KR100735624B1 - Test pattern for image sensor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이미지 센서의 테스트 패턴에 관한 것으로, 광의 입사가 차단된 중앙 포토다이오드와, 상기 중앙 포토다이오드의 주변부에 위치하는 주변 포토다이오드 및 상기 주변 포토다이오드에만 광이 조사될 수 있도록 오픈 영역을 가지는 제1 금속층 및 제2 금속층을 포함한다. 이와 같이 구성된 본 발명은 중앙의 포토다이오드에는 광이 입사되지 못하도록 하고, 그 포토다이오드의 주변에 위치하는 포토다이오드에만 광을 주사하여, 상기 중앙의 포토다이오드의 전압-전류 특성을 측정하여 크로스 토크의 발생을 확인할 수 있다.The present invention relates to a test pattern of an image sensor, the center photodiode of which light is blocked, having an open area so that light can be irradiated only to the peripheral photodiode positioned at the periphery of the central photodiode and the peripheral photodiode. It includes a first metal layer and a second metal layer. The present invention configured as described above prevents light from entering the central photodiode and scans only the photodiode positioned around the photodiode, and measures the voltage-current characteristics of the central photodiode to measure the crosstalk. You can check the occurrence.

테스트 패턴, 크로스 토크, 이미지 센서 Test pattern, crosstalk, image sensor

Description

이미지 센서의 테스트 패턴{Test pattern for image sensor}Test pattern for image sensor

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이미지 센서 테스트 패턴의 평면 레이아웃이다.1 is a planar layout of an image sensor test pattern according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 A-A' 방향을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1.

도 3은 커패시터의 커패시턴스-전류 특성 그래프이다.3 is a capacitance-current characteristic graph of a capacitor.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이미지 센서 테스트 패턴의 평면 레이아웃이다.4 is a planar layout of an image sensor test pattern according to a second exemplary embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 기판 2 : 소자분리막1 substrate 2 device isolation film

3,3' : 포토다이오드 4 : 광차단막3,3 ': photodiode 4: light blocking film

5 : 제1 절연층 6 : 제1 금속배선5: first insulating layer 6: first metal wiring

7 : 제2 금속배선 8 : 광량제한층7 second metal wiring 8 light limiting layer

9 : 층간절연막 9: interlayer insulating film

본 발명은 이미지 센서의 테스트 패턴에 관한 것으로, 특히 간단한 구조를 사용하여 이미지 센서의 크로스 토크(cross talk)를 테스트할 수 있는 이미지 센서의 테스트 패턴에 관한 것이다.The present invention relates to a test pattern of an image sensor, and more particularly to a test pattern of an image sensor that can test the cross talk of the image sensor using a simple structure.

일반적으로, 이미지 센서는 광학 영상을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 장치로서, 대표적으로 전하결합소자(CCD)와 씨모스 이미지 센서를 들 수 있다.In general, an image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal, and examples thereof include a charge coupled device (CCD) and a CMOS image sensor.

그 중 전하결합소자는 다수의 금속-산화막-실리콘 구조의 커패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 커패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, 씨모스 이미지 센서는 제어회로 및 신호처리회로를 주변회로로 사용하는 씨모스 기술을 이용하여 화소수 만큼 모스 트랜지스터를 만들고 이를 이용하여 순차적으로 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용한 소자이다.Among them, the charge coupling device is a device in which a plurality of metal-oxide-silicon structure capacitors are located in close proximity to each other, and charge carriers are stored and transported in the capacitor. The CMOS image sensor uses a control circuit and a signal processing circuit as peripheral circuits. It is a device that adopts switching method to make MOS transistor as many pixels as using CMOS technology and detect the output sequentially using it.

이와 같이 씨모스 이미지 센서는 전하결합소자에 비하여 구동방식이 간단하고, 신호처리 회로들과 단일칩으로 집적이 가능하여 제조단가를 낮출 수 있는 장점이 있다.As such, the CMOS image sensor has an advantage in that the driving method is simpler than that of the charge coupling device, and it is possible to integrate the signal processing circuits into a single chip, thereby reducing the manufacturing cost.

