JP2007134890A - 固体撮像装置の検査方法及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固体撮像装置の出力応答時間検査を短時間で行うことができる固体撮像装置の検査方法及び固体撮像装置の検査装置を提供する。
【解決手段】１画素の画素信号が固体撮像装置から出力される期間３３内に当該出力信号のサンプリングを行い、第１のサンプリングデータを取得する。また、前記期間３３内に、前記サンプリングと異なるタイミングで前記出力信号のサンプリングを行い、第２のサンプリングデータを取得する。前記第１のサンプリングデータと前記第２のサンプリングデータとの差分を演算する。そして、当該差分に基づいて固体撮像装置の良否判定を行う。本構成では、固体撮像装置に画像信号を１度出力させることで、各画素の出力応答時間の大小を判定することができ、検査時間及び検査費用を大幅に削減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は固体撮像装置の検査方法及び検査装置に関する。

固体撮像装置は、フォトダイオード等の光電変換素子からなる画素がアレイ状に配置された画素部と、各画素で生成された電荷に応じた電圧に変換する電荷電圧変換部を備える。電荷電圧変換部から出力された電圧は、固体撮像装置の外部にシーケンシャルな電圧信号として出力される。

上記固定撮像装置の検査工程では、各画素の異常の有無を確認する画素欠陥検査が行われている。ここで、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型の固体撮像装置の画像欠陥検査について説明する。図３は、固体撮像装置が１画素分の画像信号を出力する期間のタイミングチャートの一例である。

ＣＣＤ型固体撮像装置では、各画素が生成した電荷は、画素単位で電荷電圧変換部に順次転送される。電荷電圧変換部は、転送された電荷に応じた電圧の出力と、当該電荷の排出とを繰返し１フレームの画像信号を出力する。したがって、固体撮像装置の出力信号Ｖ_IMAGEは、これらの動作に対応した波形となる。

上記画素欠陥検査では、まず、固体撮像装置にリセットパルスＲＰが入力される（時刻ｔ_R）。リセットパルスＲＰに応答して、電荷電圧変換部の電荷保持領域に所定の電位が印加される。これにより、電荷電圧変換部に保持されていた電荷（前画素の電荷）は電荷電圧変換部から排出される。当該動作は図３のリセット領域３１に対応する。リセット領域３１では、電荷電圧変換部は上記所定電位に応じた電圧を出力するため、固体撮像装置の出力Ｖ_IMAGEは一定になる。

リセットパルスＲＰの印加が終了すると、電荷電圧変換部への上記所定電圧の印加が停止される。このとき、電荷電圧変換部は上述のように電荷が排出された状態（フィードスルー状態）になっている。当該状態は図３のフィードスルー領域３２に対応する。フィードスルー領域３２では、電荷電圧変換部は電荷が排出された状態に対応する電圧を出力するため、固体撮像装置はリセット領域３１とは異なる一定の電圧を出力する。

次に、固体撮像装置に電荷転送パルスＴＰが入力される（時刻ｔ４）と、電荷転送パルスＴＰに応答して次画素で生成された電荷は電荷電圧変換部に転送される。このとき、電荷電圧変換部は、当該転送された電荷に応じた電圧を出力する。当該動作は、図３の画素信号領域３３に対応する。画素信号領域３３では、電荷電圧変換部は電荷の流入量に応じた電圧を出力するため、固体撮像装置の出力電圧は、時間の経過（電荷の流入）とともに変動し、電荷の転送が完了したときに一定になる。以上のような動作が全画素について実施されることで、各画素にて生成された電荷に応じた電圧がシーケンシャルな電圧信号（画像信号）として固体撮像装置から出力される。

上記画素欠陥検査は、検査対象の固体撮像装置が特定の照度をもった光源に照射された状態で実施され、当該状態で固体撮像装置から出力された画像信号に基づいて良否判定が行われる。人間が欠陥と認識する画素は、周辺の画素に比べて出力が大きい、あるいは小さい画素である。このような画素は、各画素について画素信号領域３３の出力電圧を所定のタイミング（図３では、時刻ｔ２）でサンプリングし、取得された出力電圧を比較することで検出することができる。例えば、固体撮像装置がＮ個の画素を有している場合、注目画素の出力電圧をＤ_i（ｉ＝１〜Ｎ）とし、注目画素及び注目画素の周囲に隣接する画素の出力電圧の中央値をＭ_i（ｉ＝１〜Ｎ）とする。この場合、差分（Ｄ_i−Ｍ_i）が予め規定されている規格範囲外であるときに、当該注目画素が欠陥画素と判定される。そして、このような画素が検出された固体撮像装置は、不良品として製品群から除外される。

