JP3097121B2 - 電荷／電圧変換効率の測定方法 - Google Patents

電荷／電圧変換効率の測定方法

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    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、電子シャッタ機能付固体撮像素子における
電荷／電圧変換効率の測定方法に関する。
＜発明の概要＞ 本発明は、感光部に蓄積された信号電荷を基板に掃き
出すようになされた電子シャッタ機能付固体撮像素子に
おいて、通常動作時の出力部の出力電圧と電子シャッタ
動作時の基板電流とをそれぞれ測定し、これら測定値を
電荷／電圧変換効率の算出のためのパラメータとして用
いることにより、電荷／電圧変換効率の測定精度の飛躍
的な向上を可能にすると共に、リセットドレイン（RD）
端子が独立に存在しない固体撮像素子にも対応できるよ
うにしたものである。
ここに、電荷／電圧変換効率とは、固体撮像素子の出
力部において転送電荷を電圧に変換する際の効率をい
う。
＜従来の技術＞ 固体撮像素子において、電荷／電圧変換効率を求める
場合、電荷は時間ファクタを考慮すると電流で表すこと
ができることから、電流と電圧の比から変換効率を求め
ることができる。
この変換効率を測定する従来方法としては、固体撮像
素子である例えばCCD撮像素子の出力部の回路を示す第
４図において、フローティング・ディフュージョン・ア
ンプ（Floating Diffusion Amplifier:FDA）を構成する
MOS FETからなるゲート40のRG（リセットゲート）端子4
1に正のパルスφＲを印加してゲート40をオンすること
によってFD点の電位をリセット電圧VRDにリセットした
ときにRD（リセットドレイン）端子42に流れる電流IRD
を測定し、次にゲート40をオフした状態でダイオード43
に蓄積される信号電荷の変化をソースホロワ２段で構成
されるアンプ44により電圧変化として検出することによ
って出力端子45に導出される出力電圧VOUTを測定し、こ
の測定した電流IRDと電圧VOUTから次式に基づいて電荷
／電圧変換効率ηを求める方法が知られている。
η＝（VOUT/IRD）×K1 但し、K1は係数である。
この測定方法によれば、測定のための専用の端子を別
に設ける必要がなく、またCCD撮像素子を通常動作させ
た状態で測定できるため、ウェハー状態でも組立て後で
も測定できることになる。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、上述した従来の測定方法では、RD端子
42に流れる電流IRDが高周波数のパルスφＲにより断続
される交流的な電流であり、この交流的な電流を平滑化
して得られる積分電流値を測定することになるため、測
定器（電流計）による誤差が生じ易いという問題点があ
った。特に、この積分電流は数nA程度の微小電流である
ため、測定器のリークが測定値に影響を与え易く測定誤
差が大きいと共に、RD端子42に電流計を接続することに
よって再生画像が乱れることにもなる。
また、最近の小型撮像素子にあっては、チップを小型
にするために端子数の削減を図っており、例えば、RD端
子42を電圧が同一であるVDD電源端子46と共用化するこ
とにより端子の削減を図る傾向にある。このようにRD端
子42が電源端子46と共用化された撮像素子に対しては、
RD端子42が独立に存在していることが前提となる従来の
測定方法では対応できないことになる。
そこで、本発明は、RD端子が独立に存在しない撮像素
子にも対応できると共に、測定精度の飛躍的な向上が可
能な電荷／電圧変換効率の測定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＞ 本発明による電荷／電圧変換効率の測定方法は、感光
部に蓄積された信号電荷を基板に掃き出すようになされ
た電子シャッタ機能付固体撮像素子において、基板に所
定の第１レベルの電圧を印加して出力部の出力電圧を測
定し、次いで基板に前記第１レベルよりも高い第２レベ
ルの電圧を印加して基板電流を測定し、しかる後これら
出力電圧と基板電流の比に基づいて電荷／電圧変換効率
を求める各行程からなっている。
＜作用＞ 本発明による電荷／電圧変換効率の測定方法では、基
板に高レベル（第２レベル）の電圧を印加することによ
り、感光部に蓄積された信号電荷（不要電荷）を基板に
掃き出すいわゆる電子シャッタ動作が得られる。この電
子シャッタ動作時に流れる基板電流と、基板への低レベ
ル（第１レベル）の電圧の印加時に測定した出力部の出