이러한 씨모스 이미지 센서의 단위화소 크기가 점차 줄어들면서, 인접한 단위화소간에 신호가 중첩되는 크로스 토크 현상이 발생되었다. As the unit pixel size of the CMOS image sensor is gradually reduced, a crosstalk phenomenon in which signals overlap between adjacent unit pixels is generated.

상기와 같은 크로스 토크 현상은 광학적인 크로스 토크와 전기적인 크로스 토크로 분류될 수 있다.The crosstalk phenomenon as described above may be classified into optical crosstalk and electrical crosstalk.

따라서, 상기 씨모스 이미지 센서를 개발하기 위해서는 설계된 단위화소 간 의 크로스 토크를 테스트해야 하며, 종래 테스트 패턴은 실제 설계된 씨모스 이미지 센서를 제조하여 각 단위화소 간에 크로스 토크를 테스트하였다.Therefore, in order to develop the CMOS image sensor, crosstalk between designed unit pixels must be tested, and the conventional test pattern was actually designed for the CMOS image sensor to test crosstalk between each unit pixel.

그러나, 이와 같은 종래 테스트 패턴은 테스트를 위해 실제 이미지 센서를 제조하는 것이며, 테스트 시간이 지연되어 설계된 이미지 센서를 평가하는데 시간이 지연되는 문제점이 있었다.However, such a conventional test pattern is to manufacture the actual image sensor for the test, there is a problem that the time delay in evaluating the designed image sensor due to the delay of the test time.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 보다 간단한 구조를 사용하면서 각 단위화소 사이의 크로스 토크를 측정할 수 있는 이미지 센서의 테스트 패턴을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a test pattern of an image sensor capable of measuring crosstalk between unit pixels while using a simpler structure to solve the above problems.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 광의 입사가 차단된 중앙 포토다이오드와, 상기 중앙 포토다이오드의 주변부에 위치하는 주변 포토다이오드 및 상기 주변 포토다이오드에만 광이 조사될 수 있도록 오픈 영역을 가지는 제1 금속층 및 제2 금속층을 포함하는 이미지 센서의 테스트 패턴을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention has a central photodiode in which the incident light is blocked, the peripheral photodiode positioned in the periphery of the central photodiode and the open area so that the light can be irradiated only to the peripheral photodiode A test pattern of an image sensor including a first metal layer and a second metal layer is provided.

또한, 상기 이미지 센서의 테스트 패턴에 있어서, 상기 중앙 포토다이오드의 상부에 위치하는 금속 광차단막을 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the test pattern of the image sensor, it is preferable to include a metal light blocking film located on the upper portion of the central photodiode.

또한, 상기 이미지 센서의 테스트 패턴에 있어서, 상기 중앙 포토다이오드는, 다수의 주변 포토다이오드와의 사이에 소자분리막이 위치하며, 그 주변 포토다 이오드와의 이격거리가 각각 서로 다르도록 배치된 것이 바람직하다.In the test pattern of the image sensor, the center photodiode may include a device isolation layer between a plurality of peripheral photodiodes, and a separation distance from the peripheral photodiodes may be different from each other. Do.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하였다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like reference numerals designate like parts throughout the specification.

이제 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 테스트 패턴에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.A test pattern of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

<제1 실시예><First Embodiment>

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이미지 센서 테스트 패턴의 평면 레이아웃이고, 도 2는 도 1의 A-A' 방향을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.1 is a planar layout of an image sensor test pattern according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1.

