(57)【要約】【課題】フローティングディフュージョンのアンプの増幅率の評価精度を向上する。【解決手段】出力部にフローティングディフュージョンとリセットドレインとフローティングディフュージョンをリセットドレインに導通するリセットトランジスタと出力アンプとを有し、リセットドレインは出力アンプの電源端子とは別の電源端子に接続される固体撮像素子の評価方法であって、リセットゲートをオン状態、リセットドレインに可変電圧を印加して、得られる出力アンプの出力電圧の変化を２階微分することにより高精度に増幅率を評価する方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力部にフローティングディフュージョンとリセットドレインと前記フローティングディフュージョンを前記リセットドレインに導通するリセットトランジスタと出力アンプとを有し、前記リセットドレインは出力アンプの電源端子とは別の電源端子に接続される固体撮像素子の評価方法であって、
前記リセットトランジスタをオンする工程と、
前記リセットドレインに印加するリセットドレイン電圧（Ｖｄ）を変化させる工程と、
前記電圧の変化に対応して出力アンプから出力される出力電圧（Ｖｏ）を測定する工程とを有し、
前記出力電圧（Ｖｏ）をリセットドレイン電圧（Ｖｄ）で１階微分および２階微分する工程と、
前記２階微分の値が０近傍になるときの前記１階微分の値を出力アンプの増幅率として評価する固体撮像素子の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体撮像素子の評価方法に関し、特にフローティングディフュージョンアンプの増幅率の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子はマルチメディア用途への進出が目覚ましい、特にデジタルスチルカメラ用固体撮像素子では小型化、高画素化、多機能化の要求はますます高まっている。
【０００３】
従来、固体撮像素子の電気的特性を評価する場合、ウェハ状態でテスタにより自動評価を行い、組み立て後テスタまたは実装評価装置による官能検査により評価するのが一般的である。
【０００４】
固体撮像素子は、電気的特性の中に画質に対する規定が設けられており、この規定を満足する製品を正確かつ迅速に評価することが必要である。ダイナミックレンジ、Ｓ／Ｎ（信号対ノイズ比）も重要な特性で、暗電流、飽和出力、ノイズ、出力アンプ性能などの特性を評価する必要がある。
【０００５】
従来提案されている出力アンプの増幅率を評価する方法として特許文献１がある。以下、図３および図４を参照しながら特許文献１に示されている出力アンプの増幅率の評価方法について説明する。
【０００６】
図４に、一般的な固体撮像装置に用いられるＣＣＤ（Charge Coupled Device）方式の固体撮像素子の構造を示す。図４（ａ）は固体撮像素子Ａの平面図、図４（ｂ）は固体撮像素子Ａの出力部の構造を模式的に示した図である。固体撮像素子Ａは、半導体基板１上に多数の画素３が水平方向及び垂直方向に整列して配置されている。複数本の垂直電荷転送路５が、垂直方向に整列された複数の画素列間に形成されている。垂直電荷転送路５の一端には、水平電荷転送路７が形成されている。水平電荷転送路７の一端に出力アンプ１１が形成されている。
【０００７】
画素３は、フォトダイオード（光電変換素子）３ａと、フォトダイオード３ａと垂直電荷転送路５との間に形成される読み出しゲート（トランスファーゲート）３ｂとを含む。
フォトダイオード３ａにより光電変換され、蓄積された電気信号（電荷）は、読み出しゲート３ｂを通って垂直電荷転送路５に転送される。垂直電荷転送路５内に転送された電荷は、例えば４相駆動方式により垂直方向に転送され水平電荷転送路７内に入る。
【０００８】
水平電荷転送路７内に転送された電荷は、例えば２相駆動方式によりアンプ１１まで転送される。アンプ１１により電気信号を増幅して外部に画像情報を出力する。図４（ｂ）に示すように、水平電荷転送路７の一端には、高濃度のｎ型不純物がドーピングされているフローティングディフュージョンＦＤが形成される。
【０００９】
出力ゲートＯＧが、フローティングディフュージョン領域ＦＤと水平電荷転送路７の最終電極（図では水平転送電極１５−１）との間に形成されている。出力ゲートＯＧは、水平電荷転送路７から転送されてきた電荷をフローティングディフュージョン領域ＦＤへ転送するゲートの役割を有する。簡単のため、出力アンプ１１は回路図で示している。
【００１０】
まず、リセットゲート端子ＲＧに対して、リセットトランジスタ２１がオンする電圧を印加する（図３ステップＳ１）。可変電圧源４２１により、リセットドレイン端子ＲＤに対して所定の電圧振幅ΔＶｄを有する信号電圧を印加する（図３ステップＳ２）。  電圧振幅ΔＶｄに対応して、出力アンプ２１の出力端子ＯＳに発生する出力電圧変化ΔＶｓ１を電圧計４１６で測定する（図３ステップＳ３）。  式α＝ΔＶｓ１／ΔＶｄと上記のΔＶｄとΔＶｓ１の値とに基づき（図３ステップＳ４）、出力アンプ１１の増幅率αを算出する（図３ステップＳ５）。
【００１１】
