KR100752168B1 - Photodiode Measurement Patterns of Vertical CMOS Image Sensors - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수직형 씨모스 이미지 센서에 있어서, 효율적인 포토 다이오드의 누설 전류를 측정할 수 있는 수직형 씨모스 이미지 센서의 포토 다이오드 측정 패턴에 관한 것으로, 본 발명의 수직형 씨모스 이미지 센서의 포토 다이오드 측정 패턴은 제 1, 제 2, 제 3 포토다이오드가 기판 상측으로 차례로 수직으로 배치되는 수직형 이미지 센서의 포토 다이오드 측정 패턴에 있어서, 서로 다른 부위에 대응되어 형성된 상기 제 1 내지 제 3 포토 다이오드 측정용 제 1 내지 제 3 금속 패드 단자 및 상기 제 1 내지 제 3 금속 패드 단자와 이격되어 기판 상의 소정 부위에 형성된 그라운드 단자를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.The present invention relates to a photodiode measuring pattern of a vertical CMOS image sensor capable of measuring the leakage current of an efficient photodiode in a vertical CMOS image sensor, and the photodiode of the vertical CMOS image sensor of the present invention. The measurement pattern is a photodiode measurement pattern of a vertical image sensor in which first, second, and third photodiodes are vertically disposed above a substrate, wherein the first to third photodiode measurements are formed corresponding to different portions. And a ground terminal formed at a predetermined portion on the substrate to be spaced apart from the first to third metal pad terminals and the first to third metal pad terminals.
수직형 씨모스 이미지 센서, 누설 전류(leakage current), 측정 패턴, 포토 다이오드 Vertical CMOS image sensor, leakage current, measurement pattern, photodiode
Description
도 1은 일반적인 씨모스 이미지 센서의 포토 다이오드의 누설 전류 측정 패턴을 나타낸 평면도1 is a plan view illustrating a leakage current measurement pattern of a photodiode of a general CMOS image sensor
도 2는 일반적인 씨모스 이미지 센서의 단위 픽셀을 나타낸 단면도2 is a cross-sectional view showing unit pixels of a general CMOS image sensor
도 3은 본 발명의 수직형 씨모스 이미지 센서의 포토 다이오드의 누설 전류 측정 패턴을 나타낸 평면도3 is a plan view showing a leakage current measurement pattern of the photodiode of the vertical CMOS image sensor of the present invention
도 4는 수직형 씨모스 이미지 센서의 단위 픽셀을 나타낸 단면도4 is a cross-sectional view illustrating a unit pixel of a vertical CMOS image sensor.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100 : 기판 102 : 적색 포토 다이오드100: substrate 102: red photodiode
104 : 제 1 플러그 105 : 녹색 포토 다이오드104: first plug 105: green photodiode
105a : 제 1 연결부 108 ; 제 2 플러그105a:
109 : 청색 포토 다이오드 109a : 제 2 연결부109: blue-blue photodiode 109a: second connection portion
110 : 제 3 연결부 111 : 층간 절연막110:
112 : 콘택 물질 113: 그라운드 금속 패드112: contact material 113: ground metal pad
114 : 적색 금속 패드 115 : 청색 금속 패드114: red metal pad 115: blue metal pad
116 : 녹색 금속 패드 117 : 소자 격리막116: green metal pad 117: device isolation film
118 : 제 1 에피층 119 : 제 2 에피층118: first epi layer 119: second epi layer
본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로 특히, 수직형 씨모스 이미지 센서에 있어서, 효율적인 포토 다이오드의 누설 전류를 측정할 수 있는 수직형 씨모스 이미지 센서의 포토 다이오드 측정 패턴 및 이의 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an image sensor, and more particularly, to a vertical CMOS image sensor, a photodiode measuring pattern of a vertical CMOS image sensor capable of measuring a leakage current of an efficient photodiode, and a measuring method thereof.
일반적으로, 씨모스 이미지 센서라 함은 광학 영상(optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 이중에서 전하 결합 소자(CCD: Charge Coupled Device)는 개개의 MOS(Metal-Oxide Silicon) 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 커패시터에 저장되고 이송되는 소자이다.In general, CMOS image sensors are semiconductor devices that convert an optical image into an electrical signal. Among them, a charge coupled device (CCD) includes an individual metal-oxide silicon (MOS) capacitor. A device in which charge carriers are stored and transported in a capacitor while being in close proximity to one another.
