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KR102481481B1 - 이미지 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR102481481B1
KR102481481B1 KR1020150179206A KR20150179206A KR102481481B1 KR 102481481 B1 KR102481481 B1 KR 102481481B1 KR 1020150179206 A KR1020150179206 A KR 1020150179206A KR 20150179206 A KR20150179206 A KR 20150179206A KR 102481481 B1 KR102481481 B1 KR 102481481B1
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이경덕
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삼성전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 서로 반대되는 제1 면 및 제2 면을 구비하는 반도체층, 상기 반도체층 내에 형성되고, 각각 제1 광전 변환 소자 및 제2 광전 변환 소자를 포함하는 복수의 단위 화소들, 인접하는 단위 화소들을 분리하는 화소 분리막, 및 상기 제1 광전 변환 소자 및 상기 제2 광전 변환 소자 사이에 위치하는 제1 소자 분리막을 포함한다. 상기 화소 분리막은 상기 제1 소자 분리막과 상이한 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

이미지 센서 및 그 제조 방법{Image sensor and method of manufacturing the same}
본 발명의 기술적 사상은 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 후면 조사형 구조의 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
이미지 센서는 광학 이미지 신호를 전기 신호로 변환시키는 장치로써, 디지털 카메라, 휴대전화용 카메라 및 휴대용 캠코더와 같은 일반 소비자용 전자기기뿐만 아니라, 자동차, 보안장치 및 로봇에 장착되는 카메라에도 사용되고 있다. 다만, 이미지 센서 내에서 발생하는 크로스토크는 이미지 센서를 이용하여 얻어지는 영상의 화질을 저하시키고, 또한 이미지 센서를 이용한 자동 초점 형성 능력을 저하시킬 수 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 광전 변환 소자 간의 분리도를 향상시킬 수 있는 이미지 센서를 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상기 이미지 센서의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 서로 반대되는 제1 면 및 제2 면을 구비하는 반도체층, 상기 반도체층 내에 형성되고, 각각 제1 광전 변환 소자 및 제2 광전 변환 소자를 포함하는 복수의 단위 화소들, 인접하는 단위 화소들을 분리하는 화소 분리막, 및 상기 제1 광전 변환 소자 및 상기 제2 광전 변환 소자 사이에 위치하는 제1 소자 분리막을 포함하며, 상기 화소 분리막은 상기 제1 소자 분리막과 상이한 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 화소 분리막과 상기 제1 소자 분리막은 상기 제2 면으로부터 상기 제1 면을 향하여 연장하고, 상기 화소 분리막은 상기 제1 소자 분리막보다 상기 제1 면에 인접한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 화소 분리막과 상기 제1 소자 분리막은 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향하여 연장하고, 상기 화소 분리막은 상기 제1 소자 분리막보다 상기 제2 면에 인접한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 화소 분리막과 상기 제1 소자 분리막은 각각 제1 폭 및 제2 폭으로 연장하되, 상기 제1 폭은 상기 제2 폭보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 화소 분리막과 상기 제1 소자 분리막은 각각 제1 폭 및 제2 폭으로 연장하되, 상기 제1 폭은 상기 제2 폭보다 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 화소 분리막은 상기 반도체층을 구성하는 물질보다 굴절율이 낮은 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 소자 분리막과 교차하며, 상기 제1 광전 변환 소자 및 상기 제2 광전 변환 소자의 내에 위치하는 제2 소자 분리막을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 소자 분리막의 양 단과 상기 제2 소자 분리막의 양 단은 상기 화소 분리막과 접하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 소자 분리막의 양 단과 상기 제2 소자 분리막의 양 단은 상기 화소 분리막으로부터 이격되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 소자 분리막 및 제2 소자 분리막이 교차하여 형성되는 교차 영역은, 상기 단위 화소의 중심으로부터 가장자리 방향으로 일정거리 이격된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 면 상에 형성되는 배선층 및 상기 제2 면 상에 형성되는 컬러필터층 및 마이크로 렌즈층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 서로 반대되는 제1 면 및 제2 면을 구비하고, 내부에 복수개의 단위 화소들이 배열된 화소 어레이 영역을 포함하는 실리콘 기판, 분리 트렌치에 절연 물질이 매립되어 형성되고, 인접하는 단위 화소들을 분리하는 화소 분리 영역, 상기 기판의 제1 면 상에 형성된 배선층, 및 상기 기판의 제2 면 상에 형성된 컬러필터층 및 마이크로 렌즈층을 포함하고, 상기 단위 화소들 각각은, 2 이상의 광전 변환 소자들, 및 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에 형성되는 소자 분리 영역을 포함하고, 상기 화소 분리 영역과 상기 소자 분리 영역은 서로 상이한 폭 또는 깊이를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 소자 분리 영역은 상기 광전 변환 소자와 상이한 도전형 물질이 이온 주입되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 소자 분리 영역은 분리 트렌치에 절연 물질이 매립되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 소자 분리 영역은, 상기 2 이상의 광전 변환 소자들을 각각 분리하는 제1 소자 분리막과, 광전 변환 소자 각각의 내부에 형성된 제2 소자 분리막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 이미지 센서는 인접하는 단위 화소들을 분리하는 화소 분리 영역과, 각 단위 화소 내에 구비되어 광전 변환 소자들을 분리할 수 있는 소자 분리 영역을 포함함으로써, 광학적 크로스토크 및 전기적 크로스토크를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 단위 화소를 설명하기 위한 단위 화소의 일부분의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따라 도 4에 도시된 단위 화소의 일부분을 반도체 기판 상에 구현시킨 평면도이다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상의 이미지 센서에 이용되는 위상 검출 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 단면도이다.
도 8은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 평면도이다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 단면도이다.
도 10는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 단면도이다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 단면도이다.
도 12는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 단면도이다.
도 13은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 단면도이다.
도 14는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 단면도이다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 평면도이다.
도 16은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 평면도이다.
도 17은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 평면도이다.
도 18 내지 도 21은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 요부 단면도들이다.
도 22 내지 도 23은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 요부 단면도들이다.
도 24은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 이미지 센서 칩을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 25는 도 24의 이미지 센서 칩이 이용되는 카메라 장치를 나타내는 도면이다.
도 26은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", 또는 "연결되어" 위치한다고 언급할 때는, 상술한 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", 또는 "직접 연결되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제1, 제2등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 하나의 구성요소가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상술한 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 구성 요소가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 이하 실시예들은 하나 또는 복수개를 조합하여 구성할 수도 있다.
이하에서 설명하는 이미지 센서는 다양한 구성을 가질 수 있고 여기서는 필요한 구성만을 예시적으로 제시하며, 본 발명 내용이 이에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 평면도이다.
구체적으로, 이미지 센서(100)는 반도체 기판(110)에 형성된 화소 어레이 영역(SAR, 또는 센서 어레이 영역), 로직 영역(LR, logic region) 및 패드 영역(PR, pad region)을 포함할 수 있다.
반도체 기판(110)은 예를 들면, 실리콘(Si, silicon)을 포함할 수 있다. 또는 반도체 기판(110)은 게르마늄(Ge, germanium)과 같은 반도체 원소, 또는 SiC (silicon carbide), GaAs(gallium arsenide), InAs (indium arsenide), 및 InP (indium phosphide)와 같은 화합물 반도체를 포함할 수 있다.
반도체 기판(110)은 SOI(silicon on insulator) 구조 또는 BOX 층(buried oxide layer)을 포함할 수 있다. 반도체 기판(110) 도전 영역, 예를 들면 불순물이 도핑된 웰 (well), 또는 불순물이 도핑된 구조물을 포함할 수 있다. 이미지 센서(100)는 예를 들면, 시모스 이미지 센서(CIS, CMOS Image Sensor)일 수 있다.
