KR20210007684A - 이미지 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 센서는, 포토 다이오드를 포함하는 기판, 상기 포토 다이오드가 포함된 픽셀에 인접하는 픽셀과 상기 포토 다이오드를 광학적으로 분리하는 DTI(Deep Trench Isolation) 및 상기 포토 다이오드의 상부에서 상기 기판과 인접하게 배치되는 투명 전극층을 포함할 수 있다.

Description

이미지 센서{Image Sensor}
본 발명은 액티브 픽셀과 옵티컬 블랙 픽셀을 포함하는 이미지 센서에 관한 것이다.
이미지 센서는 빛에 반응하는 반도체의 성질을 이용하여 이미지를 캡쳐(capture)하는 장치이다. 최근 들어, 컴퓨터 산업과 통신 산업의 발달에 따라 스마트폰, 디지털 카메라, 게임기기, 사물 인터넷(Internet of Things), 로봇, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라 등 다양한 분야에서 성능이 향상된 이미지 센서의 수요가 증대되고 있다.
이미지 센서는 크게 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서와, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서로 구분될 수 있다. CCD 이미지 센서는 CMOS 이미지 센서에 비해 잡음(noise)이 적고, 화질이 우수하다. 하지만, CMOS 이미지 센서는 구동 방식이 간편하고 다양한 스캐닝(scanning) 방식으로 구현 가능하다. 또한, CMOS 이미지 센서는 신호 처리 회로를 단일 칩에 집적할 수 있어 제품의 소형화가 용이하고 전력 소모가 매우 낮으며, CMOS 공정 기술을 호환하여 사용할 수 있어 제조 단가가 낮다. 최근에는 모바일 기기에 보다 적합한 특성으로 인하여 CMOS 이미지 센싱 장치가 많이 이용되고 있다.
본 발명의 기술적 사상은 픽셀 내부의 암전류 발생을 최소화할 수 있는 이미지 센서를 제공할 수 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 문서에 개시되는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 센서는, 포토 다이오드를 포함하는 기판, 상기 포토 다이오드가 포함된 픽셀에 인접하는 픽셀과 상기 포토 다이오드를 광학적으로 분리하는 DTI(Deep Trench Isolation) 및 상기 포토 다이오드의 상부에서 상기 기판과 인접하게 배치되는 투명 전극층을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서는, 제1 바이어스를 인가받는 DTI(Deep Trench Isolation)와 투명 전극층을 포함하는 액티브 픽셀; 및 제2 바이어스를 인가받는 DTI와 투명 전극층을 포함하는 옵티컬 블랙 픽셀을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서는, 입사광의 광량에 대응하는 픽셀 신호를 생성하는 액티브 픽셀; 상기 입사광과 무관하게 픽셀 신호를 생성하는 옵티컬 블랙 픽셀; 상기 액티브 픽셀의 DTI(Deep Trench Isolation)와 투명 전극층에 인가되는 제1 바이어스를 생성하는 제1 바이어스 생성기; 및 상기 옵티컬 블랙 픽셀의 DTI와 투명 전극층에 인가되는 제 2 바이어스를 생성하는 제2 바이어스 생성기를 포함할 수 있다.
본 문서에 개시되는 실시 예들에 따르면, DTI 표면뿐 아니라 기판의 표면에서도 정공을 축적 및 고정시켜 표면에서 발생되는 다크 소스(예컨대, 전자)를 효율적으로 억제함으로써 픽셀 신호에 포함되는 노이즈를 줄일 수 있다.
또한, 액티브 픽셀과 옵티컬 블랙 픽셀에 인가되는 바이어스를 독립적으로 조정함으로써 픽셀 신호의 품질을 저하시킬 수 있는 다크 오프셋을 최소화할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이미지 센서의 다크 특성 개선에 관련된 구성을 간략히 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 액티브 픽셀 어레이와 옵티컬 블랙 픽셀 어레이에서 입출력되는 신호를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 액티브 픽셀 또는 옵티컬 블랙 픽셀의 등가 회로의 일 실시예를 나타낸 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 픽셀을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 옵티컬 블랙 픽셀을 나타낸 단면도이다.
도 7은 액티브 픽셀과 옵티컬 블랙 픽셀 간의 다크 오프셋을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 액티브 픽셀과 옵티컬 블랙 픽셀 간의 다크 레벨을 일치시키는 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9 내지 도 13 각각은 액티브 픽셀을 형성하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 이미지 센서(100)는 픽셀 어레이(pixel array, 110), 로우 디코더(row decoder, 120), 상관 이중 샘플러(Correlate Double Sampler; CDS, 130), 아날로그-디지털 컨버터(Analog-Digital Converter; ADC, 140), 출력 버퍼(output buffer, 150), 컬럼 디코더(column decoder, 160) 및 타이밍 컨트롤러(timing controller, 170) 를 포함할 수 있다. 여기서, 이미지 센서(100)의 각 구성은 예시적인 것에 불과하며, 필요에 따라 적어도 일부의 구성이 추가되거나 생략될 수 있다.
픽셀 어레이(110)는 복수의 로우들 및 복수의 컬럼들로 구성된 2차원 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀들을 포함할 수 있고, 각 픽셀은 입사되는 광 신호를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 픽셀 어레이(110)는 로우 디코더(120)로부터 픽셀 제어 신호를 수신할 수 있으며, 픽셀 제어 신호에 의하여 픽셀 어레이(110)는 구동될 수 있다.
