裏面照射型はたいへん難しい」と正直あまり期待していま
せんでしたが、「もしかすると」とも、期待していました。

そして、しばらくすると、SONYの image sensor の総合力
を見せつける様に、実用に耐える良好な画像を若手技術者
たちは実現してくれました。「萩原さん、出来ましたよ!」と
真っ先に見せてくれました。SONYの若い世代の技術者の
力の賜物でした。

他にも、多くのプロセス・デバイス技術者のさまざまな工夫
と努力で、遂に商用化にこぎ着けました。その1つが基板を
削るという工程です。シリコン基板上に受光部と転送部を
作成して、裏側のシリコン基板を削りますが、この基板を
約8μmまで削ることで、裏からの光を受光部(Pinned
Photo Diode )が検知できるようになり、ここを入射側に
することを可能にしています。

これは萩原が1975年に構想した上記説明の特許にある
裏面照射型 のImageSensor そのものです。

萩原は単純に構造を発案し特許にしただけです。それを
多くの若手技術者の努力により実現することになりました。

裏面照射型 ImageSensor構造は受光部だけに限定した
構造特許でした。電荷転送部( CTD ) は CCDでも MOS
型の転送方式でも適用できると特許請求範囲では定義して
います。しかし実際には萩原も正直、もっとも有望なのは
CCD image sensor (電荷結合素子) だと思っていました。

しかし、実際に実現したのは、同じ電荷転送素子(CTD) でも、
電荷結合素子(CCD)型の電荷転送装置ではなく、CMOS型
の電荷転送装置だったのは、正直、萩原も意外でした。

萩原はその時「もう若い力には自分は負けた。」と実感
することになりました。しかし、同時に萩原はSONYの中で
技術を継承してくれる若手技術者がどんどん社内で育って
いく姿を見て、萩原はたいへん満足でした。

(7)SONYの初期のCCD開発部隊の仲間たちとの思い出

昔、中研時代、ほんの数人で始めたCCD Image Sensor
の部隊でした。越智課長をTOPとして、山崎係長、粂沢哲郎
さんと萩原の3人しか、CCDのデバイス構造と設計ができる
技術者はいませんでした。

Bipolar プロセス経験者が厚木から来て、はじめてCCDの
プロセスに挑戦していた時代でした。川名次長をTOPに
CCDプロセス担当の狩野課長、阿部係長さん、松本さんが
いました。CCDの電気特性担当に安藤課長と岡田さんが
いました。

萩原が所属した中央研究所の情報処理研室には、吉田室長
の下に越智課がいて、その配下に山崎係長、粂沢さんと萩原
がいて、他にも、CCDカメラシステム担当の橋本さん、岡沢さん、
安井さんの3人がいました。

またカラー画像処理担当の、山中さん、名雲さん、西村さん、
林さん、小室さん、浅井田さんたちのグループもありました。

そんな中で、「半導体デバイス物理、つまり image sensor
構造のSONYの専門家は萩原ひとりだ。」と自負していました。


1978年のSONYの大々的な東京と米国NewYorkとの同日開催
のPress Conference の後、ほどなく、1978年の12月、中研
からCCDの開発部隊は全員ソニー厚木工場に移動した。

そして開発人員は増強された。萩原はその頃には、新入社員の
竹下さんと奈良部さんを部下に持ち技術指導する立場になった。
女性アシスタントとして坂本さんも萩原チームに加わって4人で
上司の山崎課長、同僚の粂沢係長と一緒に萩原も係長として
一緒にCCDの設計評価を担当する立場となった。

萩原はその後も、TOPの越智さんたちが手がけていた透明電極
採用で横型overflow drain構造の one chip ILT方式のCCD
image sensor を設計評価の仕事は継続しつつも、萩原自身が
考案した Pinned Photo Diode搭載の image sesnor にも
注力すべきと発言したが、「Second Best は不要」とのTOPの
冷たい態度だった。