화소 어레이 영역(SAR)은 매트릭스(matrix) 형태로 배치된 복수의 단위 화소(125)를 포함한다. 로직 영역(LR)은 화소 어레이 영역(SAR)의 가장자리를 따라서 위치할 수 있다. 로직 영역(LR)은 화소 어레이 영역(SAR)의 네 개의 가장자리를 따라서 모두 위치하는 것으로 도시되었으나 이에 한정되지 않으며, 화소 어레이 영역(SAR)의 두 개의 가장자리 또는 세 개의 가장자리를 따라서 위치할 수 있다.
로직 영역(LR)은 복수의 트랜지스터들을 포함하는 전자 소자들로 구성되며, 화소 어레이 영역(SAR)의 각 단위 화소(125)에 일정한 신호를 제공하거나 화소 어레이 영역(SAR)으로부터의 출력 신호를 제어한다. 로직 영역(LR)은 예를 들면, 타이밍 발생기 (timing generator), 행 디코더 (row decoder), 행 드라이버(row driver), 상관 이중 샘플러(correlated double sampler: CDS), 아날로그 디지탈 컨버터 (analog to digital converter: ADC), 래치부(latch), 열 디코더(column decoder) 등을 포함할 수 있다.
화소 어레이 영역(SAR)에 있는 복수의 단위 화소(125)들은 상기 행 드라이버로부터 행 선택 신호, 리셋 신호, 전하 전송 신호 등과 같은 복수의 구동 신호를 수신하여 구동될 수 있다. 또한, 복수의 단위 화소(125)들에서 광전 변환된 전기적인 출력 신호는 상기 상관 이중 샘플러에 제공될 수 있다. 상기 타이밍 발생기는 상기 행 디코더 및 열 디코더에 타이밍 신호 및 제어 신호를 제공할 수 있다.
상기 행 드라이버는 상기 행 디코더에서 디코딩된 결과에 따라 복수의 단위 화소(125)를 구동하기 위한 복수의 구동 신호를 제공하며, 복수의 단위 화소(125)가 매트릭스 형태로 배열된 경우에는 매트릭스의 각 행 별로 구동 신호를 제공할 수 있다. 상기 상관 이중 샘플러는 복수의 단위 화소(125)로부터의 출력 신호를 수신하여 유지 및 샘플링할 수 있다. 즉, 상기 상관 이중 샘플러는 특정한 노이즈(noise) 레벨과 상기 출력 신호에 의한 신호 레벨을 이중으로 샘플링하여, 노이즈 레벨과 신호 레벨과의 차이에 해당하는 차이 레벨을 출력할 수 있다.
상기 아날로그 디지탈 컨버터는 상기 차이 레벨에 해당하는 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 상기 래치부는 디지탈 신호를 래치하고, 래치된 신호는 상기 열 디코더에서의 디코딩 결과에 따라 순차적으로 출력될 수 있다.
단위 화소(125)는 예를 들면, 수동 픽셀 센서(passive pixel sensor) 또는 능동 픽셀 센서(active pixel sensor)일 수 있다. 단위 화소(125)는 예를 들면, 빛을 센싱하는 광전 변환 소자, 광전 변환 소자에 의해 생성된 전하를 전달하는 트랜스퍼 트랜지스터(transfer transistor), 전달된 전하를 저장하는 플로팅 확산 영역(floating diffusion region)을 주기적으로 리셋(reset)시키는 리셋 트랜지스터 및 플로팅 확산 영역에 충전된 전하에 따른 신호를 버퍼링(buffering)하는 소스 팔로워(source follower)를 포함할 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 각 단위 화소(125)는 서로 독립적인 2 이상의 광전 변환 소자를 포함할 수 있으며, 상기 광전 변환 소자들은 각각 독립적인 신호를 출력할 수 있다. 단위 화소(125)들 간의 분리도를 높이기 위하여 화소 분리막을 구비할 수 있으며, 또한 각 단위 화소(125)에 구비된 광전 변환 소자들 간의 분리도를 높이기 위하여 소자 분리막을 구비할 수 있다.
패드 영역(PR, pad region)에는 외부 장치 또는 패키지 베이스 기판과 전기적 신호를 주고받는데 이용되는 복수의 패드(130)를 포함한다. 패드 영역(PR)은 화소 어레이 영역(SAR)의 주위에 배치된다. 패드 영역(PR)에 형성되는 복수의 패드(130)는 단위 화소(125)와 전기적으로 연결되며, 화소 어레이 영역(SAR)의 주위를 따라서 배치된다. 복수의 패드(130)는 예를 들면, 금속, 금속 질화물 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 반도체 기판(110)에는 복수의 패드(130)와 로직 영역(LR)에 포함되는 전자 소자 및 화소 어레이 영역(SAR)에 포함되는 복수의 단위 화소(125)를 전기적으로 연결하는 도전 배선과 도전 플러그가 형성될 수 있다. 상기 도전 배선과 상기 도전 플러그는 예를 들면, 금속, 금속 질화물 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
화소 어레이 영역(SAR)과 대비하여, 로직 영역(LR)과 패드 영역(PR)을 함께 주변 회로 영역(PCR, peripheral circuit region)이라 호칭할 수 있으며, 주변 회로 영역(PCR)은 이미지 센서(100)를 이루는 반도체 기판(110)에서 화소 어레이 영역(SAR) 이외의 영역을 의미한다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 단면 구성도이다.
구체적으로, 이미지 센서(100)는 반도체 기판(110)에 형성된 화소 어레이 영역(SAR, sensor array region), 로직 영역(LR, logic region) 및 패드 영역(PR, pad region)을 포함할 수 있다. 반도체 기판(110)은 서로 반대되는 제1 면(110a) 및 제2 면(110b)을 가진다. 반도체 기판(110)의 제1 면(110a)은 반도체 기판(110)의 하면 또는 상면일 수 있다. 반도체 기판(110)의 제2 면(110b)은 반도체 기판(110)의 상면 또는 하면일 수 있다.
화소 어레이 영역(SAR)은 매트릭스(matrix) 형태로 배치된 복수의 단위 화소(125)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 단위 화소(125)들은 화소 분리막에 의하여 서로 구분될 수 있다. 복수의 단위 화소(125) 및 복수의 패드(130)는 반도체 기판(110)의 제1 면(110a)에 형성될 수 있다. 복수의 단위 화소(125) 상에는 복수의 컬러필터층(127) 및 복수의 마이크로 렌즈층(150)이 차례로 형성되어 있다.
이때, 각 단위 화소(125)는 2 이상의 광전 변환 소자들을 포함할 수 있으며, 상기 2 이상의 광전 변환 소자들은 소자 분리막에 의하여 구분될 수 있다.
복수의 컬러필터층(127)는 예를 들면, R(red) 필터, B(blue) 필터 및 G(green) 필터를 포함할 수 있다. 또는 복수의 컬러필터층(127)는 C(cyan) 필터, Y(yellow) 필터 및 M(Magenta) 필터를 포함할 수 있다. 각 단위 화소(125) 상에는 R 필터, B 필터 및 G 필터 중 하나의 컬러필터층(127), 또는 C 필터, Y 필터 및 M 필터 중 하나의 컬러필터층(127)가 형성되어, 각 단위 화소(125)는 입사광의 성분을 감지하여 하나의 색을 인식할 수 있다.