로우 디코더(120)는 타이밍 컨트롤러(170)의 제어에 따라 픽셀 어레이(110)를 구동할 수 있다. 구체적으로, 로우 디코더(120)는 복수의 로우들 중 적어도 하나의 로우를 선택하기 위하여 로우 선택 신호를 생성할 수 있다. 그리고, 로우 디코더(120)는 선택된 적어도 하나의 로우에 대응하는 픽셀들에 대해 픽셀 리셋 신호 및 전송 신호를 순차적으로 인에이블시킬 수 있다. 이에 따라, 선택된 로우의 픽셀들 각각으로부터 생성되는 아날로그 형태의 기준 신호와 영상 신호가 순차적으로 상관 이중 샘플러(130)로 전달될 수 있다. 여기서, 기준 신호와 영상 신호는 픽셀 신호로 통칭될 수 있다.
상관 이중 샘플러(130)는 픽셀 어레이(110)로부터 복수의 컬럼 라인들 각각에 제공되는 기준 신호와 영상 신호를 순차적으로 샘플링 및 홀딩(sampling and holding)할 수 있다. 즉, 상관 이중 샘플러(130)는 픽셀 어레이(110)의 컬럼들 각각에 대응하는 기준 신호와 영상 신호의 레벨을 샘플링하고 홀딩할 수 있다.
상관 이중 샘플러(130)는 타이밍 컨트롤러(170)의 제어에 따라 컬럼들 각각의 기준 신호와 영상 신호를 상관 이중 샘플링 신호로서 ADC(140)로 전달할 수 있다.
ADC(140)는 상관 이중 샘플러(130)로부터 출력되는 각각의 컬럼들에 대한 상관 이중 샘플링 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있다. ADC(140)는 각각의 컬럼에 대한 상관 이중 샘플링 신호 및 타이밍 컨트롤러(170)로부터 제공되는 램프 신호(ramp signal)를 기반으로 카운팅 동작과 연산 동작을 수행함에 따라 각각의 컬럼에 해당하는 노이즈(예컨대, 각 픽셀 고유의 리셋 노이즈)가 제거된 디지털 형태의 영상 데이터를 생성할 수 있다.
ADC(140)는 픽셀 어레이(110)의 컬럼들 각각에 대응하는 복수의 컬럼 카운터들을 포함하고, 컬럼 카운터들을 이용하여 컬럼들 각각에 대응되는 상관 이중 샘플링 신호를 디지털 신호로 변환시킬 수 있다. 다른 실시예에 따라, ADC(140)는 하나의 글로벌 카운터를 포함하고, 글로벌 카운터에서 제공되는 글로벌 코드를 이용하여 컬럼들 각각에 대응되는 상관 이중 샘플링 신호를 디지털 신호로 변환시킬 수 있다.
여기서, 상관 이중 샘플러(130) 및 ADC(140)는 픽셀 신호 처리부로 통칭될 수 있다.
출력 버퍼(150)는 ADC(140)에서 제공되는 각각의 컬럼 단위의 영상 데이터를 캡쳐하여 출력할 수 있다. 출력 버퍼(150)는 타이밍 컨트롤러(170)의 제어에 따라 ADC(140)에서 출력되는 영상 데이터를 일시 저장할 수 있다. 출력 버퍼(150)는 이미지 센서(100)와 연결된 다른 장치 사이의 전송(또는 처리) 속도 차이를 보상해주는 인터페이스로서 동작할 수 있다.
컬럼 디코더(160)는 타이밍 컨트롤러(170)의 제어에 따라 출력 버퍼(150)의 컬럼을 선택하고, 선택된 출력 버퍼(150) 컬럼에 일시 저장된 영상 데이터가 순차적으로 출력될 수 있다. 구체적으로, 컬럼 디코더(160)는 타이밍 컨트롤러(170)로부터 어드레스 신호를 수신할 수 있으며, 컬럼 디코더(160)는 어드레스 신호를 기반으로 컬럼 선택 신호를 생성하여 출력 버퍼(150)의 컬럼을 선택함으로써, 선택된 출력 버퍼(150)의 컬럼으로부터 영상 데이터가 출력 신호(SO)로 출력되도록 제어할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(170)는 로우 디코더(120), ADC(140), 출력 버퍼(150) 및 컬럼 디코더(160)를 제어할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(170)는 이미지 센서(100)의 각 구성의 동작에 요구되는 클럭 신호, 타이밍 컨트롤을 위한 제어 신호, 및 로우 또는 컬럼을 선택하기 위한 어드레스 신호들을 로우 디코더(120), 컬럼 디코더(160), ADC(140) 및 출력 버퍼(150)에 제공할 수 있다. 실시예에 따라, 타이밍 컨트롤러(170)는 로직 제어회로(Logic control circuit), 위상 고정 루프(Phase Lock Loop, PLL) 회로, 타이밍 컨트롤 회로(timing control circuit) 및 통신 인터페이스 회로(communication interface circuit) 등을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 이미지 센서의 다크 특성 개선에 관련된 구성을 간략히 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 이미지 센서(200)는 이미지 센서(100)의 구성 중 다크(dark) 특성 개선에 관련된 구성으로 간략히 나타낸 것이다.
이미지 센서(200)는 액티브 픽셀 어레이(active pixel array, 112), 옵티컬 블랙 픽셀 어레이(optical black pixel array, 114), 제1 바이어스 생성기(first bias generator, 210) 및 제2 바이어스 생성기(second bias generator, 220)를 포함할 수 있다.
액티브 픽셀 어레이(112)와 옵티컬 블랙 픽셀 어레이(114)는 도 1의 픽셀 어레이(110)에 포함되는 구성일 수 있다.
액티브 픽셀 어레이(112)는 복수의 로우들 및 복수의 컬럼들로 구성된 매트릭스 형태로 배열된 복수의 액티브 픽셀들을 포함할 수 있다. 각 액티브 픽셀은 도 1에서 설명된 바와 같이 입사되는 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 픽셀일 수 있다.
