KR20180018887A - 이미지 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 제1 픽셀 영역 및 제2 픽셀 영역을 포함하는 반도체 기판; 상기 반도체 기판 내에 배치되며, 상기 제1 및 제2 픽셀 영역들을 정의하는 제1 분리 구조체; 각각의 상기 제1 및 제2 픽셀 영역들 내에 배치되는 제1 광전 변환 소자 및 제2 광전 변환 소자; 상기 제1 픽셀 영역 내에서, 상기 제1 및 제2 광전 변환 소자들 사이의 제2 분리 구조체; 및 상기 제2 픽셀 영역 내에서, 상기 제1 및 제2 광전 변환 소자들 사이의 분리 불순물 영역을 포함한다. 평면적 관점에서, 상기 제2 분리 구조체의 중심은 상기 제1 픽셀 영역의 중심으로부터 시프트되고, 상기 제1 및 제2 픽셀 영역들은 복수개로 제공되어, 제1 방향을 따라 서로 교번적으로 배열된다.

Description

이미지 센서{Image sensor}
본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동 초점(auto focusing) 동작이 가능한 이미지 센서에 관한 것이다.
이미지 센서는 광학 영상을 전기 신호로 변환시킨다. 최근 들어 컴퓨터 산업과 통신 산업의 발달에 따라 디지털 카메라, 캠코더, PCS(Personal Communication System), 게임기기, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라 등 다양한 분야에서 성능이 향상된 이미지 센서의 수요가 증대하고 있다. 이에 따라, 영상 촬영 장치 또는 영상 촬영 장치에 포함되는 이미지 센서의 성능에 대한 요구가 높아지고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 보다 향상된 광학적 특성을 갖는 이미지 센서를 제공하는데 있다.
본 발명의 개념에 따른 이미지 센서는, 제1 픽셀 영역 및 제2 픽셀 영역을 포함하는 반도체 기판; 상기 반도체 기판 내에 배치되며, 상기 제1 및 제2 픽셀 영역들을 정의하는 제1 분리 구조체; 각각의 상기 제1 및 제2 픽셀 영역들 내에 배치되는 제1 광전 변환 소자 및 제2 광전 변환 소자; 상기 제1 픽셀 영역 내에서, 상기 제1 및 제2 광전 변환 소자들 사이의 제2 분리 구조체; 및 상기 제2 픽셀 영역 내에서, 상기 제1 및 제2 광전 변환 소자들 사이의 분리 불순물 영역을 포함할 수 있다. 평면적 관점에서, 상기 제2 분리 구조체의 중심은 상기 제1 픽셀 영역의 중심으로부터 시프트되고, 상기 제1 및 제2 픽셀 영역들은 복수개로 제공되어, 제1 방향을 따라 서로 교번적으로 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 개념에 따른 이미지 센서는, 픽셀 영역을 포함하는 반도체 기판; 상기 픽셀 영역 상의 마이크로 렌즈; 상기 반도체 기판 내에 배치되며, 상기 픽셀 영역을 정의하는 제1 분리 구조체; 상기 픽셀 영역 내에 배치되는 제1 광전 변환 소자 및 제2 광전 변환 소자; 및 상기 픽셀 영역 내에서, 상기 제1 및 제2 광전 변환 소자들 사이의 제2 분리 구조체를 포함할 수 있다. 평면적 관점에서, 상기 마이크로 렌즈의 중심은 상기 픽셀 영역의 중심으로부터 시프트되고, 평면적 관점에서, 상기 제2 분리 구조체의 중심은 상기 픽셀 영역의 상기 중심으로부터 시프트될 수 있다.
본 발명의 또 다른 개념에 따른 이미지 센서는, 제1 영역에 배치된 제1 픽셀 영역, 및 제2 영역에 배치된 제2 픽셀 영역을 갖는 반도체 기판; 상기 반도체 기판 내에 배치되며, 상기 제1 및 제2 픽셀 영역들을 정의하는 제1 분리 구조체; 각각의 상기 제1 및 제2 픽셀 영역들 내에 배치되는 제1 광전 변환 소자 및 제2 광전 변환 소자; 상기 제1 픽셀 영역 내에서, 상기 제1 및 제2 광전 변환 소자들 사이의 제2 분리 구조체; 및 상기 제2 픽셀 영역 내에서, 상기 제1 및 제2 광전 변환 소자들 사이의 제3 분리 구조체를 포함할 수 있다. 상기 제1 영역은 상기 반도체 기판의 중심에 위치하고, 상기 제1 영역은, 상기 제2 영역으로부터 제1 방향으로 이격되어 있고, 평면적 관점에서, 상기 제2 분리 구조체의 중심은 상기 제1 픽셀 영역의 중심과 실질적으로 일치하고, 평면적 관점에서, 상기 제3 분리 구조체의 중심은 상기 제2 픽셀 영역의 중심으로부터 상기 제1 방향으로 시프트될 수 있다.
본 발명에 따른 이미지 센서는, 픽셀 영역 내의 마이크로 렌즈 및 분리 구조체가 시프트될 수 있다. 이에 따라, 상기 픽셀 영역과 인접하는 다른 픽셀 영역들에서 발생하는 크로스토크 현상들간의 차이를 줄일 수 있고, 결과적으로 상기 다른 픽셀 영역들간의 노이즈 차이가 발생하는 것을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 액티브 픽셀 센서 어레이의 간략 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 액티브 픽셀 센서 어레이의 회로도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 컬러 필터 어레이의 평면도들이다.
도 5a는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 평면도이며, 도 5b는 도 5a를 제3 방향(D3)을 따라 자른 단면도이다.
도 6 및 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 평면도들이다.
도 7a 내지 도 7c는 각각 도 6의 I-I' 선, II-II' 선 및 III-III'선을 따라 자른 단면도들이다.
도 9a 및 도 9b는 각각 도 8의 I-I' 선 및 II-II' 선을 따라 자른 단면도들이다.
도 10은 도 8의 M 영역을 확대한 평면도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 이미지 센서의 평면도들이다.
도 13 내지 도 18은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 이미지 센서의 단면도들이다.
도 19 및 도 20는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 평면도들이다.
도 21은 도 20의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 22 및 도 23는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 평면도들이다.
도 24은 도 23의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 이미지 센서는 액티브 픽셀 센서 어레이(Active Pixel Sensor array; 1), 행 디코더(row decoder; 2), 행 드라이버(row driver; 3), 열 디코더(column decoder; 4), 타이밍 발생기(timing generator; 5), 상관 이중 샘플러(CDS: Correlated Double Sampler; 6), 아날로그 디지털 컨버터(ADC: Analog to Digital Converter; 7) 및 입출력 버퍼(I/O buffer; 8)를 포함할 수 있다.
액티브 픽셀 센서 어레이(1)는 2차원적으로 배열된 복수의 단위 픽셀들을 포함하며, 광 신호를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 액티브 픽셀 센서 어레이(1)는 행 드라이버로(3)부터 픽셀 선택 신호, 리셋 신호 및 전하 전송 신호와 같은 복수의 구동 신호들에 의해 구동될 수 있다. 또한, 변환된 전기적 신호는 상관 이중 샘플러(6)에 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 이미지 센서는 액티브 픽셀 센서 어레이(1)로 입사되는 빛의 위상차 검출(phase difference detection)을 통해 오토 포커싱(auto focusing) 동작이 가능할 수 있다. 액티브 픽셀 센서 어레이(1)의 단위 픽셀들 각각은 한 쌍의 광전 변환 소자들로 입사되는 빛의 위상차에 대응하는 초점 신호를 출력할 수 있다. 초점 신호는 자동 초점 동작을 수행하기 위해 이미지 센서를 포함하는 영상 촬영 장치의 렌즈의 위치를 조절하는 신호로 사용될 수 있다.
행 드라이버(3)는, 행 디코더(2)에서 디코딩된 결과에 따라 다수의 단위 픽셀들을 구동하기 위한 다수의 구동 신호들을 액티브 픽셀 센서 어레이(1)로 제공할 수 있다. 단위 픽셀들이 행렬 형태로 배열된 경우에는 각 행별로 구동 신호들이 제공될 수 있다.
타이밍 발생기(5)는 행 디코더(2) 및 열 디코더(4)에 타이밍(timing) 신호 및 제어 신호를 제공할 수 있다.
상관 이중 샘플러(CDS; 6)는 액티브 픽셀 센서 어레이(1)에서 생성된 전기 신호를 수신하여 유지(hold) 및 샘플링할 수 있다. 상관 이중 샘플러(6)는 특정한 잡음 레벨(noise level)과 전기적 신호에 의한 신호 레벨을 이중으로 샘플링하여, 잡음 레벨과 신호 레벨의 차이에 해당하는 차이 레벨을 출력할 수 있다.
