DE4320313A1

DE4320313A1 - CCD-Abbildner Bildwiedergabevorrichtung mit einer Teststruktur

Info

Publication number: DE4320313A1
Application number: DE4320313A
Authority: DE
Inventors: Herbert James Erhardt
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1992-06-18
Filing date: 1993-06-18
Publication date: 1993-12-23
Also published as: US5369357A; JPH0661471A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ladungs speicherelement (CCD) Abbildner mit einer eingebauten Teststruktur und insbesondere auf einen CCD-Abbildner oder Bildwiedergabevorrichtung mit einer Teststruktur, die das optische Einführen eines Testsignals verwendet, das unabhängig ist von Schwellenwertverschiebungen von Elementen oder Einrichtungen, was es in einer Herstel lungsumgebung nützlich macht, wo robuste Testtechniken benötigt werden.

Ausgangspunkt

Die beste Leistungscharakteristik eines CCD-Abbildners ist seine Modulationstransferfunktion (MTF). Die effek tive MTF eines CCD-Abbildsystems ist abhängig von vielen Parametern oder Bauteilen der Abbild - oder Bildwieder gabe- und Signalverarbeitungspfade. Für elektronische Ab bildanwendungen besitzen CCD-Abbildner drei inhärende MTF-leistungslimitierende Charakteristiken: Blenden oder Öffnungs MTF, Ladungstransfer MTF und Diffusion MTF. Die Blenden-MTF ist eine Funktion des Zellenaufbaus und der Blendengröße und kann leicht berechnet werden. Die La dungstransfer-MTF ist eine Funktion der Ladungstrans fereffizienz (CTE) und der Anzahl von Transfers oder Übertragungen, die das Abbildsignal sieht. Die CTE eines Elements oder einer Vorrichtung kann sowohl durch den Aufbau, den Vorgang und durch Fehler oder Fehlstellen li mitiert oder eingeschränkt sein. Diffusions-MTF ist auch eine Funktion des Zellenaufbaus und -größe, ist aber ab hängig von der Verarbeitung, was das Startmaterial, das Gettern, sowie Oxid- und Dotierschichtdicken umfaßt. Die Veränderbarkeit von sowohl CTE und Diffusionsparametern bezüglich der Verarbeitung führt einen dazu, diese auf einer wiederkehrenden Basis insbesondere in der Pro duktherstellung zu testen.

Die CTE wird typischerweise durch den Einschluß einer "Füll- und Überlauf" (fill and spill) Injektionsschaltung gemessen, die an einem Ende des CCD Schiebe- oder Shift registers eingebaut ist. Eine solche Schaltung ist in dem Artikel von M. F. Tompsett "Surface Potential Equilibra tion Method of Setting Charge in Charge Coupled Devices" veröffentlicht in IEEE Transactions on Electron Devices, 22. Ausgabe, Nr. 16, Juni 1975, Seite 305. Dieses Ver fahren zum Testen von CTE benötigt einen elektrischen Eingangsimpuls, der an eine Injektionsdiode angelegt wird und der in dem Element oder der Vorrichtung gemessene La dungspegel wird festgestellt durch die Differenz zwischen zwei benachbarte Elektroden. Dieses Testverfahren benö tigt drei Verbindungen, die Erzeugung eines gesteuerten Impulses für die Diode, und das demgemäße Einstellen der Pegel an den Elektroden für die Größe des gewünschten in jizierten oder eingeführten Signals. Jede Veränderung in den Schwellenwerten der Elektroden von Vorrichtung zu Vorrichtung macht eine Neueinstellung der potentialen Spannungsdifferenz in dem Verhältnis der Spannungen oder Potentiale der Elektroden notwendig und vielleicht eine Einstellung des Diodenimpulspegels, um eine Signal mit einer ähnlichen Amplitude zurückzugewinnen. Somit kann automatisches Testen in einer Herstellungsbetriebsart hinderlich sein, wenn viele Vorrichtungen ausgewertet werden müssen.