力電圧とが電荷／電圧変換効率を求めるパラメータとし
て用いられる。
＜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。
第１図は、本発明による電荷／電圧変換効率の測定方
法が適用される例えばCCD撮像素子１及びその駆動系の
構成図である。図において、CCD撮像素子１は、Ｎ型シ
リコン基板２上に感光部３、垂直シフトレジスタ部４、
水平シフトレジスタ部及び出力部（共に図示せず）が設
けられたいわゆるインターライン転送方式のものとして
構成されている。
このCCD撮像素子１では、Ｎ型シリコン基板２の表面
側にＰ型領域５を形成し、このＰ型領域５の表面側に更
にN-型領域６を形成している。そして、感光部３は、こ
のN-型領域６の表面側に浅いP++型領域７を形成し、こ
のP++型領域７の下方に信号電荷蓄積領域を構成するN+
型領域８を形成することによって構成されている。ま
た、P++型領域７及びN+型領域８に隣接してチャンネル
ストップ部を構成するP+型領域９を形成する。
垂直シフトレジスタ部４は、信号電荷転送領域を構成
するN+型領域10を形成すると共に、このN+型領域10にSi
O2よりなる絶縁層11及びSi3N4よりなる絶縁層12を介し
て多結晶シリコンよりなる転送電極13を形成することに
よって構成する。この場合、信号電荷転送領域を構成す
るN+型領域10の下方にスミアを防止するためのＰ型領域
14を形成する。また、感光部３と垂直シフトレジスタ部
４の間には、感光部３の信号電荷を垂直シフトレジスタ
部４へ読み出すための読み出しゲート部15を設ける。こ
の読み出しゲート部15はチャンネル領域を構成するＰ型
領域16上に絶縁層11及び12を介してゲート電極17を形成
することによって構成する。本例では、ゲート電極17は
多結晶シリコンにて転送電極13と共通に形成される。
感光部３を除いて読み出しゲート部15、垂直シフトレ
ジスタ部４及びチャンネルストップ部上には、絶縁層11
を介して遮光用のアルミニウム層18を設ける。なお、第
１図には、１個の転送電極13のみを示しているが、本例
では周知のように４相駆動方式により垂直シフトレジス
タ部４を駆動するように転送電極を配置する。
次に、上述した構成のCCD撮像素子１における電荷／
電圧変換効率（以下、単に変換効率と称する）ηを測定
するための本発明による測定方法について説明する。
変換効率ηの測定に当たって、Ｎ型シリコン基板２に
印加する基板電圧を発生する直流電源20と、電流計21が
接続されている。基板電圧の低いレベル（第１レベル）
VLは、第２図に実線ａで示すように、Ｐ型領域５のポテ
ンシャルが信号電荷蓄積領域８のポテンシャルよりも浅
くなりかつ信号電荷蓄積領域８において信号電荷を蓄積
できる電圧レベル（例えば、＋12V程度）とし、また基
板パルスPsの高いレベル（第２レベル）VHは、第２図に
破線ｂで示すように、Ｐ型領域５のポテンシャルが信号
電荷蓄積領域８のポテンシャルよりも深くなり、信号電
荷蓄積領域８に蓄積された信号電荷をＮ型シリコン基板
２に掃き出すことができる電圧レベル（例えば、＋27V
程度）とする。
また、基板端子21には電流計21が接続されており、こ
の電流計21は、Ｎ型シリコン基板２への高レベルVHの基
板パルスPsの印加時に信号電荷蓄積領域８に蓄積された
信号電荷をＮ型シリコン基板２に掃き出す電子シャッタ
動作が行われることによってＮ型シリコン基板２に流れ
る基板電流ISUBを計測するためのものである。一方、CC
D撮像素子１の構成を示す第３図において、水平シフト
レジスタ部23の最終端に設けられた出力部24の出力端子
25には電圧計26が接続されており、この電圧計26は、Ｎ
型シリコン基板２に低レベルVLの基板電圧を印加した通
常動作時の出力電圧VOUTを計測するためのものである。
次に、変換効率ηの測定のための手順について説明す
る。
先ず、Ｎ型シリコン基板２に低レベルVLの基板電圧を
印加し、このときの出力部24の出力電圧VOUTを出力端子
25にて電圧計26により測定する（第１の行程）。続い
て、Ｎ型シリコン基板２に高レベルVHの基板電圧を印加
する。この基板電圧の印加によって第２図に破線ｂで示
す如くポテンシャルバリヤーが崩れ、感光部３（信号電
荷蓄積領域８）に蓄積された信号電荷（不要電荷）がＮ
型シリコン基板２に掃き出される。このときに流れる基
板電流ISUBを基板端子19にて電流計21により測定する
（第２の行程）。そして、得られた基板電流ISUB及び出
力電圧VOUTから次式に基づいて変換効率ηを求める（第
３の行程）。
η＝（VOUT/ISUB）×K2 但し、K2は係数である。