한편, 씨모스 이미지 센서는 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소 수 만큼의 포토다이오드와 이에 연결되어 채널을 열고 닫는 트랜지스터들을 만들고 상기 트랜지스터들을 이용하여 차례로 적색(RED), 녹색(GREEN) 및 청색(BLUE)의 광학 신호를 검출하여 스위칭 방식에 의해 출력하는 소자이다. CMOS image sensors, on the other hand, use CMOS technology that uses a control circuit and a signal processing circuit as peripheral circuits to create as many photodiodes as the number of pixels and transistors connected to them to open and close channels. The transistors sequentially detect red, green, and blue optical signals using the transistors and output the same by a switching method.
상기와 같은 씨모스 이미지 센서는 낮은 소비전력, 낮은 공정 단가 및 높은 수준의 집적도 등의 많은 장점들을 가지고 있다. 특히 최근의 기술적 진보로 인해 씨모스 이미지 센서는 여러 응용 분야에서 고체촬상소자(Charge Coupled Devices; CCD)의 대안으로 각광을 받고 있다.Such CMOS image sensor has many advantages such as low power consumption, low process cost and high level of integration. In particular, with recent technological advances, CMOS image sensors have been spotlighted as an alternative to charge-coupled devices (CCDs) in many applications.
상기와 같은 CMOS 이미지 센서는 트랜지스터의 개수에 따라 3T형, 4T형, 5T형 등으로 구분된다. 3T형은 1개의 포토다이오드와 3개의 트랜지스터로 구성되며, 4T형은 1개의 포토다이오드와 4개의 트랜지스터로 구성된다. Such CMOS image sensors are classified into 3T type, 4T type, and 5T type according to the number of transistors. The 3T type consists of one photodiode and three transistors, and the 4T type consists of one photodiode and four transistors.
일반적인 3T형 씨모스 이미지 센서의 단위 화소는, 1개의 포토다이오드(PD; Photo Diode)와 3개의 nMOS 트랜지스터(T1, T2, T3)로 구성된다. 상기 포토다이오드(PD)의 캐소드는 제 1 nMOS 트랜지스터(T1)의 드레인 및 제 2 nMOS 트랜지스터(T2)의 게이트에 접속되어 있다. The unit pixel of a general 3T CMOS image sensor is composed of one photodiode (PD) and three nMOS transistors (T1, T2, T3). The cathode of the photodiode PD is connected to the drain of the first nMOS transistor T1 and the gate of the second nMOS transistor T2.
그리고, 상기 제 1, 제 2 nMOS 트랜지스터(T1, T2)의 소오스는 모두 기준 전압(VR)이 공급되는 전원선에 접속되어 있고, 제 1 nMOS 트랜지스터(T1)의 게이트는 리셋신호(RST)가 공급되는 리셋선에 접속되어 있다. The sources of the first and second nMOS transistors T1 and T2 are all connected to a power supply line supplied with a reference voltage VR, and the gate of the first nMOS transistor T1 has a reset signal RST. It is connected to the reset line supplied.
또한, 제 3 nMOS 트랜지스터(T3)의 소오스는 상기 제 2 nMOS 트랜지스터의 드레인에 접속되고, 상기 제 3 nMOS 트랜지스터(T3)의 드레인은 신호선을 통하여 판독회로(도면에는 도시되지 않음)에 접속되고, 상기 제 3 nMOS 트랜지스터(T3)의 게이트는 선택 신호(SLCT)가 공급되는 열 선택선에 접속되어 있다. Further, the source of the third nMOS transistor T3 is connected to the drain of the second nMOS transistor, the drain of the third nMOS transistor T3 is connected to a read circuit (not shown in the drawing) via a signal line, The gate of the third nMOS transistor T3 is connected to a column select line to which a selection signal SLCT is supplied.
따라서, 상기 제 1 nMOS 트랜지스터(T1)는 리셋 트랜지스터(Rx)로 칭하고, 제 2 nMOS 트랜지스터(T2)는 드라이브 트랜지스터(Dx), 제 3 nMOS 트랜지스터(T3)는 선택 트랜지스터(Sx)로 칭한다.Accordingly, the first nMOS transistor T1 is referred to as a reset transistor Rx, the second nMOS transistor T2 is referred to as a drive transistor Dx, and the third nMOS transistor T3 is referred to as a selection transistor Sx.
