KR101010791B1 - CMOS Image Sensor And Fabricating Method Thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 픽셀 영역에서 발생하는 스페이셜 크로스토크(spatial crosstalk)를 용이하게 측정할 수 있는 CMOS 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a CMOS image sensor capable of easily measuring spatial crosstalk occurring in the pixel region and a method of manufacturing the same.

이를 위해 기판, 상기 기판의 영역 중에서 더미 픽셀 및 스크라이브 레인 중에서 선택된 적어도 하나의 영역의 상부에 형성된 포토 다이오드, 상기 포토 다이오드의 상부에 형성된 IMD, 상기 IMD의 상부에 형성된 금속 슬릿, 상기 금속 슬릿의 상부에 형성된 보호층, 상기 보호층의 상부에 형성된 컬러 필터를 포함하고, 상기 금속 슬릿은 길이 방향을 따라서 나란하게 형성된 적어도 두 개의 슬릿 홀을 포함하는 CMOS 이미지 센서가 개시된다.To this end, a photodiode formed on a substrate, at least one region selected from among dummy pixels and scribe lanes of the substrate, an IMD formed on the photodiode, a metal slit formed on the IMD, and an upper portion of the metal slit Disclosed is a CMOS image sensor comprising a protective layer formed on a top surface of the protective layer, wherein the metal slits include at least two slit holes formed side by side in a longitudinal direction.

CIS, CMOS 이미지 센서, 크로스토크, spatial crosstalk, TEG CIS, CMOS image sensor, crosstalk, spatial crosstalk, TEG

Description

ＣＭＯＳ 이미지 센서 및 그 제조 방법{CMOS Image Sensor And Fabricating Method Thereof}CMOS Image Sensor And Fabrication Method Thereof {CMOS Image Sensor And Fabricating Method Thereof}

본 발명은 CMOS 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 픽셀 영역에서 발생하는 스페이셜 크로스토크(spatial crosstalk)를 용이하게 측정할 수 있는 CMOS 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same capable of easily measuring spatial crosstalk occurring in the pixel region.

CMOS 이미지 센서(CMOS Image Sensor, CIS)는 CMOS를 이용한 고체 촬상 소자로서 일반 CCD 이미지 센서에 비해 범용적인 반도체 제조 장치를 이용하여 제조될 수 있기 때문에 제조 공정이 단순하고, 제조 비용이 저렴하여 디지털 카메라, 휴대 전화의 카메라, 디지털 비디오 카메라 등에 널리 이용되고 있다.CMOS Image Sensor (CIS) is a solid-state image sensor using CMOS, which can be manufactured by using a general-purpose semiconductor manufacturing device than a general CCD image sensor, so the manufacturing process is simple and the manufacturing cost is low. It is widely used in cameras of mobile phones, digital video cameras and the like.

이러한 CMOS 이미지 센서는 빛과 기판의 실리콘의 반응에 의해 생성되는 전자를 포토 다이오드(Photo Diode)에 모아 전기적 신호를 생성하는 방법으로 이미지를 만들어낸다. Such a CMOS image sensor produces an image by collecting electrons generated by a reaction of light and silicon on a substrate in a photo diode to generate an electrical signal.

CMOS 이미지 센서에는 특유의 크로스토크(crosstalk)들이 존재한다. 크로스토크 중에는 컬러 필터의 스펙트럼들이 섞임으로써 발생하는 스펙트럴 크로스토크(spectral crosstalk), 이웃 픽셀의 빛이 감지되는 스페이셜 크로스토크(spatial crosstalk), 포토 다이오드에서 생성된 전자들이 누설되어 이웃 픽셀로 전달되어 나타나는 전기적 누설(electrical leakage)등이 있다. 이러한 크로스토크들은 실제 이미지에 대한 왜곡을 의미하므로 이를 효과적으로 제거하기 위해서는 각 분류에 따라 원인을 분석하고 원인별 해결 방안을 찾는 것이 중요하다. There are unique crosstalks in the CMOS image sensor. During crosstalk, the spectral crosstalk caused by mixing the spectra of color filters, the spatial crosstalk where light from neighboring pixels are sensed, and the electrons generated in the photodiode are leaked to the neighboring pixels. Electrical leakage, etc. Since these crosstalks represent distortions of the actual image, it is important to analyze the causes according to each classification and find solutions for each cause in order to effectively remove them.

