| 講演名 | 2022-08-08 ［招待講演］サブミクロン画素CMOSイメージセンサ対応の低ノイズマルチゲート画素トランジスタ 君塚 直彦(ソニーセミコンダクタソリューションズ), 北村 章太(ソニーセミコンダクタソリューションズ), 本庄 亮子(ソニーセミコンダクタソリューションズ), 馬場 公一(ソニーセミコンダクタソリューションズ), 黒部 利博(ソニーセミコンダクタソリューションズ), 熊野 秀臣(ソニーセミコンダクタソリューションズ), 豊福 卓哉(ソニーセミコンダクタソリューションズ), 竹内 耕平(ソニーセミコンダクタマニュファクチャリング), 西村 翔大(ソニーセミコンダクタマニュファクチャリング), 加藤 昭彦(ソニーセミコンダクタソリューションズ), 平野 智之(ソニーセミコンダクタソリューションズ), 大池 祐輔(ソニーセミコンダクタソリューションズ), |
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| 抄録(和) | CMOS イメージセンサ(CIS)の画素のサイズは、モバイル向けの製品からの強い要求により急速な縮小の一途をたどっている。この画素サイズの縮小に伴い画素トランジスタ(Tr.)を配置することができる領域が縮小され、Tr.のサイズ(チャネル長やチャネル幅)を維持することが困難になってきた。特にソースフォロア動作するアンプ Tr.のサイズは雑音性能を決定する。このため、CIS のソースフォロアアンプ向けにカスタマイズした新しい低ノイズマルチゲート画素 Tr.を今回提案する。チャネル幅の最大化をすること、およびチャネルに不純物のドーピングを行わないことによりランダム・テレグラフ・シグナル・ノイズ(RTS 雑音)と 1/f 雑音を改善することができた。これらを占有面積が等しい従来の平面型 Tr.と比較したところ RTS 雑音は 91%、1/f 雑音は 43%それぞれ減少することが認められた。相互コンダクタンスは 43%改善することが認められ、これは熱雑音の改善に寄与する。0.7?m 画素を有するプロトタイプに今回開発したマルチゲート画素 Tr.を適用し撮像特性の評価を行うことができた。今回提案する画素 Tr.に特化したマルチゲート構造は画素サイズの縮小で出現する課題を解決する有望な候補であることが示された。 |
| 抄録(英) | The pixel size of CMOS image sensor (CIS) continues to be rapidly decreasing due to strong demand from mobile applications. As a result, the area in which the pixel transistor can be integrated also decrease, making it difficult to maintain the transistor size (channel length and width). In particular, the pixel transistor size of a source follower (SF) amplifier determines the noise performance. Therefore, at this time, we propose a new low-noise multi-gate pixel transistor, specially customized for an SF amplifier of CIS. The random telegraph signal (RTS) noise and 1/f noise have been improved by maximizing the effective channel width and by not performing impurity doping into the channel. Compared to a conventional planar-type pixel transistor with same footprint, RTS noise and 1/f noise have been reduced by 91% and 43%, respectively. The transconductance has been improved by 43%, which contributes to reduce thermal noise. We could evaluate imaging characteristics using a prototype with 0.7?m pixel, having new multi-gate pixel transistor we have developed. It was revealed that proposed multi-gate structure dedicated to pixel transistor is a promising candidate to solve issues emerging from pixel size shrinkage. |
| キーワード(和) | 画素トランジスタ / RTS雑音 / 1/f雑音 / マルチゲート構造 |
| キーワード(英) | pixel transistor / RTS noise / 1/f noise / multi-gate structure |
| 資料番号 | SDM2022-34,ICD2022-2 |
| 発行日 | 2022-08-01 (SDM, ICD) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | ICD / SDM / ITE-IST |
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| 開催期間 | 2022/8/8(から3日開催) |
| 開催地（和） | オンライン開催に変更 現地開催(北海道大学百年記念会館)は中止 |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | アナログ、アナデジ混載、RF及びセンサインタフェース回路、低電圧・低消費電力技術、新デバイス・回路とその応用 |
| テーマ（英） | Analog, Mixed Analog and Digital, RF, and Sensor Interface, Low Voltage/Low Power Techniques, Novel Devices/Circuits, and the Applications |
| 委員長氏名（和） | 高橋 真史(キオクシア) / 大見 俊一郎(東工大) / 秋田 純一(金沢大) |
| 委員長氏名（英） | Masafumi Takahashi(Kioxia) / Shunichiro Ohmi(Tokyo Inst. of Tech.) / 秋田 純一(金沢大) |
| 副委員長氏名（和） | 池田 誠(東大) / 宇佐美 達矢(日本エーエスエム) / 池辺 将之(北大) / 廣瀬 裕(パナソニック) |
| 副委員長氏名（英） | Makoto Ikeda(Univ. of Tokyo) / Tatsuya Usami(ASM Japan) / 池辺 将之(北大) / 廣瀬 裕(パナソニック) |
| 幹事氏名（和） | 宮地 幸祐(信州大) / 新居 浩二(TSMCデザインテクノロジージャパン) / 諏訪 智之(東北大) / 野田 泰史(パナソニック) / 小室 孝(埼玉大) / 下ノ村 和弘(立命館大) / 香川 景一郞(静岡大) / 徳田 崇(東工大) / 黒田 理人(東北大) / 船津 良平(NHK) |