이러한 씨모스 이미지 센서는 포토 다이오드의 누설 전류를 측정하기 위한 측정 패턴을 구비한다.Such CMOS image sensor has a measurement pattern for measuring the leakage current of the photodiode.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 씨모스 이미지 센서 및 이의 포토 다 이오드의 누설 전류 측정 패턴을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a leakage current measurement pattern of a conventional CMOS image sensor and a photodiode thereof will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 일반적인 씨모스 이미지 센서의 포토 다이오드의 누설 전류 측정 패턴을 나타낸 평면도이며, 도 2는 일반적인 씨모스 이미지 센서의 단위 픽셀을 나타낸 단면도이다.1 is a plan view illustrating a leakage current measurement pattern of a photodiode of a general CMOS image sensor, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating unit pixels of a general CMOS image sensor.
도 2와 같이, 일반적인 씨모스 이미지 센서는 기판(1) 상에 제 1 에피택셜층(3)이 적층되고, 상기 제 1 에피택셜층(3) 상에 제 2 에피택셜층(6)이 형성되며, 상기 제 2 에피택셜층(6) 내에 소정 부위에 STI(Shallow Trench Isolation)막(9)이 형성되어, STI막(9)이 형성되지 않은 부위를 액티브 영역으로 정의하며, 상기 액티브 영역의 소정 부위에 n+형의 불순물이 주입되어, 포토 다이오드 영역(9)을 정의하며, 그 외 소정 부위에 p+형의 불순물이 주입되어, 소오스/드레인 영역(10)이 정의된다. 상기 제 2 에피택셜층(6) 상부에는 PMD(Poly-Metal Dielectric)층(11)이 형성되며, 상고 포토 다이오드 영역(9)과, 상기 소오스/드레인 영역(10)을 오픈하는 제 1, 제 2 콘택홀(12)이 형성되어, 각각 상부의 포토 다이오드층(15)과 그라운드 단자(13)에 연결된다.As shown in FIG. 2, in a general CMOS image sensor, a first
도 1과 같이, 포토다이오드는 n+형으로 도핑되어 형성된 웰(well) 형상으로 이루어지며, 이 때, 씨모스 이미지 센서의 누설전류(dark current) 측정 패턴은 하나의 포토 다이오드에 대하여, 누설면적을 약 2x104㎛2이상으로 크게 제작한다. 이는 일반적인 씨모스 표준 기술(General CMOS Technology)에서도 사용하는 다이오드 누설전류 측정패턴과 동일하다. 이 경우, 일반적인 씨모스 이미지 센서의 경우, 포토 다이오드를 포함하여 구동 등을 위한 트랜지스터들이 수평 상으로 형성되며, 단위 픽셀은 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러 필터를 이용하여 해당 색상의 광을 감지하게 된다. As shown in FIG. 1, the photodiode has a well shape formed by being doped with n + type. In this case, the dark current measurement pattern of the CMOS image sensor is a leakage area for one photodiode. It is made large at about 2 × 10 4 μm 2 or more. This is the same diode leakage current measurement pattern used in General CMOS Technology. In this case, in the case of a general CMOS image sensor, transistors for driving and the like are formed horizontally, including a photo diode, and the unit pixel uses color filters of red (R), green (G), and blue (B). Will detect the light of the corresponding color.
이 때, 일반적인 씨모스 이미지 센서에 있어서는, 하나의 단위 픽셀은 평면상으로 형성되는 상기 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 컬러필터를 모두 포함하여 대응되어야 하므로, 그 크기가 크게 되며, 따라서, 이러한 일반적인 씨모스 이미지 센서의 경우, 픽셀 집적도가 저하된다.In this case, in a general CMOS image sensor, one unit pixel must include all of the red (R), green (G), and blue (B) color filters formed in a planar shape, so that the size of the unit is large. Thus, in the case of such a general CMOS image sensor, the pixel integration degree is lowered.