Ein Testverfahren, das besser geeignet ist zur Herstel lung ist in einem Artikel von S. P. Emmons et al, mit dem Titel "A Low Noise Input With Reduced Sensitivity to Threshold Voltage" veröffentlicht in Technical Digest of IEDM, Washington, D. C., Dezember 1974, Seite 233, be schrieben. Dieses Verfahren kompensiert die Schwellen wertänderungen oder -variationen in den Ladungsmeßgates. Die Schaltung für dieses Testverfahren umfaßt eine gemeinsame Elektrode zum Laden und Entladen einer Kapazi tanz oder Kapazität, die mit einer schwebenden Diffusion assoziiert ist. Ein Paar von Schaltern koppeln die Span nung oder das Potential der gemeinsamen Elektrode mit entweder V_sig oder V_ref, während ein dritter Schalter mit einer Injektionsdiode gekoppelt ist und den Ladestrom vorsieht. Während die Schwellenwerttoleranz dieser Struk tur attraktiv aussieht, so kommt sie doch mit dem zu gefügten Aufwand von zwei zusätzlichen getakteten Steuersignalen und einer zusätzliche Gleichstrom (DC) Vorspan nung. Weiterhin überträgt sich die auf einem Chip befind liche Schaltung, in einen zusätzlichen Bereich für lokale Verbindungen und Verbindungskissen oder -punkte, sowie zusätzliche Packungsstifte, die alle Schaltungs plattenraum benötigen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist auf einen CCD-Abbildner (Bildwiedergabevorrichtung) gerichtet, der folgendes auf weist:

eine Linie von Abbildungsphotodetektoren, ein CCD-Shift register, das sich entlang der Linie von Abbildungspho todetektoren erstreckt, einen Belichtungsablauf oder Drainbereich benachbart zu jedem der Abbildungsphoto detektoren, ein Belichtungssteuergate zwischen den Ab bildungsphotodetektoren und ihren entsprechenden Belich tungsdrains und eine Teststruktur. Die Teststruktur weist folgendes auf: eine Vielzahl von Testphotodetektoren in der Linie der Abbildungsphotodetektoren, einen Belich tungsdrainbereich benachbart zu jedem Testphotodetektor und ein Testbelichtungssteuergate zwischen den Testphoto detektoren und ihren entsprechenden Belichtungsdrainbe reichen. Das Testbelichtungssteuergate ist separat von dem Belichtungssteuergate für die Abbildungsphotodetek toren.

Die vorliegende Erfindung ist also auf ein Verfahren zum Testen eines CCD-Abbildungssensors gerichtet, der eine Linie einer Vielzahl von Photodetektoren besitzt. Das Verfahren weist folgendes auf: das Belichten der Photo detektoren zum Erzeugen von Ladungen darinnen, das Ab laufenlassen (draining) der Ladungen einiger Photodetek toren, die darinnen erzeugt wurden, und das Ablesen der Ladungen der restlichen Photodetektoren zum Feststellen einer bestimmten Modulationstransferfunktion des CCD- Abbildners.

Die Erfindung ist besser durch die folgende detaillierte Beschreibung zusammen mit der Zeichnung und den Ansprü chen zu verstehen.

Figurenbeschreibung

In der Zeichnung zeigt;

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen Teil eines typischen linearen CCD-Abbildners, indem die Testvorrichtung in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf einen Teil eines linearen CCD-Abbildners, der die Teststruktur der vorliegenden Erfindung beinhaltet,

Fig. 3 ein Balkendiagramm, das die Ladung in jedem der Photodetektoren einer Anordnung von N+4 Photode tektoren zeigt, wobei nur die in der Mitte befindlichen N+2 Photodetektoren während ihres Betriebs aufgedeckt werden;

Fig. 4 ein Balkendiagramm, das die Ladung in jedem der Photodetektoren der Teststruktur während der Ab bildbetriebsart der Teststruktur darstellt; und

Fig. 5 ein Balkendiagramm, das die Veränderung in jedem der Photodetektoren der Teststruktur in der CTE- Betriebsart der Teststruktur darstellt.

Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise im Maßstab.

