高感度・低暗電流撮像素子用CCDレジスタの研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650367
• Research Institution: IBARAKI UNIVERSITY
• Principal Investigator: 白木 廣光 茨城大学, 工学部, 教授 (50272109)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 孝之 茨城大学, 工学部, 助手 (50302328) ; 山内 智 茨城大学, 工学部, 助教授 (30292478)
• Keywords: 高感度 / 低暗電流 / 撮像素子 / CCDレジスタ / 3次元シミュレーション

Research Abstract

VOD (Vertical Overflow Drain:縦型オーバーフロードレイン)つきダイオードを上下反転したCCD(Charge Coupled Device)レジスタを提案し、これをフレーム転送方式CCDイメージセンサに応用した場合の特性を3次元デバイスシミュレータにより解析した。本方式では、暗電流を電極側に排出することが可能となるため、ホールピンニングデバイスと同様に低暗電流化が可能である。さらに原理的に、ホールピンニングデバイスよりも転送電荷量を増やすことが可能である。またこのレジスタを埋め込みホトダイオードと組み合わせてインタライン方式CCDセンサを構成する方法を提案し、その特性を同じくデバイスシミュレータにより解析した。主要な結果はつぎの通りである。
1.フレーム転送方式CCDにおいて、電極を分離するSiO_2膜の下のSi-SiO_2界面でおおきなg-r(generation-recombination)電流が発生する。
2.インタライン方式CCDセンサにおいては、電極を分離するSi-SiO_2界面が完全に空乏化している場合には大きなg-r電流が発生し、界面近傍に正孔が注入される場合には極めて小さなg-r電流しか発生しない。
3.1. 2のg-r電流の大半は電極に流れ込むため暗電流は極めて小さくなる。
4.上に述べた2つの方式のCCDイメージセンサでは、CCDレジスタは本質的に低暗電流であるので、4相駆動によって小さな暗電流で大きな信号電荷を扱える。

Research Products

• [Publications] 田中俊行, 木村孝之, 小野明日香, 白木廣光: "フルフレーム転送方式イメージセンサ用のバリアを介して駆動するCCDレジスタの解析"映像情報メディア学会誌. 57巻・1号. 134-141 (2003)
• [Publications] H.Shiraki, T.Kimura: "An Improved CCD Register Driven from Overflow Drain Through Barrier"映像情報メディア学会誌. Vol.57,No.3. 391-397 (2003)