복수의 마이크로 렌즈층(150)은 화소 어레이 영역(SAR)의 입사광을 단위 화소(125)에 집광시킬 수 있다. 단위 화소(125)가 광전 변환 소자(예컨대 포토 다이오드)를 포함하는 경우, 복수의 마이크로 렌즈층(150)은 화소 어레이 영역(SAR)의 입사광을 단위 화소(125)의 광전 변환 소자에 집광시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
이미지 센서(100)는 화소 어레이 영역(SAR) 및 CMOS 제어 회로들(120, 122)을 포함할 수 있다. 화소 어레이 영역(SAR)은 매트릭스 형태로 배치된 복수의 단위 화소(125)들을 포함할 수 있다. CMOS 제어 회로들(120, 122)은 화소 어레이 영역(SAR)의 주위에 배치될 수 있고, 복수의 CMOS 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
각 단위 화소(125)는 2 이상의 광전 변환 소자들을 구비할 수 있으며, CMOS 제어 회로들(120, 122)은 상기 광전 변환 소자들 각각에 일정한 신호를 제공하거나 광전 변환 소자들의 출력 신호를 제어할 수 있다.
예를 들어, CMOS 제어 회로(120)는 로우 드라이버(row driver) 등을 포함할 수 있고, CMOS 제어 회로(122)는 CDS(correlated double sampling), 비교기 및 아날로그-디지털 변환기 등을 포함할 수 있다. 여기서, 단위 화소(125)의 구조는 화소를 구성하는 요소에 따라 다양하며, 1 내지 5개의 트랜지스터들을 구비한 구조가 널리 응용되고 있다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 단위 화소를 설명하기 위한 단위 화소의 일부분의 회로도이고, 도 5는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따라 도 4에 도시된 단위 화소의 일부분을 반도체 기판 상에 구현시킨 평면도이다.
구체적으로, 단위 화소(125)는 도 4에 도시한 바와 같이 빛을 센싱하는 광전 변환 소자(132), 광전 변환 소자(132)에 의해 생성된 전하를 전달하는 트랜스퍼 트랜지스터(transfer transistor, Tx, 134), 전달된 전하를 저장하는 플로팅 확산 영역(FD: floating diffusion region)을 주기적으로 리셋(reset)시키는 리셋 트랜지스터(Rx, 136) 및 플로팅 확산 영역(FD)에 충전된 전하에 따른 신호를 버퍼링(buffering)하는 소스 팔로워(source follower: 138)를 포함한다.
소스 팔로워(138)는 직렬로 연결된 2개의 MOS 트랜지스터(M1, R1)로 구성될 수 있다. 리셋 트랜지스터(136)의 일단 및 모스 트랜지스터(M1)의 일단은 전원 전압(VDD)에 연결되며, 모스 트랜지스터(R1)의 게이트 전극은 로(row) 선택 신호 라인(RSEL)에 연결되고, 모스 트랜지스터(R1)의 일단은 칼럼 선택 라인(SEL)에 연결된다.
한편, 각 단위 화소(125)는 복수의 광전 변환 소자(132)들을 구비할 수 있고, 또한 상기 복수의 광전 변환 소자(132)에 대응하는 개수의 트랜스퍼 트랜지스터(134), 플로팅 확산 영역(FD), 리셋 트랜지스터(136), 소스 팔로워(138)를 가질 수 있다.
단위 화소(125)는 도 5에 도시된 바와 같이 반도체 기판 상에 집적된다. 즉, 반도체 기판 상부에 액티브 영역(115)이 형성된다. 액티브 영역(115)은 광전 변환 소자 영역(115a) 및 트랜지스터 영역(115b)으로 구성된다. 광전 변환 소자 영역(115a)은 단위 화소(125)로 규정된 반도체 기판(300)의 소정 부분을 점유하도록, 예컨대, 사각판 형태로 형성될 수 있다.
트랜지스터 영역(115b)은 포토 다이오드 영역(115a)의 일면과 접하면서 적어도 한 부분 이상 절곡된 라인 형태로 형성될 수 있다. 트랜지스터 영역(115b)은 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(134a), 리셋 트랜지스터의 게이트 전극(136a), 소스 팔로워의 게이트 전극(138a, 139a)이 형성되어 있다.
한편, 각 단위 화소(125)는 소자 분리막에 의하여 분리된 2 이상의 광전 변환 소자 영역(115a)을 가질 수 있고, 2 이상의 트랜지스터 영역(115b)을 가질 수 있다. 2 이상의 광전 변환 소자 영역(115a)들은 각각 서로 다른 트랜지스터 영역(115b)과 연결될 수 있다.
이상과 같은 구조 및 회로를 갖는 이미지 센서는 카메라나 캠코더 등의 영상 촬영 장치에 장착되어 피사체의 영상을 얻는데 이용될 뿐만 아니라 자동 초점 센서(auto focus sensor)로도 활용될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서는 각각의 단위 화소(125)에 포함된 2 이상의 광전 변환 소자로부터 얻어지는 2 이상의 신호들을 비교하여 위상차 검출 방식을 이용한 자동 초점을 형성할 수 있으며, 또한 자동 초점을 형성하지 않는 경우에는 각 단위 화소(125)에서 얻어지는 2 이상의 신호를 이용하여 화상 정보를 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상의 이미지 센서에 이용되는 위상 검출 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 위상 검출 방식은 피사체(140)로부터 입사되는 빛은 렌즈(142)를 통하여 이미지 센서의 광전 변환 소자(144L, 144R)로 입사될 수 있다. 위상 검출 방식은 피사체(140)로부터 입사되는 빛을 2개로 나누고, 나누어진 빛의 위상을 비교하여 자동 초점을 형성할 수 있다.
예를 들어, 광전 변환 소자(144L, 144R)는 서로 독립적인 제1 광전 변환 소자(144L)와 제2 광전 변환 소자(144R)로 이루어질 수 있다. 자동 초점을 수행하는 동안, 빛이 입사된 제1 광전 변환 소자(144L)와 제2 광전 변환 소자(144R)는 각각 제1 신호(Sig L) 및 제2 신호(Sig R)을 출력할 수 있다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 피사체(140)로부터 입사되는 빛(L1 및 L2)의 초점은 광전 변환 소자(144L, 144R)의 전방에 형성될 수 있다. 자동 초점은 제1 신호(Sig L)와 제2 신호(Sig R)를 비교하여 계산된 렌즈(142)의 이동 거리를 이용하여 렌즈(142)를 광전 변환 소자(144L, 144R) 방향으로 이동시킴으로써 형성될 수 있다. 반면, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 피사체(140)로부터 입사되는 빛(L1 및 L2)의 초점은 광전 변환 소자(144L, 144R)의 후방에 형성될 수 있다. 자동 초점은 제1 신호(Sig L)와 제2 신호(Sig R)를 비교하여 계산된 렌즈(142)의 이동 거리를 이용하여 렌즈(142)를 피사체(140) 방향으로 이동시킴으로써 형성될 수 있다.
결과적으로, 도 6의 (b)와 같이, 피사체(140)로부터 입사되는 빛(L1 및 L2)에 따라 제1 광전 변환 소자(144L)와 제2 광전 변환 소자(144R)가 출력하는 제1 신호(Sig L)와 제2 신호(Sig R)가 동일한 경우, 렌즈(142)를 이동시키지 않고 자동 초점이 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 단면도이다. 도 8은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 평면도이다.
도 7을 참조하면, 이미지 센서(200a)는 반도체층(210), 화소 분리막(240), 소자 분리막(250), 컬러필터층(260), 마이크로 렌즈층(270), 배선층(280), 및 캐리어 기판(carrier substrate, 290)을 포함할 수 있다. 캐리어 기판(290)은 실리콘 기판일 수 있다.
반도체층(210)은 제1 면(211) 및 제1 면(211)과 대향되어 있는 제2 면(212)을 포함할 수 있다. 반도체층(210)은 실리콘 기판을 포함할 수 있고, 제1 면(211)은 실리콘 기판의 전면측이고, 제2 면(212)은 실리콘 기판의 후면측일 수 있다. 반도체층(210)은 실리콘 기판 상에 형성된 에피택셜층일 수 있다.