ところで、図３に示した画像信号は、ノイズ（いわゆる、ｋＴＣノイズ）により、その電圧が全体的にシフトすることがある。当該ノイズの影響を除去するため、一般に、画素信号領域３３の出力電圧Ｄ_iと所定の基準電圧との差分が各画素の出力電圧として計測されている。当該基準電圧には、通常、上記フィードスルー領域３２の出力電圧Ｐ_i（ｉ＝１〜Ｎ）が使用される。以下、当該計測を行う検査装置について説明する。なお、以下では画素信号領域３３の出力電圧Ｄ_iと基準電圧Ｐ_iとの差分を、画素電圧Ｖ_Oi（ｉ＝１〜Ｎ）という。

図４は、画素欠陥検査を行う検査装置２の概略構成図である。図４に示すように、従来の検査装置２は、相関二重サンプリング（Correlated Double Sampling）部１００を備えている。相関二重サンプリング部１００（以下、ＣＤＳ部１００という。）は、サンプリングパルスに応答して固体撮像装置１の出力信号Ｖ_IMAGEをサンプリングし、当該サンプリングした電圧を保持するサンプルホールド部１１及び１２を備える。図４では、サンプルホールド部１１が上記基準電圧Ｐ_iのサンプリングを行い、サンプルホールド部１２が画素信号領域３３の出力電圧Ｄ_iのサンプリングを行う。

また、ＣＤＳ部１００は、サンプルホールド部１１及び１２に保持された各電圧の差分を演算する差動増幅器１４を備えている。差動増幅器１４とサンプルホールド部１１との間には、サンプルホールド部１１に保持された基準電圧Ｐ_iを、サンプルホールド部１２が出力電圧Ｄ_iと同一のタイミングで差動増幅器１４に入力するためのサンプルホールド部１３が設けられている。

なお、図４では、各サンプルホールド部１１、１２、１３は、トランジスタ等のスイッチング素子と容量素子とにより構成されている。また、入力端子５３、サンプルホールド部１１、及びサンプルホールド部１２のそれぞれの後段には、バッファアンプ６１、６２、６３が配置されている。検査対象の固体撮像装置１は入力端子５３に接続される。

上記画素電圧Ｖ_Oiの計測が行われる場合、まず、図４に示すＣＤＳ部１００が初期化される。当該初期化は、ＳＨＰ（Sample Hold Pedestal）端子５１、ＳＨＤ（Sample Hold Data）端子５２に、例えば、ローレベルの論理信号が印加される。図４に示すように、ＳＨＰ端子５１はスイッチ素子２１のスイッチング制御端子に接続されており、ＳＨＤ端子５２はスイッチ素子２２及びスイッチ素子２３のスイッチング制御端子に接続されている。このため、上記初期化により、各サンプルホールド部１１、１２、１３の各スイッチ素子２１、２２、２３は遮断状態（以下、オフ状態という。）になる。

画素電圧Ｖ_Oiの計測が開始されると、図３に示すように、フィードスルー領域３２内の時刻ｔ１に、ＳＨＰ端子５１に対してサンプリングパルスＳＨＰ（適宜、基準レベルクランプパルスＳＨＰという。）が印加される。このとき、サンプルホールド部１１のスイッチ素子２１が導通状態（以下、オン状態という。）となり、時刻ｔ１における固体撮像装置１の出力電圧である基準電圧Ｐ_iが容量素子４１に印加される。そして、基準レベルクランプパルスＳＨＰの印加が終了すると、スイッチ素子２１がオフ状態となり基準電圧Ｐ_iが容量素子４１に保持される。

次に、画素信号領域３３内の時刻ｔ２に、ＳＨＤ端子５２にサンプリングパルスＳＨＤ（適宜、データサンプリングパルスＳＨＤという。）が印加される。このとき、サンプルホールド部１２のスイッチ素子２２がオン状態となり、時刻ｔ２における固体撮像装置１の出力電圧Ｄ_iが容量素子４２に印加される。また、容量素子４２に印加された電圧は、バッファアンプ６３を通じて差動増幅器１４の入力端子５４に入力される。

一方、ＳＨＤ端子５２されたデータサンプリングパルスＳＨＤは、サンプルホールド部１３のスイッチ素子２３もオン状態にする。これにより、容量素子４１に保持されていた基準電圧Ｐ_iがバッファアンプ６２を通じて、サンプルホールド部１３の容量素子４３に印加される。容量素子４３に印加された基準電圧Ｐ_iは、差動増幅器１４の入力端子５５に入力される。そして、入力端子５４及び５５に入力された電圧の差分（Ｐ_i−Ｄ_i）が出力端子５６から出力される。すなわち、図３に示すように、データサンプリングパルスＳＨＤが印加された時刻ｔ２に、差動増幅器１４の出力端子５６から画素信号Ｖ_Oiが出力される。