아날로그 디지털 컨버터(ADC; 7)는 상관 이중 샘플러(6)에서 출력된 차이 레벨에 해당하는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있다.
입출력 버퍼(8)는 디지털 신호를 래치(latch)하고, 래치된 신호는 열 디코더(4)에서의 디코딩 결과에 따라 순차적으로 영상 신호 처리부(도면 미도시)로 디지털 신호를 출력할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 액티브 픽셀 센서 어레이의 간략 회로도이다.
도 2를 참조하면, 액티브 픽셀 센서 어레이(1)는 행들 및 열들을 따라 2차원적으로 배열된 복수의 단위 픽셀들(P)을 포함할 수 있다. 단위 픽셀들(P) 각각에서 입사광에 의해 전기적 신호가 발생될 수 있으며, 단위 픽셀들(P)에 연결되는 픽셀 선택 라인(SEL), 전하 전송 라인(Tx) 및 리셋 라인(Rx) 등을 통해 전송되는 구동 신호에 의해 단위 픽셀들(P)이 구동될 수 있다. 그리고, 단위 픽셀들(P)에서 변환된 전기적 신호는 출력 라인(Vout)을 통해 제어 회로로 제공될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 액티브 픽셀 센서 어레이의 회로도이다.
도 3을 참조하면, 액티브 픽셀 센서 어레이(1)는 복수 개의 단위 픽셀들(P)을 포함하며, 단위 픽셀들(P)은 행 방향 및 열 방향을 따라 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 단위 픽셀(P)은 제1 및 제2 광전 변환 소자들(PD1, PD2), 트랜스퍼 트랜지스터들(TX1, TX2)과 로직 트랜지스터들(RX, SX, DX)을 포함할 수 있다. 여기서, 로직 트랜지스터들은 리셋 트랜지스터(RX; reset transistor), 선택 트랜지스터(SX; selection transistor), 및 드라이브 트랜지스터 또는 소스 팔로워 트랜지스터(DX; Drive transistor or source follower transistor)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 트랜스퍼 트랜지스터들(TX1, TX2), 리셋 트랜지스터(RX), 및 선택 트랜지스터(SX)의 게이트 전극들은 구동 신호라인들(TG1, TG2, RG, SG)에 각각 연결될 수 있다.
제1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)은 제1 트랜스퍼 게이트(TG1) 및 제1 광전 변환 소자(PD1)를 포함하고, 제2 트랜스퍼 트랜지스터(TX2)은 제2 트랜스퍼 게이트(TG2) 및 제2 광전 변환 소자(PD2)를 포함할 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 트랜스퍼 트랜지스터들(TX1, TX2)은 전하 검출 노드(FD; 즉, 플로팅 확산 영역(Floating Diffusion region))을 공유할 수 있다.
제1 및 제2 광전 변환 소자들(PD1, PD2)은 외부에서 입사된 빛의 양에 비례하여 광전하들을 생성 및 축적할 수 있다. 제1 및 제2 광전 변환 소자들(PD1, PD2)은 포토 다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo transistor), 포토 게이트(photo gate), 핀드 포토 다이오드(Pinned Photo Diode; PPD) 및 이들의 조합이 사용될 수 있다.
제1 및 제2 트랜스퍼 게이트들(TG1, TG2)은 제1 및 제2 광전 변환 소자들(PD1, PD2)에 축적된 전하를 전하 검출 노드(FD, 즉, 플로팅 확산 영역)로 전송할 수 있다. 제1 및 제2 트랜스퍼 게이트들(TG1, TG2)에는 서로 상보적인 신호가 인가될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 광전 변환 소자들(PD1, PD2) 중 어느 하나에서 전하 검출 노드(FD)로 전하들이 전송될 수 있다.
전하 검출 노드(FD)는 제1 및 제2 광전 변환 소자들(PD1, PD2)에서 생성된 전하를 전송 받아 누적적으로 저장할 수 있다. 전하 검출 노드(FD)에 축적된 광전하들의 양에 따라 드라이브 트랜지스터(DX)가 제어될 수 있다.
리셋 트랜지스터(RX)는 전하 검출 노드(FD)에 축적된 전하들을 주기적으로 리셋시킬 수 있다. 상세하게, 리셋 트랜지스터(RX)의 드레인 전극은 전하 검출 노드(FD)와 연결되며 소스 전극은 전원 전압(VDD)에 연결된다. 리셋 트랜지스터(RX)가 턴 온되면, 리셋 트랜지스터(RX)의 소스 전극과 연결된 전원 전압(VDD)이 전하 검출 노드(FD)로 전달된다. 따라서, 리셋 트랜지스터(RX)가 턴 온(turn-on)시 전하 검출 노드(FD)에 축적된 전하들이 배출되어 전하 검출 노드(FD)가 리셋될 수 있다.
드라이브 트랜지스터(DX)는 단위 픽셀(P) 외부에 위치하는 정전류원(미도시)과 조합하여 소스 팔로워 버퍼 증폭기(source follower buffer amplifier) 역할을 하며, 전하 검출 노드(FD)에서의 전위 변화를 증폭하고 이를 출력 라인(Vout)으로 출력한다.
선택 트랜지스터(SX)는 행 단위로 읽어낼 단위 픽셀들(P)을 선택할 수 있다. 선택 트랜지스터(SX)가 턴 온될 때, 드라이브 트랜지스터의 드레인 전극과 연결된 전원 전압(VDD)이 선택 트랜지스터(SX)의 드레인 전극으로 전달될 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 컬러 필터 어레이의 평면도들이다.
도 4a를 참조하면, 액티브 픽셀 센서 어레이(1)는 복수 개의 단위 픽셀들 각각에 대응하여 컬러 필터들이 배치될 수 있다. 단위 픽셀들 각각은 적색, 녹색, 및 청색 컬러 필터들(R, G, B) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 다시 말해, 단위 픽셀들은 적색 컬러 필터(R)를 포함하는 적색 픽셀들, 청색 컬러 필터(B)를 포함하는 청색 픽셀들, 녹색 컬러 필터(G)를 포함하는 녹색 픽셀들을 포함할 수 있다. 적색 픽셀에서 적색 컬러 필터(R)는 가시광에서 적색 광을 통과시키며, 적색 픽셀의 광전 변환 소자는 적색 광에 대응하는 광전자들을 생성할 수 있다. 청색 픽셀에서 청색 컬러 필터(B)는 가시광에서 청색 광에 통과시키며, 청색 픽셀의 광전 변환 소자는 청색 광에 대응하는 광전자들을 생성할 수 있다. 녹색 픽셀의 녹색 컬러 필터(G)는 가시광에서 녹색 광에 통과시키며, 녹색 필터의 광전 변환 소자는 녹색 광에 대응하는 광전자들을 생성할 수 있다. 한편, 다른 예로, 액티브 픽셀 센서 어레이(1)의 단위 픽셀들은 마젠타(Mg; magenta), 옐로우(Y; yellow), 및 시안(Cy; cyan) 컬러 필터들을 포함할 수도 있다.
일 예로 컬러 필터들(R, G, B)은, 녹색 컬러 필터들(G)의 수가 적색 컬러 필터들(R)의 수 또는 청색 컬러 필터들(B)의 수보다 2배 많은 베이어 패턴(bayer pattern) 방식으로 배열될 수 있다. 베이어 패턴은 2 x 2 배열된 컬러 필터들(R, G, B)이 하나의 컬러 필터 그룹을 구성하며, 하나의 컬러 필터 그룹은 서로 대각선 방향에 배치되는 2개의 녹색 컬러 필터들(G)과, 서로 대각선 방향에 배치되는 적색 및 청색 필터들(R, B)을 포함할 수 있다. 즉, 적색 및 청색 컬러 필터들(R, B) 각각은 인접하는 녹색 컬러 필터들(G) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 베이어 패턴 방식의 컬러 필터 그룹들은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)을 따라 반복적으로 배열될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 액티브 픽셀 센서 어레이(1)의 단위 픽셀들은 적색, 녹색, 청색, 및 화이트 컬러 필터들(R, G, B, W)을 각각 포함할 수 있다. 일 예에서, 화이트 컬러 필터(W)는 가시광 파장 대역의 빛을 투과시키는 투명 컬러 필터일 수 있다. 적색, 녹색, 청색, 및 화이트 컬러 필터들(R, G, B, W)이 2 x 2 배열되어 하나의 컬러 필터 그룹을 구성할 수 있으며, 복수 개의 컬러 필터 그룹들이 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)을 따라 반복적으로 배열될 수 있다.
