JPH04135389A - 固体撮像素子のスミア量測定方法 - Google Patents

固体撮像素子のスミア量測定方法

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JPH04135389A
JPH04135389A JP2258514A JP25851490A JPH04135389A JP H04135389 A JPH04135389 A JP H04135389A JP 2258514 A JP2258514 A JP 2258514A JP 25851490 A JP25851490 A JP 25851490A JP H04135389 A JPH04135389 A JP H04135389A
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voltage
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Satoyuki Suzuki
智行 鈴木
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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のスミア量
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、通常動作時と電子シャッタ動作時の出力部の各出
力電圧をそれぞれ測定し、これら出力電圧をスミア量の
算出のためのパラメータとして用いることにより、過大
光量を照射しても電子シャッタ動作によってブルーミン
グの発生を阻止し、高精度にてスミア量を測定できるよ
うにしたものである。
〈従来の技術〉 固体撮像素子特有の現象の1つとして、スミアと称され
る偽信号の発生がある。このスミアは、信号線や垂直転
送部に光が混入したり、半導体基板内部に発生した信号
電荷が拡散により広がり、隣接画素や転送部に混入する
ことに起因して発生するものであり、その発生量(以下
、スミア量と称する)は入射光量に対して0.01%程
度と非常に小さな値である。
このスミア量の測定に当って、その測定精度を高めるた
めには、スミア量が入射光量に対して非常に小さな値で
あることから、入射光量を多くした状態で測定してやれ
ば良いことになる。しかしながら、入射光量を多くする
と、スミアと同様に固体撮像素子特有の現象であるブル
ーミングと称される偽信号が発生し、このブルーミング
成分との区別がつかなくなるので、スミア量を正確に測
定できないことになる。なお、ブルーミングとは、強い
光が入射した場合、画素が飽和し、信号電荷があふれ、
隣接画素や信号線、垂直転送部等に入り込み、画像の周
囲に白い部分が広がる現象である。
上述した理由により、強い光を照射してのスミア量の測
定が困難であることから、従来は、水平シフトレジスタ
の駆動を停止することによってスミア量を測定する方法
が採られていた。この測定方法は、照射光量を飽和光量
の例えば1/2以下とすると、スミア成分が非常に小さ
く、測定限界以下となるので、1フイ一ルド期間に亘っ
て水平シフトレジスタの駆動を停止することにより、こ
のレジスタにスミア成分を蓄積し、その後水平シフトレ
ジスクを駆動して1フイ一ルド分のスミア成分を読み出
すことによってスミア量を測定する方法である(例えば
、特開昭62−107578号公報参照)。
この測定方法によれば、測定したスミア量は、1フイ一
ルド期間分のスミア量を蓄積したものであることから、
照射光量が少な(、測定限界以下であっても例えば26
2倍のスミア量として測定できるので、測定精度を高め
ることができるのである。
〈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、水平シフ
トレジスタの駆動を1フイ一ルド期間に亘って停止する
ようになっているので、水平シフトレジスタの駆動タイ
ミングの変更が必要であり、さらには1フイ一ルド期間
の停止後水平シフトレジスタを駆動すると、駆動波形に
ひずのが生しる等の問題点があった。
そこで、本発明は、水平シフI・レジスタの駆動を停止
することなく、しかも過大光量を照射してもブルーミン
グ成分の影響を受けることなく高精度にてスミア量の測
定が可能な固体撮像素子のスミア量測定方法を提供する
ことを目的とする。
く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スミア量測定方法は、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第1出力
電圧として測定し、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出力部の出力電圧を第
2出力電圧として測定し、しかる後第1出力電圧に対す
る第2出力電圧の比に基づいてスミア量を求める各行程
からなっている。
〈作用〉 本発明による固体撮像素子のスミア量測定方法では、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
子シャッタ動作により、過大光量を照射した場合であっ
てもブルーミングの発生を阻止できる。従って、電子シ
ャッタ時の出力部の出力電圧と、基板に低レベル(第1
レベル)の電圧を印加した通常動作時の出力電圧とをス
ミア量の算出バラメークとして用ることにより、スミア
量の測定精度が向上する。
〈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、本発明による固体撮像素子のスミア量測定方
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(共に目示せず)
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CCDtCCD撮像素子1N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、乙のP”型領域7の下方に信号
電荷蓄積領域を構成するN1型領域8を形成することに
よって構成されている。また、P44型領域7及びN4
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
