固体撮像素子テスト装置

【課題】固体撮像素子の駆動回路信号出力で光源を制御し、固体撮像素子に依存することなく、光電変換出力から駆動回路と点灯時間の特性を確認する。
【解決手段】ゲート電極にパルス信号を印加してフォトダイオード出力を選択する駆動回路部は、垂直，水平駆動回路部１２，１３のレジスタ１４を直列接続したシフトレジスタで構成する。駆動回路部のデジタル出力信号８（シフトレジスタの出力パルス信号）を光源制御部１０で受けて光源３の制御を行う。デジタル出力信号８は、固体撮像素子１の垂直，水平駆動回路最終段出力端子１６，１８、垂直，水平駆動回路途中段出力端子１９，２０からの駆動回路信号出力であり、これを用いて光源３を制御する場合、固体撮像素子１の駆動に同期した光源３の点灯制御ができる。また、垂直，水平の駆動回路部出力を用いて、固体撮像素子１のアナログ出力信号６を検査し、固体撮像素子１の駆動回路部の動作を確認できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子のテスト装置に係り、特にテスト装置の光源を固体撮像素子の出力を用いて制御する検査方法を行う固体撮像素子テスト装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体撮像素子の検査は、検査対象の固体撮像素子に光を照射し、その光をフォトダイオードにより光電変換し信号電荷に変換させて、この固体撮像素子からの信号出力をモニタすることで駆動回路系の故障及び光電変換系の故障のスクリーニングを行う。この検査を効率良く行うために、固体撮像素子の内部状態を外部から制御するなどして検査を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下に、従来の方法により固体撮像素子を検査するテスト装置の構成について説明する。図５に示すように、駆動制御部５とアナログ信号処理部７と光源制御部１０を有するテスト装置２、及びテスト装置２からの光源制御信号９を受けて点灯する光源３からなる。テスト装置２から駆動制御信号４を受けて固体撮像素子１を駆動させ、固体撮像素子１のアナログ出力信号６をテスト装置２のアナログ信号処理部７で処理する。そして、アナログ信号処理部７で得た信号の特性を基にしてスクリーニングを行う。固体撮像素子１のアナログ出力レベルは、光源３の光量により異なるため、固体撮像素子１の特性を検査するためにはテスト装置２から光源３の輝度を制御している。
【特許文献１】特開２００１−８２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構成のテスト装置では、駆動回路の動作不良を固体撮像素子からの光電変換出力から判断しており、回路の駆動状態を確認するためには、光源の光量を変化させたときの固体撮像素子の光電変換出力を用いるなどにより行っていたため、検査時間の増加、及び検査精度の低下を招いていた。また、光源の点灯においては、光量の制御が主流であり、個々の固体撮像素子に応じて、駆動タイミングに同期して点灯時間を制御するためには、テスト装置の構成を変更する必要があることから、検査コスト増加にもつながるという問題があった。
【０００５】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、固体撮像素子の駆動回路信号出力を用いて光源を制御することにより、固体撮像素子に依存することなく、光電変換出力から駆動回路確認、点灯時間に対する特性確認を行うために有効な固体撮像素子テスト装置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】
【０００６】