상기 반도체층(210) 내에는 복수개의 단위 화소(220)가 배열될 수 있으며, 각 단위 화소(220)는 2 이상의 광전 변환 소자(230L, 230R)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 단위 화소(220)는 제1 광전 변환 소자(230L)와 제2 광전 변환 소자(230R)를 포함할 수 있다. 광전 변환 소자(230L, 230R)는 외부로부터 입사되는 빛에 응답하여 광전자를 생성할 수 있다. 광전 변환 소자(230L, 230R)는 포토다이오드(photodiode), 포토트랜지스터(phototransistor), 포토게이트(photogate) 또는 핀드 포토다이오드(pinned photodiode)로 구현될 수 있다.
화소 분리막(240)은 인접하는 단위 화소(220) 사이에 형성되어, 단위 화소(220)들을 구분할 수 있다. 화소 분리막(240)은 반도체층(210) 내에 형성된 화소 분리 트랜치(240T, isolation trench)에 절연 물질층이 매립되어 형성될 수 있다. 화소 분리막(240)은 화소 분리 트랜치(240T)에 매립된 절연 물질층, 예컨대 산화물(oxide)일 수 있다. 화소 분리막(240)은 반도체층(210)을 구성하는 물질보다 굴절율이 더 낮은 물질로 구성될 수 있다.
화소 분리 트랜치(240T)는 제2 면(212)에서 제1 면(211) 방향으로 또는 제1 면(211)에서 제2 면(212) 방향으로 형성될 수 있다. 화소 분리 트랜치(240T)는 제2 면(212) 및 제1 면(211) 간에 수직하게 형성될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 화소 분리 트랜치(240T)는 제2 면(212) 및 제1 면(211) 간에 수직하게 관통된 관통형 분리 트랜치일 수 있으며, 화소 분리막(240)은 관통형 분리 트랜치에 매립된 절연 물질층일 수 있다. 다만, 도 7에 도시된 것과 다르게, 화소 분리 트랜치(240T)는 제2 면(212)으로부터 제1 면(211)을 향하여 형성됨과 아울러 제1 면(211)으로부터 일정거리 이격된 부분형 분리 트랜치일 수 있으며, 또한 제1 면(211)으로부터 제2 면(212)을 향하여 형성됨과 아울러 제2 면(212)으로부터 일정거리 이격된 부분형 분리 트랜치일 수 있다.
화소 분리 트랜치(240T)는 제1 면(211) 및 제2 면(212) 사이에서 깊게 형성되어 있어 딥 트랜치(deep trench)라고 명명될 수 있다. 화소 분리막(240)을 딥 트랜치 형태로 형성함으로써 광학적 크로스토크(optical crosstalk)와 전기적 크로스토크(electrical crosstalk)가 감소될 수 있다. 광학적 크로스토크는 컬러필터층(260)을 통한 입사광(incident light)이 인접한 광전 변환 소자로 전달되는 현상이고, 전기적 크로스토크는 공핍 영역(depletion region)에서 생성되는 전자 홀 쌍(electron hole pair)이 인접한 광전 변환 소자로 전달되는 현상을 의미할 수 있다.
소자 분리막(250)은 반도체층(210) 내에 형성된 소자 분리 트랜치(250T)에 절연 물질층이 매립되어 형성될 수 있다. 소자 분리막(250)은 소자 분리 트랜치(250T)에 매립된 절연 물질층, 예컨대 산화물(oxide)일 수 있다. 소자 분리막(250)은 반도체층(210)을 구성하는 물질보다 굴절율이 더 낮은 물질로 구성될 수 있다.
소자 분리 트랜치(250T)는 제2 면(212)에서 제1 면(211) 방향으로 연장하거나 또는 제1 면(211)에서 제2 면(212) 방향으로 연장하도록 형성될 수 있다. 소자 분리 트랜치(250T)는 제2 면(212) 및 제1 면(211) 간에 수직하게 형성될 수 있다.
소자 분리 트랜치(250T)는 제1 면(211) 및 제2 면(212) 사이에서 깊게 형성되어 있는 딥 트랜치일 수 있다. 소자 분리막(250)은 딥 트랜치 형태로 형성되어, 제1 광전 변환 소자(230L)와 제2 광전 변환 소자(230R)의 분리도를 향상시킬 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 소자 분리 트랜치(250T)는 제2 면(212) 및 제1 면(211) 간에 수직하게 관통된 관통형 분리 트랜치일 수 있으며, 소자 분리막(250)은 관통형 분리 트랜치에 매립된 절연 물질층일 수 있다. 다만, 도 7에 도시된 것과 다르게, 소자 분리 트랜치(250T)는 제2 면(212)으로부터 제1 면(211)을 향하여 형성됨과 아울러 제1 면(211)으로부터 일정거리 이격된 부분형 분리 트랜치일 수 있으며, 또한 제1 면(211)으로부터 제2 면(212)을 향하여 형성됨과 아울러 제2 면(212)으로부터 일정거리 이격된 부분형 분리 트랜치일 수 있다.
한편, 일부 실시예들에서, 화소 분리막(240)과 소자 분리막(250)은 서로 상이한 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 화소 분리막(240)과 소자 분리막(250)은 각각 제1 폭(W1) 및 제2 폭(W2)을 가질 수 있으며, 도 7에 도시된 바와 같이 화소 분리막(240)의 제1 폭(W1)은 소자 분리막(250)의 제2 폭(W2)보다 클 수 있다. 다만, 도 7에 도시된 것과 달리, 화소 분리막(240)의 제1 폭(W1)은 소자 분리막(250)의 제2 폭(W2)보다 작을 수 있다.
상기 반도체층(210)의 제1 면(211)의 상부에 배선층(280)이 형성될 수 있다. 배선층(280)은 금속간 절연층(282)과 다층 금속 배선(284)을 포함할 수 있다. 금속간 절연층(282)은 산화막(oxide layer), 또는 산화막과 질화막(nitride layer)의 복합막(composite layer)으로 형성될 수 있다. 산화막은 실리콘 산화막(silicon oxide layer)일 수 있다. 다층 금속 배선(284)은 반도체층(210)에 형성된 광전 변환 소자(230L, 230R)나 앞서 설명한 트랜지스터들의 센싱 동작에 필요한 전기 배선일 수 있다. 또한, 다층 금속 배선(284)은 광전 변환 소자(230L, 230R)를 통과하여 입사되는 빛을 다시 광전 변환 소자(230L, 230R)로 반사하는데 이용될 수 있다. 다층 금속 배선(284)은 구리, 티타늄 또는 질화 티타늄(titanium nitride)일 수 있다.
반도체층(210)의 제2 면(212)의 상부에 컬러필터층(260) 및 마이크로 렌즈층(270)이 형성될 수 있다. 컬러필터층(260)은 가시영역의 파장들을 통과시킨다. 예컨대, 컬러필터층(260)은 각각의 단위 화소(220) 별로 레드 필터, 그린 필터 또는 블루 필터일 수 있다. 상기 레드 필터는 상기 가시영역의 파장들 중에서 레드 영역의 파장들을 통과시킬 수 있다. 상기 그린 필터는 상기 가시영역의 파장들 중에서 그린 영역의 파장들을 통과시킬 수 있다. 상기 블루 필터는 상기 가시영역의 파장들 중에서 블루 영역의 파장들을 통과시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 컬러필터층(260)은 사이언(cyan) 필터, 마젠타(magenta) 필터 또는 엘로우(yellow) 필터일 수 있다. 상기 사이언 필터는 상기 가시영역의 파장들 중에서 450~550nm 영역의 파장들을 통과시킬 수 있다. 상기 마젠타 필터는 상기 가시영역의 파장들 중에서 510~480 nm 영역의 파장들을 통과시킬 수 있다. 상기 옐로우 필터는 상기 가시영역의 파장들 중에서 500~600nm 영역의 파장들을 통과시킬 수 있다. 마이크로 렌즈층(270)은 외부로부터 입사되는 빛을 집광시킬 수 있다. 다만, 일부 실시예에서는 마이크로 렌즈층(270) 없이 이미지 센서(200a)를 구현할 수 있다.
