KR20220086732A - 이미지 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

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이경호
카즈노리 카케히
설두식
이경덕
정태섭
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는, 제1 방향에서 서로 마주보는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 제1 면에 평행한 방향을 따라 픽셀 영역들이 배열되는 기판, 픽셀 영역들 각각에서 기판의 내부에 배치되며, 제1 면에 평행하며 제1 방향과 수직한 제2 방향에서 서로 분리되는 제1 및 제2 포토 다이오드, 픽셀 영역들 사이에 배치되는 제1 소자 분리막, 및 픽셀 영역들 중 적어도 하나에서, 제1 소자 분리막으로부터 제1 방향 및 제2 방향에 수직한 제3 방향을 따라 제1 및 제2 포토 다이오드의 사이로 연장되는 한 쌍의 제2 소자 분리막을 포함하고, 기판은 제2 소자 분리막과 인접하는 도핑층, 및 한 쌍의 제2 소자 분리막 사이에 배치되는 배리어 영역을 포함하며, 도핑층은, 제1 방향에서 제2 면으로부터 제1 면과 이격된 소정의 깊이까지 연장되고, 제3 방향에서 제1 소자 분리막과 분리되며, 배리어 영역은, 배리어 영역에 인접한 주변 영역보다 높은 크기의 포텐셜을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에서 빔의 입사각에 기초하여 도핑되는 불순물의 위치 및 농도를 조절할 수 있고, 나아가 도핑을 조절함으로써 형성되는 배리어 영역의 제어를 통해 이미지 센서의 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

이미지 센서 및 그 제조 방법{IMAGE SENSOR AND THE METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
이미지 센서는 광학 영상(Optical image)을 전기 신호로 변환하는 반도체 소자이다. 그 중 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)형 이미지 센서는 CIS(CMOS Image Sensor)로 약칭된다. CIS는 복수 개의 픽셀 영역들을 포함하며, 각각의 픽셀 영역들은 입사되는 광을 전기 신호로 변환해주는 역할을 하는 적어도 하나의 포토 다이오드(Photodiode, PD)를 포함한다. 한편, 하나의 픽셀 영역에 두 개의 포토 다이오드를 포함하는 구조를 갖는 CIS는 향상된 자동초점 성능을 가질 수 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 과제 중 하나는, 비스듬히 입사하는 빔을 이용하는 이미지 센서의 제조 방법을 통해, 불순물의 도핑 위치 및 도핑 농도를 제어하고 이로부터 형성되는 배리어 영역의 위치 및 최대 포텐셜 크기를 제어하며, 나아가 선택적으로 형성되는 배리어 영역을 포함함으로써 신호 포화를 최소화하도록 향상된 성능으로 동작하는 이미지 센서를 제공하고자 하는 데에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는, 제1 방향에서 서로 마주보는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면에 평행한 방향을 따라 픽셀 영역들이 배열되는 기판, 상기 픽셀 영역들 각각에서 상기 기판의 내부에 배치되며, 상기 제1 면에 평행하며 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향에서 서로 분리되는 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드, 상기 픽셀 영역들 사이에 배치되는 제1 소자 분리막, 및 상기 픽셀 영역들 중 적어도 하나에서, 상기 제1 소자 분리막으로부터 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직한 제3 방향을 따라 상기 제1 포토 다이오드 및 상기 제2 포토 다이오드의 사이로 연장되는 한 쌍의 제2 소자 분리막을 포함하고, 상기 기판은 상기 제2 소자 분리막과 인접하는 도핑층, 및 상기 한 쌍의 제2 소자 분리막 사이에 배치되는 배리어 영역을 포함하며, 상기 도핑층은, 상기 제1 방향에서 상기 제2 면으로부터 상기 제1 면과 이격된 소정의 깊이까지 연장되고, 상기 제3 방향에서 상기 제1 소자 분리막과 분리되며, 상기 배리어 영역은, 상기 배리어 영역에 인접한 주변 영역보다 높은 크기의 포텐셜을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 제조 방법은, 기판의 상면에 수직한 제1 방향으로 연장되어 픽셀 영역들을 분리하는 제1 트렌치들을 형성하는 단계, 상기 제1 트렌치와 연결되어 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 픽셀 영역들 각각에서 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 서로 분리되는 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드 사이에 배치되는 제2 트렌치들을 형성하는 단계, 상기 제1 방향에서 상기 기판에 불순물이 주입되는 소정의 깊이에 기초하여, 상기 제2 트렌치들을 통해 상기 제2 방향에 수직하고 상기 제1 방향과 소정의 각도를 가지면서 입사하는 빔을 이용하여 기판에 불순물을 주입하는 단계, 및 상기 제1 트렌치들 내부에 제1 소자 분리막을 형성하고, 상기 제2 트렌치들 내부에 제2 소자 분리막을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 제조 방법은, 기판의 상면에 수직한 제1 방향으로 연장되어 픽셀 영역들을 분리시키는 제1 트렌치들을 형성하는 단계, 상기 제1 트렌치와 연결되어 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 픽셀 영역들 각각에서 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 서로 분리되는 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드 사이에 배치되는 제2 트렌치들을 형성하는 단계, 상기 제2 트렌치들을 통해 상기 제2 방향에 수직하고 상기 제1 방향과 소정의 각도를 가지면서 교차하도록 입사하는 빔을 이용하여 불순물을 주입하는 단계, 및 상기 제1 포토 다이오드 및 상기 제2 포토 다이오드 사이에 위치하는 상기 기판 내부에 배리어 영역을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 배리어 영역의 위치 및 최대 포텐셜 크기는, 상기 소정의 각도에 의해 결정된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는, 제조 과정에서 입사되는 빔의 입사각에 기초하여 도핑되는 불순물의 위치 및 농도를 조절할 수 있다. 한편, 도핑을 조절함으로써 형성되는 배리어 영역의 위치 및 최대 포텐셜 크기를 조절할 수 있다. 이에 따라, 원활한 CIS 동작을 위해 두 개의 포토 다이오드 사이에서 전하의 이동을 제어할 수 있도록 하는 배리어 영역을 형성할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본　발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 블록도이다.
도 2는　본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 상면도이다.
도　3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도들이다.
도 7a 및 도 7b는　본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 도면들이다.
도 8a 및 도 8b는　본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 도면들이다.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도 및 상면도이다.
도 10a 및 도 10b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도 및 상면도이다.
도 11a 및 도 11b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도 및 상면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면들이다.
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면들이다.
도 17a 내지 도 17c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에서의 도핑을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 18은　본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에서의 도핑을 설명하기 위한 도면이다.
도 19a 및 도 19b는　본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함된 제2 소자 분리막을 설명하기 위한 도면들이다.
도 20a 및 도 20b는　본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함된 제2 소자 분리막을 설명하기 위한 도면들이다.
도 21a 및 도 21b는　본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함된 제2 소자 분리막을 설명하기 위한 도면들이다.
도 22a 및 도 22b는　본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함된 제2 소자 분리막을 설명하기 위한 도면들이다.
도　23은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함된 제2 소자 분리막을 설명하기 위한 도면이다.
도　24 및 도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자 장치를 간단하게 나타낸 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.
도 1은 본　발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 블록도이다.
도 1은 본　발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 간단하게 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(1)는 픽셀 어레이(10)와 로직 회로(20) 등을 포함할 수 있다.
픽셀 어레이(10)는 복수의 행들과 복수의 열들을 따라서 어레이 형태로 배치되는 복수 개의 단위 픽셀들(PX)을 포함할 수 있다. 단위 픽셀들(PX) 각각은 빛에 응답하여 전하를 생성하는 적어도 하나의 광전 변환 소자, 및 광전 변환 소자가 생성한 전하에 대응하는 픽셀 신호를 생성하는 픽셀 회로 등을 포함할 수 있다.
광전 변환 소자는 반도체 물질로 형성되는 포토 다이오드, 및/또는 유기 물질로 형성되는 유기 포토 다이오드 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 단위 픽셀들(PX) 각각은 둘 이상의 광전 변환 소자를 포함할 수 있으며, 하나의 단위 픽셀(PX)에 포함되는 둘 이상의 광전 변환 소자는 서로 다른 색상의 빛을 받아들여 전하를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 단위 픽셀들(PX)은 각각 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드를 포함할 수 있으며, 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드는 서로 다른 파장 대역의 빛을 받아들여 전하를 각각 생성할 수 있다.
실시예에 따라, 픽셀 회로는 전송 트랜지스터, 구동 트랜지스터, 선택 트랜지스터, 및 리셋 트랜지스터 등을 포함할 수 있다. 단위 픽셀들(PX) 각각이 둘 이상의 광전 변환 소자를 갖는 경우, 단위 픽셀들(PX) 각각은 둘 이상의 광전 변환 소자 각각에서 생성된 전하를 처리하기 위한 픽셀 회로를 포함할 수 있다. 즉, 단위 픽셀들(PX) 각각이 둘 이상의 광전 소자를 갖는 경우, 픽셀 회로는 전송 트랜지스터, 구동 트랜지스터, 선택 트랜지스터, 및 리셋 트랜지스터 중 적어도 일부를 2개 이상 포함할 수 있다.
로직 회로(20)는 픽셀 어레이(10)를 제어하기 위한 회로들을 포함할 수 있다. 일례로, 로직 회로(20)는 로우 드라이버(21), 리드아웃 회로(22), 칼럼 드라이버(23), 및 컨트롤 로직(24) 등을 포함할 수 있다.
로우 드라이버(21)는 픽셀 어레이(10)를 행(row) 단위로 구동할 수 있다. 일례로, 로우 드라이버(21)는 픽셀 회로의 전송 트랜지스터를 제어하는 전송 제어 신호, 리셋 트랜지스터를 제어하는 리셋 제어 신호, 선택 트랜지스터를 제어하는 선택 제어 신호 등을 생성하여 픽셀 어레이(10)에 행 단위로 입력할 수 있다.
리드아웃 회로(22)는 상관 이중 샘플러(Correlated Double Sampler, CDS), 아날로그-디지털 컨버터(Analog-to-Digital Converter, ADC) 등을 포함할 수 있다. 상관 이중 샘플러들은, 단위 픽셀들(PX)과 칼럼 라인들을 통해 연결될 수 있다. 상관 이중 샘플러들은 로우 드라이버(21)의 로우 라인 선택 신호에 의해 선택되는 로우 라인에 연결되는 단위 픽셀들(PX)로부터 픽셀 신호를 수신함으로써 상관 이중 샘플링을 수행할 수 있다. 픽셀 신호는 칼럼 라인들을 통해 수신될 수 있다. 아날로그-디지털 컨버터는 상관 이중 샘플러가 검출한 픽셀 신호를 디지털 픽셀 신호로 변환하여 칼럼 드라이버(23)에 전달할 수 있다.