도 4c를 참조하면, 액티브 픽셀 센서 어레이(1)는 컬러 픽셀들 및 깊이(depth) 픽셀들을 포함할 수 있다. 컬러 픽셀들 각각은 적색, 녹색, 및 청색 컬러 필터들(R, G, B) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 깊이 픽셀들은 적외선을 필터링하는 적외선 필터(Z)를 포함할 수 있다.
적색, 녹색, 및 청색 컬러 필터들(R, G, B)과 적외선 필터(Z)는 2 x 2 배열되어 하나의 필터 그룹을 구성할 수 있으며, 복수 개의 필터 그룹들이 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)을 따라 반복적으로 배열될 수 있다. 일 예에서, 깊이 픽셀(Z)은 인접하는 두 개의 컬러 픽셀들(R, G, B) 사이에 배치될 수 있다. 그리고 단위 픽셀들(R, G, B, Z) 각각의 면적은 실질적으로 서로 동일할 수 있다.
각 필터 그룹에서, 각각의 단위 픽셀들(R, G, B, Z)에는 파장 대역이 서로 다른 광선들이 입사될 수 있다. 컬러 픽셀들은, 앞에서 설명한 것처럼, 가시 광선 대역의 광을 필터링하여 광전자들을 생성할 수 있다. 깊이 픽셀의 적외선 필터(Z)는 적외선을 통과시키며, 깊이 픽셀의 광전 변환 소자는 적외선에 대응하는 광전자들을 생성할 수 있다. 깊이 픽셀들은 적외선을 감지하여 촬영 장치로부터 피사체 간의 거리를 검출할 수 있으며, 이를 이용하여 3차원 영상을 구현할 수 있다.
도 4d를 참조하면, 액티브 픽셀 센서 어레이(1)는 적색, 녹색, 및 청색 컬러 필터들(R, G, B) 중 어느 하나를 포함하는 컬러 픽셀들 및 적외선 필터(Z)를 포함하는 깊이 픽셀들을 포함한다. 컬러 픽셀들은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)을 따라 배열될 수 있으며, 깊이 픽셀의 둘레에 배치될 수 있다. 그리고, 깊이 픽셀(Z)의 면적이 각 컬러 픽셀(R, G, B)의 면적보다 클 수 있다.
도 5a는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 평면도이며, 도 5b는 도 5a를 제3 방향(D3)을 따라 자른 단면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서는, 반도체 기판(100) 및 반도체 기판(100) 상의 모듈 렌즈(ML)를 포함할 수 있다. 평면적 관점에서, 모듈 렌즈(ML)는 반도체 기판(100)의 중심에 정렬될 수 있다. 앞서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 액티브 픽셀 센서 어레이가 반도체 기판(100) 상에 형성되어 있을 수 있다. 반도체 기판(100)에 형성된 액티브 픽셀 센서 어레이에 관한 구체적인 설명은 후술한다.
한편, 반도체 기판(100)은 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 포함할 수 있다. 제1 영역(R1)은 반도체 기판(100)의 중심에 위치할 수 있으며, 제2 영역(R2)은 반도체 기판(100)의 중심으로부터 이격될 수 있다. 구체적으로, 반도체 기판(100)의 중심(즉 제1 영역(R1))은 제2 영역(R2)으로부터 제3 방향(D3)으로 이격되어 있을 수 있다. 또 다른 말로는, 제1 영역(R1)의 중심(CR1)은 제2 영역(R2)의 중심(CR2)으로부터 제3 방향(D3)으로 이격되어 있을 수 있다.
모듈 렌즈(ML)를 통해 입사된 빛(LI)은 반도체 기판(100)의 액티브 픽셀 센서 어레이 상으로 입사될 수 있다. 제1 영역(R1) 상으로 입사되는 제1 광(LI1)은, 실질적으로 수직한 제1 입사각(θ1)을 가질 수 있다. 이는, 제1 영역(R1)은 반도체 기판(100)의 중심에 위치하기 때문이다. 한편, 제2 영역(R2) 상으로 입사되는 제2 광(LI2)은, 제2 입사각(θ2)을 가질 수 있다. 제2 입사각(θ2)은 제1 입사각(θ1)보다 작을 수 있다. 이는, 제2 영역(R2)이 반도체 기판(100)의 중심으로부터 이격되었기 때문이다.
도 6 및 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 평면도들로서, 도 6은 도 5a의 제1 영역(R1)을 확대한 평면도이고, 도 8은 도 5a의 제2 영역(R2)을 확대한 평면도이다. 도 7a 내지 도 7c는 각각 도 6의 I-I' 선, II-II' 선 및 III-III'선을 따라 자른 단면도들이다. 도 9a 및 도 9b는 각각 도 8의 I-I' 선 및 II-II' 선을 따라 자른 단면도들이다. 도 10은 도 8의 M 영역을 확대한 평면도이다. 먼저, 도 6 및 도 7a 내지 도 7c를 참조하여, 도 5a의 제1 영역(R1)에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 6 및 도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서는, 광전 변환층(10), 배선층(20), 및 광 투과층(30)을 포함할 수 있으며, 수직적 관점에서, 광전 변환층(10)은 배선층(20)과 광 투과층(30) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 반도체 기판(100)은 서로 대향하는 제1 면(100a; 또는 전면) 및 제2 면(100b; 또는 후면)을 가질 수 있다. 이때, 배선층(20)이 반도체 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 배치되고, 광 투과층(30)이 반도체 기판(100)의 제2 면(100b) 상에 배치될 수 있다.
광전 변환층(10)은, 반도체 기판(100) 및 반도체 기판(100) 내에 제공된 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)을 포함할 수 있다. 외부에서 입사된 광은 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)에서 전기적 신호로 변환될 수 있다.
배선층(20)은 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)과 전기적으로 연결되는 로직 트랜지스터들(도 3의 TX1, TX2, RX, DX, SX 참조) 및 로직 트랜지스터들에 연결되는 배선들(212, 213, 214)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)에서 변환된 전기적 신호는 배선층(20)에서 신호 처리될 수 있다. 배선들(212, 213, 214)은, 반도체 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 적층된 층간 절연막들(222, 223, 224) 내에 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 배선들(212, 213, 214)의 배열은 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)의 배열과 관계없이 배치될 수 있다. 즉, 배선들(212, 213, 214)은 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)의 상부를 가로지를 수도 있다.
광 투과층(30)은 컬러 필터들(303G, 303R, 303B) 및 마이크로 렌즈들(307G, 307R, 307B)을 포함할 수 있다. 광 투과층(30)은 외부에서 입사되는 광을 집광 및 필터링하여, 광을 광전 변환층(10)으로 제공할 수 있다.
보다 상세하게, 반도체 기판(100)은 제1 도전형(예를 들어, p형)의 벌크(bulk) 실리콘 기판 상에 제1 도전형의 에피택시얼층이 형성된 기판일 수 있다. 이때 이미지 센서의 제조 공정상, 반도체 기판(100)에는 벌크 실리콘 기판이 제거되어 p형의 에피택시얼층만 잔류할 수 있다. 또한, 반도체 기판(100)은 제1 도전형의 웰을 포함하는 벌크 반도체 기판일 수 있다. 이와 달리, 반도체 기판(100)은 n형의 에피택시얼층, 벌크 실리콘 기판, SOI 기판 등 다양한 형태의 기판을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 반도체 기판(100)은 제1 분리 구조체(101)에 의해 정의된 복수 개의 단위 픽셀 영역들(PG1, PG2, PR, PB)을 포함할 수 있다. 제1 분리 구조체(101)는, 단위 픽셀 영역들(PG1, PG2, PR, PB)을 정의하는 소자 분리막일 수 있다.
복수 개의 단위 픽셀 영역들(PG1, PG2, PR, PB)은, 서로 교차하는 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)을 따라 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 일 예로, 복수 개의 단위 픽셀 영역들은 제1 내지 제3 픽셀 영역들(PG, PR, PB)을 포함할 수 있으며, 제1 내지 제3 픽셀 영역들(PG, PR, PB) 각각으로 파장 대역이 서로 다른 광선들이 입사될 수 있다. 예를 들어, 제1 픽셀 영역들(PG1, PG2)에 제1 파장 대역의 광선이 입사될 수 있으며, 제2 픽셀 영역들(PR)에 제1 파장 대역보다 긴 제2 파장 대역의 광선이 입사될 수 있다. 그리고, 제3 픽셀 영역들(PB)에 제1 파장 대역보다 짧은 제3 파장 대역의 광선이 입사될 수 있다. 예를 들어, 제1 픽셀 영역들(PG1, PG2)로 녹색 광이 입사될 수 있으며, 제2 픽셀 영역들(PR)로 적색 광이 입사되고, 제3 픽셀 영역들(PB)로 청색 광이 입사될 수 있다.