그리고 그 중에서 스페이셜 크로스토크는 픽셀 각 부분의 크기에 따라 영향을 받는다. 마이크로 렌즈를 통해서 집광되는 포커스 스팟(focus spot)은 입사광의 파장 및 포커스 길이에 비례하는 반면, 마이크로 렌즈의 반경에 반비례한다. 그리고, 입사광의 파장 및 포커스 길이가 고정되어 있다면, 픽셀의 크기가 작아짐에 따라 마이크로 렌즈의 반경도 작아지게 되어 결과적으로 포커스 스팟이 커지게 된다. 그 결과, 포커스 스팟이 하부의 포토 다이오드 면적보다 커지게 되는 문제가 발생한다. 그리고 이것은 광 손실을 유발하는 동시에 손실된 빛이 이웃 픽셀에 산란되어 스페이셜 크로스토크를 유발하게 된다.Among them, the spatial crosstalk is affected by the size of each pixel part. Focus spots collected through the microlenses are inversely proportional to the radius of the microlenses, while being proportional to the wavelength and focus length of the incident light. If the wavelength and the focal length of the incident light are fixed, as the size of the pixel becomes smaller, the radius of the microlens becomes smaller, resulting in a larger focus spot. As a result, a problem arises in that the focus spot becomes larger than the area of the lower photodiode. This causes light loss and at the same time the lost light is scattered in neighboring pixels causing spatial crosstalk.

이러한 스페이셜 크로스토크는 그 원인 및 정도를 파악하면 픽셀 구조의 크기를 변경함으로써 줄일 수 있다. 그러나, 이러한 크로스토크를 실제 칩에서 측정할 수 있는 방법이 없기 때문에 별도의 측정 도구를 이용하게 되는 불편함이 있으 며, 이는 제조 단가의 상승과도 연관되기 때문에 문제가 된다.Such spatial crosstalk can be reduced by changing the size of the pixel structure if the cause and extent thereof are known. However, since there is no way to measure the crosstalk on the actual chip, there is an inconvenience of using a separate measuring tool, which is a problem because it is associated with an increase in manufacturing cost.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 픽셀 영역에서 발생하는 스페이셜 크로스토크(spatial crosstalk)를 용이하게 측정할 수 있는 CMOS 이미지 센서 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to overcome the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same, which can easily measure the spatial crosstalk occurring in the pixel region. .

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서는 기판, 상기 기판의 영역 중에서 더미 픽셀 및 스크라이브 레인 중에서 선택된 적어도 하나의 영역의 상부에 형성된 포토 다이오드, 상기 포토 다이오드의 상부에 형성된 IMD, 상기 IMD의 상부에 형성된 금속 슬릿, 상기 금속 슬릿의 상부에 형성된 보호층, 상기 보호층의 상부에 형성된 컬러 필터를 포함하고, 상기 금속 슬릿은 길이 방향을 따라서 나란하게 형성된 적어도 두 개의 슬릿 홀을 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a CMOS image sensor includes a substrate, a photodiode formed on top of at least one region selected from among dummy pixels and scribe lanes of the substrate, an IMD formed on the photodiode, A metal slit formed on top of the IMD, a protective layer formed on the metal slit, and a color filter formed on the protective layer, wherein the metal slit includes at least two slit holes formed side by side along a length direction; Can be.

여기서, 상기 금속 슬릿은 상기 슬릿홀 사이 영역이 상기 포토 다이오드의 수직 방향에 대응하도록 위치할 수 있다.Here, the metal slit may be positioned such that the region between the slit holes corresponds to the vertical direction of the photodiode.

그리고 상기 금속 슬릿은 상기 슬릿홀 사이의 폭이 상기 포토 다이오드의 폭과 동일하거나 상기 포토 다이오드의 폭보다 넓을 수 있다.The metal slit may have a width between the slit holes equal to the width of the photodiode or wider than the width of the photodiode.

또한, 상기 금속 슬릿은 상기 슬릿홀 사이의 폭이 일반 픽셀 사이의 간격과 동일하도록 형성될 수 있다.In addition, the metal slits may be formed such that the width between the slit holes is equal to the distance between normal pixels.

더불어, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조 방법은 기판을 구비하는 기판 구비 단계, 상기 기판의 영역 중에서 더미 영역 및 스크라이브 레인 중에서 선택된 적어도 하나의 영역의 상부에 형성된 포토 다이오드, 상기 포토 다이오드의 상부에 IMD를 형성하는 IMD 형성 단계, 상기 IMD의 상부에 금속 슬릿을 형성하는 슬릿 형성 단계, 상기 금속 슬릿의 상부에 보호층을 형성하는 보호층 형성 단계 및 상기 보호층의 상부에 컬러 필터를 형성하는 컬러 필터 형성 단계를 포함할 수 있다.In addition, in order to achieve the above object, a method of manufacturing a CMOS image sensor according to the present invention includes a substrate including a substrate, a photodiode formed on at least one region selected from a dummy region and a scribe lane among the regions of the substrate. An IMD forming step of forming an IMD on the photodiode, a slit forming step of forming a metal slit on the IMD, a protective layer forming step of forming a protective layer on the metal slit, and an upper portion of the protective layer It may include a color filter forming step of forming a color filter.

