KR100821474B1 - Method of measuring resistance of photo-diode and method of manufactruing device for measuring resistance of photo-diode - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 의한 포토 다이오드를 포함하는 수직형 이미지 센서의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a vertical image sensor including a photodiode according to the present invention.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 적색 포토 다이오드의 면저항을 측정하기 위한 방법을 도시한 단면도들이다.2 and 3 are cross-sectional views illustrating a method for measuring sheet resistance of the red photodiode shown in FIG. 1.
도 4 내지 도 11 본 발명의 일실시예에 의한 포토 다이오드 저항 측정 장치의 제조 방법을 도시한 단면도들이다.4 to 11 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a photodiode resistance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 포토 다이오드 저항 측정 방법 및 포토 다이오드 저항 측정 장치의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a photodiode resistance measuring method and a manufacturing method of a photodiode resistance measuring apparatus.
일반적으로 이미지 센서는 광학 영상(optical image)을 전기신호로 변환시키는 반도체 소자로써, 개별 모스(MOS:metaloxide-silicon) 캐패시터(capacitor)가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 이 중결합소자(CCD:charge coupled device)와 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로에 사용하는 씨모스(CMOS)기술을 이용하여 화소수 만큼 모스 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용한 씨모스(CMOS:complementary MOS) 이미지 센서가 있다.In general, an image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal, in which charge carriers are stored and transferred to a capacitor while individual metal oxide-silicon (MOS) capacitors are located in close proximity to each other. By using CMOS technology that uses charge coupled device (CCD), control circuit, and signal processing circuit as peripheral circuit, CMOS transistors are made as many as the number of pixels. There is a CMOS (complementary MOS) image sensor that employs a switching scheme that detects the output sequentially.
일반적인 CMOS 이미지 센서는 픽셀 어레이(pixel array) 상부에 칼라필터층을 형성하여 특정 파장을 선택적으로 포토 다이오드에 전달함으로써 이미지를 재현하는 방법을 채택하고 있다.The general CMOS image sensor adopts a method of reproducing an image by forming a color filter layer on a pixel array and selectively transmitting specific wavelengths to a photodiode.
그러나, 이 상술한 방법은 이미지를 재현함에 있어서 하나의 색상을 구현하는데 픽셀의 면적을 많이 차지하는 단점이 있다. 예를 들어, 자연광을 빛의 3원색으로 분해하는 RGB형 칼라필터의 경우 적색, 녹색, 청색을 검출하기 위하여 3개의 픽셀이 요구된다.However, the above-described method has a disadvantage in that it takes up a large area of a pixel to implement one color in reproducing an image. For example, in the case of an RGB color filter that decomposes natural light into three primary colors of light, three pixels are required to detect red, green, and blue colors.
최근에는 픽셀 영역 상에 칼라필터층이 배열된 수평형 칼라필터 구조와 달리 하나의 화소에서 다양한 색상을 구현할 수 있는 수직형 포토 다이오드를 갖는 수직형 이미지 센서가 제안되었다. 수직형 이미지 센서의 수직형 포토 다이오드는 콘택 플러그와 연결되어 있다.Recently, unlike a horizontal color filter structure in which a color filter layer is arranged on a pixel area, a vertical image sensor having a vertical photo diode capable of realizing various colors in one pixel has been proposed. The vertical photodiodes of the vertical image sensors are connected with contact plugs.
수직형 이미지 센서의 성능은 다양한 인자(factor)들에 의하여 결정되지만, 수직형 포토 다이오드의 면 저항은 수직형 이미지 센서의 성능, 동작에 큰 영향을 미친다.The performance of the vertical image sensor is determined by various factors, but the surface resistance of the vertical photodiode has a great influence on the performance and operation of the vertical image sensor.
그러나, 수직형 이미지 센서의 경우 수직형 포토 다이오드가 콘택 플러그와 연결되어 있기 때문에 콘택 플러그를 통해 테스트 전압을 수직형 포토 다이오드에 인가하여 수직형 포토 다이오드의 면저항을 측정할 경우, 콘택 플러그의 저항에 의하여 수직형 포토 다이오드의 면저항을 정확하게 측정하기 어려운 문제점을 갖는다.However, in the case of the vertical image sensor, since the vertical photodiode is connected to the contact plug, when the surface resistance of the vertical photodiode is measured by applying a test voltage to the vertical photodiode through the contact plug, As a result, it is difficult to accurately measure the sheet resistance of the vertical photodiode.