제1 픽셀 영역들(PG1, PG2)은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)을 따라 서로 이격되어 배열될 수 있다. 제2 픽셀 영역들(PR) 각각은 제2 방향(D2)에서 인접하는 제1 픽셀 영역들(PG1) 사이와 제1 방향(D1)에서 인접하는 제1 픽셀 영역들(PG2) 사이에 배치될 수 있다. 제3 픽셀 영역들(PB) 각각은 제2 방향(D2)에서 인접하는 제1 픽셀 영역들(PG2) 사이와 제1 방향(D1)에서 인접하는 제1 픽셀 영역들(PG1) 사이에 배치될 수 있다. 나아가, 제3 픽셀 영역(PB)은 제2 픽셀 영역(PR)에 대해 사선 방향(예를 들어, 제3 방향(D3))으로 배치될 수 있다.
제1 분리 구조체(101)는 제1 내지 제3 픽셀 영역들(PG, PR, PB) 각각으로 입사되는 입사광에 의해 생성된 광전하들이 랜덤 드리프트(random drift)에 의해 인접하는 픽셀 영역들(PG1, PG2, PR, PB)로 입사되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 제1 분리 구조체(101)는 제1 내지 제3 픽셀 영역들(PG, PR, PB) 간의 크로스토크 현상을 방지할 수 있다.
평면적 관점에서, 제1 분리 구조체(101)는 제1 내지 제3 픽셀 영역들(PG, PR, PB) 각각을 둘러쌀 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 분리 구조체(101)는 제2 방향(D2)으로 연장되며 제1 방향(D1)으로 서로 이격된 제1 부분들(P1)과, 제1 방향(D1)으로 연장되며 제2 방향(D2)으로 서로 이격된 제2 부분들(P2)을 포함할 수 있다. 그리고, 제1 내지 제3 픽셀 영역들(PG, PR, PB) 각각은 한 쌍의 제1 부분들(P1)과 한 쌍의 제2 부분들(P2)에 의해 정의될 수 있다.
제1 분리 구조체(101)는 반도체 기판(100; 예를 들어, 실리콘)보다 굴절률이 낮은 절연 물질로 형성될 수 있다. 제1 분리 구조체(101)는 하나 또는 복수 개의 절연막들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 분리 구조체(101)는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 언도우프트 폴리실리콘막, 공기(air) 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 제1 분리 구조체(101)는 반도체 기판(100)의 제1 면(100a) 및/또는 제2 면(100b)을 패터닝하여 깊은 트렌치를 형성한 후, 깊은 트렌치 내에 절연 물질을 매립하여 형성될 수 있다.
수직적 관점에서, 제1 분리 구조체(101)는 반도체 기판(100)의 제2 면(100b)으로부터 제1 면(100a)을 향해 연장될 수 있다. 그러나, 제1 분리 구조체(101)는 반도체 기판(100)의 제1 면(100a)과 수직적으로 이격될 수 있다. 다시 말해, 제1 분리 구조체(101)는 제1 깊이(d1)를 가질 수 있고, 제1 깊이(d1)는 반도체 기판(100)의 수직적 두께보다 작을 수 있다. 한편, 도시된 바와 달리, 제1 분리 구조체(101)는 반도체 기판(100)을 관통할 수도 있다. 즉, 제1 분리 구조체(101)의 제1 깊이(d1)는 반도체 기판(100)의 수직적 두께와 실질적으로 동일할 수도 있다. 다른 예로, 도시되진 않았지만, 제1 분리 구조체(101)는 반도체 기판(100)의 제1 면(100a)으로부터 제2 면(100b)을 향해 수직적으로 연장될 수 있으며, 이때 제1 분리 구조체(101)는 반도체 기판(100)의 제2 면(100b)과 수직적으로 이격될 수도 있다.
제1 분리 구조체(101)의 상면은 제1 폭(W1)을 가질 수 있다. 한편, 제1 분리 구조체(101)의 폭은 반도체 기판(100)의 제2 면(100b)에서 제1 면(100a)으로 갈수록 점차 감소할 수 있다. 그러나, 도시된 바와 달리, 제1 분리 구조체(101)의 폭은 반도체 기판(100)의 제1 면(100a)에서 제2 면(100b)으로 갈수록 점차 감소할 수도 있다.
제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)이 제1 내지 제3 픽셀 영역들(PG, PR, PB) 각각의 반도체 기판(100) 내에 배치될 수 있다. 다시 말하면, 한 쌍의 광전 변환 영역들(110a, 110b)이 각각의 픽셀 영역들(PG, PR, PB) 내에 배치될 수 있다. 각각의 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)은, 반도체 기판(100)과 반대인 제2 도전형(예를 들어, n형)의 불순물들로 도핑된 불순물 영역일 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)은 반도체 기판(100)의 제1 면(100a)과 인접하고, 제2 면(100b)과 수직적으로 이격될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)은 제2 도전형의 불순물들을 반도체 기판(100)의 제1 면(100a)으로 이온주입하여 형성될 수 있다. 각각의 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)은 제1 면(100a)에 인접한 영역과 제2 면(100b)에 인접한 영역 간에 불순물 농도 차이를 가질 수 있다. 이에 따라, 각각의 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)은 반도체 기판(100)의 제1 면(100a)과 제2 면(100b) 사이에서 포텐셜 기울기를 가질 수 있다.
반도체 기판(100)과 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)은 한 쌍의 포토다이오드들을 구성할 수 있다. 즉, 제1 도전형의 반도체 기판(100)과 제2 도전형의 제1 또는 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)의 p-n 접합(p-n junction)에 의해 포토다이오드가 구성될 수 있다. 포토다이오드를 구성하는 각각의 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)은, 입사광의 세기에 비례하여 광전하를 생성 및 축적할 수 있다. 이에 더하여, 포토다이오드는 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b) 각각의 표면에 p형 불순물이 얕게 도핑된 p형 불순물 영역(미도시)을 더 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 픽셀 영역들(PG, PR, PB) 각각에서, 제1 광전 변환 영역(110a)에서 출력되는 전기적 신호와 제2 광전 변환 영역(110b)에서 출력되는 전기적 신호는 위상차를 가질 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서는, 한 쌍의 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)에서 출력된 전기적 신호의 위상차를 비교하여, 촬영 장치의 초점을 보정할 수 있다.
각각의 제1 및 제3 픽셀 영역들(PG1, PG2, PB) 내에서, 제2 분리 구조체(103)가 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b) 사이에 배치될 수 있다. 평면적 관점에서, 제2 분리 구조체(103)는 제2 방향(D2)으로 연장되는 제1 부분(103a)과 제1 방향(D1)으로 연장되는 제2 부분(103b)을 포함할 수 있다. 평면적 관점에서, 제2 분리 구조체(103)의 제1 부분(103a)은 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)을 가로지를 수 있으며, 제2 분리 구조체(103)의 제2 부분(103b)은 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b) 사이에 배치될 수 있다.
수직적 관점에서, 제2 분리 구조체(103)는 반도체 기판(100)의 제2 면(100b)에서 제1 면(100a)으로 연장될 수 있다. 다시 말해, 제2 분리 구조체(103)는 제2 깊이(d2)를 가질 수 있고, 제2 깊이(d2)는 반도체 기판(100)의 수직적 두께보다 작을 수 있다. 한편, 본 실시예에 따르면, 제2 깊이(d2)는 앞서 제1 분리 구조체(101)의 제1 깊이(d1)와 실질적으로 동일할 수 있다.
나아가, 제2 분리 구조체(103)의 상면은 제2 폭(W2)을 가질 수 있다. 한편, 제2 분리 구조체(103)의 폭은 반도체 기판(100)의 제2 면(100b)에서 제1 면(100a)으로 갈수록 점차 감소할 수 있다. 한편, 본 실시예에 따르면, 제2 폭(W2)은 앞서 제1 분리 구조체(101)의 제1 폭(W1)과 실질적으로 동일할 수 있다.
