(57)【要約】【課題】Ｊチャートを代表とする遮光チャートを使用せずに、チャート使用時と同等の正確なブルーミングまたは垂直ＣＣＤの電荷溢れの測定を実現できる固体撮像素子の駆動方法を提供するものである。【解決手段】光源からの光を撮像素子の受光面全体に入射させ、１水平期間当たりの垂直ＣＣＤの転送を、遮光チャートを用いた場合の縦方向の光入射領域（チャート開口長）と、受光面全面に光を入射させた場合の撮像素子受光部の縦方向の長さの比の回数行うことにより、フォトダイオードから垂直ＣＣＤに読み出された電荷が、入射光下の垂直ＣＣＤ上を転送される時間（垂直ＣＣＤ上での露光時間）が遮光チャートを用いた場合と同等になり、垂直ＣＣＤでのスミア発生量も同等となるため、遮光チャートを用いず、全面光下でも遮光チャートを用いた際と同等のスミア発生量を勘案した上でのブルーミング、あるいは垂直ＣＣＤの電荷溢れ量の測定が可能となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元状に配列された受光部と、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とを有する固体撮像素子の上の所定矩形エリアに基準光を一様に照射し、前記矩形エリアの外側の前記受光部からの出力信号をもとに性能検査を行う固体撮像素子の検査方法であって、
前記矩形エリアの垂直方向の長さに比例して１水平期間中での垂直方向の電荷転送回数を設定することを特徴とする固体撮像素子の検査方法。
【請求項２】
前記固体撮像素子は前記受光部の周囲に遮光処理が施された遮光領域を有し、１水平期間中での垂直方向の電荷転送回数は、前記遮光領域の開口の垂直方向の長さと測定基準となる遮光チャートの開口の垂直方向の長さの比に応じて設定されることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子の検査における駆動方法に関するものであり、さらに詳しくは、電荷転送デバイス（ＣＣＤ）を用いた固体撮像素子の駆動方法と、この方法を実施するための構造を備えた固体撮像素子の検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤを用いた固体撮像素子（以下、撮像素子という）は、撮像面内の一部に強い光が入り、フォトダイオードの蓄積容量を満たしてしまうと、それ以上の過剰電荷は周辺の画素に流れ込むようになる。この結果、光が当たらない画素からも信号が出力され、そこに光が当たったような偽信号が生じる。この現象をブルーミングという。
【０００３】
このブルーミングを除去するために、現在は過剰電荷を基板に逃がす縦型オーバーフロードレイン構造が一般的に使われている。フォトダイオードが形成されるｐ型拡散領域とｎ型基板間の逆バイアス電圧を印加することによりオーバーフロードレイン電位を制御する。
【０００４】
以下、従来のブルーミングおよび垂直ＣＣＤ電荷溢れの測定方法の一例について図面を参照して説明する。
【０００５】
撮像素子の前記ブルーミングおよび垂直ＣＣＤ電荷溢れの測定は、図６の構成で行われる。図６の１は、撮像素子に光を入射させる光源装置、図６の２は撮像素子の撮像領域に光照射領域を限定させるための遮光チャート（この場合Ｊチャート）、図６の３は、撮像素子である。また、図８は、撮像素子の撮像領域のチャート開口部分（図８の４）とチャート開口下外縁の遮光部分（図８の５）の信号出力を模式的に図示した画面である。
【０００６】
ブルーミングおよび垂直ＣＣＤの電荷溢れを測定する場合、図６の１の光源はフォトダイオードを飽和させるため、標準光量に対しておよそ百倍から数百倍の光量であり、図６の２の遮光チャートは、一般的に光軸中心に撮像領域縦方向の１／１０もしくは３／１０の開口高さを持ち、かつ正方形の開口を有したＥＩＡＪチャートＪ（以下Ｊチャートという）が用いられる。
【０００７】
前記構成にて図６の２のＪチャートを通して、撮像領域に光が入射された状態における撮像素子の出力画像模式図が図７である。
【０００８】
本状態において、撮像素子の基板電位を固定または可変する事により、撮像素子の受光部に投影されたＪチャート開口下外縁部の遮光部における信号出力量を観測することにより、ブルーミング（フォトダイオード電荷溢れ）および垂直ＣＣＤの電荷溢れ量を測定する（非特許文献１参照）。図８の５に前記遮光部の電荷模式図を示す。