前記の目的を達成するために、本発明に係る固体撮像素子テスト装置は、半導体基板上に、入射光を光電変換して信号電荷を蓄積する複数のフォトダイオードと、フォトダイオードに隣接して形成されたゲート電極に信号電荷を読み出すためにパルス信号を印加する駆動回路部とを有する固体撮像素子と、固体撮像素子に入射光を照射する光源と、駆動回路部を駆動するタイミングを制御する駆動制御部と、少なくとも駆動回路部からの出力により光源の点灯及び消灯を制御する光源制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、駆動回路部は、垂直駆動回路部及び水平駆動回路部を備えたこと、また、垂直駆動回路部あるいは水平駆動回路部をシフトレジスタで構成し、光源の点灯及び消灯のタイミングを、シフトレジスタからの出力パルス信号により制御すること、また、シフトレジスタの最終段からの出力パルス信号により制御すること、また、シフトレジスタの出力パルス信号周期のｎ（ｎは整数）倍の周期をカウントすることにより、光源制御部において、光源の点灯時間を制御することを特徴とする。
【０００８】
さらに、光源を複数の光源から構成し、各光源は固体撮像素子に対して空間的に異なる位置に設置したことを特徴とする。
【０００９】
前記構成によれば、固体撮像素子内部における駆動回路部の動作の確認と、光源点灯時間に依存した固体撮像素子の光電変換特性を同時に検査することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、固体撮像素子内部における駆動回路動作の確認、及び光源点灯時間に依存した固体撮像素子の光電変換特性を同時に検査して検査時間を短縮し、かつ固体撮像素子の型式等に依存することなく、光電変換出力から駆動回路確認や点灯時間に対する特性確認ができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態における固体撮像素子を検査するための固体撮像素子テスト装置の概略構成を示す図である。ここで、前記従来例を示す図５において説明した構成部材に対応し実質的に同等の機能を有するものには同一の符号を付して示す。
【００１３】
図１に示すように、固体撮像素子１はテスト装置２の駆動制御部５から出力する駆動制御信号４を受けて駆動回路部（図示せず）が動作し、ゲート電極（図示せず）にパルス信号を印加することで各フォトダイオード（図示せず）の信号電荷を読み出す。光電変換出力はアナログ出力信号６としてアナログ信号処理部７に入力して検査を行う。
【００１４】
また、図２は本実施の形態におけるテスト装置の検査に用いる固体撮像素子の概略構成を示す図である。図２に示すように、撮像エリア１１には、入射光を光電変換して信号電荷を蓄積する複数のフォトダイオード（図示せず）を形成し、各フォトダイオードに隣接して形成されたゲート電極（図示せず）を有しており、このゲート電極にパルス信号を印加することで信号電荷を読み出す。垂直駆動回路部１２と水平駆動回路部１３からなる駆動回路部により、ゲート電極にパルス信号を印加することでフォトダイオードの出力を選択する構成となっている。垂直駆動回路部１２及び水平駆動回路部１３はレジスタ１４を直列に接続したシフトレジスタで構成する。
【００１５】
ここで、垂直駆動回路部１２の垂直駆動回路最終段出力信号１５を垂直駆動回路最終段出力端子１６として、固体撮像素子１の外部からモニタ可能なように構成する。また水平駆動回路部１３も同様に、水平駆動回路最終段出力信号１７を水平駆動回路最終段出力端子１８として、固体撮像素子１の外部からモニタ可能なように構成する。また、垂直駆動回路部１２のシフトレジスタの途中の出力を垂直駆動回路途中段出力端子１９として、同様に水平駆動回路部１３のシフトレジスタの途中の出力を水平駆動回路途中段出力端子２０として、複数構成するものであってもかまわない。
【００１６】
垂直駆動回路部１２と水平駆動回路部１３からなる駆動回路部のデジタル出力信号８、具体的にはシフトレジスタの出力パルス信号（垂直駆動回路最終段出力端子１６あるいは水平駆動回路最終段出力端子１８）を光源制御部１０で受けて、これを基にして光源３の点灯及び消灯の制御を行う。
【００１７】