なお、データサンプリングパルスＳＨＤの印加が終了しスイッチ素子２２及び２３がオフ状態となった場合、容量素子４２に印加されていた電圧は当該容量素子４２に保持され、容量素子４３に印加されていた電圧は当該容量素子４３に保持される。このため、データサンプリングパルスＳＨＤの印加終了後も、画素信号Ｖ_Oiは差動増幅器１４から継続して出力される。

以上のような画素電圧Ｖ_Oiの計測が、固体撮像装置１の全画素（Ｎ個）に対して実施され、全画素の画素電圧Ｖ_Oiが取得される。このようにして取得された画素電圧Ｖ_Oiは、検査装置２の記憶部１７に順次格納される。そして、全画素の画素電圧Ｖ_Oiの計測が完了した後、あるいは、当該計測と並行して、欠陥画素抽出のための上記演算が演算部１８により実施される。演算結果は判定部１９に入力され、判定部１９が欠陥画素の有無を判定する。

通常、固体撮像装置の検査ではランダムノイズ低減のため、アベレージング測定が行われる。すなわち、全画素に対する画素電圧Ｖ_Oiの測定が複数回行われ、当該複数回の測定値を画素ごとに平均化することでランダムノイズが低減された画素電圧Ｖ_Oiが取得される。そして、平均化された画素電圧Ｖ_Oiを用いて、上記欠陥画素の判定が行われている。

当然のことながら、固体撮像装置１の画素数、及び上記アベレージング回数に比例して検査時間は増大する。このような検査時間を短縮する技術として、後掲の特許文献１には、１画素分の画像信号３０が出力される間に、基準電圧を複数回サンプリングするとともに、画素信号領域３３の出力電圧を複数回サンプリングする手法が提案されている。この技術では、これらのサンプリングデータから算出される基準電圧の平均値と、画素信号領域３３の出力電圧の平均値との差分を演算することにより画素電圧が取得される。また、後掲の特許文献２には、上述のＣＤＳ部を複数備えた検査装置が提案されている。本構成では、各ＣＤＳ部は、１画素分の画像信号３０が出力される間に、基準電圧と画素信号領域３３の出力電圧との差分をそれぞれ演算する。そして、各ＣＤＳ部が演算した差分の平均値が画素電圧とされる。
特開平３−２２５２８４号公報 特開２００１−２５８０５３号公報

近年、画像処理技術の高速化に伴い、固体撮像装置に対しても安定した高速動作が求められている。このため、固体撮像装置の検査工程では、高速動作の指標となる出力応答時間の検査が行われている。出力応答時間とは、フィードスルー領域３２の後、画素信号領域３３の信号がどれだけ速く立ち下がり、一定のレベルに安定するかを示す時間である。例えば、図３に実線で示す波形が出力応答時間の短い画素の出力信号であり、破線で示す波形が出力応答時間の長い画素の出力信号である。

図３から理解できるように、出力応答時間が長い程、画素信号領域３３の出力電圧が安定している（一定値になっている）時間が短くなる。例えば、図３に示す時刻ｔ２では、出力応答時間が短い画素は出力電圧が安定しているが、出力応答時間が長い画素は出力電圧が変化途中である。このような出力応答時間が長い画素は、測定の度に異なる電圧が計測される。すなわち、時刻ｔ２での画素電圧Ｖ_Oiは不安定になり、画素に入射した光により生成された電荷量を正確に出力することができないのである。このため、上記出力応答時間検査により、出力応答時間の長い画素を有する固体撮像装置が不良品として製品群から除外される。

図５は、出力応答時間検査時の固体撮像装置の出力信号Ｖ_IMAGEと検査信号の関係を示すタイミングチャートである。図３と異なり、図５では、画素ａ、画素ｂ、画素ｃの３画素分の画像信号を示している。ここで、画素ａは光学的黒画素（Optical Black）、画素ｂは出力反応時間が短い画素、画素ｃは出力応答時間が長い画素である。光学的黒画素は遮光されたフォトダイオードからなる画素であり、当該画素の画素信号は入射光量に依存しない。なお、以下では、画素ａ、画素ｂ、画素ｃは、固体撮像装置の出力信号において１番目（ｉ＝１）から３番目（ｉ＝３）の画素であるものとして説明を行う。また、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３はリセットパルスＲＰを始点とした経過時間である。