옵티컬 블랙 픽셀 어레이(114)는 액티브 픽셀 어레이(112)의 각 로우에 대응되도록 배열되는 적어도 하나의 옵티컬 블랙 픽셀을 포함할 수 있다. 옵티컬 블랙 픽셀은 입사광과 무관한 다크 레벨 신호(dark level signal)를 획득하기 위한 픽셀로서, 동일 로우에 속한 액티브 픽셀과 거의 동일한 구조를 가지고 동일 로우에 속한 액티브 픽셀과 동일한 픽셀 제어 신호에 의해 동작할 수 있으나 액티브 픽셀과는 달리 수광이 차단된 구조를 가질 수 있다. 즉, 옵티컬 블랙 픽셀이 생성하는 신호는 입사광이 아닌 다른 요인(예컨대, 온도, 픽셀 구조에 따른 고유의 노이즈 등)으로 인해 발생하는 다크 노이즈(dark noise)를 나타내는 신호에 해당한다.
어느 하나의 로우에 속한 액티브 픽셀의 영상 데이터는 해당 로우에 대응되는 적어도 하나의 옵티컬 블랙 픽셀로부터 출력되는 다크 레벨 신호의 평균값과 연산(예컨대, 감산)됨으로써, 순수하게 입사광에 의한 성분만을 포함하는 영상 데이터가 획득될 수 있다. 이러한 연산 과정은 이미지 신호 프로세서(미도시)에 의해 수행될 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
제1 바이어스 생성기(210)는 액티브 픽셀에서 발생하는 암전류(dark current)를 억제하기 위한 제1 바이어스(BS1)를 생성하여 액티브 픽셀 어레이(112)에 공급할 수 있다. 여기서, 제1 바이어스(BS1)의 인가에 따라 암전류 발생이 억제되는 원리에 대해서는 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
제2 바이어스 생성기(220)는 옵티컬 블랙 픽셀에서 발생하는 암전류를 억제하기 위한 제2 바이어스(BS2)를 생성하여 옵티컬 블랙 픽셀 어레이(114)에 공급할 수 있다. 여기서, 제2 바이어스(BS2)의 인가에 따라 암전류 발생이 억제되는 원리에 대해서는 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.
제1 바이어스(BS1)의 전압값과 제2 바이어스(BS2)의 전압값은 웨이퍼 프로브 테스트(wafer probe test) 과정에서 결정되어 OTP(One-Time Programmable) 메모리에 저장될 수 있고, 이미지 센서(100)의 동작시 제1 바이어스 생성기(210) 및 제2 바이어스 생성기(220) 각각은 OTP 메모리에 저장된 제1 바이어스(BS1)의 전압값 및 제2 바이어스(BS2)의 전압값 각각에 대응하는 전압을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따라, OTP 메모리는 이미지 센서(100)에 포함될 수 있고, 제1 바이어스 생성기(210) 및 제2 바이어스 생성기(220) 각각에 포함될 수 있다.
한편, 제1 바이어스(BS1)와 제2 바이어스(BS2)는 서로 동일할 수도 또는 서로 다를 수도 있다. 제1 바이어스(BS1)와 제2 바이어스(BS2)는 각 픽셀에서의 암전류 발생을 억제하면서도 옵티컬 블랙 픽셀의 다크 레벨 신호가 다크 노이즈를 정확히 반영할 수 있도록 하는 전압값을 가지도록 결정될 수 있다. 제1 바이어스(BS1)와 제2 바이어스(BS2)를 결정하는 방법은 도 7과 도 8을 참조하여 후술하기로 한다.
제1 바이어스(BS1)와 제2 바이어스(BS2)는 각각 음(negative)의 부호를 갖는 네거티브 전압일 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 액티브 픽셀 어레이(112) 전체에 동일한 제1 바이어스(BS1)가 인가되고 옵티컬 블랙 픽셀 어레이(114) 전체에 동일한 제2 바이어스(BS2)가 인가될 수 있다. 다른 실시예에 따라, 제1 바이어스(BS1)는 적어도 2 이상의 전압값을 포함할 수 있으며, 액티브 픽셀 어레이(112)는 복수의 블록들로 구분되어 각 블록이 서로 다른 전압값에 해당하는 제1 바이어스(BS1)를 인가받을 수 있다. 또한, 제2 바이어스(BS2)는 적어도 2 이상의 전압값을 포함할 수 있으며, 옵티컬 블랙 픽셀 어레이(114)는 복수의 블록들로 구분되어 각 블록이 서로 다른 전압값에 해당하는 제2 바이어스(BS2)를 인가받을 수 있다. 이에 따라, 액티브 픽셀 어레이(112)와 옵티컬 블랙 픽셀 어레이(114)에서 암전류 발생 억제 및 다크 노이즈 제거가 보다 세밀하게 제어될 수 있다.
제1 바이어스 생성기(210)와 제2 바이어스 생성기(220)는 도 1에 도시된 로우 디코더(120)의 일부로 포함될 수 있고, 별도의 독립된 구성일 수도 있다.
도 3은 도 2에 도시된 액티브 픽셀 어레이와 옵티컬 블랙 픽셀 어레이에서 입출력되는 신호를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 액티브 픽셀 어레이(112)와 옵티컬 블랙 픽셀 어레이(114)에서 동일 로우에 속한 액티브 픽셀들(AP1~AP4)과 옵티컬 블랙 픽셀들(OBP1~OBP2)에서 입출력되는 신호들이 간략히 도시되어 있다. 도 3에서는 설명의 편의상 일부 픽셀들만이 도시되어 있으나, 하나의 로우에는 임의의 개수의 액티브 픽셀들과 옵티컬 블랙 픽셀들이 포함될 수 있다.