【０００９】
ただしこの場合、Ｊチャート開口下外縁の遮光部に入射光が漏れ込まないことが前提であり、光源レンズの焦点のずれ、外光の入射等の要因で、正確なブルーミング、垂直ＣＣＤ溢れ量の測定が困難である。また、特に自動測定を行う場合は、あらかじめ測定領域の位置決めを行う必要があり、チャート位置の位置決め精度、チャート開口外への光漏れ遮断精度等を実現することが困難であるため、図６の１の光源と図６の３の撮像素子間に前記Ｊチャート（図６の２）を用いずに、撮像領域全面に光を照射させ、有効撮像領域外縁部に有するアルミニウム等の遮光性のよい金属で遮光処理が施された画素（以下オプティカルブラックという）における信号出力量を観測することにより前記ブルーミングおよび垂直ＣＣＤの電荷溢れ量を測定することが一般的である。
【非特許文献１】「固体撮像素子測定方法」５．６章  ブルーミング（ＥＩＡＪ  ＥＤＸ−５３０１、日本電子機械工業会発行、1996.07）
【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、前記の測定方法ではＪチャートを用いて測定する場合に比べて、入射光の照射エリアが垂直方向に１０倍もしくは１０／３倍拡大されるため、光照射状態において照射エリア下にある垂直ＣＣＤを電荷が転送するのに要する時間が、照射領域に比例して１０倍もしくは１０／３倍となる。そのため垂直ＣＣＤで発生するスミアが前記転送時間に比例して増加し、ブルーミングあるいは垂直ＣＣＤの電荷溢れを測定するオプティカルブラック部の垂直ＣＣＤ上においても、同等のスミア量が漏れ電荷に加算される。本測定では、光源の光量が標準光量時に対して、およそ百倍から数百倍の光量であるため、スミアの値は大きくなり、両測定法におけるスミア値の相違は大きな差となり、精度よい測定を実現することが困難であった。
【００１１】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的はＪチャートを代表とする遮光チャートを使用せずに、チャート使用時と同等の正確なブルーミングまたは垂直ＣＣＤの電荷溢れの測定を実現できる固体撮像素子の駆動方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、１水平期間当たりの垂直ＣＣＤの転送を、遮光チャートを用いた場合の縦方向の光入射領域（チャート開口長）と、受光面全面に光を入射させた場合の撮像素子受光部の縦方向の長さの比の回数行うことを特徴とする（Ｊチャートの場合、１０回もしくは１０／３回）。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の駆動方法によれば、撮像素子の受光領域全面に光を当てた場合でも、フォトダイオードから垂直ＣＣＤに読み出された電荷が、入射光下の垂直ＣＣＤ上を転送される時間（垂直ＣＣＤ上での露光時間）が遮光チャートを用いた場合と同等になるため、垂直ＣＣＤでのスミア発生量も同等となるため、遮光チャートを用いず、全面光下でも遮光チャートを用いた際と同等のスミア発生量を勘案した上でのブルーミング、あるいは垂直ＣＣＤの電荷溢れ量の正確な測定が可能となる。
【００１４】
しかも、チャートを使用しないため検査装置のコスト低減、チャート交換にかかる時間も不要となるため検査の時間短縮にも有効である。
【００１５】
本発明の駆動方法は、基本的に、従来から用いられてきた固体撮像素子にも、新たな電源等をさらに準備することなく、垂直転送電極に印加されるコントローラによる各電圧パターンの制御を変更すれば、実施可能となる。上記で例示した代表的な実施形態等、本明細書および添付図面の記載を参照することにより、当業者にとって本発明は容易に実施可能となり、本発明の産業上の利用価値は大きいものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の形態を図を用いて説明する。
【００１７】