이와 같이, 일반적인 이미지 센서의 집적도 저하 문제를 개선하기 위해 수직형이미지 센서가 제안되었다.As such, a vertical image sensor has been proposed to improve the problem of lowering the density of a general image sensor.
그러나, 상기와 같은 종래의 이미지 센서는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the conventional image sensor as described above has the following problems.
이 때, 일반적인 씨모스 이미지 센서에 있어서는, 하나의 단위픽셀은 상기 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 컬러필터를 각각 구비하고 있으며, 그 면적이 커져 반도체 기판 상에 형성되는 이미지 센서의 집적도가 저하된다. In this case, in a general CMOS image sensor, one unit pixel includes the red (R), green (G), and blue (B) color filters, respectively, and the image is formed on a semiconductor substrate by increasing its area. The integration of the sensor is lowered.
이를 개선하기 위하여 수직형 이미지 센서가 개발되었는데, 이러한 수직형 이미지센서는 단위 픽셀당 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 신호를 모두 감지할 수 있도록 적/녹/청색 포토다이오드가 수직적 구조로 되어 있다. 따라서 기존의 다이오드 측정패턴을 그대로 적용하기 어렵다. 또한 각각의 다이오드를 분리하여 제작하여 측정 하더라도 적/녹/청색 다이오드간의 수직적 분리 누설전류(Vertical isolation leakage)에 대한 부분이 고려되지 않아 다수의 패턴이 필요하게 되는 단점이 있다.To improve this, a vertical image sensor has been developed. The vertical image sensor has a red / green / blue photodiode for detecting red (R), green (G), and blue (B) signals per unit pixel. It has a vertical structure. Therefore, it is difficult to apply the existing diode measurement pattern as it is. In addition, even though each diode is manufactured and measured separately, the vertical isolation leakage between the red, green, and blue diodes (Vertical isolation leakage) is not taken into consideration, there is a disadvantage that a plurality of patterns are required.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 수직형 씨모스 이미지 센서에 있어서, 효율적인 포토 다이오드의 누설 전류를 측정할 수 있는 수직형 씨모스 이미지 센서의 포토 다이오드 측정 패턴 및 이의 측정 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, in the vertical CMOS image sensor, a photodiode measuring pattern of the vertical CMOS image sensor capable of measuring the leakage current of the efficient photodiode and a measuring method thereof The purpose is to provide.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수직형 씨모스 이미지 센서의 포토 다이오드 측정 패턴은 제 1, 제 2, 제 3 포토다이오드가 기판 상측으로 차례로 수직으로 배치되는 수직형 이미지 센서의 포토 다이오드 측정 패턴에 있어서, 서로 다른 부위에 대응되어 형성된 상기 제 1 내지 제 3 포토 다이오드 측정용 제 1 내지 제 3 금속 패드 단자 및 상기 제 1 내지 제 3 금속 패드 단자와 이격되어 기판 상의 소정 부위에 형성된 그라운드 단자를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.The photodiode measurement pattern of the vertical CMOS image sensor of the present invention for achieving the above object is the photodiode measurement of the vertical image sensor in which the first, second, and third photodiodes are vertically arranged above the substrate. In the pattern, the first to third metal pad terminals for measuring the first to third photodiodes and the first to third metal pad terminals formed to correspond to different portions, and the ground terminals formed at predetermined portions on the substrate. Its features are made to include.
상기 제 1 포토 다이오드는 기판 상에 위치하며, 상기 제 2 포토 다이오드는 상기 기판 상에 형성된 제 1 에피층 상에 위치하며, 상기 제 3 포토 다이오드는 상기 제 1 에피층 상에 형성된 제 2 에피층 상에 위치한다.The first photodiode is located on a substrate, the second photodiode is located on a first epilayer formed on the substrate, and the third photodiode is a second epilayer formed on the first epilayer. Located in the phase.
상기 제 1 포토 다이오드는 상기 제 1 에피층 및 제 2 에피층 내에 플러그 물질을 통해 상기 제 1 포토 다이오드와 오버랩하지 않는 다른 부위에 제 1 금속 패드 단자와 연결된다.The first photodiode is connected to the first metal pad terminal at another portion that does not overlap with the first photodiode through a plug material in the first and second epilayers.
