(57)【要約】【課題】複数のフォトダイオード間で信号電荷の移動が発生するほどの強い光を照射した場合や、信号電荷が垂直転送部の最大転送電荷容量に満たない場合であっても、撮像領域全域で精度よく垂直転送部の溢れ電荷および転送効率検査ができる検査方法を提供する。【解決手段】撮像領域内の垂直転送部に少なくとも１画素以上のフォトダイオード情報を読み出したパケットと、少なくとも１画素以上のフォトダイオード情報の読み出しを行わないパケットとが存在した状態をつくり、垂直転送部、水平転送部、電荷検出部で情報の混合をすることなく全てのパケット情報を外部に出力する。【選択図】　図３
2004072223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に行列状に形成されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードで蓄積された信号電荷を読み出し垂直方向へ転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から前記信号電荷を受け取り水平方向へ転送する水平転送部と、前記水平転送部からの前記信号電荷を信号電圧又は信号電流に変換して出力する電荷検出部とを有する固体撮像装置の検査方法であって、
前記フォトダイオードが飽和状態になる環境下で、開口部領域の前記フォトダイオードから隣接する前記垂直転送部に信号電荷を少なくとも１パケット以上読み出し、前記垂直転送部に空パケットを少なくとも１パケット以上保持した状態で垂直転送を行い、各パケットの信号電荷を独立して外部に出力する駆動方法によって得られる画像データに対して、
ゼロ規準の領域を水平方向後段の遮光部領域とし、前記開口部領域内でありかつ前記フォトダイオード信号出力の垂直方向の前後に隣接する試験領域の画像データに対して平滑化処理を行い、前記試験領域の平滑画像データの特定値を、所定の判定値と比較して良否判定を行うことを特徴とする固体撮像装置の検査方法。
【請求項２】
半導体基板上に行列状に形成されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードで蓄積された信号電荷を読み出し垂直方向へ転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から前記信号電荷を受け取り水平方向へ転送する水平転送部と、前記水平転送部からの前記信号電荷を信号電圧又は信号電流に変換して出力する電荷検出部とを有する固体撮像装置の検査方法であって、
前記垂直転送部が非飽和状態になる環境下で、開口部領域の前記フォトダイオードから隣接する前記垂直転送部に信号電荷を少なくとも１パケット以上読み出し、前記垂直転送部に空パケットを少なくとも１パケット以上保持した状態で垂直転送を行い、各パケットの信号電荷を独立して外部に出力する駆動方法によって得られる画像データに対して、
ゼロ規準の領域を水平方向後段の遮光部領域とし、前記開口部領域内でありかつ前記フォトダイオード信号出力が存在する試験領域１の平均信号出力値を算出し、試験領域１の垂直方向後段に隣接する試験領域２の画像データに対して平滑化処理を行い前記試験領域２の平滑画像データの特定値を算出し、｛１００−（特定値）÷（平均信号出力値）×１００｝を算出し、算出結果を、所定の判定値と比較して良否判定を行うことを特徴とする固体撮像装置の検査方法。
【請求項３】
半導体基板上に行列状に形成されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードで蓄積された信号電荷を読み出し垂直方向へ転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から前記信号電荷を受け取り水平方向へ転送する水平転送部と、前記水平転送部からの前記信号電荷を信号電圧又は信号電流に変換して出力する電荷検出部とを有する固体撮像装置の検査方法であって、
前記垂直転送部が非飽和状態になる環境下で、開口部領域の前記フォトダイオードから隣接する前記垂直転送部に信号電荷を少なくとも１パケット以上読み出し、前記垂直転送部に空パケットを少なくとも１パケット以上保持した状態で垂直転送を行い、各パケットの信号電荷を独立して外部に出力し、前記垂直転送部に読み出すタイミングから次に読み出しが行われるまでの１周期に少なくとも１回、前記フォトダイオードに蓄積する電荷をＳＵＢ基板方向に掃き出す駆動方法によって得られる画像データに対して、
ゼロ規準の領域を水平方向後段の遮光部領域として、開口部領域内でありかつ前記フォトダイオード信号出力が存在する試験領域１の平均信号出力値を算出し、試験領域１の垂直方向後段に隣接する試験領域２の画像データに対して平滑化処理を行い前記試験領域２の平滑画像データの特定値を算出し、｛１００−（特定値）÷（平均信号出力値）×１００｝を算出し、算出結果を、所定の判定値と比較して良否判定を行うことを特徴とする固体撮像装置の検査方法。
【請求項４】
前記ゼロ規準の遮光部領域が、水平方向後段の遮光部領域ではなく、垂直方向後段の遮光部領域であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の固体撮像装置の検査方法。
【請求項５】
半導体基板上に行列状に形成されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードで蓄積された信号電荷を読み出し垂直方向へ転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から前記信号電荷を受け取り水平方向へ転送する水平転送部と、前記水平転送部からの前記信号電荷を信号電圧又は信号電流に変換して出力する電荷検出部とを有する固体撮像装置の検査方法であって、
前記フォトダイオードが飽和状態になる環境下で、開口部領域の前記フォトダイオードから隣接する前記垂直転送部に信号電荷を少なくとも１パケット以上読み出し、前記垂直転送部に空パケットを少なくとも１パケット以上保持した状態で垂直転送を行い、各パケットの信号電荷を独立して外部に出力する駆動方法によって得られる画像データに対して、
前記開口部領域内でありかつ前記フォトダイオード信号出力の垂直方向の前後に隣接する試験領域の画像データに対して、水平方向をｈ画素に、垂直方向をｖ画素にデータ圧縮を行い、かつ、垂直方向後段の遮光部の画像データに対して水平方向をｈ画素に、垂直方向を１画素にデータ圧縮を行い、前記試験領域の圧縮画像の垂直方向の各列は各列に対応した前記遮光部圧縮画像データの要素を、各列のゼロ規準出力として変換し、変換後の前記試験領域の圧縮画像データの特定値を、所定の判定値と比較して良否判定を行うことを特徴とする固体撮像装置の検査方法。
【請求項６】
半導体基板上に行列状に形成されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードで蓄積された信号電荷を読み出し垂直方向へ転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から前記信号電荷を受け取り水平方向へ転送する水平転送部と、前記水平転送部からの前記信号電荷を信号電圧又は信号電流に変換して出力する電荷検出部とを有する固体撮像装置の検査方法であって、
前記垂直転送部が非飽和状態になる環境下で、開口部領域の前記フォトダイオードから隣接する前記垂直転送部に信号電荷を少なくとも１パケット以上読み出し、前記垂直転送部に空パケットを少なくとも１パケット以上保持した状態で垂直転送を行い、各パケットの信号電荷を独立して外部に出力する駆動方法によって得られる画像データに対して、
前記開口部領域内でありかつ前記フォトダイオード信号出力が存在する試験領域１の画像データと、試験領域１の垂直方向後段に隣接する試験領域２の画像データのそれぞれに対して、水平方向をｈ画素に、垂直方向をｖ画素にデータ圧縮を行い、かつ、垂直方向後段の遮光部の画像データに対して水平方向をｈ画素に、垂直方向を１画素にデータ圧縮を行い、前記試験領域１と２とのそれぞれの圧縮画像データは、それぞれの垂直方向の各列に対応した前記遮光部圧縮画像データの要素を、それぞれの圧縮画像データの各列のゼロ規準出力として変換し、変換後の前記試験領域１と２との圧縮画像データの各要素毎に、｛１００−（領域２のデータ）÷（領域１のデータ）×１００｝を算出し、算出結果の特定値を、所定の判定値と比較して良否判定を行うことを特徴とする固体撮像装置の検査方法。
【請求項７】