상기와 같이 하여 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서는 더미 영역 또는 스크라이브 레인에 위치한 금속 슬릿에서 회절된 빛이 포토 다이오드에 집광되도록 함으로써, 이웃한 픽셀의 빛을 감지하여 스페이셜 크로스토크(spatial crosstalk)를 효율적으로 측정할 수 있다.As described above, the CMOS image sensor according to the present invention collects light diffracted by a photodiode in a metal slit located in a dummy region or a scribe lane, thereby detecting a light of a neighboring pixel, thereby detecting a spatial crosstalk. It can be measured efficiently.

본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.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 can easily practice the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서(1000)의 구성을 설명하도록 한 다.Hereinafter, the configuration of the CMOS image sensor 1000 according to the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 측정 픽셀(1000)을 도시한 평면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 측정 픽셀(1000)을 구성하는 테스트 소자 그룹(100)을 도시한 평면도이다. 도 3은 도 2의 A-A선 단면도이다. 도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서에 사용되는 포토 다이오드(120)의 평면도이다. 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서에 사용되는 금속 슬릿(140)의 평면도이다. 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서에 사용되는 컬러 필터(160)의 평면도이다.1 is a plan view illustrating a measurement pixel 1000 of a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure. 2 is a plan view illustrating a test device group 100 constituting a measurement pixel 1000 of a CMOS image sensor according to an example embodiment. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 4A is a plan view of a photodiode 120 used in a CMOS image sensor in accordance with an embodiment of the present invention. 4B is a top view of a metal slit 140 used in a CMOS image sensor in accordance with an embodiment of the present invention. 4C is a top view of a color filter 160 used in a CMOS image sensor in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4c를 참조하면, 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서의 측정 픽셀(1000)은 테스트 소자 그룹(100), 상기 테스트 소자 그룹(100)의 상부에 형성된 평탄화층(200), 상기 평탄화층(200)의 상부에 형성된 마이크로 렌즈(300)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서의 측정 픽셀(1000)은 픽셀 영역 중 더미 픽셀 또는 스크라이브 레인에 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서의 측정 픽셀(1000)은 실제 이미지를 센싱하는 일반 픽셀과 무관하다.1 to 4C, the measurement pixel 1000 of the CMOS image sensor according to the present invention includes a test device group 100, a planarization layer 200 formed on the test device group 100, and the planarization layer. It includes a micro lens 300 formed on the top of the (200). In addition, the measurement pixel 1000 of the CMOS image sensor according to the present invention may be formed in a dummy pixel or a scribe lane in the pixel area. Therefore, the measurement pixel 1000 of the CMOS image sensor according to the present invention is independent of the general pixel for sensing the actual image.

상기 테스트 소자 그룹(100)은 기판(110), 상기 기판(110)의 상면으로부터 내부로 형성된 포토 다이오드(120), 상기 기판(110)의 상부에 형성된 IMD(130), 상기 IMD(130)의 상부에 형성된 금속 슬릿(140), 상기 금속 슬릿(140)의 상부에 형성된 보호층(150), 상기 보호층(150)의 상부에 형성된 컬러 필터(160)를 포함한다.The test device group 100 includes a substrate 110, a photodiode 120 formed therein from an upper surface of the substrate 110, an IMD 130 formed on an upper portion of the substrate 110, and an IMD 130. It includes a metal slit 140 formed on the upper portion, a protective layer 150 formed on the metal slit 140, a color filter 160 formed on the protective layer 150.

상기 기판(110)은 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서(1000)를 구성하는 기본을 이룬다. 상기 기판(110)은 통상의 실리콘 재질로 형성된다. 상기 기판(110)은 웨이퍼의 형태로 구비되어 이후 복수의 소자가 상기 기판(110)상에 형성된다.The substrate 110 forms the basis of configuring the CMOS image sensor 1000 according to the present invention. The substrate 110 is formed of a conventional silicon material. The substrate 110 is provided in the form of a wafer, and then a plurality of devices are formed on the substrate 110.