Detaillierte Beschreibung

Gemäß Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf einen CCD-Abbildner oder Bildwiedergabevorrichtung 10 gezeigt, in dem die Teststruktur der vorliegenden Erfindung ver wendet werden kann. Ein CCD-Abbildner 10 umfaßt einen Körper 12 eines Halbleitermaterials, der darinnen eine Vielzahl von Abbildungsphotodetektoren 14 aufweist. Wie gezeigt ist, sind die Abbildungsphotodetektoren in einer Anordnung einer Reihe oder Linie für eine lineare Anord nung angeordnet. Die Photodetektoren 14 können jedoch in einer Anordnung von Zeilen (Reihen) und Spalten für eine Flächenanordnung angeordnet sein. Jede der Abbildungs photodetektoren 14 kann ein bekannter Typ eines Photode tektors sein, wie zum Beispiel eine Photodiode oder ein Photokondensator, der Photonen aufnimmt und die Photonen in Elektronen umwandelt. Entlang einer Seite der Reihe oder Linie von Abbildungsphotodetektoren 14 befindet sich ein CCD-Shiftregister (CCD-Schieberegister) 16. Das CCD- Shiftregister 16 weist einen Kanalbereich 18 auf, der sich entlang und beabstandet von der Linie der Photode tektoren 14 erstreckt. Wenn der Kanalbereich 18 ein ver grabener Kanal (buried channel) ist, ist es ein Bereich eines Leitfähigkeitstyps entgegengesetzt zu dem des Kör pers 12 innerhalb des Körpers 12. Eine Vielzahl von ersten Gatter- oder Gateelektroden 20 sind über und isoliert von dem Kanalbereich 18 angeordnet. Die ersten Gateelektroden 20 sind beabstandet entlang des Kanalbereichs angeordnet, wobei jede der ersten Gate elektroden 20 benachbart zu einem separaten Abbildungs photodetektor 14 angeordnet ist. Eine Vielzahl von zweiten Gateelektroden 22 befinden sich über und sind isoliert von dem Kanalbereich 18. Die zweiten Gate elektroden 22 sind in einer abwechselnden Beziehung mit den ersten Gateelektroden 20 angeordnet, wobei jede der zweiten Gateelektroden 22 benachbart zu einem separaten Abbildungsphotodetektor 14 angeordnet ist. Somit gibt es zwei Gateelektroden, eine erste Gateelektrode 20 und eine zweite Gateelektrode 22 benachbart zu jedem Abbildungs photodetektor 14, um ein Zweiphasen CCD-Shiftregister 16 zu bilden. Die Gateelektroden 20 und 22 sind aus einem leitenden Material, wie zum Beispiel einem leitenden polykristallinen Silicium und sie sind von dem Kanal bereich 18 durch eine Schicht eines isolierenden Ma terials (nicht gezeigt) isoliert, das typischerweise Si liciumdioxid ist. Die ersten Gateelektroden 20 sind alle mit einer ersten Taktphase 01 verbunden und die zweiten Gateelektroden sind alle mit einer zweiten Taktphase 02 verbunden.

Ein Transfergate 24 erstreckt sich über und ist isoliert von dem Körper 12, und zwar zwischen den Abbildungsphoto detektoren 14 und dem Kanalbereich 18 des CCD-Shiftregis ters 16. Das Transfergate 24 erstreckt sich über Trans ferbereiche, die nicht gezeigt sind, die sich zwischen den Abbildungsphotodetektoren 14 und dem Kanalbereich 18 erstrecken. Eine Spannung oder ein Potential, das an das Transfergate 24 angelegt wird, bewirkt, daß sich in den Abbildungsphotodetektoren 16 erzeugte Ladungsträger von den Photodetektoren 16 zu dem Kanalbereich 18 unter jeder der ersten Gateelektroden 20 transferieren oder bewegen, wie dies durch die Pfeile 26 gezeigt ist. An einem Ende des Shiftregisters 16 ist eine Ausgangsschaltung 28 vorgesehen, die einen Ausgangsdetektor 30 und einen Pufferverstärker 32 aufweist. Die Ladungsträger, die in den Kanalbereich 18 des CCD-Shiftregisters 16 von den Abbildungsphotodetektoren 14 übertragen werden, werden entlang des Kanalbereichs 18 durch abwechselndes Takten der Gateelektroden 20 und 22 übertragen, bis die Ladungs träger in die Ausgangsschaltung 28 geleitet werden.