半導体基板上に行列状に形成されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードで蓄積された信号電荷を読み出し垂直方向へ転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から前記信号電荷を受け取り水平方向へ転送する水平転送部と、前記水平転送部からの前記信号電荷を信号電圧又は信号電流に変換して出力する電荷検出部とを有する固体撮像装置の検査方法であって、
前記垂直転送部が非飽和状態になる環境下で、開口部領域の前記フォトダイオードから隣接する前記垂直転送部に信号電荷を少なくとも１パケット以上読み出し、前記垂直転送部に空パケットを少なくとも１パケット以上保持した状態で垂直転送を行い、各パケットの信号電荷を独立して外部に出力し、前記垂直転送部に読み出すタイミングから次に読み出しが行われるまでの１周期に少なくとも１回、前記フォトダイオードに蓄積する電荷をＳＵＢ基板方向に掃き出す駆動方法によって得られる画像データに対して、
前記開口部領域内でありかつ前記フォトダイオード信号出力が存在する試験領域１の画像データと、試験領域１の垂直方向後段に隣接する試験領域２の画像データのそれぞれに対して、水平方向をｈ画素に、垂直方向をｖ画素にデータ圧縮を行い、かつ、垂直方向後段の遮光部の画像データに対して水平方向をｈ画素に、垂直方向を１画素にデータ圧縮を行い、前記試験領域１と２とのそれぞれの圧縮画像データは、それぞれの垂直方向の各列に対応した前記遮光部圧縮画像データの要素を、それぞれの圧縮画像データの各列のゼロ規準出力として変換し、変換後の前記試験領域１と２との圧縮画像データの各要素毎に、｛１００−（領域２のデータ）÷（領域１のデータ）×１００｝を算出し、算出結果の特定値を、所定の判定値と比較して良否判定を行うことを特徴とする固体撮像装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置の検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、固体撮像装置を用いたデジタルスチルカメラは高画質及び高機能化が要望され、高画素化が進むとともに、かかる固体撮像装置の信号を従来のテレビジョンと同じ仕様の表示装置に出力するために、何らかの方法で垂直画素数を間引いて高速に読み出すモード（モニタモードと呼ぶ）機能を有するようになってきた。
【０００３】
一方、光電変換を行うフォトダイオードに蓄積する電荷を、基板印加電圧で制限または排出する機能について、基板印加電圧の調整および検査は、現在もなお必要である。
【０００４】
まず、固体撮像装置の構成と基板印加電圧の役割を、図８，図９，図１０，図１１，図１２を用いて説明する。
【０００５】
図８に、固体撮像装置の構成図を示す。図８において、Ａは半導体基板上のＸ方向にｉ列そしてＹ方向にｊ行を配列して形成されたフォトダイオード、ＢはＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５の５相のゲートからなる垂直転送部、ＣはＨ１及びＨ２の２相のゲートからなる水平転送部、Ｄは電荷検出部である。
【０００６】
図９に、前記フォトダイオードＡと前記垂直転送部ＢとのＸ方向の断面図を示す。Ａはｎ型、Ｂはｎ型、ＥはＰウェルでＰ型、ＦはＳＵＢ基板でｎ型に拡散あるいは注入している。
【０００７】
図１０に、図９のｒｓｔｕ間の電位図を示す。２１は図９のｓ点の電位、２２は図９のｔ点の電位、２３および２３’はＳＵＢ基板Ｆに印加した電圧により得られる電位、２４は電位２１と電位２２の間に位置する電荷、２５はｓｔ間に位置する電荷を示す。
【０００８】
図１１に、図８の垂直転送部ＢのＹ方向の断面図を示す。Ｖ４，Ｖ１はＬ「ロー」電圧を印加したゲート、Ｖ３，Ｖ２はＨ「ミドル」電圧を印加したゲート、２６は蓄積できる電位、２７は電位２６より浅い電位に位置する電荷、２８は電位２６より深い電位に位置する電荷である。
【０００９】
図１２に垂直転送部Ｂのゲート配置図を示す。垂直転送部Ｂのゲートは、水平転送部Ｃ側から、Ｖ３，Ｖ２，Ｖ５，Ｖ４，Ｖ３，Ｖ２，Ｖ１，Ｖ４，Ｖ３，Ｖ２，Ｖ１，Ｖ４の順番の繰り返しで配列する。このゲート構成において、４ゲートを１単位（パケットと呼ぶ）とした信号データの転送ができる。
【００１０】
図８〜１２のように構成した固体撮像装置は、ＰウェルＥに０「ゼロ」電圧、ＳＵＢ基板Ｆにプラス電圧を印加し、フォトダイオードＡの基板方向にオーバー・フロー・ドレインを形成することができる。
【００１１】
ＳＵＢ基板Ｆの設定電圧は、ｔ点の電位２２がｓ点の電位２１より深くなるように、言い換えれば、フォトダイオードＡに蓄積する過剰電荷を基板側に排出するように、フォトダイオードＡに蓄積する過剰電荷が垂直転送部Ｂに流れないように設定する。また、フォトダイオードＡに蓄積する電荷が、垂直転送部Ｂが転送できる電荷量を越えた場合、フォトダイオードＡから垂直転送部Ｂに読み出された信号電荷は、垂直転送部Ｂの所定のパケットから溢れ出し（図１１の電荷２７に位置する）、隣接するパケットに流れ込む（この溢れ出した電荷を「溢れ電荷」と呼ぶ。また、フォトダイオードＡに蓄積する過剰電荷が垂直転送部Ｂに流れ込むようなＳＵＢ基板Ｆの電圧状態や、垂直転送部Ｂの所定のパケットから溢れ出し隣接するパケットに流れ込むようなＳＵＢ基板Ｆの電圧状態を「不適切な電圧状態」と呼ぶ。）。
【００１２】
つまり、ＳＵＢ基板Ｆの設定電圧は、フォトダイオードＡに蓄積する過剰電荷が垂直転送部Ｂに流れないように、かつ、フォトダイオードＡに蓄積する電荷が、垂直転送部Ｂが転送できる電荷量を越えないように設定する。
【００１３】
以降、溢れ電荷および垂直転送効率の検査方法の一例として、プログレッシブ・スキャン方式インターライン構造の固体撮像装置について、従来の検査方法を説明する。
【００１４】
まず、従来の駆動方法を説明する。
【００１５】
図１３，図１４に従来の溢れ電荷検査の駆動タイミングチャートを示す。まず、図１３はフォトダイオードＡから垂直転送部Ｂへ信号電荷を転送する付近のタイミングチャートを示す。ＨＤは水平同期信号パルスであり、パルスの周期は１水平走査期間を示す。Ｖ１〜Ｖ５は垂直転送部Ｂの各ゲートへの入力パルスであり、Ｍ「ミドル」電圧，Ｌ「ロー」電圧により垂直転送を行い、Ｈ「ハイ」電圧によりフォトダイオードＡに蓄積する信号電荷を垂直転送部Ｂへ読み出す。Ｈ１，Ｈ２は水平転送部ＣのＨ１，Ｈ２の各ゲートへの入力パルスである。２０１，２０２はＶ５，Ｖ１の読み出しパルスである。また、図１４は、図１３における水平同期信号パルスＨＤのハイレベル付近の詳細なタイミングチャートを示したものである。
【００１６】
図１５は信号電荷がフォトダイオードＡから垂直転送部Ｂ，水平転送部Ｃと転送する様子を表した模式図で、（ａ）は読み出しパルス２０１，２０２を入力する直前の状態、（ｂ）は読み出しパルス２０１，２０２の入力が終了した直後の状態、（ｃ）は垂直転送部で１段転送を終了してフォトダイオードＡの１段目の信号電荷を水平転送する状態、（ｄ）は垂直転送部で１段転送を終了してフォトダイオードＡの２段目の信号電荷を水平転送する状態、（ｅ）は垂直転送部で１段転送を終了してフォトダイオードＡの３段目の信号電荷を水平転送する状態と、時間系列順に信号電荷の状態を表した模式図を示す。記号●，記号▲，記号■は垂直転送ゲート配列の繰り返し周期に合わせて記号化した信号電荷を表し、左向きの矢印は水平転送部Ｃの転送を表す。
【００１７】
まず、フォトダイオードＡで信号電荷を１フレーム期間蓄積した状態（図１５ａ）で、読み出しパルス２０１と読み出しパルス２０２により、すべてのフォトダイオードＡの信号電荷が垂直転送部Ｂに読み出される（図１５ｂ）。このとき、垂直転送部Ｂのパケット（１〜ｊ行）のすべてに信号電荷を保持した状態となり、垂直転送部の１段転送毎に水平転送を行う（図１５ｃ，図１５ｄ，図１５ｅ）ことで、ｊ行ｉ列の信号電荷を外部に出力することができる。
【００１８】
次に、従来の溢れ電荷検査方法を説明する。
【００１９】
当該固体撮像装置に面照度１００ルクス以上の光を照射し、図１３〜図１５の駆動を行う。
【００２０】
図１６に、図１３〜１５によって出力されるｊ行ｉ列の信号電荷を外部検査装置のメモリに記録したイメージ図を示す。Ｇはｊ行ｉ列に配列するフォトダイオードＡと１：１に信号電荷を配列したｊ行ｉ列の画像データの各要素、１１はフォトダイオードＡの上部にアルミニウム等により遮光のない領域（内側）で受光領域、垂直ＯＢ０は受光領域１１の外側（Ｙマイナス方向）の行である遮光領域、垂直ＯＢ１，垂直ＯＢ２，垂直ＯＢ３は受光領域１１の外側（Ｙプラス方向）の行であり受光領域１１に近い方から順に並ぶ遮光領域、水平ＯＢ領域は受光領域１１の外側（Ｘプラス方向）の列の群であり遮光領域である。
【００２１】
まず、水平ＯＢ領域の平均値を算出する。画像空間全体の画像データの各要素から、先に算出した水平ＯＢ領域の平均値を減算する。つまり、水平ＯＢ領域を出力の規準とする。次に、受光領域１１の出力値の定率倍（任意）を算出し、溢れ電荷出力のしきい値とする。垂直ＯＢ領域０〜３で、溢れ電荷出力のしきい値を越える画素をカウントする。カウント数と、判定値（任意）とを比較して、良否判定を行う。