萩原は結局TOPの意見と合わず、CCDの開発部隊から離れる
ことになった。萩原の仕事とそのKNOWHOWは中研から遅れて
来た浜崎さんに移管されることになった。萩原は中研時代から
1人で開発したCCDの設計CAD(Dsplay) を開発した。しかし、
部下の竹下さんと奈良部さん、坂本さんにも惜しみなく継承し、
そのチームに後に松井さんも参画し、CCDの開発設計部隊は
ますます大きくなった。部下を育てたら、もうお役御免という、
たいへん冷たい当時のTOPからの扱いを受けた。

また、CCDのデバイスシミュレーション関連のソフトウエアと
2次元・3次元は半導体の内部のポテンシャル電位の数値計算
に有効な over relaxation method を採用した強力なalgorithm
も、浜崎さんとその後参画した石川さんたちに継承してもらうこと
になった。このソフトの原形は萩原がCaltechの学生時代に
いろいろな関連文献を調査し学習し独自に開発してもので、
その成果は1974年にPhiladelphiaで開催のISSCC1974で
PhDの論文発表として萩原は報告していた。

萩原がCaltechを卒業した時、共同研究者であった当時の
米国 Hughes Aircraft社の研究所の研究者とも情報シェア
していたものでした。

萩原がCCD部隊からSRAMチームへ転籍した時は、CCDの
狩野さん、阿部さん、松本さんのプロセスラインに上田さんや
鈴木ともさんや神戸さんが入社した頃でした。

阿部さんと松本さんの指導のもとで、現役技術者として、神戸
さんは、当時SONYのCCDプロセス開発技術者の第1人者として
活躍し、たいへん多くの実績を築きあげた方でした。

SONYとFairchild 社との特許裁判では、SONY側の技術担当者
として、神戸さんは Fairchild 社所有の所有する2つの特許の
うち、もうひとつの特許 USP3896485 ( Amelio Patent ) と
たいへん関係するCCDプロセス製法に関係する仕事をされて
いました。

当時、上司の越智さんたちと開発方針の意見の相違が主な
要因だったのしょうか、また、「萩原はもう後継者の竹下さんや
奈良部さんたちを充分育てた」との判断からか、また、「もう
萩原はCCD開発にはもう不要だ」という当時の中村半導体事業
部長の判断からか、また最終的に、「岩間社長の指示だから」と
言い聞かされ、うまく誘導されて、多分だまされて、萩原はCCD
設計部隊から離れることになりました。そして、他の仕事をもらう
ことになりました。具体的には、デジカメ用のビデオ画像用高速
Cache SRAMの開発設計を担当することになりました。

その頃、SRAMのプロセスラインには、星さんや清水さんも入社
していました。また、それまで川名さんがCCDのプロセス開発部
の部長でしたが、そこに川名さんとは Bipolar Transistorの
プロセス開発時代からの仕事仲間だった加藤俊夫さんも、CCD
開発部の次長として転籍してきました。

加藤俊夫さんは後に萩原がたいへん仕事でお世話になった方
でもありました。閑職にいた頃、萩原に対して、「うちの職場で
仕事して見ないか?」とやさしい声をかけてくれた恩人でした。

萩原はCCD部隊から離れ、その後、2008年7月に60歳定年
を迎えるまでに、ADC, DRAM, SRAM,SONY内製のマイコン、
PS2、PS3の開発プロジェクト等に広く参画し、デジタル回路
の開発技術者として若手技術者の技術指導を担当しました。

1975年に入社してからから30年以上が経過していました。

実用に耐える良好な画像を若手技術者たちは実現してくれ
ました。「萩原さん、出来ましたよ!」と真っ先に見せてくれ
ました。SONYの若い世代の技術者の力の賜物でした。