본 발명의 하나의 목적은 수직형 이미지 센서의 포토 다이오드의 저항을 정밀하게 측정할 수 있는 포토 다이오드의 저항 측정 방법을 제공함에 있다.One object of the present invention is to provide a resistance measuring method of a photodiode capable of accurately measuring the resistance of a photodiode of a vertical image sensor.
본 발명의 다른 목적은 상기 포토 다이오드의 저항을 측정하기 위한 포토 다이오드의 저항 측정 장치의 제조 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a resistance measuring device of a photodiode for measuring the resistance of the photodiode.
본 발명의 하나의 목적을 구현하기 위한 포토 다이오드의 저항 측정 방법은 반도체 기판상에 제1 폭 및 제1 길이를 갖고, 한 쌍의 제1 콘택 플러그들에 연결된 포토 다이오드를 마련하는 단계, 반도체 기판상에 상기 제1 폭 및 제2 길이를 갖고, 상기 제1 콘택 플러그와 동일한 저항을 갖는 제2 콘택 플러그들에 연결된 더미(dummy) 포토 다이오드를 마련하는 단계, 상기 제1 콘택 플러그에 기 설정된 테스트 전압을 인가하여 상기 제1 콘택 플러그들 및 상기 포토 다이오드의 제1 합산 저항을 산출하는 단계, 상기 제2 콘택 플러그에 상기 테스트 전압을 인가하여 상기 제2 콘택 플러그들 및 상기 더미 포토 다이오드의 제2 합산 저항을 산출하는 단계; 및 상기 제1 합산 저항의 편차를 상기 제1 길이로 나누어 상기 포토 다이오드의 면저항을 산출하는 단계를 포함한다.A resistance measuring method of a photodiode for realizing one object of the present invention comprises the steps of providing a photodiode having a first width and a first length on the semiconductor substrate and connected to a pair of first contact plugs, the semiconductor substrate Providing a dummy photodiode having a first width and a second length on the second contact plug, the dummy photodiode connected to second contact plugs having the same resistance as the first contact plug, and a test set in the first contact plug. Calculating a first summation resistance of the first contact plugs and the photodiode by applying a voltage, and applying a test voltage to the second contact plug to generate a second sum of the second contact plugs and the dummy photodiode. Calculating a summation resistance; And calculating the sheet resistance of the photodiode by dividing the deviation of the first summing resistor by the first length.
본 발명의 다른 목적을 구현하기 위한 포토 다이오드의 저항 측정 장치의 제조 방법은 반도체 기판상에 제1 폭 및 제1 길이를 갖는 포토 다이오드 및 상기 제1 폭 및 제2 길이를 갖는 더미 포토 다이오드를 형성하는 단계, 반도체 기판상에 상기 포토 다이오드 및 상기 더미 포토 다이오드를 덮고 상기 포토 다이오드의 양쪽 단부들을 개구하는 제1 콘택홀들 및 상기 더미 포토 다이오드의 양쪽 단부들을 개구하는 제2 콘택홀들을 갖는 박막을 형성하는 단계 및 상기 제1 콘택홀들을 통해 상기 포토 다이오드에 연결된 제1 콘택 플러그들 및 상기 제2 콘택홀을 통해 상기 더미 포토 다이오드에 연결된 제2 콘택 플러그들을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a resistance measuring apparatus for a photodiode, forming a photodiode having a first width and a first length and a dummy photodiode having the first and second lengths on a semiconductor substrate. And a thin film having first contact holes covering the photodiode and the dummy photodiode on the semiconductor substrate and opening both ends of the photodiode and second contact holes opening both ends of the dummy photodiode. And forming first contact plugs connected to the photodiode through the first contact holes and second contact plugs connected to the dummy photodiode through the second contact hole.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 포토다이오드의 저항 측정 방법 및 장치에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.Hereinafter, a method and apparatus for measuring a resistance of a photodiode according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments, and is commonly used in the art. Those skilled in the art will be able to implement the invention in various other forms without departing from the spirit of the invention.
도 1은 본 발명에 의한 포토 다이오드를 포함하는 수직형 이미지 센서의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a vertical image sensor including a photodiode according to the present invention.