このように、電子シャッタ機能付CCD撮像素子１にお
いて、電子シャッタ動作時にＮ型シリコン基板２に流れ
る基板電流ISUBを測定し、この基板電流ISUBを変換効率
ηの算出のための１つのパラメータとして用いることに
より、基板電流ISUBが直流的な電流であるため、交流的
な電流IRDの積分電流値をパラメータとして用いた従来
の測定方法に比して測定精度を飛躍的に向上できること
になる。
また、本発明による測定方法は、既存の基板端子（V
SUB）19を利用して基板電流ISUBを測定するものである
ため、第３図に示すように、RD（リセットドレイン）端
子をVDD電源端子27と共用化し端子の削減を図ったが故
に、RD端子が独立して存在しないCCD撮像素子１にも対
応できることになる。
なお、上記実施例では、測定して得た基板電流ISUBを
そのまま変換効率ηの算出パラメータとして用いるとし
たが、Ｎ型シリコン基板２に低レベルVLの基板電圧を印
加した通常動作時の基板電流I0SUBをも測定しておき、
この基板電流I0SUBを電子シャッタ動作時に測定した基
板電流ISUBから差し引いて得られる基板電流I1SUBを変
換効率ηの算出パラメータとして用いるようにしても良
い。これによれば、基板電流I0SUBは感光部３以外のPN
接合による電流分であり、この感光部３以外のPN接合に
よる電流分I0SUBを電子シャッタ動作時の基板電流ISUB
から差し引くことになるため、正確な電流測定が可能と
なり、結果的に、変換効率ηの測定精度をより向上でき
ることになる。
＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明によれば、電子シャッタ
機能付固体撮像素子において、通常動作時の出力部の出
力電圧と電子シャッタ動作時の基板電流とをそれぞれ測
定し、これら測定値を算出パラメータとして用いて変換
効率ηを求めるようにしたので、測定精度を飛躍的に向
上できると共に、リセットドレイン（RD）端子が独立に
存在しない固体撮像素子にも対応できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による電荷／電圧変換効率の測定方法
が適用されるCCD撮像素子及びその駆動系の構成図、 第２図は、感光部の縦方向のポテンシャル分布図、 第３図は、インターライン転送方式CCD撮像素子の構成
図、 第４図は、CCD撮像素子における出力部の構成の一例を
示す回路図である。 １……CCD撮像素子,2……Ｎ型シリコン基板， ３……感光部,4……垂直シフトレジスタ部， ８……信号電荷蓄積領域,13……転送電極， 17……ゲート電極,21……基板端子， 23……水平シフトレジスタ部,24……出力部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−308902（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 17/00 - 17/06 H04N 5/30 - 5/335

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】感光部に蓄積された信号電荷を基板に掃き
    出すようになされた電子シャッタ機能付固体撮像素子に
    おいて、 前記基板に所定の第１レベルの電圧を印加して出力部の
    出力電圧を測定する第１の行程と、 前記基板に前記第１レベルよりも高い第２レベルの電圧
    を印加して基板電流を測定する第２の行程と、 前記出力電圧と前記基板電流の比に基づいて電荷／電圧
    変換効率を算出する第３の行程とからなることを特徴と
    する電荷／電圧変換効率の測定方法。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3271086B2 (ja) * 1992-09-29 2002-04-02 ソニー株式会社 固体撮像素子の駆動回路
JP3062010B2 (ja) * 1994-07-28 2000-07-10 日本電気株式会社 固体撮像装置
US5598210A (en) * 1995-02-15 1997-01-28 Eastman Kodak Company On chip driver for electric shuttering
JP2897689B2 (ja) * 1995-05-31 1999-05-31 日本電気株式会社 固体撮像装置
JP3715353B2 (ja) * 1995-09-01 2005-11-09 ソニー株式会社 固体撮像素子
JP2816824B2 (ja) * 1995-09-11 1998-10-27 エルジイ・セミコン・カンパニイ・リミテッド Ｃｃｄ固体撮像素子