상기 포토 다이오드(120)는 상기 기판(110)의 상면으로부터 내부로 형성된다. 상기 포토 다이오드(120)는 인가받은 빛을 전기적인 신호로 변환한다. 즉, 상기 포토 다이오드(120)는 외부 영상을 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서(1000)의 내부에서 처리가능한 전기적인 신호로 변환시킨다. 상기 포토 다이오드(120)는 상기 전기적인 신호를 상기 기판(110)의 논리 영역(도시되지 않음)에 형성된 트랜지스터에 인가한다.The photodiode 120 is formed internally from an upper surface of the substrate 110. The photodiode 120 converts the applied light into an electrical signal. That is, the photodiode 120 converts an external image into an electrical signal that can be processed inside the CMOS image sensor 1000 according to the present invention. The photodiode 120 applies the electrical signal to a transistor formed in a logic region (not shown) of the substrate 110.

상기 IMD(130)는 상기 포토 다이오드(120)를 덮으면서 상기 기판(110)의 상부에 형성된다. 상기 IMD(130)는 픽셀 영역이 아닌 논리 영역(도시되지 않음)에 금속 배선층을 형성할 때, 상기 금속 배선층이 상호간에 단락되는 것을 방지한다. 또한, 상기 IMD(130)는 빛이 상기 포토 다이오드(120)에 도달하기 위한 경로의 일부를 구성한다. 따라서, 상기 IMD(130)는 투명한 재질로 형성되며, 이를 위해 상기 IMD(130)는 통상의 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다.The IMD 130 is formed on the substrate 110 while covering the photodiode 120. The IMD 130 prevents the metal wiring layers from being shorted to each other when forming the metal wiring layers in a logic region (not shown) other than the pixel region. In addition, the IMD 130 forms part of the path for light to reach the photodiode 120. Therefore, the IMD 130 is formed of a transparent material. For this purpose, the IMD 130 may be formed of a conventional silicon oxide film.

상기 금속 슬릿(140)은 상기 IMD(130)의 상부에 형성된다. 상기 금속 슬 릿(140)은 상기 IMD(130)의 표면으로부터 일정 깊이 인입되어 형성된다. 상기 금속 슬릿(140)은 그 길이 방향으로 나란하게 형성된 두 개의 슬릿홀(141)을 갖는다. 상기 금속 슬릿(140)은 상기 컬러 필터(160)에 입사된 빛이 상기 슬릿홀(141)을 통해서 하부의 상기 포토 다이오드(120)에 도달하도록 한다.The metal slit 140 is formed on the IMD 130. The metal slit 140 is formed by drawing a predetermined depth from the surface of the IMD (130). The metal slit 140 has two slit holes 141 formed side by side in the longitudinal direction. The metal slit 140 allows the light incident on the color filter 160 to reach the photodiode 120 below through the slit hole 141.

상기 슬릿홀(141)은 일정한 폭(a1)을 갖고 상기 컬러 필터(160)와 동일한 길이를 갖는다. 또한, 이미지 센싱을 수행하기 위한 일반 픽셀로 빛이 통과하게 된다. 그리고 상기 슬릿홀(141)과 슬릿홀(141)이 이격된 폭(a2)은 이웃한 일반 픽셀의 간격과 동일하도록 형성된다.The slit hole 141 has a constant width a1 and has the same length as the color filter 160. In addition, light passes through a general pixel for performing image sensing. The width a2 in which the slit holes 141 and the slit holes 141 are spaced apart is formed to be equal to the distance between neighboring general pixels.

또한, 상기 슬릿홀(141) 사이에 형성되어 빛을 차단하는 부분의 폭(a2)은 상기 포토 다이오드(120)의 폭(b1)과 동일하거나 상기 포토 다이오드(120)의 폭(b1)보다 넓다. 따라서, 상기 슬릿홀(141)을 직접 통과한 빛은 상기 포토 다이오드(b1)에 직접 도달하지 않는다. 결국, 상기 슬릿홀(141)은 직접 슬릿홀(141)에 수직하게 도달한 빛을 투과시키고, 상기 슬릿홀(141)에서 회절된 빛만을 상기 포토 다이오드(120)에 도달될 수 있도록 한다. 따라서, 상기 금속 슬릿(140)은 하나의 일반 픽셀을 기준으로 그 이웃한 일반 픽셀에서 회절을 통해 도달한 빛의 영향을 측정할 수 있게 한다. 따라서, 상기 금속 슬릿(140)에서 회절된 빛을 포토 다이오드(120)가 측정하여 스페이셜 크로스토크(spatial crosstalk)를 측정할 수 있게 된다.In addition, the width a2 of the portion formed between the slit holes 141 to block light is the same as the width b1 of the photodiode 120 or is wider than the width b1 of the photodiode 120. . Therefore, light passing directly through the slit hole 141 does not directly reach the photodiode b1. As a result, the slit hole 141 directly transmits the light reaching the slit hole 141 vertically, and only the light diffracted by the slit hole 141 can reach the photodiode 120. Accordingly, the metal slit 140 makes it possible to measure the influence of light reached through diffraction on the neighboring general pixel with respect to one general pixel. Accordingly, the photodiode 120 may measure the light diffracted by the metal slit 140 to measure the spatial crosstalk.

