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研究内容

デバイス・プロセス・評価技術に関する研究

原子レベル平坦半導体を用いた新規デバイス・プロセス

半導体大規模集積回路(LSI)には、現在、素子寸法の微細化による高性能化だけでなく、ばらつき・ノイズの低減による高精度・高信頼性化、消費電力の低減による動作エネルギー削減も求められています。本研究室では、これらの課題を同時に解決するために、絶縁膜/シリコン界面の原子レベル平坦化、微小コンタクトの低抵抗化、アキュムレーションモードMOSトランジスタ構造などの研究に、装置、材料、プロセス、デバイスレベルから総合的に取り組んでいます。

大規模テスト回路によるばらつき・ノイズ高速高精度計測

LSIはトランジスタの微細化に伴い、高速化・高集積化・低消費電力化といった高性能化を実現してきました。 一方、トランジスタの特性ばらつき・ノイズ・ゲート絶縁膜を決めるリーク電流の問題が顕在化してきました。 本研究室では、100万個のトランジスタのしきい値電圧を0.1mV以下の電圧精度で1秒以内に、また10万個のゲートリーク電流を10-17Aの電流精度で100秒以内に測定することに成功しています。また、最近の微細デバイスで大きな課題となっている1電子のトラップにより発生するランダム・テレグラフ・ノイズの検出・解析にも威力を発揮しています。

イメージセンサに関する研究

広ダイナミックレンジイメージセンサ

イメージセンサのダイナミックレンジ(DR)とは、暗信号と明信号の比です。DRの広いイメージセンサで撮影した画像は、暗いところから明るいところまで鮮明に描写できます。本研究室では、単露光で感度を犠牲にせず、飽和性能を向上させる新規なDR拡大技術を世界に先駆けて創出しました。2008年には、企業との共同研究で開発したイメージセンサを搭載した防犯カメラの製品化に成功しています。現在、究極の感度である、室温で1光子を1デジタル値に変換するイメージセンサの実現に向けて研究開発を進めています。

超高速イメージセンサ

高速ビデオカメラは、主に材料・生命科学・機械・電子・宇宙工学などの研究開発の現場において、肉眼で見ることのできない瞬間的な現象を可視化・解析する目的で用いられています。本研究室では毎秒2000万コマの撮像速度性能を有する超高速イメージセンサを研究・開発しました。この成果により、今まで観測することのできなかった瞬間的な現象を捕捉することに成功しています。現在は更なる性能向上を目指し、研究に取り組んでいます。

低消費電力・超小型イメージセンサ

モバイル機器、ロボット、自動車・航空宇宙、メディカル・バイオなどの分野では、微小体積での撮像素子搭載の早期実現が求められています。本研究室では画素アレイ以外のオンチップ周辺回路を大胆に削減し、かつ消費電力も大幅に低下させたイメージセンサの開発に取り組んでいます。

広光波長帯域・高感度・高信頼性イメージセンサ

科学計測、生体計測、環境計測、医療、宇宙開発などの様々な分野で、広光波長帯域において高感度であり、感度・暗電流の劣化が生じない光センサの実現が求められています。本研究室では原子レベルで表面が平坦化されたシリコンをイメージセンサに適用することにより、波長200~1100nmの広光波長帯域に高い感度を持ち、かつ紫外光照射に対する感度劣化と暗電流増加を抑制した高い信頼性を有する光センサ・撮像素子技術の開発に取り組んでいます。

産学連携プロジェクト

上記の研究をはじめ、他の研究も企業の方々と共同で行っています。