각각의 제1 및 제3 픽셀 영역들(PG1, PG2, PB)에서, 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)은 제2 분리 구조체(103)의 제2 부분(103b)에 의해 서로 분리될 수 있다. 즉 각각의 제1 및 제3 픽셀 영역들(PG1, PG2, PB)에서, 제2 분리 구조체(103)의 제2 부분(103b)과 제1 분리 구조체(101)가 제1 광전 변환 영역(110a)을 둘러싸며, 제2 분리 구조체(103)의 제2 부분(103b)과 제1 분리 구조체(101)가 제2 광전 변환 영역(110b)을 둘러쌀 수 있다. 일 예로, 제1 및 제3 픽셀 영역들(PG1, PG2, PB) 각각의 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)은 제1 분리 구조체(101)의 측벽 및 제2 분리 구조체(103)의 제2 부분(103b)의 측벽과 접촉할 수도 있다.
나아가, 각각의 제1 및 제3 픽셀 영역들(PG1, PG2, PB)에서, 제1 광전 변환 영역(110a)의 일부분은 제2 분리 구조체(103)의 제1 부분(103a)과 반도체 기판(100)의 제1 면(100a) 사이에 위치할 수 있다. 마찬가지로, 제2 광전 변환 영역(110b)의 일부분은 제2 분리 구조체(103)의 제1 부분(103a)과 반도체 기판(100)의 제1 면(100a) 사이에 위치할 수 있다.
구체적으로, 제2 분리 구조체(103)는 반도체 기판(100)의 제2 면(100b)을 패터닝하여 반도체 기판(100)에 깊은 트렌치를 형성한 후, 트렌치 내에 절연 물질을 매립하여 형성될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 이러한 제2 분리 구조체(103)의 폭은 반도체 기판(100)의 제2 면(100b)에서 제1 면(100a)으로 갈수록 점차 감소할 수 있다. 또한, 제2 분리 구조체(103)는 반도체 기판(100)의 제1 면(100a)과 수직적으로 이격될 수 있다. 다른 예로, 도시되진 않았지만, 제2 분리 구조체(103)는 반도체 기판(100)의 제1 면(100a)을 패터닝하여 형성될 수도 있다. 이러한 경우, 제2 분리 구조체(103)는 반도체 기판(100)의 제2 면(100b)과 수직적으로 이격될 수도 있다.
일 예로, 제2 분리 구조체(103)는 제1 분리 구조체(101)과 동시에 형성될 수 있으며, 이에 따라, 제2 분리 구조체(103)는 제1 분리 구조체(101)과 동일한 절연 물질을 포함할 수 있다. 또한, 제2 분리 구조체(103)는 반도체 기판(100) 내에서 제1 분리 구조체(101)와 일체로 연결될 수 있다. 제2 분리 구조체(103)는 반도체 기판(100)보다 굴절률이 낮은 절연 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 분리 구조체(103)는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 언도우프트 폴리실리콘막, 공기(air) 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 이러한 제2 분리 구조체(103)는 각각의 제1 및 제3 픽셀 영역들(PG1, PG2, PB)에서 제1 광전 변환 영역(110a)과 제2 광전 변환 영역(110b) 사이의 크로스토크를 방지할 수 있다. 이로서, 각각의 제1 및 제3 픽셀 영역들(PG1, PG2, PB)에서 전기적 신호의 위상차를 보다 정확히 검출할 수 있다. 즉, 제1 및 제3 픽셀 영역들(PG1, PG2, PB)에서 오토 포커싱(auto-focusing) 특성이 향상될 수 있다.
각각의 제1 및 제3 픽셀 영역들(PG1, PG2, PB)로 입사되는 입사광이 제2 분리 구조체(103)에 의해 난반사되어, 제1 방향(D1)으로 인접하는 픽셀 영역과 제2 방향(D2)으로 인접하는 픽셀 영역으로 난반사된 광이 입사될 수 있다. 한편, 제2 분리 구조체(103)는 서로 교차하는 제1 부분(103a)과 제2 부분(103b)을 포함하므로, 제1 방향(D1)의 픽셀 영역으로 입사되는 광의 양과 제2 방향(D2)의 픽셀 영역으로 입사되는 광의 양이 실질적으로 동일할 수 있다. 이에 따라, 제1 픽셀 영역들(PG1, PG2)의 위치에 따라 노이즈(noise) 차이가 발생하는 것을 줄일 수 있다.
각각의 제2 픽셀 영역들(PR)에서, 분리 불순물 영역(105)이 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b) 사이에 배치될 수 있다. 분리 불순물 영역(105)을 포함하는 제2 픽셀 영역들(PR)로 입사되는 입사광의 파장 대역은 제1 및 제3 픽셀 영역들(PG1, PG2, PB)로 입사되는 입사광의 파장 대역보다 길 수 있다. 이에 따라, 분리 불순물 영역(105)은 제2 분리 구조체(103)와 다른 형태(shape)를 가질 수 있다. 만약, 제2 픽셀 영역들(PR)에 앞서 설명한 제2 분리 구조체(103)가 적용될 경우, 제2 픽셀 영역들(PR)로 입사되는 장파장의 광은 제2 분리 구조체(103)에 의해 쉽게 난반사될 수 있다. 난반사된 광은 제2 픽셀 영역들(PR)과 이에 인접한 제1 픽셀 영역들(PG1, PG2) 간의 크로스토크 현상을 유발할 수 있다.
보다 구체적으로, 평면적 관점에서, 분리 불순물 영역(105)은, 제1 방향(D1)으로 연장하는 라인 형태를 가질 수 있다. 분리 불순물 영역(105)은 제1 분리 구조체(101)와 접촉할 수 있다. 나아가, 수직적 관점에서, 분리 불순물 영역(105)은 반도체 기판(100)의 제2 면(100b)에서 제1 면(100a)으로 수직적으로 연장될 수 있다. 각각의 제2 픽셀 영역들(PR)에서, 분리 불순물 영역(105)과 제1 분리 구조체(101)는 제1 광전 변환 영역(110a)을 둘러쌀 수 있고, 분리 불순물 영역(105)과 제1 분리 구조체(101)는 제2 광전 변환 영역(110b)을 둘러쌀 수 있다.
일 예로, 분리 불순물 영역(105)은 반도체 기판(100) 내에 형성된 제1 도전형의 불순물 영역일 수 있다. 구체적으로, 분리 불순물 영역(105)은 제2 픽셀 영역들(PR)의 반도체 기판(100)에 제1 도전형의 불순물들을 이온 주입하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 분리 불순물 영역(105)은 반도체 기판(100)의 제2 면(100b)으로 제1 도전형의 불순물들을 이온 주입하여 형성될 수 있다. 분리 불순물 영역(105)은 반도체 기판(100)의 제1 면(100a)과 수직적으로 이격될 수 있다. 다시 말해, 분리 불순물 영역(105)은 제3 깊이(d3)를 가질 수 있고, 제3 깊이(d3)는 반도체 기판(100)의 수직적 두께보다 작을 수 있다. 한편, 제3 깊이(d3)는 앞서 제1 분리 구조체(101)의 제1 깊이(d1) 및 제2 분리 구조체(103)의 제2 깊이(d2)와 실질적으로 동일하거나, 다를 수 있다.
분리 불순물 영역(105)은 제1 도전형의 불순물 영역으로 이루어질 수 있으므로, 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b) 사이의 전위 장벽(potential barrier)에 의해 제1 광전 변환 영역(110a)에서 생성된 광전하들이 제2 광전 변환 영역(110b)으로 흘러가거나, 제2 광전 변환 영역(110b)에서 생성된 광전하들이 제1 광전 변환 영역(110a)으로 흘러가는 것이 방지될 수 있다. 또한, 분리 불순물 영역(105)은 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)과 동일한 반도체 물질로 이루어지므로, 제2 픽셀 영역들(PR)로 입사되는 광이 제1 방향(D1)으로 연장하는 분리 불순물 영역(105)에 의해 굴절 및 반사되지 않을 수 있다. 즉, 제2 픽셀 영역(PR)과 제2 방향(D2)으로 인접하는 픽셀 영역으로 입사되는 난반사된 광을 줄일 수 있어, 크로스토크 현상을 줄일 수 있다. 결과적으로, 제2 픽셀 영역(PR)과 인접하는 제1 픽셀 영역들(PG1, PG2)의 위치에 따라 노이즈(noise) 차이가 발생하는 것을 줄일 수 있다.
제1 내지 제3 픽셀 영역들(PG, PR, PB) 각각에서, 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b) 사이에 플로팅 확산층(120)이 배치될 수 있다. 플로팅 확산층(120)은 반도체 기판(100)의 제1 면(100a)으로 제2 도전형의 불순물들을 이온주입하여 형성될 수 있다.
