JP3000756B2 - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents

固体撮像素子の製造方法

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JP3000756B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子の製造方
に関し、特にオーバーフロー光量時の出力最小値又は
最大値が設定範囲内に入るように半導体基板の基板電圧
を設定する固体撮像素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】CCDイメージャ等の固体撮像素子で
は、多大光量が入射したときオーバーフローが起こり、
このときの電圧がダイナミックレンジとなるが、このオ
ーバーフロー光量時の出力最小値QSは、図4に示す如
く半導体基板の基板電圧VSUB の値に応じて変化する。
図4から明らかなように、基板電圧VSUB に対して出力
最小値QSは単調減少するが、デバイスによってその変
化のカーブが異なるので、単純に基板電圧VSUB の設定
値を予測することはできない。このため、図5に示すよ
うに、出力最小値QSが、ある許容範囲(QSmax ,Q
min )内に入るように基板電圧VSUB の値を設定する
必要がある。
【0003】従来、この基板電圧VSUB の設定において
は、1画面中の最小値QSを求める処理が行われてい
た。すなわち、図6に示すように、先ず全画素の最小値
QSを計算し(ステップS61)、その最小値QSが上
限リミットレベルQSmax よりも大なるときには(ステ
ップS62)、基板電圧VSUB を上昇させ(ステップS
63)、最小値QSが下限リミットレベルQSmin より
も小なるときには(ステップS64)、基板電圧VSUB
を降下させ(ステップS65)、以上の一連の処理によ
って基板電圧VSUB を設定していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の設
定方法では、全画素の最小値QSを計算して求め、その
最小値QSがある許容範囲(QSmax ,QSmin )内に
入るまで可変量である基板電圧VSUB の調整を繰り返す
ようになっており、最小値QSの計算に非常に時間がか
かり、またこの調整の繰返し処理は3〜4回程度行われ
るので、基板電圧VSUB を設定するのに非常に時間を要
することになる。
【0005】本発明は、上述した点に鑑みてなされたも
のであり、基板電圧VSUB の設定処理を高速にて行うこ
とが可能な固体撮像素子の製造方法を提供することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像素
子の製造方法は、固体撮像素子から導出される画素信号
レベルが設定範囲を規定する上限リミットレベル以下と
なる画素数又は設定範囲を規定する下限リミットレベル
以上となる画素数をカウントする第1の工程と、この第
1の工程によるカウント値が0であるか否かを判定する
第2の工程と、この第2の工程においてカウント値が0
と判定された場合に基板電圧を上昇又は下降させる第3
の工程と、第2の工程においてカウント値が0でないと
判定された場合に画素信号レベルが上記下限リミットレ
ベル以下となる画素数又は上記上限リミットレベル以上
となる画素数をカウントする第4の工程と、この第4の
工程におけるカウント値が0でない場合に基板電圧を降
又は上昇させる第5の工程とを経て固体撮像素子の基
板電圧を設定する。
【0007】
【作用】基板電圧VSUB の設定において、いわゆる点欠
陥検出カウント処理を用いて上限リミットレベル以下の
画素数が0でなく、下限リミットレベル以下の画素数が
0となるまで、又は下限リミットレベル以上の画素数が
0でなく、上限リミットレベル上下の画素数が0となる
まで、基板電圧VSUB を変化させることにより、オーバ
ーフロー光量時の出力最小値又は出力最大値が上・下限
リミットレベルで規定される設定範囲内に入るように基
板電圧VSUB を設定できる。この際、計算に時間がかか
る最小値又は最大値の演算処理を使わずに済むので、基
板電圧VSUB の設定処理を高速にて行うことができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図2は、例えばインターライン転送方式の
CCDイメージャに適用された本発明の一実施例を示す
構成図である。図において、画素単位で2次元配列され
て入射光を信号電荷に変換して蓄積する複数個のフォト
センサ1と、これらフォトセンサ1の垂直列毎に配され
かつ読出しゲート2を介して読み出された信号電荷を垂
直転送する垂直シフトレジスタ3とによって撮像領域4
が構成されている。垂直シフトレジスタ3に読み出され
た信号電荷は、1水平期間の周期で水平シフトレジスタ
5へ転送される。
【0009】水平シフトレジスタ5は、垂直シフトレジ
スタ3から転送された1走査線分の信号電荷を水平転送
する。水平シフトレジスタ5の出力端には電荷検出部6
が配されており、この電荷検出部6は水平シフトレジス
タ5によって転送されてきた信号電荷を検出して電圧信
号に変換し、個々のフォトセンサ1に対応する画素信号
を時系列的に出力する。この時系列的に出力される画素
信号は基板電圧設定回路7に供給される。
【0010】基板電圧設定回路7は、例えばマイクロコ
ンピュータからなり、点欠陥検出カウント処理を用いた
高速アルゴリズムにより、CCDイメージャの例えばN
型基板とPウェルとの間に印加される基板電圧V
SUB が、ある設定範囲内に入るように設定する。すなわ
ち、上限および下限の各リミットレベルQSmax ,QS
min を設定し、画素単位で出力レベルが各リミットレベ
ルQSmax ,QSmin を超えるかを判定して超える画素
数を検出し、その検出結果に応じて基板電圧VSUB を設
定するのである。