従来、出力応答時間検査は、上述の画素欠陥検査と同一の測定を、データサンプリングパルスＳＨＤの印加タイミングを変えて２回行うことにより実施される。まず、図５に示すように、上述の画素欠陥検査の手法により１回目の測定が行われる。当該測定により、図５に示すように、差動増幅器１４の出力Ｖ_CDS（１回目）として、時刻ｔ２における各画素の画素電圧Ｖ_Oiが求められる。

上記１回目の測定に続いて、１回目の測定とは異なるタイミングで画素信号領域３３の出力電圧のサンプリングを行う２回目の測定が行われる。２回目の測定では、１回目の測定と同様に、フィードスルー領域３２内の時刻ｔ１に、基準レベルクランプパルスＳＨＰが印加され、サンプルホールド部１１に基準電圧Ｐ_iが取得される。次に、画素信号領域３３内の時刻ｔ３（ここではｔ３＜ｔ２）にデータサンプリングパルスＳＨＤが印加され、時刻ｔ３における出力電圧Ｄ_Ti（ｉ＝１〜Ｎ）のサンプリングが行われる。このとき、ＣＤＳ部１００の出力電圧Ｖ_CDS（２回目）は、当該出力電圧Ｄ_Tiと上記基準電圧Ｐ_iとの差分Ｖ_TOi（ｉ＝１〜Ｎ）となる。

以上の測定がアベレージング回数に応じて繰返し実施され、取得された各画素のアベレージ回数分の画素電圧Ｖ_Oi及び画素電圧Ｖ_TOiが記憶部１７に格納される。そして、以降の演算が、平均化された画素電圧Ｖ_Oi及び平均化された画素電圧Ｖ_TOiに対して行われる。

上記測定で得られた画素電圧Ｖ_Oiと画素電圧Ｖ_TOiとの差分（Ｖ_Oi−Ｖ_TOi）が演算部１８により演算される。図５に示す画素ｂと画素ｃの比較から明らかなように、固体撮像装置１の出力応答時間が長い程、│Ｖ_Oi−Ｖ_TOi│は大きくなる。例えば、当該差分が予め規定されている製品規格を越えた場合、当該固体撮像装置は判定部１９によって出力応答時間不良と判定され、製品群から除外される。

以上のように従来の出力応答時間検査は、データサンプリングパルスＳＨＤの印加タイミングが異なる２回の測定を行う必要がある。このため、検査時間及び検査コストが増大するという課題があった。例えば、５００万画素の固体撮像装置に対して、電荷転送クロック周波数３２ＭＨｚ、アベレージング回数３２回の条件で行う検査では、全画素の画素電圧Ｖ_Oi（Ｖ_TOi）を１回取得するために、５００００００×３２÷３２ＭＨｚ＝５秒の時間が必要である。上記従来の出力応答時間検査では、全画素の画素電圧Ｖ_Oiと画素電圧Ｖ_TOiを取得するため、５秒×２＝１０秒の検査時間が必要である。

また、上記特許文献に記載された技術は、画素信号領域３３の異なるタイミングでサンプリングした出力電圧を平均化することにより、アベレージング回数を減少させるものである。すなわち、上述のような出力応答時間の概念がなく、出力応答時間検査に適用することはできない。

本発明は、上記従来の事情を鑑みて提案されたものであって、出力応答時間検査を短時間で実施することができる固体撮像装置の検査方法及び固体撮像装置の検査装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は以下の技術的手段を採用している。すなわち、本発明は、１画素の画素信号が固体撮像装置から出力される期間内に当該出力信号のサンプリングを行い、第１のサンプリングデータを取得する。また、前記期間内に、前記サンプリングと異なるタイミングで前記出力信号のサンプリングを行い、第２のサンプリングデータを取得する。前記第１のサンプリングデータと前記第２のサンプリングデータとの差分を演算する。そして、当該差分に基づいて固体撮像装置の良否判定を行う構成である。

本構成によれば、１画素の画素信号が一度出力される間に、出力応答時間を求めることができるため、出力応答時間検査を従来に比べて極めて短時間で行うことができる。

また、上記構成に加えて、フィードスルー状態にある固体撮像装置の出力信号をサンプリングすることにより基準レベルを取得し、前記基準レベルと前記第１のサンプリングデータとの差分、あるいは前記基準レベルと前記第２のサンプリングデータとの差分を演算し、当該差分に基づいて固体撮像装置の良否判定を行ってもよい。これにより、上記出力応答時間検査と同時に画素欠陥検査等の検査を行うことができる。

