用于像素陣列的片上測試的電路和方法
【專利說明】
[0001] 優先權聲明
[0002] 本申請要求2014年10月21日提交的法國專利申請號14/60121的優先權權益， 該專利申請的全部公開內容在法律允許的最大程度上通過引用并入于此。
技術領域
[0003] 本公開涉及用于像素陣列的片上測試的測試電路和方法，并且具體而言，涉及用 于檢測像素陣列中的電故障的電路和方法。
【背景技術】
[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，而豎直接線一般用于從每個像素列讀出信號。
[0005] 對這種像素陣列的工業測試一般基于所謂的光學測試，其包括使用圖像傳感器捕 獲均勻場景的圖像，并且驗證每個像素提供預期的讀數。這種技術允許檢測互連接線的災 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到任何災難性缺陷，則該芯片可以被丟棄。
[0006] 問題在于一些缺陷可能在制造時不表現為災難性缺陷，因為它們在有限的測試條 件下，不會誘導顯著的圖像缺陷。然而，這種缺陷可以在變化場條件下演變成災難性缺陷， 并且因此可能在圖像傳感器的壽命期間導致明顯的圖像缺陷。這種缺陷在諸如汽車或者醫 療應用之類的某些使用領域中是不可接受的。
[0007] 因此，本領域中存在對用于檢測圖像傳感器的像素陣列中的非災難性故障的電路 和方法的需要。
【發明內容】
[0008] 本文中的實施例至少部分地解決了現有技術中的一個或者多個需要。
[0009] 根據一個方面，提供了包括以下內容的方法：向圖像傳感器的像素陣列的控制接 線施加信號躍迀；基于在控制接線上檢測到的電壓信號，檢測控制接線上的信號躍迀的至 少一部分的持續時間；并且基于所檢測到的持續時間，檢測控制接線中的電故障。
[0010] 根據一個實施例，電故障是控制接線中的電阻性開路或者電阻性短路。
[0011] 根據一個實施例，檢測電故障包括將檢測到的持續時間與參考持續時間進行比 較，其中如果檢測到的持續時間超過參考持續時間，則檢測到故障。
[0012] 根據一個實施例，檢測持續時間包括：當控制接線上的電壓信號達到第一閾值時， 通過第一電路確立第一信號；并且當控制接線上的電壓達到第二閾值時，通過第二電路確 立第二信號。
[0013] 根據進一步的方面，提供了包括以下內容的電路：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躍迀；以及故障檢測電路，耦合到控制接線，并且被配置 為：確定控制接線上的信號躍迀的至少一部分的持續時間；并且基于檢測到的持續時間來 檢測控制接線中的電故障。
[0014] 根據一個實施例，故障檢測電路包括：第一電路，適于當控制接線上的電壓信號達 到第一閾值時確立第一信號；以及第二電路，適于當控制接線上的電壓信號達到第二閾值 時確立第二信號。
[0015] 根據一個實施例，第一電路包括低閾值反相器。
[0016] 根據一個實施例，第二電路包括半施密特（Schmitt)觸發器。
[0017] 根據一個實施例，第一電路包括第一晶體管，第一晶體管的控制節點耦合到控制 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晶體管的控制節 點耦合到控制接線。
[0018] 根據一個實施例，第一晶體管具有比第二和第三晶體管中的每個晶體管的寬度/ 長度比大的寬度/長度比。
[0019] 根據一個實施例，第二電路進一步包括：與第二和第三晶體管串聯耦合的第四晶 體管；和第五晶體管，通過其主導電節點耦合在電源電壓和中間節點之間，該中間節點在第 二和第三晶體管之間，第五晶體管的控制節點耦合到第二和第四晶體管之間的中間節點。
[0020] 根據一個實施例，第四晶體管的控制節點耦合到重置信號，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電節點之一，并且第六晶體管的控制節點 耦合到重置信號。
[0021] 根據一個實施例，參考持續時間由接收第二信號的緩沖器生成。
[0022] 根據進一步的方面，提供了包括以下內容的系統：多個上述電路，每個電路耦合到 多個控制接線中的一個對應控制接線；以及多個同步設備，被配置為將檢測到的持續時間 與參考持續時間進行比較，其中同步設備適配為菊花鏈式，以輸出針對多個控制接線中的 每個控制接線的比較結果。
