(57)【要約】【課題】固体撮像素子のリセット動作が不完全で、画像信号全体の基準レベルとなる遮光画素期間画像信号レベルに対し、有効画素期間画像信号レベルが変動してしまった状態になっていても、その挙動を検出することができない。【解決手段】遮光領域に相当する受光部の信号電荷出力期間におけるリセットゲートにリセットパルス信号を印加した後のフローティングディフュージョン部の出力電圧と、遮光領域以外に相当する受光部の信号電荷出力期間におけるリセットゲートにリセットパルス信号を印加した後のフローティングディフュージョン部の出力電圧との差分を演算することを特徴とする固体撮像装置であり、遮光領域期間画像データ信号と有効画素期間画像データ信号との両者のリセット後のフィードスルー部信号レベルの差を演算することで、リセット動作特性を定量評価する。【選択図】図１
2005079960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部分的に遮光領域を有する複数の受光部と、前記受光部から読み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送ＣＣＤと、前記垂直転送ＣＣＤで転送された信号電荷を受け水平方向に転送する水平転送ＣＣＤと、前記水平転送ＣＣＤの信号電荷を電圧に変換して出力するフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部に蓄積された電荷を排出するためのリセットゲートと、リセットドレインを備えた固体撮像装置であって、
遮光領域に相当する前記受光部の信号電荷出力期間における前記リセットゲートにリセットパルス信号を印加した後の前記フローティングディフュージョン部の出力電圧と、遮光領域以外に相当する前記受光部の信号電荷出力期間における前記リセットゲートにリセットパルス信号を印加した後の前記フローティングディフュージョン部の出力電圧との差分を演算することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記差分と所定レベルを比較して良否判定を行うことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置の検査方法。
【請求項３】
前記差分が所定レベル以下になるように前記リセットパルスのパルス最大電圧値を調整することを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデジタルスチルカメラなどに使われるＣＣＤに代表される固体撮像装置およびその検査方法ならびに調整方法に関し、不完全リセットの特性を評価し、評価結果に基づいて最適調整する調整方法に関するものである。
【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】
固体撮像素子の特性評価、検査保証項目において、電気的特性の中に画質に対する規定および出力波形に関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。
【０００４】
従来、固体撮像素子の電気的特性を評価する場合、ウエハー状態でテスターによる自動評価を行い、組み立て後テスター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。
【０００５】
フローティングディフュージョン部は１画素転送するごとにリセット動作をされるが、リセット時は容量のスイッチング動作となるために、ＫＴＣ雑音と呼ばれるランダム雑音が発生する。このノイズ量はリセット時に決まるため、その後の信号電荷転送時にも同量のノイズが重畳される。
【０００６】
固体撮像素子の出力信号からリセットノイズを取り除く手段としては、一般的に、ＣＤＳ回路（相関二重サンプリング回路、特許文献１参照）が使用され、リセット部とデータ部をサンプリングして差分をとることにより除去することができ、それからの出力により得られる画像データをもとに画質欠陥や信号出力値を演算して評価してきた。
【０００７】
ここで従来の固体撮像素子の出力信号処理に用いられるＣＤＳ回路での信号処理方法について、図２に基づいて説明する。
【０００８】
図２は従来の信号処理方法での駆動タイミングおよび出力信号を表すタイミング図である。図２において、（２−１）は固体撮像素子の出力信号を示す図、（２−２）はリセットパルス、（２−３）は出力信号の各画素期間における基準信号部（フィードスルー）をクランプするクランプパルスのタイミング図、（２−４）は出力信号の各画素期間における画像信号部をサンプリングするサンプルホールドパルスのタイミング図、（２−５）は各画素期間におけるサンプルホールド後の出力信号を示す。
【０００９】
出力信号（２−１）の各画素期間において、（２−１−ａ）はリセット部、（２−１−ｂ）はフィードスルー部、（２−１−ｃ）は画像信号部を示している。クランプパルス（２−３）によりリセット後のフィールドスルー部（２−１−ｂ）の期間をクランプして出力信号の各画素期間のＤＣレベルを基準とし、サンプルホールドパルス（２−４）により（２−１−ｃ）をサンプルホールドすることで、（２−１−ｂ）と（２−１−ｃ）の差分情報を抽出して出力信号の各画素期間における画像信号レベルのみを（２−５）として得る。通常（２−５）の信号がＡ／Ｄ変換機に入力しテスターのフレームメモリーに取り込んだ画像データを演算処理することで自動評価を行っている。
【特許文献１】特開昭６３−３０５６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の構成では固体撮像素子のリセット動作が不完全でフィールドスルー部の電圧が大きく変動し、図１の（１−１）のように画像信号全体の基準レベルとなる遮光画素期間の画像信号レベルに対して有効画素期間の画像信号レベルが変動してしまった状態になっていても、その挙動を検出することができない。
【００１１】
したがって、リセット動作が不完全な出力波形に関する項目は、テスターによる自動評価することができず、固体撮像素子の出力をオシロスコープで観測し、予め定められた電圧レベルや波形判定基準に基づき、評価を行われなければならないという問題点があった。