一方、他の観点では、本発明は、上記検査方法を具現化するに好適な固体撮像装置の検査装置を提供することができる。すなわち、本発明に係る固体撮像装置の検査装置は、基準レベルクランプパルスに応答して、フィードスルー状態にある固体撮像装置の出力信号をサンプリングし、当該サンプリングデータを保持する基準レベルホールド部を備える。また、第１のサンプリングパルスに応答して、１画素の画素信号が固体撮像装置から出力される期間内に当該出力信号のサンプリングを行い、当該サンプリングデータを保持する第１のサンプルホールド部と、前記期間内に、第２のサンプリングパルスに応答して、前記第１のサンプルホールド部と異なるタイミングで前記出力信号のサンプリングを行い、当該サンプリングデータを保持する第２のサンプルホールド部とを備える。さらに、前記第１のサンプルホールド部に保持されたデータと前記第２のサンプルホールド部に保持されたデータの差分を演算する第１の演算部と、前記基準レベルホールド部に保持されたデータと前記第１のサンプルホールド部に保持されたデータとの差分、あるいは前記基準レベルホールド部に保持されたデータと前記第２のサンプルホールド部に保持されたデータとの差分を演算する第２の演算部とを備えた構成である。

上記各差分の演算は、上記第２のサンプリングパルスに応答して行われる構成とすることができる。

本発明によれば、固体撮像装置から、画像信号を１度出力させるだけで、各画素の出力応答時間の大小を判定することができる。このため、従来に比べて、出力応答時間検査の検査時間を大幅に短縮することができ、検査コストを低減することができる。

また、本発明によれば、出力応答時間検査を、固体撮像装置の各画素に対して行っていた従来の検査と並行して行うことが可能であり、固体撮像装置の検査を効率的に実施することができる。

以下、本発明に係る固体撮像装置の検査方法及び検査装置の一実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の検査時の個体撮像装置の出力信号及び検査信号を示すタイミングチャートである。図５と同様に、図１は、光学的黒画素ａ、出力反応時間が短い画素ｂ、出力応答時間が長い画素ｃの３画素分の画像信号を示している。

図５と同様に、検査対象の固体撮像装置はＮ個の画素を有しており、画素ａ、画素ｂ、画素ｃは、固体撮像装置の出力信号において１番目（ｉ＝１）から３番目（ｉ＝３）の画素であるものとする。また、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３がリセットパルスＲＰの入力時刻ｔ_Rを始点とした経過時間である点も図５と同様である。

また、図２は、本実施形態の検査装置の概略構成図である。図２において、図４に示した従来の検査装置と同様の作用を奏する部位には同一の符号を付している。

まず、本実施形態の固体撮像装置の検査装置２の構成を説明する。図２に示すように、本実施形態の検査装置２はＣＤＳ部１０を備える。ＣＤＳ部１０は、従来と同様に、基準電圧Ｐ_iをサンプリングし、当該電圧を保持するサンプルホールド部１１（適宜、基準レベルホールド部１１という。）を備える。また、ＣＤＳ部１０は、それぞれ異なるタイミングで画素信号領域３３の固体撮像装置１の出力信号Ｖ_IMAGEをサンプリングし、当該電圧を保持するサンプルホールド部１２（第１のサンプルホールド部１２）とサンプルホールド部１６（第２のサンプルホールド部１６）とを備える。

また、ＣＤＳ部１０は、第１のサンプルホールド部１２及び第２のサンプルホールド部１６にそれぞれ保持された電圧の差分を演算する差動増幅器（第１の演算部）２０と、基準レベルホールド部１１及び第２のサンプルホールド部１６にそれぞれ保持された電圧の差分を演算する差動増幅器（第２の演算部）１４を備える。基準レベルホールド部１１と差動増幅器１４との間には、基準レベルホールド部１１に保持された電圧を差動増幅器１４に入力するタイミングを調整するためのサンプルホールド部１３が配置されている。同様に、第１のサンプルホールド部１２と差動増幅器２０との間には、第１のサンプルホールド部１２に保持された電圧を差動増幅器２０に入力するタイミングを調整するためのサンプルホールド部１５が配置されている。

なお、図２では、各サンプルホールド部１１、１２、１３、１５、１６は、トランジスタ等のスイッチング素子と、容量素子により構成されている。また、入力端子５３、基準レベルホールド部１１、第１のサンプルホールド部１２、及び第２のサンプルホールド部１６のそれぞれの後段には、バッファアンプ６１、６２、６３、６４が配置されている。従来と同様に、検査対象の固体撮像装置１は入力端子５３に接続される。

