KR100537547B1 - Layout structure of image sensor capable of improving dark property - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실제 웨이퍼 상에서 전송게이트와 필드영역의 오버레이 마진을 충분히 확보하여 다크 특성을 개선할 수 있는 이미지센서의 레이아웃 구조를 제공한다.The present invention provides a layout structure of an image sensor capable of improving the dark characteristics by sufficiently securing the overlay margin of the transfer gate and the field region on the actual wafer.
본 발명은 필드영역에 의해 정의된 액티브 영역; 액티브 영역에 나란히 배치된 플로팅노드 및 포토다이이드; 및 플로팅노드와 포토다이오드 사이의 액티브 영역을 가로지르면서 수직 측부 프로파일을 가지고 측부 코너가 상기 필드영역과 소정 부분 오버랩되도록 배치된 전송트랜지스터의 전송게이트를 포함하고, 전송게이트의 측부 코너 일측은 배선콘택을 위한 콘택부를 가지고, 측부 코너 다른 측은 소정의 돌출부를 가지는 것으로 이루어진 이미지센서의 레이아웃구조에 의해 달성될 수 있다.The present invention provides an active region defined by a field region; A floating node and a photodide disposed side by side in the active region; And a transfer gate of a transfer transistor having a vertical side profile crossing the active region between the floating node and the photodiode and having a side corner overlapping with the field region by a predetermined portion, wherein one side corner of the transfer gate is a wiring contact. The side corners and the other side can be achieved by the layout structure of the image sensor consisting of having a predetermined protrusion.
Description
본 발명은 이미지센서에 관한 것으로, 특히 다크(dark) 특성을 개선할 수 있는 이미지센서의 레이아웃(layout) 구조에 관한 것이다.The present invention relates to an image sensor, and more particularly, to a layout structure of an image sensor capable of improving dark characteristics.
일반적으로, 이미지센서는 광학영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 빛을 감지하는 광감지 부분과 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화하는 로직회로 부분으로 구성되어 있으며, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지센서의 경우에는 CMOS 기술을 이용하여 화소 수만큼 MOS 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용한다. In general, an image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal. The image sensor is composed of an optical sensing part that senses light and a logic circuit part that processes the sensed light into an electrical signal to make data. (Complementary Metal Oxide Semiconductor) In the case of image sensor, CMOS technology is used to make MOS transistors by the number of pixels, and the switching method is used to detect the output sequentially.
이미지센서의 단위화소는 광감지 부분인 포토다이오드와 4개의 NMOS 트랜지스터로 구성되는데, 4개의 NMOS 트랜지스터 중 전송(Transfer) 트랜지스터는 포토다이오드에서 생성된 광전하를 플로팅노드로 운송하는 역할을 하고, 리셋(Reset) 트랜지스터는 신호검출을 위해 플로팅노드에 저장되어 있는 전하를 배출하는 역할을 하고, 구동(Drive) 트랜지스터는 소스팔로워(Source Follower) 역할을 하며, 선택(Selective) 트랜지스터는 스위칭(Switching) 및 어드레싱(Addressing) 역할을 한다.The unit pixel of the image sensor is composed of a photodiode, which is a light-sensing part, and four NMOS transistors. Among the four NMOS transistors, a transfer transistor transports photocharges generated by the photodiode to a floating node, and is reset. The reset transistor discharges the charge stored in the floating node for signal detection, the drive transistor acts as a source follower, and the selective transistor acts as a switching and It serves as addressing.