액티브 픽셀들(AP1~AP4)과 옵티컬 블랙 픽셀들(OBP1~OBP2)은 모두 동일한 픽셀 제어 신호(PCS)를 인가받을 수 있다. 픽셀 제어 신호(PCS)는 각 픽셀을 구동하기 위한 신호로서, 전송 제어신호, 리셋 제어 신호, 선택 제어 신호 등을 포함할 수 있다. 또한, 액티브 픽셀들(AP1~AP4)은 제1 바이어스(BS1)를 인가받을 수 있고, 옵티컬 블랙 픽셀들(OBP1~OBP2)은 제2 바이어스(BS2)를 인가받을 수 있다.
한편, 액티브 픽셀들(AP1~AP4) 각각은 픽셀 신호(Vout1~Vout4)를 출력하고, 옵티컬 블랙 픽셀들(OBP1~OBP2) 각각 역시 픽셀 신호(Vref1~Vref2)를 출력할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 액티브 픽셀 또는 옵티컬 블랙 픽셀의 등가 회로의 일 실시예를 나타낸 회로도이다.
도 4를 참조하면, 액티브 픽셀 또는 옵티컬 블랙 픽셀의 등가 회로(400)는 포토 다이오드(PD), 전송 트랜지스터(TX), 리셋 트랜지스터(RX), 드라이브 트랜지스터(DX) 및 선택 트랜지스터(SX)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서는 설명의 편의상 4-TR(트랜지스터) 구조에 대해서만 설명하나, 액티브 픽셀 또는 옵티컬 블랙 픽셀은 3TR 구조, 5TR 구조, 또는 복수의 픽셀들이 적어도 일부의 트랜지스터를 공유하는 공유 픽셀 구조를 가질 수도 있다.
포토 다이오드(PD)는 입사광의 광량에 대응하는 광전하를 축적할 수 있다. 포토 다이오드(PD)의 일측은 소스 전압(VSS)에 연결되고 타측은 전송 트랜지스터(TX)에 연결될 수 있다. 여기서, 소스 전압(VSS)은 그라운드 전압(ground voltage)일 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 포토 다이오드(PD)는 광전 변환 소자의 예시로서, 다른 실시예에 따라 포토 트랜지스터, 포토 게이트, 핀형(pinned) 포토 다이오드 또는 이들의 조합으로 구현될 수도 있다.
전송 트랜지스터(TX)는 포토 다이오드(PD)와 플로팅 디퓨전(Floating Diffusion; FD) 사이에 연결될 수 있다. 전송 트랜지스터(TX)는 전송 제어 신호(TG)에 응답하여 턴온(turn-on) 또는 턴오프(turn-off)될 수 있으며, 턴온된 전송 트랜지스터(TX)는 포토 다이오드(PD)에 축적된 광전하를 플로팅 디퓨전(FD)로 전달할 수 있다.
플로팅 디퓨전(FD)은 전송 트랜지스터(TX)를 통해 전달되는 포토 다이오드(PD)의 광전하를 축적할 수 있다. 플로팅 디퓨전(FD)은 하나의 정션 커패시터(junction capacitor)로 모델링될 수 있다.
리셋 트랜지스터(RX)는 드레인 전압(VDD)과 플로팅 디퓨전(FD) 사이에 연결되고, 리셋 제어 신호(RG)에 응답하여 플로팅 디퓨전(FD)의 전위를 드레인 전압(VDD)으로 리셋시킬 수 있다. 여기서, 드레인 전압(VDD)은 전원 전압(power voltage)일 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
드라이브 트랜지스터(DX)는 포토 다이오드들(PD)에 축적된 광전하를 전달받은 플로팅 디퓨전(FD)의 전기적 포텐셜의 변화를 증폭하여 선택 트랜지스터(SX)로 전달할 수 있다. 즉, 드라이브 트랜지스터(DX)는 소스 팔로워(source follower) 트랜지스터로 동작할 수 있다.
선택 트랜지스터(SX)는 로우 단위로 읽어 들일 픽셀을 선택하는 기능을 수행할 수 있다. 선택 트랜지스터(SX)는 선택 제어 신호(SEL)에 따라 턴온되어 선택 트랜지스터(SX)의 드레인(즉, 소스 팔로워 트랜지스터의 소스)에 제공되는 플로팅 디퓨전(FD)의 전기적 포텐셜 변화에 대응하는 신호가 출력 전압(Vout or Vref)으로서 출력될 수 있다.
선택 트랜지스터(SX)의 출력 전압(Vout or Vref)은 도 1에서 설명된 기준 신호(리셋된 상태의 플로팅 디퓨전(FD)에 대응하는 신호)와 영상 신호(포토 다이오드(PD)로부터 전달된 광전하가 축적된 상태의 플로팅 디퓨전(FD)에 대응하는 신호)에 해당할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 픽셀을 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 액티브 픽셀(500)은 도 2의 액티브 픽셀 어레이(112)에 포함된 액티브 픽셀의 포토 다이오드(PD)에서의 수직 단면을 나타낸 것이다.
액티브 픽셀(500)은 기판(510), 포토 다이오드(520), DTI(Deep Trench Isolation, 530), 투명 전극층(540), 절연층(542), 컬러 필터(color filter, 550), 마이크로 렌즈(micro-lens, 560) 및 그리드(grid, 570)를 포함할 수 있다.
기판(510)은 실리콘 기판으로서 내부에 포토 다이오드(PD) 및 DTI(530)를 포함할 수 있다. 기판(510)은 P형으로 도핑된 P형 기판일 수 있다. 도 5에서, 기판(510)의 하부면은 전면(front side)으로, 기판(510)의 상부면은 후면(back side)으로 정의될 수 있다. 따라서, 도 5에 도시된 액티브 픽셀(500)은 기판(510)의 후면을 통해 입사광을 수신하는 BSI(Back Side Illumination) 구조를 가질 수 있다.