[0023] 根據進一步的方面，提供了包括以下內容的系統：多個上述電路，每個電路耦合到 多個控制接線中的一個對應控制接線；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，并且在其控制節點處接收用于多個電路中的第一電路的第一信號；以及第 七晶體管，耦合在第二位線和接地電壓之間，并且在其控制節點處接收用于多個電路中的 第一電路的第二信號。
【附圖說明】
[0024] 前述以及其它特征和優勢將從通過說明而非限制方式參照附圖給出的對實施例 的以下詳細描述中變得顯而易見，其中：
[0025] 圖1示意性地圖示了根據本公開的實施例的圖像傳感器；
[0026] 圖2A是圖示了根據本公開的實施例的檢測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的示例的定時圖；
[0028] 圖3示意性地圖示了根據本公開的實施例的用于檢測信號躍迀的至少一部分的 持續時間的電路；
[0029] 圖4示意性地圖示了根據本公開的進一步實施例的用于檢測信號躍迀的至少一 部分的持續時間的電路；
[0030] 圖5是圖示了圖4中的電路中的信號的示例的定時圖；
[0031] 圖6示意性地圖示了根據本公開的實施例的故障檢測電路；
[0032] 圖7是圖示了圖6中的電路中的信號的示例的定時圖；并且
[0033] 圖8示意性地圖示了根據本公開的進一步實施例的故障檢測電路。
【具體實施方式】
[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。如本領域技術 人員將已知的，每個像素102例如對應于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、一個或者多個重置晶體管、以及可選地傳輸門晶體管和/或源極跟 隨器晶體管。然而，對于本領域技術人員還將顯而易見的是，本文中的教導可以應用于其它 類型像素的陣列。
[0035] 圖像傳感器100是例如圖像捕獲設備的一部分，諸如數碼相機或者膝上型電腦、 移動電話、智能電話、平板電腦、便攜媒體播放器等的網絡攝像頭。
[0036] 在圖1的示例中，像素102的行接收一個或者多個控制接線105上的一個或者多 個共用控制信號。例如，控制信號包括用于重置光電二極管電壓和/或感測節點電壓、傳輸 門（TG)信號、以及讀取信號的一個或者多個重置信號。在圖1的示例中，三個控制接線被 提供給陣列中的像素的每個行，雖然在備選實施例中，可以有任何數目的控制接線。例如， 控制信號由行解碼器106生成。行解碼器106可以接收一個或者多個輸入信號（未在圖1 中圖示），并且還例如接收在下文更詳細描述的測試信號TEST。
[0037] 像素102的每個列與共用讀出接線107關聯，接線107提供從所選取的行中的像 素檢測到的電壓電平。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/或一個或者多個模數轉換器（ADC)。
[0038] 控制接線105耦合到測試電路110,該測試電路是例如BIST(內建自測試）電路。 在圖1的示例中，每個控制接線105的其一個末端（extremity)親合到行解碼器106,并且 其另一末端耦合到測試電路110。測試電路110例如提供輸出信號（RESULT)，該輸出信號 指示是否已經在一個或者多個控制接線105中檢測到故障。
[0039] 現在將參照圖2A中的流程圖更詳細地描述圖1的測試電路110的操作。
[0040] 圖2A圖示了測試像素陣列的一個或者多個控制接線（諸如圖1中的行的一個或 者所有控制接線105)中的電故障的方法中的操作的示例。測試方法例如允許檢測電阻性 開路（R0)或者電阻性短路（RS)故障，如將在下文更詳細地描述的。
[0041] 在第一操作201中，信號躍迀被施加到要被測試的一個或者多個控制接線。信號 躍迀為例如上升沿，雖然在一些實施例中可以應用下降沿。信號躍迀由例如行解碼器106 響應于確立測試信號TEST而生成。
[0042] 在后續操作202中，檢測躍迀的至少一部分的持續時間TTR。術語"躍迀持續時間" 在本文中用于指定等于躍迀的上升或者下降時間的全部或者部分的持續時間。例如，如將 在下面更詳細描述的那樣，持續時間T TR由信號對表示，信號對中的第一信號具有指示控制