칼럼 드라이버(23)는 디지털 픽셀 신호를 임시로 저장할 수 있는 래치 또는 버퍼 회로와 증폭 회로 등을 포함할 수 있으며, 리드아웃 회로(22)로부터 수신한 디지털 픽셀 신호를 처리할 수 있다. 로우 드라이버(21), 리드아웃 회로(22) 및 칼럼 드라이버(23)는 컨트롤 로직(24)에 의해 제어될 수 있다. 컨트롤 로직(24)은 로우 드라이버(21), 리드아웃 회로(22) 및 칼럼 드라이버(23)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 컨트롤러 등을 포함할 수 있다.
단위 픽셀들(PX) 중에서 가로 방향으로 같은 위치에 배치되는 단위 픽셀들(PX)은 동일한 칼럼 라인을 공유할 수 있다. 일례로, 세로 방향으로 같은 위치에 배치되는 단위 픽셀들(PX)은 로우 드라이버(21)에 의해 동시에 선택되며 칼럼 라인들을 통해 픽셀 신호를 출력할 수 있다. 일 실시예에서 리드아웃 회로(22)는 칼럼 라인들을 통해 로우 드라이버(21)가 선택한 단위 픽셀들(PX)로부터 픽셀 신호를 동시에 획득할 수 있다. 픽셀 신호는 리셋 전압과 픽셀 전압을 포함할 수 있으며, 픽셀 전압은 단위 픽셀들(PX) 각각에서 빛에 반응하여 생성된 전하가 리셋 전압에 반영된 전압일 수 있다. 다만, 도 1을 참조하여 서술한 설명은 이에 한정되지 않을 수 있고, 이미지 센서는 그 외 구성들을 추가로 포함할 수 있으며 다양한 방법으로 구동될 수 있다.
도 2는　본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 상면도이다.
일반적으로, 하나의 픽셀 영역에 2개의 포토 다이오드를 포함하는 이미지 센서는 감도 개선을 위해 내부 분리막을 포함할 수 있다. 한편, 이미지 센서가 신호 포화 없이 원활하게 동작하기 위해서는 2개의 포토 다이오드 사이에서 전하의 이동을 제어할 수 있을 정도의 적절한 크기의 포텐셜을 갖는 배리어 영역을 형성할 필요가 있다. 이에 따라, 복수의 픽셀 영역들 각각에서 2개의 포토다이오드를 분리하는 방법이 문제될 수 있다. 또한, 내부 분리막을 갖는 이미지 센서의 픽셀 구조는 2개의 포토 다이오드 사이의 분리 영역이 좁고 종횡비(aspect ratio)가 크기 때문에, 형성하고자 하는 배리어 영역을 제어하는 방법이 문제될 수 있다. 일례로, 기존의 플라즈마 도핑(PLAD) 공정 방식에 의하면, 전체 소자 분리막의 측면에 균일하게 불순물을 도핑할 수 있다는 장점이 있으나, 특정 위치에서 선택적으로 도핑 농도를 조절하는 것은 어려울 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100)는, 상기 문제를 해결하기 위해 이온 임플란트(Ion implantation, IIP) 공정으로 소자 분리막(DTI1, DTI2)의 측면에 불순물을 도핑할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100)의 제조 과정에서 도핑에 이용되는 빔은 복수의 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)에 대하여 비스듬히 입사할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100)는 기판 내부에 불순물이 도핑되는 깊이를 제어할 수 있다. 다시 말해, 선택적으로 특정 위치의 도핑 농도를 조절함으로써 형성되는 배리어 영역(BA)을 제어할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아닐 수 있고, 본 발명의 일 실시예들에 따른 구체적인 제조 과정에 대하여는 후술하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100)는 제1 및 제2 포토 다이오드(PD1, PD2), 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)의 사이에 배치되는 제1 소자 분리막(DTI1), 및 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)의 내부에 각각 배치되는 한 쌍의 제2 소자 분리막(DTI2a, DTI2b; DTI2)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100)에서, 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)은 기판 및 이미지 센서(100)의 동작에 필요한 기타 회로들을 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 일례로, 기판은 반도체 기판일 수 있으며, 기판 내부에는 빛을 수용하기 위한 제1 포토 다이오드(PD1) 및 제2 포토 다이오드(PD2)가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100)에 포함된 제1 소자 분리막(DTI1) 및 제2 소자 분리막(DTI2)은 제1 방향(예컨대, z 방향)으로 연장될 수 있다. 일례로, 제1 소자 분리막(DTI1) 및 제2 소자 분리막(DTI2)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 제1 소자 분리막(DTI1)은 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)을 서로 분리하고 각각의 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)을 정의할 수 있다. 한편, 제2 소자 분리막(DTI2)은 제1 포토 다이오드(PD1) 및 제2 포토 다이오드(PD2)를 분리하는 경계가 될 수 있다. 일례로, 제1 및 제2 포토 다이오드(PD1, PD2)은 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4) 각각의 내부에서 제2 방향(예컨대, x 방향)에서 서로 분리될 수 있다. 한편, 제2 소자 분리막(DTI2)은 제1 소자 분리막(DTI1)으로부터 제1 방향 및 제2 방향에 수직한 제3 방향(예컨대, y 방향)을 따라 제1 포토 다이오드(PD1) 및 제2 포토 다이오드(PD2)의 사이로 연장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100)는, 제1 소자 분리막(DTI1) 및 제2 소자 분리막(DTI2)보다 먼저 형성된 도핑층(D)을 포함할 수 있다. 일례로, 도핑층(D)은 불순물로 도핑된 기판 내부의 영역일 수 있다. 일례로, 도핑층(D)은 제3 방향에서 제1 소자 분리막(DTI1)과 분리될 수 있다. 다만, 도핑층(D)의 형태는 도 2에 도시된 바로 한정되지 않고, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100)에 포함된 제2 소자 분리막(DTI2)의 모양, 및 이미지 센서(100)의 제조 방법에 따라 달라질 수 있다.
한편, 제2 소자 분리막(DTI2)과 인접한 영역에 형성된 도핑층(D)은 이미지 센서(100)의 기판 내부에 배리어 영역(BA)을 형성할 수 있다. 일례로, 배리어 영역(BA)은 한 쌍의 제2 소자 분리막(DTI2a, DTI2b) 사이에 배치될 수 있다. 한편, 배리어 영역(BA)은 주변 영역보다 포텐셜 크기가 높은 영역일 수 있고, 이를 통해 제1 포토 다이오드(PD1) 및 제2 포토 다이오드(PD2) 사이에서 전하를 선택적으로 이동시킬 수 있다.
도　3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도들이다.
도 3 내지 도 6은 각각 도 2에 도시된 이미지 센서(100)의 I-I`선 내지 IV-IV`선 중 어느 하나의 방향으로 자른 단면도일 수 있다. 일례로, 도 3은 도 2의 I-I` 방향의 단면을 나타낸 단면도일 수 있고, 도 4는 도 2의 II-II` 방향의 단면을 나타낸 단면도일 수 있다. 또한, 도 5는 도 2의 III-III` 방향의 단면을 나타낸 단면도일 수 있고, 도 7은 도 2의 IV-IV` 방향의 단면을 나타낸 단면도일 수 있다.
도 3 내지 도 6에 도시된 이미지 센서(100-1, 100-2, 100-3, 100-4)는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100)의 입체적인 구조를 설명하기 위한 도면들일 수 있다. 이에 따라, 도 3 내지 도 6에 도시된 이미지 센서(100-1, 100-2, 100-3, 100-4)는 모두 하나의 이미지 센서(100)의 단면도들일 수 있다. 다만, 도 3 내지 도 6에 도시된 이미지 센서(100-1, 100-2, 100-3, 100-4)는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않고, 필요에 따라 일부 구성이 추가되거나 또는 생략될 수도 있다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예들에 따른 이미지 센서(100-1, 100-2, 100-3, 100-4)는 서로 마주보는 제1 면(111) 및 제2 면(112)을 포함하는 기판(110), 기판(110)의 내부에서 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)을 분리하는 제1 소자 분리막(DTI1), 및 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4) 중 적어도 하나의 내부에 배치되어 제1 포토 다이오드(PD1) 및 제2 포토 다이오드(PD2)를 분리하는 제2 소자 분리막(DTI2)을 포함할 수 있다. 일례로, 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)은 제1 면(111)에 평행한 방향을 따라 배열될 수 있다. 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4) 각각은 제2 방향(예컨대, x 방향)에서 서로 분리되는 제1 포토 다이오드(PD1)와 제2 포토 다이오드(PD2)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100-1, 100-2, 100-3, 100-4)에서, 제2 소자 분리막(DTI2)은 제3 방향(예컨대, y 방향)에서 제1 소자 분리막(DTI1)으로부터 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)들의 내부로 연장되는 한 쌍의 소자 분리막을 포함할 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있고, 실시예에 따라 제2 소자 분리막(DTI2)은 일체로 연장된 하나의 분리막일 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100-1, 100-2, 100-3, 100-4)에서 제1 소자 분리막(DTI1)과 제2 소자 분리막(DTI2)은 반도체 물질을 포함하는 기판(110) 내에서 제1 방향(예컨대, z 방향)으로 연장될 수 있다. 일례로, 제1 소자 분리막(DTI1) 및 제2 소자 분리막(DTI2)은 동시에 형성될 수 있고, 각각 따로 형성될 수도 있다. 한편, 제1 소자 분리막(DTI1) 및 제2 소자 분리막(DTI2)은 기판(110)의 제2 면(112)에 형성된 트렌치들의 내부에 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 소자 분리막(DTI1)은 기판의 제2 면(112)으로부터 제1 면(111)을 향해 연장될 수 있다. 본 명세서에서는 제1 소자 분리막(DTI1) 및 제2 소자 분리막(DTI2)은 기판의 제2 면(112)으로부터 제1 면(111)을 향해 연장된 것으로 가정하여 서술한다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 실시예에 따라 반대로 제1 면(111)으로부터 제2 면(112)을 향해 연장될 수도 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100-1, 100-2, 100-3, 100-4)는, 제1 소자 분리막(DTI1) 및 제2 소자 분리막(DTI2)을 형성하기 전에 비스듬히 입사하는 빔을 이용하여 IIP 공정을 진행함에 따라, 선택적으로 도핑된 도핑층(D)을 더 포함할 수 있다. 일례로, 도핑층(D)은 제2 소자 분리막(DTI2)과 인접한 기판(110)에 형성될 수 있으며, 제1 방향에서 제2 면(112)으로부터 제1 면(111)과 이격된 소정의 깊이까지 연장될 수 있다.