반도체 기판(100)의 제1 면(100a) 상에서, 제1 광전 변환 영역(110a)과 플로팅 확산층(120) 사이에 제1 트랜스퍼 게이트 전극(201a)이 배치될 수 있고, 제2 광전 변환 영역(110b)과 플로팅 확산층(120) 사이에 제2 트랜스퍼 게이트 전극(201b)이 배치될 수 있다. 제1 층간 절연막(221)이 제1 및 제2 트랜스퍼 게이트 전극들(201a, 201b)을 덮을 수 있다. 제1 층간 절연막(221) 상에 제2 내지 제4 층간 절연막들(222, 223, 224)이 배치될 수 있다.
반도체 기판(100)의 제2 면(100b) 상에 제1 내지 제3 컬러 필터들(303G, 303R, 303B) 및 제1 내지 제3 마이크로 렌즈들(307G, 307R, 307B)이 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 컬러 필터들(303G, 303R, 303B)은 제1 내지 제3 픽셀 영역들(PG, PR, PB) 상에 각각 배치될 수 있고, 제1 내지 제3 마이크로 렌즈들(307G, 307R, 307B)은 제1 내지 제3 컬러 필터들(303G, 303R, 303B) 상에 각각 배치될 수 있다. 또한, 반도체 기판(100)의 제2 면(100b)과 제1 내지 제3 컬러 필터들(303G, 303R, 303B) 사이에 제1 평탄막(301)이 배치될 수 있으며, 제1 내지 제3 컬러 필터들(303G, 303R, 303B)과 제1 내지 제3 마이크로 렌즈들(307G, 307R, 307B) 사이에 제2 평탄막(305)이 배치될 수 있다.
제1 내지 제3 컬러 필터들(303G, 303R, 303B)은, 앞서 도 4a를 참조하여 설명한 것처럼, 녹색, 적색 및 청색의 컬러 필터들을 각각 포함할 수 있다. 이와 달리, 제1 내지 제3 컬러 필터들(303G, 303R, 303B)은 시안(cyan), 마젠타(magenta) 또는 황색(yellow) 등과 같은 다른 컬러를 가질 수도 있다. 일 예에서, 제1 픽셀 영역들(PG1, PG2)에 녹색의 제1 컬러 필터들(303G)이 배치되고, 제2 픽셀 영역들(PR)에 적색의 제2 컬러 필터들(303R)이 배치되고, 제3 픽셀 영역들(PB)에 청색의 제3 컬러 필터들(303B)이 배치될 수 있다.
제1 내지 제3 마이크로 렌즈들(307G, 307R, 307B)은 제1 내지 제3 픽셀 영역들(PG, PR, PB)로 입사되는 빛을 집광시킬 수 있도록 볼록한 형태를 가질 수 있다. 평면적 관점에서, 제1 내지 제3 마이크로 렌즈들(307G, 307R, 307B) 각각은 한 쌍의 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b)과 중첩될 수 있다. 다시 말하면, 제1 내지 제3 마이크로 렌즈들(307G, 307R, 307B) 각각의 중심은 픽셀 영역(PG, PR, PB)의 중심과 실질적으로 일치할 수 있다.
이어서, 도 8, 도 9a, 도 9b 및 도 10을 참조하여, 도 5a의 제2 영역(R2)에 대하여 구체적으로 설명한다. 제2 영역(R2)에 관한 설명에서는, 앞서 제1 영역(R1)에서 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략하고, 차이점에 대해 상세히 설명한다.
도 8, 도 9a, 도 9b 및 도 10을 참조하면, 각각의 제1 및 제3 픽셀 영역들(PG1, PG2, PB) 내에서, 제2 분리 구조체(103)가 제3 방향(D3)으로 시프트될 수 있다. 즉, 본 제2 영역(R2)의 제2 분리 구조체(103)는, 앞서 제1 영역(R1)의 제2 분리 구조체(V103, 도 9b 참조)보다 제3 방향(D3)으로 시프트될 수 있다. 제3 방향(D3)은 반도체 기판(100)의 중심이 제2 영역(R2)으로부터 이격되어 있는 방향일 수 있다. 일 예로, 평면적 관점에서, 제2 분리 구조체(103)의 중심(C103)은 제1 픽셀 영역(PG2)의 중심(CPG2)으로부터 제3 방향(D3)으로 제1 거리(L1)만큼 시프트될 수 있다. 다른 예로, 평면적 관점에서, 제2 분리 구조체(103)의 중심(C103)은 제3 픽셀 영역(PB)의 중심(CPB)으로부터 제3 방향(D3)으로 제2 거리(L2)만큼 시프트될 수 있다. 이때, 제1 거리(L1)와 제2 거리(L2)는 실질적으로 동일할 수 있다. 반면, 각각의 제2 픽셀 영역들(PR)에서, 분리 불순물 영역(105)은 제2 픽셀 영역(PR)의 중심에 그대로 위치할 수 있다.
각각의 제1 내지 제3 마이크로 렌즈들(307G, 307R, 307B)이 제3 방향(D3)으로 시프트될 수 있다. 일 예로, 평면적 관점에서, 제1 마이크로 렌즈(307G)의 중심(C307G)은 제1 픽셀 영역(PG2)의 중심(CPG2)으로부터 제3 방향(D3)으로 제3 거리(L3)만큼 시프트될 수 있다. 이로써, 제1 마이크로 렌즈(307G)의 일부는, 제1 픽셀 영역(PG2)에 인접하는 제3 픽셀 영역(PB)과 수직적으로 중첩될 수 있다. 다른 예로, 평면적 관점에서, 제3 마이크로 렌즈(307B)의 중심(C307B)은 제3 픽셀 영역(PB)의 중심(CPB)으로부터 제3 방향(D3)으로 제4 거리(L4)만큼 시프트될 수 있다. 이때, 제3 거리(L3)와 제4 거리(L4)는 실질적으로 동일할 수 있다. 나아가, 도시되진 않았지만, 제2 마이크로 렌즈(307R)의 중심은 제2 픽셀 영역(PR)의 중심으로부터 제3 방향(D3)으로 제5 거리만큼 시프트될 수 있으며, 제5 거리 역시 제3 거리(L3) 및 제4 거리(L4)와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 5b 및 도 9b를 다시 참조하면, 제2 영역(R2) 상으로 입사되는 제2 광(LI2)은 90°보다 작은 제2 입사각(θ2)을 가질 수 있다. 따라서, 제2 영역(R2)의 각각의 제1 내지 제3 마이크로 렌즈들(307G, 307R, 307B)을 통과한 제2 광(LI2)은, 픽셀 영역(PG1, PG2, PR, PB)의 중심으로 조사되지 못할 수 있다. 한편, 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서는, 각각의 제1 내지 제3 마이크로 렌즈들(307G, 307R, 307B)을 제3 방향(D3)으로 시프트 시킴으로써, 제2 광(LI2)이 픽셀 영역(PG1, PG2, PR, PB)의 중심에 가깝게 조사될 수 있다. 나아가, 각각의 제1 및 제3 픽셀 영역들(PG1, PG2, PB) 내의 제2 분리 구조체(103)도 함께 제3 방향(D3)으로 시프트 시킴으로써, 제2 광(LI2)이 제2 분리 구조체(103)의 중심에 조사될 수 있다. 이로써, 제2 광(LI2)이 제2 분리 구조체(103)에 의해 사방으로 균일하게 난반사될 수 있다. 따라서, 제1 픽셀 영역들(PG1, PG2)의 위치에 따라 노이즈(noise) 차이가 발생하는 것을 줄일 수 있다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 이미지 센서의 평면도들로서, 도 8의 M 영역을 확대한 평면도들이다. 본 실시예들에서는, 앞서 도 8, 도 9a, 도 9b 및 도 10을 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략하고, 차이점에 대해 상세히 설명한다.
도 11을 참조하면, 제1 마이크로 렌즈(307G)가 시프트된 제3 거리(L3)는, 제3 마이크로 렌즈(307B)가 시프트된 제4 거리(L4)와 다를 수 있다. 예를 들어, 제3 거리(L3)는 제4 거리(L4)보다 더 클 수 있다. 나아가, 도시되진 않았지만, 제2 마이크로 렌즈(307R)가 시프트된 제5 거리는 제3 거리(L3) 및 제4 거리(L4)와 모두 다를 수 있다.
제1 내지 제3 픽셀 영역들(PG, PR, PB) 각각으로 파장 대역이 서로 다른 광선들이 입사될 수 있다. 따라서, 제1 내지 제3 픽셀 영역들(PG, PR, PB) 각각으로 입사되는 광선들에 따라 이들의 굴절각은 모두 다를 수 있다. 제1 내지 제3 픽셀 영역들(PG, PR, PB) 각각에서의 굴절각을 고려하여, 제1 내지 제3 마이크로 렌즈들(307G, 307R, 307B) 각각의 시프트된 거리를 서로 다르게 할 수 있다.