상기 금속 슬릿(140)은 논리 영역의 금속 배선층(도시되지 않음) 중에서 최상부 금속 배선층이 형성될 때 함께 형성될 수 있다. 또한, 논리 영역과 달리 픽셀 영역에서는 금속 배선층이 형성되지 않으므로, 금속 슬릿(140)은 전기적인 역할 없이 광학적인 역할만 수행하게 된다.The metal slits 140 may be formed together when the uppermost metal wiring layer is formed among the metal wiring layers (not shown) of the logic region. In addition, unlike the logic region, since the metal wiring layer is not formed in the pixel region, the metal slit 140 performs only an optical role without an electrical role.

상기 보호층(150)은 그 하부에 위치한 칩을 보호하기 위해 형성된다. 상기 보호층(150)은 박막의 형태로 구비되며, 실리콘 질화막으로 형성됨이 일반적이다. 상기 보호층(150)에 의해 상기 금속 슬릿(140)이 상부로부터 보다 확실하게 절연될 수 있다.The protective layer 150 is formed to protect the chip located below. The protective layer 150 is provided in the form of a thin film, and is generally formed of a silicon nitride film. The metal slit 140 may be more reliably insulated from the top by the protective layer 150.

상기 컬러 필터(160)는 상기 보호층(150)의 상부에 형성된다. 상기 컬러 필터(160)는 적색, 녹색 및 청색광을 투과시키는 필터(161 내지 163)을 각각 구비하여 상기 CMOS 이미지 센서(1000)에 도달한 빛이 적색, 녹색 및 청색(RGB)의 삼원색으로 분리되도록 한다. 상기 컬러 필터(160)는 상기 금속 슬릿(140)을 덮는 정도의 폭을 갖는다.The color filter 160 is formed on the passivation layer 150. The color filter 160 includes filters 161 to 163 that transmit red, green, and blue light, respectively, so that the light reaching the CMOS image sensor 1000 is separated into three primary colors of red, green, and blue (RGB). do. The color filter 160 has a width that covers the metal slit 140.

상기 평탄화층(200)은 상기 컬러 필터(160)의 상부에 형성된다. 상기 평탄화층(200)은 상기 컬러 필터(160)의 두께 차이에 따른 편차를 보강하기 위해 상기 컬러 필터(160)의 상부에 일괄적으로 형성된다. 따라서, 이후 상기 평탄화층(200)의 상부에 형성되는 마이크로 렌즈(300)의 높이에 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 결과적으로 빛이 모든 픽셀 영역에서 균일한 조건 하에서 외광을 흡수할 수 있도록 한다.The planarization layer 200 is formed on the color filter 160. The planarization layer 200 is collectively formed on the top of the color filter 160 to reinforce the deviation caused by the thickness difference of the color filter 160. Therefore, since the deviation of the height of the microlens 300 formed on the planarization layer 200 can be prevented from occurring, and as a result, light can absorb external light under uniform conditions in all pixel regions. do.

상기 마이크로 렌즈(300)는 상기 평탄화층(200)의 상부에 형성된다. 상기 마이크로 렌즈(300)는 상기 포토 다이오드(120)를 향하여 외광을 집광시키도록 포커스가 조절되어 있다. 따라서, 상기 마이크로 렌즈(300)는 상기 포토 다이오드(120)가 외광을 효율적으로 흡수할 수 있도록 한다.The micro lens 300 is formed on the planarization layer 200. The microlens 300 has a focus adjusted to focus external light toward the photodiode 120. Thus, the micro lens 300 allows the photodiode 120 to absorb external light efficiently.

이하에서는 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서의 측정 픽셀(1000)의 동작을 설명하도록 한다.Hereinafter, the operation of the measurement pixel 1000 of the CMOS image sensor according to the present invention will be described.