도핑층(D)은 빔에 의해 불순물이 도핑된 제2 소자 분리막(DTI2)에 인접한 층일 수 있다. 일례로, 도핑층(D)은 보론(B)과 같은 P형 불순물, 또는 인(P), 아세닉(As)과 같은 N형 불순물을 포함할 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있다. 한편, 도핑층(D)에 포함된 불순물의 농도는 도핑층(D)이 아닌 기판(110)의 다른 영역에서의 불순물의 농도보다 클 수 있다. 이에 따라, 도핑층(D)에 포함된 불순물은 주변으로 확산될 수 있다. 일례로, 확산된 불순물은 특정 형태의 포텐셜 분포를 갖는 배리어 영역(BA)을 형성할 수 있다. 형성된 배리어 영역(BA)은 원활한 CIS 동작을 위해 두 개의 포토 다이오드 사이에서 전하의 이동을 제어할 수 있다.
한편, 제1 방향에서 도핑층(D)의 길이는 제2 소자 분리막(DTI2)의 길이보다 작을 수 있다. 일례로, 제2 소자 분리막(DTI2)의 길이는 제1 면(111)과 제2 면(112) 사이의 거리인 Z1일 수 있다. 반면, 도핑층(D)은 제2 면(112)으로부터 연장될 수 있고, 도핑층(D)의 길이는 Z1보다 작은 Z2일 수 있다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 단면의 절단 위치 및 절단 방향에 따라 소자 분리막(DTI1, DTI2), 포토 다이오드(PD1, PD2), 및 도핑층(D)이 나타나는 모양은 달라질 수 있다. 일례로, 도 3에 도시된 이미지 센서(100-1)는 제1, 2 소자 분리막(DTI1, DTI2), 제1, 2 포토 다이오드(PD1, PD2), 및 도핑층(D)이 모두 나타날 수 있다. 반면, 도 4에 도시된 이미지 센서(100-2)는 제1 소자 분리막(DTI1) 및 제1 포토 다이오드(PD1)만을 포함할 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 이미지 센서(100-3)는 제1, 2 포토 다이오드(PD1, PD2) 없이 제1, 2 소자 분리막(DTI1, DTI2) 및 도핑층(D)을 포함할 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 이미지 센서(100-4)는 제1, 2 포토 다이오드(PD1, PD2) 및 제1 소자 분리막(DTI1)을 포함할 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않고, 도 2에 도시된 이미지 센서(100)의 단면의 형태는 실시예에 따라 달라질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100-1, 100-2, 100-3, 100-4)는 그 외에 이미지 센서의 동작에 필요한 여러 구성들을 더 포함할 수 있다. 일례로, 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4) 각각은 기판(110)의 제1 면(111) 상에 배치되는 컬러 필터(120)와 광 투과층(130), 및 마이크로 렌즈(140)를 포함할 수 있다. 일례로, 픽셀 영역들(PX1. PX2, PX3, PX4) 각각은 제1 포토 다이오드(PD1)와 제2 포토 다이오드(PD2)의 상부에 배치되는 하나의 마이크로 렌즈(140)를 포함할 수 있다. 따라서, 하나의 마이크로 렌즈(140)를 통과한 빛이 제1 포토 다이오드(PD1)와 제2 포토 다이오드(PD2)로 함께 입사할 수 있다.
한편, 제1 포토 다이오드(PD1)와 제2 포토 다이오드(PD2)의 하부에는 픽셀 회로가 배치될 수 있다. 일례로, 픽셀 회로는 복수의 소자들(160), 복수의 소자들(160)과 연결되는 배선 패턴들(170), 및 복수의 소자들(160)과 배선 패턴들(170)을 커버하는 절연층(180) 등을 포함할 수 있으며, 기판(110)의 제2 면(112) 상에 배치될 수 있다. 픽셀 회로는 플로팅 확산 영역(150)을 포함할 수 있다. 일례로, 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4) 각각은 제1 포토 다이오드(PD1) 및 제2 포토 다이오드(PD2) 중 적어도 하나의 하부에 배치되는 플로팅 확산 영역(150)을 포함할 수 있다. 일례로, 각각의 플로팅 확산 영역(150)은 배선 패턴들(170) 중 적어도 하나에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있으며, 플로팅 확산 영역(150) 각각의 위치 및 면적 등은 실시예들에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100)에서, 플로팅 확산 영역(150)에 인접하는 복수의 소자들(160)은 전송 트랜지스터일 수 있다. 일례로, 전송 트랜지스터 게이트는 적어도 일부 영역이 기판(110)에 매립되는 수직 구조를 가질 수도 있다.
도 7a 및 도 7b는　본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 도면들이다.
도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100)에서, 적절한 크기의 포텐셜을 갖는 배리어 영역(BA)을 형성하기 위해서는 도핑층(D)에서의 도핑 농도 및 포텐셜 크기를 제어하는 것이 중요한 문제일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100)의 제조 방법에 의하면, 도핑층(D)에서의 도핑 농도 및 포텐셜 크기를 제어하기 위해 도핑층(D)의 형성 깊이를 조절할 수 있다. 일례로, 도핑층(D)의 형성 깊이는 IIP 공정에서의 빔의 입사각 및 제2 소자 분리막(DTI2)의 모양에 의해 결정될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 각각 도 6에 도시된 이미지 센서(100-4)에서, B 방향 깊이에 대한 도핑층(D) 및 기판(110)의 도핑 농도 및 포텐셜 크기 변화를 나타낸 도면일 수 있다. 일례로, B 방향은 제1 방향일 수 있고, 깊이는 제2 면(112)을 기준으로 제1 면(111)에 가까워질수록 깊어지는 것으로 정의될 수 있다.
도 7a를 참조하면, 깊이가 깊어질수록, 즉, 제1 면(111)에 가까울수록 도핑층(D) 및 기판(110)의 도핑 농도가 감소할 수 있다. 일례로, 도핑되는 도핑층(D)의 깊이가 깊어질수록 동일한 깊이에서의 도핑층(D) 및 기판(110)의 도핑 농도는 증가할 수 있다. 한편, 도핑층(D)과 기판(110)의 경계에서 도핑 농도의 변화는 더 클 수 있다. 이에 따라, 동일한 깊이에서 가장 높은 도핑 농도를 갖고, 가장 깊은 위치에서 도핑 농도가 급격하게 변화하는 그래프 B11의 경우가 도핑층(D)이 가장 깊게 형성된 경우라고 할 수 있다. 반면, 동일한 깊이에서 가장 낮은 도핑 농도를 갖고, 도핑 농도의 변화 정도가 크지 않은 그래프 B14의 경우가 도핑층(D)이 가장 얕게 형성된 경우라고 할 수 있다. 다시 말해, 그래프 B11, 그래프 B12, 그래프 B13, 및 그래프 B14의 순서로 형성된 도핑층의 깊이가 얕아질 수 있다.
도 7b를 참조하면, 도핑층(D) 및 기판(110)의 포텐셜 크기는 깊이가 깊어지면서 점점 감소하다가 다시 증가할 수 있다. 전술한 바와 같이, 도핑층(D)의 깊이가 깊어질수록 동일한 깊이에서의 도핑 농도는 증가할 수 있고, 도핑 농도가 증가하면 최대 포텐셜 크기는 증가할 수 있다. 일례로, 그래프 B21, 그래프 B22, 그래프 B23, 및 그래프 B24의 순서로 형성된 도핑층의 깊이가 얕아질 수 있다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 그래프를 참조하여 원하는 도핑 농도 및 포텐셜 크기를 획득하기 위해 필요한 도핑층의 깊이를 결정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100)의 제조 방법에 의해 도핑층의 깊이를 제어할 수 있다. 다만, 도 7a 및 도 7b에 도시된 그래프들은 시뮬레이션 결과에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있다.
도 8a 및 도 8b는　본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 도면들이다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 그래프들을 이용하여 도핑층(D)에서의 도핑 농도 및 포텐셜 크기를 제어함으로써, 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100)에서, 적절한 크기의 포텐셜을 갖는 배리어 영역(BA)을 형성할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 각각 도 2에 도시된 이미지 센서(100)에서, A 방향 위치(X)에 대한 기판(110)의 도핑 농도 및 포텐셜 크기 변화를 나타낸 도면일 수 있다. 일례로, A 방향은 제2 방향일 수 있고, 위치(X)는 하나의 픽셀 영역에서 일측의 제1 소자 분리막(DTI1)으로부터 타측의 제1 소자 분리막(DTI1)까지의 위치로 정의될 수 있다.
도 2 및 도 8a를 함께 참조하면, 절연 물질을 포함하는 제1 소자 분리막(DTI1)이 위치한 경계 부분에서는 도핑이 이루어지지 않을 수 있다. 한편, 도핑층(D)에 의해 제2 소자 분리막(DTI2)의 사이에서 높은 도핑 농도를 가질 수 있다. 일례로, 도핑층(D)의 깊이가 깊어질수록 동일한 깊이에서 높은 도핑 농도를 가지므로, 제2 소자 분리막(DTI2) 사이에서 가장 높은 도핑 농도를 갖는 그래프 A11이 도핑층(D)이 가장 깊게 형성된 경우일 수 있다. 다시 말해, 그래프 A11, 그래프 A12, 및 그래프 A13의 순서로 형성된 도핑층의 깊이가 얕아질 수 있다.
