KR100749264B1 - 이미지 센서의 테스트 패턴 및 테스트 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이미지 센서에서 마이크로렌즈에 대한 특성을 평가하여 최적의 마이크로렌즈 형태를 설정할 수 있는 테스트 패턴 및 테스트 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 이미지 센서의 테스트 패턴은, 패턴영역이 정의된 반도체 기판; 패턴영역에서 서로 이격되어 나란히 배치되고, 다수개의 수광소자들 및 수광소자들과 콘택하는 패드를 각각 구비하는 기준패턴 및 다수개의 비교패턴들; 비교패턴들의 수광소자들 상에 각각 형성된 마이크로렌즈들; 마이크로렌즈들과 수광소자들 사이에 개재된 절연막; 패턴영역을 둘러싸도록 기판 상에 형성된 고농도의 기판 픽업영역; 및 기판 픽업영역과 콘택하는 픽업패드를 포함하며, 각각의 비교패턴의 마이크로렌즈의 형상 또는 두께나 상기 절연막의 두께를 각각 다르게 설정하고, 패턴들의 수광소자들을 각각 일정광원에 노출시켜 기준패턴과 비교패턴들의 각각의 패드에 흐르는 전류를 측정 및 비교하여 테스트를 수행한다. 이때, 픽업패드는 접지시킨다.
마이크로렌즈, 테스트 패턴, 기준패턴, 비교패턴, 이미지 센서
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 테스트 패턴을 나타낸 평면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 테스트 패턴을 나타낸 단면도.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 반도체 기판 20 : 필드절연막
30 : 기판 픽업영역 40 : 절연막
A01∼A33 : 수광소자 M11∼M33 : 마이크로렌즈
P0 : 기준패턴 P1∼P3 : 비교패턴
PAD0∼PAD5 : 패드 100 : 패턴영역
본 발명은 이미지 센서의 테스트 패턴 및 테스트 방법에 관한 것으로, 특히 마이크로렌즈의 특성을 평가할 수 있는 이미지 센서의 테스트 패턴 및 테스트 방법에 관한 것이다.
이미지 센서는 빛을 감지하는 광감지 부분과 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화하는 로직회로 부분으로 구성되어 있다. 또한, 광감도를 높이기 위하여 전체 이미지 센서 소자에서 광감지 부분의 면적이 차지하는 비율(fill factor)을 크게 하려는 노력을 진행하고 있으나, 근본적으로 로직회로 부분을 제거할 수 없기 때문에 제한된 면적하에서 이러한 노력에는 한계가 있다. 따라서, 광감도를 높이기 위하여 광감지 부분 이외의 영역으로 입사하는 빛의 경로를 변경하여 광감지 부분으로 모아주기 위하여 마이크로렌즈를 적용하고 있다.
그러나, 종래에는 이러한 마이크로렌즈에 대한 특성을 평가할 수 있는 테스트 패턴이 없기 때문에, 가장 효과적인 마이크로렌즈의 형태를 설정할 수 없었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 이미지 센서에서 마이크로렌즈에 대한 특성을 평가하여 최적의 마이크로렌즈 형태를 설정할 수 있는 테스트 패턴 및 테스트 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 패턴영역이 정의된 반도체 기판; 패턴영역에서 서로 이격되어 나란히 배치되고, 다수개의 수광소자들 및 수광소자들과 콘택하는 패드를 각각 구비하는 기준패턴 및 다수개의 비교패턴들; 비교패턴들의 수광소자들 상에 각각 형성된 마이크로렌즈들; 마이크로렌즈들과 수광소자들 사이에 개재된 절연막; 패턴영역을 둘러싸도록 기판 상에 형성된 고농도의 기판 픽업영역; 및 기판 픽업영역과 콘택하는 픽업패드를 포함하며, 각각의 비교패턴의 마이크로렌즈의 형상 또는 두께나 상기 절연막의 두께를 각각 다르게 설정하고, 패턴들의 수광소자들을 각각 일정광원에 노출시켜 기준패턴과 비교패턴들의 각각의 패드에 흐르는 전류를 측정 및 비교하여 테스트를 수행한다. 이때, 픽업패드는 접지시킨다.
이하, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 소개하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 테스트 패턴을 나타낸 평면도 및 단면도로서, 도 2는 도 1의 비교패턴(P1) 부분에 대한 단면을 나타낸다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 상기 테스트 패턴의 구성을 살펴보면, 반도체 기판(10)의 패턴영역(100)에는, 기준패턴(P0)과 다수개의 비교패턴(P1∼P3)이 필드 절연막(20)에 의해 서로 이격되어 나란히 배치된다. 기준패턴(P0) 및 각각의 비교패턴(P1∼P3)은 필드 절연막(20)에 의해 서로 이격되어 배치된 다수개의 수광소자(A01∼A03, A11∼A13, A21∼A23, A31∼A33)와, 이 수광소자들과 각각 콘택하는 패드(PAD0∼PAD3)를 각각 포함한다.
