用于像素陣列的片上測(cè)試的電路和方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 優(yōu)先權(quán)聲明
[0002] 本申請(qǐng)要求2014年10月21日提交的法國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/60121的優(yōu)先權(quán)權(quán)益， 該專利申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容在法律允許的最大程度上通過(guò)引用并入于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開(kāi)涉及用于像素陣列的片上測(cè)試的測(cè)試電路和方法，并且具體而言，涉及用 于檢測(cè)像素陣列中的電故障的電路和方法。
【背景技術(shù)】
[0004] CMOS圖像傳感器一般包括由水平和豎直接線互連的像素陣列，水平接線一般用于 控制像素行的控制信號(hào)，而豎直接線一般用于從每個(gè)像素列讀出信號(hào)。
[0005] 對(duì)這種像素陣列的工業(yè)測(cè)試一般基于所謂的光學(xué)測(cè)試，其包括使用圖像傳感器捕 獲均勻場(chǎng)景的圖像，并且驗(yàn)證每個(gè)像素提供預(yù)期的讀數(shù)。這種技術(shù)允許檢測(cè)互連接線的災(zāi) 難性缺陷，這種缺陷通常稱為HFPN(水平固定圖案噪聲）和VFPN(豎直固定圖案噪聲）。如 果在給定芯片中檢測(cè)到任何災(zāi)難性缺陷，則該芯片可以被丟棄。
[0006] 問(wèn)題在于一些缺陷可能在制造時(shí)不表現(xiàn)為災(zāi)難性缺陷，因?yàn)樗鼈冊(cè)谟邢薜臏y(cè)試條 件下，不會(huì)誘導(dǎo)顯著的圖像缺陷。然而，這種缺陷可以在變化場(chǎng)條件下演變成災(zāi)難性缺陷， 并且因此可能在圖像傳感器的壽命期間導(dǎo)致明顯的圖像缺陷。這種缺陷在諸如汽車或者醫(yī) 療應(yīng)用之類的某些使用領(lǐng)域中是不可接受的。
[0007] 因此，本領(lǐng)域中存在對(duì)用于檢測(cè)圖像傳感器的像素陣列中的非災(zāi)難性故障的電路 和方法的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本文中的實(shí)施例至少部分地解決了現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或者多個(gè)需要。
[0009] 根據(jù)一個(gè)方面，提供了包括以下內(nèi)容的方法：向圖像傳感器的像素陣列的控制接 線施加信號(hào)躍迀；基于在控制接線上檢測(cè)到的電壓信號(hào)，檢測(cè)控制接線上的信號(hào)躍迀的至 少一部分的持續(xù)時(shí)間；并且基于所檢測(cè)到的持續(xù)時(shí)間，檢測(cè)控制接線中的電故障。
[0010] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電故障是控制接線中的電阻性開(kāi)路或者電阻性短路。
[0011] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，檢測(cè)電故障包括將檢測(cè)到的持續(xù)時(shí)間與參考持續(xù)時(shí)間進(jìn)行比 較，其中如果檢測(cè)到的持續(xù)時(shí)間超過(guò)參考持續(xù)時(shí)間，則檢測(cè)到故障。
[0012] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，檢測(cè)持續(xù)時(shí)間包括：當(dāng)控制接線上的電壓信號(hào)達(dá)到第一閾值時(shí)， 通過(guò)第一電路確立第一信號(hào)；并且當(dāng)控制接線上的電壓達(dá)到第二閾值時(shí)，通過(guò)第二電路確 立第二信號(hào)。
[0013] 根據(jù)進(jìn)一步的方面，提供了包括以下內(nèi)容的電路：控制電路，被配置為向圖像傳感 器的像素陣列的控制接線施加信號(hào)躍迀；以及故障檢測(cè)電路，耦合到控制接線，并且被配置 為：確定控制接線上的信號(hào)躍迀的至少一部分的持續(xù)時(shí)間；并且基于檢測(cè)到的持續(xù)時(shí)間來(lái) 檢測(cè)控制接線中的電故障。