도 1은 종래 이미지센서의 레이아웃(layout)을 나타낸 도면으로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 필드영역(100)에 의해 정의된 액티브 영역(200)에 플로팅노드(F)와 포토다이이드(PD)가 나란히 배치되고, 플로팅노드(F)와 포토다이오드(PD) 사이의 액티브 영역(200)을 가로지르면서 수직 측부 프로파일을 가지고 측부 코너가 필드영역(100)과 소정 부분 오버랩되도록 전송트랜지스터의 전송게이트(TG)가 배치되며, 전송게이트(TG)의 측부 코너 일 측은 배선콘택을 위한 콘택부(C)를 갖는다.FIG. 1 is a diagram illustrating a layout of a conventional image sensor. As shown in FIG. 1, a floating node F and a photodide PD are formed in an active region 200 defined by a field region 100. Are arranged side by side and have a vertical side profile while crossing the active area 200 between the floating node F and the photodiode PD and the side corners overlap the field area 100 with a predetermined portion of the transfer gate of the transfer transistor. TG is disposed, and one side corner of the transfer gate TG has a contact portion C for wiring contact.
그러나, 상술한 레이아웃 구조로 포토리소그라피 및 식각공정에 의해 웨이퍼 상에 액티브 영역(200) 및 전송게이트(TG)를 정의(define)하게 되면, 광근접효과(optical proximity effect)에 의해 불가피하게 발생하는 코너 라운딩(corner rounding) 현상에 의해 실제로는 도 2a와 같이 액티브 영역(200)과 전송게이트(TG)의 코너가 라운딩 프로파일을 가지게 되어, 전송게이트(TG) 측부 코너 다른 측에서 필드영역(100)과의 오버레이 마진(over margin)이 S1에서 S1'로 작아지게 된다. 이와 같이, 오버레이 마진이 작아질 경우에는 필드영역(100) 형성시 버즈빅(bird's beak) 증가 및 전송게이트(TG)의 단축 현상 등이 심하게 발생하게 되면, 도 2b와 같이 전송게이트(TG)와 필드영역(100)의 오버레이 마진이 부족해지게 된다. 이에 따라, 전송트랜지스터가 항상 턴온(turn on) 상태가 되어, 다크 조건에서도 포토다이오드(PD)에서 플로팅노드(F)로 전류가 흐름으로써 이미지센서의 다크 특성이 현저하게 저하되는 문제를 유발하게 된다.However, when the active region 200 and the transfer gate TG are defined on the wafer by the photolithography and etching process with the above-described layout structure, the optical proximity effect inevitably occurs due to the optical proximity effect. Due to corner rounding, the corners of the active region 200 and the transmission gate TG have a rounding profile as shown in FIG. 2A, and the field region 100 is located at the other side of the corner of the transmission gate TG side. The overlay margin with and becomes small from S1 to S1 '. As such, when the overlay margin decreases, when the field area 100 is formed, an increase in bird's beak and a shortening of the transmission gate TG occur. As shown in FIG. The overlay margin of the field area 100 becomes insufficient. Accordingly, the transmission transistor is always turned on, and current flows from the photodiode (PD) to the floating node (F) even in the dark conditions, causing a problem that the dark characteristic of the image sensor is significantly degraded. .
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 실제 웨이퍼 상에서 전송게이트와 필드영역의 오버레이 마진을 충분히 확보하여 다크 특성을 개선할 수 있는 이미지센서의 레이아웃 구조를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, to provide a layout structure of the image sensor that can improve the dark characteristics by sufficiently securing the overlay margin of the transfer gate and the field area on the actual wafer. There is this.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 필드영역에 의해 정의된 액티브 영역과, 상기 액티브 영역에 나란히 배치된 플로팅노드 및 포토다이이드와, 상기 플로팅노드와 상기 포토다이오드 사이의 상기 액티브 영역을 가로지르면서 수직 측부 프로파일을 가지고 상기 측부 코너가 상기 필드영역과 소정 부분 오버랩되도록 배치된 전송트랜지스터의 전송게이트를 포함하고, 상기 전송게이트의 상기 측부 코너 일측은 배선콘택을 위한 콘택부를 가지고, 상기 측부 코너 다른 측은 상기 필드영역과의 오버레이 마진을 확보하기 위하여 상기 필드영역과 중첩되도록 돌출부를 가지는 것으로 이루어진 이미지센서의 레이아웃구조를 제공한다. According to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, an active region defined by a field region, a floating node and a photodide disposed side by side in the active region, between the floating node and the photodiode And a transfer gate of a transfer transistor having a vertical side profile while crossing the active region and having the side corner overlapping with the field region by a predetermined portion, wherein one side corner of the transfer gate includes a contact portion for a wiring contact. In addition, the side corner provides a layout structure of the image sensor consisting of a protrusion to overlap with the field area in order to secure an overlay margin with the field area.
