1998 Fiscal Year Annual Research Report
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08455159
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| Research Institution | IBARAKI UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
白木 広光 茨城大学, 工学部, 教授 (50272109)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 孝之 茨城大学, 工学部, 助手 (50302328)
針生 尚 茨城大学, 工学部, 教授 (40005301)
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| Keywords | 増幅型撮像素子 / CCD / 基板不純物密度 / 飽和信号レベル変動 / 裏面駆動 / CCDレジスター / N^+側壁 / 蓄積可能電荷量 |
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| Research Abstract |
平成10年度科学研究費補助金による研究実績は次ぎの通りである。
(1) 増幅型撮像素子およびCCDセンサにおける蓄積電荷量増大に関する事項:
これらの素子に使用するホトダイオードの外周にN^+側壁を設けると蓄積電荷量が増大することは平成9年度に報告した。今年度は構造においてダイオード半径やN^+側壁の密度を変えた場合の蓄積電荷量増大の原因を詳細に検討した。その結果電荷量を増加できる理由は、チャネルストップとN^+側壁の境界付近で大きな電位上昇が起き、蓄積層の電位分布が平坦になり、電子が蓄積層全体に分布するためであることが分かった。また従来の構造では信号電荷量を大きくできない理由は蓄積層の中央に電荷が集中し、蓄積された電荷量が少なくてもオーバーフローが起こるためであることが判明した。さらにN^+側壁を設けても増幅型撮像素子やCCDセンサの駆動電圧の上昇は殆どないこと、CCDセンサにおいてはホトダイオードからCCDレジスターへの電荷転送は非常に高速に行われることなどが分かった。
(2) CCD撮像素子における基板不純物密度の揺らぎに基ずく飽和レベル変動(固定パターン雑音)に関する事項:CCDセンサは不純物密度が約3×10^<14>/cm^3程度の基板に作られる。この場合ブルーミングを抑制するため基板電圧を高くすると、著しい飽和レベルのむらが見られる。この様な現象を抑制するためチャネルストップ領域を深くする構造を提案した。この構造について三次元数値解析を行った結果、基板不純物レベルが±10%程度変動しても飽和信号レベルは殆ど変化しないことが分かった。
(3) 裏面駆動CCDレジスタに関する事項:構造を最適化するため種々の構造についてシュミレーションを行った。その結果、表面層、蓄積層、およびバリア層の不純物密度を上げ、バリアと転送チャネルを薄くすると多くの電荷を転送できることが分かった。
(4) ディジタル信号処理によるCCDセンサの雑音除去に関する事項:CCDセンサの出力を直ちに計算機に取り込み、ディジタル信号処理を行うことによって雑音をアナログ処理のレベルまで減少できる可能性を示した。
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[Publications] 荒野,白木,木村,高塚: "CCDイメージセンサにおける基板不純物密度揺らぎの測定" 映像情報メディア学会誌. 53・2. 282-287 (1999)
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[Publications] 白木 木村 牛島: "VODつきホトダイオードにN^+側壁を設けることによる蓄積電荷量増加法の提案" 映像情報メディア学会誌. 53・4. (1999)
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[Publications] 木村 白木 荒野 高塚: "CCDイメージセンサにおける基板不純物密度の変動と飽和信号レベル変動の関係" 電気学会誌論文誌(E). 119・5. (1999)