Ein separater Belichtungsdrain oder Ablaufbereich 34 ist in dem Körper 12 benachbart zu, aber beabstandet von der Seite jedes Abbildungsphotodetektors 14 vorgesehen, und zwar entgegengesetzt zu dem CCD-Shiftregister 16. Die Drain- oder Ablaufbereiche 34 sind Bereiche eines Leit fähigkeitstyp, entgegen dem des Körpers 12, und zwar hochdotiert, um hochleitend zu sein. Ein Belichtungs steuergate 36 erstreckt sich über und ist isoliert von dem Körper 12, und zwar zwischen den Abbildungsphotode tektoren 14 und den Belichtungsdrainregionen 34. Eine Spannung wird an das Belichtungssteuergate 36 angelegt, und zwar während eines Teils des Startens einer Integra tionsperiode, was die Spannungsbarrierenhöhe zwischen den Abbildungsphotodetektoren 14 und den Belichtungsdrain bereichen 34 verringert. Während die Spannung angelegt ist, fließen alle Ladungsträger, die in den Photodetek toren 14 erzeugt wurden, in die Belichtungsausdrainberei che 34, wo sie weggeführt werden. Nach einer gewünschten Periode wird die Spannung an dem Belichtungssteuergate 36 verringert, was ein Sperr- oder Barrierenpotential zwi schen den Abbildungsphotodetektoren 14 und den Belich tungsdrainbereichen 34 bildet. Dies ermöglicht, daß La dung in den Photodetektoren 14 für den Rest der Integra tionsperiode gesammelt wird. Somit ist die effektive Be lichtungszeit auf die Dauer beschränkt, während der das Belichtungssteuergatepotential herabgesetzt ist.

Nun wird auf die Fig 2 Bezug genommen. In der Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf eine Teststruktur 38 ge mäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, die in dem in Fig. 1 gezeigten CCD-Sensor 10 verwendet werden kann. Die Teststruktur 38 ist in den CCD-Sensor 10 eingebaut oder aufgenommen, und zwar an einer Stelle daran entlang beab standet von der Ausgangsschaltung 28 des CCD-Sensors 10 in Fig. 1. Die Teststruktur 38 weist eine Vielzahl von Testphotodetektoren 40 auf, die identisch sind mit und sich entlang der Linie der Abbildungsphotodetektoren 14 erstrecken. Die Anzahl der Photodetektoren 40 ist N+4. Einige der Abbildungsphotodetektoren 14 sind benachbart zu jedem Ende der Linie von Testphotodetektoren 40 ange ordnet. Das CCD-Shiftregister 16 erstreckt sich entlang der Reihe oder Linie der Photodetektoren 40, und zwar mit einem Paar von den Gateelektroden, wobei eine der ersten Gateelektroden 20 und eine der zweiten Gateelektroden 22 benachbart ist zu jedem der Testphotodetektoren 40. Das Transfergate 24 erstreckt sich auch entlang der Linie von Testphotodetektoren 40, und zwar zwischen den Testphoto detektoren 40 und dem Kanalbereich 18 des CCD-Shiftregi sters 16. Ein Belichtungsdrainbereich 34 ist benachbart zu, aber beabstandet von jedem der Testphotodetektoren 40 angeordnet, und zwar auf der gegenüberliegenden Seite des CCD-Shiftregisters 16. Die Belichtungsdrainbereiche 34 der Testphotodetektoren 40 sind elektrisch verbunden mit den Belichtungsdrainbereichen 34 der Photodetektoren 14. Ein Belichtungssteuergate 37 erstreckt sich zwischen je dem der Kanten- oder Randphotodetektoren -1,0 und N+1, N+2 und den Belichtungsdrainbereichen 34. Diese Belich tungssteuergates 37 sind entweder elektrisch verbunden mit oder eine Verlängerung oder Fortsetzung der Belich tungssteuergates 36 für die Abbildungsanordnung 10. Alle Testpixel (Photodetektoren 40) sind aufgedeckt mit der Ausnahme der Pixel 40a (-1 und N+2), die von Licht abge schirmt sind. Ein weiteres Belichtungssteuergate 42 er streckt sich zwischen den mittigen N Testphotodetektoren 40 und ihren entsprechenden Belichtungsablaufbereichen. Dieses Testbelichtungssteuergate 42 ist separat von dem Belichtungssteuergate 36 und ist mit einer separaten Spannungsquelle über eine Leitung 44 verbunden.