먼저, 외광이 상기 마이크로 렌즈(300)를 통과하여 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서(1000)의 내부로 입사된다. 그리고 상기 컬러 필터(160)를 통해 광원별로 분리된 빛은 그 하부의 금속 슬릿(140)을 지나게 된다. 또한, 상기 금속 슬릿(140)의 슬릿홀(141)에서 회절된 빛은 상기 포토 다이오드(120)에 도달하게 되어, 상기 포토 다이오드(120)에 의해 전기적인 신호로 변환된다. 따라서, 상기 포토 다이오드(140)는 이웃한 픽셀의 빛이 감지되어 발생하는 스페이셜 크로스토크(spatial crosstalk) 정도를 용이하게 측정할 수 있다.First, external light passes through the micro lens 300 and is incident into the CMOS image sensor 1000 according to the present invention. In addition, the light separated by the light source through the color filter 160 passes through the metal slit 140 below. In addition, the light diffracted in the slit hole 141 of the metal slit 140 reaches the photodiode 120 and is converted into an electrical signal by the photodiode 120. Accordingly, the photodiode 140 may easily measure a degree of spatial crosstalk generated by sensing light of a neighboring pixel.

이하에서는 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서(1000)의 제조 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the CMOS image sensor 1000 according to the present invention will be described.

도 5는 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서(1000)의 제조 방법을 설명하기 위 한 플로우 챠트이다.5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the CMOS image sensor 1000 according to the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서(1000)는 기판 구비 단계(S1), 소자 형성 단계(S2), IMD 형성 단계(S3), 슬릿 형성 단계(S4), 보호층 형성 단계(S5), 컬러 필터 형성 단계(S6), 마이크로 렌즈 형성 단계(S7)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the CMOS image sensor 1000 according to the present invention includes a substrate preparing step S1, an element forming step S2, an IMD forming step S3, a slit forming step S4, and a protective layer forming step ( S5), the color filter forming step S6 and the micro lens forming step S7 may be included.

먼저, 기판(110)을 구비하는 기판 구비 단계(S1)가 이루어진다. 상기 기판(110)은 웨이퍼 형태로 구비됨이 일반적이며, 최종 단계에서 소잉(sawing) 공정을 통해 개별적으로 분리될 수 있다.First, a substrate providing step S1 having a substrate 110 is performed. The substrate 110 is generally provided in a wafer form, and may be separated separately through a sawing process in the final step.

이후, 상기 기판(110)의 상부에 여러 소자를 형성하는 소자 형성 단계(S2)가 이루어진다. 상기 소자 형성 단계(S2)에서 픽셀 영역에는 상기 기판(110)의 상부에 포토 다이오드(120)가 형성될 수 있다. 또한, 별도로 도시하지는 않았지만, 상기 소자 형성 단계(S2)에서 논리 영역에는 상기 포토 레지스트(120)의 전기적인 신호를 처리하기 위한 트랜지스터들이 함께 형성될 수 있다.Subsequently, an element forming step S2 of forming various elements on the substrate 110 is performed. In the device forming step S2, a photodiode 120 may be formed on the substrate 110 in the pixel area. In addition, although not separately illustrated, transistors for processing an electrical signal of the photoresist 120 may be formed together in the logic region in the device forming step S2.

이후, 상기 포토 다이오드(120)의 상부에 IMD(130)를 형성하는 IMD 형성 단계(S3)가 이루어진다. 상기 IMD(130)는 통상의 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 IMD(130)는 상기 포토 다이오드(120)에 도달하는 빛의 초점거리를 유지하고, 상기 포토 다이오드(120)를 보호할 수 있다.Thereafter, an IMD forming step S3 of forming an IMD 130 on the photodiode 120 is performed. The IMD 130 may be formed of a conventional silicon oxide film. Therefore, the IMD 130 may maintain the focal length of the light reaching the photodiode 120 and protect the photodiode 120.

이후, 상기 IMD(130)의 상부에 금속 슬릿(140)을 형성하는 슬릿 형성 단계(S4)가 이루어진다. 상기 금속 슬릿(140)은 단일한 상기 IMD(130)의 상부에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 실제로는 기판(110)의 상부에 IMD(130)를 이루는 산화막을 형성하고, 그 상부에 금속층을 형성하고, 금속층을 패턴하여 금속 슬릿(140)을 형성하는 공정으로 형성될 수 있다. 그리고 다시 산화막을 형성하여 금속 슬릿의 슬릿홀(141)을 채움으로써 상기 IMD(130)의 구조가 완성된다.Thereafter, a slit forming step S4 of forming a metal slit 140 on the IMD 130 is performed. The metal slit 140 is shown as being formed on a single upper portion of the IMD 130, but in practice, an oxide film forming the IMD 130 is formed on the substrate 110, and a metal layer is formed on the upper portion of the IMD 130. The metal layer may be patterned to form the metal slit 140. In addition, the structure of the IMD 130 is completed by forming an oxide film to fill the slit hole 141 of the metal slit.