포토 다이오드(520)는 N형 이온을 주입하는 이온 주입(ion implantation) 공정을 통해 N형 도핑 영역으로 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 포토다이오드(520)는 복수의 도핑 영역들이 적층된 형태로 형성될 수 있다. 이 경우 하부 도핑 영역은 N+형 이온이 주입되어 형성될 수 있고, 상부 도핑 영역은 N-형 이온이 주입되어 형성될 수 있다. 포토 다이오드(520)는 수광 효율을 나타내는 필 팩터(fill-factor)를 높이기 위해, 가능한 넓은 면적에 걸쳐 형성될 수 있다.
DTI(530)는 평면 상에서 볼 때 액티브 픽셀(500)을 완전히 또는 적어도 일부를 둘러싸는 형태를 가질 수 있다. 또한, DTI(530)는 DTI 공정을 통해 서로 인접하는 액티브 픽셀들 간의 전기적 분리 및 광학적 분리를 위해 수직으로 깊게 파인 형태를 가질 수 있다. DTI(530)는 기판(510)의 후면에 대한 DTI 공정을 통해 형성됨에 따라 BDTI(Backside DTI)로 정의될 수 있다.
DTI(530)는 측벽(532) 및 전극(534)을 포함할 수 있다.
측벽(532)은 기판(510)과 굴절률이 다른(즉, 반사율이 높은) 절연 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 측벽(532)은 실리콘 산화막, 실리콘질화막 및 실리콘산화질화막 중 적어도 하나로 형성될 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 측벽(532)은 액티브 픽셀(500) 내부로 입사된 광이 인접하는 다른 픽셀로 투과하여 신호 대 잡음비를 저하시키는 광학적 크로스토크(optical crosstalk)를 방지할 수 있다.
전극(534)은 측벽(532)의 내부 영역에서 DTI(530)의 트렌치 영역을 충진하는 도전 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 전극(534)은 폴리실리콘(polysilicon) 또는 불순물이 도핑된 폴리실리콘(doped polysilicon)으로 형성될 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 전극(534)은 음의 전압인 제1 바이어스(BS1)를 인가받을 수 있다. 전극(534)에 제1 바이어스(BS1)가 인가됨에 따라, 전극(534) 내의 전자들이 측벽(532)에 가까운 위치로 이동하고, 이로 인해 기판(510) 내의 정공들이 측벽(532)의 계면으로 이동하여 축적(accumulation) 및 고정될 수 있다. 이처럼, 기판(510) 내의 정공들이 측벽(532)의 계면에 축적 및 고정됨으로써, DTI 공정으로 인해 기판(510)의 표면에서 발생하는 디펙(defect) 전자들의 흐름, 즉 암전류(dark current)가 억제될 수 있다.
투명 전극층(540)은 평면 상에서 볼 때 액티브 픽셀(500)을 완전히 또는 적어도 일부를 덮는 형태를 가질 수 있다. 투명 전극층(540)은 단면 상에서 볼 때 포토 다이오드(520)의 상부에서 기판(510)과 인접하게 배치될 수 있다. 투명 전극층(540)은 높은 광 투과율과 도전성을 갖는 물질(예컨대, ITO(Indium Tin Oxide))로 구성될 수 있다. 투명 전극층(540)의 두께는 전도도와 광 투과율을 고려하여 적정한 두께로 결정될 수 있다.
또한, 투명 전극층(540)과 기판(510) 사이에는 절연층(542)이 배치될 수 있다. 절연층(542)은 투명 전극층(540)과 기판(510) 간의 절연을 위해 투명 전극층(540)과 상응하는 위치에 배치될 수 있다. 절연층(542)은 광 투과율이 높은 산화물(oxide)로 구성될 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
투명 전극층(540)은 음의 전압인 제1 바이어스(BS1)를 인가받을 수 있다. 투명 전극층(540)에 제1 바이어스(BS1)가 인가됨에 따라, 투명 전극층(540) 내의 전자들이 기판(510)에 가까운 위치로 이동하고, 이로 인해 기판(510) 내의 정공들이 투명 전극층(540)의 계면으로 이동하여 축적 및 고정될 수 있다. 이처럼, 기판(510) 내의 정공들이 투명 전극층(540)의 계면에 축적 및 고정됨으로써, 기판(510)의 표면에서 발생하는 디펙 전자들의 흐름, 즉 암전류가 억제될 수 있다.
한편, 투명 전극층(540)은 전극(534)과 직접 접촉하여 또는 절연층(542)을 관통하는 콘택(contact, 544)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 콘택(544)은 전도도가 높은 물질(예컨대, 메탈)로 구성될 수 있다. 제1 바이어스 생성기(210)는 전기 배선(미도시) 및 전압 공급용 구조물을 통해 전극(534) 및/또는 투명 전극층(540)에 제1 바이어스(BS1)를 인가할 수 있다.
다른 실시예에 따라, DTI(530)는 기판(510)의 후면이 아닌 전면에 대한 DTI 공정을 통해 형성되는 FDTI(Frontside DTI)일 수 있다. 이 경우, 전극(534)과 투명 전극층(540)은 서로 전기적으로 분리될 수 있으며, 이 경우 제1 바이어스 생성기(210)는 전기 배선(미도시)을 통해 전극에 제1 바이어스(BS1)를 인가하고, 전기 배선(미도시) 및 전압 공급용 구조물을 통해 투명 전극층에 제1 바이어스(BS1)를 독립적으로 인가할 수 있다. 이와 달리, DTI(530)가 FDTI일 경우에도 콘택(542)을 통해 투명 전극층(540)과 연결될 수도 있다.