Idealerweise, wenn man eine Gruppe von N+2 Photodetek toren 40 beleuchtet, die an jeder Seite durch einen ab gedeckten lichtabgeschirmten Photodetektor 40a begrenzt sind, dann wird beim Ablesen ein gleichförmiges Aus gangssignal mit einer N+2 Pixellänge beobachtet. Infolge der Diffusions-MTF besitzt jedoch jeder der Photodetek toren beim Beleuchten einen mit ihnen assoziierten Dif fusionsfluß (Flux). Dies bewirkt den Verlust von etwas Ladung von jedem der Photodetektoren an die Photodetek toren an jeder Seite. Da jeder Photodetektor mit einem anderen Photodetektor an jeder seiner Seiten von seinem benachbarten Photodetektoren so viel Flux oder Fluß auf nimmt, wie er selbst verliert, ist die Nettoflußänderung in irgendeinem der beleuchteten Photodetektoren Null, da jeder der Photodetektoren die gleiche Apertur oder Blende und Struktur besitzt. Dies trifft für alle Photodetekto ren zu mit der Ausnahme der Photodetektoren an den Enden der Gruppen benachbart zu den lichtabgeschirmten Photo detektoren 40a. Für solche Photodetektoren ist der nächste Fluß negativ, da keine Beleuchtung in den benach barten (lichtabgeschirmten) Photodetektoren 40a absor biert ist.

Nun wird auf die Fig. 3 Bezug genommen. In der Fig. 3 ist ein Balkendiagramm gezeigt, das die Ladung in einem sol chen Fall darstellt. Wie in der Fig. 3 zu sehen ist, ist die Ladung in den Endphotodetektoren (Photodetektoren o und N+1) geringer als die Ladung in den N Photodetekto ren, die sich dazwischen befinden, und zwar infolge des Verlustes des Flusses oder Fluxes. Die abgedeckten Photo detektoren (-1 und N+2) nächst zu einem offenen Photode tektor sammeln auch eine geringe Menge der Ladung, welche der Flußverlust von den offenen Photodetektoren (Photode tektoren O und N+1) ist.

Wenn der CCD-Abbildner 10 in der normalen oder "Abbil dungs"-Betriebsart beleuchtet wird, dann wird das Poten tial an dem Belichtungssteuergate 42 auf einen Pegel eingestellt, so daß die Ladungen in den Testphotodetek toren 40 (Photodetektoren 1 bis N) zu ihren Belichtungs drains 34 abgelassen (drained) wird. Die Photodetektoren 40 benachbart zu den Enden der Reihe von Photodetektoren 40 (Photodetektoren Q und N+1) empfangen jedoch eine normale Beleuchtung und werden darauf Ladungen erzeugen, und zwar abhängig von dieser Beleuchtung. Ein Teil der Ladungen in den Photodetektoren 40 benachbart zu den Enden der Testphotodetektoren (Photodetektoren Q und N+1) wird jedoch in die nächsten benachbarten Photodetekoren 40a (Photodetektoren -1 bzw. N+2) diffundieren, und zwar infolge eines Diffusionsverlustes.

Nun wird auf die Fig. 4 Bezug genommen. In der Fig. 4 ist ein Balkendiagramm der Ladungen in unterschiedlichen Pho todetektoren 40 unter diesen Zuständen gezeigt. Das Dia gramm oder der Graph in Fig. 4 zeigt, daß es keine Ladung in den mittleren Testphotodetektoren 40 (Photodetektoren 1 bis N) gibt, wogegen die nächsten benachbarten Photode tektoren 40 (Photodetektoren O und N+1) eine volle Ladung weniger einer geringen Menge, die durch Diffusion verlo ren wurde, besitzen und die nächsten Photodetektoren 40a (Photodetektoren -1 und N+2) eine geringe Ladung besit zen, und zwar gleich der diffundierten Ladung. Von den Ladungen in den Photodetektoren 40 benachbart zu den En den der Testphotodetektoren 40 kann die Diffusions-MTF des CCD-Abbildners 10 berechnet werden.

In der Testbetriebsart ist das Potential auf dem Belich tungssteuergate 42 der Teststruktur 38 herabgesetzt, um eine Ladungssammlung in den N Testphotodetektoren 40 zu ermöglichen. Zur selben Zeit wird das Potential an dem Belichtungssteuergate 36 angehoben, und zwar auf einem "Hoch" oder "Ein-" Pegel, um die gesamte photoerzeugte Ladung in den Abbildungsphotodetektoren 14 zu ihren ent sprechenden Überfließdrainbereichen 34 abzulassen. Die Photodetektoren 40 (O und N+1) benachbart zu den Endtest photodetektoren 40 werden jedoch auch beleuchtet und erzeugen dadurch darinnen eine Diffusionsladung. Somit gibt es eine Fluß- oder Fluxströmung zwischen den Photo detektoren 40 (Photodetektoren O und N+1), die benachbart zu den Endtestphotodetektoren 40 (Photodetektoren 1 und N) liegen. Dies sieht eine gleichförmige Ladung in allen der Testphotodetektoren 40 vor.