한편, 이미지 센서(200a)의 단위 화소(220)들은 화소 분리 영역(202)에 의하여 구분될 수 있으며, 또한 각각의 단위 화소(220)에 구비된 제1 광전 변환 소자(230L)와 제2 광전 변환 소자(230R)는 소자 분리 영역(205)에 의하여 구분될 수 있다. 즉, 단위 화소(220)는 화소 분리 영역(202)에 의하여 정의되는 단위 화소 영역(201)에 위치할 수 있으며, 제1 광전 변환 소자(230L)와 제2 광전 변환 소자(230R)는 단위 화소 영역(201) 내에서 소자 분리 영역(205)에 의하여 구분된 제1 영역(203)과 제2 영역(204)에 각각 위치할 수 있다.
한편, 도 8을 참조하면, 소자 분리막(250)은 도 8에 도시된 바와 같이 화소 분리막(240)과 접할 수 있다. 즉, 소자 분리막(250)의 일단은 화소 분리막(240)의 제1 가장자리에 접할 수 있으며, 또한 소자 분리막(250)의 타단은 상기 제1 가장자리와 반대되는 화소 분리막(240)의 제2 가장자리와 접할 수 있다.
다만, 도 8에 도시된 것과 달리, 소자 분리막(250)은 화소 분리막(240)으로부터 일정 거리 이격될 수 있다. 즉, 소자 분리막(250)의 일단은 화소 분리막(240)의 제1 가장자리로부터 이격되고, 소자 분리막(250)의 타단은 상기 제1 가장자리와 반대되는 화소 분리막(240)의 제2 가장자리로부터 이격될 수 있다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 단면도이다.
도 9를 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이 이미지 센서(200a)는 복수개의 단위 화소(220)들을 구비할 수 있으며, 각각의 단위 화소(220)들은 2 이상의 광전 변환 소자(230L, 230R)를 구비할 수 있다.
서로 인접하는 단위 화소(220)들을 제1 단위 화소(220_1)와 제2 단위 화소(220_2)라고 할 때, 제1 단위 화소(220_1)와 제2 단위 화소(220_2)는 그 사이에 구비된 화소 분리막(240)에 의해 분리될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이 제1 단위 화소(220_1)와 제2 단위 화소(220_2) 사이에 구비된 화소 분리막(240)의 우측 방향에서 입사되어 제2 단위 화소(220)로 입사된 빛(L3)은 상기 화소 분리막(240)에 의하여 제1 단위 화소(220)로 진행하지 않을 수 있다.
나아가, 제1 광전 변환 소자(230L)와 제2 광전 변환 소자(230R)는 그 사이에 구비된 소자 분리막(250)에 의하여 분리될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이 제1 광전 변환 소자(230L)와 제2 광전 변환 소자(230R) 사이에 구비된 소자 분리막(250)의 우측 방향에서 입사되어 제2 광전 변환 소자(230R)로 입사된 빛(L4)은 상기 소자 분리막(250)에 의하여 제1 광전 변환 소자(230L)로 진행하지 않을 수 있다.
도 9에서는 광학적 크로스토크를 중심으로 설명하였지만, 화소 분리막(240)을 포함하는 화소 분리 영역(202)은 단위 화소(220)들 간의 전기적 크로스토크를 개선할 수 있다. 또한, 소자 분리막(250)을 포함하는 소자 분리 영역(205)은 개별 단위 화소(220)에 구비된 광전 변환 소자(230L, 230R)들 간의 전기적 크로스토크를 개선할 수 있다.
도 10은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 단면도이다.
도 10을 참조하면, 이미지 센서(200b)는 소자 분리막(251) 및 소자 분리 트랜치(251T)를 제외하고는 도 7과 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 설명의 편의를 위하여 도 7의 설명 부분에서 기술한 내용은 생략하거나 간략히 한다.
일부 실시예들에서, 화소 분리막(240)은 제1 면(211)과 제2 면(212)과 접하도록 형성되는데 반하여, 소자 분리막(251)은 제2 면(212)으로부터 제1 면(211)을 향하여 연장하되 제1 면(211)으로부터 일정거리 이격될 수 있다. 즉, 화소 분리막(240)은 제2 면(212) 및 제1 면(211) 간에 수직하게 관통된 관통형 분리 트랜치에 절연 물질층이 매립되어 형성되고, 소자 분리막(251)은 제2 면(212)으로부터 제1 면(211)을 향하여 형성됨과 아울러 상기 제1 면(211)으로부터 이격되도록 형성된 부분형 분리 트랜치에 절연 물질층이 매립되어 형성될 수 있다.
다만, 도 10에 도시된 것과 달리, 소자 분리막(251)은 제1 면(211)과 제2 면(212)을 수직으로 관통하는 관통형 분리 트랜치에 매립되어 형성되고, 화소 분리막(240)은 제2 면(212)으로부터 제1 면(211)을 향하여 연장하되 제1 면(211)으로부터 일정거리 이격되도록 형성된 부분형 분리 트랜치에 매립되어 형성될 수 있다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 단면도이다.
도 11을 참조하면, 이미지 센서(200c)는 화소 분리막(241), 화소 분리 트랜치(241T), 소자 분리막(251), 및 소자 분리 트랜치(251T)를 제외하고는 도 7과 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 설명의 편의를 위하여 도 7의 설명 부분에서 기술한 내용은 생략하거나 간략히 한다.
화소 분리 트랜치(241T)는 제2 면(212)으로부터 제1 면(211)을 향하여 형성됨과 아울러 상기 제1 면(211)으로부터 S1만큼 떨어져 형성된 부분형 분리 트랜치일 수 있다. 즉, 상기 화소 분리 트랜치(241T) 내에 형성된 화소 분리막(241)은 제1 면(211)으로부터 S1만큼 이격될 수 있다.
소자 분리 트랜치(251T)는 제2 면(212)으로부터 제1 면(211)을 향하여 형성됨과 아울러 상기 제1 면(211)으로부터 S2만큼 떨어져 형성된 부분형 분리 트랜치일 수 있다. 즉, 상기 소자 분리 트랜치(251T) 내에 형성된 소자 분리막(251)은 제1 면(211)으로부터 S2만큼 이격될 수 있다.
한편, 화소 분리막(241)과 소자 분리막(251)이 제2 면(212)으로부터 연장된 깊이는 서로 다를 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 소자 분리막(251)과 제1 면(211) 사이의 거리인 S2는 화소 분리막(241)과 제1 면(211) 사이의 거리인 S1보다 클 수 있다. 다만, 도 11에 도시된 것과 달리, 소자 분리막(251)은 화소 분리막(241)보다 제1 면(211)에 인접하도록 형성될 수 있다.
도 12은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 단면도이다.
도 12를 참조하면, 이미지 센서(200d)는 소자 분리막(252) 및 소자 분리 트랜치(252T)를 제외하고는 도 7과 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 설명의 편의를 위하여 도 7의 설명 부분에서 기술한 내용은 생략하거나 간략히 한다.
일부 실시예들에서, 화소 분리막(240)은 제1 면(211)과 제2 면(212)과 접하도록 형성되는데 반하여, 소자 분리막(252)은 제1 면(211)으로부터 제2 면(212)을 향하여 연장하되 제2 면(212)으로부터 일정거리 이격될 수 있다. 즉, 화소 분리막(240)은 제2 면(212) 및 제1 면(211) 간에 수직하게 관통된 관통형 분리 트랜치에 절연 물질층이 매립되어 형성되고, 소자 분리막(252)은 제1 면(211)으로부터 제2 면(212)을 향하여 형성됨과 아울러 상기 제2 면(212)으로부터 이격되도록 형성된 부분형 분리 트랜치에 절연 물질층이 매립되어 형성될 수 있다.