【００２２】
次に、図１６を用いて従来の垂直転送効率の検査方法を説明する。
【００２３】
当該固体撮像装置に面照度１０ルクス以下の光を照射し、図１３〜図１５の駆動を行う。
【００２４】
まず、水平ＯＢ領域の平均値を算出する。画像空間全体の画像データの各要素から、先に算出した水平ＯＢ領域の平均値を減算する。つまり、水平ＯＢ領域を出力の規準とする。次に、受光領域１１の要素Ｇ（１，ｊ）〜Ｇ（ｉ，ｊ）の平均値を算出して（ηＶ１）と置く。垂直ＯＢ１の領域の平均値を算出して（ηＶ２）と置く。垂直転送効率（ηＶ３）＝１００−｛（ηＶ２）÷（ηＶ１）×１００｝を算出する。垂直転送効率値（ηＶ３）と、判定値（任意）とを比較して、良否判定を行う。
【００２５】
次に、従来より用いられるモニターモードの駆動方法について触れておく。
【００２６】
図１７，図１８に従来の溢れ電荷検査の駆動タイミングチャートを示す。まず、図１７はフォトダイオードＡから垂直転送部Ｂへ信号電荷を転送する付近のタイミングチャートを示す。ＨＤは水平同期信号パルスであり、パルスの周期は１水平走査期間を示す。Ｖ１〜Ｖ５は垂直転送部Ｂの各ゲートへの入力パルスであり、Ｍ「ミドル」電圧，Ｌ「ロー」電圧により垂直転送を行い、Ｈ「ハイ」電圧によりフォトダイオードＡに蓄積する信号電荷を垂直転送部Ｂへ読み出す。Ｈ１，Ｈ２は水平転送部ＣのＨ１，Ｈ２の各ゲートへの入力パルスである。２０３はＶ５の読み出しパルスである。また、図１８は、図１７における水平同期信号パルスＨＤのハイレベル付近の詳細なタイミングチャートを示したものである。
【００２７】
図１９は信号電荷がフォトダイオードＡから垂直転送部Ｂ，水平転送部Ｃと転送する様子を表した模式図で、（ａ）は読み出しパルス２０３を入力する直前の状態、（ｂ）は読み出しパルス２０３の入力が終了した直後の状態、（ｃ）は垂直転送部で１段転送を終了してフォトダイオードＡの１段目の信号電荷を水平転送部に蓄積した状態、（ｄ）は垂直転送部で１段転送を終了してフォトダイオードＡの２段目に相当する空電荷を水平転送部に蓄積した状態、（ｅ）は垂直転送部で１段転送を終了してフォトダイオードＡの３段目に相当する空電荷を水平転送部に蓄積した後に電荷を水平転送する状態と、時間系列順に信号電荷の状態を表した模式図を示す。記号●，記号▲，記号■は垂直転送ゲート配列の繰り返し周期に合わせて記号化した信号電荷を、記号△，記号□は垂直転送ゲート配列の繰り返し周期に合わせて記号化した空電荷を、左向きの矢印は水平転送部Ｃの転送を表す。
【００２８】
まず、フォトダイオードＡで信号電荷を１フレーム期間蓄積した状態（図１９ａ）で、読み出しパルス２０３により、Ｖ５ゲートにつながるフォトダイオードＡの信号電荷が垂直転送部Ｂに読み出される（図１９ｂ）。このとき、垂直転送部Ｂのパケット（１〜ｊ行）は信号電荷を間引いて保持し、空電荷を受けた空パケットが存在した状態となる。垂直転送部の１段転送を行いフォトダイオードＡの１段目の信号電荷を水平転送部に蓄積（図１９ｃ）する。次に、垂直転送部の１段転送を行い、水平転送部でフォトダイオードＡの１段目の信号電荷とフォトダイオードＡの２段目に相当する空電荷を混合して蓄積（図１９ｄ）する。次に、垂直転送部の１段転送を行い、水平転送部でフォトダイオードＡの１段目の信号電荷とフォトダイオードＡの２段目に相当する空電荷とフォトダイオードＡの３段目に相当する空電荷とを混合して蓄積した後に水平転送を行う（図１９ｅ）。３段の垂直転送と水平転送とを繰り返すことで、垂直方向に間引かれたモニターモード出力を外部に出力することができる。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の検査方法では、受光領域のフォトダイオードだけでなく遮光領域のフォトダイオードの蓄積電荷のすべてを垂直転送部に転送するため、垂直ＯＢ部で得られる溢れ電荷および転送残り電荷は、垂直転送部で発生する溢れ電荷ばかりでなく、複数のフォトダイオード間で発生する移動電荷を偽信号として検出する。また、モニターモード駆動は垂直転送による溢れ電荷および転送残り電荷を水平転送部で混合し回収するため、溢れ電荷検査，垂直転送効率の検査には不適切である。また、溢れ電荷検査と垂直転送効率の検査とともに検査領域は、垂直ＯＢ部付近（出力画像イメージでは画面下部に相当する）に限定するしか手段がなかった。
【００３０】
本発明の目的は、複数のフォトダイオード間で電荷移動が発生しても、検査領域を垂直ＯＢ部付近に限定することなく、精度よく溢れ電荷および転送残り電荷を検出することがでる駆動方法を提供するとともに、精度よく溢れ電荷検査および垂直転送効率の検査を行う検査方法を提供することである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の固体撮像装置の検査方法は、
半導体基板上に行列状に形成されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードで蓄積された信号電荷を読み出し垂直方向へ転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から前記信号電荷を受け取り水平方向へ転送する水平転送部と、前記水平転送部からの前記信号電荷を信号電圧又は信号電流に変換して出力する電荷検出部とを有する固体撮像装置の検査方法であって、
前記フォトダイオードが飽和状態になる環境下で、開口部領域の前記フォトダイオードから隣接する前記垂直転送部に信号電荷を少なくとも１パケット以上読み出し、前記垂直転送部に空パケットを少なくとも１パケット以上保持した状態で垂直転送を行い、各パケットの信号電荷を独立して外部に出力する駆動方法によって得られる画像データに対して、
ゼロ規準の領域を水平方向後段の遮光部領域とし、前記開口部領域内でありかつ前記フォトダイオード信号出力の垂直方向の前後に隣接する試験領域の画像データに対して平滑化処理を行い、前記試験領域の平滑画像データの特定値を、所定の判定値と比較して良否判定を行うことを特徴とする。
【００３２】
かかる構成により、垂直転送部に離散的に読み出された信号電荷を有するパケットと、読み出し電荷が存在しない空パケットを混合することなく出力することができ、たとえ複数のフォトダイオード間で電荷移動が発生しても精度よく垂直転送部の溢れ電荷を検出することができ、平滑処理で点欠陥等の出力異常を排除しつつ、有効画素領域内の全域で溢れ電荷の検査を行うことが可能となる。
【００３３】
また、本発明の固体撮像装置の検査方法は、
半導体基板上に行列状に形成されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードで蓄積された信号電荷を読み出し垂直方向へ転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から前記信号電荷を受け取り水平方向へ転送する水平転送部と、前記水平転送部からの前記信号電荷を信号電圧又は信号電流に変換して出力する電荷検出部とを有する固体撮像装置の検査方法であって、
前記垂直転送部が非飽和状態になる環境下で、開口部領域の前記フォトダイオードから隣接する前記垂直転送部に信号電荷を少なくとも１パケット以上読み出し、前記垂直転送部に空パケットを少なくとも１パケット以上保持した状態で垂直転送を行い、各パケットの信号電荷を独立して外部に出力する駆動方法によって得られる画像データに対して、
ゼロ規準の領域を水平方向後段の遮光部領域とし、前記開口部領域内でありかつ前記フォトダイオード信号出力が存在する試験領域１の平均信号出力値を算出し、試験領域１の垂直方向後段に隣接する試験領域２の画像データに対して平滑化処理を行い前記試験領域２の平滑画像データの特定値を算出し、｛１００−（特定値）÷（平均信号出力値）×１００｝を算出し、算出結果を、所定の判定値と比較して良否判定を行うことを特徴とする。
【００３４】
かかる構成により、垂直転送部に離散的に読み出された信号電荷を有するパケットと、読み出し電荷が存在しない空パケットを混合することなく出力することができ、たとえ複数のフォトダイオード間で電荷移動が発生しても精度よく垂直転送部の転送残り電荷を検出することができ、検査領域を垂直ＯＢ部付近に制限することなく、撮像領域全体で垂直転送効率の検査が可能となる。
【００３５】
また、本発明の固体撮像装置の検査方法は、