Nun wird auf die Fig. 5 Bezug genommen. In der Fig. 5 ist ein Balkendiagramm gezeigt, das die Ladung in diesem Fall darstellt. Wie in der Fig. 5 zu sehen ist, ist die Ladung in allen der Testphotodetektoren 40 (1-N) von einer gleichförmigen Intensität.

Das Transfergate 24 wird dann gepulst oder getaktet, so daß die Ladung von allen der N Testphotodetektoren 40, die einen gleichförmigen Pegel besitzen, auf das CCD- Shiftregister 16 zum Takten der Ausgangsschaltung 28 übertragen werden. An der Ausgangsschaltung 28 wird eine Messung des Impulszuges durchgeführt. Die Verzerrung der Wellenform ermöglicht das Herausziehen des CTE-Wertes, und zwar in der in dem Artikel von R.W. Brodersen et al., "Experimental Characterization of Transfer Efficiency in Charge-Coupled Devices", veröffentlicht in "IEEE Trans actions on Electron Devices", 22. Ausgabe, Februar 1975, Seite 40, beschriebenen Art und Weise.

Die Teststruktur 38 ermöglicht somit die Feststellung von entweder dem CTE oder der Diffusions MTF des CCD-Abbild ners 10. Die Teststruktur 38 ist nur ein Teil des CCD-Ab bildners 10 mit dem einzigen Zusatz des Testüberfluß transfergates 42 und der Eingangsleitung zu den Test überflußtransfergates (overflow transfer gate) 42. Dies ermöglicht, daß die Teststruktur 38 leicht in den CCD- Abbildner 10 aufgenommen werden kann. Was noch wichtiger ist, ist, daß die Teststruktur 38 einfach durch binäre "Ein"- oder "Aus"-Pegel an den Steuergates aktiviert wird und von einer gleichförmigen Quelle beleuchtet werden kann, die keine spezielle optische Hardware oder akkurate Positionierung benötigt. Der Pegel des Testsignals wird gemessen durch den Beleuchtungspegel oder durch die Dauer der Belichtungssteuergates, die in ihrem "Aus" oder "Ein" Zustand gehalten werden. Die Beleuchtungsquelle würde typischerweise die verfügbare Quelle sein, die verwendet wird zum Verifizieren der Abbildungsfunktionalität und der Fehlstellen oder Fehlerpegel, und zwar als Teil eines allgemeinen Testplanes für den CCD-Abbildner 10. Die Teststruktur 38 kann somit leicht verwendet werden während der Herstellung des CCD-Abbildner 10, um die CTE- oder Diffusions MTF des CCD-Abbildners 10 festzustellen.

Es sei bemerkt, daß die spezifischen Ausführungsbeispiele der Erfindung nur die allgemeinen Prinzipien der Erfin dung darstellen sollen. Zahlreiche Modifikationen können durchgeführt werden, die mit den dargestellten Prinzipien übereinstimmen. Zum Beispiel können verschiedene Arten von Photodetektoren verwendet werden, und die Teststruk tur kann irgendwo entlang der Reihe von Photodetektoren angeordnet sein.

Zusammenfassend ist die vorliegende Erfindung darauf gerichtet, eine optisch betätigte Teststruktur für einen CCD-Abbildner zum Testen von bestimmten Bauteilen oder Komponenten der Abbildnermodulationstransferfunktion vorzusehen. Der CCD-Abbildner weist eine Linie von Ab bildungsphotodetektoren und ein CCD-Shiftregister, das sich entlang der Linie von Abbildungsphotodetektoren er streckt auf. Ein separater Belichtungsdrain oder Ablauf bereich ist benachbart zu jedem Abbildungsphotodetektor vorgesehen und ein Belichtungssteuergate erstreckt sich zwischen den Abbildungsphotodetektoren und ihren ent sprechenden Belichtungsdrainbereichen. Eine Vielzahl von Testphotodetektoren ist in der Linie von Abbildungsphoto detektoren vorgesehen, wobei mindestens ein Abbildungs photodetektor an jedem Ende der Testphotodetektoren vor gesehen ist. Jeder der Testphotodetektoren besitzt einen Belichtungsdrainbereich benachbart dazu und ein Testbe lichtungssteuergate erstreckt sich zwischen den Test photodetektoren und ihren entsprechenden Belichtungs drainbereichen. Das Testbelichtungssteuergate ist ge trennt oder separat von dem Belichtungssteuergate für die Abbildungsphotodetektoren vorgesehen.