[0014] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，故障檢測(cè)電路包括：第一電路，適于當(dāng)控制接線上的電壓信號(hào)達(dá) 到第一閾值時(shí)確立第一信號(hào)；以及第二電路，適于當(dāng)控制接線上的電壓信號(hào)達(dá)到第二閾值 時(shí)確立第二信號(hào)。
[0015] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一電路包括低閾值反相器。
[0016] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二電路包括半施密特（Schmitt)觸發(fā)器。
[0017] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一電路包括第一晶體管，第一晶體管的控制節(jié)點(diǎn)耦合到控制 接線；并且第二電路包括第二和第三晶體管，第二和第三晶體管中的每個(gè)晶體管的控制節(jié) 點(diǎn)耦合到控制接線。
[0018] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一晶體管具有比第二和第三晶體管中的每個(gè)晶體管的寬度/ 長(zhǎng)度比大的寬度/長(zhǎng)度比。
[0019] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二電路進(jìn)一步包括：與第二和第三晶體管串聯(lián)耦合的第四晶 體管；和第五晶體管，通過(guò)其主導(dǎo)電節(jié)點(diǎn)耦合在電源電壓和中間節(jié)點(diǎn)之間，該中間節(jié)點(diǎn)在第 二和第三晶體管之間，第五晶體管的控制節(jié)點(diǎn)耦合到第二和第四晶體管之間的中間節(jié)點(diǎn)。
[0020] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第四晶體管的控制節(jié)點(diǎn)耦合到重置信號(hào)，并且第一電路包括第 六晶體管，第六晶體管耦合到第一晶體管的主導(dǎo)電節(jié)點(diǎn)之一，并且第六晶體管的控制節(jié)點(diǎn) 耦合到重置信號(hào)。
[0021] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，參考持續(xù)時(shí)間由接收第二信號(hào)的緩沖器生成。
[0022] 根據(jù)進(jìn)一步的方面，提供了包括以下內(nèi)容的系統(tǒng)：多個(gè)上述電路，每個(gè)電路耦合到 多個(gè)控制接線中的一個(gè)對(duì)應(yīng)控制接線；以及多個(gè)同步設(shè)備，被配置為將檢測(cè)到的持續(xù)時(shí)間 與參考持續(xù)時(shí)間進(jìn)行比較，其中同步設(shè)備適配為菊花鏈?zhǔn)?，以輸出針?duì)多個(gè)控制接線中的 每個(gè)控制接線的比較結(jié)果。
[0023] 根據(jù)進(jìn)一步的方面，提供了包括以下內(nèi)容的系統(tǒng)：多個(gè)上述電路，每個(gè)電路耦合到 多個(gè)控制接線中的一個(gè)對(duì)應(yīng)控制接線；第一和第二位線；第六晶體管，耦合在第一位線和 接地電壓之間，并且在其控制節(jié)點(diǎn)處接收用于多個(gè)電路中的第一電路的第一信號(hào)；以及第 七晶體管，耦合在第二位線和接地電壓之間，并且在其控制節(jié)點(diǎn)處接收用于多個(gè)電路中的 第一電路的第二信號(hào)。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 前述以及其它特征和優(yōu)勢(shì)將從通過(guò)說(shuō)明而非限制方式參照附圖給出的對(duì)實(shí)施例 的以下詳細(xì)描述中變得顯而易見(jiàn)，其中：
[0025] 圖1示意性地圖示了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的圖像傳感器；
[0026] 圖2A是圖示了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的檢測(cè)圖像傳感器的像素陣列的控制接線中 的電故障的方法中的操作的流程圖；
[0027] 圖2B是圖示了圖1中的圖像傳感器中的信號(hào)的示例的定時(shí)圖；
[0028] 圖3示意性地圖示了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的用于檢測(cè)信號(hào)躍迀的至少一部分的 持續(xù)時(shí)間的電路；