또한, 기준패턴(P0)을 제외한 비교패턴(P1∼P3)의 수광소자(A11∼A13, A21∼A23, A31∼A33) 상에는 절연막(40)의 개재하에 서로 다른 형상의 마이크로렌즈가 각각 배치된다. 즉, 비교패턴(P1)에는 정사각형돔(rectangular-dome) 형상의 마이크로렌즈(M11∼M13)가 각각 배치되고, 비교패턴(P2)에는 반실린더(semi- cylindrical) 형상의 마이크로렌즈(M2)가 배치되며, 비교패턴(P3)에는 육각형돔 형상의 마이크로렌즈(M31∼M33)가 각각 배치된다.
패턴영역(100) 외부의 기판(10)에는, 패턴영역(100)를 둘러싸도록 배치된 고농도의 기판 픽업(pick-up)영역(30)과, 이 픽업영역(30)과 콘택하는 픽업패드(PAD4)가 형성된다. 여기서, 반도체 기판(10)은 P형 실리콘 기판이며, 픽업영역(30)은 P＋형 불순물 영역이다.
즉, 기준패턴(P0)을 제외한 비교패턴(P1∼P3)에만 서로 다른 형상으로 마이크로렌즈를 각각 형성함으로써, 마이크로렌즈 형상에 따른 광감도 특성을 비교할 수 있고, 이에 따라 최적의 마이크로렌즈 형상을 찾을 수 있다. 이때, 광감도 특성은 기준패턴(P0) 및 비교패턴(P1∼P3)의 각각의 패드(PAD0∼PAD3)에 흐르는 전류를 측정하여 알 수 있는데, 이러한 전류를 측정하기 위해서는, 일정광원에 테스트 패턴을 노출시켜 패턴들(P0∼P3) 각각의 수광소자에서 광전자를 생성하도록 하고, 픽업패드(PAD4)를 접지(ground)시킨다.
한편, 상기 실시예에서는 패턴들에 단지 3개의 수광소자만을 배치하고, 또한 3개의 비교패턴만을 배치하였지만, 전류 비교시 정확성을 가하기 위하여, 수광소자와 비교패턴의 수를 수십개 내지 수백개까지 배치할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 최적의 마이크로렌즈 형상을 찾기 위하여 비교패턴의 마이크로렌즈를 서로 다른 형상으로 형성하였지만, 수광소자와 마이크로렌즈 사이의 최적의 초점길이(focal length)를 찾기 위하여, 비교패턴의 절연막(40) 두께를 각각 다르게 설정할 수도 있고, 마이크로렌즈의 광집적도에 영향을 미치는 마이크로렌즈의 두께에 대한 최적조건을 찾기 위하여 비교패턴의 마이크로렌즈 두께를 각각 다르게 설정할 수도 있다.
상기 실시예에 의하면, 기준패턴을 제외한 비교패턴에 마이크로렌즈를 서로 다른 형상이나 두께로 형성하거나, 절연막을 서로 다른 두께로 형성하고, 기준패턴과 비교패턴에 흐르는 전류를 비교하여, 최적의 마이크로렌즈 형태 또는 최적의 절연막 두께를 설정할 수 있게 된다.
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.
전술한 본 발명은 최적의 마이크로렌즈 형태 또는 최적의 절연막 두께를 설 정할 수 있으므로, 이미지 센서의 광감도 특성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수있다.
Claims (6)
- 패턴영역이 정의된 반도체 기판;상기 패턴영역에서 서로 이격되어 나란히 배치되고, 다수개의 수광소자들 및 상기 수광소자들과 콘택하는 패드를 각각 구비하는 기준패턴 및 다수개의 비교패턴들;상기 비교패턴들의 수광소자들 상에 각각 형성된 마이크로렌즈들;상기 마이크로렌즈들과 상기 수광소자들 사이에 개재된 절연막;상기 패턴영역을 둘러싸도록 상기 기판 상에 형성된 고농도의 기판 픽업영역; 및상기 기판 픽업영역과 콘택하는 픽업패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 테스트 패턴.
- 제 1 항에 있어서,상기 각각의 비교패턴의 마이크로렌즈는 서로 다른 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 테스트 패턴.
- 제 1 항에 있어서,상기 각각의 비교패턴의 마이크로렌즈는 서로 다른 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제 1 항에 있어서,상기 각각의 비교패턴의 절연막은 서로 다른 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 패턴영역이 정의된 반도체 기판;상기 패턴영역에서 서로 이격되어 나란히 배치되고, 다수개의 수광소자들 및 상기 수광소자들과 콘택하는 패드를 각각 구비하는 기준패턴 및 다수개의 비교패턴들;상기 비교패턴들의 수광소자들 상에 각각 형성된 다수개의 마이크로렌즈들;상기 마이크로렌즈들과 상기 수광소자들 사이에 개재된 절연막;상기 패턴영역을 둘러싸도록 상기 기판 상에 형성된 고농도의 기판 픽업영역; 및상기 기판 픽업영역과 콘택하는 픽업패드를 포함하는 테스트 패턴을 이용한 이미지 센서의 테스트 방법으로서,상기 각각의 비교패턴의 상기 마이크로렌즈의 형상 또는 두께나 상기 절연막의 두께를 각각 다르게 설정하고, 상기 기준패턴과 상기 비교패턴들의 수광소자들을 각각 일정광원에 노출시켜 상기 기준패턴과 상기 비교패턴들의 각각의 패드에 흐르는 전류를 측정 및 비교하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 테스트 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 픽업패드는 접지시키는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 테스트 방법.
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