【００１２】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、遮光画素期間と有効画素期間におけるフィードスルー部の電圧レベルを検出し、テスターでの自動評価を実現できる固体撮像素子の信号処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、本発明の固体撮像装置は、部分的に遮光領域を有する複数の受光部と、受光部から読み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送ＣＣＤと、垂直転送ＣＣＤで転送された信号電荷を受け水平方向に転送する水平転送ＣＣＤと、水平転送ＣＣＤの信号電荷を電圧に変換して出力するフローティングディフュージョン部と、フローティングディフュージョン部に蓄積された電荷を排出するためのリセットゲートと、リセットドレインを備えた固体撮像装置であって、遮光領域に相当する受光部の信号電荷出力期間におけるリセットゲートにリセットパルス信号を印加した後のフローティングディフュージョン部の出力電圧と、遮光領域以外に相当する受光部の信号電荷出力期間におけるリセットゲートにリセットパルス信号を印加した後のフローティングディフュージョン部の出力電圧との差分を演算することを特徴とする固体撮像装置。
【００１４】
また、本発明の固体撮像装置の検査方法は、前記差分と所定レベルを比較して良否判定を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の固体撮像装置の調整方法は、前記差分が所定レベル以下になるようにリセットパルスのパルス最大電圧値を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上記の構成により、遮光領域期間画像データ信号と有効画素期間画像データ信号との両者のリセット後のフィードスルー部信号レベルの差を演算することで、リセット動作特性を定量評価することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
固体撮像素子の不完全リセット動作特性をＣＤＳ回路で検出し、定量化を実現可能とする本発明の固体撮像装置の検査方法の実施形態について、図１に基づき説明する。
【００１８】
図１は本発明の固体撮像装置の検査方法の駆動タイミングおよび出力信号を表すタイミング図である。図１において、（１−１）は明状態で、かつリセット動作が不完全状態の固体撮像素子の出力信号を示す図、（１−２）は出力信号の各画素期間における基準信号部（フィードスルー）をクランプするクランプパルスのタイミング図、（１−３）は出力信号の各画素期間における画像信号部をサンプリングするサンプルホールドパルスのタイミング図、（１−４）は各画素期間におけるサンプルホールド後の出力信号を示す。出力信号（１−１）の各画素期間のうち、（１−１−ａ）は遮光画素期間のフィードスルー、（１−１−ｂ）は有効画素期間のフィードスルー部を示す。明状態で、かつリセット動作が不完全状態の固体撮像素子は、遮光画素期間のフィードスルーのレベルに対し、有効画素期間のフィードスルーのレベルが（１−１−ｃ）のように変動する。その変動量を自動評価するために、従来、クランプパルス（１−２）により（１−１−ａ）及び（１−１−ｂ）のフィードスルー期間をクランプし、出力信号の各画素期間のＤＣレベルを一定基準とするが、本発明においては、クランプパルスは停止させる。そして、サンプルホールドパルス（１−３）の位相を（１−１−ａ）及び（１−１−ｂ）のフィードスルー期間にずらしてサンプルホールドすることで、出力信号の各画素期間におけるフィードスルー部のレベルのみを（１−４）として得ることができる。（１−４）の信号をＡ／Ｄ変換機に入力しテスターのフレームメモリーに取り込んだ画像データから、（１−４−ａ）で示す遮光領域期間画像信号データと有効画素期間画像データ信号の差分を演算し、リセット動作特性を定量評価することができる。
【００１９】
また、リセットパルスのパルス最大値により、リセット時におけるリセットゲート下のポテンシャル深さが決まるが、このポテンシャル深さが浅いとフローティングディフュージョン部に蓄積された電荷がリセットドレインに完全に排出されなくなる。
【００２０】
そこで、本実施形態の検査方法を用いてリセット動作特性を定量評価し、リセットパルスの最大値を調整することにより、最適なリセット性能を得ることが可能である。調整方法としては、リセットパルスの波高値を一定として、ＤＣバイアスを調整することでパルスの最大値を調整しても良いし、また、リセットパルスのＤＣバイアスを一定として、パルス波高値を調整することでパルスの最大値を調整しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、デジタルスチルカメラなどに使われるＣＣＤに代表される固体撮像装置のリセット特性を評価し、評価結果に基づいて固体撮像装置のリセット特性を最適に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る固体撮像装置の信号処理方法を示す図
【図２】従来方法の固体撮像装置の信号処理方法を示す図
【符号の説明】
【００２３】
１−１  明状態でかつ不完全リセット状態の出力信号
１−１−ａ  遮光画素期間フィードスルー    
１−１−ｂ  有効画素期間フィードスルー
１−１−ｃ  不完全リセット時のフィードスルーの信号差
１−２  本発明におけるクランプパルス
１−３  本発明におけるサンプルホールドパルス
１−４  本発明におけるサンプルホールド後出力信号
１−４−ａ  サンプルホールド後出力信号におけるフィードスルーの信号差
２−１  明状態で得られる出力信号
２−１−ａ  リセットノイズ
２−１−ｂ  フィードスルー
２−１−ｃ  画像信号
２−２  リセットパルス
２−３  クランプパルス       
２−４  サンプルホールドパルス
２−５  サンプルホールド後出力信号
【図１】
2005079960.tif 000003
【図２】
2005079960.tif 000004