「もう自分は引退しても、大丈夫だ。」と、たいへん心強い
思いでした。もうあと数年で一般職能格社員としてSONYを
60歳定年退職する時でした。

2008年7月にSONYを退社しました。私が退社する時は、
もうほとんど、いやすべての入社時の先輩は既に退社、
またはもうお亡くなりになっていました。そんな中で、入社
時から一緒に仕事をしていた粂沢さんが後輩の上田さん
や奈良部さんたちと一緒に送別会を開いてくれました。

もう一人、1975年萩原入社時に中研でイオン注入装置を
担当していて、その時から親しくお付き合いしていた方で、
また萩原の最後の職場となった半導体技術企画室に偶然
にもメンバーとして配属され、萩原と一緒に最後に仕事する
ことになった西山和夫さんがいました。萩原が定年退職する
にあたって、後輩の古知屋くんと一緒に、西山和夫さんは、
「萩原さん、私ももうすぐ定年です。」と笑いながら、個人的
に最後の慰労会を 2008年7月末に開いてくれました。

粂沢哲郎さんと西山和夫さんは萩原と同じ年です。萩原の
SONY勤務期間、1975年~2008年の間ずっと、仲良く、
親しく、お付き合いしていただいたおふたりでした。今から
思い返すとたいへん愉快な仕事仲間に出会うことができて、
萩原は非常に恵まれていてたいへん楽しく幸せな会社人生を、
SONYという会社の組織(器)の中で過ごすことができました。



The details are explained below.


************************************

As seen in Japanese Patent 1975-134985, Hagiwara at SONY is the inventor

of the Pinned Photo Diode with the vertical overflow drain (VOD) structure,

Hagiwara at SONY is also the inventor of the Pinned Photo Diode with the

back light illumination scheme as seen in Hagiwara 1975 Japanese Patent

1975-127647 and 1975-127646. The details are explained below.


************************************













See the details in

Quanta Image Sensor: Possible paradigm shift for the future

by Eric R. Fossum March 22, 2012, “Grand Keynote”,

IntertechPira Image Sensors 2012 London, England, UK


Hi Folks,

As you can see in the drawings attached above, the empty
potential well of the Pinned Photo Diode was drawn for the
first time in the world by Yoshiaki Hagiwara at Sony in 1975.
See the Fig. 6 of the Japanese Patent JAP 1975-134985 and
the fig.7 of JAP 1975-127647 respectively. Hagiwara wishes
that you all agree with Hagiwara that Hagiwara at Sony is the
true inventor of the Pinned Photo Diode.

As Fossum himself defined in his presentation the empty
potential well of the Pinned Photo Diode , you can see that
it is identical to the empty potential well that Hagiwara at
Sony drew in his patents in 1975. The Pinned Photo Diode
Is identical to the SONY HAD ( Hole Accumulation Diode),
too. A very few SONY people know this fact unfortunately.

Until June 2018, Hagiwara was not aware of what was
going on in the image sensor community because Hagiwara
was completely retired. After the ISSCC2013 plenary panel
talk, Hagiwara retired completely. Hagiwara was happy with
the last honorable presentation at the ISSCC2013 events.
Hagiwara thought he could now retire completely. Hagiwara
did not know what was going on in the last five years until in
June 2018 Hagiwara found the Fossum 2014 FAKE paper.

Hagiwara feels very sorry for having induced a large noise and
confused young generation engineers who are not aware of the
true history of image sensor developments. The image sensor
community and the IEEE EDS society made a lot of WRONG
citations and narratives on the inventor of Pinned Photo Diode
in the last five years after the 2014 Fossum FAKE paper..

The truth is that, the inventor of the Pinned Photo Diode is NOT
Teranishi-san although he did a good job for developing a large
scale IT CCD image sensor using the Pinned Photo Diode at NEC

But after the 1978 Sony Press Conference in Tokyo and New York ,
where one chip FT CCD image sensor camera using the Pinned
Photo Diode was announced, SONY was secretly preparing already
for mass production as the company top secret. After the CCD79
presentation at Edinburgh, Scotland UK, Hagiwara was convincing
the SONY TOP managements for the one chip IT image sensor using
the Pinned Photo Diode that Hagiwara defined in his 1975 patents.
See the Fig. 6 of JAP 1975-134985 and the Fig.7 of JAP 1975-127647.