Claims

1. Eine Teststruktur in einem CCD-Abbild- oder Bildsen sor, der folgendes aufweist:
eine Vielzahl von Abbildungsphotodetektoren in einer Linie oder Reihe, ein CCD-Shiftregister, das sich entlang einer Seite der Linie von Abildungsphotode tektoren erstreckt, ein separater Belichtungsabfluß oder Drain benachbart zu jedem Abbildungsphotode tektor, und zwar auf der Seite des Photodetektors, die dem CCD-Shiftregister gegenüberliegt, ein Be lichtungssteuergate zwischen den Abbildungsphotode tektoren und den Belichtungsdrainbereichen, wobei die Teststruktur folgendes aufweist:
eine Vielzahl von Testphotodetektoren in der Linie von Abbildungsphotodetektoren;
ein separater Belichtungsablaß oder Drainbereich benachbart zu jedem der Testphotodetektoren; und ein separates Belichtungssteuergate zwischen min destens einem der Testphotodetektoren und den be nachbarten Belichtungsdrainbereichen.

2. CCD-Abbildner nach Anspruch 1, wobei es mindestens einen Abbildungsphotodetektor an jedem Ende der Li nie von Testphotodetektoren gibt, wobei ein Belich tungsdrain benachbart zu jedem der Abbildungs photodetektoren an den Enden der Linie von Testpho todetektoren liegt und wobei Belichtungssteuergate zwischen den Abbildungsphotodetektoren an den Enden der Linientestphotodetektoren und ihren entspre chenden Belichtungsdrainbereichen liegen, wobei die Belichtungssteuergates für die Abbildungsphotodetek toren an den Enden der Linie von Testphotodetektoren elektrisch verbunden sind mit einer gemeinsamen Potentialquelle und getrennt von dem Testbe lichtungssteuergate sind.

3. Teststruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei es min destens N+4-Testphotodetektoren gibt, wobei sich ein Belichtungssteuergate zwischen den zwei Testphoto detektoren an jedem Ende der Linie von Testphotode tektoren und ihren entsprechenden Belichtungsdrains erstreckt und elektrisch verbunden ist mit dem Belichtungssteuergate für die Abbildungspho todetektoren.

4. Teststruktur nach einem oder mehreren der vorherge henden Ansprüche, wobei der Testphotodetektor an je dem Ende der Linie von Testphotodetektoren abge schirmt ist, so daß er nicht beleuchtet wird.

5. CCD-Abbildner nach einem oder mehreren der vorherge henden Ansprüche, wobei das CCD-Shiftregister fol gendes aufweist:
einen Kanalbereich, der sich entlang, aber beab standet von der Linie von Abbildungsphotodetektoren und Testphotodetektoren erstreckt, eine Vielzahl von Gateelektroden entlang des Kanalbereichs, wobei die Gateelektroden sich über den und isoliert von dem Kanalbereich erstrecken, wobei mindestens eine der Gateelektroden benachbart zu jedem der Photo detektoren angeordnet ist, und ein Transfergate zwischen den Photodetektoren und dem Kanalbereich.

6. CCD-Abbildner nach einem oder mehreren der vorherge henden Ansprüche, wobei es zwei Gateelektroden be nachbart zu jedem der Photodetektoren gibt.

7. CCD-Abbildner nach einem oder mehreren der vorherge henden Ansprüche, wobei weiterhin eine Ausgangs schaltung an dem Ende des CCD-Shiftregisters vorge sehen ist, die in der Lage ist, Ladungen, die ent lang des Kanalbereichs von den Testphotodetektoren der Abbildungsphotodetektoren (den Abbildungs- und Testphotodetektoren) übertragen wurden, zu empfangen und zu analysieren.