도 8b를 참조하면, 기판(110)의 포텐셜 크기는 도 8a에 도시된 도핑 농도와 유사한 분포를 가질 수 있다. 다만, 절연 물질을 포함하는 제1 소자 분리막(DTI1)이 위치한 경계 부분에서는 포텐셜의 크기가 가장 클 수 있다. 일례로, 주변 영역에 비해 상대적으로 도핑 농도가 높은 제2 소자 분리막(DTI2) 사이에서 상대적으로 높은 크기의 포텐셜을 가질 수 있다. 일례로, 주변 영역은 도 2에 도시된 이미지 센서(100)의 픽셀 영역에서, 제1 포토 다이오드(PD1) 및 제2 포토 다이오드(PD2)와 배리어 영역(BA) 사이의 영역을 의미할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 주변 영역은 전하가 자유롭게 이동할 수 있는 영역이고, 배리어 영역(BA)은 전하가 자유롭게 이동할 수는 없는 영역을 의미할 수 있다. 전술한 바와 같이, 도핑층(D)의 깊이가 깊어질수록 동일한 깊이에서의 도핑 농도는 증가할 수 있고, 도핑 농도가 증가하면 최대 포텐셜 크기는 증가할 수 있다. 일례로, 그래프 A21, 그래프 A22, 및 그래프 A23의 순서로 형성된 도핑층의 깊이가 얕아질 수 있다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 그래프를 참조하여 원하는 도핑 농도 및 포텐셜 크기를 갖는 배리어 영역을 획득하기 위해 필요한 도핑층의 깊이를 결정할 수 있다. 일례로, 배리어 영역의 포텐셜은 두 개의 포토 다이오드 사이에서 전하가 자유롭게 이동하지 못하도록 하는 동시에, 신호 포화 없는 원활한 CIS 동작을 위한 전하 오버플로우 배리어로 동작할 수 있다. 일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100)는 필요에 따라 소정의 크기의 포텐셜을 갖는 배리어 영역을 이용하여 전하의 이동을 제어할 수 있다. 한편, 배리어 영역의 포텐셜은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100)의 제조 방법에서 도핑층의 깊이를 제어함으로써 결정될 수 있다. 다만, 도 8a 및 도 8에 도시된 그래프들은 시뮬레이션 결과에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도 및 상면도이다.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 제조하는 어느 단계에서의 단면도 및 상면도일 수 있다. 일례로, 도 9a에 도시된 단면은 도 2에 도시된 이미지 센서(100)를 제조하는 어느 단계에서 I-I`의 단면일 수 있다. 일례로, 도 9b에 도시된 상면은 도 9a에 도시된 단계에서 이미지 센서의 상면일 수 있다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은, 소자 분리막을 형성하기 전에 기판(110)에 제1 방향으로 연장되어 픽셀 영역들을 분리하는 제1 트렌치(T1)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은, 제1 트렌치(T1)와 연결되어 제1 방향으로 연장되고, 제1 포토 다이오드와 제2 포토 다이오드 사이에 배치되는 제2 트렌치들(T2)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일례로, 제1 트렌치(T1) 및 제2 트렌치들(T2)을 형성하는 단계는 순차적으로 진행되거나 동시에 진행될 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법에서, 제1 트렌치(T1) 및 제2 트렌치들(T2)을 형성하기 위해, 기판(110)의 일측 상면에 제1 마스크층(105)을 형성할 수 있다. 일례로, 제1 마스크층(105)은 제1 트렌치(T1) 및 제2 트렌치들(T2)을 형성하는 식각 공정에서 기판(110)이 식각되지 않도록 보호하는 층일 수 있다. 제1 마스크층(105)을 형성한 뒤 이어지는 식각 공정에 의해 제1 트렌치(T1) 및 제2 트렌치들(T2)이 형성될 수 있다. 다만, 도 9a에 도시된 제1 트렌치(T1) 및 제2 트렌치들(T2)은 동일한 두께와 동일한 깊이를 가지는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 실시예에 따라 제1 트렌치(T1) 및 제2 트렌치들(T2)의 모양은 다양하게 변형될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도 및 상면도이다.
도 10a 및 도 10b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 제조하는 어느 단계에서의 단면도 및 상면도일 수 있다. 일례로, 도 10a에 도시된 단면은 도 2에 도시된 이미지 센서(100)를 제조하는 어느 단계에서 I-I`의 단면일 수 있다. 일례로, 도 10b에 도시된 상면은 도 10a에 도시된 단계에서 이미지 센서의 상면일 수 있다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은, 제2 트렌치들(T2)을 통해 입사하는 빔(107)을 이용하여 기판(110)에 불순물을 주입하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 단계는 IIP 공정일 수 있고, IIP 공정에 의해 제2 트렌치들(T2)과 인접한 기판(110)의 일부 영역에는 불순물이 도핑될 수 있다. 일례로, 불순물이 도핑된 기판(110)의 일부 영역은 도핑층(D)으로 정의될 수 있다. 다만, 도 10a에 도시된 바에 한정되지 않을 수 있다. 일례로, 제1 방향에서 도핑층(D)의 길이는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 또한, 도 10a에는 제1 트렌치(T1)를 통해 입사하는 빔(107)으로부터 도핑되는 영역을 도시하고 있지 않으나, 실시예에 따라 제1 트렌치(T1)와 인접한 기판(110)의 일부 영역에도 불순물이 도핑될 수 있다.
도 10b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법에서, 제2 트렌치들(T2)을 통해 입사하는 빔(107)은 제2 방향에 수직하고 제1 방향과 소정의 각도를 가질 수 있다. 일례로, 빔(107)은 제3 방향으로 비스듬히 입사할 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 도시된 바로 한정되지 않을 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 빔(107)을 입사하는 소정의 각도는 기판(110)에 불순물을 주입하고자 하는 제1 방향의 깊이에 기초하여 결정될 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않고, 빔(107)을 입사하고자 하는 소정의 각도로부터 불순물이 주입되는 기판(110)의 제1 방향의 깊이를 결정할 수도 있다. 또한, 도 7a를 함께 참조하면, 기판(110)에 불순물을 주입하는 단계에서 빔(107)을 입사하는 소정의 각도에 기초하여 기판(110)에 주입되는 불순물의 농도를 제어할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법에서, 도핑층(D)을 형성하기 위해, 제1 마스크층(105)의 상면에 제2 마스크층(106)을 형성할 수 있다. 일례로, 제2 마스크층(106)은 감광성 고분자 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 제2 마스크층(106)은 IIP 공정에서 기판(110) 내부로의 채널링을 방지하기 위한 층일 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않고, 제2 마스크층(106)이 형성되는 단계 없이 제1 마스크층(105)만 있는 상태에서 IIP 공정이 진행될 수도 있다.
도 11a 및 도 11b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도 및 상면도이다.
도 11a 및 도 11b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 제조하는 어느 단계에서의 단면도 및 상면도일 수 있다. 일례로, 도 11a에 도시된 단면은 도 2에 도시된 이미지 센서(100)를 제조하는 어느 단계에서 I-I`의 단면일 수 있다. 일례로, 도 11b에 도시된 상면은 도 11a에 도시된 단계에서 이미지 센서의 상면일 수 있다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은, 제1 트렌치 내부에 제1 소자 분리막(DTI1)을 형성하고, 제2 트렌치들 내부에 제2 소자 분리막(DTI2)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일례로, 제2 소자 분리막은 제3 방향에서 제1 소자 분리막(DTI1)으로부터 픽셀 영역 내부로 서로 마주보며 연장되는 한 쌍의 소자 분리막을 포함할 수 있다. 한편, 이전 단계에서 형성된 도핑층(D)에 의해 한 쌍의 제2 소자 분리막(DTI2) 사이에는 배리어 영역(BA)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일례로, 배리어 영역(BA)은 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드 사이에 위치할 수 있다.
전술한 바와 같이, 배리어 영역(BA)에서의 도핑 농도 및 최대 포텐셜 크기는 불순물을 도핑하기 위해 이전 단계에서 입사한 빔의 입사각에 의해 결정될 수 있다. 한편, 배리어 영역(BA)은 도핑층(D)에 의해 형성되므로, 배리어 영역의 위치 또한 이전 단계에서 입사한 빔의 입사각에 의해 결정될 수 있다. 한편, 이전 공정들을 진행하기 위해 형성되었던 제1 마스크층 및/또는 제2 마스크층은 연마 공정 등에 의해 제거될 수 있다. 일례로, 연마 공정 등에 의해 제거된 기판(110)의 상면은 제2 면(112)일 수 있다. 다만, 전술한 내용들은 일 실시예에 불과할 뿐, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바로 한정되는 것은 아닐 수 있다. 일례로, 배리어 영역(BA)에서의 도핑 농도 및 최대 포텐셜 크기는 빔의 입사각뿐만 아니라 공정 과정에서 입사하는 도펀트 이온 빔의 세기(Dose)에 따라 달라질 수 있다. 한편, 도펀트 이온 빔의 세기는 배리어 영역(BA)이 형성되는 위치를 변화시킬 수도 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 제조하는 어느 단계에서의 단면도일 수 있다. 일례로, 도 12에 도시된 단면은 도 2에 도시된 이미지 센서(100)를 제조하는 어느 단계에서 I-I`의 단면일 수 있다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은, 기판(110)의 제2 면(112) 상에 픽셀 회로를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이 픽셀 회로는 복수의 소자들, 복수의 소자들과 연결되는 배선 패턴들, 및 복수의 소자들과 배선 패턴들을 커버하는 절연층 등을 포함할 수 있다. 한편, 픽셀 회로의 반대편에서, 기판(110)의 일부 영역은 연마 공정에 의해 제거될 수 있다. 일례로, 제거되는 영역은 제1 소자 분리막(DTI1) 및 제2 소자 분리막(DTI2)의 일부를 포함할 수 있다. 일례로, 연마 공정에 의해 제거되고 남은 기판(110)의 일면은 제1 면(111)으로 정의될 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, 이미지 센서의 구조는 도 12에 도시된 바로 한정되지 않을 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는, 정의된 제1 면(111) 상에 순차적으로 배치된 컬러 필터, 광 투과층, 및 마이크로 렌즈를 포함할 수 있다. 이로부터 도 3에 도시된 이미지 센서(100-1)를 제조할 수 있다.
도 13a 내지 도 14c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 13a 내지 도 14c는 IIP 공정에서 이용되는 빔(107)의 입사각(θ1, θ 2, θ3)에 따른 도달 깊이(D11, D12, D13, D21, D22, D23)를 설명하기 위한 도면들이다. 도 13a 내지 도 13c는, 도 2에 도시된 이미지 센서(100)에서 II-II`의 단면에 대한 설명일 수 있고, II-II`의 단면에는 제1 트렌치(T1)만 있는 영역이 포함될 수 있다. 한편, 도 14a 내지 도 14c는, 도 2에 도시된 이미지 센서(100)에서 III-III`의 단면에 대한 설명일 수 있고, III-III`의 단면에는 제1 트렌치(T1) 및 제2 트렌치들(T2)이 연속적으로 배치되는 영역이 포함될 수 있다.
도 13a를 참조하면, 제1 트렌치(T1)를 통해 기판(110)의 내부로 입사하는 빔(107)은 제1 방향과의 사이에서 제1 각(θ1)을 가질 수 있다. 일례로, 빔(107)은 입사된 기판(110)에 불순물을 주입하여 도핑층을 형성할 수 있다. 한편, 기판(110)의 일부 상면에 형성된 제1 마스크층(105)에 의해 도핑층은 기판(110) 상면을 제외한 제1 트렌치(T1)와 인접한 기판(110)에 형성될 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 기판(110) 상면의 적어도 일부에도 도핑층이 형성될 수도 있다. 제1 각(θ1)으로 입사한 빔(107)은 D11의 깊이까지 도달할 수 있다.
한편, 도 13b 및 도 13c를 참조하면, 제1 트렌치(T1)를 통해 기판(110)의 내부로 입사하는 빔(107)은 제1 방향과의 사이에서 각각 제2 각(θ2), 및 제3 각(θ3)을 가질 수 있다. 도 13b 및 도 13c에 도시된 이미지 센서의 제조 과정에서 제2 각(θ2), 및 제3 각(θ3)으로 입사한 빔(107)은, 도 13a에 도시된 이미지 센서의 제조 과정에서와 마찬가지로 각각 D12, 및 D13의 깊이까지 도달할 수 있다.
일례로, 제1 각(θ1)은 제2 각(θ2)보다 작을 수 있고, 제2 각(θ2)은 제3 각(θ3)보다 작을 수 있다. 이에 따라, D11은 D12보다 클 수 있고, D12는 D13보다 클 수 있다. 다시 말해, 제1 트렌치(T1)를 통해 기판(110)의 내부로 입사하는 빔(107)과 제1 방향 사이의 각이 작을수록, 기판(110) 내부에서 더 깊은 위치까지 빔(107)이 도달할 수 있고, 더 깊은 위치까지 도핑층을 형성할 수 있다.