固体撮像装置１の検査が行われる場合、まず、図２に示すＣＤＳ部１０が初期化される。当該初期化は、ＳＨＰ端子５１、ＳＨＤ１端子５２、及びＳＨＤ２端子５９に、例えばローレベルの論理信号を印加することにより行われる。図２に示すように、ＳＨＰ端子５１は、スイッチ素子２１のスイッチング制御端子に接続されている。また、ＳＨＤ１端子５２は、スイッチ素子２２のスイッチング制御端子に接続されている。さらに、ＳＨＤ２端子５９は、サンプルホールド部１６のスイッチ素子２６、スイッチ素子２３、及びスイッチ素子２５のスイッチング制御端子に接続されている。したがって、上記初期化により、サンプルホールド部１１、１２、１３、１５、１６がそれぞれ備える各スイッチ素子２１、２２、２３、２５、２６はオフ状態になる。

固体撮像装置１の検査が開始されると、図１に示すように、フィードスルー領域３２内の時刻ｔ１に、ＳＨＰ端子５１に対して基準レベルクランプパルスＳＨＰ（ここでは、ハイレベルの論理信号）が印加される。これにより、基準レベルホールド部１１のスイッチ素子２１がオン状態となり、時刻ｔ１における固体撮像装置１の出力電圧である基準電圧Ｐ_i（ｉ＝１〜Ｎ）が容量素子４１に印加される。そして、基準レベルクランプパルスＳＨＰの印加が完了すると、スイッチ素子２１がオフ状態となり、基準電圧Ｐ_iが容量素子４１に保持される。

次に、画素信号領域３３内の時刻ｔ３（出力応答時間の測定タイミング）に、ＳＨＤ１端子５２にデータサンプリングパルスＳＨＤ１（第１のデータサンプリングパルス）が印加される。これにより、サンプルホールド部１２のスイッチ素子２２がオン状態となり、時刻ｔ３における固体撮像装置１の出力電圧Ｄ_Ti（ｉ＝１〜Ｎ）が容量素子４２に印加される。そして、データサンプリングパルスＳＨＤ１の印加が完了すると、スイッチ素子２２がオフ状態となり、出力電圧Ｄ_Tiが容量素子４２に保持される。

続いて、画素信号領域３３内の時刻ｔ２（ここでは、ｔ２＞ｔ３）にＳＨＤ２端子５９にデータサンプリングパルスＳＨＤ２（第２のデータサンプリングパルスＳＨＤ２）が印加される。これにより、サンプルホールド部１６のスイッチ素子２６がオン状態となり、時刻ｔ２における固体撮像装置１の出力電圧Ｄ_i（ｉ＝１〜Ｎ）が容量素子４６に印加される。容量素子４６に印加された出力電圧Ｄ_iは、バッファアンプ６４を通じて差動増幅器１４の入力端子５４及び差動増幅器２０の入力端子５８に入力される。

一方、ＳＨＤ２端子５９に印加されたデータサンプリングパルスＳＨＤ２は、サンプルホールド部１３のスイッチ素子２３及びサンプルホールド部１５のスイッチ素子２５も同時にオン状態にする。このため、第１のサンプルホールド部１２の容量素子４２に保持されていた出力電圧Ｄ_Tiがバッファアンプ６３を通じて、サンプルホールド部１５の容量素子４５に印加される。容量素子４５に印加された出力電圧Ｄ_Tiは、差動増幅器２０の入力端子５７に入力される。そして、入力端子５７及び５８に入力された電圧の差に応じた電圧が出力端子６０から出力される。すなわち、時刻ｔ３における固体撮像装置１の出力電圧Ｄ_Tiと時刻ｔ２における固体撮像装置１の出力電圧Ｄ_iとの差分Ｖ_Di（ｉ＝１〜Ｎ）に応じた電圧Ｖ_DIFFが差動増幅器２０の出力端子６０から出力される。ここでは、差動増幅器２０の増幅率が１であり、出力端子６０から出力電圧Ｄ_Tiと出力電圧Ｄ_iとの差分Ｖ_Diが出力されるものとする。

なお、データサンプリングパルスＳＨＤ２の印加が終了しスイッチ素子２３、２５、２６がオフ状態となった場合でも、容量素子４３、４５、４６に印加されていた電圧は、当該容量素子４３、４５、４６にそれぞれ保持される。このため、データサンプリングパルスＳＨＤ２の印加終了後も、差動増幅器２０は差分Ｖ_Diを継続して出力する。

図１に示すように、例えば、１番目（ｉ＝１）の画素ａでは、Ｐ₁＝Ｄ_T1＝Ｄ₁である。したがって、当該画素の時刻ｔ２から次画素の時刻ｔ２までの間、差動増幅器２０の出力端子６０は、Ｖ_DIFF＝０を出力する。また、２番目（ｉ＝２）の画素ｂでは、当該画素の時刻ｔ２から次画素の時刻ｔ２までの間、出力端子６０はＶ_DIFF＝Ｄ₂−Ｄ_T2＝Ｖ_D2を出力する。さらに、３番目（ｉ＝３）の画素ｃでは、当該画素の時刻ｔ２から次画素の時刻ｔ２までの間、出力端子６０はＶ_DIFF＝Ｄ₃−Ｄ_T3＝Ｖ_D3を出力する。