상기 플러그 물질은 각각 제 1 에피층의 표면에서 상기 제 2 포토 다이오드 형성시 함께 형성된 제 1 연결부와 연결되며, 상기 제 2 에피층의 표면에서 상기 제 3 포토 다이오드 형성시 함께 형성된 제 2 연결부와 연결된다.The plug material is connected to a first connection portion formed together when forming the second photodiode on the surface of the first epitaxial layer, respectively, and to a second connection portion formed together when forming the third photodiode on the surface of the second epilayer. do.
상기 제 2 포토 다이오드는 상기 제 2 에피층 내에 플러그 물질을 통해 상기 제 1 포토 다이오드와 오버랩하지 않는 다른 부위에 제 2 금속 패드 단자와 연결된다.The second photodiode is connected to the second metal pad terminal at another portion of the second epitaxial layer that does not overlap with the first photodiode through a plug material.
상기 플러그 물질은 각각 제 2 에피층의 표면에서 상기 제 3 포토 다이오드 형성시 함께 형성된 제 3 연결부와 연결되어 형성된다.The plug materials are each formed in connection with a third connection portion formed together when the third photodiode is formed on the surface of the second epitaxial layer.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 수직형 씨모스 이미지 센서의 포토 다이오드 측정 패턴 및 이의 측정 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a photo diode measuring pattern and a measuring method thereof of the vertical CMOS image sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 수직형 시모스 이미지센서의 픽셀을 구성하는 적/녹/청색 포토다이오드의 누설전류를 평가하기 위한 테스트 패턴에 관한 것이다. 2M, 3M등 고해상도를 갖는 시모스 이미지센서 기술에서 가장 중요한 부분이 픽셀설계라고 할 수 있으며 그 픽셀을 구성하는 포토다이오드의 품질이 전체 이미지센서 시스템의 성능을 좌우하는 중요 항목이다. The present invention relates to a test pattern for evaluating leakage currents of red, green, and blue photodiodes constituting pixels of a vertical CMOS image sensor. Pixel design is the most important part of CMOS image sensor technology with high resolution such as 2M and 3M, and the quality of photodiode constituting the pixel is an important item that determines the performance of the entire image sensor system.
일반적인 시모스 이미지 센서의 경우 포토다이오드가 픽셀당 하나씩 존재하여 컬러필터(color filter)를 사용하여 적/녹/청색의 빛을 감지하는 방식을 사용한다. 이 경우는 종래 일반적인 시모스 표준기술에 사용하던 다이오드 측정패턴으로도 충분히 평가 가능하다. In general CMOS image sensor, there is one photodiode per pixel, which uses a color filter to detect red / green / blue light. In this case, the diode measurement pattern used in the conventional general CMOS standard technology can be sufficiently evaluated.
하지만 수직형 시모스 이미지센서의 경우는 하나의 픽셀에 3개(적/녹/청색) 포토다이오드가 있어 적/녹/청색 모두를 감지하는 특별한 방식을 사용한다. 이를 평가하는데 앞에서의 일반 다이오드 패턴을 적용하는 것은 부적절하다. 본 발명은 이점을 보완하여 픽셀의 누설전류평가에 적합하도록 테스트 패턴을 새로 구성하였다.The vertical CMOS image sensor, however, has three (red / green / blue) photodiodes per pixel, which uses a special method of detecting both red, green and blue. It is inappropriate to apply the above general diode pattern to evaluate this. The present invention supplements the advantages and newly constructs a test pattern to be suitable for the leakage current evaluation of pixels.
도 3은 본 발명의 수직형 씨모스 이미지 센서의 포토 다이오드의 누설 전류 측정 패턴을 나타낸 평면도이며, 도 4는 수직형 씨모스 이미지 센서의 단위 픽셀을 나타낸 단면도이다.3 is a plan view illustrating a leakage current measurement pattern of a photodiode of a vertical CMOS image sensor of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating unit pixels of a vertical CMOS image sensor.