도 14a 내지 도 14c는 각각 도 13a 내지 도 13c에 대응하는 도면일 수 있다. 일례로, 도 14a를 참조하면, 제1 트렌치(T1) 및 제2 트렌치들(T2)을 통해 기판(110)의 내부로 입사하는 빔(107)은 제1 방향과의 사이에서 제1 각(θ1)을 가질 수 있다. 일례로, 빔(107)은 입사된 기판(110)에 불순물을 주입하여 도핑층을 형성할 수 있고, 기판(110)의 일부 상면에 형성된 제1 마스크층(105)에 의해 도핑층은 기판(110) 상면을 제외한 제2 트렌치들(T2)과 인접한 기판(110)에 형성될 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 기판(110) 상면의 적어도 일부에도 도핑층이 형성될 수도 있다. 제1 각(θ1)으로 입사한 빔(107)은 D21의 깊이까지 도달할 수 있다.
마찬가지로, 도 14b 및 도 14c를 참조하면, 제1 트렌치(T1) 및 제2 트렌치들(T2)을 통해 기판(110)의 내부로 입사하는 빔(107)은 제1 방향과의 사이에서 각각 제2 각(θ2), 및 제3 각(θ3)을 가질 수 있다. 도 14b 및 도 14c에 도시된 이미지 센서의 제조 과정에서 제2 각(θ2), 및 제3 각(θ3)으로 입사한 빔(107)은, 도 14a에 도시된 이미지 센서의 제조 과정에서와 마찬가지로 각각 D22, 및 D23의 깊이까지 도달할 수 있다.
한편, 제1 트렌치(T1)의 제2 방향 폭은 제1 트렌치(T1) 및 제2 트렌치들(T2)이 연속적으로 배치되는 제2 방향 폭보다 작으므로, D11은 D21보다 작을 수 있다. 마찬가지로, D12는 D22보다 작을 수 있고, D13은 D23보다 작을 수 있다. 다시 말해, 소정의 각도로 입사하는 빔(107)에 의해 기판(110)에 불순물이 주입될 때, 제1 트렌치(T1)에 인접한 영역에서 불순물이 주입되는 깊이보다 제2 트렌치들(T2)에 인접한 영역에서 불순물이 주입되는 깊이가 더 깊을 수 있다.
도 15a 내지 도 16c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면들이다.
도 15a 내지 도 15c는, 도 13a 내지 도 13c에서 설명한 이미지 센서 제조 방법에 대응하는 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면일 수 있다. 한편, 도 16a 내지 도 16c는, 도 14a 내지 도 14c에서 설명한 이미지 센서 제조 방법에 대응하는 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면일 수 있다.
도 15a 내지 도 15c를 참조하면, 제1 트렌치를 통해 기판 내부에 빔이 입사될 때, 빔의 입사각이 작을수록 빔이 도달하는 깊이는 깊어짐을 확인할 수 있다. 빔이 도달하는 깊이가 깊을수록 형성되는 도핑층의 깊이도 깊어질 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있다.
한편, 도 16a 내지 도 16c를 참조하면, 제1 트렌치 및 제2 트렌치를 통해 기판 내부에 빔이 입사될 때도 마찬가지로 빔의 입사각이 작을수록 빔이 도달하는 깊이는 깊어짐을 확인할 수 있다. 빔이 도달하는 깊이가 깊을수록 형성되는 도핑층의 깊이도 깊어질 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 15a와 도 16a, 도 15b와 도 16b, 및 도 15c와 도 16c를 각각 비교하면, 소정의 각도로 입사하는 빔에 의해 기판에 불순물이 주입될 때, 제1 트렌치에 인접한 영역에서 불순물이 주입되는 깊이보다 제2 트렌치에 인접한 영역에서 불순물이 주입되는 깊이가 더 깊음을 확인할 수 있다. 또한, 소정의 각도로 입사하는 빔에 의해 기판에 불순물이 주입될 때, 제1 트렌치에 인접한 영역에서 주입된 불순물의 농도보다 제2 트렌치에 인접한 영역에서 주입된 불순물의 농도가 더 높음을 확인할 수 있다. 이는, 도 7a 및 도 8a에 도시된 그래프에 대응할 수 있다.
도 17a 내지 도 17c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에서의 도핑을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 17a 내지 도 17c는, 도 14a 내지 도 14c에 도시된 이미지 센서의 제조 방법으로부터 형성된 도핑층(D)을 설명하기 위한 도면일 수 있다. 일례로, 도 17a 내지 도 17c는 도 2에 도시된 이미지 센서(100)에서 I-I`의 단면을 도시한 것일 수 있다. 도 17a 내지 도 17c에는 제2 트렌치들(T2)을 통해 도핑된 도핑층(D)들만이 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 제1 트렌치(T1)를 통해 도핑된 층을 더 포함할 수 있다.
도 17a 내지 도 17c를 참조하면, 제2 트렌치들(T2)을 통해 기판(110)의 내부로 입사하는 빔(107)은 제1 방향과의 사이에서 각각 제1 각(θ1), 제2 각(θ2), 및 제3 각(θ3)을 가질 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 각(θ1)은 제2 각(θ2)보다 작을 수 있고, 제2 각(θ2)은 제3 각(θ3)보다 작을 수 있다.
한편, 도 14a 내지 도 14c를 함께 참조하면, 각각의 경우에서 빔(107)이 도달하는 깊이인 D21, D22, D23과 도핑층(D)이 형성되는 깊이인 D31, D32, D33은 서로 대응할 수 있다. 다시 말해, D31은 D32보다 클 수 있고, D32는 D33보다 클 수 있다. 다만, D21, D22, 및 D23과 D31, D32, 및 D33은 동일하지 않을 수 있다. 일례로, 빔이 도달하는 기판(110)의 내부 영역 주변이 도핑됨에 따라 도핑층(D)은 빔(107)이 도달하는 깊이보다 깊게 형성될 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있다.
도 18은　본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에서의 도핑을 설명하기 위한 도면이다.
도 18을 참조하면, IIP 공정에서 불순물이 주입되는 기판 내부의 깊이가 깊을수록 빔의 입사각은 클 수 있다. 한편, 동일한 입사각으로 빔이 입사하더라도, 제2 트렌치가 형성된 부분과 그렇지 않은 부분에서의 최대 도핑 깊이는 달라질 수 있다. 일례로, 그래프 a는 입사각이 소정의 값 이상이 될 때 도핑되는 최대 깊이가 현저히 낮은 경우로, 제1 트렌치를 통해 빔이 입사한 경우일 수 있으며, 도 13a 내지 도 13c에 도시된 이미지 센서 제조 방법에 대응할 수 있다. 반면, 그래프 b는 상대적으로 높은 입사각에서도 도핑층이 형성될 수 있는 경우, 제2 트렌치를 통해 빔이 입사한 경우일 수 있으며, 도 14a 내지 도 14c에 도시된 이미지 센서 제조 방법에 대응할 수 있다. 일례로, 도 18에 도시된 그래프 a 및 b는, 도 9a 내지 도 17c에서 서술된 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법의 결과를 설명할 수 있다.
IIP 공정으로부터 형성된 도핑층은 두 도핑층 사이에 소정의 포텐셜 크기를 갖는 배리어 영역을 형성할 수 있다. 한편, 제1 트렌치에 인접한 영역에 형성된 도핑층과 제2 트렌치에 인접한 영역에 형성된 도핑층이 상이한 것과 같이, 소정의 각도에 대하여 배리어 영역의 최대 포텐셜 크기는 제2 트렌치들의 형태에 의해 결정될 수 있다. 일례로, 배리어 영역의 포텐셜 크기의 분포는, 제2 트렌치들의 모양에 의해 결정될 수 있다.
도 19a 및 도 19b는　본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함된 제2 소자 분리막을 설명하기 위한 도면들이다.
도 19a 및 도 19b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법에서, 제2 소자 분리막(DTI2)의 연장 방향에 따른 차이를 설명하기 위한 도면일 수 있다. 도 19a를 참조하면, 각각의 픽셀 영역(PX)에서 제2 소자 분리막(DTI2)은 제3 방향으로 연장될 수 있다. 이 경우, 이미지 센서의 제조 과정에 포함된 IIP 공정에서 입사하는 빔은 제3 방향으로 비스듬히 입사할 수 있다. 일례로 빔은 제2 방향에 수직하고 제1 방향과 소정의 각도를 가질 수 있다.
반면, 도 19b를 참조하면, 각각의 픽셀 영역(PX)에서 제2 소자 분리막(DTI2)은 제2 방향으로 연장될 수 있다. 이 경우, 이미지 센서의 제조 과정에 포함된 IIP 공정에서 입사하는 빔은 제2 방향으로 비스듬히 입사할 수 있다. 일례로 빔은 제3 방향에 수직하고 제1 방향과 소정의 각도를 가질 수 있다. 다시 말해, IIP 공정에서 입사하는 빔은 각각의 픽셀 영역(PX)의 안쪽 방향으로 입사할 수 있고, 제2 소자 분리막(DTI2)의 연장 방향으로 비스듬히 입사할 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있다.
도 19a 및 도 19b를 참조하면, 제2 소자 분리막(DTI2)의 위치가 달라지면 형성되는 도핑층(D)의 위치도 달라질 수 있다. 일례로, 도핑층(D)은 제2 소자 분리막(DTI2)과 인접한 기판에 형성될 수 있다. 한편, 도핑층(D)이 형성되는 위치가 달라짐에 따라 형성되는 배리어 영역(BA)의 형태로 달라질 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있고, 배리어 영역(BA)을 이용하여 전하의 이동을 제어하는 목적은 동일하게 달성할 수 있다.
도 20a 및 도 20b는　본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함된 제2 소자 분리막을 설명하기 위한 도면들이다.
도 20a 및 도 20b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법에서, 제2 소자 분리막(DTI2)의 제2 방향 길이에 따른 차이를 설명하기 위한 도면일 수 있다. 우선, 도 19a에 도시된 이미지 센서의 픽셀 영역(PX)에 포함된 제2 소자 분리막(DTI2)은 제2 방향에서 X1의 길이를 가질 수 있다. 한편, 도 20a 및 도 20b를 참조하면, 이미지 센서의 픽셀 영역(PX)에 포함된 제2 소자 분리막(DTI2)은 각각 제2 방향에서 X2 및 X3의 길이를 가질 수 있다. 일례로, X2는 X1보다 작을 수 있고, X3는 X1보다 클 수 있다. 제2 소자 분리막(DTI2)의 크기가 달라지면 형성되는 도핑층(D)의 크기도 달라질 수 있다. 일례로, 도핑층(D)은 제2 소자 분리막(DTI2)과 인접한 기판에 형성될 수 있다. 이에 따라, 도핑층(D)이 크기가 달라짐에 따라 형성되는 배리어 영역(BA)의 형태도 달라질 수 있다.
