A Radiation-hardened CMOS image sensor with pixels exhibiting a negligibly small dark-level increase during ionizing radiation

電離放射線下において暗電流増加の殆ど見られないピクセルを備えた耐放射線性CMOSイメージセンサ

渡辺 恭志*; 武内 伴照   ; 小沢 治*; 駒野目 裕久*; 赤堀 知行*; 土谷 邦彦 

Watanabe, Takashi*; Takeuchi, Tomoaki; Ozawa, Osamu*; Komanome, Hirohisa*; Akahori, Tomoyuki*; Tsuchiya, Kunihiko

耐放射線性イメージセンサは、過去数十年にわたって開発されてきた。過去の文献では、電離放射線による照射前後の特性が議論されているものの、照射中の撮像特性について議論したものはものは殆どない。本研究では、新規な耐放射線性ピクセルを開発し、130万画素で18ビットの階調を有するCMOSイメージセンサを確立した。ピクセル領域は数種類のサブタイプで構成されており、これを線量率1kGy/hの条件で積算200kGyまで撮像特性を分析した。その結果、サブタイプの中に暗電流の増加がほとんど見られないものが見出された。一方で、有機カラーフィルタは10kGyで劣化し、新規なカラーフィルタの開発が必要であることが分かった。

Radiation hard image sensors have been developed past decades. Almost papers discussed properties before and after radiation but images during radiation were not described yet. We have developed a new type of rad-hard pixel and integrated to 1.3M-pixel, 18-bit digital CMOS image sensor. Pixel area consists of several types of variation and the sensor has been analyzed during gamma ray radiation higher than 1 kGy/h up to 200 kGy. As the result, one type of pixel showed almost zero dark current increase at whole period. On the contrary, it was found organic color filters degraded even at 10 kGy.