8. Einen CCD-Abbildner, der folgendes aufweist:
einen Körper eines Halbleitermaterials;
eine Vielzahl von Abbildungsphotodetektoren in dem Körper, die sich entlang einer Linie erstrecken;
eine Vielzahl von Testphotodetektoren in der Linie von Abbildungsphotodetektoren;
ein CCD-Shiftregister, das sich entlang der Linie von Abbildungsphotodetektoren und Testphotodetek toren erstreckt;
ein separater Belichtungsdrainbereich in dem Körper benachbart zu jedem Abbildungsphotodetektor und Testphotodetektor;
ein Belichtungssteuergate zwischen den Abbil dungsphotodetektoren und ihren entsprechenden Be lichtungsdrainbereichen; und
ein separates Belichtungssteuergate zwischen den Testphotodetektoren und ihren entsprechenden Be lichtungsdrainbereichen.

9. CCD-Abbildner nach Anspruch 8, wobei es mindestens einen Abbildungsphotodetektor an jedem Ende der Li nie von Testphotodetektoren gibt.

10. CCD-Abbildner nach Anspruch, 9, wobei es mindestens N+4 Testphotodetektoren gibt, wobei sich ein Belich tungssteuergate zwischen den zwei Testphotodetekto ren an jedem Ende der Linie von Testphotodetektoren und ihren entsprechenden Belichtungsdrainbereichen erstreckt und elektrisch verbunden ist mit dem Be lichtungssteuergate für die Abbildungs photodetektoren.

11. CCD-Abbildner nach Anspruch 10, wobei die Testphoto detektoren an jedem Ende der Linie von Testphoto detektoren abgeschirmt sind, so daß sie nicht be leuchtet werden.

12. CCD-Abbildner nach Anspruch 11, wobei das CCD-Shift register folgendes aufweist:
einen Kanalbereich in dem Körper und sich entlang, aber mit Abstand von der Linie der Abbildungspho todetektoren und Testphotodetektoren ersteckend, eine Vielzahl von Gateelektroden entlang des Kanalbereichs, wobei die Gateelektroden sich über den und isoliert von dem Kanalbereich erstrecken, wobei mindestens eines der Gates benachbart zu jedem der Photodetektoren angeordnet ist, und ein Transfergate sich zwischen den Photodetektoren und dem Kanalbereich erstreckend.

13. CCD-Abbildner nach Anspruch 12, wobei es zwei Gateelektroden benachbart zu jedem Photodetektor gibt.

14. CCD-Abbildner nach Anspruch 13, der weiterhin fol gendes aufweist:
eine Ausgangsschaltung an dem Ende des CCD-Shiftre gisterkanalbereiches, die in der Lage ist, Ladungen aufzunehmen und zu analysieren, die entlang des Ka nalbereichs von den Abbildungsphotodetektoren und den Testphotodetektoren übertragen werden.

15. Ein Verfahren zum Testen eines CCD-Abbildners für be stimmte Modulationstransferfunktionen, wobei der Ab bildner eine Vielzahl von Photodetektoren in einer Linie aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Belichten der Photodetektoren, um diese zu be leuchten;
Ablaufenlassen (draining) der Ladungen eines Teils der Photodetektoren, die darinnen durch die Beleuchtung erzeugt wurden; und
Ablesen der erzeugten Ladung in den verbleibenden Photodetektoren, um die gewünschte Modulations transferfunktion festzustellen.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Ablaufenlassen der Photodetektoren durch Übertragen der darin be findlichen Ladungen an die Belichtungsdrainbereiche durchgeführt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Photodetektoren abgelesen werden durch Übertragen der Ladung in den verbleibenden Photodetektoren an ein CCD-Shiftregi ster und durch Übertragen der Ladung entlang des CCD-Shiftregisters an eine Ausgangsschaltung.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der CCD-Abbildner in der Linie von Photodetektoren eine Vielzahl von Abbildungsphotodetektoren und eine Vielzahl von Testphotodetektoren aufweist, wobei mindestens ein Abbildungsphotodetektor an jedem Ende der Linie von Testphotodetektoren vorgesehen ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die in den Abbil dungsphotodetektoren erzeugten Ladungen abgelassen werden und die Ladungen in den Testphotodetektoren aus- oder abgelesen werden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Testphoto detektoren und alle der Abbildungsphotodetektoren mit der Ausnahme derer, die benachbart zu den Enden der Linie von Photodetektoren von ihren darin er zeugten Ladungen abgelassen werden und die Ladungen in den Abbildungsphotodetektoren an den Enden der Linie von Testphotodetektoren abgelesen werden.