スペース天文用赤外線画像センサ開発のための基礎研究

空间天文红外成像传感器的基础研究

• 批准号: 14740137
• 负责人: 和田 武彦
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Institute of Space and Astronautical Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14740137/
• 关键词: 赤外線天文学; 画像センサー; 低温電子回路; 検出器; 極低温電子回路

本年度は極低温での良好な動作が期待できるtwin gate構造のFET素子の試作を行なった。通常のCMOSプロセスを使った読みだし集積回路(ROIC : Read Out Inregrated circuit)は、極低温(<30K)で特性が悪化することが知られている。そこで従来はプロセスを工夫して、極低温でも良好な特性が得られるよう工夫していた。しかしプロセスの変更とその維持には莫大な資金が必要で、また、最新のテクノロジーをつかうことができなくなるため、実際的ではない。そこで、本研究では、比較的簡単にできるマスクパターン変更(平面構造と回路設計の変更)のみで極低温で動作する素子を作ることを目的に研究を行なった。その結果、文献調査や集積回路の物理考察により、twin gate構造をもつMOS FETが極低温でも良好な動作をする可能性があることが判明した。この結果に基づいて、(1)合い乗りchip試作サービスを用いたVLSI試作フローの確立(2)twin gate構造のFET素子の極低温動作特性評価素子試作、を目的に東京大学大規模集積システム設計教育研究センター(VDEC)による乗合試作サービスにて、CMOS集積回路設計試作を行なった。FETの設計はVDECを通し、ケイデンス株式会社の協力の元、研究代表者自身が行なった。チップ試作はVDECを通しローム(株)および凸版印刷(株)の協力で行なった。この結果、通常の試作に比べ2桁低いコストでの試作を行なうことができた今回の試作では、比較のため、twin gateの2つのgate長の比を変更した素子と、通常のgate構造をもつFETも同時に配置した。FET素子特性を評価するため、すべてのFETに独立なPADを配置した。

今年，我们制作了双门结构FET元件的原型，可以预期在极低的温度下运作良好。众所周知，使用正常CMOS工艺读取综合电路（ROIC）在极低的温度下（<30k）的特性恶化。过去，已经设计了过程，以确保即使在极低的温度下也可以达到良好的特性。但是，改变和维护过程需要巨大的资金，并且无法使用最新技术，这使其不切实际。因此，在这项研究中，我们进行了研究，目的是创建可以在极低的温度下使用掩盖模式（对平面结构和电路设计的变化）进行操作的元素。结果，文献研究和对综合电路的物理考虑表明，即使在极低的温度下，具有双门结构的MOS FET也可能运作良好。基于这些结果，我们使用东京大学大型集成系统设计教育与研究中心（VDEC）进行了CMOS集成电路设计试验服务，其目的是（1）使用合作操作的Chip Prototype Service建立VLSI原型流动，以及（2）原型制作元素，用于评估Twit fett Twin nater Getter fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett fett。 FET是由首席研究人员本人设计的，通过VDEC的Cadence Co.，Ltd。合作。芯片原型是通过VDEC通过Rohm Co.，Ltd。和Toppan Printing Co.，Ltd.进行的。结果，该原型能够以比正常原型低两个数量级的成本进行，以及与正常原型低的数量级的成本进行，并且在两个登机口的比例上也将元素放置在两个栅极长度上的元素，并构成了两个栅极的时间。为了评估FET元素特征，将独立的垫子放在所有FET上。

项目成果

Ishihara D., et al.: "Evaluation of the Mid-and Near-Infrared Focal Plane Arrays for Japanese Astronomical Satellite ASTRO-F"Proc. of SPIE. 4850. 1008-1019 (2003)

Ishihara D. 等人：“日本天文卫星 ASTRO-F 的中红外和近红外焦平面阵列的评估”Proc。

和田 武彦: "スペース赤外線天文観測用極低温動作読み出し集積回路評価用素子の試作"2003年度版VDEC年報(東京大学大規模集積システム設計教育研究センター紀要). (受理済).

Takehiko Wada：“用于空间红外天文观测的低温操作读出集成电路评估装置的原型”2003年VDEC年度报告（东京大学大规模集成系统设计教育研究中心通报）（已接受）。

Wada, T., et al.: "Infrared Camera(IRC) on board ASTRO-F"Proc. of SPIE. 4850. 179-190 (2003)

Wada, T. 等人：“ASTRO-F 上的红外摄像机 (IRC)”Proc。