일례로, 도 20a에 도시된 이미지 센서의 픽셀 영역(PX)에 포함된 배리어 영역(BA)은 제2 방향에서 X2에 대응하는 상대적으로 짧은 길이를 가질 수 있다. 반면, 도 20b에 도시된 이미지 센서의 픽셀 영역(PX)에 포함된 배리어 영역(BA)은 제2 방향에서 X3에 대응하는 상대적으로 긴 길이를 가질 수 있다. 이에 따라, 제2 소자 분리막(DTI2)의 제2 방향 길이는 제2 방향에서 배리어 영역(BA)의 포텐셜 크기의 분포를 결정할 수 있다.
도 21a 및 도 21b는　본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함된 제2 소자 분리막을 설명하기 위한 도면들이다.
도 21a 및 도 21b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법에서, 제2 소자 분리막(DTI2)의 제3 방향 길이에 따른 차이를 설명하기 위한 도면일 수 있다. 우선, 도 19a에 도시된 이미지 센서의 픽셀 영역(PX)에 포함된 제2 소자 분리막(DTI2)은 제3 방향에서 Y1의 길이를 가질 수 있다. 한편, 도 21a 및 도 21b를 참조하면, 이미지 센서의 픽셀 영역(PX)에 포함된 제2 소자 분리막(DTI2)은 각각 제3 방향에서 Y2 및 Y3의 길이를 가질 수 있다. 일례로, Y2는 Y1보다 작을 수 있고, Y3는 Y1보다 클 수 있다. 제2 소자 분리막(DTI2)의 크기가 달라지면 형성되는 도핑층(D)의 형태도 달라질 수 있고, 형성되는 배리어 영역(BA)의 형태도 달라질 수 있다.
일례로, 도 21a에 도시된 이미지 센서의 픽셀 영역(PX)에 포함된 도핑층(D)은 제3 방향에서 Y2에 대응하는 상대적으로 짧은 길이를 갖는 제2 트렌치를 통해 형성될 수 있다. 일례로, 소정의 각도로 입사하는 빔이 상대적으로 짧은 길이를 갖는 제2 트렌치로 입사하는 경우, 최대로 도핑되는 깊이는 얕아질 수 있다. 또한, 도 7a를 참조하면, 도핑층(D)의 도핑 농도도 낮아질 수 있다. 이에 따라, 도 19a에 도시된 픽셀 영역(PX)에 포함된 배리어 영역(BA)과 비교하였을 때, 도 21a에 도시된 픽셀 영역(PX)에 포함된 배리어 영역(BA)은 제3 방향으로 상대적으로 길고, 작은 최대 포텐셜 크기를 갖도록 형성될 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 도 21a에 도시된 바로 한정되지 않을 수 있다. 일례로, 픽셀 영역(PX)은 매우 짧은 제2 소자 분리막(DTI2)을 포함할 수도 있다.
반면, 도 21b에 도시된 이미지 센서의 픽셀 영역(PX)에 포함된 도핑층(D)은 제3 방향에서 Y3에 대응하는 상대적으로 긴 길이를 갖는 제2 트렌치를 통해 형성될 수 있다. 일례로, 소정의 각도로 입사하는 빔이 상대적으로 긴 길이를 갖는 제2 트렌치로 입사하는 경우, 최대로 도핑되는 깊이는 깊어질 수 있다. 이에 따라, 도핑층(D)의 도핑 농도는 높아질 수 있고, 도 19a에 도시된 픽셀 영역(PX)에 포함된 배리어 영역(BA)과 비교하였을 때, 제3 방향으로 상대적으로 짧고, 큰 최대 포텐셜 크기를 갖는 배리어 영역(BA)을 포함할 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않고, 제2 소자 분리막(DTI2)은 제3 방향에서 픽셀 영역(PX)을 관통하도록 연장될 수 있다. 또한, 제3 방향에서 픽셀 영역(PX)을 관통하지 않더라도, 도핑층이 서로 연결되어 픽셀 영역(PX)이 배리어 영역(BA)을 포함하지 않을 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법에서, 제2 트렌치의 제3 방향 길이에 대응하는 제2 소자 분리막(DTI2)의 제3 방향 길이는 IIP 공정에서 입사되는 빔의 입사각과 함께 배리어 영역(BA)의 위치 및 최대 포텐셜 크기를 결정할 수 있다. 한편, 전술한 내용을 토대로, IIP 공정에서 제2 트렌치의 제3 방향 길이 및 빔의 입사각에 기초하여 기판에 주입되는 불순물의 농도를 제어할 수도 있다.
도 22a 및 도 22b는　본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함된 제2 소자 분리막을 설명하기 위한 도면들이다. 도　23은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함된 제2 소자 분리막을 설명하기 위한 도면이다.
도 22a 내지 도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법에서, 제2 소자 분리막(DTI2)의 모양에 따른 차이를 설명하기 위한 도면일 수 있다.
도 22a 및 도 22b를 참조하면, 제3 방향에서의 서로 다른 두 위치에 대하여, 제2 소자 분리막(DTI2)은 제2 방향에서 서로 다른 X4, X5의 길이를 가질 수 있다. 일례로, 도 22a에 도시된 이미지 센서의 픽셀 영역(PX)에 포함된 제2 소자 분리막(DTI2)은 제1 소자 분리막(DTI1)과 가까운 위치에서 X4의 길이를 가질 수 있고, 제1 소자 분리막(DTI1)과 먼 위치에서 X4보다 큰 X5의 길이를 가질 수 있다. 반면, 도 22b에 도시된 이미지 센서의 픽셀 영역(PX)에 포함된 제2 소자 분리막(DTI2)은 제1 소자 분리막(DTI1)과 가까운 위치에서 X5의 길이를 가질 수 있고, 제1 소자 분리막(DTI1)과 먼 위치에서 X5보다 작은 X4의 길이를 가질 수 있다. 제2 소자 분리막(DTI2)의 모양이 달라지면 형성되는 도핑층(D)의 모양도 그에 따라 달라질 수 있고, 형성되는 배리어 영역(BA)의 형태도 달라질 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 도시된 바로 한정되지 않을 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법 중 도 11a에 도시된 단계에 대응하는 이미지 센서의 단면일 수 있다. 도 23을 참조하면, 제1 방향에서의 서로 다른 두 위치에 대하여, 제2 소자 분리막(DTI2)은 제2 방향에서 서로 다른 길이를 가질 수 있다. 일례로, 도 23에 도시된 이미지 센서에 포함된 제2 소자 분리막(DTI2)은 기판(110)의 제2 면(112)으로부터 깊어질수록 제2 방향 길이가 작아질 수 있다. 제2 소자 분리막(DTI2)의 모양이 달라지면, 앞선 실시예들과 마찬가지로 도핑층(D) 및 배리어 영역의 특성이 달라질 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 도 23에 도시된 바로 한정되지 않을 수 있다. 이와 같이, 제2 소자 분리막(DTI2)의 모양은 배리어 영역(BA)의 포텐셜 크기의 분포를 결정할 수 있다.
도 24 및 도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자 장치를 간단하게 나타낸 도면들이다.
도 24를 참조하면,　전자 장치(1000)는 카메라 모듈 그룹(1100), 애플리케이션 프로세서(1200), PMIC(1300) 및 외부 메모리(1400)를 포함할 수 있다.
카메라 모듈 그룹(1100)은 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)을 포함할 수 있다.　비록 도면에는 3개의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)이 배치된 실시예가 도시되어 있으나,　실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.　몇몇 실시예에서,　카메라 모듈 그룹(1100)은 2개의 카메라 모듈만을 포함하도록 변형되어 실시될 수 있다.　또한,　몇몇 실시예에서,　카메라 모듈 그룹(1100)은 n개(n은 4 이상의 자연수)의 카메라 모듈을 포함하도록 변형되어 실시될 수도 있다. 또한 일 실시예에서, 카메라 모듈 그룹(1100)에 포함되는 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 중 적어도 하나는, 앞서 도 1 내지 도 23을 참조하여 설명한 실시예들 중 하나에 따른 이미지 센서를 포함할 수 있다.
이하,　도 25를 참조하여, 카메라 모듈(1100b)의 상세 구성에 대해 보다 구체적으로 설명할 것이나,　이하의 설명은 실시예에 따라　다른 카메라 모듈들(1100a, 1100b)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
도 25를 참조하면,　카메라 모듈(1100b)은 프리즘(1105), 광학 경로 폴딩 요소(Optical Path Folding Element, 이하, ˝OPFE˝)(1110), 액츄에이터(1130), 이미지 센싱 장치(1140) 및 저장부(1150)를 포함할 수 있다.
프리즘(1105)은 광 반사 물질의 반사면(1107)을 포함하여 외부로부터 입사되는 광(L)의 경로를 변형시킬 수 있다.　
몇몇 실시예에서,　프리즘(1105)은 제1　방향(X)으로 입사되는 광(L)의 경로를 제1　방향(X)에 수직인　제2　방향(Y)으로 변경시킬 수 있다.　또한,　프리즘(1105)은 광 반사 물질의 반사면(1107)을 중심축(1106)을 중심으로 A방향으로 회전시키거나, 중심축(1106)을 B방향으로 회전시켜 제1 방향(X)으로 입사되는 광(L)의 경로를 수직인 제2　방향(Y)으로 변경시킬 수 있다.　이때, OPFE(1110)도 제1 방향(X)및 제2 방향(Y)과 수직인 제3 방향(Z)로 이동할 수 있다.
몇몇 실시예에서,　도시된 것과 같이, 프리즘(1105)의 A방향 최대 회전　각도는　플러스(+)　A방향으로는 15도(degree)이하이고,　마이너스(-) A방향으로는 15도보다 클 수 있으나,　실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서,　프리즘(1105)은 플러스(+) 또는 마이너스(-) B방향으로 20도 내외,　또는 10도에서 20도,　또는 15도에서 20도 사이로 움직일 수 있고,　여기서,　움직이는 각도는 플러스(+) 또는 마이너스(-) B방향으로 동일한 각도로 움직이거나,　1도 내외의 범위로 거의 유사한 각도까지 움직일 수 있다.
몇몇 실시예에서,　프리즘(1105)은 광 반사 물질의 반사면(1106)을 중심축(1106)의 연장 방향과 평행한 제3　방향(예를 들어,　Z방향)으로 이동할 수 있다.
OPFE(1110)는 예를 들어　m(여기서,　m은 자연수)개의 그룹으로 이루어진 광학 렌즈를 포함할 수 있다.　m개의 렌즈는 제2　방향(Y)으로 이동하여 카메라 모듈(1100b)의 광학 줌 배율(optical zoom ratio)을 변경할 수 있다.　예를 들어,　카메라 모듈(1100b)의 기본 광학 줌 배율을 Z라고 할 때,　OPFE(1110)에 포함된 m개의 광학 렌즈를 이동시킬 경우, 카메라 모듈(1100b)의 광학 줌 배율은 3Z 또는 5Z 또는 5Z 이상의 광학 줌 배율로 변경될 수 있다.
