SONY、世界初2層トランジスタ画素積層型CMOSセンサ技術を発表

ソニーセミコンダクタソリューションズは、世界初となる2層トランジスタ画素積層型CMOSイメージセンサー技術の開発に成功したと発表しました。



従来同一基板上で形成していたフォトダイオードと画素トランジスタの層を別々の基板に形成し積層する事で、従来比約2倍の飽和信号量を確保し、ダイナミックレンジ拡大とノイズ低減を実現し撮像特性を大幅に向上。

この技術が採用する画素構造は、従来の画素サイズに加えて、今後の更なる微細画素においても、画素特性の維持・向上を可能にするとしています。

積層型CMOSイメージセンサーは、裏面照射型画素が形成された画素チップと信号処理回路が形成されたロジックチップとを重ね合わせた積層構造のCMOSイメージセンサー。その画素チップには、光を電気信号に変換するフォトダイオードと信号を制御するための画素トランジスタが同じ層に配置されており、限られた領域の中で、いかに飽和信号量を大きくするかが、ダイナミックレンジの広い高画質な撮影を実現する為に重要だとしています。

積層型CMOSイメージセンサーを更に進化させたこの技術は、SONYが持つ積層技術を用い、従来同一基板上で形成していたフォトダイオードと画素トランジスタの層を別々の基板に形成し積層。これにより、それぞれの層を最適化した構造の採用が可能となり、従来比約2倍の飽和信号量を実現した事で、ダイナミックレンジの拡大に寄与するとしています。

更に、転送ゲート(TRG)以外のリセットトランジスタ(RST)、セレクトトランジスタ(SEL)、アンプトランジスタ(AMP)などの画素トランジスタをフォトダイオードのない別の層に形成した事で、アンプトランジスタのサイズの拡大が可能となり、夜景などの暗所撮影時に発生しやすいノイズを大幅に低減させる事に成功。



ダイナミックレンジ拡大とノイズ低減を実現する事で、逆光などの明暗差が大きいシーンでも白飛びや黒つぶれがなく、室内や夜景などの暗いシーンでもノイズの少ない高画質な撮影が可能になります。

SONYは、この2層トランジスタ画素積層型CMOSイメージセンサーにより、スマホ撮影などの更なる高画質化を実現するとしています。

裏面照射CMOSをSONYが発表した際、それまでの一般的な積層型CMOSと逆転的発想な構造に驚かされましたが、今度は更にフォトダイオードとトランジスタ迄重ねてしまうとは…。当然フォトダイオードの1画素あたりの受光面積が広くなりますから、更にセンサー感度が上がるというわけですね。

相変わらず、イメージセンサー分野のSONYの技術力はぶっちぎってますねw

■プレスリリース（ソニーセミコンダクタソリューションズ）
世界初 2層トランジスタ画素積層型CMOSイメージセンサー技術を開発
～従来比約2倍の飽和信号量※3によるダイナミックレンジ拡大とノイズ低減を実現～
https://www.sony-semicon.co.jp/news/2021/2021121601.html