゛型領領域9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゛型領領域10形成すると共に、このN+型領領域
10SiO□よりなる絶縁層11及びSi3N、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゛型領領域10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型部域16上に絶縁層1
1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1
1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相駆動方弐により垂直シフト
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、例えば上述した構成のCCD撮像素子1のスミア
量を測定するための本発明によるスミア量測定方法につ
いて説明する。
CCD撮像素子1のスミア量の測定に当って、第2図の
タイムチャートに示すように、水平同期信号に同期して
IH(Hは水平走査期間)期間に1回N型シリコン基板
2に印加するための基板パルスPsを発生する基板パル
ス発生回路19と、この基板パルス発生回路19から出
力される基板パルスPsを基板端子21を介してN型シ
リコン基板2に印加する駆動回路20とが設けられてい
る。基板パルスPsの低いレベル(第1レベル)vLは
、第3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)■11は、第3
図に破線すで示すように、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、CCD 7i%像素子1の構成を示す第4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
いる。この電圧計26は、N型シリコン基板2に低レベ
ル■、の電圧を印加した通常動作時の出力電圧■。UT
Iと、パルス幅が例えば2μsec程度の高レベルV1
1の基板パルスPsを印加した電子シャッタ動作時の出
力電圧V。、□2とを計測するためのものである。
次に、CCD撮像素子1のスミア量測定のための手順に
ついて説明する。
先ず、標準光量をCCD撮像素子1の全画角に照射しつ
つN型シリコン基板2に低レベル■、の電圧を印加し、
このときの出力部24の出力電圧を第1出力電圧■。L
IT+として電圧計26により測定する(第1の行程)
。ここに、標準光量とは、例えば、感光部3を構成する
ホトセンサのダイナミックレンジの略半分に相当する光
量である。
次いで、標準光量の500倍程度の過大光量をCCD撮
像素子素子全画角に照射しつつN型シリコン基板2に全
H期間に亘ってI H期間に1回、高レベルVIIの基
板パルスPsを印加する。ここに、標準光量の500倍
程度の過大光量とは、■H期間に感光部3が飽和すると
、ブルーミングとの成分分離ができなくなるため、11
−1期間で感光部3が飽和しない程度の光量である。こ
の基板パルスPsの印加により、第2図に破線すで示す
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に掃き出されるため、信号電荷が垂直シ
フトレジスフ部4に流れ込むことに起因するブルーミン
グの発生を阻止できることになる。この状態において、
出力部24の出力電圧を第2出力電圧V。U7□として
電圧計26により測定する(第2の行程)。
そして、測定した第1出力電圧■。llTl及び第2出
力電圧■。LIT□から次式に基づいてスミア量Sを求
める(第3の行程)。
S= (vourz/ VOLITI) X (1/ 
500 )このように、電子シャッタ機能付CCD撮像
素子1において、電子シャッタ動作によってポテンシャ
ルバリヤーを強制的に崩すことにより、ブルーミングの
発生を阻止できることから、標準光量の500倍程鹿の
過大光量を照射してスミア量を測定できるため、従来の
ように水平シフトレジスタの駆動を停止しなくても、測
定精度を上げることができることになる。
〈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、通常動作時と電子シャンク
動作時の出力部の各出力電圧をそれぞれ測定し、これら
測定値を算出パラメータとして用いてスミア量を求める
ようにしたことにより、過大光量を照射しても電子シャ
ンク動作によってブルーミング成分の影響を受けること
なくスミア量を測定できるので、測定精度を上げること
ができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明によるスミア量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、ス
ミア量測定時のタイムチャー1・、第3図は、感光部の
縮方向のポテンシャル分布図、 第4図は、インターライン転送方式CCD撮像素子の構
成図である。 1・・・CCD撮像素子、  2・・・N型シリコン基
板・・・感光部、  4・・・垂直シフトレジスタ部・
・・信号電荷蓄積領域、  13・・・転送電極7・・
・ゲート電極、    21・・・基板端子3・・・水
平シフトレジスタ部 4・・・出力部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  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
    出力電圧を第1出力電圧として測定する第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
    を印加して出力部の出力電圧を第2出力電圧として測定
    する第2の行程と、 前記第1出力電圧に対する前記第2出力電圧の比に基づ
    いてスミア量を求める第3の行程とからなることを特徴
    とするスミア量測定方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07161958A (ja) * 1993-12-09 1995-06-23 Nec Corp 固体撮像装置

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