또한, 상기 금속 슬릿(140)은 상기 논리 영역에서 트랜지스터에 금속 배선을 형성하는 공정 가운데 최상위 배선층을 형성할 때 함께 형성될 수 있다. 따라서, 상기 금속 슬릿(140)은 별도로 추가의 공정을 거치지 않고도 형성될 수 있다.In addition, the metal slits 140 may be formed together when the uppermost wiring layer is formed in the process of forming metal wirings in the transistor in the logic region. Therefore, the metal slit 140 may be formed without additional processing.

또한, 상기 금속 슬릿(140)은 일반적인 픽셀 영역에서는 형성되지 않는 구조이므로 전기적인 역할 없이 광학적인 역할만 할 수 있다.In addition, since the metal slit 140 is not formed in a general pixel area, the metal slit 140 may play an optical role without an electrical role.

이후, 상기 금속 슬릿(140)의 상부에 보호층(150)을 형성하는 보호층 형성 단계(S5)가 이루어진다. 상기 금속 슬릿(140)의 상부는 상기 보호층(140)에 의해서 절연된다. 따라서, 상기 금속 슬릿(140)은 상기 보호층(140)에 의해서 충격으로부터 보호되며, 전기적으로 절연될 수 있다.Thereafter, a protective layer forming step S5 of forming a protective layer 150 on the metal slit 140 is performed. The upper portion of the metal slit 140 is insulated by the protective layer 140. Thus, the metal slit 140 is protected from impact by the protective layer 140, and may be electrically insulated.

이후, 상기 보호층(150)의 상부에 컬러 필터(160)를 형성하는 컬러 필터 형성 단계(S6)가 이루어진다. 상기 컬러 필터(160)는 외광을 적색, 녹색 및 청색(RGB)별로 구별되도록 하는 역할을 한다. 또한, 상기 컬러 필터(160)는 각 색상 의 비율을 조절하기 위해 각 색상별로 다른 두께로 형성될 수도 있다.Thereafter, a color filter forming step S6 of forming the color filter 160 on the passivation layer 150 is performed. The color filter 160 serves to distinguish external light by red, green, and blue (RGB). In addition, the color filter 160 may be formed in a different thickness for each color to adjust the ratio of each color.

이후 상기 컬러 필터(160)의 상부에 마이크로 렌즈(300)를 형성하는 마이크로 렌즈 형성 단계(S7)가 이루어진다. 상기 마이크로 렌즈(300)는 상기 외광을 상기 포토 다이오드(120)로 집광시키는 역할을 한다. 또한, 상기 컬러 필터(160)가 서로 다른 두께로 형성될 경우, 상기 컬러 필터(160) 및 마이크로 렌즈(300)의 사이에는 평탄화층(200)이 더 형성될 수도 있다.Thereafter, a micro lens forming step S7 of forming the micro lens 300 on the color filter 160 is performed. The micro lens 300 condenses the external light to the photodiode 120. In addition, when the color filters 160 are formed to have different thicknesses, the planarization layer 200 may be further formed between the color filters 160 and the microlens 300.

상기와 같이 하여, 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서(1000)가 제조될 수 있다. 상기 CMOS 이미지 센서(1000)는 픽셀 영역 중 더미 영역 또는 스크라이브 레인에 상기 테스트 소자 그룹(100)을 구비하여 금속 슬릿(140)에서 회절된 빛이 포토 다이오드(120)에 집광되도록 함으로써, 이웃한 픽셀의 빛이 용이하게 감지될 수 있도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서(1000)는 스페이셜 크로스토크(spatial crosstalk)를 효율적으로 측정할 수 있다.As described above, the CMOS image sensor 1000 according to the present invention can be manufactured. The CMOS image sensor 1000 includes the test device group 100 in a dummy region or a scribe lane among pixel regions so that the light diffracted in the metal slit 140 is focused on the photodiode 120, thereby neighboring pixels. Can be easily detected. Therefore, the CMOS image sensor 1000 according to the present invention can efficiently measure spatial crosstalk.

도 1은 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서의 측정 픽셀을 도시한 평면도이다.1 is a plan view showing a measurement pixel of a CMOS image sensor according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서의 측정 픽셀을 구성하는 테스트 소자 그룹을 도시한 평면도이다.2 is a plan view showing a group of test elements constituting a measurement pixel of a CMOS image sensor according to the present invention.

도 3d은 도 2의 A-A선 단면도이다.3D is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.

도 4a는 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서에 사용되는 다이오드의 평면도이다.4A is a plan view of a diode used in a CMOS image sensor according to the present invention.

도 4b는 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서에 사용되는 금속 슬릿의 평면도이다.4B is a plan view of a metal slit used in a CMOS image sensor in accordance with the present invention.

도 4c는 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서에 사용되는 컬러 필터의 평면도이다.4C is a plan view of a color filter used in the CMOS image sensor according to the present invention.