다만, 도 12에 도시된 것과 달리, 소자 분리막(252)은 제1 면(211)과 제2 면(212)을 수직으로 관통하는 관통형 분리 트랜치에 매립되어 형성되고, 화소 분리막(240)은 제1 면(211)으로부터 제2 면(212)을 향하여 연장하되 제2 면(212)으로부터 일정거리 이격되도록 부분형 분리 트랜치에 매립되어 형성될 수 있다.
도 13은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 단면도이다.
도 13을 참조하면, 이미지 센서(200e)는 화소 분리막(242), 화소 분리 트랜치(242T), 소자 분리막(252), 및 소자 분리 트랜치(252T)를 제외하고는 도 7과 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 설명의 편의를 위하여 도 7의 설명 부분에서 기술한 내용은 생략하거나 간략히 한다.
화소 분리 트랜치(242T)는 제1 면(211)으로부터 제2 면(212)을 향하여 형성됨과 아울러 상기 제2 면(212)으로부터 S3만큼 떨어져 형성된 부분형 분리 트랜치일 수 있다. 즉, 상기 화소 분리 트랜치(242T) 내에 형성된 화소 분리막(242)은 제2 면(212)으로부터 S3만큼 이격될 수 있다.
소자 분리 트랜치(252T)는 제1 면(211)으로부터 제2 면(212)을 향하여 형성됨과 아울러 상기 제2 면(212)으로부터 S4만큼 떨어져 형성된 부분형 분리 트랜치일 수 있다. 즉, 상기 소자 분리 트랜치(252T) 내에 형성된 소자 분리막(252)은 제2 면(212)으로부터 S4만큼 이격될 수 있다.
한편, 화소 분리막(242)과 소자 분리막(252)이 제1 면(211)으로부터 연장된 깊이는 서로 다를 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 소자 분리막(252)과 제2 면(212) 사이의 거리인 S4는 화소 분리막(242)과 제1 면(211) 사이의 거리인 S3보다 클 수 있다. 다만, 도 13에 도시된 것과 달리, 소자 분리막(252)은 화소 분리막(242)보다 제2 면(212)에 인접하도록 형성될 수 있다.
도 14은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 단면도이다.
도 14을 참조하면, 이미지 센서(200f)는 소자 분리 영역이 도 7의 소자 분리막(250)이 아닌 이온 주입층(254)에 의하여 형성된 것을 제외하고는 도 7과 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 설명의 편의를 위하여 도 7의 설명 부분에서 기술한 내용은 생략하거나 간략히 한다.
단위 화소(220) 내에 구비되는 제1 광전 변환 소자(230L)와 제2 광전 변환 소자(230R)는 그 사이에 형성된 이온 주입층(254)에 의하여 분리될 수 있다. 이온 주입층(254)은 제1 및 제2 광전 변환 소자(230L, 230R)와는 다른 도전형의 물질로 구성될 수 있으며, 예를 들어 제1 및 제2 광전 변환 소자(230L, 230R)는 N형 도핑에 의하여 형성될 수 있고, 이온 주입층(254)은 P형 도핑에 의하여 형성될 수 있다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 평면도이다.
도 15를 참조하면, 이미지 센서(200g)는 소자 분리막(250a)의 위치를 제외하고는 도 8과 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 설명의 편의를 위하여 도 8의 설명 부분에서 기술한 내용은 생략하거나 간략히 한다.
단위 화소(220)를 둘러싸는 화소 분리막(240)은 서로 반대되는 두 쌍의 가장자리를 가질 수 있다. 소자 분리막(250a)은 서로 반대되는 화소 분리막(240)의 제1 가장자리(240e1)와 제2 가장자리(240e2)와 접하고, 서로 반대되는 화소 분리막(240)의 제3 가장자리(240e3)와 제4 가장자리(240e4) 사이에서 제3 가장자리(240e3) 및 제4 가장자리(240e4)와 마주하도록 위치할 수 있다.
이때, 소자 분리막(250a)은 화소 분리막(240)에 의하여 정의된 단위 화소(220) 내에 형성되고, 단위 화소(220)의 중심으로부터 가장자리로 일정 거리 이격되어 위치될 수 있다. 즉, 소자 분리막(250a)과 제3 가장자리(240e3) 사이의 거리는 소자 분리막(250a)과 제4 가장자리(240e4) 사이의 거리보다 클 수 있다. 그에 따라, 제1 광전 변환 소자(230L)가 형성되는 제1 영역과 제2 광전 변환 소자(230R)가 형성되는 제2 영역의 면적은 서로 다를 수 있다.
도 16는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 평면도이다.
도 16을 참조하면, 이미지 센서(200h)는 제1 소자 분리막(250)과 제2 소자 분리막(255)을 포함한다는 것을 제외하고는 도 8과 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 설명의 편의를 위하여 도 8의 설명 부분에서 기술한 내용은 생략하거나 간략히 한다.
구체적으로, 단위 화소(220)는 제1 광전 변환 소자(230L)와 제2 광전 변환 소자(230R)를 분리하는 제1 소자 분리막(250)과, 제1 광전 변환 소자(230L)와 제2 광전 변환 소자(230R) 각각의 내부에 구비된 제2 소자 분리막(255)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제2 소자 분리막(255)은, 제2 면(도 7의 212)으로부터 제1 면(도 7의 211)을 향하여 형성됨과 아울러 상기 제1 면(도 7의 211)으로부터 이격되도록 형성된 부분형 분리 트랜치에 절연 물질층이 매립되어 형성될 수 있다.
제1 소자 분리막(250)과 제2 소자 분리막(255)은 교차할 수 있으며, 제1 소자 분리막(250)과 제2 소자 분리막(255)이 교차하는 교차 영역(257)은 단위 화소(220)의 중심에 위치할 수 있다.
예를 들어, 단위 화소(220)를 둘러싸는 화소 분리막(240)은 서로 반대되는 두 쌍의 가장자리를 가질 수 있으며, 서로 반대되는 화소 분리막(240)의 제1 가장자리(240e1)와 제2 가장자리(240e2)는 제1 소자 분리막(250)과 접하고, 서로 반대되는 화소 분리막(240)의 제3 가장자리(240e3)와 제4 가장자리(240e4)는 제2 소자 분리막(255)과 접할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 교차 영역(257)으로부터 제3 가장자리(240e3)까지의 거리와 상기 교차 영역(257)으로부터 제4 가장자리(240e4)까지의 거리는 실질적으로 동일할 수 있다. 그에 따라, 제1 광전 변환 소자(230L)가 형성되는 제1 영역의 면적은 제2 광전 변환 소자(230R)가 형성되는 제2 영역의 면적과 실질적으로 동일할 수 있다.
나아가, 일부 실시예들에서, 상기 교차 영역(257)으로부터 제1 가장자리(240e1)까지의 거리와 상기 교차 영역(257)으로부터 제2 가장자리(240e2)까지의 거리는 실질적으로 동일할 수 있다. 그에 따라, 제2 소자 분리막(255)에 의하여 구분된 제1 광전 변환 소자(230L)의 두 영역의 면적은 실질적으로 동일할 수 있고, 제2 소자 분리막(255)에 의하여 구분된 제2 광전 변환 소자(230R)의 두 영역의 면적도 실질적으로 동일할 수 있다.
다만, 일부 실시예들에서, 도 16에 도시된 것과 다르게, 제1 소자 분리막(250)과 제2 소자 분리막(255)은 화소 분리막(240)으로부터 일정 거리 이격되어 형성될 수 있다.