デジタル出力信号８は、固体撮像素子１の垂直駆動回路最終段出力端子１６、垂直駆動回路途中段出力端子１９、水平駆動回路最終段出力端子１８または水平駆動回路途中段出力端子２０からの駆動回路信号出力である。デジタル出力信号８を用いて光源３を制御する場合は、従来の光源制御部１０を用いて制御する場合と異なり、固体撮像素子１の駆動に同期した光源３の点灯が可能となる。また、垂直及び水平の駆動回路部の出力を用いて、固体撮像素子１のアナログ出力信号６を検査することにより、固体撮像素子１の駆動回路部の動作不良を確認することが可能となる。
【００１８】
なお、前述の実施の形態においてデジタル出力信号８を、いったん、光源制御部１０で受けて適正なタイミングで光源３の点灯及び消灯を制御したが、デジタル出力信号８により光源３の点灯及び消灯を直接制御してもかまわない。
【００１９】
図３（ａ）は本実施の形態における固体撮像素子の出力により、取付け位置の異なる光源を制御する構成を示した図である。固体撮像素子１の駆動回路部の信号出力により、上部光源２１、下部光源２２、左部光源２３、右部光源２４を点灯させる。各光源の点灯方法は、特定光源を１つ点灯、複数の光源を同時に点灯、あるいは１つの光源を順次点灯させることが可能であり、固体撮像素子１の出力を受けて外部より制御する。
【００２０】
図３（ｂ）〜（ｅ）は、各光源を点灯させた場合の撮像エリア１１の出力をフレームに構成した撮像エリアイメージ２５であり、上部光源２１を点灯した場合は図３（ｂ）に示すように上が明るく、下が暗い撮像エリアイメージ２５となる。下部光源２２を点灯させた場合は図３（ｃ）に示すように下が明るく、上が暗い撮像エリアイメージ２５になる。左部光源２３が点灯した場合は図３（ｄ）に示すように左が明るく、右が暗い撮像エリアイメージ２５となる。右部光源２４を点灯させた場合は図３（ｅ）に示すように右が明るく、左が暗い撮像エリアイメージ２５の出力となる。
【００２１】
このように、テスト装置２のアナログ信号処理部７に取り込んだ撮像エリアイメージ２５を検査することにより、どの方向の光源が点灯したかがわかる。そのため、固体撮像素子１の垂直及び水平駆動回路部の各信号出力による駆動回路動作確認を光源３の位置から判断することが可能となる。
【００２２】
図４は本実施の形態における固体撮像素子の出力により、光源の点灯時間を制御する構成の一例を示した図である。まず、垂直駆動回路最終段出力信号１５を用いた光源３の点灯時間制御について説明する。垂直カウンタ部２９の垂直ベースカウンタ３０にカウントする値を設定し、その設定値を垂直カウンタ３１に転送する。固体撮像素子１の垂直駆動回路最終段出力端子１６からの信号を受けて、垂直カウンタ３１はダウンカウントを行い、結果を光源コントロール部３２に渡して光源３の点灯及び消灯を制御させる。
【００２３】
つまり、垂直駆動回路最終段出力信号１５は固体撮像素子１の全画素出力（１フレーム分の出力）時間に１回の周期で出力パルス信号を出力することから、ｎ（ｎは整数）フレーム時間光源３を点灯させるときは垂直ベースカウンタ３０にｎ（ｎは整数）をセットし、セットしたｎ（ｎは整数）倍のフレーム時間で光源３を点灯させることができる。
【００２４】
次に、水平駆動回路最終段出力信号１７を用いた光源３の点灯時間制御について説明する。水平カウンタ部２６の水平ベースカウンタ２７にカウントする値を設定し、その設定値を水平カウンタ２８に転送する。固体撮像素子１の水平駆動回路最終段出力端子１８からの信号を受けて、水平カウンタ２８はダウンカウントを行い、結果を光源コントロール部３２に渡して光源３の点灯及び消灯を制御させる。
【００２５】
垂直駆動回路最終段出力信号１５を用いた点灯時間制御と同様に、水平駆動回路最終段出力信号１７は１水平行出力時間に１回の周期で出力パルス信号を出力することから、ｍ（ｍは整数）行時間光源３を点灯させるときは水平ベースカウンタ２７にｍ（ｍは整数）をセットし、セットしたｍ（ｍは整数）倍行の時間光源３を点灯させることができる。
【００２６】
また、光源３の点灯時間制御はフレーム周期で出力制御する垂直カウンタ部２９と水平行周期で出力制御する水平カウンタ部２６の出力を組み合わせて使用して制御することも可能であり、この場合、ｎフレーム＋ｍ行の時間で光源３を点灯させる制御ができる。
【００２７】