このように、本実施形態によれば、固体撮像装置１から画像信号を一度出力させるだけで、時刻ｔ３における出力電圧Ｄ_Tiと時刻ｔ２における出力電圧Ｄ_iとの差分Ｖ_Diを得ることができる。上述したように、固体撮像装置１の出力応答時間が長い程、│Ｖ_Di│は大きくなる。したがって、例えば、判定部１９が、│Ｖ_Di│が予め設定されている閾値以下であるか否かを判定することにより、出力応答時間検査を実施することができる。ずなわち、│Ｖ_Di│が予め設定されている閾値を越えている場合は、当該固体撮像装置１は、出力応答時間不良と判定され、製品群から除外することができる。

ところで、上記データサンプリングパルスＳＨＤ２が印加されたとき、サンプルホールド部１３のスイッチ素子２３も同時にオン状態となる。これにより、基準レベルホールド部１１の容量素子４１に保持されていた基準電圧Ｐ_iがバッファアンプ６２を通じてサンプルホールド部１３の容量素子４３に印加される。容量素子４３に印加された基準電圧Ｐ_iは、差動増幅器１４の入力端子５５に入力される。そして、入力端子５４及び５５に入力された電圧の差に応じた電圧が出力端子５６から出力される。すなわち、時刻ｔ２における固体撮像装置１の出力電圧Ｄ_iと基準電圧Ｐ_iとの差分、すなわち、画素電圧Ｖ_Oi（ｉ＝１〜Ｎ）に応じた電圧Ｖ_CDSが差動増幅器１４の出力端子５６から出力される。ここでは、差動増幅器１４の増幅率が１であり、出力端子５６から画素電圧Ｖ_Oiが出力されるものとする。

なお、データサンプリングパルスＳＨＤ２の印加が終了しスイッチ素子２３、２５、２６がオフ状態となった場合でも、容量素子４３、４５、４６に印加されていた電圧は、当該容量素子４３、４５、４６にそれぞれ保持される。このため、データサンプリングパルスＳＨＤ２の印加終了後も、差動増幅器１４は画素電圧Ｖ_Oiを継続して出力する。

図１に示すように、例えば、１番目（ｉ＝１）の画素ａでは、Ｐ₁＝Ｄ_T1＝Ｄ₁である。したがって、当該画素の時刻ｔ２から次画素の時刻ｔ２までの間、差動増幅器１４の出力端子５６はＶ_CDS＝０を出力する。また、２番目（ｉ＝２）の画素ｂでは、当該画素の時刻ｔ２から次画素の時刻ｔ２までの間、出力端子５６はＶ_CDS＝Ｄ₂−Ｐ₂＝Ｖ_O2を出力する。さらに、３番目（ｉ＝３）の画素ｃでは、当該画素の時刻ｔ２から次画素の時刻ｔ２までの間、出力端子５６からＶ_CDS＝Ｄ₃−Ｐ₃＝Ｖ_O3を出力する。

したがって、本実施形態よれば、差動増幅器２０の出力信号Ｖ_DIFFにより各画素の出力応答時間検査を行うと同時に、差動増幅器１４から出力される画素出力Ｖ_CDSにより画素欠陥等の検査を行うことができる。すなわち、上記出力応答時間検査の検査時間を増大させることなく、画素欠陥検査等の検査を同時に行うことができる。

なお、従来と同様に、アベレージングを行う場合には、各画素に対応する差動増幅器２０の出力（差分Ｖ_TOi）及び差動増幅器１４の出力（画素電圧Ｖ_Oi）は、アベレージング回数分（ｎ回）取得され、検査装置２の記憶部１７に順次記憶される。これら各画素に対応する複数個のデータは、演算部１８によって平均化され、平均化された各画素のデータに基づいて判定部１９が出力応答時間及び欠陥検査について良否判定を行う。

上記構成において演算部１８及び判定部１９は、例えば、専用の演算回路や、プロセッサとＲＡＭやＲＯＭ等のメモリとを備えたハードウェア、及び当該メモリに格納され、プロセッサ上で動作するソフトウェア等として実現可能である。

以上説明したように、本発明によれば、固体撮像装置から、画像信号を１度出力させるだけで、各画素の出力応答時間の大小を判定することができる。このため、従来に比べて、出力応答時間検査の検査時間を大幅に短縮することができ、検査コストを低減することができる。