도 12를 참조하면, 제1 픽셀 영역(PG2)의 제2 분리 구조체(103)가 시프트된 제1 거리(L1)는 제3 픽셀 영역(PB)의 제2 분리 구조체(103)가 시프트된 제2 거리(L2)와 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 거리(L1)는 제2 거리(L2)보다 더 클 수 있다.
제1 내지 제3 픽셀 영역들(PG, PR, PB) 각각으로 파장 대역이 서로 다른 광선들이 입사될 수 있다. 따라서, 제1 내지 제3 픽셀 영역들(PG, PR, PB) 각각으로 입사되는 광선들에 따라 이들의 굴절각은 모두 다를 수 있다. 제1 및 제3 픽셀 영역들(PG, PB) 각각에서의 굴절각을 고려하여, 이들 내의 제2 분리 구조체들(103) 각각의 시프트된 거리를 서로 다르게 할 수 있다.
도 13 내지 도 17은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 이미지 센서의 단면도들이다. 도 13은 도 8의 II-II' 선을 따라 자른 단면도이고, 도 14는 도 6의 I-I'선을 따라 자른 단면도이며, 도 15 내지 도 18은 도 6의 II-II'선을 따라 자른 단면도들이다. 본 실시예들에서는, 앞서 도 6, 도 7a 내지 도 7c, 도 8, 도 9a, 도 9b 및 도 10을 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략하고, 차이점에 대해 상세히 설명한다.
도 8 및 도 13 에 도시된 실시예에 따르면, 제1 내지 제3 컬러 필터들(303G, 303R, 303B)이 제3 방향(D3)으로 시프트될 수 있다. 예를 들어, 본 제2 영역(R2)의 제2 컬러 필터(303R)는, 앞서 제1 영역(R1)의 제2 컬러 필터(V303R, 도 13 참조)보다 제3 방향(D3)으로 시프트될 수 있다.
앞서, 도 5b 및 도 9b를 참조하여 설명한 바와 같이, 제2 영역(R2) 상으로 입사되는 제2 광(LI2)은 픽셀 영역(PG1, PG2, PR, PB)의 중심으로 조사되지 못할 수 있다. 따라서, 제1 내지 제3 컬러 필터들(303G, 303R, 303B) 역시 제3 방향(D3)으로 시프트시켜, 제2 광(LI2)이 제1 내지 제3 컬러 필터들(303G, 303R, 303B) 각각의 중심에 가깝게 조사되도록 할 수 있다.
도 6 및 도 14 에 도시된 실시예에 따르면, 제1 분리 구조체(101)의 상면의 제1 폭(W1)은, 제2 분리 구조체(103)의 상면의 제2 폭(W2)보다 클 수 있다. 나아가, 제1 분리 구조체(101)의 제1 깊이(d1)는, 제2 분리 구조체(103)의 제2 깊이(d2)보다 더 클 수 있다. 제1 분리 구조체(101)와 제2 분리 구조체(103)에 관한 특징은 제2 영역(R2)에서도 동일할 수 있다.
도 6 및 도 15에 도시된 실시예에 따르면, 각각의 제2 픽셀 영역들(PR)에서, 분리 불순물 영역(105)은 제1 도전형의 불순물들이 도핑된 복수개의 불순물 영역들을 포함할 수 있다. 이러한 분리 불순물 영역(105)은, 제1 도전형의 불순물들의 이온 주입 공정을 복수회 반복함으로써 형성될 수 있다. 이온 주입 공정들을 반복하면서, 반도체 기판(100)으로 불순물들의 이온 주입 깊이가 조절될 수 있다. 일 예로, 분리 불순물 영역(105)은 반도체 기판(100)의 제2 면(100b)으로부터의 거리에 따라 변화하는 불순물 농도를 가질 수도 있다. 분리 불순물 영역(105)에 관한 특징은 제2 영역(R2)에서도 동일할 수 있다.
도 6 및 도 16에 도시된 실시예에 따르면, 제1 분리 구조체(101)는 분리막(IL1) 및 분리막(IL1)의 표면을 덮는 제1 도전형의 불순물층(ID)을 포함할 수 있다. 불순물층(ID)은 분리막(IL1)의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 불순물층(ID)은 제1 도전형(예를 들어, p형)의 불순물을 포함할 수 있다. 불순물층(ID)은 제1 도전형의 반도체 기판(100)과 직접 접촉될 수 있다. 불순물층(ID)에서 제1 도전형의 불순물들의 농도는 반도체 기판(100) 내에서 제1 도전형의 불순물 농도보다 클 수 있다. 이에 따라, 불순물층(ID)은 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b) 둘레에 포텐셜 배리어(potential barrier)를 형성할 수 있다. 따라서, 불순물층(ID)은 반도체 기판(100)을 패터닝하여 형성된 깊은 트렌치 내에 절연막을 형성할 때, 깊은 트렌치의 표면 결함에 의해 생성된 전하-전공 쌍(EHP: Electron-Hole Pair)에 의해 암 전류(dark current)가 발생하는 것을 줄일 수 있다.
제2 분리 구조체(103) 역시 제1 분리 구조체(101)처럼, 분리막(IL1) 및 불순물층(ID)을 포함할 수 있다. 나아가, 분리막(IL1) 및 불순물층(ID)으로 이루어진 제1 분리 구조체(101) 및 제2 분리 구조체(103)에 관한 특징은 제2 영역(R2)에서도 동일할 수 있다.
도 6 및 도 17에 도시된 실시예에 따르면, 제1 분리 구조체(101)는 서로 다른 굴절률을 갖는 제1 및 제2 분리막들(IL2, IL3)을 포함할 수 있다. 제1 분리막(IL2)은 반도체 기판(100)과 접촉하며, 제2 분리막(IL3)은 제1 분리막(IL2) 내에 배치될 수 있다. 제1 분리 구조체(101)로 비스듬히 입사되는 입사광은, 굴절률 차이에 의해 제1 및 제2 분리막들(IL2, IL3) 사이의 경계면에서 굴절될 수 있다. 예를 들어, 제1 분리막(IL2)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화질화막을 포함할 수 있고, 제2 분리막(IL3)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화질화막, 폴리실리콘막 또는 금속막을 포함할 수 있다.
제2 분리 구조체(103) 역시 제1 분리 구조체(101)처럼, 제1 및 제2 분리막들(IL2, IL3)을 포함할 수 있다. 나아가, 제1 및 제2 분리막들(IL2, IL3)로 이루어진 제1 분리 구조체(101) 및 제2 분리 구조체(103)에 관한 특징은 제2 영역(R2)에서도 동일할 수 있다.
도 6 및 도 18에 도시된 실시예에 따르면, 제1 분리 구조체(101)는 반도체 기판(100)을 관통할 수 있다. 제1 분리 구조체(101)는 반도체 기판(100)의 제1 면(100a)을 패터닝하여 형성될 수 있다. 따라서, 제1 분리 구조체(101)의 폭은 반도체 기판(100)의 제1 면(100a)에서 제2 면(100b)으로 갈수록 점차 감소할 수 있다. 제1 분리 구조체(101)의 바닥면은 제3 폭(W3)을 가질 수 있다. 이때, 제3 폭(W3)은 제2 분리 구조체(103)의 상면의 제2 폭(W2)보다 클 수 있다. 나아가, 제1 분리 구조체(101)의 깊이는 제2 분리 구조체(103)의 깊이보다 더 깊을 수 있다. 이상 도 6 및 도 18을 참조하여 설명한 제1 분리 구조체(101)에 관한 특징은 제2 영역(R2)에서도 동일할 수 있다.
도 19 및 도 20는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 평면도들로서, 도 19은 도 5a의 제1 영역(R1)을 확대한 평면도이고, 도 20는 도 5a의 제2 영역(R2)을 확대한 평면도이다. 도 21은 도 20의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다. 본 실시예에서는, 앞서 도 6, 도 7a 내지 도 7c, 도 8, 도 9a, 도 9b 및 도 10을 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략하고, 차이점에 대해 상세히 설명한다.
도 19 내지 도 21을 참조하면, 각각의 제3 픽셀 영역들(PB) 내에서, 제3 분리 구조체(107)가 제1 및 제2 광전 변환 영역들(110a, 110b) 사이에 배치될 수 있다. 평면적 관점에서, 제3 분리 구조체(107)는 제1 방향(D1)으로 연장되는 라인 형태를 가질 수 있다. 제3 분리 구조체(107)는 반도체 기판(100) 내에서 제1 분리 구조체(101)와 일체로 연결될 수 있다. 다시 말하면, 제3 분리 구조체(107)는, 앞서 도 6, 도 7a 내지 도 7c, 도 8, 도 9a, 도 9b 및 도 10을 참조하여 설명한 제2 분리 구조체(103)에 있어서 제1 부분(103a)이 생략된 것과 동일한 형태일 수 있다. 나아가, 제2 영역(R2)에서, 제3 분리 구조체(107)의 중심은 제3 픽셀 영역(PB)의 중심으로부터 시프트될 수 있다.