以上のことから、固体撮像素子１における垂直，水平駆動回路部１２，１３の動作の確認と、光源３の点灯時間に依存した固体撮像素子１の光電変換特性を同時に検査することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明に係る固体撮像素子テスト装置は、固体撮像素子内部における駆動回路部の動作確認、及び光源点灯時間に依存した固体撮像素子の光電変換特性を同時に検査して検査時間を短縮し、かつ固体撮像素子の型式等に依存することなく、光電変換出力から駆動回路確認、点灯時間に対する特性確認等を行うことができ、テスト装置の光源を固体撮像素子の出力を用いて制御する検査方法を行うテスト装置に用いて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態における固体撮像素子を検査するためのテスト装置の概略構成を示す図
【図２】本実施の形態におけるテスト装置の検査に用いる固体撮像素子の概略構成を示す図
【図３】本実施の形態における固体撮像素子の取付け位置の異なる光源の配置構成（ａ）と、上部光源（ｂ）、下部光源（ｃ）、左部光源（ｄ）、右部光源（ｅ）によるフレーム構成の撮像エリアイメージを示す図
【図４】本実施の形態における固体撮像素子の出力により、光源の点灯時間を制御する構成の一例を示した図
【図５】従来の固体撮像素子を検査するためのテスト装置の概略構成を示す図
【符号の説明】
【００３０】
１固体撮像素子
２テスト装置
３光源
４駆動制御信号
５駆動制御部
６アナログ出力信号
７アナログ信号処理部
８デジタル出力信号
９光源制御信号
１０光源制御部
１１撮像エリア
１２垂直駆動回路部
１３水平駆動回路部
１４レジスタ
１５垂直駆動回路最終段出力信号
１６垂直駆動回路最終段出力端子
１７水平駆動回路最終段出力信号
１８水平駆動回路最終段出力端子
１９垂直駆動回路途中段出力端子
２０水平駆動回路途中段出力端子
２１上部光源
２２下部光源
２３左部光源
２４右部光源
２５撮像エリアイメージ
２６水平カウンタ部
２７水平ベースカウンタ
２８水平カウンタ
２９垂直カウンタ部
３０垂直ベースカウンタ
３１垂直カウンタ
３２光源コントロール部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に、入射光を光電変換して信号電荷を蓄積する複数のフォトダイオードと、前記フォトダイオードに隣接して形成されたゲート電極に前記信号電荷を読み出すためにパルス信号を印加する駆動回路部とを有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子に前記入射光を照射する光源と、
前記駆動回路部を駆動するタイミングを制御する駆動制御部と、
少なくとも前記駆動回路部からの出力により光源の点灯及び消灯を制御する光源制御部とを備えたことを特徴とする固体撮像素子テスト装置。
【請求項２】
前記駆動回路部に、垂直駆動回路部及び水平駆動回路部を備えたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子テスト装置。
【請求項３】
前記垂直駆動回路部あるいは前記水平駆動回路部をシフトレジスタで構成し、光源の点灯及び消灯のタイミングを、前記シフトレジスタからの出力パルス信号により制御することを特徴とする請求項２記載の固体撮像素子テスト装置。
【請求項４】
前記光源の点灯及び消灯のタイミングを、シフトレジスタの最終段からの出力パルス信号により制御することを特徴とする請求項３記載の固体撮像素子テスト装置。
【請求項５】
前記シフトレジスタの出力パルス信号周期のｎ（ｎは整数）倍の周期をカウントすることにより、光源の点灯時間を制御することを特徴とする請求項３または４記載の固体撮像素子テスト装置。
【請求項６】
前記光源を複数の光源から構成し、前記各光源を固体撮像素子に対して空間的に異なる位置に設置したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体撮像素子テスト装置。

【図１】