例えば、５００万画素の固体撮像装置に対して、電荷転送クロック周波数３２ＭＨｚ、アベレージング回数３２回の条件で行う検査では、従来法では、上述のように、５秒×２＝１０秒の検査時間が必要である。これに対し、本発明によれば、画像信号を１回分取り込むだけでよいので、５秒、すなわち、従来の半分の時間で固体撮像装置の出力応答時間の検査を行うことができる。

また、本発明によれば、出力応答時間検査を、固体撮像装置の各画素に対して行っていた従来の検査と並行して行うことが可能であり、固体撮像装置の検査を効率的に実施することができる。

なお、本発明は、以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変形及び応用が可能である。例えば、上記では、被測定物が１個の固体撮像装置の場合を示しているが、スループットを上げるために複数の固体撮像装置を同時検査する場合も、本発明の検査方法と検査装置を適用することができる。

また、上記では、検査対象がＣＣＤ型の固体撮像装置である場合について説明したが、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置であっても、固体撮像装置の出力信号波形が異なるだけであり、同様の効果を奏することができる。

本発明は、ＣＣＤ型やＭＯＳ型等の撮像装置の検査時間を著しく短縮できるという効果を有しており、固体撮像装置の検査方法及び検査装置として有用である。

本発明の固体撮像装置の出力応答時間検査時のタイミングチャート 本発明の固体撮像装置の検査装置のＣＤＳ部の概略構成図 固体撮像装置の出力電圧波形を説明するタイミングチャート 従来の固体撮像装置の出力応答時間検査時のタイミングチャート 従来の固体撮像装置の検査装置のＣＤＳ部の概略構成図

符号の説明

１ 固体撮像装置
２ 検査装置
１０ ＣＤＳ部
１１ サンプルホールド部（基準レベルホールド部）
１２ サンプルホールド部（第１のサンプルホールド部）
１４ 差動増幅器（第２の演算部）
１６ サンプルホールド部（第２のサンプルホールド部）
１７ 記憶部
１８ 演算部
１９ 判定部
２０ 差動増幅器（第１の演算部）
３０ １画素分の画像信号
３１ リセット領域
３２ フィードスルー領域
３３ 画素信号領域
１００ ＣＤＳ部
ＳＨＰ 基準レベルクランプパルス
ＳＨＤ１ 第１のデータサンプリングパルス
ＳＨＤ２ 第２のデータサンプリングパルス

Claims (4)

1. 複数の画素を備えた固体撮像装置の検査方法において、
   １画素の画素信号が固体撮像装置から出力される期間内に当該出力信号のサンプリングを行い、第１のサンプリングデータを取得するステップと、
   前記期間内に、前記サンプリングと異なるタイミングで前記出力信号のサンプリングを行い、第２のサンプリングデータを取得するステップと、
   前記第１のサンプリングデータと前記第２のサンプリングデータとの差分を演算するステップと、
   当該差分に基づいて固体撮像装置の良否判定を行うステップと、
   を含むことを特徴とする固体撮像装置の検査方法。
2. フィードスルー状態にある固体撮像装置の出力信号のサンプリングを行い、基準レベルを取得するステップと、
   前記基準レベルと前記第１のサンプリングデータとの差分、あるいは前記基準レベルと前記第２のサンプリングデータとの差分を演算するステップと、
   当該差分に基づいて固体撮像装置の良否判定を行うステップと、
   をさらに含む請求項１記載の固体撮像装置の検査方法。
3. 複数の画素を備えた固体撮像装置の検査を行う検査装置において、
   基準レベルクランプパルスに応答して、フィードスルー状態にある固体撮像装置の出力信号をサンプリングし、当該サンプリングデータを保持する基準レベルホールド部と、
   第１のサンプリングパルスに応答して、１画素の画素信号が固体撮像装置から出力される期間内に当該出力信号のサンプリングを行い、当該サンプリングデータを保持する第１のサンプルホールド部と、
   前記期間内に、第２のサンプリングパルスに応答して、前記第１のサンプルホールド部と異なるタイミングで前記出力信号のサンプリングを行い、当該サンプリングデータを保持する第２のサンプルホールド部と、
   前記第１のサンプルホールド部に保持されたデータと前記第２のサンプルホールド部に保持されたデータの差分を演算する第１の演算部と、
   前記基準レベルホールド部に保持されたデータと前記第１のサンプルホールド部に保持されたデータとの差分、あるいは前記基準レベルホールド部に保持されたデータと前記第２のサンプルホールド部に保持されたデータとの差分を演算する第２の演算部と、
   を備えたことを特徴とする固体撮像装置の検査装置。
4. 前記各差分の演算が前記第２のサンプリングパルスに応答して行われる請求項３に記載の固体撮像装置の検査装置。
   
   

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