도 3과 같이, 본 발명의 수직형 씨모스 센서의 포토 다이오드의 누설 전류 측정 패턴은, 실제 이미지 센서회로와 마찬가지로 많은 수로 이루어진 픽셀 어레이(pixel arrry)구조를 사용한다. 즉 행(row)과 열(column)의 개수로 이루어진 3개의 포토 다이오드가 수직으로 배열하여 되어 있다. 각각의 포토다이오드는 서로 금속 배선을 통해 적색은 (1)번 , 녹색은 (2)번 ,청색은 (3)번의 공통단자(금속패드)로 최종 연결 있고 GND단자는 (4)으로 구성된다.As shown in FIG. 3, the leakage current measurement pattern of the photodiode of the vertical CMOS sensor of the present invention uses a large number of pixel array structures similar to the actual image sensor circuit. That is, three photodiodes consisting of the number of rows and columns are arranged vertically. Each photodiode is connected to the common terminal (metal pad) of red (1), green (2), and blue (3) through the metal wiring, and the GND terminal is composed of (4).
각 포토 다이오드의 누설전류 측정 방법은 표 1과 같다. 각 포토 다이오드의 면적은 적색과 녹색의 경우 실리콘 에피층에 존재하므로 픽셀 어레이 개수, 포토다이오드 한 개 사이즈의 곱에 추가로 2배를 해준다. 청색의 경우는 포토 다이오드 형성 위치에 따라 매몰구조형(Buried type)과 표면구조형(Surface type)이 있기 때문에 매몰형의 경우 2배, 표면형의 경우 1배로 계산하면 된다. 측정장비의 측정가능범위(resolution)를 고려하여 총 면적을 약 2x104um2이상 크게 제작한다. Table 1 shows the leakage current measurement method for each photodiode. The area of each photodiode is in the silicon epilayer in red and green, thus doubling the product of the number of pixel arrays and the size of one photodiode. In the case of blue, since there are buried type and surface type depending on the position of the photodiode, the double type for the buried type and the double type for the surface type may be calculated. Considering the measurable resolution of the measuring equipment, make the total area larger than about 2x104um2.
도 4와 같이, 상기 본 발명의 씨모스 이미지 센서의 포토 다이오드 측정 패턴이 적용되는 씨모스 이미지 센서는, 적/녹/청색 포토다이오드(102, 105, 109)가 수직으로 형성되어 있다. As illustrated in FIG. 4, in the CMOS image sensor to which the photodiode measurement pattern of the CMOS image sensor of the present invention is applied, red, green, and
상기 적색 포토다이오드(102)의 경우 초기 실리콘 에피층(starting wafer)(100)에, 상기 녹색 포토 다이오드(105)는 제 1 에피층(1st Epi layer)(113)에, 상기 청색 포토 다이오드(109)는 두번째 에피층(2nd Epi layer)(118)에 각각 형성된다. 공통적으로 각각의 포토다이오드(102, 105, 109)는 n+ 이온주입 웰 형으로 제작되며, 특히 적색, 녹색 포토 다이오드(102, 105)의 경우는 실리콘 표면으로 연결하기 위해 제 1 플러그(104) 및 제 2 플러그(108)가 추가되어 해당 포토 다이오드(102, 105)와 해당 색상의 금속 패드(114, 116)가 연결된다. 또한 그라운드(GND) 부위엔 p+ 이온주입을 소오스/드레인 영역(110)을 형성하여, 측정 시 공통(COM)단자(113)로 연결되는 부분이다. In the case of the
여기서, 상기 적색 포토 다이오드(102)는 제 1 플러그(104), 상기 녹색 포토 다이오드(105) 형성시 함께 제 1 플러그(104)에 연결되어 형성된 제 1 연결부(105a)와, 그리고, 제 2 플러그(108)와, 상기 제 2 플러그(108)에 연결되어, 상기 청색 포토 다이오드(109)형성시 함게 형성되는 제 2 연결부(109a) 및 층간 절연막 에 형성된 콘택홀 내에 채워진 콘택물질(112)을 통해 상기 적색 금속 패턴(114)에 연결된다.Here, the
그리고, 상기 녹색 포토 다이오드(105)는 제 2 플러그(108)와, 상기 제 2 플러그(108)에 연결되어, 상기 청색 포토 다이오드(109)형성시 함께 형성되는 제 2 연결부(109a) 및 층간 절연막(111)에 형성된 콘택홀 내에 채워진 콘택물질(112)을 통해 상기 녹색 금속 패드(116)에 연결된다.The
또한, 상기 청색 포토 다이오드(109)는 상기 층간 절연막(111)에 형성된 콘택홀 내에 채워진 콘택 물질(112)을 통해 청색 금속 패드(116)와 연결된다. In addition, the
이 경우, 상기 각 금속 패드(114, 115, 116, 113)는 해당 포토 다이오드 혹은 그라운드 부위에 전압을 인가하여, 구동이 이루어진다.In this case, each of the