As a visiting professor at Caltech in 1998 to 1999, when Hagiwara was
teaching graduate students in Applied Physics and Electrical Engineering
Departments, Hagiwara visited frequently JPL at Caltech , and met
many diligent engineers at JPL , including Dr. Pain, who were working
on the Active Pixel CMOS image sensors, while SONY was enjoying
a big business on CCD image sensors at that time. The CMOS image
sensor was NOT developed by Fossum alone. CMOS image sensors
were developed by many people, including Sony engineers. Hagiwara
himself alone did not develop the large scale image sensor either.
Many young and clever, diligent and silent, Sony engineers also worked
hard with back light illumination technology.

Hagiwara just invented the Pinned Photo Diode which is identical
to SONY HAD sensor. Hagiwara believes also that Hagiwara himself
invented the back light illuminated Pinned Photo Diode with the
vertical Overflow Drain (VOD). See the two Japanese Patent by
Hagiwara at Sony in 1975, JAP 1975-127647 and JAP 1975-134985.



The above figures show clearly this is the PNP junction type
Pinned Photo Diode structure with a built-in vertical overflow
drain (VOD) function and the back light illumination scheme.

However, according to the official Japan Invention Web site,
Teranishi-san is cited as the inventor of the pinned photo diode ???
Yammada-san at Toshiba is cited as the inventor of the Vertical
Overflow Drain ??? And Suzuki-san at SONY is cited as the inventor
of the back illumination image sensor ??? Hagiwara is puzzled and
not happy on these citations and related public narratives.



Kind regards

Hagiwara, Yoshiaki








1975年出願のこの特許は1980年後半になるとぼつぼつ時効となります。

それで延命をはかったこの時にUSP特許を出願し、その特許寿命を延長し、

現在に至っています。2019年の7月25日でそれから丁度20年が

過ぎることになります。


See https://patents.justia.com/inventor/yoshiaki-hagiwara

and
https://patents.justia.com/patent/4851887






































この特許の詳細説明は以下の資料を参照してください。

Pinned Photo Diode was invented by Hagiwara of Sony in 1975 (PDF)


この裏面照射型の Pinned Photo Diode は未来の立体三次元
集積回路の応用に最適な構造です。

まさに、人工知能パートナーシステム(AIPS)搭載の、
鉄腕アトムの電子の目を実現してくれます。








上図は一絵素構造(One Pixel Unit)ですが、受光部は完全に空亡化した
 N型の受光領域です。

その場合、N型の受光猟奇のまわりは、濃度の薄いN-領域が囲んでいます。

このN-領域も完全空亡化されていて、電位的に電位バリアを形成し、
各絵素のN型の受光領域を分離しています。







8Kテレビ用では、7680 x 4320 個配列されます。

つまり、横に 7680個、縦に4320個配列します。

その場合、N型の受光猟奇のまわりは、濃度の薄いN-領域が囲んでいます。

このN-領域の完全空亡化されていて、電位的に電位バリアを形成し、

各絵素のN型の受光領域を分離しています。






明らかに、上記の萩原1975年特許(1975-12747)は、
裏面照射型の Image Sensor の発明です。

しかし、日本国の発明協会の公式サイトでは、
2001年のSONYの鈴木さんの発明となっています?



また明らかに、下記の萩原1975年特許(1975-134985)は、
また縦型 Ovefflow Drain (VOD) の発明です。

しかし、日本国の発明協会の公式サイトでは、
1978年の東芝の山田さんの発明となっています?




また明らかに、上記の萩原1975年特許(1975-134985)は
PNP/Sub型の Pinned Photo Diode の発明です。

しかし、日本国の発明協会の公式サイトでは、
1979年のNECの発明さんの発明となっています?