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

1000; 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서의 측정 픽셀1000; Measurement pixel of CMOS image sensor according to the invention

100; 테스트 소자 그룹 110; 기판100; Test device group 110; Board

120; 다이오드 130; IMD120; Diode 130; IMD

140; 금속 슬릿 150; 보호층140; Metal slit 150; Protective layer

160; 컬러 필터 200; 평탄화층160; Color filter 200; Planarization layer

300; 마이크로 렌즈300; Micro lens

Claims (5)

이미지 센싱을 수행하는 일반 픽셀과, 상기 일반 픽셀에서의 스페이셜 크로스토크(spatial crosstalk)를 측정하는 측정 픽셀을 포함하는 이미지 센서에 있어서, 상기 측정 픽셀은An image sensor comprising a general pixel performing image sensing and a measurement pixel measuring a spatial crosstalk in the general pixel, wherein the measurement pixel comprises: 기판;Board; 상기 기판의 영역 중에서 더미 픽셀 및 스크라이브 레인 중에서 선택된 적어도 하나의 영역의 상부에 형성된 포토 다이오드;A photodiode formed on at least one region selected from among dummy pixels and scribe lanes in the region of the substrate; 상기 포토 다이오드의 상부에 형성된 IMD;An IMD formed on the photodiode; 상기 IMD의 상부에 형성된 금속 슬릿;A metal slit formed on top of the IMD; 상기 금속 슬릿의 상부에 형성된 보호층; 및A protective layer formed on the metal slit; And 상기 보호층의 상부에 형성된 컬러 필터를 포함하고,It includes a color filter formed on the protective layer, 상기 금속 슬릿은 길이 방향을 따라서 나란하게 형성된 적어도 두 개의 슬릿 홀을 포함하고, 상기 슬릿홀 사이의 폭이 상기 포토 다이오드의 폭과 동일하거나 상기 포토 다이오드의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.The metal slit includes at least two slit holes formed side by side along the longitudinal direction, wherein the width between the slit holes is equal to the width of the photodiode or wider than the width of the photodiode. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속 슬릿은 상기 슬릿홀 사이 영역이 상기 포토 다이오드의 수직 방향에 대응하도록 위치하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.And the metal slit is positioned such that an area between the slit holes corresponds to a vertical direction of the photodiode. 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속 슬릿은 상기 슬릿홀 사이의 폭이 상기 일반 픽셀 사이의 간격과 동일하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.The metal slit is a CMOS image sensor, characterized in that the width between the slit holes are formed equal to the distance between the normal pixels. 이미지 센싱을 수행하는 일반 픽셀과, 상기 일반 픽셀에서의 스페이셜 크로스토크(spatial crosstalk)를 측정하는 측정 픽셀을 포함하는 이미지 센서의 제조 방법에 있어서, 상기 측정 픽셀을 제조하는 방법은In the method of manufacturing an image sensor comprising a general pixel performing image sensing and a measurement pixel measuring a spatial crosstalk in the normal pixel, the method for manufacturing the measurement pixel 기판을 구비하는 기판 구비 단계;A substrate providing step comprising a substrate; 상기 기판의 영역 중에서 더미 영역 및 스크라이브 레인 중에서 선택된 적어도 하나의 영역의 상부에 포토 다이오드를 형성하는 소자 형성 단계;Forming a photodiode on at least one region selected from a dummy region and a scribe lane among the regions of the substrate; 상기 포토 다이오드의 상부에 IMD를 형성하는 IMD 형성 단계;An IMD forming step of forming an IMD on the photodiode; 상기 IMD의 상부에 금속 슬릿을 형성하는 슬릿 형성 단계;A slit forming step of forming a metal slit on top of the IMD; 상기 금속 슬릿의 상부에 보호층을 형성하는 보호층 형성 단계; 및A protective layer forming step of forming a protective layer on the metal slit; And 상기 보호층의 상부에 컬러 필터를 형성하는 컬러 필터 형성 단계를 포함하고, 상기 슬릿 형성 단계는 상기 금속 슬릿이 길이 방향을 따라서 나란하게 형성된 적어도 두 개의 슬릿홀을 갖도록 형성하고, 상기 슬릿홀 사이의 폭이 상기 포토 다이오드의 폭과 동일하거나 상기 포토 다이오드의 폭보다 넓도록 형성하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서의 제조 방법.And a color filter forming step of forming a color filter on the protective layer, wherein the slit forming step is formed such that the metal slits have at least two slit holes formed side by side along a length direction, and between the slit holes. And a width of the photodiode is equal to or wider than that of the photodiode.
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