또한, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 필드영역에 의해 정의된 액티브 영역과, 상기 액티브 영역에 나란히 배치된 플로팅노드 및 포토다이이드와, 상기 플로팅노드와 상기 포토다이오드 사이의 상기 액티브 영역을 가로지르면서 수직 측부 프로파일을 가지고 상기 측부 코너가 상기 필드영역과 소정 부분 오버랩되도록 배치된 전송트랜지스터의 전송게이트를 포함하고, 상기 전송게이트의 상기 측부 코너 일측은 배선콘택을 위한 콘택부를 가지고, 상기 필드영역과 상기 전송게이트와의 오버레이 마진을 확보하기 위하여 상기 액티브 영역은 상기 전송게이트의 상기 측부 코너 다른 측과 오버랩되는 부분에 소정의 홈부를 가지는 것으로 이루어진 이미지센서의 레이아웃 구조를 제공한다. 또한, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 필드영역에 의해 정의된 액티브 영역과, 상기 액티브 영역에 나란히 배치된 플로팅노드 및 포토다이이드와, 상기 플로팅노드와 상기 포토다이오드 사이의 상기 액티브 영역을 가로지르면서 수직 측부 프로파일을 가지고 상기 측부 코너가 상기 필드영역과 소정 부분 오버랩되도록 배치된 전송트랜지스터의 전송게이트를 포함하고, 상기 전송게이트의 상기 측부 코너 일측은 배선콘택을 위한 콘택부를 가지고, 상기 측부 코너 다른 측은 상기 필드영역과의 오버레이 마진을 확보하기 위하여 상기 필드영역과의 중첩되도록 소정의 돌출부를 가지며, 상기 액티브 영역은 상기 전송게이트의 상기 측부 코너 다른 측과 오버랩되는 부분에 소정의 홈부를 가지는 것으로 이루어진 이미지센서의 레이아웃 구조를 제공한다. In addition, according to another aspect of the present invention for achieving the above technical problem, an active region defined by a field region, a floating node and a photodiode arranged side by side in the active region, the floating node and the photodiode And a transfer gate of a transfer transistor having a vertical side profile across the active area between the side corners and a portion partially overlapping the field area, wherein one side corner of the transfer gate is provided for wiring contact. In order to secure an overlay margin between the field region and the transfer gate, the active region has a layout structure of an image sensor including a predetermined groove at a portion overlapping with the other side of the side corner of the transfer gate. to provide. Further, according to another aspect of the present invention for achieving the above technical problem, an active region defined by a field region, a floating node and a photodide disposed side by side in the active region, the floating node and the photo And a transfer gate of a transfer transistor having a vertical side profile crossing the active region between diodes and arranged such that the side corner overlaps the field region by a predetermined portion, and one side corner of the transfer gate is connected to a wiring contact. A side portion of the side corner has a predetermined protrusion to overlap with the field region to secure an overlay margin with the field region, and the active region overlaps the other side of the side corner of the transfer gate. Consisting of a predetermined groove in the portion It provides a layout structure of the image sensor.
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이하, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 소개하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be introduced in order to enable those skilled in the art to more easily carry out the present invention.
먼저, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지센서의 레이아웃 구조를 설명한다.First, a layout structure of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3.