액츄에이터(1130)는 OPFE(1110) 또는 광학 렌즈(이하,　광학 렌즈로 지칭)를 특정 위치로 이동시킬 수 있다.　예를 들어　액츄에이터(1130)는　정확한 센싱을 위해 이미지 센서(1142)가 광학 렌즈의 초점 거리(focal length)에 위치하도록 광학 렌즈의 위치를 조정할 수 있다.
이미지 센싱 장치(1140)는 이미지 센서(1142), 제어 로직(1144) 및 메모리(1146)를 포함할 수 있다.　이미지 센서(1142)는 광학 렌즈를 통해 제공되는 광(L)을 이용하여 센싱 대상의 이미지를 센싱할 수 있다. 제어 로직(1144)은 카메라 모듈(1100b)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.　예를 들어,　제어 로직(1144)은 제어 신호 라인(CSLb)을 통해 제공된 제어 신호에 따라 카메라 모듈(1100b)의 동작을 제어할 수 있다.　
메모리(1146)는 캘리브레이션 데이터(1147)와 같은 카메라 모듈(1100b)의 동작에 필요한 정보를 저장할 수 있다.　캘리브레이션 데이터(1147)는 카메라 모듈(1100b)이 외부로부터 제공된 광(L)을 이용하여 이미지 데이터를 생성하는데 필요한 정보를 포함할 수 있다.　캘리브레이션 데이터(1147)는 예를 들어,　앞서 설명한 회전도(degree of rotation)에 관한 정보,　초점 거리(focal length)에 관한 정보,　광학 축(optical axis)에 관한 정보 등을 포함할 수 있다.　카메라 모듈(1100b)이 광학 렌즈의 위치에 따라 초점 거리가 변하는 멀티 스테이트(multi state) 카메라 형태로 구현될 경우,　캘리브레이션 데이터(1147)는 광학 렌즈의 각 위치 별(또는 스테이트 별) 초점 거리 값과 오토 포커싱(auto focusing)과 관련된 정보를 포함할 수 있다.
저장부(1150)는 이미지 센서(1142)를 통해 센싱된 이미지 데이터를 저장할 수 있다.　저장부(1150)는 이미지 센싱 장치(1140)의　외부에 배치될 수 있으며,　이미지 센싱 장치(1140)를 구성하는 센서 칩과 스택된(stacked)　형태로 구현될 수 있다. 몇몇 실시예에서,　저장부(1150)는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)으로 구현될 수 있으나 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 24와 도 25를 함께 참조하면,　몇몇 실시예에서,　복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)　각각은 액추에이터(1130)를 포함할 수 있다.　이에 따라,　복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)　각각은 그 내부에 포함된 액추에이터(1130)의 동작에 따른 서로 동일하거나 서로 다른 캘리브레이션 데이터(1147)를 포함할 수 있다.　
몇몇 실시예에서,　복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 중 하나의 카메라 모듈(예를 들어,　1100b)은 앞서 설명한 프리즘(1105)과 OPFE(1110)를 포함하는 폴디드 렌즈(folded lens) 형태의 카메라 모듈이고,　나머지　카메라 모듈들(예를 들어,　1100a, 1100b)은 프리즘(1105)과 OPFE(1110)가 포함되지 않은 버티칼(vertical) 형태의 카메라 모듈일 수 있으나,　실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서,　복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 중 하나의 카메라 모듈(예를 들어,　1100c)은 예를 들어,　IR(Infrared Ray)을 이용하여 깊이(depth) 정보를 추출하는 버티컬 형태의 깊이 카메라(depth camera)일 수 있다.　이 경우,　애플리케이션 프로세서(1200)는 이러한 깊이 카메라로부터 제공받은 이미지 데이터와 다른 카메라 모듈(예를 들어,　1100a　또는 1100b)로부터 제공받은 이미지 데이터를 병합(merge)하여 3차원 깊이 이미지(3D　depth image)를 생성할 수 있다.
몇몇 실시예에서,　복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 중 적어도 두 개의 카메라 모듈(예를 들어,　1100a, 1100b)은 서로 다른 관측 시야(Field of View, 시야각)를 가질 수 있다.　이 경우,　예를 들어,　복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 중 적어도 두 개의 카메라 모듈(예를 들어,　1100a, 1100b)의 광학 렌즈가 서로 다를 수 있으나,　이에 제한되는 것은 아니다.　
또한,　몇몇 실시예에서,　복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 각각의 시야각은 서로 다를 수 있다.　이 경우,　복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 각각에 포함된 광학 렌즈 역시 서로 다를 수 있으나,　이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서,　복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 각각은 서로 물리적으로 분리되어 배치될 수 있다.　즉,　하나의 이미지 센서(1142)의　센싱 영역을 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)이 분할하여 사용하는 것이 아니라,　복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 각각의 내부에 독립적인 이미지 센서(1142)가 배치될 수 있다.
다시 도 24를 참조하면,　애플리케이션 프로세서(1200)는 이미지 처리 장치(1210), 메모리 컨트롤러(1220), 내부 메모리(1230)를 포함할 수 있다.　애플리케이션 프로세서(1200)는 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)과 분리되어 구현될 수 있다.　예를 들어,　애플리케이션 프로세서(1200)와 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)은 별도의 반도체 칩으로 서로 분리되어 구현될 수 있다.
이미지 처리 장치(1210)는 복수의 서브 이미지 프로세서(1212a, 1212b, 1212c), 이미지 생성기(1214) 및 카메라 모듈 컨트롤러(1216)를 포함할 수 있다.
이미지 처리 장치(1210)는 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)의 개수에 대응하는 개수의 복수의 서브 이미지 프로세서(1212a, 1212b, 1212c)를 포함할 수 있다.
각각의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)로부터 생성된 이미지 데이터는 서로 분리된 이미지 신호 라인(ISLa, ISLb, ISLc)를 통해 대응되는 서브 이미지 프로세서(1212a, 1212b, 1212c)에 제공될 수 있다.　예를 들어,　카메라 모듈(1100a)로부터 생성된 이미지 데이터는 이미지 신호 라인(ISLa)을 통해 서브 이미지 프로세서(1212a)에 제공되고,　카메라 모듈(1100b)로부터 생성된 이미지 데이터는 이미지 신호 라인(ISLb)을 통해 서브 이미지 프로세서(1212b)에 제공되고,　카메라 모듈(1100c)로부터 생성된 이미지 데이터는 이미지 신호 라인(ISLc)을 통해 서브 이미지 프로세서(1212c)에 제공될 수 있다.　이러한 이미지 데이터 전송은 예를 들어,　MIPI(Mobile Industry Processor Interface)에 기반한 카메라 직렬 인터페이스(CSI; Camera Serial Interface)를 이용하여 수행될 수 있으나,　실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.　
한편, 몇몇 실시예에서,　하나의 서브 이미지 프로세서가 복수의의 카메라 모듈에 대응되도록 배치될 수도 있다.　예를 들어,　서브 이미지 프로세서(1212a)와 서브 이미지 프로세서(1212c)가 도시된 것처럼 서로 분리되어 구현되는 것이 아니라 하나의 서브 이미지 프로세서로 통합되어 구현되고,　카메라 모듈(1100a)과 카메라 모듈(1100c)로부터 제공된 이미지 데이터는 선택 소자(예를 들어,　멀티플렉서)　등을 통해 선택된 후,　통합된　서브 이미지 프로세서에 제공될 수 있다.
각각의 서브 이미지 프로세서(1212a, 1212b, 1212c)에 제공된 이미지 데이터는 이미지 생성기(1214)에 제공될 수 있다.　이미지 생성기(1214)는 이미지 생성 정보(Generating Information) 또는 모드 신호(Mode Signal)에 따라 각각의 서브 이미지 프로세서(1212a, 1212b, 1212c)로부터 제공된 이미지 데이터를 이용하여 출력 이미지를 생성할 수 있다.
구체적으로,　이미지 생성기(1214)는 이미지 생성 정보　또는 모드 신호에 따라, 서로 다른 시야각을 갖는 카메라 모듈들(1100a, 1100b, 1100c)로부터 생성된 이미지 데이터 중 적어도 일부를 병합(merge)하여 출력 이미지를 생성할 수 있다.　또한,　이미지 생성기(1214)는 이미지 생성 정보　또는 모드 신호에 따라,　서로 다른 시야각을 갖는 카메라 모듈들(1100a, 1100b, 1100c)로부터 생성된 이미지 데이터 중 어느 하나를 선택하여 출력 이미지를 생성할 수 있다.
몇몇 실시예에서,　이미지 생성 정보는 줌 신호(zoom signal or zoom factor)를 포함할 수 있다.　또한,　몇몇 실시예에서,　모드 신호는 예를 들어,　유저(user)로부터 선택된 모드에 기초한 신호일 수 있다.
이미지 생성 정보가 줌 신호(줌 팩터)이고,　각각의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)이 서로 다른 관측 시야(시야각)를 갖는 경우,　이미지 생성기(1214)는 줌 신호의 종류에 따라 서로 다른 동작을 수행할 수 있다.　예를 들어,　줌 신호가 제1　신호일 경우,　카메라 모듈(1100a)로부터 출력된 이미지 데이터와　카메라 모듈(1100c)로부터 출력된 이미지 데이터를 병합한 후,　병합된 이미지 신호와　병합에 사용하지 않은 카메라 모듈(1100b)로부터 출력된 이미지 데이터를　이용하여, 출력 이미지를 생성할 수 있다.　만약,　줌 신호가 제1　신호와 다른 제2 신호일 경우,　이미지 생성기(1214)는 이러한 이미지 데이터 병합을 수행하지 않고,　각각의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)로부터 출력된 이미지 데이터 중 어느 하나를 선택하여 출력 이미지를 생성할 수 있다.　하지만 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니며,　필요에 따라 이미지 데이터를 처리하는 방법은 얼마든지 변형되어 실시될 수 있다.
몇몇 실시예에서,　이미지 생성기(1214)는 복수의 서브 이미지 프로세서(1212a, 1212b, 1212c)　중 적어도 하나로부터 노출 시간이 상이한 복수의 이미지 데이터를 수신하고, 복수의 이미지 데이터에 대하여 HDR(high dynamic range) 처리를 수행함으로서, 다이나믹 레인지가 증가된 병합된 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
카메라 모듈 컨트롤러(1216)는 각각의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)에 제어 신호를 제공할 수 있다.　카메라 모듈 컨트롤러(1216)로부터 생성된 제어 신호는 서로 분리된 제어 신호 라인(CSLa, CSLb, CSLc)를 통해 대응되는 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)에 제공될 수 있다.