컬러 필터(550)는 투명 전극층(540)의 상부에 형성될 수 있고, 특정 파장의 광(예컨대, 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue), 마젠타(Magenta), 옐로우(Yellow), 사이언(Cyan) 등)을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 실시예에 따라, 컬러 필터(550)의 하부에는 반사 방지층(미도시)이 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 컬러 필터(550)는 액티브 픽셀(500)이 깊이 픽셀(depth pixel)에 해당하는 경우 생략되거나 적외광 필터로 대체될 수 있다.
마이크로 렌즈(560)는 컬러 필터(560)의 상부에 형성될 수 있고, 입사광(incident light)에 대한 집광력(light gathering power)을 높여 수광 효율을 향상시킬 수 있다.
그리드(570)는 서로 인접하는 컬러 필터들(550) 간의 광학적 크로스토크를 방지하기 위해 서로 인접하는 컬러 필터들(550) 사이에 형성될 수 있다. 그리드(570)는 광 흡수율이 높은 메탈 물질(예컨대, 텅스텐)로 구성될 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
도 5에는 설명의 편의상 하나의 액티브 픽셀에 해당하는 컬러필터(550), 마이크로 렌즈(560) 및 그리드(570) 만이 도시되었으나, 인접하는 픽셀에 대응하여 연속적으로 컬러필터(550), 마이크로 렌즈(560) 및 그리드(570)가 배치됨은 당연하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 옵티컬 블랙 픽셀을 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 옵티컬 블랙 픽셀(600)은 도 2의 옵티컬 블랙 픽셀 어레이(114)에 포함된 옵티컬 블랙 픽셀의 포토 다이오드(PD)에서의 수직 단면을 나타낸 것이다.
옵티컬 블랙 픽셀(600)은 기판(610), 포토 다이오드(620), DTI(630), 투명 전극층(640), 절연층(642) 및 차광층(650)를 포함할 수 있다. 여기서, 기판(610), 포토 다이오드(620), DTI(630), 투명 전극층(640) 및 절연층(642) 각각은 도 5에 도시된 기판(510), 포토 다이오드(520), DTI(530), 투명 전극층(540) 및 절연층(542)과 실질적으로 동일한 구성인 바, 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 특히, DTI(630)와 투명 전극층(640)은 제2 바이어스(BS2)를 인가 받는다는 점 이외에는 DTI(530)와 투명 전극층(540)과 구조 및 동작이 실질적으로 동일하다.
한편, 옵티컬 블랙 픽셀(600)은 액티브 픽셀(500)과는 달리 투명 전극층(640)의 상부에 입사광의 전달을 차단하기 위한 차광층(650)을 포함할 수 있다.
차광층(650)은 투명 전극층(640)에 상응하도록 옵티컬 블랙 픽셀(600)의 전체 영역에 배치되어 하부로 입사광이 통과하지 못하도록 차단할 수 있다. 차광층(650)은 광 흡수율이 높은 메탈 물질(예컨대, 텅스텐)로 구현될 수 있고, 추가적으로 차광층(650)의 상부에는 반사율이 높은 물질이 도포될 수도 있다.
도 7은 액티브 픽셀과 옵티컬 블랙 픽셀 간의 다크 오프셋을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 액티브 픽셀(500)은 입사광의 광량에 대응하는 픽셀 신호를 생성하며, 옵티컬 블랙 픽셀(600)은 입사광이 차단된 상태에서 픽셀 신호를 생성한다. 따라서, 만일 암전 환경(픽셀 어레이(110)로 전달되는 입사광이 존재하지 않는 환경)에서는 액티브 픽셀(500)과 옵티컬 블랙 픽셀(600) 각각이 생성하는 신호가 동일하여야 한다.
그러나, 액티브 픽셀(500)과 옵티컬 블랙 픽셀(600)은 구조적인 차이(예컨대, 투명 전극층 상부의 구조)를 가지며, 구조적인 차이를 형성하기 위한 공정상의 차이로 인해 암전 환경에서 액티브 픽셀(500)과 옵티컬 블랙 픽셀(600) 각각이 생성하는 신호가 서로 달라질 수 있다.
이하에서는 암전 환경에서 액티브 픽셀(500)과 옵티컬 블랙 픽셀(600) 각각이 생성하는 신호를 다크 레벨 신호로 정의하기로 한다.
이상적으로는 옵티컬 블랙 픽셀(600)의 다크 레벨 신호는 액티브 픽셀(500)의 다크 레벨 신호와 일치하는 제2 다크 레벨 신호(Dark Level 2)와 동일하여야 한다.
하지만, 앞서 설명된 바와 같이 액티브 픽셀(500)과 옵티컬 블랙 픽셀(600) 간의 구조적인 차이로 인해, 옵티컬 블랙 픽셀(600)의 다크 레벨 신호는 제2 다크 레벨 신호(Dark Level 2)보다 제1 전압 레벨(V1)만큼 높은 제1 다크 레벨 신호(Dark Level 1)이거나, 제2 다크 레벨 신호(Dark Level 2)보다 제2 전압 레벨(V2)만큼 낮은 제3 다크 레벨 신호(Dark Level 3)일 수 있다. 여기서, 제1 전압 레벨(V1) 또는 제2 전압 레벨(V2)은 다크 오프셋(dark offset)으로 정의될 수 있다.
만일 옵티컬 블랙 픽셀(600)의 다크 레벨 신호가 제1 다크 레벨 신호(Dark Level 1)인 경우, 액티브 픽셀(500)의 이미지 데이터로부터 입사광에 의한 성분만을 검출하는 과정에서 입사광에 의한 성분 중 적어도 일부가 제거(또는 손실)되는 현상이 발생할 수 있다.