도 1을 참조하면, 반도체 기판(200)의 포토 다이오드 영역상에 형성된 P형 제 1 에피층(epitaxial layer)(200)에는 적색 포토 다이오드(red photo diode;252)가 형성된다.Referring to FIG. 1, a
이어서, P형 제1 에피층(200) 상에 제 2 에피층(210)을 성장하고, 제 2 에피층(210)에 P형 이온을 주입하여 P형 제 2 에피층(210)을 형성한다.Subsequently, the second
적색 포토 다이오드(252)와 연결되어 신호(signal)를 추출하기 위해 P형 제 2 에피층(210)의 일부에 고농도의 이온이 주입된 제 1 플러그(254)를 형성하여 적색 포토 다이오드(252) 및 제1 플러그(254)를 연결한다.The
이후, P형 제 2 에피층(210)상에 감광막 패턴(도시하지 않음)을 형성하고 일부에 이온을 주입하여 P형 제 2 에피층(210)상에 녹색 포토 다이오드(green photo diode; 256)를 형성한다.Thereafter, a photoresist pattern (not shown) is formed on the P-type second
녹색 포토 다이오드(256)를 포함한 P형 제 2 에피층(210) 상에 제 3 에피층(220)을 성장하고, 액티브 영역을 정의하기 위해 제 3 에피층(220)에 STI(shallow trench isolation)(260) 영역을 형성한다. A shallow trench isolation (STI) is formed in the third
제 3 에피층(220) 상에 감광막 패턴(도시하지 않음)을 형성하고 이온 주입하여 제 3 에피층(220)에 제 2 플러그(258)를 형성한다. 제2 플러그(258)는 녹색 포토 다이오드(256)와 전기적으로 연결된다.A photoresist pattern (not shown) is formed on the third
이후, 웰(well)공정을 진행하여 STI(260)를 포함하는 P형 제 3 에피층(220) 상에 감광막 패턴(도시하지 않음)을 형성하고 이온 주입하여 적색 포토 다이오드 (252)와 연결된 제 1 플러그(254) 및 상기 녹색 포토 다이오드(256)와 연결되는 제 2 플러그(258)를 형성한다.Subsequently, a well process is performed to form a photoresist pattern (not shown) on the P-type third
이후, 상기 P형 제 3 에피층(220) 상에 감광막 패턴을 형성하고 이온 주입하여 청색 포토 다이오드(blue photo diode;259)를 형성한다.Thereafter, a photoresist pattern is formed on the P-type third
적색 포토 다이오드(252), 녹색 포토 다이오드(256) 및 청색 포토 다이오드 (259)는 각각 수직하게 배열되어 하나의 픽셀(pixel)을 형성한다.The
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 적색 포토 다이오드의 면저항을 측정하기 위한 방법을 도시한 단면도들이다.2 and 3 are cross-sectional views illustrating a method for measuring sheet resistance of the red photodiode shown in FIG. 1.
도 2를 참조하면, 적색 포토 다이오드의 면저항을 측정하기 위해 베어 웨이퍼(bare wafer)의 P형 제1 에피층(200) 상에 적색 포토 다이오드(252)가 형성된다. 본 실시예에서 적색 포토 다이오드(252)는, 평면상에서 보았을 때, 제1 폭 및 제1 길이(L/2)를 갖는다.Referring to FIG. 2, the
적색 포토 다이오드(252)는 P형 제2 에피층(220) 및 P형 제3 에피층(230)에 형성된 콘택홀 내에 형성된 제1 플러그(254,258)와 연결된다. 본 실시예에서는 적색 포토 다이오드(252)의 면저항을 측정하기 위해 적색 포토 다이오드(252)의 양쪽 단부는 한 쌍의 제1 플러그(254,258)들에 연결된다.The
도 3을 참조하면, 적색 포토 다이오드의 면저항을 측정하기 위해 베어 웨이퍼(bare wafer)의 P형 제1 에피층(200) 상에 더미(dummy) 적색 포토 다이오드(253)가 형성된다. 본 실시예에서 더미 적색 포토 다이오드(253)는, 평면상에서 보았을 때, 제1 폭 및 제2 길이(L)를 갖는다. 본 실시예에서, 더미 적색 포토 다이오드(253)의 제2 길이(L)는 적색 포토 다이오드(252)의 제1 길이의 두 배이다.Referring to FIG. 3, a dummy
더미 적색 포토 다이오드(253)는 P형 제2 에피층(220) 및 P형 제3 에피층(230)에 형성된 콘택홀 내에 형성된 제2 플러그(254, 258)와 연결된다. 본 실시예에서는 더미 적색 포토 다이오드(253)의 면저항을 측정하기 위해 더미 적색 포토 다이오드(253)의 양쪽 단부에는 각각 제2 플러그(254, 258)가 연결된다. 본 실시예에서 제1 플러그 및 제2 플러그는 실질적으로 동일한 조건에서 형성되기 때문에 동 일한 참조부호를 부여한다.The dummy
베어 웨이퍼에 적색 포토 다이오드(252) 및 제1 플러그가 준비되면, 제1 플러그들에 테스트 전압을 인가하여 적색 포토 다이오드(252)에 흐르는 전류를 산출한다.When the
이때, 적색 포토 다이오드(252)의 면저항을 Rs, 길이를 L/2, 적색 포토 다이오드(252) 및 제1 플러그들의 제1 합산 저항을 R(L/2), 두 개의 제1 플러그들의 저항을 P1, P2로 정의할 경우, 적색 포토 다이오드(252)의 제1 합산 저항 R(L/2)은 [Rs×(L/2)]+[2×(P1+P2)]이다.At this time, the sheet resistance of the
베어 웨이퍼에 더미 적색 포토 다이오드(253) 및 제2 플러그가 준비되면, 제2 플러그들에 테스트 전압을 인가하여 더미 적색 포토 다이오드(253)에 흐르는 전류를 산출한다.When the dummy