| 幹事氏名（英） | Kosuke Miyaji(Shinshu Univ.) / Koji Nii(TSMC) / Tomoyuki Suwa(Tohoku Univ.) / Taiji Noda(Panasonic) / 小室 孝(埼玉大) / 下ノ村 和弘(立命館大) / 香川 景一郞(静岡大) / 徳田 崇(東工大) / 黒田 理人(東北大) / 船津 良平(NHK) |
| 幹事補佐氏名（和） | 塩見 準(阪大) / 吉原 義昭(キオクシア) / 久保木 猛(ソニーセミコンダクタソリューションズ) / 細井 卓治(関西学院大) / 二瀬 卓也(サンディスク) / 山下 雄一郎(TSMC) / 大倉 俊介(立命館大) / 竹本 良章(メムスコア) |
| 幹事補佐氏名（英） | Jun Shiomi(Osaka Univ.) / Yoshiaki Yoshihara(キオクシア) / Takeshi Kuboki(Sony Semiconductor Solutions) / Takuji Hosoi(Kwansei Gakuin Univ.) / Takuya Futase(SanDisk) / 山下 雄一郎(TSMC) / 大倉 俊介(立命館大) / 竹本 良章(メムスコア) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Integrated Circuits and Devices / Technical Committee on Silicon Device and Materials / Technical Group on Information Sensing Technologies |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | ［招待講演］サブミクロン画素CMOSイメージセンサ対応の低ノイズマルチゲート画素トランジスタ |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | [Invited Talk] Low-Noise Multi-Gate Pixel Transistor for Sub-Micron Pixel CMOS Image Sensors |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 画素トランジスタ / pixel transistor |
| キーワード(2)（和/英） | RTS雑音 / RTS noise |
| キーワード(3)（和/英） | 1/f雑音 / 1/f noise |
| キーワード(4)（和/英） | マルチゲート構造 / multi-gate structure |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 君塚 直彦 / Naohiko Kimizuka |
| 第 1 著者 所属（和/英） | ソニーセミコンダクタソリューションズ(略称：ソニーセミコンダクタソリューションズ) Sony Semiconductor Solutions(略称：Sony Semiconductor Solutions) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 北村 章太 / Shota Kitamura |
| 第 2 著者 所属（和/英） | ソニーセミコンダクタソリューションズ(略称：ソニーセミコンダクタソリューションズ) Sony Semiconductor Solutions(略称：Sony Semiconductor Solutions) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 本庄 亮子 / Akiko Honjo |
| 第 3 著者 所属（和/英） | ソニーセミコンダクタソリューションズ(略称：ソニーセミコンダクタソリューションズ) Sony Semiconductor Solutions(略称：Sony Semiconductor Solutions) |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 馬場 公一 / Koichi Baba |
| 第 4 著者 所属（和/英） | ソニーセミコンダクタソリューションズ(略称：ソニーセミコンダクタソリューションズ) Sony Semiconductor Solutions(略称：Sony Semiconductor Solutions) |
| 第 5 著者 氏名（和/英） | 黒部 利博 / Toshihiro Kurobe |
| 第 5 著者 所属（和/英） | ソニーセミコンダクタソリューションズ(略称：ソニーセミコンダクタソリューションズ) Sony Semiconductor Solutions(略称：Sony Semiconductor Solutions) |
| 第 6 著者 氏名（和/英） | 熊野 秀臣 / Hideomi Kumano |
| 第 6 著者 所属（和/英） | ソニーセミコンダクタソリューションズ(略称：ソニーセミコンダクタソリューションズ) Sony Semiconductor Solutions(略称：Sony Semiconductor Solutions) |
| 第 7 著者 氏名（和/英） | 豊福 卓哉 / Takuya Toyohuku |
| 第 7 著者 所属（和/英） | ソニーセミコンダクタソリューションズ(略称：ソニーセミコンダクタソリューションズ) Sony Semiconductor Solutions(略称：Sony Semiconductor Solutions) |
| 第 8 著者 氏名（和/英） | 竹内 耕平 / Kouhei Takeuchi |
| 第 8 著者 所属（和/英） | ソニーセミコンダクタマニュファクチャリング(略称：ソニーセミコンダクタマニュファクチャリング) Sony Semiconductor Manufacturing(略称：Sony Semiconductor Manufacturing) |
| 第 9 著者 氏名（和/英） | 西村 翔大 / Shota Nishimura |
| 第 9 著者 所属（和/英） | ソニーセミコンダクタマニュファクチャリング(略称：ソニーセミコンダクタマニュファクチャリング) Sony Semiconductor Manufacturing(略称：Sony Semiconductor Manufacturing) |
| 第 10 著者 氏名（和/英） | 加藤 昭彦 / Akihiko Kato |
| 第 10 著者 所属（和/英） | ソニーセミコンダクタソリューションズ(略称：ソニーセミコンダクタソリューションズ) Sony Semiconductor Solutions(略称：Sony Semiconductor Solutions) |
| 第 11 著者 氏名（和/英） | 平野 智之 / Tomoyuki Hirano |
| 第 11 著者 所属（和/英） | ソニーセミコンダクタソリューションズ(略称：ソニーセミコンダクタソリューションズ) Sony Semiconductor Solutions(略称：Sony Semiconductor Solutions) |
| 第 12 著者 氏名（和/英） | 大池 祐輔 / Yusuke Oike |
| 第 12 著者 所属（和/英） | ソニーセミコンダクタソリューションズ(略称：ソニーセミコンダクタソリューションズ) Sony Semiconductor Solutions(略称：Sony Semiconductor Solutions) |
| 発表年月日 | 2022-08-08 |
| 資料番号 | SDM2022-34,ICD2022-2 |
| 巻番号（vol） | vol.122 |
| 号番号（no） | SDM-148,ICD-149 |
| ページ範囲 | pp.7-7(SDM), pp.7-7(ICD), |
| ページ数 | 1 |
| 発行日 | 2022-08-01 (SDM, ICD) |