복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 중 어느 하나는 줌 신호를 포함하는 이미지 생성 정보 또는 모드 신호에 따라 마스터(master)　카메라(예를 들어,　1100b)로 지정되고,　나머지 카메라 모듈들(예를 들어,　1100a, 1100c)은 슬레이브(slave)　카메라로 지정될 수 있다.　이러한 정보는 제어 신호에 포함되어,　서로 분리된 제어 신호 라인(CSLa, CSLb, CSLc)를 통해 대응되는 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)에 제공될 수 있다.
줌 팩터 또는 동작 모드 신호에 따라 마스터　및 슬레이브로서 동작하는 카메라 모듈이 변경될 수 있다. 예를 들어, 카메라 모듈(1100a)의 시야각이 카메라 모듈(1100b)의 시야각보다 넓고, 줌 팩터가 낮은 줌 배율을 나타낼 경우, 카메라 모듈(1100b)이 마스터로서 동작하고, 카메라 모듈(1100a)이 슬레이브로서 동작할 수 있다. 반대로, 줌 팩터가 높은 줌 배율을 나타낼 경우, 카메라 모듈(1100a)이 마스터로서 동작하고, 카메라 모듈(1100b)이 슬레이브로서 동작할 수 있다.
몇몇 실시예에서,　카메라 모듈 컨트롤러(1216)로부터 각각의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)에 제공되는 제어 신호는 싱크 인에이블 신호(sync enable) 신호를 포함할 수 있다.　예를 들어,　카메라 모듈(1100b)이 마스터 카메라이고,　카메라 모듈들(1100a, 1100c)이 슬레이브 카메라인 경우,　카메라 모듈 컨트롤러(1216)는 카메라 모듈(1100b)에 싱크 인에이블 신호를 전송할 수 있다.　이러한 싱크 인에이블 신호를 제공받은 카메라 모듈(1100b)은 제공받은 싱크 인에이블 신호를 기초로 싱크 신호(sync signal)를 생성하고,　생성된 싱크 신호를 싱크 신호 라인(SSL)을 통해 카메라 모듈들(1100a, 1100c)에 제공할 수 있다.　카메라 모듈(1100b)과 카메라 모듈들(1100a, 1100c)은 이러한 싱크 신호에 동기화되어 이미지 데이터를 애플리케이션 프로세서(1200)에 전송할 수 있다.
몇몇 실시예에서,　카메라 모듈 컨트롤러(1216)로부터 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)에 제공되는 제어 신호는 모드 신호에 따른 모드 정보를 포함할 수 있다.　이러한　모드 정보에 기초하여 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)은 센싱 속도와 관련하여 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드로 동작할 수 있다.　
복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)은 제1 동작 모드에서, 제1 속도로 이미지 신호를 생성(예를 들어,　제1　프레임 레이트의 이미지 신호를 생성)하여 이를 제1　속도보다 높은 제2　속도로 인코딩(예를 들어,　제1　프레임 레이트보다 높은 제2　프레임 레이트의 이미지 신호를 인코딩)하고, 인코딩된 이미지 신호를 애플리케이션 프로세서(1200)에 전송할 수 있다. 이때, 제2 속도는 제1 속도의 30배 이하일 수 있다.
애플리케이션 프로세서(1200)는 수신된 이미지 신호, 다시 말해서 인코딩된 이미지 신호를 내부에 구비되는 메모리(1230) 또는 애플리케이션 프로세서(1200) 외부의 스토리지(1400)에 저장하고, 이후, 메모리(1230) 또는 스토리지(1400)로부터 인코딩된 이미지 신호를 독출하여 디코딩하고, 디코딩된 이미지 신호에 기초하여 생성되는 이미지 데이터를 디스플레이할 수 있다. 예컨대 이미지 처리 장치(1210)의 복수의 서브 프로세서들(1212a, 1212b, 1212c) 중 대응하는 서브 프로세서가 디코딩을 수행할 수 있으며, 또한 디코딩된 이미지 신호에 대하여 이미지 처리를 수행할 수 있다.
복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)은 제2 동작 모드에서, 제1 속도보다 낮은 제3 속도로 이미지 신호를 생성(예를 들어,　제1　프레임 레이트보다 낮은 제3　프레임 레이트의 이미지 신호를 생성)하고, 이미지 신호를 애플리케이션 프로세서(1200)에 전송할 수 있다. 애플리케이션 프로세서(1200)에 제공되는 이미지 신호는 인코딩되지 않은 신호일 수 있다. 애플리케이션 프로세서(1200)는 수신되는 이미지 신호에 대하여 이미지 처리를 수행하거나 또는 이미지 신호를 메모리(1230) 또는 스토리지(1400)에 저장할 수 있다.
PMIC(1300)는 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)　각각에 전력, 예컨대 전원 전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, PMIC(1300)는 애플리케이션 프로세서(1200)의 제어 하에, 파워 신호 라인(PSLa)을 통해 카메라 모듈(1100a)에 제1 전력을 공급하고, 파워 신호 라인(PSLb)을 통해 카메라 모듈(1100b)에 제2　전력을 공급하고,　파워 신호 라인(PSLc)을 통해 카메라 모듈(1100c)에 제3　전력을 공급할　수 있다.
PMIC(1300)는　애플리케이션 프로세서(1200)로부터의 전력 제어 신호(PCON)에 응답하여, 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)　각각에 대응하는 전력을 생성하고, 또한 전력의 레벨을 조정할 수 있다. 전력 제어 신호(PCON)는 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)의 동작 모드 별 전력 조정 신호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작 모드는 저전력 모드(low power mode)를 포함할 수 있으며, 이때, 전력 제어 신호(PCON)는 저전력 모드로 동작하는 카메라 모듈 및 설정되는 전력 레벨에 대한 정보를 포함할 수 있다. 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)　각각에 제공되는 전력들의 레벨은 서로 동일하거나 또는 서로 상이할 수 있다. 또한, 전력의 레벨은 동적으로 변경될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
1, 100: 이미지 센서 10: 픽셀 어레이
20: 로직 회로 PX: 픽셀 영역
DTI1: 제1 소자 분리막 DTI2: 제2 소자 분리막
PD1: 제1 포토 다이오드 PD2: 제2 포토 다이오드
D: 도핑층 BA: 배리어 영역
110: 기판 105: 제1 마스크층
106: 제2 마스크층 107: 빔
111: 제1 면 112: 제2 면
120: 컬러 필터 130: 광 투과층
140: 마이크로 렌즈 150: 플로팅 확산 영역
160: 복수의 소자들 170: 배선 패턴들
180: 절연층 T1: 제1 트렌치
T2: 제2 트렌치

Claims (10)

  1. 제1 방향에서 서로 마주보는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면에 평행한 방향을 따라 픽셀 영역들이 배열되는 기판;
    상기 픽셀 영역들 각각에서 상기 기판의 내부에 배치되며, 상기 제1 면에 평행하며 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향에서 서로 분리되는 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드;
    상기 픽셀 영역들 사이에 배치되는 제1 소자 분리막; 및
    상기 픽셀 영역들 중 적어도 하나에서, 상기 제1 소자 분리막으로부터 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직한 제3 방향을 따라 상기 제1 포토 다이오드 및 상기 제2 포토 다이오드의 사이로 연장되는 한 쌍의 제2 소자 분리막; 을 포함하고,
    상기 기판은 상기 제2 소자 분리막과 인접하는 도핑층, 및 상기 한 쌍의 제2 소자 분리막 사이에 배치되는 배리어 영역을 포함하며,
    상기 도핑층은, 상기 제1 방향에서 상기 제2 면으로부터 상기 제1 면과 이격된 소정의 깊이까지 연장되고, 상기 제3 방향에서 상기 제1 소자 분리막과 분리되며,
    상기 배리어 영역은, 상기 배리어 영역에 인접한 주변 영역보다 높은 크기의 포텐셜을 갖는 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도핑층은 P형 불순물 또는 N형 불순물을 포함하고,
    상기 도핑층에서 불순물 농도는, 상기 기판에서 상기 도핑층이 아닌 다른 영역에서의 불순물 농도보다 큰 이미지 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향에서, 상기 도핑층의 길이는 상기 제2 소자 분리막의 길이보다 작은 이미지 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 소자 분리막은 상기 제2 방향에서 상기 픽셀 영역의 길이보다 작은 길이를 갖는 이미지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제3 방향에서의 서로 다른 두 위치에 대하여, 상기 제2 소자 분리막은 상기 제2 방향에서 서로 다른 길이를 갖는 이미지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    적어도 상기 제1 방향에서의 서로 다른 두 위치에 대하여, 상기 제2 소자 분리막은 상기 제2 방향에서 서로 다른 길이를 갖는 이미지 센서.
  7. 기판의 상면에 수직한 제1 방향으로 연장되어 픽셀 영역들을 분리하는 제1 트렌치들을 형성하는 단계;
    상기 제1 트렌치와 연결되어 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 픽셀 영역들 각각에서 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 서로 분리되는 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드 사이에 배치되는 제2 트렌치들을 형성하는 단계;
    상기 제1 방향에서 상기 기판에 불순물이 주입되는 소정의 깊이에 기초하여, 상기 제2 트렌치들을 통해 상기 제2 방향에 수직하고 상기 제1 방향과 소정의 각도를 가지면서 입사하는 빔을 이용하여 기판에 불순물을 주입하는 단계; 및
    상기 제1 트렌치들 내부에 제1 소자 분리막을 형성하고, 상기 제2 트렌치들 내부에 제2 소자 분리막을 형성하는 단계; 를 포함하는 이미지 센서 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 트렌치들은 상기 제1 포토 다이오드 및 상기 제2 포토 다이오드 사이에 배치되어, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 수직한 제3 방향에서 소정의 길이를 갖도록 상기 제1 방향으로 연장되는 이미지 센서 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기판에 불순물을 주입하는 단계에서, 상기 소정의 각도 및 상기 소정의 길이에 기초하여 상기 기판에 주입되는 불순물의 농도를 제어하는 이미지 센서 제조 방법.
  10. 기판의 상면에 수직한 제1 방향으로 연장되어 픽셀 영역들을 분리시키는 제1 트렌치들을 형성하는 단계;
    상기 제1 트렌치와 연결되어 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 픽셀 영역들 각각에서 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 서로 분리되는 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드 사이에 배치되는 제2 트렌치들을 형성하는 단계;
    상기 제2 트렌치들을 통해 상기 제2 방향에 수직하고 상기 제1 방향과 소정의 각도를 가지면서 교차하도록 입사하는 빔을 이용하여 불순물을 주입하는 단계; 및
    상기 제1 포토 다이오드 및 상기 제2 포토 다이오드 사이에 위치하는 상기 기판 내부에 배리어 영역을 형성하는 단계; 를 포함하고,
    상기 배리어 영역의 위치 및 최대 포텐셜 크기는, 상기 소정의 각도에 의해 결정되는 이미지 센서 제조 방법.
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