이때, 더미 적색 포토 다이오드(253)의 면저항을 Rs', 길이를 L, 더미 적색 포토 다이오드(253) 및 제2 플러그들의 제2 합산 저항을 R(L), 두 개의 제2 플러그들의 저항을 P1', P2'로 정의할 경우, 더미 적색 포토 다이오드(253)의 제2 합산 저항 R(L)은 [Rs'×(L)]+[2×(P1'+P2')]이다.In this case, the sheet resistance of the dummy
적색 포토 다이오드(252)의 제1 합산 저항 R(L/2) 및 더미 적색 포토 다이오드(253)의 제2 합산 저항 R(L)이 산출되면, 더미 적색 포토 다이오드(253)의 제2 합산 저항 R(L) 및 적색 포토 다이오드(253)의 제1 합산 저항 R(L/2)의 편차 D를 산출한다. 이어서, 편차 D를 적색 포토 다이오드(252)의 길이 L/2로 나눔으로써 제1 플러그의 저항을 제외한 적색 포토 다이오드(252) 만의 저항을 산출할 수 있다.When the first summation resistance R (L / 2) of the
한편, 적색 포토 다이오드(252)의 저항이 산출됨에 따라, 적색 포토 다이오드(252)에 연결된 제1 플러그의 저항도 산출할 수 있다.Meanwhile, as the resistance of the
이와 같은 방법으로 제2 플러그의 저항을 제외한 녹색 포토 다이오드만의 저항을 정밀하게 산출할 수 있다.In this way, the resistance of only the green photodiode excluding the resistance of the second plug can be accurately calculated.
도 4 내지 도 11 본 발명의 일실시예에 의한 포토 다이오드 저항 측정 장치의 제조 방법을 도시한 단면도들이다.4 to 11 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a photodiode resistance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 반도체 기판(200)에 P형 제 1 에피층(epitaxial layer;200)을 형성한다.Referring to FIG. 4, a P-type first
도 5를 참조하면, P형 제1 에피층(200) 상에 제1 개구를 갖는 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 포토레지스트 패턴을 이온 주입 마스크로 이용하여 제1 에피층(200)상에 이온을 주입하여 적색 포토 다이오드(red photo diode;252)를 형성한다. 본 실시예에서, 적색 포토 다이오드(252)는 저항을 측정하기 위해 제1 폭 및 제1 길이를 갖는다.Referring to FIG. 5, after the photoresist pattern having the first opening is formed on the P-type first
도 6을 참조하면, P형 제1 에피층(200) 상에 에피층을 다시 성장하고, 에피층에 P형 이온을 주입하여 P형 제 2 에피층(210)을 형성한다.Referring to FIG. 6, the epitaxial layer is grown on the P-type
도 7을 참조하면, P형 제2 에피층(210) 상에 적색 포토 다이오드(252)의 양쪽 단부와 대응하는 포토레지스트 패턴(215)을 형성한 후, 포토레지스트 패턴(215)을 이온 주입 마스크로 이용하여 적색 포토 다이오드(252)의 양쪽 단부에 대응하는 P형 제2 에피층(210)상에 고농도의 이온을 주입하여 한 쌍의 제 1 플러그(254)들을 형성한다.Referring to FIG. 7, after forming
도 8을 참조하면, P형 제 2 에피층(210)상에 개구를 갖는 포토레지스트 패턴(211)을 다시 형성하고 개구를 통해 P형 제2 에피층(210)상에 이온을 주입하여 녹색 포토 다이오드(green photo diode; 256)를 형성한다. 본 실시예에서, 녹색 포토 다이오드(256)는 제1 폭 및 제1 길이를 갖는다.Referring to FIG. 8, the
도 9을 참조하면, 녹색 포토 다이오드(256)를 포함한 P형 제 2 에피층(210) 상에 제 3 에피층(220)을 성장한다.Referring to FIG. 9, a
도 10을 참조하면, 액티브 영역을 정의하기 위해 제 3 에피층(220)에 STI(shallow trench isolation)(260)를 형성한다. Referring to FIG. 10, a shallow trench isolation (STI) 260 is formed in the
도 11을 참조하면, 제 3 에피층(220) 상에 제1 플러그(254)를 개구하는 개구 및 녹색 포토 다이오드(256)의 양쪽 단부를 개구하는 개구를 갖는 포토레지스트 패턴(225)을 형성하고 이온 주입하여 제 3 에피층(220)에 제 2 플러그(258)를 형성한다. 제2 플러그(258)는 녹색 포토 다이오드(256) 및 적색 포토 다이오드(256)와 전기적으로 연결된다.Referring to FIG. 11, a
이후, 도 4 내지 도 11과 동일한 공정으로 제1 폭 및 제1 길이의 약 두 배인 제2 길이를 갖는 더미 적색 포토 다이오드 및 제1 폭 및 제1 길이의 약 두 배인 제2 길이를 갖는 더미 녹색 포토 다이오드를 제조한다.Then, the dummy red photodiode having a second length that is about twice the first width and the first length and the dummy green having the second length that is about twice the first width and the first length in the same process as FIGS. 4 to 11. Fabricate a photodiode.
본 실시에에서, 적색 포토 다이오드 및 더미 적색 포토 다이오드, 녹색 포토 다이오드 및 더미 녹색 포토 다이오드는 동일한 반도체 기판에 형성 또는 서로 다른 반도체 기판에 형성할 수 있다.In the present embodiment, the red photodiode and the dummy red photodiode, the green photodiode and the dummy green photodiode may be formed on the same semiconductor substrate or on different semiconductor substrates.