만일 옵티컬 블랙 픽셀(600)의 다크 레벨 신호가 제3 다크 레벨 신호(Dark Level 3)인 경우, 액티브 픽셀(500)의 이미지 데이터로부터 입사광에 의한 성분만을 검출하는 과정에서 입사광에 의한 성분 외에 다크 노이즈 성분이 잔존하게 되는 현상(특히 블랙 표현에 문제가 발생함)이 발생할 수 있다.
따라서, 옵티컬 블랙 픽셀(600)의 다크 레벨 신호를 액티브 픽셀(500)의 다크 레벨 신호와 일치하도록 하는 과정이 요구된다.
도 8은 액티브 픽셀과 옵티컬 블랙 픽셀 간의 다크 레벨을 일치시키는 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 웨이퍼 프로브 테스트 과정이 시작된 후(S10), 암전 환경에서 액티브 픽셀(500)과 옵티컬 블랙 픽셀(600) 각각으로부터 다크 레벨 신호가 획득될 수 있다(S20).
액티브 픽셀(500)과 옵티컬 블랙 픽셀(600) 각각으로부터 획득된 다크 레벨 신호가 서로 비교된 결과에 따라 옵티컬 블랙 픽셀(600)에 인가되는 제2 바이어스(BS2)가 조정될 수 있다(S30). 다른 실시예에 따라, 서로 비교된 결과에 따라 액티브 픽셀(500)에 인가되는 제1 바이어스(BS1)가 조정될 수도 있다. 또 다른 실시예에 따라, 서로 비교된 결과에 따라 제1 바이어스(BS1)와 제2 바이어스(BS2)가 동시에 또는 교번적으로 조정될 수도 있다.
옵티컬 블랙 픽셀(600)에 인가되는 제2 바이어스(BS2)에 대한 조정은 액티브 픽셀(500)과 옵티컬 블랙 픽셀(600) 각각으로부터 획득된 다크 레벨 신호 간의 차이가 최소화될 때까지 계속될 수 있으며, 다크 레벨 신호 간의 차이를 최소화하는 제2 바이어스(BS2)가 최종적으로 결정될 수 있다(S40).
S40 단계에서 결정된 제1 바이어스(BS1)와 제2 바이어스(BS2) 각각의 전압값은 OTP 메모리에 저장(OTP write)될 수 있다(S50).
S10 내지 S40 단계는 웨이퍼 프로브 테스트 과정에서 완료될 수 있으며, 테스트가 완료된 이미지 센서 칩의 동작시 OTP write된 제1 바이어스(BS1)와 제2 바이어스(BS2) 각각의 전압값에 기초하여 제1 바이어스 생성기(210)와 제2 바이어스 생성기(220)는 각각 액티브 픽셀 어레이(112)와 옵티컬 블랙 픽셀 어레이(114)에 바이어스 전압을 인가할 수 있다(S60).
도 9 내지 도 13 각각은 액티브 픽셀을 형성하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 제1 공정(900)에서 기판(510)의 상부 표면에 패터닝된 마스크(미도시)를 배치한 뒤, 이온 주입 공정을 통해 포토 다이오드(520)를 형성할 수 있다.
도 10을 참조하면, 제2 공정(1000)에서 포토 다이오드(520)의 형성이 완료된 후, 패터닝된 마스크(미도시)를 제거하고, 기판(510)의 상부 표면에 패터닝된 하드 마크스(미도시)을 형성할 수 있다. 패터닝된 하드 마스크(미도시)를 식각장벽으로 하여 기판(510)을 식각하여 딥 트렌치(535)를 형성할 수 있다. 딥 트렌치(535)의 깊이는 서로 인접하는 액티브 픽셀들 간의 광학적 크로스토크 및 전기적 크로스토크를 최적화할 수 있는 깊이로 정해질 수 있다.
딥 트렌치(535)를 형성하기 위한 DTI 공정은 보쉬 공정(bosch process)을 포함할 수 있다. 즉, SF6 또는 O2 플라즈마를 이용한 ICP DRIE(inductive coupled plasma deep reactive ion etching) 공정과 C4F8 등과 같은 CFx 계열 중 어느 하나를 이용한 측벽 패시베이션(passivation) 공정이 수차례 반복되어 딥 트렌치(535)가 형성될 수 있다.
도 11을 참조하면, 제3 공정(1100)에서 딥 트렌치(535)가 형성된 후 패터닝된 하드 마스크(미도시)를 제거하고 딥 트렌치(535) 내에 절연 물질로 이루어진 막을 형성하여 측벽(532)을 형성할 수 있다.
도 12를 참조하면, 제4 공정(1200)에서 딥 트렌치(535) 내에 도전 물질을 충진하여 전극(534)을 형성할 수 있다.
도 13을 참조하면, 제5 공정(1300)에서 필요에 따라 기판(510)의 상부 표면에 평탄화 공정이 수행된 후, 증착 공정을 통해 절연층(542), 콘택(544) 및 투명 전극층(540)이 순차적으로 형성될 수 있다.
도 9 내지 도 13에서는 액티브 픽셀(500)임을 전제로 설명하였으나, 제1 내지 제5 공정은 액티브 픽셀(500)과 옵티컬 블랙 픽셀(600)에 대해 공통으로 수행될 수 있으며, 이후 액티브 픽셀(500)과 옵티컬 블랙 픽셀(600)에 대해서는 투명 전극층(540)의 상부에 배치되는 구성들이 달라질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100)에 의하면, DTI 표면뿐 아니라 기판의 표면에서도 정공을 축적 및 고정시켜 표면에서 발생되는 다크 소스(예컨대, 전자)를 효율적으로 억제함으로써 픽셀 신호에 포함되는 노이즈를 줄일 수 있다.