半導体基板上に行列状に形成されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードで蓄積された信号電荷を読み出し垂直方向へ転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から前記信号電荷を受け取り水平方向へ転送する水平転送部と、前記水平転送部からの前記信号電荷を信号電圧又は信号電流に変換して出力する電荷検出部とを有する固体撮像装置の検査方法であって、
前記垂直転送部が非飽和状態になる環境下で、開口部領域の前記フォトダイオードから隣接する前記垂直転送部に信号電荷を少なくとも１パケット以上読み出し、前記垂直転送部に空パケットを少なくとも１パケット以上保持した状態で垂直転送を行い、各パケットの信号電荷を独立して外部に出力し、前記垂直転送部に読み出すタイミングから次に読み出しが行われるまでの１周期に少なくとも１回、前記フォトダイオードに蓄積する電荷をＳＵＢ基板方向に掃き出す駆動方法によって得られる画像データに対して、
ゼロ規準の領域を水平方向後段の遮光部領域として、開口部領域内でありかつ前記フォトダイオード信号出力が存在する試験領域１の平均信号出力値を算出し、試験領域１の垂直方向後段に隣接する試験領域２の画像データに対して平滑化処理を行い前記試験領域２の平滑画像データの特定値を算出し、｛１００−（特定値）÷（平均信号出力値）×１００｝を算出し、算出結果を、所定の判定値と比較して良否判定を行うことを特徴とする。
【００３６】
かかる構成により、垂直転送部に離散的に読み出された信号電荷を有するパケットと、読み出し電荷が存在しない空パケットを混合することなく出力することができ、たとえ複数のフォトダイオード間で電荷移動が発生しても精度よく垂直転送部の転送残り電荷を検出することが可能となり、フォトダイオードの信号電荷をＳＵＢ基板に排出することで、垂直転送部に読み出されないフォトダイオードであっても飽和して隣接する垂直転送部に電荷移動することを阻止することが可能となり、検査領域を垂直ＯＢ部付近に制限することなく、撮像領域全体で垂直転送効率の検査が可能となる。
【００３７】
また、本発明の固体撮像装置の検査方法は、
ゼロ規準の遮光部領域が、水平方向後段の遮光部領域ではなく、垂直方向後段の遮光部領域であることを特徴とする。
【００３８】
かかる構成により、垂直転送部で発生する偽信号を排除できるからである。
【００３９】
また、本発明の固体撮像装置の検査方法は、
半導体基板上に行列状に形成されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードで蓄積された信号電荷を読み出し垂直方向へ転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から前記信号電荷を受け取り水平方向へ転送する水平転送部と、前記水平転送部からの前記信号電荷を信号電圧又は信号電流に変換して出力する電荷検出部とを有する固体撮像装置の検査方法であって、
前記フォトダイオードが飽和状態になる環境下で、開口部領域の前記フォトダイオードから隣接する前記垂直転送部に信号電荷を少なくとも１パケット以上読み出し、前記垂直転送部に空パケットを少なくとも１パケット以上保持した状態で垂直転送を行い、各パケットの信号電荷を独立して外部に出力する駆動方法によって得られる画像データに対して、
前記開口部領域内でありかつ前記フォトダイオード信号出力の垂直方向の前後に隣接する試験領域の画像データに対して、水平方向をｈ画素に、垂直方向をｖ画素にデータ圧縮を行い、かつ、垂直方向後段の遮光部の画像データに対して水平方向をｈ画素に、垂直方向を１画素にデータ圧縮を行い、前記試験領域の圧縮画像の垂直方向の各列は各列に対応した前記遮光部圧縮画像データの要素を、各列のゼロ規準出力として変換し、変換後の前記試験領域の圧縮画像データの特定値を、所定の判定値と比較して良否判定を行うことを特徴とする。
【００４０】
かかる構成により、垂直転送部に離散的に読み出された信号電荷を有するパケットと、読み出し電荷が存在しない空パケットを混合することなく出力することができ、たとえ複数のフォトダイオード間で電荷移動が発生しても精度よく垂直転送部の溢れ電荷を検出することができ、入射光の射出瞳距離が固体撮像装置の射出瞳距離範囲を外れる場合であっても、画像圧縮処理で点欠陥等の出力異常を排除し、有効画素領域内の各領域で溢れ電荷の検出ができると同時に、圧縮画像データの垂直方向である各列毎にゼロ規準をとることで、水平方向に変化する偽信号を精度良く排除することが可能となる。
【００４１】
また、本発明の固体撮像装置の検査方法は、
半導体基板上に行列状に形成されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードで蓄積された信号電荷を読み出し垂直方向へ転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から前記信号電荷を受け取り水平方向へ転送する水平転送部と、前記水平転送部からの前記信号電荷を信号電圧又は信号電流に変換して出力する電荷検出部とを有する固体撮像装置の検査方法であって、
前記垂直転送部が非飽和状態になる環境下で、開口部領域の前記フォトダイオードから隣接する前記垂直転送部に信号電荷を少なくとも１パケット以上読み出し、前記垂直転送部に空パケットを少なくとも１パケット以上保持した状態で垂直転送を行い、各パケットの信号電荷を独立して外部に出力する駆動方法によって得られる画像データに対して、
前記開口部領域内でありかつ前記フォトダイオード信号出力が存在する試験領域１の画像データと、試験領域１の垂直方向後段に隣接する試験領域２の画像データのそれぞれに対して、水平方向をｈ画素に、垂直方向をｖ画素にデータ圧縮を行い、かつ、垂直方向後段の遮光部の画像データに対して水平方向をｈ画素に、垂直方向を１画素にデータ圧縮を行い、前記試験領域１と２とのそれぞれの圧縮画像データは、それぞれの垂直方向の各列に対応した前記遮光部圧縮画像データの要素を、それぞれの圧縮画像データの各列のゼロ規準出力として変換し、変換後の前記試験領域１と２との圧縮画像データの各要素毎に、｛１００−（領域２のデータ）÷（領域１のデータ）×１００｝を算出し、算出結果の特定値を、所定の判定値と比較して良否判定を行うことを特徴とする。
【００４２】
かかる構成により、垂直転送部に離散的に読み出された信号電荷を有するパケットと、読み出し電荷が存在しない空パケットを混合することなく出力することができ、たとえ複数のフォトダイオード間で電荷移動が発生しても精度よく垂直転送部の転送残り電荷を検出することができ、入射光の射出瞳距離が固体撮像装置の射出瞳距離範囲を外れる場合であっても、画像圧縮処理で点欠陥等の出力異常を排除し、有効画素領域内の各領域で垂直転送効率の検出ができると同時に、圧縮画像データの垂直方向である各列毎にゼロ規準をとることで、水平方向に変化する偽信号を精度良く排除することが可能となる。
【００４３】
また、本発明の固体撮像装置の検査方法は、
半導体基板上に行列状に形成されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードで蓄積された信号電荷を読み出し垂直方向へ転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から前記信号電荷を受け取り水平方向へ転送する水平転送部と、前記水平転送部からの前記信号電荷を信号電圧又は信号電流に変換して出力する電荷検出部とを有する固体撮像装置の検査方法であって、
前記垂直転送部が非飽和状態になる環境下で、開口部領域の前記フォトダイオードから隣接する前記垂直転送部に信号電荷を少なくとも１パケット以上読み出し、前記垂直転送部に空パケットを少なくとも１パケット以上保持した状態で垂直転送を行い、各パケットの信号電荷を独立して外部に出力し、前記垂直転送部に読み出すタイミングから次に読み出しが行われるまでの１周期に少なくとも１回、前記フォトダイオードに蓄積する電荷をＳＵＢ基板方向に掃き出す駆動方法によって得られる画像データに対して、
前記開口部領域内でありかつ前記フォトダイオード信号出力が存在する試験領域１の画像データと、試験領域１の垂直方向後段に隣接する試験領域２の画像データのそれぞれに対して、水平方向をｈ画素に、垂直方向をｖ画素にデータ圧縮を行い、かつ、垂直方向後段の遮光部の画像データに対して水平方向をｈ画素に、垂直方向を１画素にデータ圧縮を行い、前記試験領域１と２とのそれぞれの圧縮画像データは、それぞれの垂直方向の各列に対応した前記遮光部圧縮画像データの要素を、それぞれの圧縮画像データの各列のゼロ規準出力として変換し、変換後の前記試験領域１と２との圧縮画像データの各要素毎に、｛１００−（領域２のデータ）÷（領域１のデータ）×１００｝を算出し、算出結果の特定値を、所定の判定値と比較して良否判定を行うことを特徴とする。
【００４４】