以上のような工程により出力アンプの増幅率を測定することができる。
【特許文献１】特開２００１−５３２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら上記従来方法では、リセットドレイン電圧を変化させた時の出力端子ＯＳ出力はリセットドレイン電圧の変化に対し一次関数ではなく変極点を有する特性を有するため、単なる電圧振幅印加の測定では、フローティングディフュージョンアンプの固有の動作電圧範囲にフレキシブルに対応できない場合があり、測定精度が悪化するという問題が起きる。
【００１３】
前記に鑑み、本発明は、フローティングディフュージョンアンプの固有の動作電圧にフレキシブルに対応し、測定精度を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明に係る固体撮像装置の評価方法は、出力部にフローティングディフュージョンとリセットドレインとフローティングディフュージョンをリセットドレインに導通するリセットトランジスタと出力アンプとを有し、リセットドレインは出力アンプの電源端子とは別の電源端子に接続される固体撮像素子の評価方法であって、リセットトランジスタをオンする工程と、リセットドレインに印加するリセットドレイン電圧（Ｖｄ）を変化させる工程と、電圧の変化に対応して出力アンプから出力される出力電圧（Ｖｏ）を測定する工程とを有し、出力電圧（Ｖｏ）をリセットドレイン電圧（Ｖｄ）で１階微分および２階微分する工程と、２階微分の値が０近傍になるときの１階微分の値を出力アンプの増幅率として評価することを特徴とする。
【００１５】
このように、出力アンプの出力電圧を入力電圧で２回微分する工程を備え、２階微分した値が０になる範囲を安定範囲と定義することで、その安定範囲での出力電圧変化である１階微分値を出力アンプの増幅率の測定値とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の方法により、出力アンプの増幅率を精度よく測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係る方法について、図面を参照しながら説明する。図１，図２および図４（ｂ）を参照しながら説明する。図４（ｂ）で示される回路構成は、従来の構成と同じである。
【００１８】
本発明での評価方法における動作を、図１、図２を参照しながら説明する。まず、リセットゲート端子ＲＧに対して、リセットトランジスタ２１がオンする電圧を印加する（図１ステップＳ１）。
【００１９】
可変電圧源４２１により、リセットドレイン端子ＲＤに対して低電圧から電源電圧の範囲で可変電圧源４２１により電圧（Ｖｄ）を印加する（図１ステップＳ２）。
【００２０】
可変電圧源４２１の電圧変化（電圧計４１５での測定値）に対応する出力アンプ１１の出力端子ＯＳに発生する出力電圧（Ｖｏ）を電圧計４１６で測定する（図１ステップＳ３）。
【００２１】
ＲＤに印加する電圧（Ｖｄ）を横軸、出力端子ＯＳの出力電圧（Ｖｏ）を縦軸にし、グラフ化すると図２（ａ）に示すようなグラフになる。この出力端子ＯＳ（Ｖｏ）の出力電圧をＲＤ電圧（Ｖｄ）の関数とし、この関数（グラフ）に対し、ＲＤ電圧（Ｖｄ）で微分を行うと、図２（ｂ）が得られる。このグラフはＲＤ電圧（Ｖｄ）に対する増幅率の変化に相当する。さらにＲＤ電圧（Ｖｄ）で微分を行うと、図２（ｃ）が得られる（図１ステップＳ４）。
【００２２】
図２（ｃ）から０または０に近い値になる範囲（ｃ−１）を検出する（図１ステップＳ５）。この範囲は図２（ｂ）の微分値が０になるところの安定範囲（ｂ−１）に対応し増幅率の安定範囲に相当する。この安定範囲（ｂ−１）の値αを出力アンプ１１の増幅率とする（図１ステップＳ６）。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
以上説明したように、本発明はフローティングディフュージョンアンプの測定に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態による処理工程を示す図
【図２】本発明の実施形態による処理工程でのグラフ
【図３】従来の実施形態による処理工程を示す図
【図４】ＣＣＤ方式の固体撮像素子の構造を示す図
【符号の説明】
【００２５】
３  画素
３ａ  フォトダイオード（光電変換素子）
３ｂ  トランスファーゲート（読み出しゲート）
５  垂直電荷転送路
７  水平電荷転送路
１５  水平転送電極
２１  リセットトランジスタ
４１１  電源
４１５  電圧計
４１６  電圧計
４２１  可変電圧源
ＦＤ  フローティングディフュージョン
ＧＮＤ  接地端子
Ｌ  内部配線
ＯＤ  出力アンプの電源端子
ＯＧ  出力ゲート
ＯＳ  出力アンプの出力端子
ＲＤ  リセットドレイン端子
ＲＧ  リセットゲート端子
ＶDD  電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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