도 17는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 요부 평면도이다.
도 17을 참조하면, 이미지 센서(200i)는 제1 소자 분리막(250)과 제2 소자 분리막(255)을 제외하고는 도 16과 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 설명의 편의를 위하여 도 16의 설명 부분에서 기술한 내용은 생략하거나 간략히 한다.
구체적으로, 제1 소자 분리막(250b)과 제2 소자 분리막(255b)은 교차할 수 있으며, 제1 소자 분리막(250b)과 제2 소자 분리막(255b)이 교차하는 교차 영역(257b)은 단위 화소(220)의 중심으로부터 단위 화소(220)의 가장자리를 향하여 일정 거리 이격될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 교차 영역(257b)으로부터 제3 가장자리(240e3)까지의 거리는 상기 교차 영역(257b)으로부터 제4 가장자리(240e4)까지의 거리보다 클 수 있다. 그에 따라, 제1 광전 변환 소자(230La, 230Lb)가 형성되는 제1 영역의 면적은 제2 광전 변환 소자(230Ra, 230Rb)가 형성되는 제2 영역의 면적보다 클 수 있다.
나아가, 일부 실시예들에서, 상기 교차 영역(257b)으로부터 제1 가장자리(240e1)까지의 거리는 상기 교차 영역(257b)으로부터 제2 가장자리(240e2)까지의 거리보다 클 수 있다. 그에 따라, 제2 소자 분리막(255b)에 의하여 구분된 제1 광전 변환 소자(230La, 230Lb)의 두 영역의 면적은 상이할 수 있고, 제2 소자 분리막(255b)에 의하여 구분된 제2 광전 변환 소자(230Ra, 230Rb)의 두 영역의 면적은 상이할 수 있다.
도 18 내지 도 21은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 요부 단면도들이다.
도 18을 참조하면, 제1 면(211) 및 제2 면(212)을 구비하는 반도체층(210)을 준비한다. 상기 반도체층(210)은 실리콘 기판을 포함할 수 있고, 제1 면(211)은 실리콘 기판의 전면측이고, 제2 면(212)은 실리콘 기판의 후면측일 수 있다. 반도체층(210)의 제2 면(212)은 실리콘 기판의 후면을 그라인딩하기 전의 후면일 수 있다.
반도체층(210)의 제2 면(212) 상에 제1 마스크 패턴(Ma1)을 형성한다. 상기 제1 마스크 패턴(Ma1)을 식각 마스크로 상기 반도체층(210)을 상기 제2 면(212)으로부터 제1 면(211) 방향으로 식각하여 화소 분리 트랜치(240T) 및 소자 분리 트랜치(250T)를 형성한다. 화소 분리 트랜치(240T)는 제1 마스크 패턴(Ma1)의 d1의 폭을 가지고 관통된 영역에 대응하는 부분에 형성되며, 소자 분리 트랜치(250T)는 제1 마스크 패턴(Ma1)의 d1보다 작은 d2의 폭을 가지고 관통된 영역에 대응하는 부분에 형성될 수 있다. 화소 분리 트랜치(240T)는 제1 마스크 패턴(Ma1)의 보다 넓은 폭으로 노출된 부분에서 식각되므로, 화소 분리 트랜치(240T)는 제1 마스크 패턴(Ma1)보다 작은 폭으로 노출된 부분에서 식각되는 소자 분리 트랜치(250T)보다 큰 폭과 깊이를 가질 수 있다. 예를 들어, 화소 분리 트랜치(240T)는 반도체층(210)을 관통하도록 형성될 수 있고, 소자 분리 트랜치(250T)는 제2 면(212)으로부터 제1 면(211)을 향하여 연장하되 제1 면(211)으로부터 일정 거리 이격될 수 있다.
도 19를 참조하면, 상기 화소 분리 트랜치(240T)와 소자 분리 트랜치(250T)에 절연 물질층을 형성함으로써 화소 분리막(240) 및 소자 분리막(250)을 형성한다. 이어서, 반도체층(210)의 제1 면(211) 측에 제1 광전 변환 소자(230L) 및 제2 광전 변환 소자(230R)를 형성한다. 광전 변환 소자(230L, 230R)를 형성하기 전 또는 후에 반도체층(210)의 제2 면(212)을 그라인딩할 수 있다. 또한, 화소 분리막(240) 및 소자 분리막(250)을 형성하는 단계 후에 반도체층(210)의 제2 면(212)을 그라인딩할 수도 있다.
도 20을 참조하면, 상기 반도체층(210)의 상기 제1 면(211) 상에 배선층(280)을 형성한다. 배선층(280)은 앞서 설명한 바와 같이 금속간 절연층(282) 및 다층 금속 배선(284)을 포함할 수 있다. 금속간 절연층(282)은 산화막(oxide layer), 또는 산화막과 질화막(nitride layer)의 복합막(composite layer)으로 형성될 수 있다.
도 21을 참조하면, 캐리어 기판(290)을 배선층(280) 상에 마련한다. 이어서, 도 7에 도시한 바와 같이 제2 면(212) 상에 컬러필터층(260) 및 마이크로 렌즈층(270)을 형성한다.
도 22 내지 도 23은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 요부 단면도들이다.
도 22을 참조하면, 제1 면(211) 및 제2 면(212)을 구비하는 반도체층(210)을 준비한다. 상기 반도체층(210)은 실리콘 기판을 포함할 수 있고, 제1 면(211)은 실리콘 기판의 전면측이고, 제2 면(212)은 실리콘 기판의 후면측일 수 있다. 반도체층(210)의 제2 면(212)은 실리콘 기판의 후면을 그라인딩하기 전의 후면일 수 있다.
반도체층(210)의 제2 면(212) 상에 제2 마스크 패턴(Ma2)을 형성한다. 상기 제2 마스크 패턴(Ma2)을 식각 마스크로 상기 반도체층(210)을 상기 제2 면(212)으로부터 제1 면(211) 방향으로 식각하여 화소 분리 트랜치(240T)를 형성한다. 화소 분리 트랜치(240T)는 제2 마스크 패턴(Ma2)의 d1의 폭을 가지고 관통된 영역에 대응하는 부분에 형성될 수 있다. 화소 분리 트랜치(240T)는 반도체층(210)을 관통하도록 형성될 수 있다.
이어서, 상기 화소 분리 트랜치(240T)에 절연 물질층을 형성함으로써 화소 분리막(240)을 형성하고, 이어지는 공정을 위하여 제2 마스크 패턴(Ma2)이 제거될 수 있다.
도 23을 참조하면, 반도체층(210)의 제2 면(212) 상에 제3 마스크 패턴(Ma3)을 형성한다. 상기 제3 마스크 패턴(Ma3)을 식각 마스크로 상기 반도체층(210)을 상기 제2 면(212)으로부터 제1 면(211) 방향으로 식각하여 소자 분리 트랜치(250T)를 형성한다. 소자 분리 트랜치(250T)는 제3 마스크 패턴(Ma3)의 d2의 폭을 가지고 관통된 영역에 대응하는 부분에 형성될 수 있다. 소자 분리 트랜치(250T)는 화소 분리 트랜치(240T)와 상이한 깊이와 폭을 가지도록 반도체층(210)에 형성될 수 있다.
이어서, 상기 소자 분리 트랜치(250T)에 절연 물질층을 형성함으로써 소자 분리막(250)을 형성하고, 계속하여 도 19 내지 도 21에 해당하는 과정을 통하여 이미지 센서를 제조할 수 있다.