이를 참조하면, 본 발명에 따른 이미지 센서의 테스트 패턴은 기판(1)에 위치하여, 평면상에서 3열 3행의 소자형성영역을 정의하는 소자분리막(2)과, 상기 소자분리막에 의해 정의된 소자형성영역에 위치하는 포토다이오드(3,3')와, 상기 포토다이오드(3,3') 중 가장 중앙에 위치하는 포토다이오드(3')의 상부에서 그 중앙에 위치하는 포토다이오드(3')에 광이 조사되는 것을 차단하는 광차단층(4)과, 상기 구조의 상부전면에 위치하는 제1 절연층(5)과, 상기 제1 절연층(5)의 콘택홀을 통해 상기 주변부의 포토다이오드(3)에 연결되는 제1 금속배선(6), 상기 제1 금속배선(6)과 제1 절연층(5)의 상부에 위치하는 제2 절연층(7)과, 상기 제2 절연층(7)의 상부에 위치하며, 상기 주변부의 포토다이오드(3)에 광이 조사될 수 있도록 오픈영역을 가지는 제2 금속배선(8)으로 구성된다.Referring to this, the test pattern of the image sensor according to the present invention is located on the substrate 1, the device isolation film (2) for defining the device formation region of three columns and three rows on the plane and the device defined by the device isolation film Photodiodes 3 'and 3' positioned in the formation region and photodiodes 3 'positioned at the center of the photodiodes 3' positioned at the center of the photodiodes 3 and 3 '. A photodiode of the peripheral portion through a light blocking layer 4 for blocking light from being irradiated, a first insulating layer 5 disposed on the upper surface of the structure, and a contact hole of the first insulating layer 5 A first metal wire 6 connected to the second metal wire 6, a second insulating layer 7 positioned on the first metal wire 6 and the first insulating layer 5, and the second insulating layer ( 7 is located on the upper part, and formed of a second metal wiring 8 having an open area so that light can be irradiated to the photodiode 3 of the periphery. It is.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention configured as described above in more detail.

먼저, 기판(1)에는 얕은 트랜치 구조의 소자분리막(2)이 위치한다. 상기 소자분리막(2)은, 사각형 형상의 중앙 소자형성영역의 주변부에 각기 동일한 8개의 사각형 형상의 주변 소자형성영역을 정의한다.First, an isolation layer 2 having a shallow trench structure is positioned on the substrate 1. The device isolation film 2 defines eight peripheral element formation regions having the same rectangular shape at the periphery of the central element formation region having a rectangular shape.

그리고, 상기 소자분리막(2)에 의해 정의된 소자형성영역에는 포토다이오드(3,3')가 각각 위치한다. 설명의 편의를 위해 중앙에 위치하는 포토다이오드(3')와 그 주변부에 위치하는 포토다이오드(3)에 서로 다른 도면부호를 부여하여 설명한다.In addition, photodiodes 3 and 3 ′ are positioned in the device formation region defined by the device isolation layer 2. For convenience of explanation, different reference numerals are given to the photodiode 3 'positioned at the center and the photodiode 3 positioned at the periphery thereof.

또한, 상기 중앙의 포토다이오드(3')의 상부에는 그 포토다이오드(3')에 광이 조사되는 것을 차단하는 광차단층(4)이 위치한다. 이때, 상기 광차단층(4)은, 광이 투과할 수 없는 금속이며, 따라서 포토다이오드(3')에는 광이 조사되지 않는다.In addition, a light blocking layer 4 is disposed above the center photodiode 3 'to block light from being irradiated to the photodiode 3'. At this time, the light blocking layer 4 is a metal through which light cannot penetrate, and thus light is not irradiated to the photodiode 3 '.

그리고, 상기 광차단층(4)과 각 포토다이오드(3)의 상부에는 제1 절연층(5)이 위치한다.In addition, a first insulating layer 5 is positioned above the light blocking layer 4 and each photodiode 3.

상기 제1 절연층(5) 내에는 콘택홀(6a)이 마련되며, 그 콘택홀(6a)에 의해 상기 포토다이오드(3)의 상부 일부가 각각 노출되며, 각 포토다이오드(3)의 노출면에는 제1 금속배선(6)이 연결된다. 이때, 상기 제1 금속배선(6)은, 신호를 콘택홀(6a)을 통해 상기 주변부의 포토다이오드(3)에 인가하는 역할을 한다.A contact hole 6a is provided in the first insulating layer 5, and a part of the upper portion of the photodiode 3 is exposed by the contact hole 6a, and an exposed surface of each photodiode 3 is exposed. The first metal wire 6 is connected thereto. In this case, the first metal wiring 6 serves to apply a signal to the photodiode 3 of the peripheral portion through the contact hole 6a.