かかる構成により、垂直転送部に離散的に読み出された信号電荷を有するパケットと、読み出し電荷が存在しない空パケットを混合することなく出力することができ、たとえ複数のフォトダイオード間で電荷移動が発生しても精度よく垂直転送部の転送残り電荷を検出することが可能となり、フォトダイオードの信号電荷をＳＵＢ基板に排出することで、垂直転送部に読み出されないフォトダイオードであっても飽和して隣接する垂直転送部に電荷移動することを阻止することが可能となり、入射光の射出瞳距離が固体撮像装置の射出瞳距離範囲を外れる場合であっても、画像圧縮処理で点欠陥等の出力異常を排除し、有効画素領域内の各領域で垂直転送効率の検出ができると同時に、圧縮画像データの垂直方向である各列毎にゼロ規準をとることで、水平方向に変化する偽信号を精度良く排除することが可能となる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の固体撮像装置の検査方法を図面を用いて説明する。
【００４６】
（第１の実施の形態）
まず本発明の第１の実施の形態について説明する。なお、固体撮像装置は、従来例でも説明した図８の構成をとり、プログレッシブ・スキャン方式インターライン構造をもつ場合について説明する。
【００４７】
図８に、固体撮像装置の構成図を示す。図８において、Ａは半導体基板上のＸ方向にｉ列そしてＹ方向にｊ行を配列して形成されたフォトダイオード、ＢはＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５の５相のゲートからなる垂直転送部、ＣはＨ１及びＨ２の２相のゲートからなる水平転送部、Ｄは電荷検出部である。
【００４８】
図１，図２に本発明の駆動タイミングチャートを示す。まず、図１はフォトダイオードＡから垂直転送部Ｂへ信号電荷を転送する付近のタイミングチャートを示す。ＨＤは水平同期信号パルスであり、パルスの周期は１水平走査期間を示す。Ｖ１〜Ｖ５は垂直転送部Ｂの各ゲートへの入力パルスであり、Ｍ「ミドル」電圧，Ｌ「ロー」電圧により垂直転送を行い、Ｈ「ハイ」電圧によりフォトダイオードＡに蓄積する信号電荷を垂直転送部Ｂへ読み出す。Ｈ１，Ｈ２は水平転送部ＣのＨ１，Ｈ２の各ゲートへの入力パルスである。ＳＵＢはフォトダイオードＡの蓄積信号電荷をＳＵＢ基板Ｆへ排出するためのＳＵＢ基板Ｆへの入力パルスであるが、第１の実施の形態ではパルスの入力はない。１０１はＶ５の読み出しパルスである。また、図２は、図１における水平同期信号パルスＨＤのハイレベル付近の詳細なタイミングチャートを示したものである。
【００４９】
図３は信号電荷がフォトダイオードＡから垂直転送部Ｂ，水平転送部Ｃと転送する様子を表した模式図で、（ａ）は読み出しパルス１０１を入力する直前の状態、（ｂ）は読み出しパルス１０１の入力が終了した直後の状態、（ｃ）は垂直転送部で１段転送を終了してフォトダイオードＡの１段目の信号電荷を水平転送部に蓄積して水平転送する状態、（ｄ）は垂直転送部で１段転送を終了してフォトダイオードＡの２段目に相当する空電荷を水平転送部に蓄積して空電荷を水平転送する状態、（ｅ）は垂直転送部で１段転送を終了してフォトダイオードＡの３段目に相当する空電荷を水平転送部に蓄積して空電荷を水平転送する状態と、時間系列順に信号電荷の状態を表した模式図を示す。記号●，記号▲，記号■は垂直転送ゲート配列の繰り返し周期に合わせて記号化した信号電荷を、記号△，記号□は垂直転送ゲート配列の繰り返し周期に合わせて記号化した空電荷を、左向きの矢印は水平転送部Ｃの転送を表す。
【００５０】
まず、フォトダイオードＡで信号電荷を１フレーム期間蓄積した状態（図３ａ）で、読み出しパルス１０１により、Ｖ５ゲートにつながるフォトダイオードＡの信号電荷が垂直転送部Ｂに読み出される（図３ｂ）。このとき、垂直転送部Ｂのパケット（１〜ｊ行）は信号電荷を間引いて保持し、空電荷を受けた空パケットが存在した状態となる。垂直転送部の１段転送を行いフォトダイオードＡの１段目の信号電荷を水平転送部に蓄積した後に水平転送を行う（図３ｃ）。次に、垂直転送部の１段転送を行いフォトダイオードＡの２段目に相当する空電荷を水平転送部に蓄積した後に水平転送を行う（図３ｄ）。次に、垂直転送部の１段転送を行いフォトダイオードＡの３段目に相当する空電荷を水平転送部に蓄積した後に水平転送を行う（図３ｅ）。垂直転送と水平転送とを繰り返すことで、空電荷を含むｊ行ｉ列の信号電荷を外部に出力することができる。
【００５１】
次に、本発明の第１の実施の形態にかかる固体撮像装置の駆動方法を用いた、溢れ電荷検査方法を説明する。
【００５２】
当該固体撮像装置のフォトダイオードが飽和状態になる環境下（たとえば面照度１００ルクス以上の光を受ける状態）で、図１〜図３の駆動を行う。
【００５３】
図４に、図１〜３によって出力されるｊ行ｉ列の信号電荷を外部検査装置のメモリに記録したイメージ図を示す。Ｇはｊ行ｉ列に配列するフォトダイオードＡと１：１に信号電荷を配列したｊ行ｉ列の画像データの各要素、１１はフォトダイオードＡの上部にアルミニウム等により遮光のない領域（内側）で受光領域、垂直ＯＢ１，垂直ＯＢ２，垂直ＯＢ３，・・・は受光領域１１の外側（Ｙプラス方向）の行であり受光領域１１に近い方から順に並ぶ遮光領域、水平ＯＢ領域は受光領域１１の外側（Ｘプラス方向）の列の群であり遮光領域である。
【００５４】
第１の溢れ電荷検査方法について図４を用いて説明する。
【００５５】
まず、水平ＯＢ領域の平均値を算出する。画像空間全体の画像データの各要素から、先に算出した水平ＯＢ領域の平均値を減算する。つまり、水平ＯＢ領域を出力の規準とする。次に、受光領域１１のうちで記号△と記号□で示す垂直転送部の空電荷の領域（溢れ電荷検出領域１と呼ぶ）について、メディアンフィルタあるいはコンボリューションフィルタ等を用いて高周波成分を除去し平滑化処理を行う。平滑化処理を行った画像データについて、溢れ電荷検出領域１の画像データ（出力値）の最大値を検出する。検出した最大値と、判定値（任意）とを比較して、良否判定を行う。
【００５６】
従って、複数のフォトダイオード間で電荷移動が発生しても、検査領域を垂直ＯＢ部付近に限定することなく、精度よく溢れ電荷検査を行うことができる。
【００５７】
なお、水平ＯＢ領域の平均値を減算する処理は、平滑化した後に減算処理しても良く、あるいは検出した最大値に対して減算処理しても良く、あるいは判定値に加算処理して良否判定してもなんら効果は変わらない。
【００５８】
又、この例では最大値を選択したが、例えば上から２番目、３番目などの値を選択しても良い。または例えば２番目から５番目までの平均値を用いても良い。
【００５９】
第２の溢れ電荷検査方法について図４を用いて説明する。
【００６０】
光入射により発生する、フォトダイオードＡの信号量と、垂直転送部Ｂの偽信号量とは、光量に比例するが、光量を増加していきフォトダイオードＡが飽和状態になってからは垂直転送部Ｂの偽信号量だけが増加する。したがって、フォトダイオードＡが飽和する光量以上の光を照射した場合、垂直転送部Ｂの偽信号量が誤判定の要因となる。
【００６１】
このため、垂直ＯＢ２〜５領域の平均値を算出する。画像空間全体の画像データの各要素から、先に算出した垂直ＯＢ領域の平均値を減算する。次に、受光領域１１のうちで記号△と記号□で示す垂直転送部の空電荷の領域（溢れ電荷検出領域１）について、メディアンフィルタあるいはコンボリューションフィルタ等を用いて平滑化処理を行う。平滑化処理を行った画像データについて、溢れ電荷検出領域１の画像データ（出力値）の特定値を検出する。検出した特定値と、判定値（任意）とを比較して、良否判定を行う。
【００６２】
従って、複数のフォトダイオード間で電荷移動が発生しても、検査領域を垂直ＯＢ部付近に限定することなく、精度よく溢れ電荷検査を行うことができる。
【００６３】
なお、垂直ＯＢ部の平均値算出を垂直ＯＢ２〜５の領域で行ったが、垂直ＯＢ部の信号量を規準値とすることが目的であるため、平均値算出の領域が垂直ＯＢ部であれば効果は同様に得られる。
【００６４】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００６５】
当該固体撮像装置の垂直転送部の全てのパケットが非飽和状態になる環境下（たとえば面照度１０ルクス以下の光を受ける状態）で、第１の実施の形態で示す図１〜図３の駆動を行い、図４に示す画像データを得る。
【００６６】
第１の垂直転送効率の検査方法について図４を用いて説明する。
【００６７】