ブルーミングと垂直ＣＣＤの電荷溢れは、本発明に係る原理は同様なので、本発明の実施形態では、ブルーミングについてのみ抜粋して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る撮像素子の検査装置の概略構成を表している。また、図２は図１の検査装置の概略構成において、撮像領域に光が入射された状態における撮像素子の出力画像模式図である。図３の４はブルーミング測定時の有効画素部の一垂直ＣＣＤ上の電荷成分を示した断面模式図、図３の５は前記同様、垂直遮光画素部の一垂直ＣＣＤ上の電荷成分断面模式図を表している。
【００１９】
図１に示す検査装置は光源１、検査対象である撮像素子３で構成される。光源１は有効照射面積が十分大きく、撮像素子の受光面全体に均一な強度で照射されるようにすることが望ましい。
【００２０】
ブルーミングを測定する場合は、図１に示す光源１の光量は標準光のおよそ百倍から数百倍であり、その入射光が撮像素子３の受光面全体に入射される。この場合、撮像素子３の垂直オーバーフロードレイン電位を決定する基板電圧は所望の値に設定されている。
【００２１】
前記状態での有効画素部の電荷の状態は図３の４に示すように、垂直ＣＣＤにおいて発生するスミア成分４１とフォトダイオードから読み出される電荷成分４２で占められている。
【００２２】
また、同じく前記状態での垂直遮光画素部の電荷の状態は図３の５に示すように前記有効画素部と同量のスミア成分４１とブルーミング成分４３である。
【００２３】
これを、仮に１／１０開口の遮光チャートを使用した場合の垂直遮光画素部（チャートによる遮光）の電荷の状態（図８）と比較すると、スミア成分の量が１０倍となっており、垂直ＣＣＤ容量におけるスミア成分が占める割合が増大しており、ブルーミング成分は同量であっても、総電荷量は増加することになる。
【００２４】
本発明においては、図５に示すように、ここで１水平期間中の垂直ＣＣＤの転送を遮光チャート開口長と有効全領域の垂直方向の長さの比の回数、前記例ではすなわち１０回の転送を行うことにより転送速度を１０倍速くし、光が照射している受光面中の垂直ＣＣＤの露光時間を、１／１０開口での露光時間と同一にする。この動作により図４に示すように、スミア発生量もＪチャート使用時（図８）と同一にでき、遮光チャート使用時と同等のブルーミング量の測定が可能となる。
【００２５】
以上の実施形態では、ブルーミング量の測定について説明したが、垂直ＣＣＤの電荷溢れについても動作はまったく同様である。また、基準となる遮光チャートの開口についても上記説明では、代表例として、垂直１／１０開口についてのみの説明であったが、他の開口寸法（開口比）についてもすべて同様の手法で、精度よい測定が実現可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、電荷転送デバイス（ＣＣＤ）を用いた固体撮像素子の検査に適している。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る撮像素子の検査装置の概略構成を示す図
【図２】図１に示した検査装置において撮像領域に光が入射された状態における撮像素子の出力画像図
【図３】図１の検査装置において、ブルーミング測定時の有効画素部およびオプティカルブラック部の一垂直ＣＣＤ上の電荷成分を示した断面模式図（垂直転送１回）
【図４】図１の検査装置において、ブルーミング測定時の有効画素部およびオプティカルブラック部の一垂直ＣＣＤ上の電荷成分を示した断面模式図（垂直転送１０回）
【図５】図１の検査装置において、１水平期間での垂直転送回数を１０回にした場合の転送パルスの模式図
【図６】本発明の従来例の撮像素子の検査装置の概略構成を示す図
【図７】図６に示した検査装置において遮光チャートを通して撮像領域に光が入射された状態における撮像素子の出力画像図
【図８】図６の検査装置において、ブルーミング測定時のチャート開口部および開口下外縁部の一垂直ＣＣＤ上の電荷成分を示した断面模式図（垂直転送１回）
【符号の説明】
【００２８】
１  光源
２  遮光チャート
３  撮像素子
４  ブルーミング測定時の有効画素部またはチャート開口部の一垂直ＣＣＤ上の電荷成分
５  ブルーミング測定時のオプティカルブラック部またはチャート開口下外縁部の一垂直ＣＣＤ上の電荷成分
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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