또한, 상기 제1 금속배선(6)과 제1 절연층(5)의 상부에는 제2 절연층(7)이 위치하며, 그 제2 절연층(7)의 상부에는 일부에 오픈 영역을 가지는 제2 금속배선(8)이 위치한다. 이때, 상기 제2 금속배선(8)은 광을 차단하는 것으로, 상기 제2 금속배선(8)이 오픈된 영역으로만 광이 조사될 수 있다.In addition, a second insulating layer 7 is positioned on the first metal wiring 6 and the first insulating layer 5, and a part having an open area on a part of the second insulating layer 7. 2 The metal wiring 8 is located. In this case, the second metal wire 8 blocks light, and light may be irradiated only to an area in which the second metal wire 8 is open.

상기 제2 금속배선(8)이 오픈되어 상기 제2 절연층(7)의 일부가 노출된 영역을 통해 광이 입사되며, 상기 포토다이오드(3')에는 광차단층(4)에 의해 입사되지 못하며, 주변부의 포토다이오드(3)에 광이 조사된다.The second metal wiring 8 is opened so that light is incident through a region where a portion of the second insulating layer 7 is exposed, and the photodiode 3 ′ is not incident by the light blocking layer 4. Light is irradiated to the photodiode 3 of the peripheral part.

이에 따라 상기 주변부의 포토다이오드(3)에는 전자가 축적된다. 이때 상기 주변부의 포토다이오드(3)에 크로스토크가 발생되는 경우 상기 중앙부의 포토다이오드(3')에도 전하가 축적되며, 이는 외부에서 검출할 수 있다.As a result, electrons are accumulated in the photodiode 3 of the peripheral portion. At this time, when crosstalk is generated in the photodiode 3 of the peripheral part, charge is also accumulated in the photodiode 3 'of the central part, which can be detected from the outside.

도 3은 상기 포토다이오드(3')의 전압-전류 특성 그래프이다.3 is a graph of voltage-current characteristics of the photodiode 3 '.

이를 참조하면, A는 빛이 없는 상태, B는 약한 빛이 있는 상태, C는 B보다 더 강한 빛이 있는 상태를 나타낸다. 이와 같이 광은 포토다이오드의 역방향 누설전류를 증가시키는 특성이 있다.Referring to this, A represents no light, B represents weak light, and C represents stronger light than B. As such, the light has a characteristic of increasing the reverse leakage current of the photodiode.

이를 이용하여 광이 조사되지 않는 상태에서 상기 중앙의 포토다이오드(3')의 전압 전류 특성을 측정하고, 광을 조사한 후 다시 전압 전류 특성을 측정하여 누설전류가 있으며, 주변부의 포토다이오드(3)에 의해 중앙부의 포토다이오드(3') 측에 크로스 토크된 것으로 판단할 수 있다.By using this, the voltage and current characteristics of the photodiode 3 'of the center are measured in a state where light is not irradiated, and the voltage and current characteristics are again measured after irradiating the light, and there is a leakage current. It can be judged that the cross talk was carried out by the photodiode 3 'side of a center part by this.

이처럼 본 발명은 광을 제한적으로 포토다이오드(3)에만 입사시키고, 그 포토다이오드(3)의 중앙에 위치하는 포토다이오드(3')의 전압-전류 특성을 측정하여 그 검출결과에 따라 상기 포토다이오드(3)에서 발생한 전자에 의한 크로스 토크가 발생했는 지를 판단할 수 있게 된다.As described above, the present invention restricts light to only the photodiode 3, measures the voltage-current characteristics of the photodiode 3 ′ positioned at the center of the photodiode 3, and measures the photodiode according to the detection result. It is possible to determine whether or not the crosstalk caused by the electrons generated in (3) has occurred.

즉, 상기 도 2에 도시한 본 발명에 따른 테스트 패턴은 이미지 센서 제조방법에 비하여 단순화한 것으로, 이와 같은 테스트 패턴을 제작하여 설계된 이미지 센서의 크로스 토크 발생 여부를 빠르게 테스트할 수 있게 된다.That is, the test pattern according to the present invention shown in FIG. 2 is simplified as compared to the method of manufacturing an image sensor, and it is possible to quickly test whether or not cross talk occurs in the designed image sensor by manufacturing such a test pattern.