[0029] 圖4示意性地圖示了根據(jù)本公開(kāi)的進(jìn)一步實(shí)施例的用于檢測(cè)信號(hào)躍迀的至少一 部分的持續(xù)時(shí)間的電路；
[0030] 圖5是圖示了圖4中的電路中的信號(hào)的示例的定時(shí)圖；
[0031] 圖6示意性地圖示了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的故障檢測(cè)電路；
[0032] 圖7是圖示了圖6中的電路中的信號(hào)的示例的定時(shí)圖；并且
[0033] 圖8示意性地圖示了根據(jù)本公開(kāi)的進(jìn)一步實(shí)施例的故障檢測(cè)電路。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 圖1示意性地圖示了包括以行和列布置的像素102的陣列101的圖像傳感器100。 三行和四列的像素被表示在圖1中，但是像素陣列101可以是任何大小的。如本領(lǐng)域技術(shù) 人員將已知的，每個(gè)像素102例如對(duì)應(yīng)于CMOS像素，諸如3T像素或者其它類型的CMOS像 素，其包括光電二極管、一個(gè)或者多個(gè)重置晶體管、以及可選地傳輸門(mén)晶體管和/或源極跟 隨器晶體管。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員還將顯而易見(jiàn)的是，本文中的教導(dǎo)可以應(yīng)用于其它 類型像素的陣列。
[0035] 圖像傳感器100是例如圖像捕獲設(shè)備的一部分，諸如數(shù)碼相機(jī)或者膝上型電腦、 移動(dòng)電話、智能電話、平板電腦、便攜媒體播放器等的網(wǎng)絡(luò)攝像頭。
[0036] 在圖1的示例中，像素102的行接收一個(gè)或者多個(gè)控制接線105上的一個(gè)或者多 個(gè)共用控制信號(hào)。例如，控制信號(hào)包括用于重置光電二極管電壓和/或感測(cè)節(jié)點(diǎn)電壓、傳輸 門(mén)（TG)信號(hào)、以及讀取信號(hào)的一個(gè)或者多個(gè)重置信號(hào)。在圖1的示例中，三個(gè)控制接線被 提供給陣列中的像素的每個(gè)行，雖然在備選實(shí)施例中，可以有任何數(shù)目的控制接線。例如， 控制信號(hào)由行解碼器106生成。行解碼器106可以接收一個(gè)或者多個(gè)輸入信號(hào)（未在圖1 中圖示），并且還例如接收在下文更詳細(xì)描述的測(cè)試信號(hào)TEST。
[0037] 像素102的每個(gè)列與共用讀出接線107關(guān)聯(lián)，接線107提供從所選取的行中的像 素檢測(cè)到的電壓電平。讀出接線107例如耦合到輸出電路108,該輸出電路例如包括采樣和 保持電路和/或一個(gè)或者多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)。
[0038] 控制接線105耦合到測(cè)試電路110,該測(cè)試電路是例如BIST(內(nèi)建自測(cè)試）電路。 在圖1的示例中，每個(gè)控制接線105的其一個(gè)末端（extremity)親合到行解碼器106,并且 其另一末端耦合到測(cè)試電路110。測(cè)試電路110例如提供輸出信號(hào)（RESULT)，該輸出信號(hào) 指示是否已經(jīng)在一個(gè)或者多個(gè)控制接線105中檢測(cè)到故障。
[0039] 現(xiàn)在將參照?qǐng)D2A中的流程圖更詳細(xì)地描述圖1的測(cè)試電路110的操作。
[0040] 圖2A圖示了測(cè)試像素陣列的一個(gè)或者多個(gè)控制接線（諸如圖1中的行的一個(gè)或 者所有控制接線105)中的電故障的方法中的操作的示例。測(cè)試方法例如允許檢測(cè)電阻性 開(kāi)路（R0)或者電阻性短路（RS)故障，如將在下文更詳細(xì)地描述的。
[0041] 在第一操作201中，信號(hào)躍迀被施加到要被測(cè)試的一個(gè)或者多個(gè)控制接線。信號(hào) 躍迀為例如上升沿，雖然在一些實(shí)施例中可以應(yīng)用下降沿。信號(hào)躍迀由例如行解碼器106 響應(yīng)于確立測(cè)試信號(hào)TEST而生成。
[0042] 在后續(xù)操作202中，檢測(cè)躍迀的至少一部分的持續(xù)時(shí)間TTR。術(shù)語(yǔ)"躍迀持續(xù)時(shí)間" 在本文中用于指定等于躍迀的上升或者下降時(shí)間的全部或者部分的持續(xù)時(shí)間。例如，如將 在下面更詳細(xì)描述的那樣，持續(xù)時(shí)間T TR由信號(hào)對(duì)表示，信號(hào)對(duì)中的第一信號(hào)具有指示控制