まず、水平ＯＢ領域の平均値を算出する。画像空間全体の画像データの各要素から、先に算出した水平ＯＢ領域の平均値を減算する。つまり、水平ＯＢ領域を出力の規準とする。次に、受光領域１１のうちで記号●で示す垂直転送部の信号電荷の領域（信号領域１と呼ぶ）について、平均値を算出して（ηＶ１）と置く。受光領域１１のうちで記号△で示す垂直転送部の空電荷の領域（転送残り電荷検出領域１と呼ぶ）について、メディアンフィルタあるいはコンボリューションフィルタ等を用いて平滑化処理を行う。平滑化処理を行った画像データについて、転送残り電荷検出領域１の画像データ（出力値）の特定値を算出して（ηＶ２）と置く。垂直転送効率（ηＶ３）＝１００−｛（ηＶ２）÷（ηＶ１）×１００｝を算出する。垂直転送効率値（ηＶ３）と、判定値（任意）とを比較して、良否判定を行う。
【００６８】
従って、検査領域を垂直ＯＢ部付近に限定することなく、精度よく垂直転送効率の検査を行うことができる。
【００６９】
なお、水平ＯＢ領域の平均値を減算する処理は、平均値ηＶ１と平均値ηＶ２とに減算処理しても良く、なんら効果は変わらない。
【００７０】
第２の垂直転送効率の検査方法について図４を用いて説明する。
【００７１】
まず、垂直ＯＢ２〜５領域の平均値を算出する。画像空間全体の画像データの各要素から、先に算出した垂直ＯＢ領域の平均値を減算する。つぎに、受光領域１１のうちで記号●で示す垂直転送部の信号電荷の領域（信号領域１）について、平均値を算出して（ηＶ１）と置く。受光領域１１のうちで記号△で示す垂直転送部の空電荷の領域（転送残り電荷検出領域１）について、メディアンフィルターあるいはコンボリューションフィルタ等を用いて平滑化処理を行う。平滑化処理を行った画像データについて、転送残り電荷検出領域１の画像データ（出力値）の特定値を算出して（ηＶ２）と置く。垂直転送効率（ηＶ３）＝１００−｛（ηＶ２）÷（ηＶ１）×１００｝を算出する。垂直転送効率値（ηＶ３）と、判定値（任意）とを比較して、良否判定を行う。
【００７２】
従って、検査領域を垂直ＯＢ部付近に限定することなく、精度よく垂直転送効率値の検査を行うことができる。
【００７３】
なお、垂直ＯＢ部の平均値算出を垂直ＯＢ２〜５の領域で行ったが、垂直ＯＢ部の信号量を規準値とすることが目的であるため、平均値算出の領域が垂直ＯＢ部であれば効果は同様に得られる。
【００７４】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００７５】
なお、固体撮像装置は、従来例でも説明した図８の構成をとり、プログレッシブ・スキャン方式インターライン構造をもつ場合について説明する。
【００７６】
図８に、固体撮像装置の構成図を示す。図８において、Ａは半導体基板上のＸ方向にｉ列そしてＹ方向にｊ行を配列して形成されたフォトダイオード、ＢはＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５の５相のゲートからなる垂直転送部、ＣはＨ１及びＨ２の２相のゲートからなる水平転送部、Ｄは電荷検出部である。
【００７７】
図５，図６に本発明の駆動タイミングチャートを示す。まず、図５はフォトダイオードＡから垂直転送部Ｂへ信号電荷を転送する付近のタイミングチャートを示す。ＨＤは水平同期信号パルスであり、パルスの周期は１水平走査期間を示す。Ｖ１〜Ｖ５は垂直転送部Ｂの各ゲートへの入力パルスであり、Ｍ「ミドル」電圧，Ｌ「ロー」電圧により垂直転送を行い、Ｈ「ハイ」電圧によりフォトダイオードＡに蓄積する信号電荷を垂直転送部Ｂへ読み出す。Ｈ１，Ｈ２は水平転送部ＣのＨ１，Ｈ２の各ゲートへの入力パルスである。ＳＵＢはフォトダイオードＡの蓄積信号電荷をＳＵＢ基板Ｆへ排出するためのＳＵＢ基板Ｆへの入力パルスである。１０２はＶ５の読み出しパルスで、１０３はＳＵＢ基板への電荷排出パルスである。また、図６は、図５における水平同期信号パルスＨＤのハイレベル付近の詳細なタイミングチャートを示したものである。
【００７８】
図７は信号電荷がフォトダイオードＡから垂直転送部Ｂ，水平転送部Ｃと転送する様子を表した模式図で、（ａ）は読み出しパルス１０２を入力する直前の状態、（ｂ）は読み出しパルス１０２の入力が終了した直後の状態、（ｃ）はフォトダイオードＡに残った電荷を基板側に排出した状態、（ｄ）は垂直転送部で１段転送を終了してフォトダイオードＡの１段目の信号電荷を水平転送部に蓄積して水平転送する状態、（ｅ）は垂直転送部で１段転送を終了してフォトダイオードＡの２段目に相当する空電荷を水平転送部に蓄積して空電荷を水平転送する状態、（ｆ）は垂直転送部で１段転送を終了してフォトダイオードＡの３段目に相当する空電荷を水平転送部に蓄積して空電荷を水平転送する状態と、時間系列順に信号電荷の状態を表した模式図を示す。記号●，記号▲，記号■は垂直転送ゲート配列の繰り返し周期に合わせて記号化した信号電荷を、記号△，記号□は垂直転送ゲート配列の繰り返し周期に合わせて記号化した空電荷を、左向きの矢印は水平転送部Ｃの転送を表す。
【００７９】
まず、フォトダイオードＡで信号電荷を所定期間蓄積した状態（図７ａ）で、読み出しパルス１０２により、Ｖ５ゲートにつながるフォトダイオードＡの信号電荷が垂直転送部Ｂに読み出される（図７ｂ）。このとき、垂直転送部Ｂのパケット（１〜ｊ行）は信号電荷を間引いて保持し、空電荷を受けた空パケットが存在した状態となる。電荷排出パルス１０３により、フォトダイオードＡに残った電荷を基板側に排出する（図７ｃ）。垂直転送部の１段転送を行いフォトダイオードＡの１段目の信号電荷を水平転送部に蓄積した後に水平転送を行う（図７ｄ）。次に、垂直転送部の１段転送を行いフォトダイオードＡの２段目に相当する空電荷を水平転送部に蓄積した後に水平転送を行う（図７ｅ）。次に、垂直転送部の１段転送を行いフォトダイオードＡの３段目に相当する空電荷を水平転送部に蓄積した後に水平転送を行う（図７ｆ）。垂直転送と水平転送とを繰り返すことで、空電荷を含むｊ行ｉ列の信号電荷を外部に出力することができる。
【００８０】
第３の実施の形態の駆動方法によれば、１フレームに１度の電荷排出パルス１０３により、垂直転送部Ｂに読み出されることのないフォトダイオードＡで、過剰に蓄積しつづける電荷を基板に排出することができる。つまり、全てのフォトダイオードを非飽和状態にすることができ、たとえ、ＳＵＢ基板Ｆの設定電圧が不適切な電圧状態である場合であっても、精度良く転送残り電荷を検出することができる。
【００８１】
本発明の第３の実施の形態にかかる固体撮像装置の駆動方法を用いた、垂直転送効率の検査方法を説明する。
【００８２】
当該固体撮像装置の垂直転送部の全てのパケットが非飽和状態になる環境下（たとえば面照度１０ルクス以下の光を受ける状態）で、図５〜図７の駆動を行い、図４に示す画像データを得る。
【００８３】
図４に、図５〜７によって出力されるｊ行ｉ列の信号電荷を外部検査装置のメモリに記録したイメージ図を示す。Ｇはｊ行ｉ列に配列するフォトダイオードＡと１：１に信号電荷を配列したｊ行ｉ列の画像データの各要素、１１はフォトダイオードＡの上部にアルミニウム等により遮光のない領域（内側）で受光領域、垂直ＯＢ１，垂直ＯＢ２，垂直ＯＢ３，・・・は受光領域１１の外側（Ｙプラス方向）の行であり受光領域１１に近い方から順に並ぶ遮光領域、水平ＯＢ領域は受光領域１１の外側（Ｘプラス方向）の列の群であり遮光領域である。
【００８４】
第１の垂直転送効率の検査方法について図４を用いて説明する。
【００８５】
まず、水平ＯＢ領域の平均値を算出する。画像空間全体の画像データの各要素から、先に算出した水平ＯＢ領域の平均値を減算する。つまり、水平ＯＢ領域を出力の規準とする。次に、受光領域１１のうちで記号●で示す垂直転送部の信号電荷の領域（信号領域１と呼ぶ）について、平均値を算出して（ηＶ１）と置く。受光領域１１のうちで記号△で示す垂直転送部の空電荷の領域（転送残り電荷検出領域１と呼ぶ）について、メディアンフィルタあるいはコンボリューションフィルタ等を用いて平滑化処理を行う。平滑化処理を行った画像データについて、転送残り電荷検出領域１の画像データ（出力値）の特定値を算出して（ηＶ２）と置く。垂直転送効率（ηＶ３）＝１００−｛（ηＶ２）÷（ηＶ１）×１００｝を算出する。垂直転送効率値（ηＶ３）と、判定値（任意）とを比較して、良否判定を行う。
【００８６】
従って、ＳＵＢ基板Ｆの設定電圧が不適切な電圧状態である場合であっても、検査領域を垂直ＯＢ部付近に限定することなく、精度よく垂直転送効率の検査を行うことができる。
【００８７】
なお、水平ＯＢ領域の平均値を減算する処理は、平均値ηＶ１と平均値ηＶ２を算出した後に、平均値ηＶ１と平均値ηＶ２に減算処理しても良く、なんら効果は変わらない。
【００８８】
第２の垂直転送効率の検査方法について図４を用いて説明する。
【００８９】