또한, 액티브 픽셀과 옵티컬 블랙 픽셀에 인가되는 바이어스를 독립적으로 조정함으로써 픽셀 신호의 품질을 저하시킬 수 있는 다크 오프셋을 최소화할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나,""A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나,"및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리 또는 외장 메모리)에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치)의 프로세서(예: 프로세서)는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체 는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

Claims (21)

  1. 포토 다이오드를 포함하는 기판;
    상기 포토 다이오드가 포함된 픽셀에 인접하는 픽셀과 상기 포토 다이오드를 광학적으로 분리하는 DTI(Deep Trench Isolation); 및
    상기 포토 다이오드의 상부에서 상기 기판과 인접하게 배치되는 투명 전극층을 포함하는 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포토 다이오드가 포함된 픽셀이 액티브 픽셀인 경우,
    상기 DTI와 상기 투명 전극층에 제1 바이어스가 인가되는 이미지 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 포토 다이오드가 포함된 픽셀이 옵티컬 블랙 픽셀인 경우,
    상기 DTI와 상기 투명 전극층에 제2 바이어스가 인가되는 이미지 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 DTI는,
    상기 기판과 굴절률이 다른 절연 물질로 형성된 측벽; 및
    상기 측벽의 내부 영역에 충진된 도전 물질로 형성된 전극을 포함하는 이미지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판과 상기 투명 전극층 사이에 배치되는 절연층을 더 포함하는 이미지 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 DTI와 상기 투명 전극층은 상기 절연층을 관통하는 콘택(contact)을 통해 전기적으로 연결되는 이미지 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 DTI는 상기 기판의 전면으로부터 형성되는 FDTI(Frontside DTI) 또는 상기 기판의 후면으로부터 형성되는 BDTI(Backside DTI)인 이미지 센서.
  8. 제1항에 있어서,
    입사광의 광량에 대응하는 픽셀 신호를 생성하는 액티브 픽셀; 및
    상기 입사광의 광량과 무관한 픽셀 신호를 생성하는 옵티컬 블랙 픽셀을 더 포함하고,
    상기 액티브 픽셀의 투명 전극층에 인가되는 제1 바이어스와 상기 옵티컬 블랙 픽셀의 투명 전극층에 인가되는 제2 바이어스는 서로 다른 이미지 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 바이어스와 상기 제2 바이어스는 상기 액티브 픽셀 및 상기 옵티컬 블랙 픽셀 각각이 생성하는 다크 레벨 신호 간의 차이가 최소화되도록 미리 결정되는 이미지 센서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 바이어스와 상기 제2 바이어스 각각의 전압값이 저장되는OTP(One Time Programmable) 메모리를 더 포함하는 이미지 센서.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 포토 다이오드가 포함된 픽셀이 액티브 픽셀인 경우,
    상기 투명 전극층의 상부에는 특정 파장의 광을 선택적으로 투과시키는 컬러 필터와, 입사광에 대한 집광력을 높이는 마이크로 렌즈가 배치되는 이미지 센서.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 포토 다이오드가 포함된 픽셀이 옵티컬 블랙 픽셀인 경우,
    상기 투명 전극층의 상부에는 입사광을 차단하는 차광층이 배치되는 이미지 센서.
  13. 제1 바이어스를 인가받는 DTI(Deep Trench Isolation)와 투명 전극층을 포함하는 액티브 픽셀; 및
    제2 바이어스를 인가받는 DTI와 투명 전극층을 포함하는 옵티컬 블랙 픽셀을 포함하는 이미지 센서.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 액티브 픽셀과 상기 옵티컬 블랙 픽셀 각각의 상기 DTI는 포토 다이오드를 인접하는 픽셀과 분리하고,
    상기 액티브 픽셀과 상기 옵티컬 블랙 픽셀 각각의 상기 투명 전극층은 상기 포토 다이오드를 포함하는 기판과 인접하게 배치되는 이미지 센서.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 액티브 픽셀과 상기 옵티컬 블랙 픽셀 각각의 상기 DTI는,
    상기 기판과 굴절률이 다른 절연 물질로 형성된 측벽; 및
    상기 측벽의 내부 영역에 충진된 도전 물질로 형성된 전극을 포함하는 이미지 센서.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 기판과 상기 투명 전극층 사이에 배치되는 절연층을 더 포함하는 이미지 센서.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 DTI와 상기 투명 전극층은 상기 절연층을 관통하는 콘택을 통해 전기적으로 연결되는 이미지 센서.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제1 바이어스와 상기 제2 바이어스는 상기 액티브 픽셀 및 상기 옵티컬 블랙 픽셀 각각이 생성하는 다크 레벨 신호 간의 차이가 최소화되도록 미리 결정되는 이미지 센서.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 제1 바이어스와 상기 제2 바이어스 각각의 전압값이 저장되는 OTP(One Time Programmable) 메모리를 더 포함하는 이미지 센서.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 옵티컬 블랙 픽셀은 상기 투명 전극층의 상부에 배치되어 입사광을 차단하는 차광층을 더 포함하는 이미지 센서.
  21. 입사광의 광량에 대응하는 픽셀 신호를 생성하는 액티브 픽셀;
    상기 입사광과 무관하게 픽셀 신호를 생성하는 옵티컬 블랙 픽셀;
    상기 액티브 픽셀의 DTI(Deep Trench Isolation)와 투명 전극층에 인가되는 제1 바이어스를 생성하는 제1 바이어스 생성기; 및
    상기 옵티컬 블랙 픽셀의 DTI와 투명 전극층에 인가되는 제2 바이어스를 생성하는 제2 바이어스 생성기를 포함하는 이미지 센서.
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