도 3에 도시된 바와 같이, 필드영역(100)에 의해 정의된 액티브 영역(200)에 플로팅노드(F)와 포토다이이드(PD)가 나란히 배치되고, 플로팅노드(F)와 포토다이오드(PD) 사이의 액티브 영역(200)을 가로지르면서 수직 측부 프로파일을 가지고 측부 코너가 필드영역(100)과 소정 부분 오버랩되도록 전송트랜지스터의 전송게이트(TG1)가 배치되며, 전송게이트(TG1)의 측부 코너 일 측은 배선콘택을 위한 콘택부(C)를 가지고, 측부 코너 다른 측은 소정의 돌출부, 바람직하게는 사각 돌출부를 갖는다. As shown in FIG. 3, the floating node F and the photodiode PD are arranged side by side in the active region 200 defined by the field region 100, and the floating node F and the photodiode PD are arranged side by side. The transmission gate TG1 of the transmission transistor is disposed so that the side corner overlaps the field region 100 with a vertical side profile while crossing the active region 200 between the sides, and the side corner of the transmission gate TG1. One side has a contact portion C for the wiring contact, and the side corner the other side has a predetermined protrusion, preferably a rectangular protrusion.
상술한 레이아웃 구조로 포토리소그라피 및 식각공정에 의해 웨이퍼 상에 전송게이트(TG1)와 액티브 영역(200)을 정의하게 되면, 전송게이트(TG1)에 구비된 사각 돌출부에 의해 광근접효과가 보정되어 코너 라운딩 현상이 억제되어, 도 4와 같이 레이아웃(S2) 상에서보다는 작지만 전송게이트(TG1)와 액티브 영역(200)의 오버레이 마진(S2')을 충분히 확보할 수 있게 된다. When the transfer gate TG1 and the active region 200 are defined on the wafer by the photolithography and etching process using the above-described layout structure, the optical proximity effect is corrected by the square protrusion provided in the transfer gate TG1 and the corners are corrected. The rounding phenomenon is suppressed, so that the overlay margin S2 ′ of the transfer gate TG1 and the active region 200 can be sufficiently secured, although smaller than that on the layout S2 as shown in FIG. 4.
따라서, 다크 조건에서 포토다이오드(PD)로부터 플로팅노드(F)로의 전류흐름을 방지할 수 있으므로, 이미지센서의 다크 특성을 개선할 수 있게 된다.Therefore, since the current flow from the photodiode PD to the floating node F can be prevented in the dark condition, the dark characteristic of the image sensor can be improved.
다음으로, 도 5를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따라 액티브 영역 구조가 변경된 이지센서의 레이아웃 구조를 설명한다.Next, referring to FIG. 5, a layout structure of an easy sensor in which an active region structure is changed according to another embodiment of the present invention will be described.
도 5에 도시된 바와 같이, 필드영역(100)에 의해 정의된 액티브 영역(200a)에 플로팅노드(F)와 포토다이이드(PD)가 나란히 배치되고, 플로팅노드(F)와 포토다이오드(PD) 사이의 액티브 영역(200a)을 가로지르면서 수직 측부 프로파일을 가지고 측부 코너가 필드영역(100)과 소정 부분 오버랩되도록 전송트랜지스터의 전송게이트(TG)가 배치된다. 또한, 전송게이트(TG)의 측부 코너 일 측은 배선콘택을 위한 콘택부(C)를 가지고, 액티브 영역(200a)은 전송게이트(TG)의 측부 코너 다른 측과 오버랩되는 부분에 소정의 홈부, 바람지하게는 사각 홈부를 갖는다.As shown in FIG. 5, the floating node F and the photodiode PD are arranged side by side in the active region 200a defined by the field region 100, and the floating node F and the photodiode PD are arranged side by side. The transfer gate TG of the transfer transistor is disposed to have a vertical side profile and a side corner overlaps the field region 100 while crossing the active region 200a. In addition, one side of the side corner of the transfer gate TG has a contact portion C for wiring contact, and the active region 200a has a predetermined groove portion and a wind at a portion overlapping with the other side of the side corner of the transfer gate TG. It has a square groove part.
