1-2. Technical Group on Information Sensing Technologies
Junichi Akita, Yuichiro Yamashita, Yutaka Hirose, Rihito Kuroda, Yasuhisa Tochigi, Shigeyuki Imura, Takashi Tokuda, Masayuki Ikebe, Takashi Komuro, Keiichiro Kagawa, Hiroshi Sekine, Madoka Nishiyama, Kazuki Fujita, Daisuke Fujisawa · The Journal of The Institute of Image Information and Television Engineers · 2020
9) 751 １．まえがき 本稿では，情報センシング委員会のカバーする範囲とし て，主にイメージセンサ (撮像素子) の技術の進化について， その要素技術ごとにまとめる． (秋田) ２．画素構造 2010 年前後，およそ 1.4 μ m 画素ピッチ世代においては， 表面照射型に光導波路構造を導入した画素と裏面照射 (BSI) 型の画素が研究分野，製品分野で共存していたが，比較的 小さな F 値を持つ小型カメラモジュールへの応用に適した 光学的特性を有する BSI 型が優勢となり，2011 年ごろから しばらく 1.1 μ m 程度の画素ピッチの BSI イメージセンサ が最先端の微細画素として市場を占めた．2012 年プレスリ リース発表の積層型 BSI イメージセンサ 1) は，BSI 型の Face to Face Bonding 2) との親和性と，スマートフォン向 けカメラモジュールの小型化の促進という効用から，その 立場を確固たるものにした．その後，BSI 型画素はフォト ダイオードへの Deep Trench Isolation 3) の適用，カラー フィルタへの導波路構造 4) の導入などによる光学特性向上， Vertical Transfer Gate 5) による画素保持電子数の増加など， 要素技術との組み合わせにより特性を向上させた． 積層技術は，チップサイズや消費電力の増加を抑制しな がら読み出し回路の高機能化，高集積化を高い完成度で実 現可能にした．列並列アナログ・ディジタル変換器の並列 度の上昇 6) や，イベント・ドリブン・センサの高性能化 7) などがそれに該当する．また，イメージセンサ以外の応用 として，Single-Photon-Avalanche-Diode (SPAD) センサの 画素開口率向上，回路性能の向上 8) への応用も提案されて いる． 画素微細化について話を戻すと，上記の画素特性向上要 素技術の導入，積層技術による読み出し回路の一画素読み 出しにかかる電力効率 9) の向上などに支えられ，2015 年ご ろから多画素・微細化は再度進行し始め，2019 年時点で 0.8 μ m まで進化したことが市場動向 10) から確認されてい る．2 × 2 画素を一単位として同色のカラーフィルタを配 置する 10) など，従来長らく標準的に使われていたベイヤー 配列を改良した新たなオンチップカラーフィルタ配列が導 入され始めた． 予測される今後の方向性としては，着実な撮影画像の画質 向上に加えた流れとして，ミード博士が昔から提案 11) され ていたような Vision Chip に代表される，画像を取得するだ けにとどまらないインテリジェント・イメージセンサが，積 層技術による設計最適化と新アプリケーションの創出により