이후, 도 2 내지 도 3을 통해 설명한 바와 같이 적색 포토 다이오드 및 더미 적색 포토 다이오드의 저항을 각각 산출하여 적색 포토 다이오드만의 저항을 산출 할 수 있다.Then, as described with reference to FIGS. 2 to 3, the resistances of the red photodiode and the dummy red photodiode may be calculated, respectively, to calculate the resistance of the red photodiode only.
또한, 도 2 내지 도 3을 통해 설명한 바와 같이 녹색 포토 다이오드 및 더미 녹색 포토 다이오드의 저항을 각각 산출하여 녹색 포토 다이오드만의 저항을 정밀하게 산출할 수 있다.In addition, as described with reference to FIGS. 2 to 3, the resistances of the green photodiode and the dummy green photodiode may be calculated, respectively, to accurately calculate the resistance of the green photodiode.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 포토 다이오드 및 포토 다이오드에 연결된 플러그를 갖는 수직형 이미지 센서에서 포토 다이오드의 저항을 정밀하게 산출할 수 있어 수직형 이미지 센서의 성능 및 동작을 개량할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.As described in detail above, in the vertical image sensor having a photodiode and a plug connected to the photodiode, the resistance of the photodiode can be accurately calculated to improve the performance and operation of the vertical image sensor. Have
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the detailed description of the present invention has been described with reference to the embodiments of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art will have the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the art.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060131351A KR100821474B1 (en) | 2006-12-20 | 2006-12-20 | Method of measuring resistance of photo-diode and method of manufactruing device for measuring resistance of photo-diode |
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KR1020060131351A KR100821474B1 (en) | 2006-12-20 | 2006-12-20 | Method of measuring resistance of photo-diode and method of manufactruing device for measuring resistance of photo-diode |
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Family Applications (1)
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KR1020060131351A KR100821474B1 (en) | 2006-12-20 | 2006-12-20 | Method of measuring resistance of photo-diode and method of manufactruing device for measuring resistance of photo-diode |
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Citations (3)
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JPH0851232A (en) * | 1994-08-05 | 1996-02-20 | Sony Corp | Photo detector |
KR20030060292A (en) * | 2002-01-08 | 2003-07-16 | 주식회사 하이닉스반도체 | Test pattern of image sensor for measuring the sheet resistance and fabricating method of the same |
KR20060020399A (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-06 | 매그나칩 반도체 유한회사 | Test pattern of image sensor for measuring the sheet resistance in epi-layer |
-
2006
- 2006-12-20 KR KR1020060131351A patent/KR100821474B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
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KR20060020399A (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-06 | 매그나칩 반도체 유한회사 | Test pattern of image sensor for measuring the sheet resistance in epi-layer |
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