まず、垂直ＯＢ２〜５領域の平均値を算出する。画像空間全体の画像データの各要素から、先に算出した垂直ＯＢ領域の平均値を減算する。つぎに、受光領域１１のうちで記号●で示す垂直転送部の信号電荷の領域（信号領域１）について、平均値を算出して（ηＶ１）と置く。受光領域１１のうちで記号△で示す垂直転送部の空電荷の領域（転送残り電荷検出領域１）について、メディアンフィルタあるいはコンボリューションフィルタ等を用いて平滑化処理を行う。平滑化処理を行った画像データについて、転送残り電荷検出領域１の画像データ（出力値）の特定値を算出して（ηＶ２）と置く。垂直転送効率（ηＶ３）＝１００−｛（ηＶ２）÷（ηＶ１）×１００｝を算出する。垂直転送効率値（ηＶ３）と、判定値（任意）とを比較して、良否判定を行う。
【００９０】
従って、ＳＵＢ基板Ｆの設定電圧が不適切な電圧状態である場合であっても、検査領域を垂直ＯＢ部付近に限定することなく、精度よく垂直転送効率の検査を行うことができる。
【００９１】
なお、垂直ＯＢ部の平均値算出を垂直ＯＢ２〜５の領域で行ったが、垂直ＯＢ部の信号量を規準値とすることが目的であるため、平均値算出の領域が垂直ＯＢ部であれば効果は同様に得られる。
【００９２】
（第４の実施の形態）
次に本発明の第４の実施の形態について説明する。
【００９３】
固体撮像装置は、一般的に、フォトダイオードに入射する光の角度により光電変換率が異なり、斜め光が増えると垂直転送部に偽信号が増加する。このことから、固体撮像装置は、射出瞳距離の範囲を定め、固体撮像装置の全面で光電変換率と偽信号量が均一になるように設計している。つまり、固体撮像装置が所定の光学条件以外の環境下で駆動すれば、フォトダイオードに蓄積する信号電荷量が受光領域で不均一となったり、垂直転送部の水平方向に不均一な偽信号が発生したりする。
【００９４】
第４の実施の形態では、当該固体撮像装置を、定められた射出瞳距離の範囲外や、垂直転送部の水平方向に不均一な偽信号が発生する光学条件下で、かつ、当該固体撮像装置のフォトダイオードが飽和状態になる環境下（たとえば面照度１００ルクス以上の光を受ける状態）で、第１の実施の形態で示す図１〜図３の駆動を行い、図４に示す画像データを得る。
【００９５】
次に、図４を用いて溢れ電荷検査方法を説明する。
【００９６】
まず、受光領域１１のうちで記号△と記号□で示す垂直転送部の空電荷の領域（溢れ電荷検出領域１と呼ぶ）の画像データについて、Ｘ方向を５ブロックにＹ方向を４ブロックにデータ圧縮を行い、４行５列の圧縮画像データｇ（ｈ、ｖ）を作成する。垂直ＯＢ２〜５領域の画像データを、Ｘ方向を５ブロックにＹ方向を１ブロックにデータ圧縮を行い、１行５列の垂直ＯＢ部の圧縮画像データｇｏｂ（ｈ、１）を作成する。１列目の各圧縮画像データｇから１列目の圧縮画像データｇｏｂをそれぞれ減算し、２列目の各圧縮画像データｇから２列目の圧縮画像データｇｏｂをそれぞれ減算し、３列目の各圧縮画像データｇから３列目の圧縮画像データｇｏｂをそれぞれ減算し、４列目の各圧縮画像データｇから４列目の圧縮画像データｇｏｂをそれぞれ減算し、５列目の各圧縮画像データｇから５列目の圧縮画像データｇｏｂをそれぞれ減算する。つまり、溢れ電荷検出領域１を４行５列に画像圧縮し、各列毎にそれぞれの列のＯＢ平均値で減算する。次に、減算後の４行５列の圧縮画像データｇの特定値を検出する。検出した特定値と、判定値（任意）とを比較して、良否判定を行う。
【００９７】
従って、複数のフォトダイオード間で電荷移動が発生しても、検査領域を垂直ＯＢ部付近に限定することなく、精度よく溢れ電荷検査を行うことができる。
【００９８】
なお、垂直ＯＢ部の規準値算出を垂直ＯＢ２〜５の領域で行ったが、垂直ＯＢ部の信号量を規準値とすることが目的であるため、規準値算出の領域が垂直ＯＢ部であれば効果は同様に得られる。
【００９９】
また、溢れ電荷検出領域を４行５列に画像圧縮したが、Ｘ方向をｈブロック（ｈは１≦ｈ≦ｊの自然数）にＹ方向をｖブロック（ｖは１≦ｖ≦ｊの自然数）にするとともに、垂直ＯＢ部の領域について、Ｘ方向をｈブロックにＹ方向を１ブロックに画像圧縮することもできる。検査精度と検査時間を考慮すると、ｈ，ｖともに、４〜１０程度にすることが望ましい。
【０１００】
（第５の実施の形態）
次に本発明の第５の実施の形態について説明する。
【０１０１】
当該固体撮像装置を、定められた射出瞳距離の範囲外や、垂直転送部の水平方向に不均一な偽信号が発生する光学条件下で、かつ、当該固体撮像装置の垂直転送部の全てのパケットが非飽和状態になる環境下（たとえば面照度１０ルクス以下の光を受ける状態）で、第１の実施の形態で示す図１〜図３の駆動を行い、図４に示す画像データを得る。
【０１０２】
次に、図４を用いて垂直転送効率の検査方法を説明する。
【０１０３】
まず、受光領域１１のうちで記号●で示す垂直転送部の信号電荷の領域（信号領域１と呼ぶ）の画像データについて、Ｘ方向を５ブロックにＹ方向を４ブロックにデータ圧縮を行い、４行５列の圧縮画像データｇ１（ｈ、ｖ）を作成する。受光領域１１のうちで記号△で示す垂直転送部の空電荷の領域（転送残り電荷検出領域１と呼ぶ）の画像データについて、Ｘ方向を５ブロックにＹ方向を４ブロックにデータ圧縮を行い、４行５列の圧縮画像データｇ２（ｈ、ｖ）を作成する。垂直ＯＢ２〜５領域の画像データを、Ｘ方向を５ブロックにＹ方向を１ブロックにデータ圧縮を行い、１行５列の垂直ＯＢ部の圧縮画像データｇｏｂ（ｈ、１）を作成する。１列目の各圧縮画像データｇ１とｇ２から１列目の圧縮画像データｇｏｂをそれぞれ減算し、２列目の各圧縮画像データｇ１とｇ２から２列目の圧縮画像データｇｏｂをそれぞれ減算し、３列目の各圧縮画像データｇ１とｇ２から３列目の圧縮画像データｇｏｂをそれぞれ減算し、４列目の各圧縮画像データｇ１とｇ２から４列目の圧縮画像データｇｏｂをそれぞれ減算し、５列目の各圧縮画像データｇ１とｇ２から５列目の圧縮画像データｇｏｂをそれぞれ減算する。つまり、信号領域１，転送残り電荷検出領域１を４行５列に画像圧縮し、各列毎にそれぞれの列のＯＢ平均値で減算する。次に、減算後の４行５列の圧縮画像データｇ１とｇ２について、（圧縮画像データｇ３）＝１００−｛（圧縮画像データｇ２）÷（圧縮画像データｇ１）×１００｝を配列演算して、圧縮画像データｇ３の特定値を垂直転送効率値（ηＶ）とする。検出した垂直転送効率値（ηＶ）と、判定値（任意）とを比較して、良否判定を行う。
【０１０４】
従って、検査領域を垂直ＯＢ部付近に限定することなく、精度よく垂直転送効率の検査を行うことができる。
【０１０５】
なお、垂直ＯＢ部の規準値算出を垂直ＯＢ２〜５の領域で行ったが、垂直ＯＢ部の信号量を規準値とすることが目的であるため、規準値算出の領域が垂直ＯＢ部であれば効果は同様に得られる。
【０１０６】
また、信号領域１および、転送残り電荷検出領域１を４行５列に画像圧縮したが、Ｘ方向をｈブロック（ｈは１≦ｈ≦ｊの自然数）にＹ方向をｖブロック（ｖは１≦ｖ≦ｊの自然数）にするとともに、垂直ＯＢ部の領域について、Ｘ方向をｈブロックにＹ方向を１ブロックに画像圧縮することもできる。
【０１０７】
（第６の実施の形態）
次に本発明の第６の実施の形態について説明する。
当該固体撮像装置を、定められた射出瞳距離の範囲外や、垂直転送部の水平方向に不均一な偽信号が発生する光学条件下で、かつ、当該固体撮像装置の垂直転送部の全てのパケットが非飽和状態になる環境下（たとえば面照度１０ルクス以下の光を受ける状態）で、第３の実施の形態で示す図５〜図７の駆動を行い、図４に示す画像データを得る。
【０１０８】
第６の実施の形態の駆動方法によれば、１フレームに１度の電荷排出パルス１０３により、垂直転送部Ｂに読み出されることのないフォトダイオードＡで、過剰に蓄積しつづける電荷を基板に排出することができる。つまり、全てのフォトダイオードを非飽和状態にすることができ、たとえ、ＳＵＢ基板Ｆの設定電圧が不適切な電圧状態である場合であっても、精度良く転送残り電荷を検出することができる。
【０１０９】
次に、図４を用いて垂直転送効率の検査方法を説明する。
【０１１０】
まず、受光領域１１のうちで記号●で示す垂直転送部の信号電荷の領域（信号領域１と呼ぶ）の画像データについて、Ｘ方向を５ブロックにＹ方向を４ブロックにデータ圧縮を行い、４行５列の圧縮画像データｇ１（ｈ、ｖ）を作成する。受光領域１１のうちで記号△で示す垂直転送部の空電荷の領域（転送残り電荷検出領域１と呼ぶ）の画像データについて、Ｘ方向を５ブロックにＹ方向を４ブロックにデータ圧縮を行い、４行５列の圧縮画像データｇ２（ｈ、ｖ）を作成する。垂直ＯＢ２〜５領域の画像データを、Ｘ方向を５ブロックにＹ方向を１ブロックにデータ圧縮を行い、１行５列の垂直ＯＢ部の圧縮画像データｇｏｂ（ｈ、１）を作成する。１列目の各圧縮画像データｇ１とｇ２から１列目の圧縮画像データｇｏｂをそれぞれ減算し、２列目の各圧縮画像データｇ１とｇ２から２列目の圧縮画像データｇｏｂをそれぞれ減算し、３列目の各圧縮画像データｇ１とｇ２から３列目の圧縮画像データｇｏｂをそれぞれ減算し、４列目の各圧縮画像データｇ１とｇ２から４列目の圧縮画像データｇｏｂをそれぞれ減算し、５列目の各圧縮画像データｇ１とｇ２から５列目の圧縮画像データｇｏｂをそれぞれ減算する。つまり、信号領域１，転送残り電荷検出領域１を４行５列に画像圧縮し、各列毎にそれぞれの列のＯＢ平均値で減算する。次に、減算後の４行５列の圧縮画像データｇ１とｇ２について、（圧縮画像データｇ３）＝１００−｛（圧縮画像データｇ２）÷（圧縮画像データｇ１）×１００｝を配列演算して、圧縮画像データｇ３の特定値を垂直転送効率値（ηＶ）とする。検出した垂直転送効率値（ηＶ）と、判定値（任意）とを比較して、良否判定を行う。
