< Part Two >



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Pinned Photodiode Must Have a heavy doped P+ channel Stops
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Image Sensorは 感度が命である。感度はS/Nで決まる。

CCDは超感度でも低暗電流雑音でも実際ありません。

萩原が1975年に発明した Pinned Photodiode,別に

名前、 SONY Hole Accumulation Diode (HAD)が

本当は 超光感度で、低暗電流雑音でした。今、世界

はやっと、その事実を次第に理解し始めました。

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CCD型電荷転送装置は長い間超低CLOCK配線CkT雑音
素子として貢献しImage Sensor の発展に寄与してきた。

しかしCMOSプロセスの微細化により Image Sensor
の限られて単位絵素面積にもMOS Transistor 回路
が組み込める時代となり絵素ごとに in pixel active
Source follower amp 回路が組み込め、CMOS型電荷
転送装置がCCD型電荷転送装置より消費電力と実行
的な電荷転送効率でも有利となりCCD型電荷転送装置
はもはや Image Sensor の主要部品の座から降りる
事になった。

しかし、萩原が1975年に考案した Pinned Photodiode、
PNP接合トランジスタ型の受光素子はCCDの時代から
現在のCMOS Image Sensorでも、超感度低暗電流
雑音特性を持ち、さらに残像のない特性を発揮し
高速撮影やアクション撮影を可能にするVOD機能や
電子shutter機能も萩原の1975年の発明である。

さらに萩原は3次元構造に不可欠な裏面型のImage
Sensorを1975年にすでに考案した。またそれだけ
でなく、CMOSに不可欠な GLOBAL SHUTTER機能
用のMOS容量型 in pixel buffer memoryも各
絵素に組み込みことを1975年の特許で考案した。

その1975年の萩原のアイデアのPNP接合型
受光素子の動作は1978年の原理試作で実証
確認された。それが今のImage Sensorの原型
Mother となった。

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***垂直 Overflow Drain (VOD) 機能を持つ受光素子 の発明 *****

     <日本国特許  1975-134985 > 萩原良昭

N型基板のPウエルにPN接合フォトダイオードを形成し、N層直下のP層を
空乏化(パンチスルー状態)にすることで、過剰電子をN層からN型基板に
すべて掃き出す、縦型オーバーフロードレイン(VOD)機能を持つ構造を
萩原は、世界で初めて、考案発明した。

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***** 残像のない受光素子 (Pinned Photodiode) の発明 *****

       <日本国特許  1975-127647 > 萩原良昭

電荷転送装置(CTD)からなる、外部回路への転送ゲートの電位の関係を
萩原は、世界で初めて、特許 1975-127647 で、空乏化したN層の電位
を転送ゲートのチャネル電位より所要値以上に高く保ち、信号電荷を、
完全に空乏化電荷転送して、残像の発生しない、動作原理を明示した。

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****** Global Shutter 機能を持つ受光素子 の発明 ********

  <日本国特許  1975-127646, 1975-127647 > 萩原良昭

萩原は、世界で初めて、立体三次元構造に適した、裏面照射型の受光素子、
であり、埋め込み型のPhotodiode でもあり、かつ、Pinned Photodiodeでも
ある超感度超高性能な受光素子を1975年に既に発明していた。その構造は、
現在の CMOS Image Sensor には不可欠な、Global Shutter 用のMOS 型 
のBuffer Memoryを各絵素に組み込んだ、優れた性能を持つ受光素子である。


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2019年10月開催の3次元集積回路の国際会議 3DIC2019 での発表論文です。

3DIC2019 Conference Paper at Sendai, Japan 2019


2019年3月開催の半導体生産技術の国際会議 EDTM2020 での発表論文です。

EDTM2020 Conference Paper at Penang, Malaysia 2020

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Hagiwara Publication List
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What is Pinned Photodiode ?

Study Special Relativity Theory

What is Abura Wake Zan ?

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Enjoy C-programming.

IEEE_EDS_Kansai_Chapter_IMFEDK2006_Hagiwara.pdf

DRAM_SRAM_Technology_and_Problems_1998_07_29_Hagiwara

Pinned_Photodiode_must_have_a_heavy_doped_Channel_Stops

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