도 22 및 도 23는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 평면도들로서, 도 22은 도 5a의 제1 영역(R1)을 확대한 평면도이고, 도 23는 도 5a의 제2 영역(R2)을 확대한 평면도이다. 도 24은 도 23의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다. 본 실시예에서는, 앞서 도 19 내지 도 21을 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략하고, 차이점에 대해 상세히 설명한다.
도 22 내지 도 23를 참조하면, 제3 픽셀 영역들(PB)과 동일하게, 각각의 제1 픽셀 영역들(PG1, PG2) 내에 제3 분리 구조체(107)가 배치될 수 있다. 즉, 제1 및 제3 픽셀 영역들(PG1, PG2, PB) 내에 제1 방향(D1)으로 연장되는 제3 분리 구조체들(107)이 각각 배치될 수 있다. 제2 영역(R2)에서, 제3 분리 구조체(107)의 중심은 제1 및 제3 픽셀 영역들(PG1, PG2, PB) 각각의 중심으로부터 시프트될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (20)

  1. 제1 픽셀 영역 및 제2 픽셀 영역을 포함하는 반도체 기판;
    상기 반도체 기판 내에 배치되며, 상기 제1 및 제2 픽셀 영역들을 정의하는 제1 분리 구조체;
    각각의 상기 제1 및 제2 픽셀 영역들 내에 배치되는 제1 광전 변환 소자 및 제2 광전 변환 소자;
    상기 제1 픽셀 영역 내에서, 상기 제1 및 제2 광전 변환 소자들 사이의 제2 분리 구조체; 및
    상기 제2 픽셀 영역 내에서, 상기 제1 및 제2 광전 변환 소자들 사이의 분리 불순물 영역을 포함하되,
    평면적 관점에서, 상기 제2 분리 구조체의 중심은 상기 제1 픽셀 영역의 중심으로부터 시프트되고,
    상기 제1 및 제2 픽셀 영역들은 복수개로 제공되어, 제1 방향을 따라 서로 교번적으로 배열되는 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 분리 구조체는, 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 부분, 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 제2 부분을 포함하되,
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은, 상기 제2 분리 구조체의 상기 중심에서 서로 교차하는 이미지 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분리 구조체와 상기 제2 분리 구조체는 서로 일체로 연결되는 이미지 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분리 구조체의 상면의 폭은 상기 제2 분리 구조체의 상면의 폭보다 더 크고,
    상기 제1 분리 구조체의 깊이는 상기 제2 분리 구조체의 깊이보다 더 깊은 이미지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분리 구조체의 폭은 상기 반도체 기판의 제1 면에서 제2 면으로 갈수록 감소하고,
    상기 제2 분리 구조체의 폭은 상기 반도체 기판의 제1 면에서 제2 면으로 갈수록 증가하는 이미지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 기판은 상기 제1 분리 구조체에 의해 정의된 제3 픽셀 영역을 더 포함하고,
    상기 이미지 센서는, 상기 제3 픽셀 영역 내에서, 제1 및 제2 광전 변환 소자들 사이의 제3 분리 구조체를 더 포함하되,
    평면적 관점에서, 상기 제3 분리 구조체의 중심은 상기 제3 픽셀 영역의 중심으로부터 시프트되고,
    상기 제3 픽셀 영역은, 상기 제1 픽셀 영역으로부터 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격된 이미지 센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 분리 구조체가 시프트된 거리는 상기 제3 분리 구조체가 시프트된 거리와 다른 이미지 센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 픽셀 영역들 상에 각각 배치된 제1 및 제2 마이크로 렌즈들을 더 포함하되,
    평면적 관점에서, 상기 제1 마이크로 렌즈의 중심은 상기 제1 픽셀 영역의 상기 중심으로부터 시프트되고,
    평면적 관점에서, 상기 제2 마이크로 렌즈의 중심은 상기 제2 픽셀 영역의 중심으로부터 시프트되는 이미지 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 렌즈의 적어도 일부는 상기 제2 픽셀 영역과 수직적으로 중첩되는 이미지 센서.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 렌즈가 시프트된 거리는 상기 제2 마이크로 렌즈가 시프트된 거리와 다른 이미지 센서.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 기판의 중심은, 상기 제1 픽셀 영역의 상기 중심으로부터 제2 방향으로 이격되어 있고,
    상기 제2 분리 구조체는 상기 제2 방향으로 시프트되는 이미지 센서.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 픽셀 영역들 상에 각각 배치된 제1 및 제2 컬러 필터들을 더 포함하되,
    평면적 관점에서, 상기 제1 컬러 필터의 중심은 상기 제1 픽셀 영역의 상기 중심으로부터 시프트되고,
    평면적 관점에서, 상기 제2 컬러 필터의 중심은 상기 제2 픽셀 영역의 중심으로부터 시프트되는 이미지 센서.
  13. 픽셀 영역을 포함하는 반도체 기판;
    상기 픽셀 영역 상의 마이크로 렌즈;
    상기 반도체 기판 내에 배치되며, 상기 픽셀 영역을 정의하는 제1 분리 구조체;
    상기 픽셀 영역 내에 배치되는 제1 광전 변환 소자 및 제2 광전 변환 소자; 및
    상기 픽셀 영역 내에서, 상기 제1 및 제2 광전 변환 소자들 사이의 제2 분리 구조체를 포함하되,
    평면적 관점에서, 상기 마이크로 렌즈의 중심은 상기 픽셀 영역의 중심으로부터 시프트되고,
    평면적 관점에서, 상기 제2 분리 구조체의 중심은 상기 픽셀 영역의 상기 중심으로부터 시프트되는 이미지 센서.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈가 시프트된 거리는 상기 제2 분리 구조체가 시프트된 거리보다 더 큰 이미지 센서.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제2 분리 구조체는, 제1 방향으로 연장되는 제1 부분, 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 제2 부분을 포함하되,
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은, 상기 제2 분리 구조체의 상기 중심에서 서로 교차하는 이미지 센서.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 반도체 기판의 중심은, 상기 픽셀 영역의 상기 중심으로부터 제1 방향으로 이격되어 있고,
    상기 마이크로 렌즈 및 상기 제2 분리 구조체 각각은 상기 제1 방향으로 시프트되는 이미지 센서.
  17. 제13항에 있어서,
    각각의 상기 제1 및 제2 분리 구조체들은 제1 분리막 및 제2 분리막을 포함하고,
    상기 제1 분리막의 굴절률은 상기 제2 분리막의 굴절률과 다른 이미지 센서.
  18. 제1 영역에 배치된 제1 픽셀 영역, 및 제2 영역에 배치된 제2 픽셀 영역을 갖는 반도체 기판;
    상기 반도체 기판 내에 배치되며, 상기 제1 및 제2 픽셀 영역들을 정의하는 제1 분리 구조체;
    각각의 상기 제1 및 제2 픽셀 영역들 내에 배치되는 제1 광전 변환 소자 및 제2 광전 변환 소자;
    상기 제1 픽셀 영역 내에서, 상기 제1 및 제2 광전 변환 소자들 사이의 제2 분리 구조체; 및
    상기 제2 픽셀 영역 내에서, 상기 제1 및 제2 광전 변환 소자들 사이의 제3 분리 구조체를 포함하되,
    상기 제1 영역은 상기 반도체 기판의 중심에 위치하고,
    상기 제1 영역은, 상기 제2 영역으로부터 제1 방향으로 이격되어 있고,
    평면적 관점에서, 상기 제2 분리 구조체의 중심은 상기 제1 픽셀 영역의 중심과 실질적으로 일치하고,
    평면적 관점에서, 상기 제3 분리 구조체의 중심은 상기 제2 픽셀 영역의 중심으로부터 상기 제1 방향으로 시프트되는 이미지 센서.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2 픽셀 영역 상에 배치된 마이크로 렌즈를 더 포함하되,
    평면적 관점에서, 상기 마이크로 렌즈의 중심은 상기 제2 픽셀 영역의 상기 중심으로부터 상기 제1 방향으로 시프트되는 이미지 센서.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈가 시프트된 거리는 상기 제3 분리 구조체가 시프트된 거리보다 더 큰 이미지 센서.
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