<제2 실시예>Second Embodiment

도 4를 참고로, 본 발명의 제2 실시예에 대해 설명하기로 한다. 다만, 제2 실시예의 구성 중 제1 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제2 실시예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.Referring to FIG. 4, a second embodiment of the present invention will be described. However, the description of the same parts as those of the first embodiment of the configuration of the second embodiment will be omitted, and only the configuration that is different from the second embodiment will be described in detail.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이미지 센서 테스트 패턴의 평면 레이아웃이다.4 is a planar layout of an image sensor test pattern according to a second exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 제2 실시예에 따른 이미지 센서 테스트 패턴은, 상부에 광차단막(도시하지 않음)을 가지는 포토다이오드(3')와 다수의 포토다이오드(3)의 이격 거리에 차이가 있는 구조이다.Referring to FIG. 4, in the image sensor test pattern according to the second exemplary embodiment, there is a difference in the separation distance between the photodiode 3 ′ having a light blocking film (not shown) and the plurality of photodiodes 3. Structure.

이와 같은 구조는 광이 차단된 포토다이오드(3')와 포토다이오드(3) 간의 크로스 토크에 의한 영향이 상기 소자분리막(2)을 사이에 두고 어느 정도거리까지 미 치는지 확인할 수 있는 패턴이다.Such a structure is a pattern that can determine how far the crosstalk between the photodiode 3 'and the photodiode 3, which are blocked light, extends to a distance with the device isolation layer 2 interposed therebetween.

상기한 바와 같이 본 발명은 광이 입사되는 것이 차단된 포토다이오드(3')의 주변에 광의 입사가 가능한 포토다이오드(3)를 형성하고, 그 포토다이오드(3)에만 광이 조사되도록 하고, 그 포토다이오드의 전압-전류 특성을 확인하여 크로스 토크의 발생 여부를 확인할 수 있게 된다.As described above, the present invention forms a photodiode 3 capable of incidence of light in the vicinity of the photodiode 3 'from which light is blocked from being incident, and allows light to be irradiated only on the photodiode 3. By checking the voltage-current characteristics of the photodiode, it is possible to confirm whether or not crosstalk is generated.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예들을 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예들에 한정되지 않으며 본 발명의 개념을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다.The present invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and has ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the concept of the present invention. Various changes and modifications are possible by the user.

상기한 바와 같이 본 발명 이미지 센서의 테스트 패턴은 중앙의 포토다이오드에는 광이 입사되지 못하도록 하고, 그 포토다이오드의 주변에 위치하는 포토다이오드에만 광을 주사하여, 상기 중앙의 포토다이오드의 전압-전류 특성을 측정하여 크로스 토크의 발생을 확인할 수 있다.As described above, the test pattern of the image sensor of the present invention prevents light from being incident on the central photodiode and scans only the photodiode positioned around the photodiode, thereby providing voltage-current characteristics of the central photodiode. The occurrence of crosstalk can be confirmed by measuring.

또한, 본원 발명은 상기와 같은 구조를 사용하여, 테스트 패턴의 구조를 단순화하여 테스트의 속도를 향상시키며, 생산성을 향상시키는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of improving the speed of the test by improving the speed of the test by simplifying the structure of the test pattern using the above structure.

Claims (3)

광의 입사가 차단된 중앙 포토다이오드;A central photodiode in which incident light is blocked; 상기 중앙 포토다이오드의 주변부에 위치하는 주변 포토다이오드; A peripheral photodiode positioned at a periphery of the central photodiode; 상기 중앙 포토다이오드의 상부에 위치하는 금속 광차단막; 및A metal light blocking layer positioned on the center photodiode; And 상기 주변 포토다이오드에만 광이 조사될 수 있도록 오픈 영역을 가지는 제1 금속층 및 제2 금속층을 포함하는 이미지 센서의 테스트 패턴.The test pattern of the image sensor including a first metal layer and a second metal layer having an open area so that light is irradiated only to the peripheral photodiode. 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 중앙 포토다이오드는,The central photodiode, 다수의 주변 포토다이오드와의 사이에 소자분리막이 위치하며, 그 주변 포토다이오드와의 이격거리가 각각 서로 다르도록 배치된 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 테스트 패턴.The device isolation film is positioned between the plurality of peripheral photodiodes, and the test pattern of the image sensor, wherein the separation distances from the peripheral photodiodes are arranged to be different from each other.
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