【0011】次に、基板電圧設定回路7における基板電
圧VSUB の設定の際の処理手順につき、図1のフローチ
ャートにしたがって説明する。先ず、電荷検出部6から
時系列的に出力される画素信号レベルが上限リミットレ
ベルQSmax 以下となる画素数をカウントし(ステップ
S11)、次いでこのカウント値PCNT1が0である
か否かを判定する(ステップS12)。PCNT1=0
であれば、基板電圧VSUB を上昇させ(ステップS1
3)、PCNT1≠0であれば、画素信号レベルが下限
リミットレベルQSmin 以下となる画素数をカウントす
る(ステップS14)。続いて、このカウント値PCN
T2が0であるか否かを判定し(ステップS15)、P
CNT2≠0であれば、基板電圧VSUB を降下させ(ス
テップS16)、PCNT2=0であれば、基板電圧設
定のための一連の処理を終了する。
【0012】その具体例を、図3に基づいて説明する。
もし、上限リミットレベルQSmax よりも、調整量の最
小値QSが大きい場合には(波形A)、上限リミットレ
ベルQSmax 以下の画素数および下限リミットレベルQ
min 以下の画素数が共に0となるので、基板電圧V
SUB を上昇させることにより、調整量の最小値QSが下
がる。逆に、下限リミットレベルQSmin よりも調整量
の最小値QSが小さい場合には(波形C)、上限リミッ
トレベルQSmax 以下の画素数および下限リミットレベ
ルQSmin 以下の画素数が共に0でなくなるので、基板
電圧VSUB を降下させることにより、最小値QSが上が
る。一方、調整量の最小値QSが丁度設定範囲内に入っ
ている場合には(波形B)、上限リミットレベルQS
max 以下の画素数が0でなく、下限リミットレベルQS
min 以下の画素数が0となり、これにより基板電圧V
SUB の設定が完了し、処理ループを抜ける。
【0013】このように、点欠陥検出カウント処理を用
いて上限リミットレベルQSmax 以下の画素数が0でな
く、下限リミットレベルQSmin 以下の画素数が0とな
るまで、基板電圧VSUB を変化させることにより、計算
に時間がかかる最小値演算処理を使わずに、1画面中の
出力最小値QSを設定範囲内(QSmax 〜QSmin )に
設定することが可能となる。
【0014】なお、上記実施例では、1画面中の最小値
がある設定範囲内に入るように設定する場合について説
明したが、1画面中の最大値がある設定範囲内に入るよ
うに設定する場合に対しても、上、下限リミットレベル
以上の画素数をカウントするように変更するだけで容易
に対応可能である。すなわち、下限リミットレベル以上
の画素数が0でなく、上限リミットレベル上下の画素数
が0となるまで、基板電圧V SUB を変化させるようにす
れば良い。
【0015】また、本発明による基板電圧設定方法を用
いれば、図4に示すように、可変量に対し調整量が単調
増加又は減少する事象の最大値(又は最小値)を調整す
る場合に応用することが可能である。なお、変化カーブ
には依存しない。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
点欠陥検出カウント処理を用いて上限リミットレベル以
下の画素数が0でなく、下限リミットレベル以下の画素
数が0となるまで、又は下限リミットレベル以上の画素
数が0でなく、上限リミットレベル上下の画素数が0と
なるまで、基板電圧VSUB を変化させるようにしたこと
により、計算に時間がかかる最小値又は最大値の演算処
理を使わずに、オーバーフロー光量時の出力最小値又は
出力最大値が設定範囲内に入るように基板電圧VSUB
設定でき、しかも点欠陥検出カウント処理が非常に高速
であるため、基板電圧VSUB の設定処理を高速にて行う
ことができ、大幅な時間短縮が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による基板電圧設定方法の処理手順を示
すフローチャートである。
【図2】本発明による基板電圧設定方法が適用される装
置の一例の構成図である。
【図3】上・下限リミットレベルに対する各信号A〜C
の関係を波形図である。
【図4】出力最小値QSと基板電圧VSUB の関係を示す
特性図である。
【図5】上・下限リミットレベルに対するCCD出力の
波形図である。
【図6】従来例の処理手順を示すフローチャートであ
る。
【符号の説明】
1 フォトセンサ 3 垂直シフトレジスタ 4 撮像領域 5 水平シフトレジスタ 6 電荷検出部 7 基板電圧設定回路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/30 - 5/335

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オーバーフロー光量時の出力最小値又は
    出力最大値が設定範囲内に入るように半導体基板の基板
    電圧を設定する固体撮像素子の製造方法であって、 前記固体撮像素子から導出される画素信号レベルが前記
    設定範囲を規定する上限リミットレベル以下となる画素
    又は前記設定範囲を規定する下限リミットレベル以上
    となる画素数をカウントする第1の工程と、 前記第1の工程によるカウント値が0であるか否かを判
    定する第2の工程と、 前記第2の工程においてカウント値が0と判定された場
    合に前記基板電圧を上昇又は下降させる第3の工程と、 前記第2の工程においてカウント値が0でないと判定さ
    れた場合に前記画素信号レベルが前記下限リミットレベ
    ル以下となる画素数又は前記上限リミットレベル以上と
    なる画素数をカウントする第4の工程と、 前記第4の工程におけるカウント値が0でない場合に前
    記基板電圧を降下又は上昇させる第5の工程とを経て固
    体撮像素子の基板電圧を設定することを特徴とする固体
    撮像素子の製造方法
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