도 24은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 이미지 센서 칩을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
구체적으로, 이미지 센서 칩(510)은 타이밍 발생기(timing generator)(410), 로우 드라이버(row driver)(420), 픽셀 어레이(430), CDS(correlated double sampling)(440), 비교기(450), 아날로그-디지털 변환기(ACD, 460), 버퍼(470), 램프 발생기(480) 및 컨트롤 레지스터 블록(490)을 포함한다. 여기서, 로우 드라이버(row driver)(420), 픽셀 어레이(430), CDS (440), 비교기(450), 아날로그-디지털 변환기(ACD, 460)는 앞서 도 1 내지 도 5 및 도 7 내지 도 17에 도시된 이미지 센서를 포함할 수 있다.
로우 드라이버(420)는 복수의 화소들 각각을 구동하기 위한 신호를 픽셀 어레이(430)에 제공한다. 픽셀 어레이(430)는 광학 렌즈에 포집된 피사체 정보, 즉, 광 데이터를 전자로 변환하여 전기적인 영상신호를 생성하고, CDS(440)는 픽셀 어레이(430)에서 생성된 영상신호에서 노이즈를 제거하여 필요한 신호를 선택한다. 비교기(450)는 선택된 신호들은 소정의 값과 비교하고, 아날로그-디지털 변환기(460)는 비교기(450)의 출력을 디지털 데이터로 변환한다. 버퍼(460)는 아날로그-디지털에서 출력된 디지털 데이터를 버퍼링한다.
도 25는 도 24의 이미지 센서 칩이 이용되는 카메라 장치를 나타내는 도면이다.
구체적으로, 카메라 장치(500)는 카메라 컨트롤러, 이미지 시그널 프로세서 등이 내장되어 있는 DSP(digital signal processor)(520) 및 이미지 센서 칩(510)이 장착될 수 있는 삽입부(530)를 포함한다. 도면에서는 이해의 편의를 위하여 이미지 센서 칩(510)을 착탈 가능한 형태로 도시하였으나, DSP(520)와 이미지 센서 칩(510)은 하나의 모듈로 구현될 수 있다. 상기 이미지 센서 칩(510)은 도 24에 도시된 이미지 센서 칩을 포함할 수 있다.
도 26은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
구체적으로, 전자 시스템(600)은 CMOS 이미지 센서(610)를 포함하여 CMOS 이미지 센서(610)의 출력 이미지를 처리하는 시스템이다. 예를 들어, 전자 시스템(600)은 컴퓨터 시스템, 카메라 시스템, 스캐너, 이미지 안전화 시스템 등과 같이 CMOS 이미지 센서(610)를 장착한 어떠한 시스템도 가능하다.
전자 시스템(600)은 프로세서(620), 입출력 장치(630), 메모리(640), 플로피 디스크 드라이브(650) 및 CD ROM 드라이브(655)를 포함할 수 있고, 이들은 버스(670)를 통해서 통신할 수 있다. CMOS 이미지 센서(610)는 앞서 도 1 내지 도 5 및 도 7 내지 도 17에 도시된 이미지 센서를 포함할 수 있다.
CMOS 이미지 센서(610)는 프로세서(620) 또는 전자 시스템(600)의 다른 장치로부터 제어 신호 또는 데이터를 받을 수 있다. CMOS 이미지 센서(610)는 수신한 제어 신호 또는 데이터에 기초하여 이미지를 정의하는 신호를 프로세서(620)로 제공할 수 있으며, 프로세서(620)는 이미지 센서(610)로부터 받은 신호를 처리할 수 있다.
프로세서(620)는 프로그램을 실행하고, 전자 시스템(600)을 제어하는 역할을 할 수 있다. 프로세서(620)는, 예를 들어 마이크로프로세서(microprocessor), 디지털 신호 처리기(digital signal processor), 마이크로컨트롤러(microcontroller) 또는 이와 유사한 장치일 수 있다.
입출력 장치(630)는 전자 시스템(600)의 데이터를 입력 또는 출력하는데 이용될 수 있다. 전자 시스템(600)은 입출력 장치(630)를 이용하여 외부 장치, 예컨대 개인용 컴퓨터 또는 네트워크에 연결되어, 외부 장치와 서로 데이터를 교환할 수 있다. 입출력 장치(630)는, 예를 들어 키패드(keypad), 키보드(keyboard) 또는 표시장치(display)일 수 있다.
메모리(640)는 프로세서(620)의 동작을 위한 코드 및/또는 데이터를 저장하거나, 및/또는 프로세서(620)에서 처리된 데이터를 저장할 수 있다. 포트(560)는 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 소자 등과 연결되거나, 다른 시스템과 데이터를 통신할 수 있다.
지금까지의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200: 이미지 센서 210: 반도체층
211: 제1 면 212: 제2 면
220L: 제1 광전 변환 소자 220R: 제2 광전 변환 소자
230: 화소 분리막 230T: 화소 분리 트랜치
240: 소자 분리막 240T: 소자 분리 트랜치
260: 컬러필터층 270: 마이크로 렌즈층
280: 배선층 290: 캐리어 기판

Claims (10)

  1. 서로 반대되는 제1 면 및 제2 면을 구비하는 반도체층;
    상기 반도체층 내에 배치되고, 각각 제1 광전 변환 소자 및 제2 광전 변환 소자를 포함하는 복수의 단위 화소들;
    인접하는 단위 화소들을 분리하는 화소 분리막; 및
    상기 제1 광전 변환 소자 및 상기 제2 광전 변환 소자 사이에 위치하는 제1 소자 분리막;을 포함하며,
    상기 화소 분리막은 상기 반도체층에 제공된 제1 분리 트랜치를 채우는 절연 물질을 포함하고,
    상기 제1 소자 분리막은 상기 반도체층에 제공된 제2 분리 트랜치를 채우는 절연 물질을 포함하고,
    상기 제1 분리 트랜치는 상기 제2 분리 트랜치와 상이한 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 분리막과 상기 제1 소자 분리막은 상기 제2 면으로부터 상기 제1 면을 향하여 연장하고,
    상기 화소 분리막은 상기 제1 소자 분리막보다 상기 제1 면에 인접한 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 분리막과 상기 제1 소자 분리막은 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향하여 연장하고,
    상기 화소 분리막은 상기 제1 소자 분리막보다 상기 제2 면에 인접한 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 분리막과 상기 제1 소자 분리막은 각각 제1 폭 및 제2 폭으로 연장하되,
    상기 제1 폭은 상기 제2 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 분리막과 상기 제1 소자 분리막은 각각 제1 폭 및 제2 폭으로 연장하되,
    상기 제1 폭은 상기 제2 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 분리막은 상기 반도체층을 구성하는 물질보다 굴절율이 낮은 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 소자 분리막과 교차하며, 상기 제1 광전 변환 소자 및 상기 제2 광전 변환 소자의 내에 위치하는 제2 소자 분리막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 소자 분리막의 양 단과 상기 제2 소자 분리막의 양 단은 상기 화소 분리막과 접하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 면 상에 배치되는 배선층; 및
    상기 제2 면 상에 배치되는 컬러필터층 및 마이크로 렌즈층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  10. 서로 반대되는 제1 면 및 제2 면을 구비하고, 내부에 복수개의 단위 화소들이 배열된 화소 어레이 영역을 포함하는 실리콘 기판;
    상기 기판에 제공된 제1 분리 트랜치에 매립된 절연 물질을 포함하고, 인접하는 단위 화소들을 분리하는 화소 분리 영역;
    상기 기판의 제1 면 상에 배치된 배선층; 및
    상기 기판의 제2 면 상에 배치된 컬러필터층 및 마이크로 렌즈층;을 포함하고,
    상기 단위 화소들 각각은,
    2 이상의 광전 변환 소자들; 및
    상기 기판에 제공된 제2 분리 트랜치에 매립된 절연 물질을 포함하고, 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에 배치된 소자 분리 영역;
    을 포함하고,
    상기 제1 분리 트랜치와 상기 제2 분리 트랜치는 서로 상이한 폭 또는 깊이를 가지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
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