JP3598648B2 (ja) * 1996-04-02 2004-12-08 ソニー株式会社 電荷転送素子及び電荷転送素子の駆動方法
KR100192954B1 (ko) * 1996-07-18 1999-06-15 김광호 수직형 전달게이트를 가지는 전하결합형 고체촬상소자 및 그 제조방법
JP3351503B2 (ja) * 1996-10-09 2002-11-25 シャープ株式会社 固体撮像装置
US6535247B1 (en) * 1998-05-19 2003-03-18 Pictos Technologies, Inc. Active pixel sensor with capacitorless correlated double sampling
US6166585A (en) * 1998-08-31 2000-12-26 Conexant Systems, Inc. Methods and apparatus for a high efficiency charge pump that includes a MOSFET capacitor operating in an accumulation region
JP4403687B2 (ja) * 2002-09-18 2010-01-27 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその駆動制御方法
JP4299697B2 (ja) * 2004-03-04 2009-07-22 シャープ株式会社 固体撮像装置
JP5194645B2 (ja) * 2007-08-29 2013-05-08 ソニー株式会社 半導体装置の製造方法
JP5730030B2 (ja) * 2011-01-17 2015-06-03 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2392392A1 (fr) * 1977-05-27 1978-12-22 Commissariat Energie Atomique Circuit de mesure de charge stockee dans un d.t.c.
JPS6157181A (ja) * 1984-08-28 1986-03-24 Sharp Corp 固体撮像装置
US4811371A (en) * 1986-05-16 1989-03-07 Rca Corporation Floating-diffusion electrometer with adjustable sensitivity
US4680489A (en) * 1986-09-25 1987-07-14 Rockwell International Corporation Controllable piecewise linear gain circuit
US4875100A (en) * 1986-10-23 1989-10-17 Sony Corporation Electronic shutter for a CCD image sensor
US4912560A (en) * 1988-01-29 1990-03-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid state image sensing device
JPH0795829B2 (ja) * 1988-07-26 1995-10-11 株式会社東芝 固体撮像装置
JP2727584B2 (ja) * 1988-09-20 1998-03-11 ソニー株式会社 固体撮像装置
JPH02146876A (ja) * 1988-11-29 1990-06-06 Toshiba Corp 光センサの駆動方法
JPH02155378A (ja) * 1988-12-07 1990-06-14 Nec Corp 固体撮像素子の駆動方法
JPH02262344A (ja) * 1989-03-31 1990-10-25 Sony Corp 出力回路

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Publication number Publication date
US5471246A (en) 1995-11-28
KR920007205A (ko) 1992-04-28
JPH04135397A (ja) 1992-05-08
KR0185396B1 (ko) 1999-03-20

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