この特許の詳細説明は以下の資料を参照してください。

Pinned Photo Diode was invented by Hagiwara of Sony in 1975 (PDF)


このWEBサイトの掲示には以下の6つの発明が関係する。

1. W. S. Boyle and G. E. Smith

  「Charge Coupled Semiconductor Devices」構造発明

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

2. 山田哲生(東芝) 縦型Overflow Drain (VOD)構造 の発明 

   「固体撮像装置」特開昭54-95116、1978年1月13日出願

3.寺西信一(NEC) Pinned Photo Diode型受光素子構造の発明
   
   「固体撮像装置」特開57-62557、1980年10月2日出願

4.米田智也(Canon) Shading抑止構造の発明

  「固体撮像装置」特開2001-230400、2000年11月30日出願

5.鈴木亮司(Sony) 裏面照射型に関する構造の製造法の発明

  「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(Sony) 積層型画像処理構造の製法の発明 

  「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


発明特許権は、その新規構造と製造法に関して、知的財産権利
が認められる。また、その用途や動作原理は、その構造に帰属
するものとして、構造とその製法の発明者に、すべて帰属する。
まず、その構造をあたらしく最初に考案した人が発明者である。

SONYの萩原は、1975年に、縦型OFD(VOD)のPNPNsub接合型
Pinned Photo Diode構造を発明出願した。

    特許 1975-134985  1975年11月10日出願


しかし、公開特許サイトには、


2. 山田哲生(東芝) 縦型Overflow Drain (VOD)構造 の発明 

   「固体撮像装置」特開昭54-95116、1978年1月13日出願

3.寺西信一(NEC) Pinned Photo Diode型受光素子構造の発明
   
   「固体撮像装置」特開57-62557、1980年10月2日出願 


となっています。


この萩原1975年特許に、上記の山田哲生(東芝)1978年特許と
寺西信一(NEC)1980年特許とは完全に重複する。

また発願人(出願企業)が違うことは大問題となる。大きな
知的財産権の主張の食い違いが生じる。水面下で必ず企業間
での話し合いによる決着、また特許裁判までなる場合がある。

どの発願人にあるかを明らかにすべく、また経済環境や政治的
要素も考慮され総合的に両者で政治決着が必要となる性質のも
のである。普通紳士的にことは運び、秘密裏に決着する。その
場合、その特許の実際の発明者の個人的立場は全く関係しない。

しかし発明者の名誉の話となると、真実はひとつである。発明
者は一人である。発明者の名誉を守るため、発明者の所属する
出願人である企業は、自己の社員である発明者の名誉と利益を
保護する義務が生じる。その発明者の発明により発願人として、
その企業は大きな利益を得ることができたからである。そして
その利益をその社員でもある発明者に還元する義務が生じる。

その特許が我が社の社員であることを誇示することはその企業
にもその社員にも名誉なことで、より多くに同様な社員の激励
することにもなり、その企業にとって、大きな利益につながる。

また、SONYの萩原は、1975年に、裏面照射型のNPN接合型の
Pinned Photo Diode構造を発明出願した。

    特許 1975-127647  1975年10月23日出願


しかし、公開特許サイトには、

5.鈴木亮司(Sony) 裏面照射型に関する構造の製造法の発明

  「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 となっています。


上記の鈴木亮司(Sony)2001年特許も、この萩原1975年特許に、
重複する。しかしながら、より実用的な構造とその詳細な製造
方法を鈴木亮司(Sony)2001年特許は提示しており、萩原1975年
特許の派生特許として大変有効で重要な特許である。2人の特許
発明者共に同じSONY(株)の社員でもあり、ともに同じ企業の
所有する知的財産権として共に有効で まったく問題は生じない。



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これは70歳じじいのぶつぶつぼやきの独り言でした。

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The AIPS image sensor watching at its inventor, Yoshiaki Hagiwara.

              
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