그리고, 이러한 각 금속 패드(114, 115, 116, 113)에 외부에서 전압을 인가하여 해당 포토 다이오드에 흐르는 누설 전류의 측정을 하게 된다.In addition, a voltage is externally applied to each of the
여기서, 설명되지 않은 부호 중 117은 소자 격리막을 나타내는 것으로, 상기 소자 격리막을 제외한 영역이 불순물이 주입되어 액티브 영역으로 정의된다.Here,
이러한 본 발명의 수직형 씨모스 이미지 센서의 포토 다이오드 측정 패턴은 수직형으로 형성된 포토 다이오드 각각에 전압을 인가하는 금속 패드 단자를 구비하여 이루어지며, 이 때, 상기 금속 패드 단자들은 서로 오버랩된 영역에 위치하지 않는다. 즉, 하측에 위치하는 포토 다이오드일수록 보다 넓은 면적으로 형성하고, 그 상부에 플러그 및 콘택물질을 통해, 상부층에 위치한 포토 다이오드와 연결되는 금속 패드 단자와 다른 위치에 해당 금속 패드 단자를 형성함으로써, 측정이 어려움이 없게 된다.The photodiode measurement pattern of the vertical CMOS image sensor of the present invention includes a metal pad terminal for applying a voltage to each of the photodiodes formed vertically, wherein the metal pad terminals are located in an overlapped area. It is not located. That is, the lower the photodiode is formed in a larger area, and by forming a metal pad terminal in a position different from the metal pad terminal connected to the photodiode located in the upper layer through the plug and contact material on the upper side, There will be no difficulty.
이러한 테스트 패턴은 포토 다이오드간 격리가 가능하게 되며, 이로써, 포토 다이오드 사이의 누설 전류를 측정하여 상기 제 1 에피층(113)과, 제 2 에피층(118)의 두께를 상대적인 관계롤 평가할 수 있다.Such a test pattern enables isolation between photodiodes, whereby the leakage current between the photodiodes can be measured to evaluate the relative thicknesses of the
이러한 테스트 패턴은 또한, 포토 다이오등의 정전 용량을 평가할 수 있다. 이러한 정전 용량의 평가로 픽셀의 물리적 동작을 이해하고 시뮬레이션 설계에 유용하게 이용할 수 있다.Such a test pattern can also evaluate the capacitance of photodiodes and the like. This evaluation of capacitance can be useful in understanding the physical behavior of pixels and in designing simulations.
이하에서는 표 2를 참조하여 상기 본 발명의 수직 이미지 센서의 포토 다이오드 측정 패턴을 이용한 측정 방식을 나타낸다.Hereinafter, a measuring method using a photodiode measuring pattern of the vertical image sensor of the present invention will be described with reference to Table 2.
상기와 같은 본 발명의 수직형 씨모스 이미지 센서의 포토 다이오드 측정 패턴 및 이의 측정 방법은 다음과 같은 효과가 있다.The photodiode measurement pattern of the vertical CMOS image sensor of the present invention as described above and a measuring method thereof have the following effects.
첫째, 수직적 구조로 인해 각 포토 다이오드의 누설 전류 등의 측정시 취약할 수 있는 격리 특성에 대한 평가가 가능하다. 즉, 포토 다이오드 사이의 누설 전 류를 측정하여 첫 번째와 두 번째 에피층의 두께평가를 전기적으로 할 수 있다.First, due to the vertical structure, it is possible to evaluate isolation characteristics that may be weak when measuring leakage current of each photodiode. In other words, the leakage current between the photodiodes can be measured to electrically evaluate the thickness of the first and second epilayers.
둘째, 포토 다이오드의 정전 용량에 대한 측정이 가능하다. 이를 평가함으로써, 픽셀의 물질적 동작을 이해하고, 시뮬레이션과 설계에 유용하게 사용될 수 있다.Second, the capacitance of the photodiode can be measured. By evaluating this, it can be useful for understanding the material behavior of pixels and for simulation and design.
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