【０１１１】
従って、ＳＵＢ基板Ｆの設定電圧が不適切な電圧状態である場合であっても、検査領域を垂直ＯＢ部付近に限定することなく、精度よく垂直転送効率の検査を行うことができる。
【０１１２】
なお、垂直ＯＢ部の規準値算出を垂直ＯＢ２〜５の領域で行ったが、垂直ＯＢ部の信号量を規準値とすることが目的であるため、規準値算出の領域が垂直ＯＢ部であれば効果は同様に得られる。
【０１１３】
また、信号領域１および、転送残り電荷検出領域１を４行５列に画像圧縮したが、Ｘ方向をｈブロック（ｈは１≦ｈ≦ｊの自然数）にＹ方向をｖブロック（ｖは１≦ｖ≦ｊの自然数）にするとともに、垂直ＯＢ部の領域について、Ｘ方向をｈブロックにＹ方向を１ブロックに画像圧縮することもできる。
【０１１４】
これまでに示した第１，４の実施の形態では、溢れ電荷の検出領域を図８の構成をもつ固体撮像装置を例に示した。間引き読み出しの間隔が広くなった場合、溢れ電荷の検出領域はフォトダイオードＡから信号電荷を受けた垂直転送部Ｂのパケットの、垂直転送方向の前後に隣接する位置のパケットを対象とする。
【０１１５】
これまでに示した第２，３，５，６の実施の形態では、転送残り電荷検出領域を図８の構成をもつ固体撮像装置を例に示した。間引き読み出しの間隔が広くなった場合、転送残り電荷の検出領域はフォトダイオードＡから信号電荷を受けた垂直転送部Ｂのパケットの、垂直転送方向の後に隣接する位置のパケットを対象とする。
【０１１６】
なお、第４，５，６の実施の形態に示すデータ圧縮とは、指定領域の画像データを、指定ブロック毎にグループ化し、各グループ毎に画像データの平均値あるいはメディアン値といった１つの数値を算出し、総画像データ数を総ブロック数に削減することをいう。
【０１１７】
なお、本実施の形態に示す駆動方法では、電荷排出パルス１０３を１回のみ行ったが、複数回行っても良い。
【０１１８】
なお、第１〜６の実施の形態は、プログレッシブ・スキャン方式インターライン構造について説明したが、インターレース・スキャン方式インターライン構造においても垂直転送部に空パケットを設けた状態で垂直転送を行うことは可能であり、外部検査装置のメモリから空パケットの情報が得られることから、本発明の溢れ電荷検査方法および垂直転送効率の検査方法を実現することができる。また、インターレース・スキャン方式インターライン構造では１フレーム中に垂直転送部は２周期分の転送している、１フィールドで１周期分の転送していることから、片フィールドの繰り返し駆動を用いても本発明の溢れ電荷検査方法および垂直転送効率の検査方法を実現することができる。
【０１１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明にかかる固体撮像装置の検査方法によれば、これまで分離することができなかった、複数のフォトダイオード間で発生する電荷移動と、垂直転送部で発生する溢れ電荷とを分離することができ、試験領域を信号出力の垂直転送方向の前後に隣接する画素に指定することで、垂直ＯＢ部付近だけでなく撮像領域全体で溢れ電荷検査が可能となる。
【０１２０】
また、本発明にかかる固体撮像装置の検査方法によれば、試験領域を信号出力の垂直転送方向の後方に隣接する画素に指定することで、垂直ＯＢ部付近だけでなく撮像領域全体で垂直転送効率の検査が可能となる。
【０１２１】
また、本発明にかかる固体撮像装置の検査方法によれば、フォトダイオードの信号電荷を定期的にＳＵＢ基板に排出することで、垂直転送部に読み出されないフォトダイオードであっても飽和して隣接する垂直転送部に電荷移動することを阻止することが可能となり、より精度の高い垂直転送効率の検査が可能となる。
【０１２２】
さらに、本発明にかかる固体撮像装置の検査方法によれば、入射光の射出瞳距離が固体撮像装置の射出瞳距離範囲を外れる場合、これまで誤判定の要因となる水平方向に不均一な偽信号がより多く発生することとなるが、試験領域を信号出力の垂直転送方向の前後に隣接する画素に指定し、垂直方向のそれぞれで偽信号補正を行うことで、撮像領域全体で溢れ電荷検査が可能となる。
【０１２３】
また、本発明にかかる固体撮像装置の検査方法によれば、入射光の射出瞳距離が固体撮像装置の射出瞳距離範囲を外れる場合あっても、試験領域を信号出力の垂直転送方向の後方に隣接する画素に指定し、垂直方向のそれぞれで偽信号補正を行うことで、垂直ＯＢ部付近だけでなく撮像領域全体で垂直転送効率の検査が可能となる。
【０１２４】
また、本発明にかかる固体撮像装置の検査方法によれば、入射光の射出瞳距離が固体撮像装置の射出瞳距離範囲を外れる場合であっても、フォトダイオードの信号電荷を定期的にＳＵＢ基板に排出する駆動を行い、試験領域を信号出力の垂直転送方向の後方に隣接する画素に指定し、垂直方向のそれぞれで偽信号補正を行うことで、撮像領域全体でより精度の高い垂直転送効率の検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１，第２，第４，第５の実施の形態の固体撮像装置の読み出し付近における駆動方法を示すタイミングチャート
【図２】本発明の第１，第２，第４，第５の実施の形態の固体撮像装置の水平同期信号パルスＨＤのハイレベル付近の詳細なタイミングチャート
【図３】本発明の第１，第２，第４，第５の実施の形態の固体撮像装置の駆動方法による電荷動きの模式図
【図４】本発明の第１〜第６の実施の形態の固体撮像装置の駆動方法により得られる信号電荷の、外部検査装置のメモリに記録したイメージ図
【図５】本発明の第３，第６の実施の形態の固体撮像装置の読み出し付近における駆動方法を示すタイミングチャート
【図６】本発明の第３，第６の実施の形態の固体撮像装置の水平同期信号パルスＨＤのハイレベル付近の詳細なタイミングチャート
【図７】本発明の第３，第６の実施の形態の固体撮像装置の駆動方法による電荷動きの模式図
【図８】固体撮像装置の構成を示す図
【図９】フォトダイオードと垂直転送部との断面図
【図１０】フォトダイオードと垂直転送部との電位図
【図１１】垂直転送部の電位図
【図１２】固体撮像装置の垂直転送部のゲート構成図
【図１３】従来の固体撮像装置の読み出し付近における駆動方法を示すタイミングチャート
【図１４】従来の形態の固体撮像装置の水平同期信号パルスＨＤのハイレベル付近の詳細なタイミングチャート
【図１５】従来の固体撮像装置の駆動方法による電荷動きの模式図
【図１６】従来の固体撮像装置の駆動方法により得られる信号電荷の、外部検査装置のメモリに記録したイメージ図
【図１７】従来の固体撮像装置の読み出し付近における駆動方法（モニターモード）を示すタイミングチャート
【図１８】従来の固体撮像装置の水平同期信号パルスＨＤのハイレベル付近のモニターモード駆動の詳細なタイミングチャート
【図１９】従来の固体撮像装置の駆動方法（モニターモード）による電荷動きの模式図
【符号の説明】
Ａ　ｊ行ｉ列に配列されるフォトダイオード
Ｂ　垂直転送部
Ｃ　水平転送部
Ｄ　電荷検出部
Ｅ　Ｐウェル
Ｆ　ＳＵＢ基板
Ｇ　外部検査装置のメモリに記録した画像データの各要素
１１　外部検査装置のメモリに記録した画像データの受光領域
【図１】
2004072223.tif 000003
【図２】
2004072223.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004072223.tif 000009
【図８】
2004072223.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2004072223.tif 000012
【図１１】
2004072223.tif 000013
【図１２】
2004072223.tif 000014
【図１３】
2004072223.tif 000015
【図１４】
2004072223.tif 000016
【図１５】
2004072223.tif 000017
【図１６】
2004072223.tif 000018
【図１７】
2004072223.tif 000019
【図１８】
2004072223.tif 000020
【図１９】
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