상술한 레이아웃 구조로 포토리소그라피 및 식각공정에 의해 웨이퍼 상에 전송게이트(TG)와 액티브 영역(200a)을 정의하게 되면, 액티브 영역(200a)에 구비된 사각 홈부에 의해 광근접효과가 보정되어 코너 라운딩 현상이 억제되어, 도 6와 같이 레이아웃(S3) 상에서보다는 작지만 전송게이트(TG)와 액티브 영역(200a)의 오버레이 마진(S3')을 충분히 확보할 수 있게 된다.When the transfer gate TG and the active region 200a are defined on the wafer by the photolithography and etching process using the above-described layout structure, the optical proximity effect is corrected by the square groove provided in the active region 200a and the corners are corrected. The rounding phenomenon is suppressed, so that the overlay margin S3 ′ of the transfer gate TG and the active region 200a can be sufficiently secured, although smaller than on the layout S3 as shown in FIG. 6.
따라서, 다크 조건에서 포토다이오드(PD)로부터 플로팅노드(F)로의 전류흐름을 방지할 수 있으므로, 이미지센서의 다크 특성을 개선할 수 있게 된다.Therefore, since the current flow from the photodiode PD to the floating node F can be prevented in the dark condition, the dark characteristic of the image sensor can be improved.
한편, 상기 실시예에서는 전송게이트와 필드영역의 오버레이 마진을 확보하기 위해, 레이아웃 구조의 전송게이트 또는 액티브 영역 구조를 변경한 경우에 대하여 설명하였지만, 오버레이 마진이 더욱 더 커지도록 전송게이트와 액티브 영역 구조를 모두 변경할 수도 있다.Meanwhile, in the above embodiment, the case in which the transfer gate or the active region structure of the layout structure is changed to secure the overlay margin of the transfer gate and the field region has been described. However, the transfer gate and the active region structure are increased so that the overlay margin becomes larger. You can also change all of them.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.
전술한 본 발명은 레이아웃 구조의 전송게이트 또는 액티브 영역 구조를 변경하거나 이들 모두를 변경하여 실제 웨이퍼 상에서 전송게이트와 필드영역의 오버레이 마진을 충분히 확보함으로써, 이미지센서의 다크 특성을 향상시킬 수 있다.The present invention described above can improve the dark characteristics of the image sensor by changing the transfer gate or the active region structure of the layout structure or changing all of them to ensure sufficient overlay margin of the transfer gate and the field region on the actual wafer.
도 1은 종래 이미지센서의 레이아웃 구조를 나타낸 도면.1 is a view showing a layout structure of a conventional image sensor.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 레이아웃 구조에 의해 실제 웨이퍼 상에 정의된 이미지센서의 평면도.2A and 2B are plan views of an image sensor defined on an actual wafer by the layout structure of FIG.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송게이트 구조가 변경된 이미지센서의 레이아웃 구조를 나타낸 도면.3 is a diagram illustrating a layout structure of an image sensor in which a transmission gate structure is changed according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 레이아웃 구조에 의해 실제 웨이퍼 상에 정의된 이미지센서의 평면도.4 is a plan view of an image sensor defined on an actual wafer by the layout structure of FIG.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 액티브 영역 구조가 변경된 이미지센서의 레이아웃 구조를 나타낸 도면.5 is a diagram illustrating a layout structure of an image sensor in which an active region structure is changed according to another embodiment of the present invention.
도 6은 도 5의 레이아웃 구조에 의해 실제 웨이퍼 상에 정의된 이미지센서의 평면도.6 is a plan view of an image sensor defined on an actual wafer by the layout structure of FIG.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of symbols for main parts of drawing
100 : 필드영역 200 : 액티브 영역100: field area 200: active area
TG, TG1 : 전송게이트 PD : 포토다이오드TG, TG1: Transmission gate PD: Photodiode
F : 플로팅노드 C : 콘택부F: Floating node C: Contact part
S1, S2, S3 : 레이아웃 상에서의 오버레이 마진S1, S2, S3: Overlay margin on layout
S1', S2', S3' : 웨이퍼 상에서의 오버레이 마진S1 ', S2', S3 ': Overlay margin on wafer
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20111129 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |