KR102087227B1 - 이미지 센서의 크로스토크 예측 정확도를 배가한 3차원 광전자 시뮬레이션 방법 - Google Patents
이미지 센서의 크로스토크 예측 정확도를 배가한 3차원 광전자 시뮬레이션 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102087227B1 KR102087227B1 KR1020130043664A KR20130043664A KR102087227B1 KR 102087227 B1 KR102087227 B1 KR 102087227B1 KR 1020130043664 A KR1020130043664 A KR 1020130043664A KR 20130043664 A KR20130043664 A KR 20130043664A KR 102087227 B1 KR102087227 B1 KR 102087227B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- result
- simulation
- generating
- pixel
- image sensor
- Prior art date
Links
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 318
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 170
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 title 1
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 114
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 85
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims abstract description 20
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 27
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 238000003491 array Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/30—Circuit design
- G06F30/36—Circuit design at the analogue level
- G06F30/367—Design verification, e.g. using simulation, simulation program with integrated circuit emphasis [SPICE], direct methods or relaxation methods
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/30—Circuit design
- G06F30/39—Circuit design at the physical level
- G06F30/398—Design verification or optimisation, e.g. using design rule check [DRC], layout versus schematics [LVS] or finite element methods [FEM]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/62—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
이미지 센서의 3차원 광전자 시뮬레이션 방법은 이미지 센서의 실리콘 기판의 도핑 프로파일을 포함하는 공정 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계; 이미지 센서의 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계; 공정 시뮬레이션 결과를 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과와 통합한 결과를 선택적으로 재사용하여 확장하고, 확장한 결과를 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 단계; 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과와 광학용 메쉬를 전달받아 이미지 센서의 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계; 및 픽셀 별로 분할한 결과와 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 전달받아 이미지 센서의 전기적 크로스토크 시뮬레이션 결과를 포함하는 최종 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이미지 센서의 3차원 광전자 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.
이미지 센서(Image sensor)의 픽셀 사이즈(Pixel size)가 점점 작아짐에 따라 픽셀의 설계를 위한 3차원 광전자 시뮬레이션(3-Dimensional optoelectrical simulation)의 수행에서 이웃한 픽셀 들 간의 크로스토크(Crosstalk) 의 예측 정확도를 배가하는 것이 중요하다. 이미지 센서에서 발생하는 크로스토크는 컬러 필터 크로스토크(Color filter crosstalk), 광학 크로스토크(Optical crosstalk) 및 전기적 크로스토크(Electrical crosstalk)를 포함한다. 통상적으로 사용되는 베이어 패턴(Bayer pattern)의 2*2 픽셀 어레이(Pixel array) 형태의 3차원 광전자 시뮬레이터에서는 컬러 필터 크로스토크와 광학 크로스토크는 정확한 예측이 가능하나, 전기적 크로스토크의 예측의 정확도가 떨어지는 문제점을 가지고 있다.
본 발명의 일 목적은 이미지 센서의 크로스토크 예측 정확도를 배가한 3차원 광전자 시뮬레이션 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 목적은 이미지 센서의 크로스토크 예측 정확도를 배가하고, 시뮬레이션 구동 시간 및 구동 시 메모리 필요량을 감소시킨 3차원 광전자 시뮬레이션 방법을 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 3차원 광전자 시뮬레이션 방법은 이미지 센서의 실리콘 기판의 도핑 프로파일(Doping profile)을 포함하는 공정 시뮬레이션(Process simulation) 결과를 생성하는 단계; 상기 이미지 센서의 백엔드 공정(Back End Of Line(BEOL)) 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계; 상기 공정 시뮬레이션 결과를 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과와 통합한 결과를 선택적으로 재사용하여 확장한 결과를 생성하고, 상기 통합한 결과 또는 상기 확장한 결과를 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 단계; 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과와 광학용 메쉬(Optic mesh)를 전달받아 상기 이미지 센서의 광학 크로스토크(Optical crosstalk) 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계; 및 상기 픽셀 별로 분할한 결과와 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 전달받아 상기 이미지 센서의 전기적 크로스토크(Electrical crosstalk) 시뮬레이션 결과를 포함하는 최종 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 최종 시뮬레이션 결과는 상기 이미지 센서의 광전류(Photocurrent) 값 및 상기 이미지 센서의 양자 효율(Quantum efficiency)을 더 포함 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 백엔드 공정 후 구조는 상기 이미지 센서를 구성하는 연결 메탈(Interconnection metal)을 포함 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 백엔드 공정 후 구조는 상기 이미지 센서를 구성하는 마이크로 렌즈(Micro-lens)를 더 포함 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 백엔드 공정 후 구조는 상기 이미지 센서를 구성하는 컬러 필터(Color filter)를 더 포함 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 3차원 광전자 시뮬레이션 방법은 상기 이미지 센서에 포함되는 4*4 픽셀 어레이에 대해 수행 될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공정 시뮬레이션 단계는 상기 이미지 센서에 포함되는 2*2 픽셀 어레이에 대해 수행되고, 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계는 상기 2*2 픽셀 어레이가 중심에 위치하는 4*4 픽셀 어레이에 대해 수행되고, 상기 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 단계는 상기 공정 시뮬레이션 결과를 재사용하여 형성한 상기 4*4 픽셀 어레이의 공정 시뮬레이션 결과를 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과와 통합한 결과를 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하고, 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계는 상기 4*4 픽셀 어레이에 대해 수행되고, 상기 최종 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계는 상기 4*4 픽셀 어레이의 상기 픽셀 별로 분할한 결과와 상기 4*4 픽셀 어레이의 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 이용하여 상기 2*2 픽셀 어레이에 대해 수행 될 수 있다.
상기 본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 광전자 시뮬레이션 방법은 이미지 센서의 실리콘 기판의 도핑 프로파일을 포함하는 공정 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계; 상기 이미지 센서의 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계; 상기 공정 시뮬레이션 결과와 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 전달받아 시뮬레이션 통합 결과를 생성하는 단계; 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과와 광학용 메쉬를 전달받아 상기 이미지 센서의 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계; 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 상기 시뮬레이션 통합 결과와 통합한 결과를 선택적으로 재사용하여 확장한 결과를 생성하고, 상기 통합한 결과 또는 상기 확장한 결과를 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 단계; 및 상기 픽셀 별로 분할한 결과를 전달받아 상기 이미지 센서의 전기적 크로스토크 시뮬레이션 결과를 포함하는 최종 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 최종 시뮬레이션 결과는 상기 이미지 센서의 광전류 값 및 상기 이미지 센서의 양자 효율을 더 포함 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 공정 시뮬레이션 단계, 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계 및 상기 시뮬레이션 통합 결과를 생성하는 단계는 상기 이미지 센서에 포함되는 2*2 픽셀 어레이가 중심에 위치하는 4*4 픽셀 어레이에 대해 수행되고, 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계는 상기 2*2 픽셀 어레이에 대해 수행되고,상기 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 단계는 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 재사용하여 형성한 상기 4*4 픽셀 어레이의 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 상기 시뮬레이션 통합 결과와 통합한 결과를 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하고, 상기 최종 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계는 상기 4*4 픽셀 어레이의 상기 픽셀 별로 분할한 결과를 이용하여 상기 2*2 픽셀 어레이에 대해 수행 될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 공정 시뮬레이션 단계, 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계, 시뮬레이션 통합 결과를 생성하는 단계 및 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계는 상기 이미지 센서를 구성하는 제1 픽셀이 포함되는 2*2 픽셀 어레이에 대해 수행되고, 상기 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 단계는 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 재사용하여 형성한 상기 제1 픽셀이 중심에 위치하는 3*3 픽셀 어레이의 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 상기 시뮬레이션 통합 결과를 재사용하여 형성한 상기 3*3 픽셀 어레이의 시뮬레이션 통합 결과와 통합한 결과를 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하고, 상기 최종 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계는 상기 3*3 픽셀 어레이의 상기 픽셀 별로 분할한 결과를 이용하여 상기 제1 픽셀에 대해 수행 될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공정 시뮬레이션 단계, 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계, 시뮬레이션 통합 결과를 생성하는 단계 및 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계는 상기 이미지 센서를 구성하는 2*2 픽셀 어레이에 대해 수행되고, 상기 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 단계는 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 재사용하여 형성한 상기 2*2 픽셀 어레이가 중심에 위치하는 4*4 픽셀 어레이의 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 상기 시뮬레이션 통합 결과를 재사용하여 형성한 상기 4*4 픽셀 어레이의 시뮬레이션 통합 결과와 통합한 결과를 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하고, 상기 최종 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계는 상기 픽셀 별로 분할한 결과를 이용하여 상기 2*2 픽셀 어레이에 대해 수행 될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 3차원 광전자 시뮬레이션 방법은 베이어 패턴의 2*2 픽셀 어레이의 크로스토크 예측을 위해 상기 2*2 픽셀 어레이가 중심에 위치하는 4*4 픽셀 어레이의 정보를 이용하여 시뮬레이션을 수행하여, 상기 2*2 픽셀 어레이의 크로스토크 예측 정확도를 배가할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 3차원 광전자 시뮬레이션 방법은 상기 4*4 픽셀 어레이의 정보를 이용하여 수행된 시뮬레이션의 배가된 크로스토크 예측 정확도를 유지하면서, 시뮬레이션 구동 시간과 구동 시 메모리 필요량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 크로스토크 예측 정확도를 배가한 3차원 광전자 시뮬레이션 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 크로스토크 예측 정확도를 배가하고 시뮬레이션 구동 시간 및 구동 시 메모리 필요량을 감소시킨 3차원 광전자 시뮬레이션 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.
도 3은 이미지 센서의 크로스토크를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 픽셀 어레이의 일 예이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 크로스토크 시뮬레이션 방법의 대상인 픽셀 어레이의 일 예이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 크로스토크 시뮬레이션 방법의 대상인 픽셀 어레이들의 일 예이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 광전자 시뮬레이션의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 크로스토크 예측 정확도를 배가하고 시뮬레이션 구동 시간 및 구동 시 메모리 필요량을 감소시킨 3차원 광전자 시뮬레이션 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.
도 3은 이미지 센서의 크로스토크를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 픽셀 어레이의 일 예이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 크로스토크 시뮬레이션 방법의 대상인 픽셀 어레이의 일 예이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 크로스토크 시뮬레이션 방법의 대상인 픽셀 어레이들의 일 예이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 광전자 시뮬레이션의 블록도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시(說示)된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 크로스토크 예측 정확도를 배가한 3차원 광전자 시뮬레이션 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 먼저, 이미지 센서의 실리콘 기판의 도핑 프로파일(Doping profile)을 포함하는 공정 시뮬레이션(Process simulation) 결과를 생성한다(S110 단계). 통상의 경우, 상기 이미지 센서의 픽셀 어레이(Pixel array)가 입력 받는 빛의 종류(Red(R), Greed(G), Blue(B))에 따라 상기 이미지 센서의 실리콘 기판의 도핑 프로파일을 최적화 설계를 한다. 상기 도핑 프로파일이 상기 이미지 센서의 크로스토크에 미치는 영향을 추후 단계에서 고려하기 위하여 S110 단계는 상기 도핑 프로파일을 포함하는 상기 공정 시뮬레이션 결과를 생성한다.
다음으로, 상기 이미지 센서의 백엔드 공정(Back End Of Line(BEOL)) 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성한다(S120 단계). 상기 백엔드 공정은 웨이퍼(Wafer) 상에 소자들(트랜지스터, 커패시터, 저항 등)을 구현하는 프론트엔드 공정(Front End Of Line(FEOL)) 후 상기 소자들을 연결하는 집적회로 제작(IC fabrication) 상의 단계를 말한다. 상기 이미지 센서의 백엔드 공정 후 구조는 상기 이미지 센서의 픽셀 어레이가 감지한 광학적 입력을 이미지 프로세서(Image processor) 또는 이미지 저장소(Image storage)로 전달하기 위한 연결 메탈(Interconnection metal), 상기 이미지 센서의 마이크로 렌즈(Micro-lens) 및 상기 이미지 센서의 픽셀이 입력 받고자 하는 빛의 종류를 선택하기 위한 컬러 필터(Color filter)를 포함할 수 있다. 상기 컬러 필터로 인해 발생하는 컬러 필터 크로스토크(Color filter crosstalk) 및 상기 백엔드 공정 후 구조는 는 도 3을 참조하여 설명하도록 한다. 상기 백엔드 공정 후 구조가 상기 이미지 센서의 크로스토크에 미치는 영향을 추후 단계에서 고려하기 위하여 S120 단계는 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성한다.
다음으로, 상기 공정 시뮬레이션 결과를 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과와 통합한 결과를 생성하고 선택적으로 상기 통합한 결과를 재사용하여 확장한 결과를 생성하고, 상기 통합한 결과 또는 상기 확장한 결과를 상기 이미지 센서의 픽셀 별로 분할한 결과를 생성한다(S130 단계). 상기 확장의 방법은 추후 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 상기 픽셀 별로 분할한 결과가 상기 이미지 센서의 크로스토크에 미치는 영향을 추후 단계에서 고려하기 위하여 S130 단계는 상기 픽셀 별로 분할한 결과를 생성한다.
다음으로, 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과와 광학용 메쉬를 전달 받아 상기 이미지 센서의 광학 크로스토크 시뮬레이션을 수행한다(단계 S140). 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과와 광학용 메쉬(Optic mesh)를 전달 받는다. 통상적으로 상기 이미지 센서 구조를 폴리곤(Polygon)의 형태로 분할하여 상기 이미지 센서의 3차원 광전자 시뮬레이션을 수행하는바 상기 폴리곤을 메쉬라고 칭한다. 상기 이미지 센서의 3차원 광전자 시뮬레이션 중 상기 이미지 센서의 광학 크로스토크 시뮬레이션 (Optical crosstalk simulation)에서 필요한 메쉬를 상기 광학용 메쉬라 칭한다. S140 단계는 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과와 상기 광학용 메쉬를 전달 받아 상기 이미지 센서의 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성한다. 상기 이미지 센서의 광학 크로스토크에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.
다음으로, 상기 픽셀 별로 분할한 결과와 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 전달 받아 상기 이미지 센서의 전기적 크로스토크 시뮬레이션 결과를 포함하는 최종 시뮬레이션 결과를 생성한다(S150 단계). 상기 최종 시뮬레이션 결과는 광전류(Photocurrent) 및 양자 효율(Quantum efficiency)을 더 포함할 수 있다. 상기 광전류는 상기 이미지 센서에 빛이 입사 되었을 때 상기 이미지 센서 내에 발생하는 전류이다. 상기 양자 효율은 상기 이미지 센서에 입사된 광양자수 대비 상기 픽셀 어레이에 유효하게 작용한 광양자수의 비를 나타낸다. 상기 이미지 센서의 전기적 크로스토크에 대해 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.
S150 단계를 완료하면, 상기 이미지 센서에 입사된 빛에 의해 생성된 상기 이미지 센서의 컬러 필터 크로스토크, 상기 이미지 센서의 광학 크로스토크, 상기 이미지 센서의 전기적 크로스토크, 상기 이미지 센서 내 광전류 및 상기 이미지 센서의 양자 효율의 정확한 예측값이 생성된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 크로스토크 예측정확도를 배가하고 시뮬레이션 구동 시간 및 구동 시 메모리 필요량을 감소시킨 3차원 광전자 시뮬레이션 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.
도 2를 참조하면, 먼저, 이미지 센서의 실리콘 기판의 도핑 프로파일을 포함하는 공정 시뮬레이션 결과를 생성한다(S210 단계). S210 단계는 S110 단계와 동작이 동일한바 상세한 설명을 생략하도록 한다.
다음으로, 상기 이미지 센서의 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성한다(S220 단계). S220 단계는 S120 단계와 동작이 동일한바 상세한 설명을 생략하도록 한다.
다음으로, 상기 공정 시뮬레이션 결과와 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 전달 받아 시뮬레이션 통합 결과를 생성한다(S230 단계). 상기 시뮬레이션 통합 결과가 상기 이미지 센서의 크로스토크에 미치는 영향을 추후 단계에서 고려하기 위하여 S230 단계는 상기 시뮬레이션 통합 결과를 생성한다.
다음으로, 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과와 광학용 메쉬를 전달 받아 상기 이미지 센서의 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성한다(S240 단계). S240 단계는 S140 단계와 동작이 동일한바 상세한 설명을 생략하도록 한다.
상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 상기 시뮬레이션 통합 결과와 통합한 결과를 생성하고, 선택적으로 상기 통합한 결과를 재사용하여 확장한 결과를 생성하고, 상기 통합한 결과 또는 상기 확장한 결과를 상기 이미지 센서의 픽셀 별로 분할한 결과를 생성한다(S250 단계). 상기 확장의 방법은 추후 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 상기 픽셀 별로 분할한 결과가 상기 이미지 센서의 전기적 크로스토크에 미치는 영향을 추후 단계에서 고려하기 위하여 S250 단계는 상기 픽셀 별로 분할한 결과를 생성한다.
상기 픽셀 별로 분할한 결과를 전달 받아 상기 이미지 센서의 전기적 크로스토크 시뮬레이션 결과를 포함하는 최종 시뮬레이션 결과를 생성한다(S260 단계). S260 단계는 S150 단계와 동작이 동일한바 상세한 설명을 생략하도록 한다.
S260 단계를 완료하면, 상기 이미지 센서에 입사된 빛에 의해 생성된 상기 이미지 센서의 컬러 필터 크로스토크, 상기 이미지 센서의 광학 크로스토크, 상기 이미지 센서의 전기적 크로스토크, 상기 이미지 센서 내 광전류 및 상기 이미지 센서의 양자 효율의 정확한 예측값이 감소된 시뮬레이션 구동 시간 및 감소된 시뮬레이션 구동 시 필요한 메모리량을 통해 생성된다.
도 3은 이미지 센서의 크로스토크를 설명하기 위한 개념도이다. 도 3에는 이미지 센서(300)의 구성이 개념적으로 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 이미지 센서(300)는 픽셀 어레이(Pixel array; 310), 연결 메탈(316), 이미지 프로세서(317) 및 이미지 저장소(318)를 포함한다. 픽셀 어레이(310)는 마이크로 렌즈들(Micro-lens; 311a, 311b), 컬러 필터들(Color filter; 312a, 312b) 및 실리콘 기판 (Sub-Si; 313)을 포함한다. 실리콘 기판(313)은 광다이오드들(Photodiode; 315a, 315b)을 포함한다. 픽셀 어레이(310)는 복수의 픽셀들을 포함한다. 도 3에는 편의상 두 개의 픽셀 (319a, 319b)에 대한 수직 구조가 도시되어 있으며, 픽셀 어레이(310)에는 더 많은 픽셀이 존재할 수 있다.
광다이오드들(315a, 315b)의 출력은 연결 메탈(316)을 통해 이미지 프로세서(317) 및 이미지 저장소(318)에 전기적으로 연결된다.
제1 픽셀(319a)에 입사한 빛(320a)은 마이크로 렌즈(311a)와 컬러 필터(312a)를 통과한다. 컬러 필터를 통과한 빛(322a)은 실리콘 기판(313) 내부에서 전자-홀 쌍(Electron-hole pair; 314a)을 생성한다. 전자-홀 쌍(314a)이 광다이오드(315a)에 전달되면, 광다이오드(315a)는 전자-홀 쌍(314a)에 상응하는 전기적 신호를 연결 메탈(316)을 통해 이미지 프로세서(317) 또는 이미지 저장소(318)에 전달한다.
제1 픽셀에 이웃한 픽셀(319b)에 입사한 빛(320b)은 마이크로 렌즈(311b)와 컬러 필터(312b)를 통과한다. 컬러 필터를 통과한 빛(322b)은 실리콘 기판(313) 내부에서 전자-홀 쌍(314b)을 생성한다. 전자-홀 쌍(314b)이 광다이오드(315b)에 전달되면, 광다이오드(315b)는 전자-홀 쌍(314b)에 상응하는 전기적 신호를 연결 메탈(316)을 통해 이미지 프로세서(317) 또는 이미지 저장소(318)에 전달한다.
픽셀 어레이(310)에서 발생하는 크로스토크는 컬러 필터 크로스토크(322a), 광학 크로스토크(321) 및 전기적 크로스토크(323)를 포함한다.
컬러 필터 크로스토크는 컬러 필터들(312a, 312b)의 불균질한 광학 선택 투과성(Band-Pass Optical Transmittance)으로 인해 원하지 않는 파장의 빛을 포함한 통상의 투과량(322b)보다 많은 양의 빛(322a)이 컬러 필터를 투과하면서 발생한다.
광학 크로스토크(321)는 상기 이미지 센서 구조의 주기적인 배열로 인한 회절 효과로 인해 제1 픽셀에 입사한 빛(320a)이 제1 픽셀에 이웃한 픽셀(319b)로 입사하게 되거나, 제1 픽셀에 입사한 빛(320a)의 크기가 제1 픽셀(319a)의 크기보다 커지면서 입사한 빛이 제1 픽셀에 이웃한 픽셀 (319b)로 퍼지게 되면서 발생한다.
전기적 크로스토크는 실리콘 기판(313) 내 전기장이 존재하지 않거나 약한 영역에서 확산 현상(Diffusion process)에 의해 제1 픽셀(319a)의 전자-홀 쌍(314a)이 제1 픽셀에 이웃한 픽셀(319b)의 광다이오드(315b)로 전달되면서 발생한다.
컬러 필터 크로스토크(322a), 광학 크로스토크(321) 및 전기적 크로스토크(323)를 정확히 예측하기 위해서는 픽셀 한 개에 대한 3차원 광전자 시뮬레이션이 아닌 픽셀 어레이에 대한 3차원 광전자 시뮬레이션이 수행되어야 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 픽셀 어레이의 일 예이다.
도 4를 참조하면, 상기 이미지 센서의 픽셀 어레이는 복수의 2*2 픽셀 어레이들(420, 421, 422, 423 및 424)을 포함한 9개의 2*2 픽셀 어레이들로 이루어져 있다. 상기 9개의 2*2 픽셀 어레이들은 각각 베이어 패턴(Bayer pattern)으로 구성되어 있으며, 제1 2*2 픽셀 어레이(420)는 1개의 R(Red) 필터 픽셀(410), 2개의 제1 G(Green) 필터 픽셀(411), 제2 G 필터 픽셀(413) 및 1개의 B(Blue) 필터 픽셀(412)을 포함한다. 이하에서는 제1 2*2 픽셀 어레이(420)를 중심으로 상기 이미지 센서의 크로스토크 시뮬레이션 방법을 설명한다.
통상의 이미지 센서의 픽셀 어레이는 제1 2*2 픽셀 어레이(420)를 기본 단위로 하여 설계되며, 상기 통상의 이미지 센서의 픽셀 어레이의 3차원 광전자 시뮬레이션은 제1 2*2 픽셀 어레이(420)에 대하여만 통상적으로 진행된다.
제1 2*2 픽셀 어레이(420)의 크로스토크를 정확히 예측하기 위해서는 제1 2*2 픽셀 어레이(420)를 포함하는 4개의 픽셀에 대해 컬러 필터 크로스토크(322a), 광학 크로스토크(321) 및 전기적 크로스토크(323)의 시뮬레이션이 필요하다.
제1 2*2 픽셀 어레이(420)의 컬러 필터 크로스토크는 R, G, B 필터의 복합 굴절 지수(Complex refractive index) 측정치와 상기 백엔드 공정 후 구조에 컬러 필터를 포함시켜 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션을 수행하면 이웃한 픽셀의 영향을 받지 않고 픽셀 단위로 정확한 예측이 가능하다.
제1 2*2 픽셀 어레이(420)를 둘러싸고 있는 8개의 2*2 픽셀 어레이들이 제1 2*2 픽셀 어레이(420)와 동일한 구조를 가지고 있는 바, 주기적 경계 조건(Periodic boundary condition)을 적용함으로써 제1 2*2 픽셀 어레이(420)의 광학 크로스토크의 정확한 예측이 가능하다. R 필터 픽셀(410)을 예로 들면, 제1 G 필터 픽셀(411)로부터의 광학 크로스토크(431)와 제2 G 필터 픽셀(413)로부터의 광학 크로스토크(430)는 제1 2*2 픽셀 어레이(420) 내부에서 정확히 예측할 수 있고, R 필터 픽셀(410)의 왼쪽에 밀착하여 위치하는 G 필터 픽셀로부터의 광학 크로스토크(432)와 R 필터 픽셀(420)의 위쪽에 밀착하여 위치하는 G 필터 픽셀로부터의 광학 크로스토크(433)는 상, 하 2 픽셀씩을 주기로 제1 2*2 픽셀 어레이(420)의 경계가 반복되는 것을 이용하여, 제1 2*2 픽셀 어레이(420)의 구조 정보를 재사용함으로써 정확히 예측할 수 있다.
제1 2*2 픽셀 어레이(420)의 전기적 크로스토크는 제1 2*2 픽셀 어레이(420)에 포함되는 제1 픽셀 경우, 상기 제1 픽셀을 둘러싸는 8개의 픽셀로부터의 전기적 크로스토크 시뮬레이션 결과를 통합함으로써 가능하다. 전기적 크로스토크 시뮬레이션 결과는 상기 제1 픽셀을 둘러싸는 8개의 픽셀 의 메쉬와 공정 시뮬레이션 결과가 제2 픽셀을 둘러싸는 8개의 픽셀의 메쉬와 공정 시뮬레이션 결과가 모두 일치해야 재사용이 가능한 바, 통상의 환경에서는 재사용이 어렵다. 제1 2*2 픽셀 어레이(420)가 포함하는 4개의 픽셀 별로 전기적 크로스토크 시뮬레이션을 개별적으로 수행해야 정확한 제1 2*2 픽셀 어레이(420)의 전기적 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 크로스토크 시뮬레이션 방법의 대상인 픽셀 어레이의 일 예이다.
도 1의 3차원 광전자 시뮬레이션 방법은 후술하는 제1 크로스토크 시뮬레이션 방법 또는 제2 크로스토크 시뮬레이션 방법을 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 2*2 픽셀 어레이(520)의 상기 제1 크로스토크 시뮬레이션 방법은 4*4 픽셀 어레이(510)의 공정 시뮬레이션 결과를 생성하는 S110 단계, 4*4 픽셀 어레이(510)의 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 S120 단계, 상기 공정 시뮬레이션 결과를 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과와 통합한 결과를 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 S130 단계, 4*4 픽셀 어레이(510)의 상기 백엔드 공정 후 시뮬레이션 결과를 이용하여 4*4 픽셀 어레이(510) 내부의 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성하는 S140 단계, 4*4 픽셀 어레이(510)의 상기 픽셀 별로 분할한 결과와 4*4 픽셀 어레이(510)의 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 이용하여 2*2 픽셀 어레이(520)의 전기적 크로스토크 시뮬레이션을 수행하는 S150 단계를 통해 수행될 수 있다.
2*2 픽셀 어레이(520)의 상기 제2 크로스토크 시뮬레이션 2*2 픽셀 어레이(520)의 공정 시뮬레이션 결과를 생성하는 S110 단계, 4*4 픽셀 어레이(510)의 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 S120 단계, 상기 공정 시뮬레이션 결과를 재사용하여 형성한 4*4 픽셀 어레이(510)의 공정 시뮬레이션 결과를 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과와 통합한 결과를 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 S130 단계, 4*4 픽셀 어레이(510)의 상기 백엔드 공정 후 시뮬레이션 결과를 이용하여 4*4 픽셀 어레이(510) 내부의 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성하는 S140 단계, 4*4 픽셀 어레이(510)의 상기 픽셀 별로 분할한 결과와 4*4 픽셀 어레이(510)의 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 이용하여 2*2 픽셀 어레이(520)의 전기적 크로스토크 시뮬레이션을 수행하는 S150 단계를 포함한다.
도 2의 3차원 광전자 시뮬레이션 방법은 후술하는 제3 크로스토크 시뮬레이션 방법 또는 제4 크로스토크 시뮬레이션 방법 또는 제5 크로스토크 시뮬레이션 방법을 포함할 수 있다.
2*2 픽셀 어레이(520)의 상기 제3 크로스토크 시뮬레이션 방법은 4*4 픽셀 어레이(510)의 공정 시뮬레이션 결과를 생성하는 S210 단계, 4*4 픽셀 어레이(510)의 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 S220 단계, 상기 공정 시뮬레이션 결과와 상기 백엔드 공정 후 시뮬레이션 결과를 전달 받아 시뮬레이션 통합 결과를 생성하는 S230 단계, 4*4 픽셀 어레이(510)의 상기 백엔드 공정 후 시뮬레이션 결과를 이용하여 2*2 픽셀 어레이(520) 내부의 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성하는 S240 단계, 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 재사용하여 형성한 4*4 픽셀 어레이(510)의 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 4*4 픽셀 어레이(510)의 상기 시뮬레이션 통합 결과와 통합한 결과를 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 S250 단계, 4*4 픽셀 어레이(510)의 상기 픽셀 별로 분할한 결과를 이용하여 2*2 픽셀 어레이(520)의 전기적 크로스토크 시뮬레이션을 수행하는 S260 단계를 포함한다.
제1 픽셀(540)의 상기 제4 크로스토크 시뮬레이션 방법은 2*2 픽셀 어레이(550)의 공정 시뮬레이션 결과를 생성하는 S210 단계, 2*2 픽셀 어레이(550)의 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 S220 단계, 상기 공정 시뮬레이션 결과와 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 전달 받아 시뮬레이션 통합 결과를 생성하는 S230 단계, 2*2 픽셀 어레이(550)의 상기 백엔드 공정 후 시뮬레이션 결과를 이용하여 2*2 픽셀 어레이(550) 내부의 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성하는 S240 단계, 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 재사용하여 형성한 3*3 픽셀 어레이(530)의 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 상기 시뮬레이션 통합 결과를 재사용하여 형성한 3*3 픽셀 어레이(530)의 시뮬레이션 통합 결과와 통합한 결과를 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 S250 단계, 3*3 픽셀 어레이(530)의 상기 픽셀 별로 분할한 결과를 이용하여 제1 픽셀(540)의 전기적 크로스토크 시뮬레이션을 수행하는 S260 단계를 포함한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 크로스토크 시뮬레이션 방법의 대상인 픽셀 어레이들의 일 예이다.
도 6을 참조하면, 이미지 센서의 크로스토크 시뮬레이션 방법의 대상인 픽셀 어레이들(600)은 R 픽셀(611)의 전기적 크로스토크 시뮬레이션의 대상인 픽셀 어레이(610)와 R 픽셀의 우측이 밀착하여 위치하는 G 픽셀(621)의 전기적 크로스토크 시뮬레이션의 대상인 픽셀 어레이(620)를 포함한다.
2*2 픽셀 어레이(612)의 전기적 크로스토크 시뮬레이션 결과를 얻기 위해서는 R 픽셀(611), G 픽셀(621) 및 R 픽셀(611) 아래쪽으로 밀착하여 위치하는 G 픽셀 및 G 픽셀(621) 아래쪽으로 밀착하여 위치하는 B 픽셀을 대상으로 상기 제4 크로스토크 시뮬레이션 방법을 수행해야 한다.
추후 R 픽셀(611)과 G 픽셀(621)에 대한 상기 제4 크로스토크 시뮬레이션 방법을 설명하도록 한다. 2*2 픽셀 어레이(612)의 나머지 픽셀에 대한 상기 제4 크로스토크 시뮬레이션 방법은 R 픽셀(611)과 G 픽셀(621)에 대한 상기 4 크로스토크 시뮬레이션 방법에 비추어 이해할 수 있는바, 설명을 생략한다.
R 픽셀(611)에 대한 전기적 크로스토크 시뮬레이션은 G 픽셀(621)에 대한 전기적 크로스토크 시뮬레이션과 논리적 또는 시간적인 측면에서 순차적으로 수행될 수 있으며, 또는 논리적 간격 또는 시간적 간격을 두고 수행 될 수도 있다. 상기 R 픽셀(611)에 대한 크로스토크 시뮬레이션은 상기 G 픽셀(621)에 대한 크로스토크 시뮬레이션 전에 수행 될 수도, 상기 G 픽셀(612)에 대한 크로스토크 시뮬레이션 후에 수행 될 수도 있다. 설명의 편의상, 상기 R 픽셀(611)에 대한 크로스토크 시뮬레이션이 상기 G 픽셀(612)에 대한 크로스토크 시뮬레이션 전에 수행되는 경우에 대해 설명하도록 한다.
제1 픽셀(540)의 상기 제4 크로스토크 시뮬레이션 방법은 R 픽셀(611)과 G 픽셀(621)에 적용 될 수 있다. 제1 픽셀(540)이 R 픽셀(611)인 경우의 상기 제4 크로스토크 시뮬레이션 방법은 2*2 픽셀 어레이(612)에 대한 상기 공정 시뮬레이션 결과, 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과, 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 재사용하여 형성한 3*3 픽셀 어레이(613)에 대한 공정 시뮬레이션 결과, 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과 및 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과가 필요하다. 제1 픽셀(540)이 G 픽셀(621)인 경우의 상기 제4 크로스토크 시뮬레이션 방법은 2*2 픽셀 어레이(612)에 대한 상기 공정 시뮬레이션 결과, 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과 및 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 재사용하여 형성한 3*3 픽셀 어레이(623)에 대한 공정 시뮬레이션 결과, 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과 및 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과가 필요하다.
제1 픽셀(540)이 R 픽셀(611)인 경우의 상기 제4 크로스토크 시뮬레이션 방법의 수행 후, 다시 제1 픽셀(540)이 G 픽셀(621)인 경우의 상기 제4 크로스토크 시뮬레이션 방법을 수행하게 되면, G 픽셀(621)의 전기적 크로스토크 시뮬레이션의 대상인 픽셀 어레이(620) 내 빗금 친 여섯 픽셀로 구성된 픽셀 어레이(622)의 상기 공정 시뮬레이션 결과, 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과 및 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 재사용 할 수 없게 되므로, 2*2 픽셀 어레이(612)의 전기적 크로스토크 시뮬레이션의 구동 시간 및 구동 시 필요 메모리량이 늘어나게 된다.
2*2 픽셀 어레이(612)의 상기 제5 크로스토크 시뮬레이션 방법은 2*2 픽셀 어레이(612)의 공정 시뮬레이션 결과를 생성하는 S210 단계, 2*2 픽셀 어레이(612)의 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 S220 단계, 상기 공정 시뮬레이션 결과와 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 전달 받아 시뮬레이션 통합 결과를 생성하는 S230 단계, 2*2 픽셀 어레이(612)의 상기 백엔드 공정 후 시뮬레이션 결과를 이용하여 2*2 픽셀 어레이(612) 내부의 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성하는 S240 단계, 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 재사용하여 형성한 4*4 픽셀 어레이(614)의 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 상기 시뮬레이션 통합 결과를 재사용하여 형성한 4*4 픽셀 어레이(614)의 시뮬레이션 통합 결과와 통합한 결과를 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 S250 단계, 4*4 픽셀 어레이(614)의 상기 픽셀 별로 분할한 결과를 이용하여 2*2 픽셀 어레이(612)의 전기적 크로스토크 시뮬레이션을 수행하는 S260 단계를 포함한다.
2*2 픽셀 어레이(612)의 상기 제5 크로스토크 시뮬레이션 방법은 빗금친 여섯 픽셀로 구성된 픽셀 어레이(622) 부분의 상기 공정 시뮬레이션 결과, 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과 및 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 재사용 할 수 있는 바, 제1 픽셀(540)의 상기 제4 크로스토크 시뮬레이션 방법을 R 픽셀(611), G 픽셀(621) 및 R 픽셀(611) 아래쪽으로 밀착하여 위치하는 G 픽셀 및 G 픽셀(621) 아래쪽으로 밀착하여 위치하는 B 픽셀에 대해 4번 수행하는 방법보다 2*2 픽셀 어레이(612)의 전기적 크로스토크 시뮬레이션의 구동 시간 및 구동 시 필요 메모리량을 줄일 수 있다.
R 픽셀(611)과 G 픽셀(621) 간 뿐 아니라. R 픽셀(611), G 픽셀(621) 및 R 픽셀(611) 아래쪽으로 밀착하여 위치하는 G 픽셀 및 G 픽셀(621) 아래쪽으로 밀착하여 위치하는 B 픽셀 상호 간에는, R 픽셀(611)과 G 픽셀(621) 간의 빗금친 여섯 픽셀로 구성된 픽셀 어레이(622)에 상응하는 재사용 가능 픽셀 어레이들이 존재한다. 상기 상응하는 재사용 가능 픽셀 어레이들은 위 설명에 비추어 이해할 수 있는 바, 설명을 생략한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 광전자 시뮬레이션의 블록도이다.
도 7을 참조하면, 제1 수행부(710)는 공정 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계(S110 단계) 또는 공정 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계(S210 단계)를 수행할 수 있다.
제2 수행부(720)는 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계(S120 단계) 또는 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계(S220 단계)를 수행할 수 있다.
제3 수행부(730)는 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 단계(S130 단계) 및 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계(S140 단계)를 수행할 수 있고, 또는 시뮬레이션 통합 결과를 생성하는 단계(S230 단계), 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계(S240 단계) 및 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 단계(S250 단계)를 수행할 수 있다.
최종 수행부(740)는 최종 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계(S150 단계) 또는 최종 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계(S260 단계)를 수행할 수 있다.
제1 수행부(710), 제2 수행부(720), 제3 수행부(730) 및 최종 수행부(740)는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 이미지 센서의 설계 및 검증 시 상기 이미지 센서의 크로스토크의 시뮬레이션 과정에서 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.
Claims (12)
- 컴퓨터 시스템에 의해 수행되는, 이미지 센서의 실리콘 기판의 도핑 프로파일(Doping profile)을 포함하는 공정 시뮬레이션(Process simulation) 결과를 생성하는 단계;
상기 이미지 센서의 백엔드 공정(Back End Of Line(BEOL)) 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계;
상기 공정 시뮬레이션 결과를 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과와 통합한 결과를 선택적으로 재사용하여 확장한 결과를 생성하고, 상기 통합한 결과 또는 상기 확장한 결과를 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 단계;
상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과와 광학용 메쉬(Optic mesh)를 전달 받아 상기 이미지 센서의 광학 크로스토크(Optical crosstalk) 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계; 및
상기 픽셀 별로 분할한 결과와 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 전달 받아 상기 이미지 센서의 전기적 크로스토크(Electrical crosstalk) 시뮬레이션 결과를 포함하는 최종 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 3차원 광전자 시뮬레이션 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 최종 시뮬레이션 결과는 상기 이미지 센서의 광전류(Photocurrent) 값 및 상기 이미지 센서의 양자 효율(Quantum efficiency)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 3차원 광전자 시뮬레이션 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 백엔드 공정 후 구조는 상기 이미지 센서를 구성하는 연결 메탈(Interconnection metal)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 3차원 광전자 시뮬레이션 방법. - 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 이미지 센서에 포함되는 4*4 픽셀 어레이에 대해 수행되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 3차원 광전자 시뮬레이션 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 공정 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계는 상기 이미지 센서에 포함되는 2*2 픽셀 어레이에 대해 수행되고,
상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계는 상기 2*2 픽셀 어레이가 중심에 위치하는 4*4 픽셀 어레이에 대해 수행되고,
상기 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 단계는 상기 공정 시뮬레이션 결과를 재사용하여 형성한 상기 4*4 픽셀 어레이의 공정 시뮬레이션 결과를 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과와 통합한 결과를 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하고,
상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계는 상기 4*4 픽셀 어레이에 대해 수행되고,
상기 최종 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계는 상기 4*4 픽셀 어레이의 상기 픽셀 별로 분할한 결과와 상기 4*4 픽셀 어레이의 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 이용하여 상기 2*2 픽셀 어레이에 대해 수행되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 3차원 광전자 시뮬레이션 방법. - 컴퓨터 시스템에 의해 수행되는, 이미지 센서의 실리콘 기판의 도핑 프로파일을 포함하는 공정 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계;
상기 컴퓨터 시스템에 의해 수행되는, 이미지 센서의 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계;
상기 공정 시뮬레이션 결과와 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 전달 받아 시뮬레이션 통합 결과를 생성하는 단계;
상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과와 광학용 메쉬를 전달받아 상기 컴퓨터 시스템에 의해 수행되는, 이미지 센서의 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계;
상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 상기 시뮬레이션 통합 결과와 통합한 결과를 선택적으로 재사용하여 확장한 결과를 생성하고, 상기 통합한 결과 또는 상기 확장한 결과를 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 단계; 및
상기 픽셀 별로 분할한 결과를 전달받아 상기 컴퓨터 시스템에 의해 수행되는, 이미지 센서의 전기적 크로스토크 시뮬레이션 결과를 포함하는 최종 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계를 포함하는 컴퓨터 시스템에 의해 수행되는, 이미지 센서의 3차원 광전자 시뮬레이션 방법. - 제8 항에 있어서,
상기 최종 시뮬레이션 결과는 상기 이미지 센서의 광전류 값 및 상기 이미지 센서의 양자 효율을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 3차원 광전자 시뮬레이션 방법. - 제8 항에 있어서,
상기 공정 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계, 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계 및 상기 시뮬레이션 통합 결과를 생성하는 단계는 상기 이미지 센서에 포함되는 2*2 픽셀 어레이가 중심에 위치하는 4*4 픽셀 어레이에 대해 수행되고,
상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계는 상기 2*2 픽셀 어레이에 대해 수행되고,
상기 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 단계는 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 재사용하여 형성한 상기 4*4 픽셀 어레이의 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 상기 시뮬레이션 통합 결과와 통합한 결과를 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하고,
상기 최종 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계는 상기 4*4 픽셀 어레이의 상기 픽셀 별로 분할한 결과를 이용하여 상기 2*2 픽셀 어레이에 대해 수행되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 3차원 광전자 시뮬레이션 방법. - 제8 항에 있어서,
상기 공정 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계, 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계, 시뮬레이션 통합 결과를 생성하는 단계 및 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계는 상기 이미지 센서를 구성하는 제1 픽셀이 포함되는 2*2 픽셀 어레이에 대해 수행되고,
상기 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 단계는 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 재사용하여 형성한 상기 제1 픽셀이 중심에 위치하는 3*3 픽셀 어레이의 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 상기 시뮬레이션 통합 결과를 재사용하여 형성한 상기 3*3 픽셀 어레이의 시뮬레이션 통합 결과와 통합한 결과를 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하고,
상기 최종 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계는 상기 3*3 픽셀 어레이의 상기 픽셀 별로 분할한 결과를 이용하여 상기 제1 픽셀에 대해 수행되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 3차원 광전자 시뮬레이션 방법. - 제8 항에 있어서,
상기 공정 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계, 상기 백엔드 공정 후 구조의 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계, 시뮬레이션 통합 결과를 생성하는 단계 및 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계는 상기 이미지 센서를 구성하는 2*2 픽셀 어레이에 대해 수행되고,
상기 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하는 단계는 상기 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 재사용하여 형성한 상기 2*2 픽셀 어레이가 중심에 위치하는 4*4 픽셀 어레이의 광학 크로스토크 시뮬레이션 결과를 상기 시뮬레이션 통합 결과를 재사용하여 형성한 상기 4*4 픽셀 어레이의 시뮬레이션 통합 결과와 통합한 결과를 픽셀 별로 분할한 결과를 생성하고,
상기 최종 시뮬레이션 결과를 생성하는 단계는 상기 픽셀 별로 분할한 결과를 이용하여 상기 2*2 픽셀 어레이에 대해 수행되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 3차원 광전자 시뮬레이션 방법.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130043664A KR102087227B1 (ko) | 2013-04-19 | 2013-04-19 | 이미지 센서의 크로스토크 예측 정확도를 배가한 3차원 광전자 시뮬레이션 방법 |
| US14/254,337 US10318678B2 (en) | 2013-04-19 | 2014-04-16 | Method of three-dimensional optoelectrical simulation of image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130043664A KR102087227B1 (ko) | 2013-04-19 | 2013-04-19 | 이미지 센서의 크로스토크 예측 정확도를 배가한 3차원 광전자 시뮬레이션 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140125622A KR20140125622A (ko) | 2014-10-29 |
| KR102087227B1 true KR102087227B1 (ko) | 2020-04-14 |
Family
ID=51729673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130043664A KR102087227B1 (ko) | 2013-04-19 | 2013-04-19 | 이미지 센서의 크로스토크 예측 정확도를 배가한 3차원 광전자 시뮬레이션 방법 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10318678B2 (ko) |
| KR (1) | KR102087227B1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005203400A (ja) | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Sony Corp | 半導体装置のシミュレーション方法、半導体装置のデバイスシミュレーション方法及び半導体装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100467978B1 (ko) * | 2001-08-20 | 2005-01-24 | (주)시아이센서 | 3차원 시뮬레이션을 이용한 이미지 센서의 최적화 제조방법 |
| KR101003939B1 (ko) * | 2008-09-04 | 2010-12-30 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지 센서의 크로스토크 측정방법 |
| JP5254762B2 (ja) * | 2008-11-28 | 2013-08-07 | キヤノン株式会社 | 撮像装置、撮像システム、及び撮像装置における信号の補正方法 |
-
2013
- 2013-04-19 KR KR1020130043664A patent/KR102087227B1/ko active IP Right Grant
-
2014
- 2014-04-16 US US14/254,337 patent/US10318678B2/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005203400A (ja) | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Sony Corp | 半導体装置のシミュレーション方法、半導体装置のデバイスシミュレーション方法及び半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20140316760A1 (en) | 2014-10-23 |
| US10318678B2 (en) | 2019-06-11 |
| KR20140125622A (ko) | 2014-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11405576B2 (en) | Image sensor and image-capturing device | |
| JP6651478B2 (ja) | 画像センサにおける画素ビニング | |
| CN110087005B (zh) | 一种彩色偏振式cis及图像处理方法、存储介质 | |
| JP5331107B2 (ja) | 撮像装置 | |
| JP5503458B2 (ja) | 固体撮像素子および撮像装置 | |
| CN102714738B (zh) | 固体摄像元件和摄像装置 | |
| KR102136852B1 (ko) | Tfa 기반의 시모스 이미지 센서 및 그 동작방법 | |
| CN106210572B (zh) | 图像传感器以及操作图像传感器的方法 | |
| US20170374306A1 (en) | Image sensor system with an automatic focus function | |
| CN104380714B (zh) | 拍摄元件和拍摄装置 | |
| CN102484723B (zh) | 固体摄像元件、摄像装置以及信号处理方法 | |
| KR20110084367A (ko) | 촬상 장치 | |
| KR20170007736A (ko) | 이종 화소 구조를 갖는 이미지 센서 | |
| KR20210028808A (ko) | 이미지 센서 및 이를 포함하는 촬상 장치 | |
| JP6760486B2 (ja) | 撮像装置 | |
| CN111739900A (zh) | 图像传感器、图像感光的方法、芯片及电子设备 | |
| CN110505422B (zh) | 一种cis和终端 | |
| CN110445998B (zh) | 一种彩色偏振式cis及图像处理方法、存储介质 | |
| JPWO2018062303A1 (ja) | 撮像素子および電子カメラ | |
| JP6039567B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| US11165984B2 (en) | Camera system with complementary pixlet structure | |
| CN207251823U (zh) | 成像设备和成像系统 | |
| KR102087227B1 (ko) | 이미지 센서의 크로스토크 예측 정확도를 배가한 3차원 광전자 시뮬레이션 방법 | |
| JP2022067391A (ja) | 光電変換装置、撮像システム、移動体、半導体基板 | |
| CN108370421B (zh) | 一种彩色滤光片阵列以及利用其的图像传感器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |