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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024084732
(43)【公開日】2024-06-25
(54)【発明の名称】イメージセンサ
(51)【国際特許分類】
H01L 27/146 20060101AFI20240618BHJP
H04N 25/70 20230101ALI20240618BHJP
【ＦＩ】
H01L27/146 A
H04N25/70
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023209596
(22)【出願日】2023-12-12
(31)【優先権主張番号】10-2022-0173445
(32)【優先日】2022-12-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】390019839
【氏名又は名称】三星電子株式会社
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】李 承俊
【テーマコード（参考）】
4M118
5C024
【Ｆターム（参考）】
4M118AA10
4M118AB01
4M118BA14
4M118CA03
4M118CA22
4M118DD04
4M118EA14
4M118FA06
4M118FA27
4M118FA28
4M118GA02
4M118GB09
4M118GC07
4M118GC20
4M118GD04
4M118GD07
4M118HA25
4M118HA30
5C024CY47
5C024GX02
5C024GX16
5C024GX18
5C024GY31
5C024GY39
5C024HX17
(57)【要約】 （修正有）
【課題】製品信頼性が向上したイメージセンサを提供する。
【解決手段】イメージセンサは、第１方向において互いに反対側に位置する第１面１００ａ及び第２面１００ｂを含む基板１００、夫々基板内に一つの光電変換領域ＰＤを含む複数のピクセル及び夫々の複数のピクセル上に、光電変換領域と第１方向に重なる転送ゲート電極１４０を含む。基板は、ｐ型不純物を含み、光電変換領域は、ｎ型不純物を含み、転送ゲート電極は、基板の第１面から基板内に延びて第１深さを有する第１延長部１４１、第基板の第１面から基板内に延びて第２深さを有する第２延長部１４２及び第１基板の第１面から基板内に延びて第３深さを有する第３延長部１４３を含み、第１延長部の深さは、第２、第３延長部の深さより深く、第１延長部の底面１４１ｂｓは、光電変換領域内に配置され、第２、第３延長部の底面１４２ｂｓ、１４３ｂｓは、光電変換領域と第１方向において離隔される。
【選択図】図６
【解決手段】イメージセンサは、第１方向において互いに反対側に位置する第１面１００ａ及び第２面１００ｂを含む基板１００、夫々基板内に一つの光電変換領域ＰＤを含む複数のピクセル及び夫々の複数のピクセル上に、光電変換領域と第１方向に重なる転送ゲート電極１４０を含む。基板は、ｐ型不純物を含み、光電変換領域は、ｎ型不純物を含み、転送ゲート電極は、基板の第１面から基板内に延びて第１深さを有する第１延長部１４１、第基板の第１面から基板内に延びて第２深さを有する第２延長部１４２及び第１基板の第１面から基板内に延びて第３深さを有する第３延長部１４３を含み、第１延長部の深さは、第２、第３延長部の深さより深く、第１延長部の底面１４１ｂｓは、光電変換領域内に配置され、第２、第３延長部の底面１４２ｂｓ、１４３ｂｓは、光電変換領域と第１方向において離隔される。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１方向において互いに反対側に位置する第１面および第２面を含む基板；
それぞれ前記基板内に一つの光電変換領域を含む複数のピクセル；および
それぞれの前記複数のピクセル上に、前記光電変換領域と前記第１方向に重なる転送ゲート電極を含み、
前記基板は第１導電型の不純物を含み、
前記光電変換領域は前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含み、
前記転送ゲート電極は、
前記基板の第１面から前記基板内に延びて第１深さを有する第１延長部、
前記基板の前記第１面から前記基板内に延びて第２深さを有する第２延長部、および
前記基板の前記第１面から前記基板内に延びて第３深さを有する第３延長部を含み、
前記第１深さは前記第２深さおよび前記第３深さより深く、
前記第１延長部の底面は前記光電変換領域内に配置され、前記第２延長部の底面および前記第３延長部の底面は前記光電変換領域と前記第１方向において離隔されている、イメージセンサ。
それぞれ前記基板内に一つの光電変換領域を含む複数のピクセル；および
それぞれの前記複数のピクセル上に、前記光電変換領域と前記第１方向に重なる転送ゲート電極を含み、
前記基板は第１導電型の不純物を含み、
前記光電変換領域は前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含み、
前記転送ゲート電極は、
前記基板の第１面から前記基板内に延びて第１深さを有する第１延長部、
前記基板の前記第１面から前記基板内に延びて第２深さを有する第２延長部、および
前記基板の前記第１面から前記基板内に延びて第３深さを有する第３延長部を含み、
前記第１深さは前記第２深さおよび前記第３深さより深く、
前記第１延長部の底面は前記光電変換領域内に配置され、前記第２延長部の底面および前記第３延長部の底面は前記光電変換領域と前記第１方向において離隔されている、イメージセンサ。
【請求項2】
前記第１延長部は前記基板の前記第１面上の前記光電変換領域の中心に配置される、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項3】
前記第１延長部の底面は前記第１方向において前記光電変換領域の中心に対応する位置に配置される、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項4】
前記基板内のフローティング拡散領域をさらに含み、
前記第２延長部および前記第３延長部は、前記フローティング拡散領域に、前記第１延長部よりも近接して配置されている、請求項１に記載のイメージセンサ。
前記第２延長部および前記第３延長部は、前記フローティング拡散領域に、前記第１延長部よりも近接して配置されている、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項5】
前記転送ゲート電極は前記基板の前記第１面上に、前記第１延長部、前記第２延長部および前記第３延長部の連結部をさらに含む、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項6】
前記転送ゲート電極は、
前記基板の前記第１面上に、前記第１延長部と連結される第１連結部、および
前記基板の前記第１面上に、前記第２延長部および前記第３延長部と連結される第２連結部をさらに含み、
前記第１連結部上の第１ゲートコンタクト、および
前記第１連結部上の第２ゲートコンタクトをさらに含む、請求項１に記載のイメージセンサ。
前記基板の前記第１面上に、前記第１延長部と連結される第１連結部、および
前記基板の前記第１面上に、前記第２延長部および前記第３延長部と連結される第２連結部をさらに含み、
前記第１連結部上の第１ゲートコンタクト、および
前記第１連結部上の第２ゲートコンタクトをさらに含む、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項7】
前記第１ゲートコンタクトに印加される第１伝送信号は第１時点で第１論理レベルから第２論理レベルに遷移され、
前記第２ゲートコンタクトに印加される第２伝送信号は前記第１時点と異なる第２時点で前記第１論理レベルから前記第２論理レベルに遷移される、請求項６に記載のイメージセンサ。
前記第２ゲートコンタクトに印加される第２伝送信号は前記第１時点と異なる第２時点で前記第１論理レベルから前記第２論理レベルに遷移される、請求項６に記載のイメージセンサ。
【請求項8】
前記転送ゲート電極は、
前記基板の前記第１面から前記基板内に延びて第４深さを有する第４延長部をさらに含み、
前記第４深さは前記第１深さおよび前記第２深さより大きく、
前記第１方向を基準として、前記第４延長部の底面は前記光電変換領域内に配置される、請求項１に記載のイメージセンサ。
前記基板の前記第１面から前記基板内に延びて第４深さを有する第４延長部をさらに含み、
前記第４深さは前記第１深さおよび前記第２深さより大きく、
前記第１方向を基準として、前記第４延長部の底面は前記光電変換領域内に配置される、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項9】
前記第１延長部および前記第４延長部は、前記基板の前記第１面上の前記光電変換領域の中心に、前記第２延長部および前記第３延長部よりも近接して配置されている、請求項８に記載のイメージセンサ。
【請求項10】
前記第２延長部は第１側壁を含み、
前記第３延長部は前記第１側壁と対向する第２側壁を含み、
前記第１側壁と前記第２側壁の間の距離は一定である、請求項１に記載のイメージセンサ。
前記第３延長部は前記第１側壁と対向する第２側壁を含み、
前記第１側壁と前記第２側壁の間の距離は一定である、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項11】
前記第２延長部は前記第１側壁と反対になる第３側壁をさらに含み、
前記第２延長部は前記第２側壁と反対になる第４側壁をさらに含み、
前記第１側壁および前記第２側壁の間の距離および前記第３側壁および前記第４側壁の間の距離は一定である、請求項１０に記載のイメージセンサ。
前記第２延長部は前記第２側壁と反対になる第４側壁をさらに含み、
前記第１側壁および前記第２側壁の間の距離および前記第３側壁および前記第４側壁の間の距離は一定である、請求項１０に記載のイメージセンサ。
【請求項12】
前記基板内のフローティング拡散領域をさらに含み、
前記第２延長部は第１側壁を含み、
前記第３延長部は前記第１側壁と対向する第２側壁を含み、
前記第１側壁と前記第２側壁の間の距離は前記フローティング拡散領域に近いほど減少する、請求項１に記載のイメージセンサ。
前記第２延長部は第１側壁を含み、
前記第３延長部は前記第１側壁と対向する第２側壁を含み、
前記第１側壁と前記第２側壁の間の距離は前記フローティング拡散領域に近いほど減少する、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項13】
前記基板の前記第２面から前記基板内に延びて前記複数のピクセルを定義するピクセル分離パターン、および
前記複数のピクセルのうち互いに隣り合う第１ないし第４ピクセルの間の前記基板内に一つのフローティング拡散領域をさらに含み、
前記ピクセル分離パターンは前記フローティング拡散領域と前記第１方向において離隔されている、請求項１に記載のイメージセンサ。
前記複数のピクセルのうち互いに隣り合う第１ないし第４ピクセルの間の前記基板内に一つのフローティング拡散領域をさらに含み、
前記ピクセル分離パターンは前記フローティング拡散領域と前記第１方向において離隔されている、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項14】
前記基板の前記第１面から前記基板の前記第２面まで延びて前記複数のピクセルを定義するピクセル分離パターン、および
前記複数のピクセルのうち互いに隣り合う第１ないし第４ピクセルの間の前記基板内に一つのフローティング拡散領域をさらに含み、
前記ピクセル分離パターンは前記フローティング拡散領域と前記第１方向において重ならない、請求項１ないし１３のうちの何れか一項に記載のイメージセンサ。
前記複数のピクセルのうち互いに隣り合う第１ないし第４ピクセルの間の前記基板内に一つのフローティング拡散領域をさらに含み、
前記ピクセル分離パターンは前記フローティング拡散領域と前記第１方向において重ならない、請求項１ないし１３のうちの何れか一項に記載のイメージセンサ。
【請求項15】
第１方向において互いに反対側に位置する第１面および第２面を含む基板；
それぞれ前記基板内に一つの光電変換領域を含む複数のピクセル；および
それぞれの前記複数のピクセル上に、前記光電変換領域上の前記基板内に延びる第１ないし第３延長部を含む転送ゲート電極を含み、
前記基板は第１導電型の不純物を含み、
前記光電変換領域は前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含み、
前記基板内の前記第１延長部の第１深さは、前記基板内の前記第２延長部の第２深さおよび前記基板内の前記第３延長部の第３深さより深く、
前記第１延長部は、前記基板の前記第１面上の前記光電変換領域の中心に、前記第２延長部および前記第３延長部よりも近接して配置されている、イメージセンサ。
それぞれ前記基板内に一つの光電変換領域を含む複数のピクセル；および
それぞれの前記複数のピクセル上に、前記光電変換領域上の前記基板内に延びる第１ないし第３延長部を含む転送ゲート電極を含み、
前記基板は第１導電型の不純物を含み、
前記光電変換領域は前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含み、
前記基板内の前記第１延長部の第１深さは、前記基板内の前記第２延長部の第２深さおよび前記基板内の前記第３延長部の第３深さより深く、
前記第１延長部は、前記基板の前記第１面上の前記光電変換領域の中心に、前記第２延長部および前記第３延長部よりも近接して配置されている、イメージセンサ。
【請求項16】
前記複数のピクセルは互いに隣り合う第１ないし第４ピクセルを含み、
前記第１ないし第４ピクセルの間の前記基板内の、一つのフローティング拡散領域をさらに含み、
前記第２延長部および前記第３延長部は、前記フローティング拡散領域に、前記第１延長部よりも近接して配置されている、請求項１５に記載のイメージセンサ。
前記第１ないし第４ピクセルの間の前記基板内の、一つのフローティング拡散領域をさらに含み、
前記第２延長部および前記第３延長部は、前記フローティング拡散領域に、前記第１延長部よりも近接して配置されている、請求項１５に記載のイメージセンサ。
【請求項17】
それぞれの前記複数のピクセルは一つのフローティング拡散領域をさらに含み、
前記第２延長部および前記第３延長部は、前記フローティング拡散領域に、前記第１延長部よりも近接して配置されている、請求項１５に記載のイメージセンサ。
前記第２延長部および前記第３延長部は、前記フローティング拡散領域に、前記第１延長部よりも近接して配置されている、請求項１５に記載のイメージセンサ。
【請求項18】
前記転送ゲート電極は前記光電変換領域上の前記基板内に延びる第４延長部をさらに含み、
前記基板内の前記第４延長部の深さは、前記第２深さおよび前記第３深さより深く、
前記第４延長部は、前記基板の前記第１面上の前記光電変換領域の中心に、前記第２延長部および前記第３延長部よりも近接して配置されている、請求項１５ないし１７のうちの何れか一項に記載のイメージセンサ。
前記基板内の前記第４延長部の深さは、前記第２深さおよび前記第３深さより深く、
前記第４延長部は、前記基板の前記第１面上の前記光電変換領域の中心に、前記第２延長部および前記第３延長部よりも近接して配置されている、請求項１５ないし１７のうちの何れか一項に記載のイメージセンサ。
【請求項19】
前記基板の前記第１面上の前記光電変換領域の中心は前記第１延長部および前記第4延長部の間に配置される、請求項１８に記載のイメージセンサ。
【請求項20】
第１方向において互いに反対側に位置する第１面および第２面を含む基板；
それぞれ前記基板内に一つの光電変換領域を含む複数のピクセル；
前記基板内の、前記複数のピクセルを定義するピクセル分離パターン；
前記基板の前記第２面上のカラーフィルタ；
前記カラーフィルタ上のマイクロレンズ；
それぞれの前記複数のピクセル上に、前記光電変換領域と前記第１方向において重なり、前記基板の前記第１面から前記基板内に延びる第１ないし第３延長部を含む転送ゲート電極；および
前記基板内の、それぞれの前記複数のピクセルの角に配置されるフローティング拡散領域を含み、
前記基板は第１導電型の不純物を含み、
前記光電変換領域は前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含み、前記第１延長部は前記基板の前記第１面上の前記光電変換領域の中心に隣接し、前記第２延長部および前記第３延長部は前記フローティング拡散領域に隣接し、
前記第１延長部の底面は前記第１方向において前記光電変換領域の中心に対応する位置に配置され、
前記第２延長部の底面および前記第３延長部の底面は前記光電変換領域と前記第１方向において離隔されている、イメージセンサ。
それぞれ前記基板内に一つの光電変換領域を含む複数のピクセル；
前記基板内の、前記複数のピクセルを定義するピクセル分離パターン；
前記基板の前記第２面上のカラーフィルタ；
前記カラーフィルタ上のマイクロレンズ；
それぞれの前記複数のピクセル上に、前記光電変換領域と前記第１方向において重なり、前記基板の前記第１面から前記基板内に延びる第１ないし第３延長部を含む転送ゲート電極；および
前記基板内の、それぞれの前記複数のピクセルの角に配置されるフローティング拡散領域を含み、
前記基板は第１導電型の不純物を含み、
前記光電変換領域は前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含み、前記第１延長部は前記基板の前記第１面上の前記光電変換領域の中心に隣接し、前記第２延長部および前記第３延長部は前記フローティング拡散領域に隣接し、
前記第１延長部の底面は前記第１方向において前記光電変換領域の中心に対応する位置に配置され、
前記第２延長部の底面および前記第３延長部の底面は前記光電変換領域と前記第１方向において離隔されている、イメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はイメージセンサに関する。
【背景技術】
【0002】
イメージセンサ（ｉｍａｇｅ ｓｅｎｓｏｒ）は光学情報を電気信号に変換させる半導体素子の一つである。このようなイメージセンサは、電荷結合型（ＣＣＤ；Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサとシーモス型（ＣＭＯＳ；Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサを含むことができる。
【0003】
イメージセンサはパッケージ（ｐａｃｋａｇｅ）形態で構成できるが、この時のパッケージはイメージセンサを保護すると同時に、イメージセンサの受光面（ｐｈｏｔｏ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）またはセンシング領域（ｓｅｎｓｉｎｇ ａｒｅａ）に光が入射され得る構造で構成することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする技術的課題は、製品信頼性が向上したイメージセンサを提供することにある。
【0005】
本発明の技術的課題は以上で言及した技術的課題に制限されず、言及されていないまた他の技術的課題は以下の記載から当業者に明確に理解されるものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記技術的課題を達成するための本発明のいくつかの実施形態によるイメージセンサは、第１方向において互いに反対側に位置する第１面および第２面を含む基板、それぞれ基板内に一つの光電変換領域を含む複数のピクセル、およびそれぞれの複数のピクセル上に、光電変換領域と第１方向に重なる転送ゲート電極を含み、基板は第１導電型の不純物を含み、光電変換領域は第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含み、転送ゲート電極は、基板の第１面から基板内に延びて第１深さを有する第１延長部、基板の第１面から基板内に延びて第２深さを有する第２延長部、および基板の第１面から基板内に延びて第３深さを有する第３延長部を含み、第１深さは第２深さおよび第３深さより深く、第１延長部の底面は光電変換領域内に配置され、第２延長部の底面および第３延長部の底面は光電変換領域と第１方向において離隔されている。
【0007】
前記技術的課題を達成するための本発明のいくつかの実施形態によるイメージセンサは、第１方向において互いに反対側に位置する第１面および第２面を含む基板、それぞれ基板内に一つの光電変換領域を含む複数のピクセル、およびそれぞれの複数のピクセル上に、光電変換領域上の基板内に延びる第１ないし第３延長部を含む転送ゲート電極を含み、基板は第１導電型の不純物を含み、光電変換領域は第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含み、基板内の第１延長部の第１深さは、基板内の第２延長部の第２深さおよび基板内の第３延長部の第３深さより深く、第１延長部は第２延長部および第３延長部より基板の第１面上の光電変換領域の中心に隣接する。
【0008】
前記技術的課題を達成するための本発明のいくつかの実施形態によるイメージセンサは、第１方向において互いに反対側に位置する第１面および第２面を含む基板、それぞれ基板内に一つの光電変換領域を含む複数のピクセル、基板内の、複数のピクセルを定義するピクセル分離パターン、基板の第２面上のカラーフィルタ、カラーフィルタ上のマイクロレンズ、それぞれの複数のピクセル上に、光電変換領域と第１方向に重なり、基板の第１面から基板内に延びる第１ないし第３延長部を含む転送ゲート電極、および基板内の、それぞれの複数のピクセルの角に配置されるフローティング拡散領域を含み、基板は第１導電型の不純物を含み、光電変換領域は第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含み、第１延長部は基板の第１面上の光電変換領域の中心に隣接し、第２延長部および第３延長部はフローティング拡散領域に隣接し、第１延長部の底面は前記第１方向において光電変換領域の中心に対応する位置に配置され、第２延長部の底面および第３延長部の底面は光電変換領域と第１方向において離隔されている。
【0009】
その他実施形態の具体的な内容は詳細な説明および図面に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】いくつかの実施形態によるイメージセンシング装置を説明するための例示的なブロック図である。
【図2】いくつかの実施形態によるイメージセンサのピクセルを説明するための例示的な回路図である。
【図3】いくつかの実施形態によるイメージセンサを説明するための例示的なレイアウト図である。
【図4】いくつかの実施形態によるイメージセンサのピクセルを説明するための例示的なレイアウト図である。
【図5】いくつかの実施形態によるイメージセンサのピクセルを説明するための例示的なレイアウト図である。
【図8】いくつかの実施形態によるイメージセンサのピクセルを説明するための例示的な回路図である。
【図9】いくつかの実施形態によるイメージセンサのピクセルを説明するための例示的なレイアウト図である。
【図11】いくつかの実施形態によるイメージセンサの動作を説明するための例示的なタイミング図である。
【図12】いくつかの実施形態によるイメージセンサのピクセルを説明するための例示的なレイアウト図である。
【図13】いくつかの実施形態によるイメージセンサのピクセルを説明するための例示的なレイアウト図である。
【図14】いくつかの実施形態によるイメージセンサのピクセルを説明するための例示的なレイアウト図である。
【図15】いくつかの実施形態によるイメージセンサのピクセルを説明するための例示的なレイアウト図である。
【図17】いくつかの実施形態によるイメージセンサを説明するための例示的な断面図である。
【図18】いくつかの実施形態によるイメージセンサのピクセルを説明するための例示的なレイアウト図である。
【図19】いくつかの実施形態によるイメージセンサのピクセルを説明するための例示的なレイアウト図である。
【図20】いくつかの実施形態によるイメージセンサのピクセルを説明するための例示的なレイアウト図である。
【図21】いくつかの実施形態によるイメージセンサのピクセルを説明するための例示的なレイアウト図である。
【図22】いくつかの実施形態によるイメージセンサの製造方法を説明するための中間段階図である。
【図23】いくつかの実施形態によるイメージセンサの製造方法を説明するための中間段階図である。
【図24】いくつかの実施形態によるイメージセンサの製造方法を説明するための中間段階図である。
【図25】いくつかの実施形態によるイメージセンサの製造方法を説明するための中間段階図である。
【図26】いくつかの実施形態によるイメージセンサの製造方法を説明するための中間段階図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明のいくつかの実施形態が図示された添付した図面を参照して本発明をより詳細に説明する。当業者であれば理解されるように、記載された例示的な実施形態はすべて本発明の概念または範囲から逸脱することなく、様々な異なる方法で修正することができる。
【0012】
本発明を明確に説明するために、説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素には同じ参照符号を付す。
【0013】
また、図面において、各要素の大きさおよび厚さは説明の便宜のために任意に示されたものであり、本発明は必ずしも図面に例示したものに限定されるものではない。
【0014】
明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」された場合は、その部分が「直接連結」された場合だけでなく、その部分が他の部分を間に置いて「間接的に連結」された場合も含み、また、これとは異なり、明示的に言及しない限り、「構成する」は明示的な要素を含むことを意味するものとして理解され得るが、他の要素を除外することを意味するものではない。
【0015】
層、フィルム、領域（ｒｅｇｉｏｎ）、領域（ａｒｅａ）または基板のような要素が別の要素の「上（ｏｎ）」または「上（ａｂｏｖｅ）」にあると言及される場合、他の要素のすぐ上にあるかまたは介在する要素が存在し得る。反面、要素が別の要素の「すぐ上に」にあると言及される場合は、介在する要素が存在しない。また、本明細書で「上（ｏｎ）」または「上（ａｂｏｖｅ）」とは、物体の上または下に位置することを意味し、必ずしも重力方向に基づいて物体の上側に位置することを意味しない。
【0016】
用語の「前記」およびこれと同様の例示の使用は、単数形および複数形の両方に対応し得る。方法を構成する動作は、本明細書に別段の表示しない限り、または文脈と明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で行われることができ、必ずしも明示された順序に限定されない。
【0017】
いくつかの例示的な実施形態で、すべての例示または例示的な用語の使用は、単に技術的な思想を詳細に説明するものであり、本発明の概念の範囲は請求項によって制限されない限り、例示または例示的な用語によって制限されない。
【0018】
要素および／または特性（例えば、構造、表面、方向など）と関連して「垂直」、「平行」、「同一平面」などと称され得る要素および／または特性（例えば、構造、表面、方向など）は、他の要素および／または特性（例えば、構造、表面、方向など）と関連して「垂直」、「平行」、「同一平面」などであり得るか、またはこれと類似の要素は、それぞれ「実質的に垂直」、「実質的に平行」、「実質的に同一平面」であると理解されるだろう。
【0019】
製造公差および／または材料公差内の他の要素および／または材料公差内の他の要素および／または特性に対して「実質的に垂直」、「実質的に平行」または「実質的に同一平面」である要素および／または特性（例えば、構造、表面、方向など）は、それぞれ「垂直」、「平行」または「同一平面」であると理解されるであろう。
【0020】
要素および／または属性は、他の要素と「同一」または「等しい」ものとして記載され、本明細書に記載された要素および／またはその特性は、「同一」であることが理解されるであろう。他の要素と「同一（ｉｄｅｎｔｉｃａｌ）」、「同じ（ｔｈｅ ｓａｍｅ）」、「等しい（ｅｑｕａｌ）、「実質的に同一（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｉｄｅｎｔｉｃａｌ）」、「実質的に同じ（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｔｈｅ ｓａｍｅ）」、「実質的に等しい（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｅｑｕａｌ）」は、他の要素および／またはその属性と実質的に同一である。他の要素および／またはその属性と、「実質的に同一（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｉｄｅｎｔｉｃａｌ）」、「実質的に同じ（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｔｈｅ ｓａｍｅ）」、または「実質的に等しい（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｅｑｕａｌ）」要素および／またはその属性には、同一の要素および／またはその属性を含むものと理解されるであろう。製造公差および／または材料公差内で他の要素および／またはその特性と同一であるか等しい。他の要素および／またはその特性と同一であるか実質的に同一である要素および／または特性は、構造的に同一であるか実質的に同一であり得、機能的に同一であるか実質的に同一であり得、および／または構成が同一であるか実質的に同一である。「同じ（ｓａｍｅ）」、「等しい（ｅｑｕａｌ）」または「同一（ｉｄｅｎｔｉｃａｌ）」という用語は、いくつかの例示的な実施形態を説明するために使用できるが、一部の不正確さが存在し得ることを理解しなければならない。したがって、一つの要素が他の要素と同一であると言及される場合、所望する製造または作動許容誤差範囲（例えば±１０％）内ではその要素または値が他の要素と同一であると理解しなければならない。
【0021】
本明細書で「実質的に」同一および／または同じであると記載された要素および／または特性は、１０％以下である大きさの相対的な差を有する要素および／または特性を含むことが理解されるであろう。さらに、要素および／または特性が「実質的に」変形されたかどうかに関係なく、このような要素および／または特性は記載された要素および／または特性周囲の製造または作動公差（例えば、±１０％）を含むものとして解釈されるべきであることが理解されるであろう。
【0022】
数値と関連して本明細書で「約（ａｂｏｕｔ）」または「実質的（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という用語が使用される場合、関連する数値は明示された数値の周囲の製造または作動公差（例えば、±１０％）を含むことが意図される。さらに、「約」および「実質的」という単語が幾何学的形状と関連して使用される場合、幾何学的形状の精密度は必要とされないが、形状に対する自由度（ｌａｔｉｔｕｄｅ）は本開示の範囲内にあることが意図される。また、数値または形状が「約」または「実質的」に変形されるかどうかに関係なく、このような値および形状は明示された数値または形状の周囲の製造または作動公差（例えば、±１０％）を含むものとして解釈されるべきであることが理解できるであろう。範囲が指定される場合、範囲は０．１％の増分のようなその間のすべての値を含む。
【0023】
本明細書に記載されたように、動作が行われることが説明される場合、または構造のような効果が追加の動作を実行すること「によって（ｂｙ）」または「を通して（ｔｈｒｏｕｇｈ）」確立されるように説明される場合、動作が行われることができ、および／または効果／構造が追加の動作に基づいて確立され得ることが理解されるであろう。これは前記追加の動作を単独でまたは他の追加動作と組み合わせて行うことを含むことができる。
【0024】
図１はいくつかの実施形態によるイメージセンシング装置を説明するための例示的なブロック図である。
【0025】
図１を参照すると、いくつかの実施形態によるイメージセンシング装置１は、イメージセンサ１０およびイメージ信号プロセッサ２０を含むことができる。
【0026】
イメージセンサ１０は光を用いてセンシング対象のイメージをセンシングしてイメージ信号ＩＳを生成する。いくつかの実施形態で、生成されたイメージ信号ＩＳは例えば、デジタル信号であり得るが、本発明の技術的思想による実施形態はこれに制限されるものではない。
【0027】
イメージ信号ＩＳはイメージ信号プロセッサ２０に提供されて処理され得る。イメージ信号プロセッサ２０はイメージセンサ１０のバッファ部１７から出力されたイメージ信号ＩＳを受信し、受信されたイメージ信号ＩＳをディスプレイに容易なように加工または処理できる。
【0028】
いくつかの実施形態で、イメージ信号プロセッサ２０はイメージセンサ１０から出力されたイメージ信号ＩＳに対してデジタルビニングを行うことができる。この時、イメージセンサ１０から出力されたイメージ信号ＩＳはアナログビニングが行われていないピクセルアレイＰＡからのロウ（ｒａｗ）イメージ信号であってもよく、アナログビニングが既に行われたイメージ信号ＩＳであってもよい。
【0029】
いくつかの実施形態で、イメージセンサ１０とイメージ信号プロセッサ２０は図示のように互いに分離されて配置されることができる。例えば、イメージセンサ１０が第１チップに搭載され、イメージ信号プロセッサ２０が第２チップに搭載されて所定のインタフェースを介して互いに通信できる。しかし、実施形態はこれに制限されるものではなく、イメージセンサ１０とイメージ信号プロセッサ２０は一つのパッケージ、例えばＭＣＰ（ｍｕｌｔｉ－ｃｈｉｐ ｐａｃｋａｇｅ）として実現することができる。
【0030】
イメージセンサ１０は、ピクセルアレイＰＡ、コントロールレジスタブロック１１、タイミングジェネレータ１２、ロウ（ｒｏｗ）ドライバ１４、リードアウト回路１６、ランプ信号生成器１３およびバッファ部１７を含むことができる。
【0031】
コントロールレジスタブロック１１はイメージセンサ１０の動作を全体的に制御できる。特に、コントロールレジスタブロック１１はタイミングジェネレータ１２、ランプ信号生成器１３およびバッファ部１７に直接動作信号を伝送できる。
【0032】
タイミングジェネレータ１２はイメージセンサ１０の様々な構成要素の動作タイミングの基準になる信号を発生し得る。タイミングジェネレータ１２で発生した動作タイミング基準信号はランプ信号生成器１３、ロウドライバ１４、リードアウト回路１６などに伝達され得る。
【0033】
ランプ信号生成器１３はリードアウト回路１６に使用されるランプ信号を生成して伝送し得る。例えば、リードアウト回路１６は相関二重サンプラ（ＣＤＳ）、比較器などを含み得るが、ランプ信号生成器１３は相関二重サンプラ、比較器などに使用されるランプ信号を生成して伝送し得る。
【0034】
ロウドライバ１４はピクセルアレイＰＡのロウ（ｒｏｗ）を選択的に活性化させ得る。
【0035】
ピクセルアレイＰＡは外部イメージをセンシングし得る。ピクセルアレイＰＡは２次元的に（例えば、行列形状に）配列される複数のピクセルを含み得る。
【0036】
リードアウト回路１６はピクセルアレイＰＡから提供を受けたピクセル信号をサンプリングし、これをランプ信号と比較した後、比較結果に基づいてアナログイメージ信号（データ）をデジタルイメージ信号（データ）に変換し得る。
【0037】
バッファ部１７は例えば、ラッチ部を含み得る。バッファ部１７は外部に提供するイメージ信号ＩＳを一時的に保存でき、イメージ信号ＩＳを外部メモリまたは外部装置に伝送できる。
【0038】
ここで、任意の装置、システム、ユニット、ブロック、回路、コントローラ、プロセッサおよび／またはいくつかの実施形態によるこれらの部分（例えば、イメージセンシング装置１、イメージセンサ１０、イメージ信号プロセッサ２０、ピクセルアレイＰＡ、コントロールレジスタブロック１１、タイミングジェネレータ１２、ロウ（ｒｏｗ）ドライバ１４、リードアウト回路１６、ランプ信号生成器１３およびバッファ部１７、これらの部分など）は論理回路を含むハードウェア、ソフトウェアを実行するプロセッサのようなハードウェア／ソフトウェアの組み合わせ、またはこれらの組み合わせのようなプロセッシング回路の一つ以上のインスタンス（ｉｎｓｔａｎｃｅｓ）を含み得、内部に含まれ得、および／またはこれらによって実現することができる。例えば、処理回路はより具体的には、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、ＡＬＵ（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｌｏｇｉｃ ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（ｇｒａｐｈｉｃｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、ＡＰ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコンピュータ、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、およびプログラミング可能な論理装置、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＮＰＵ（ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、ＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）、ＩＳＰ（ｉｍａｇｅ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などを含み得るが、これに限られない。一部の実施形態で、処理回路は命令のプログラムを保存する、例えばＳＳＤのような非一時的なコンピュータ読取り可能なストレージ装置（例えば、メモリ）、例えば、ＤＲＡＭ装置、および任意の実施形態による一部またはすべての任意の装置、ユニット、ブロック、回路、コントローラ、プロセッサおよび／またはこれらの一部によって行われる機能および／または方法を実現するための命令のプログラムを実行するように構成されるプロセッサ（例えば、ＣＰＵ）を含むことができる。
【0039】
図２はいくつかの実施形態によるイメージセンサのピクセルを説明するための例示的な回路図である。
【0040】
図２を参照すると、それぞれのピクセルは光電変換素子ＰＤ、転送トランジスタＴＸ、フローティング拡散領域（ＦＤ；Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ）、リセットトランジスタＲＸ、ソースフォロワトランジスタＳＸおよび選択トランジスタＡＸを含むことができる。
【0041】
光電変換素子ＰＤは外部から入射される光の量に比例して電荷を生成する。光電変換素子ＰＤは生成されて蓄積された電荷をフローティング拡散領域ＦＤに伝送する転送トランジスタＴＸとカップリングされ得る。フローティング拡散領域ＦＤは電荷を電圧に切り替える領域であり、寄生キャパシタンスを有しているので電荷が累積して蓄積され得る。
【0042】
転送トランジスタＴＸの一端は光電変換素子ＰＤと連結され、転送トランジスタＴＸの他端はフローティング拡散領域ＦＤと連結され得る。転送トランジスタＴＸは所定のバイアス（例えば、伝送信号ＴＳ）により駆動されるトランジスタとして形成されることができる。すなわち、転送トランジスタＴＸは、光電変換素子ＰＤから生成された電荷を伝送信号ＴＳに応じてフローティング拡散領域ＦＤに伝送することができる。
【0043】
ソースフォロワトランジスタＳＸは光電変換素子ＰＤから電荷の伝達を受けたフローティング拡散領域ＦＤの電気的ポテンシャルの変化を増幅し、これを出力ラインＶＯＵＴに出力し得る。ソースフォロワトランジスタＳＸがターンオン（ｔｕｒｎ－ｏｎ）されると、ソースフォロワトランジスタＳＸのドレインに提供される所定の電気的ポテンシャル、例えば電源電圧ＶＤＤが選択トランジスタＡＸのドレイン領域に伝達され得る。
【0044】
選択トランジスタＡＸは行単位でリードするピクセルを選択し得る。選択トランジスタＡＸは所定のバイアス（例えば、行選択信号ＳＥＬ）を印加する選択ラインによって駆動されるトランジスタからなる。
【0045】
リセットトランジスタＲＸはフローティング拡散領域ＦＤを周期的にリセットさせ得る。リセットトランジスタＲＸは所定のバイアス（例えば、リセット信号ＲＳ）を印加するリセットラインによって駆動されるトランジスタからなる。リセット信号ＲＳによりリセットトランジスタＲＸがターンオンされると、リセットトランジスタＲＸのドレインに提供される所定の電気的ポテンシャル、例えば電源電圧ＶＤＤがフローティング拡散領域ＦＤに伝達され得る。
【0046】
図３はいくつかの実施形態によるイメージセンサを説明するための例示的なレイアウト図である。
【0047】
図３を参照すると、いくつかの実施形態によるイメージセンサは、センサアレイ領域ＳＡＲ、連結領域ＣＲおよびパッド領域ＰＲを含むことができる。
【0048】
センサアレイ領域ＳＡＲは図１のピクセルアレイＰＡに対応する領域を含み得る。センサアレイ領域ＳＡＲはピクセルアレイＰＡおよび遮光領域ＯＢを含み得る。ピクセルアレイＰＡは光の提供を受けてアクティブ（ａｃｔｉｖｅ）信号を生成するアクティブピクセルが配列され得る。遮光領域ＯＢには光が遮断されてオプティカルブラック（ｏｐｔｉｃａｌ ｂｌａｃｋ）信号を生成するオプティカルブラックピクセルが配列され得る。遮光領域ＯＢは例えば、ピクセルアレイＰＡの周辺に沿って形成されるが、これは単なる例示である。いくつかの実施形態で、遮光領域ＯＢに隣接するピクセルアレイＰＡにダミーピクセルが形成されることもできる。
【0049】
連結領域ＣＲはセンサアレイ領域ＳＡＲの周辺に形成される。連結領域ＣＲはセンサアレイ領域ＳＡＲの一側に形成されるが、これは単なる例示である。連結領域ＣＲには配線が形成され、センサアレイ領域ＳＡＲの電気的信号を送受信するように構成されることができる。
【0050】
パッド領域ＰＲはセンサアレイ領域ＳＡＲの周辺に形成される。パッド領域ＰＲはいくつかの実施形態によるイメージセンサの縁に隣接して形成できるが、これは単なる例示である。パッド領域ＰＲは外部装置などと接続され、いくつかの実施形態によるイメージセンサと外部装置の間の電気的信号を送受信するように構成されることができる。
【0051】
図面において連結領域ＣＲはセンサアレイ領域ＳＡＲとパッド領域ＰＲの間に介在する場合を示したが、これは単なる例示である。センサアレイ領域ＳＡＲ、連結領域ＣＲおよびパッド領域ＰＲの配置は必要に応じて多様に変更できるのはもちろんである。
【0052】
図４および図５はいくつかの実施形態によるイメージセンサのピクセルを説明するための例示的なレイアウト図である。図６および図７は図５のＩ－Ｉ’に沿って切断した断面図である。参考までに、図４は図３のＰＧ部分の拡大図である。参考までに、図５は図４のＰＸ部分の拡大図である。
【0053】
図２および図４を参照すると、いくつかの実施形態によるイメージセンサは複数のピクセルグループＰＧを含むことができる。ピクセルグループＰＧは、例えば互いに隣接する（例えば隣接ピクセルである）第１ないし第４ピクセルＰＸ１，ＰＸ２，ＰＸ３，ＰＸ４を含むことができる。それぞれの第１ないし第４ピクセルＰＸ１，ＰＸ２，ＰＸ３，ＰＸ４は一つの光電変換領域ＰＤを含むことができる。
【0054】
例えば、第１ないし第４ピクセルＰＸ１，ＰＸ２，ＰＸ３，ＰＸ４は２行２列に配列されることができる。第１ピクセルＰＸ１は第３ピクセルＰＸ３と第２方向ＤＲ２に隣り合うことができ、第２ピクセルＰＸ２は第１ピクセルＰＸ１と第１方向ＤＲ１に隣り合うことができ、第４ピクセルＰＸ４と第２方向ＤＲ２に隣り合うことができ、第４ピクセルＰＸ４は第３ピクセルＰＸ３と第１方向ＤＲ１に隣り合うことができる。第１ないし第４ピクセルＰＸ１，ＰＸ２，ＰＸ３，ＰＸ４はピクセル分離パターン１２０により定義できる。例えば、ピクセル分離パターン１２０は第１ないし第４ピクセルＰＸ１，ＰＸ２，ＰＸ３，ＰＸ４をそれぞれ囲み得る。第２方向ＤＲ２は第１方向ＤＲ１と交差し得る。
【0055】
ピクセルグループＰＧは一つのフローティング拡散領域ＦＤを共有できる。第１ないし第４ピクセルＰＸ１，ＰＸ２，ＰＸ３，ＰＸ４は、例えばフローティング拡散領域ＦＤを共有できる。フローティング拡散領域ＦＤは第１ないし第４ピクセルＰＸ１，ＰＸ２，ＰＸ３，ＰＸ４それぞれの一部に部分的に配置され得る。フローティング拡散領域ＦＤは例えば、第１ないし第４ピクセルＰＸ１，ＰＸ２，ＰＸ３，ＰＸ４それぞれの角に配置されることができる。フローティング拡散領域ＦＤは第１ないし第４ピクセルＰＸ１，ＰＸ２，ＰＸ３，ＰＸ４それぞれの第１活性領域ＡＲ１内に配置され得る。
【0056】
第２ピクセルＰＸ２は第２方向ＤＲ２を基準として第１ピクセルＰＸ１と対称であり得る。第３ピクセルＰＸ３は第１方向ＤＲ１を基準として第１ピクセルＰＸ１と対称であり得る。第４ピクセルＰＸ４は第１方向ＤＲ１を基準として第２ピクセルＰＸ２と対称であり得る。第４ピクセルＰＸ４は第２方向ＤＲ２を基準として第３ピクセルＰＸ３と対称であり得る。第２ないし第４ピクセルＰＸ２，ＰＸ３，ＰＸ４は第１ピクセルＰＸ１と類似し得る。以下、第１ピクセルＰＸ１を例にあげて詳しく説明する。
【0057】
図４ないし図６を参照すると、いくつかの実施形態によるイメージセンサは、第１基板１００、素子分離パターン１１０、ピクセル分離パターン１２０、ゲート誘電膜１３０、転送ゲート電極１４０、ゲートスペーサ132、第１配線構造体１６０、グリッドパターン１７２，１７４、カラーフィルタ１８０およびマイクロレンズ１９０を含むことができる。
【0058】
第１基板１００は半導体基板であり得る。例えば、第１基板１００はバルクシリコンまたはＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ－ｏｎ－ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）であり得る。第１基板１００はシリコン基板であり得、または他の物質、例えば、シリコンゲルマニウム、アンチモン化インジウム、鉛テルル化合物、インジウム砒素、インジウムリン化物、ガリウム砒素またはアンチモン化ガリウムを含むことができる。または、第１基板１００はベース基板上にエピ層が形成されたものでもあり得る。第１基板１００は第１導電型の不純物を含むことができる。例えば、第１基板１００はｐ型不純物（例えば、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）またはガリウム（Ｇａ））を含むことができる。以下の説明では第１導電型はｐ型であり得、第２導電型はｎ型であり得る。
【0059】
第１基板１００は互いに反対になる第１面１００ａおよび第２面１００ｂを含み得る。後述する実施形態で、第１面１００ａは第１基板１００の表面（ｆｒｏｎｔ ｓｉｄｅ）と称されてもよく、第２面１００ｂは第１基板１００の裏面（ｂａｃｋ ｓｉｄｅ）と称されてもよい。いくつかの実施形態で、第１基板１００の第２面１００ｂは光が入射される受光面であり得る。すなわち、いくつかの実施形態によるイメージセンサは裏面照射型（ＢＳＩ）イメージセンサであり得る。
【0060】
第１面１００ａと第２面１００ｂは第３方向ＤＲ３を基準として互いに反対になる。第３方向ＤＲ３を基準として、第１面１００ａは第１基板１００の上面であり得、第２面１００ｂは第１基板１００の下面であり得る。第３方向ＤＲ３は第１方向ＤＲ１および第２方向ＤＲ２と交差し得る。第１方向ＤＲ１および第２方向ＤＲ２は第１基板１００の第１面１００ａまたは第２面１００ｂを定義できる。第１方向ＤＲ１および第２方向ＤＲ２は第１基板１００の第１面１００ａまたは第１基板１００の第２面１００ｂに平行な方向であり得る。第３方向ＤＲ３は第１基板１００の第１面１００ａまたは第２面１００ｂに垂直な方向であり得る。第３方向ＤＲ３は第１基板１００の第２面１００ｂから第１面１００ａに向かう方向であり得る。以下の説明では上面と下面および底面は第３方向ＤＲ３を基準とする。
【0061】
光電変換領域ＰＤは第１ピクセルＰＸ１の第１基板１００内に配置される。光電変換領域ＰＤは図２の光電変換素子ＰＤに対応し得る。すなわち、光電変換領域ＰＤは外部から入射される光の量に比例して電荷を生成できる。光電変換領域ＰＤは第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含むことができる。光電変換領域ＰＤはイオン注入工程によって形成されることができる。例えば、光電変換領域ＰＤはｐ型である第１基板１００内にｎ型不純物（例えば、リン（Ｐ）またはヒ素（Ａｓ））がイオン注入された領域であり得る。
【0062】
第１基板１００内の光電変換領域ＰＤの位置、すなわち、第１基板１００の第１面１００ａと第２面１００ｂの間での光電変換領域ＰＤの位置はイオン注入工程条件によって変わり得る。イオン注入工程で不純物イオンのドーピング深さを設定することができる。初期に注入された不純物イオンは第１基板１００内で設定したドーピング深さの小さい空間内に高濃度で存在し得る。注入された不純物イオンは注入された位置から濃度が低い周辺の領域に拡散し得る。他の制限条件がなければ不純物イオンの拡散方向は３次元のどの方向であってもよい。拡散が進行するにつれて光電変換領域ＰＤの体積は増加するが、単位体積当たりの不純物イオン濃度は減少し得る。例えば、光電変換領域ＰＤ内の不純物イオンの濃度は初期に注入された領域から遠くなるほど減少し得、光電変換領域ＰＤ内の最大不純物濃度領域ＭＣは設定されたドーピング深さに該当する領域であり得る。しかし、これに制限されるものではなく、拡散が完了した光電変換領域ＰＤ内の不純物の濃度分布は、拡散条件、第１基板１００の領域別の構成物質の差異、また他の不純物の介在の有無、第１基板１００の幾何学的形状などによって多様に変化できる。また、不純物イオンのドーピング深さはすべてのピクセルＰＸ１，ＰＸ２，ＰＸ３，ＰＸ４に対して同一に設定することもでき、ピクセルＰＸ１，ＰＸ２，ＰＸ３，ＰＸ４ごとに異なるように設定することができる。
【0063】
不純物濃度は光電変換領域ＰＤ内に印加される電位に比例する傾向性を有することができる。例えば、不純物濃度が大きい領域は相対的に高い電位を有し、不純物濃度が小さい領域は相対的に低い電位を有することができる。光電変換領域ＰＤは高い電位を有するほどより多くの電荷を生成および／または蓄積することができる。したがって、光電変換領域ＰＤの最大不純物濃度領域ＭＣは最大に電荷を生成および／または蓄積する領域であり得る。
【0064】
例えば、光電変換領域ＰＤの最大不純物濃度領域ＭＣは、光電変換領域ＰＤの第１ないし第３方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３への中心に配置されることができる。光電変換領域ＰＤの最大不純物濃度領域ＭＣは第１基板１００内の光電変換領域ＰＤの第３方向ＤＲ３への中心に配置されることができ、第１基板１００の第１面１００ａ上の光電変換領域ＰＤの中心Ｃは光電変換領域ＰＤの最大不純物濃度領域ＭＣと第３方向ＤＲ３に重なり得る。
【0065】
第１ピクセルＰＸ１は第１活性領域ＡＲ１および第２活性領域ＡＲ２を含み得る。第１活性領域ＡＲ１および第２活性領域ＡＲ２は第１基板１００内に配置され得る。第１活性領域ＡＲ１および第２活性領域ＡＲ２は第１基板１００の第１面１００ａから第１基板１００内に延び得る。第１活性領域ＡＲ１および第２活性領域ＡＲ２は離隔し得る。第１活性領域ＡＲ１および第２活性領域ＡＲ２は素子分離パターン１１０により分離され得る。
【0066】
素子分離パターン１１０は第１基板１００内に配置される。素子分離パターン１１０は第１基板１００の第１面１００ａから第１基板１００内に延び得る。素子分離パターン１１０は第１基板１００の第１面１００ａから第１基板１００の第２面１００ｂに向かって延び得る。例えば、素子分離パターン１１０は第１面１００ａを含む第１基板１００がパターニングされて形成された浅いトレンチ（ｓｈａｌｌｏｗ ｔｒｅｎｃｈ）内に絶縁物質が埋め込まれて形成されることができる。素子分離パターン１１０は第１活性領域ＡＲ１および第２活性領域ＡＲ２を囲み得る。素子分離パターン１１０は第１活性領域ＡＲ１および第２活性領域ＡＲ２を定義できる。素子分離パターン１１０は例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物およびこれらの組み合わせのうち少なくとも一つを含むことができる。
【0067】
ピクセル分離パターン１２０は第１基板１００内に配置される。ピクセル分離パターン１２０は第１基板１００内に複数のピクセルを定義できる。ピクセル分離パターン１２０は第１基板１００の第１面１００ａから第１基板１００内に延び得る。ピクセル分離パターン１２０は例えば、第１基板１００がパターニングされて形成された深いトレンチ（ｄｅｅｐ ｔｒｅｎｃｈ）内に絶縁物質が埋め込まれて形成されることができる。
【0068】
ピクセル分離パターン１２０の幅が一定である場合のみを示したが、これは単なる例示である。例えば、ピクセル分離パターン１２０の幅は第１基板１００の第２面１００ｂに向かうにつれて減少することもできる。また他の例としては、ピクセル分離パターン１２０の幅は第１基板１００の第２面１００ｂに向かうにつれて増加することもできる。
【0069】
いくつかの実施形態によるイメージセンサで、ピクセル分離パターン１２０は第１基板１００の第１面１００ａから第１基板１００の第２面１００ｂに向かって延び得る。ピクセル分離パターン１２０は第１基板１００を完全に貫通し得る。ピクセル分離パターン１２０の上面は第１基板１００の第１面１００ａと同一平面上に位置し、ピクセル分離パターン１２０の下面は第１基板１００の第２面１００ｂと同一平面上に位置し得る。
【0070】
いくつかの実施形態によるイメージセンサで、ピクセル分離パターン１２０はフローティング拡散領域ＦＤを除いて第１ピクセルＰＸ１を囲むことができる。ピクセル分離パターン１２０は第１ピクセルＰＸ１のフローティング拡散領域ＦＤの少なくとも一部を囲み得る。ピクセル分離パターン１２０はフローティング拡散領域ＦＤと第３方向ＤＲ３に重ならない。
【0071】
ピクセル分離パターン１２０はフィリングパターン１２２およびスペーサ膜１２４を含み得る。フィリングパターン１２２は素子分離パターン１１０の下面から第１基板１００の第２面１００ｂに向かって延び得る。フィリングパターン１２２は導電物質、例えば、ポリシリコン（ｐｏｌｙ Ｓｉ）を含み得るが、これに制限されるものではない。スペーサ膜１２４はフィリングパターン１２２の側面に沿って延び得る。スペーサ膜１２４は絶縁物質、例えば、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、タンタル酸化物およびこれらの組み合わせのうち少なくとも一つを含み得るが、これに制限されるものではない。このようなスペーサ膜１２４はフィリングパターン１２２と第１基板１００の間に介在してフィリングパターン１２２と第１基板１００を電気的に分離することができる。
【0072】
フローティング拡散領域ＦＤは第１基板１００内に配置され得る。フローティング拡散領域ＦＤは素子分離パターン１１０により定義される活性領域内に配置され得る。フローティング拡散領域ＦＤは例えば、ｐ型である第１基板１００内でｎ型不純物がドープされて形成されることができる。
【0073】
転送ゲート電極１４０は第１基板１００の第１面１００ａ上に配置され得る。転送ゲート電極１４０は光電変換領域ＰＤとフローティング拡散領域ＦＤの間の第１基板１００上に配置され得る。転送ゲート電極１４０は第１活性領域ＡＲ１上に配置され得る。転送ゲート電極１４０は光電変換領域ＰＤ上に配置され得る。転送ゲート電極１４０は垂直型転送ゲート（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｇａｔｅ）であり得る。すなわち、転送ゲート電極１４０の少なくとも一部は第１基板１００内に埋め込まれてもよい。
【0074】
転送ゲート電極１４０は転送トランジスタ（例えば、図２のＴX）のゲート電極に対応する。例えば、転送ゲート電極１４０がターンオン（ｔｕｒｎ－ｏｎ）されると、光電変換領域ＰＤから生成された電荷はフローティング拡散領域ＦＤに伝送され得る。
【0075】
いくつかの実施形態によるイメージセンサで、転送ゲート電極１４０は第１ないし第３延長部１４１，１４２，１４３および連結部１４５を含むことができる。
【0076】
第１延長部１４１は第１基板１００の第１面１００ａ上の光電変換領域ＰＤの中心Ｃに隣接し得る。すなわち、光電変換領域ＰＤの中心Ｃは第１方向ＤＲ１および第２方向ＤＲ２を含む第１基板１００上の中心であり得る。第１延長部１４１は第１基板１００の第１面１００ａ上で第２延長部１４２および第３延長部１４３より光電変換領域ＰＤの中心Ｃに隣接し得る（例えば、第１基板１００の第１面１００ａに平行に延びる一つ以上の方向で）。
【0077】
第２延長部１４２および第３延長部１４３はフローティング拡散領域ＦＤに隣接し得る。第２延長部１４２および第３延長部１４３は第１基板１００の第１面１００ａ上で第１延長部１４１よりフローティング拡散領域ＦＤに隣接し得る。フローティング拡散領域ＦＤは第2延長部１４2および第3延長部１４3の間の第１基板１００内に配置され得る。
【0078】
第２延長部１４２は第１側壁Ｓ１を含み得る。第３延長部１４３は第１側壁Ｓ１と対向する第２側壁Ｓ２を含み得る。第２側壁Ｓ２は第１側壁Ｓ１と第４方向ＤＲ４に対向し得る。第４方向ＤＲ４は第１方向ＤＲ１と第２方向ＤＲ２の間の方向であり得る。
【0079】
いくつかの実施形態によるイメージセンサで、第２延長部１４２の第１側壁Ｓ１と第３延長部１４３の第２側壁Ｓ２の間の距離Ｐ１は一定であり得る。第２延長部１４２の第１側壁Ｓ１と第３延長部１４３の第２側壁Ｓ２は平行であり得る。
【0080】
いくつかの実施形態によるイメージセンサで、第１基板１００の第１面１００ａ上での第１延長部１４１の面積は、第２延長部１４２の面積および第３延長部１４３の面積それぞれより大きくてもよい。いくつかの実施形態によるイメージセンサで、第１基板１００の第１面１００ａ上での第１延長部１４１の面積は、第２延長部１４２の面積および第３延長部１４３の面積それぞれより小さいか同一であり得る。
【0081】
第１ないし第３延長部１４１，１４２，１４３は第１基板１００の第１面１００ａから第１基板１００内に延び得る。第１延長部１４１は第１基板１００内で第１深さＤ１を有することができる。第１基板１００の第１面１００ａから第１延長部１４１の底面１４１ｂｓまでの距離（例えば、第１基板１００の第１面１００ａに垂直に延びる第３方向ＤＲ３で）は第１深さＤ１であり得る。第２延長部１４２は第１基板１００内で第２深さＤ２を有することができる。第１基板１００の第１面１００ａから第２延長部１４２の底面１４２ｂｓまでの距離（例えば、第１基板１００の第１面１００ａに垂直に延びる第３方向ＤＲ３で）は第２深さＤ２であり得る。第３延長部１４３は第１基板１００内で第３深さＤ３を有することができる。第１基板１００の第１面１００ａから第３延長部１４３の底面１４３ｂｓまでの距離（例えば、第１基板１００の第１面１００ａに垂直に延びる第３方向ＤＲ３で）は第３深さＤ３であり得る。第１深さＤ１は第２深さＤ２および第３深さＤ３より大きくてもよい。第２深さＤ２は例えば第３深さＤ３と同一であり得る。
【0082】
第１延長部１４１の底面１４１ｂｓは光電変換領域ＰＤ内に配置される。すなわち、第１延長部１４１の下部は光電変換領域ＰＤ内に配置され得る。第１延長部１４１の底面１４１ｂｓは光電変換領域ＰＤの最大不純物濃度領域ＭＣ内に配置され得る。第１延長部１４１は光電変換領域ＰＤの第３方向ＤＲ３への中心に配置され得る。第２延長部１４２の底面１４２ｂｓおよび第３延長部１４３の底面１４３ｂｓは光電変換領域ＰＤと第３方向ＤＲ３に離隔し得る。第３延長部１４３の底面１４３ｂｓは光電変換領域ＰＤと第３方向ＤＲ３に離隔し得る。すなわち、第２延長部１４２および第３延長部１４３は光電変換領域ＰＤ内に配置されなくてもよい。
【0083】
光電変換領域ＰＤで生成された電荷は転送トランジスタＴＸを介してフローティング拡散領域ＦＤに伝送される。伝送対象になる電荷と転送ゲート電極１４０の間の距離が大きいほど転送トランジスタＴＸの伝送効率が低くなる。いくつかの実施形態によるイメージセンサで、転送ゲート電極１４０の第１延長部１４１は光電変換領域ＰＤの最大不純物濃度領域ＭＣ内に配置されるので、転送トランジスタＴＸの伝送効率が改善および／または向上することができる。また、いくつかの実施形態によるイメージセンサで、第１延長部１４１により光電変換領域ＰＤから伝送された電荷は第２延長部１４２および第３延長部１４３によりフローティング拡散領域ＦＤまで伝送できるので、伝送効率を改善および／または向上させることができる。また、転送トランジスタＴＸのＦＷＣ（Ｆｕｌｌ Ｗｅｌｌ ｃａｐａｃｉｔｙ）が増加することができる。結果的に、それぞれの第１ないし第３深さＤ１，Ｄ２，Ｄ３にそれぞれの底面１４１ｂｓ，１４２ｂｓ，１４３ｂｓが離隔し、基板内部に延びる第１ないし第３延長部１４１，１４２，１４３を有するピクセル（例えば、第１ピクセルＰＸ１）に提供された転送ゲート電極１４０に基づいて、イメージセンサおよびそれを含むイメージセンシング装置の動作性能および／または信頼性が向上することができる。この時、第１深さＤ１は第２深さＤ２および第３深さＤ３より大きく、第２および第３深さＤ２，Ｄ３が光電変換領域ＰＤから離隔したことに対して第１深さＤ１は光電変換領域ＰＤ内にあり、光電変換領域ＰＤから第１延長部１４１を介して転送トランジスタＴＸに、延いては転送トランジスタＴＸから第２拡張部１４２を介してフローティング拡散領域ＦＤへの電荷の伝達効率が向上することができる。
【0084】
転送ゲート電極１４０は第１基板１００の第１面１００ａからトレンチを形成した後、前記トレンチを埋める工程によって形成されることができる。このような工程で、第１基板１００の第１面１００ａ上に界面欠陥（例えばダングリングボンド）などが発生し得、より深いトレンチを形成するほど界面欠陥が発生する確率が増加し得る。そのためフローティング拡散領域ＦＤに問題が発生し得る。
【0085】
しかし、いくつかの実施形態によるイメージセンサで、第２深さＤ２を有する第２延長部１４２および第３深さＤ３を有する第３延長部１４３がより深い第１深さＤ１を有する第１延長部１４１よりフローティング拡散領域ＦＤに隣接するので、フローティング拡散領域ＦＤに問題（例えば、第２および第３延長部１４２，１４３が形成されるトレンチ内の界面欠陥）が発生する確率が減少するか、最小化または改善されて第１ピクセルＰＸ１のＦＰＮ（ｆｉｘｅｄ ｐａｔｔｅｒｎ ｎｏｉｓｅ）が減少するか、最小化または改善されることができる。結果的に、それぞれの第１ないし第３深さＤ１，Ｄ２，Ｄ３にそれぞれの底面１４１ｂｓ，１４２ｂｓ，１４３ｂｓが離隔し、基板内部に延びる第１ないし第３延長部１４１，１４２，１４３を有するピクセル（例えば、第１ピクセルＰＸ１）に提供された転送ゲート電極１４０に基づいて、イメージセンサおよびそれを含むイメージセンシング装置の動作性能および／または信頼性が向上することができる。この時、第１深さＤ１は第２深さＤ２および第３深さＤ３より大きく、第２および第３深さＤ２，Ｄ３が光電変換領域ＰＤから離隔したことに対して、第１深さＤ１は光電変換領域ＰＤ内にあり、第２および第３延長部１４２，１４３が形成されるトレンチ内の界面欠陥が発生する確率が減少するか、最小化または改善されることができる。連結部１４５は第１基板１００の第１面１００ａ上に配置され得る。連結部１４５は第１ないし第３延長部１４１，１４２，１４３上に配置され得る。いくつかの実施形態で、連結部１４５と第１ないし第３延長部１４１，１４２，１４３は単一の材料片の別個の部分であり得る。連結部１４５は第１基板１００の第１面１００ａに沿って延びて第１ないし第３延長部１４１，１４２，１４３と連結され得る。第１基板１００の第１面１００ａ上で連結部１４５の形状は多様であり得る。
【0086】
転送ゲート電極１４０は例えば、不純物がドープされたポリシリコン（ｐｏｌｙ Ｓｉ）、コバルトシリサイドなどの金属シリサイド、チタン窒化物などの金属窒化物、およびタングステン、銅およびアルミニウムなどの金属のうち少なくとも一つを含み得るが、これに制限されるものではない。
【0087】
ゲート誘電膜１３０は転送ゲート電極１４０と第１基板１００の間に介在し得る。転送ゲート電極１４０はゲート誘電膜１３０上に配置される。ゲート誘電膜１３０は例えば、シリコン酸化物、シリコン酸窒化物、シリコン窒化物、またはシリコン酸化物より誘電定数が大きい高誘電率物質のうち少なくとも一つを含むことができる。
【0088】
ゲートスペーサ１32は転送ゲート電極１４０上に配置される。ゲートスペーサ１32は転送ゲート電極１４０の側壁およびゲート誘電膜１３０が側壁上に配置される。ゲートスペーサ１32は例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物およびこれらの組み合わせのうち少なくとも一つを含み得るが、これに制限されるものではない。
【0089】
ゲート電極１３５は第１基板１００の第１面１００ａ上に配置される。ゲート電極１３５は第２活性領域ＡＲ２上に配置される。ゲート電極１３５は平面形ゲート（ｐｌａｎａｒ ｇａｔｅ）であり得る。例えば、ゲート電極１３５の下面は第１基板１００の第１面１００ａに沿って延び得る。
【0090】
ゲート電極１３５はリセットトランジスタ（例えば、図２のＲＸ）のゲート電極、ソースフォロワトランジスタ（例えば、図２のＡＸ）のゲート電極および選択トランジスタ（例えば、図２のＡＸ）のゲート電極のうちの一つに対応し得る。
【0091】
第１ピクセルＰＸ１内に１個のゲート電極１３５が配置されることだけが図示されているが、これは一例であり、第１ピクセルＰＸ１内には互いに異なる機能を有する複数の動作ゲート電極が配置され得ることはもちろんである。例えば、第１ピクセルＰＸ１内にはリセットトランジスタ（例えば、図２のＲＸ）のゲート電極、ソースフォロワトランジスタ（例えば、図２のＳＸ）のゲート電極および選択トランジスタ（例えば、図２のＳＸ）のゲート電極のうち少なくとも２個のゲート電極が配置されることもできる。
【0092】
第１配線構造体１６０は第１基板１００の第１面１００ａ上に形成される。第１配線構造体１６０は複数の配線パターンを含むことができる。例えば、第１配線構造体１６０は第１面１００ａ上の第１配線間絶縁膜１６８および第１配線間絶縁膜１６８内の第１配線パターン１６１，１６５を含むことができる。図6で、第１配線パターン１６１，１６５の層数および配置などは一例であり、これに制限されるものではない。第１配線構造体１６０は第１および第２活性領域ＡＲ１，ＡＲ２、転送ゲート電極１４０、およびゲート電極１３５と電気的に接続され得る。
【0093】
ソース／ドレインコンタクト１５１，１５３，１５４およびゲートコンタクト１５２，１５５は第１配線間絶縁膜１６８内に配置され得る。ソース／ドレインコンタクト１５１はフローティング拡散領域ＦＤと第１配線パターン１６１を連結し得る。ソース／ドレインコンタクト１５３，１５４は第２活性領域ＡＲ２と第１配線パターン１６１を連結し得る。ゲートコンタクト１５２はゲート電極１３５と第１配線パターン１６１を連結し得る。第１配線構造体１６０の第１配線パターン１６１は互いに異なる複数の配線パターンを含み得、ソース／ドレインコンタクト１５１，１５３，１５４およびゲートコンタクト１５２それぞれと連結される第１配線パターン１６１は互いに異なる配線パターンであり得る。
【0094】
ゲートコンタクト１５５は転送ゲート電極１４０の連結部１４５上に配置される。ゲートコンタクト１５５は転送ゲート電極１４０の連結部１４５と接触し得る。ゲートコンタクト１５５は転送ゲート電極１４０の連結部１４５と第１配線パターン１６５を連結し得る。転送ゲート電極１４０は第１配線パターン１６５およびゲートコンタクト１５５を介して伝送信号（例えば、図２の伝送信号ＴＳ）の提供を受ける。すなわち、第１ないし第３延長部１４１，１４２，１４３は一つの同じ伝送信号の提供を受けることができる。
【0095】
表面絶縁膜１７０は第１基板１００の第２面１００ｂ上に配置される。表面絶縁膜１７０は第１基板１００の第２面１００ｂに沿って延び得る。表面絶縁膜１７０は、絶縁物質、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、アルミニウム酸化物、ハフニウム酸化物およびこれらの組み合わせのうち少なくとも一つを含み得るが、これに制限されるものではない。
【0096】
カラーフィルタ１８０は表面絶縁膜１７０上に配置される。カラーフィルタ１８０はそれぞれのピクセル（例えば、第１ピクセルＰＸ１）に対応するように配列されることができる。すなわち、複数のカラーフィルタ１８０は第１方向ＤＲ１および第２方向ＤＲ２を含む平面で２次元的に（例えば、行列形状に）配列されることができる。カラーフィルタ１８０はピクセル（例えば、第１ピクセルＰＸ１）によって多様なカラーを有することができる。例えば、カラーフィルタ１８０は赤色（ｒｅｄ）カラーフィルタ、緑色（ｇｒｅｅｎ）カラーフィルタ、青色（ｂｌｕｅ）カラーフィルタ、イエローフィルタ（ｙｅｌｌｏｗ ｆｉｌｔｅｒ）、マゼンタフィルタ（ｍａｇｅｎｔａ ｆｉｌｔｅｒ）およびシアンフィルタ（ｃｙａｎ ｆｉｌｔｅｒ）を含むこともでき、ホワイトフィルタ（ｗｈｉｔｅ ｆｉｌｔｅｒ）をさらに含むこともできる。
【0097】
グリッドパターン１７２，１７４は表面絶縁膜１７０上に配置される。グリッドパターン１７２，１７４は平面視したときに格子状に形成されてカラーフィルタ１８０の間に介在し得る。グリッドパターン１７２，１７４は金属パターン１７２および低屈折率パターン１７４を含み得る。金属パターン１７２および低屈折率パターン１７４は例えば、表面絶縁膜１７０上に順に積層されることができる。
【0098】
金属パターン１７２は例えば、チタン（Ｔｉ）、チタン窒化物（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）、タンタル窒化物（ＴａＮ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）およびこれらの組み合わせのうち少なくとも一つを含み得るが、これに制限されるものではない。
【0099】
低屈折率パターン１７４はシリコン（Ｓｉ）より屈折率が低い低屈折率（ｌｏｗ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ）物質を含むことができる。例えば、低屈折率パターン１７４はシリコン酸化物、アルミニウム酸化物、タンタル酸化物およびこれらの組み合わせのうち少なくとも一つを含み得るが、これに制限されるものではない。
【0100】
第１保護膜１７６は表面絶縁膜１７０およびグリッドパターン１７２，１７４上に配置される。例えば、第１保護膜１７６は表面絶縁膜１７０およびグリッドパターン１７２，１７４のプロファイルに従ってコンフォーマルに延び得る。第１保護膜１７６は例えば、アルミニウム酸化物を含み得るが、これに制限されるものではない。
【0101】
マイクロレンズ１９０はカラーフィルタ１８０上に形成される。マイクロレンズ１９０はそれぞれのピクセル（例えば、第１ピクセルＰＸ１）に対応するように配列されることができる。例えば、複数のマイクロレンズ１９０は第１方向ＤＲ１および第２方向ＤＲ２を含む平面で２次元的に（例えば、行列形状に）配列されることができる。
【0102】
マイクロレンズ１９０は膨らんだ形状を有し、所定の曲率半径を有することができる。そのため、マイクロレンズ１９０は光電変換領域ＰＤに入射される光を集光することができる。マイクロレンズ１９０は例えば、光透過性樹脂を含み得るが、これに制限されるものではない。
【0103】
第２保護膜１９５はマイクロレンズ１９０上に形成される。第２保護膜１９５はマイクロレンズ１９０の表面に沿って延び得る。第２保護膜１９５は例えば、無機物酸化膜を含むことができる。例えば、第２保護膜１９５はシリコン酸化物、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物およびこれらの組み合わせのうち少なくとも一つを含み得るが、これに制限されるものではない。例えば、第２保護膜１９５は低温酸化物（ＬＴＯ；ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｘｉｄｅ）を含むことができる。
【0104】
図７を参照すると、いくつかの実施形態によるイメージセンサで、ピクセル分離パターン１２０は第１基板１００の第２面１００ｂから第１基板１００の第１面１００ａに向かって延びることができる。ピクセル分離パターン１２０の上面は第１基板１００内位置し、ピクセル分離パターン１２０の下面は第１基板１００の第２面１００ｂと同一平面上に位置し得る。
【0105】
いくつかの実施形態によるイメージセンサで、ピクセル分離パターン１２０は第１ピクセルＰＸ１を完全に囲むことができる（例えば、第１基板１００の第１面１００ａに平行に延びる水平面で）。ピクセル分離パターン１２０はフローティング拡散領域ＦＤと第３方向ＤＲ３に重なり得る。ピクセル分離パターン１２０はフローティング拡散領域ＦＤと第３方向ＤＲ３に離隔し得る。
【0106】
図８はいくつかの実施形態によるイメージセンサのピクセルを説明するための例示的な回路図である。図９はいくつかの実施形態によるイメージセンサのピクセルを説明するための例示的なレイアウト図である。図１０は図９のＩ－Ｉ’に沿って切断した断面図である。図１１はいくつかの実施形態によるイメージセンサの動作を説明するための例示的なタイミング図である。説明の便宜上、図１ないし図７を用いて説明した内容と異なる点を中心に説明する。
【0107】
図８ないし図１０を参照すると、いくつかの実施形態によるイメージセンサで、第１ピクセルＰＸ１は第１転送トランジスタＴＸ１および第２転送トランジスタＴＸ２を含むことができる。第１転送トランジスタＴＸ１は第１伝送信号ＴＳ１により駆動され得、第２転送トランジスタＴＸ２は第２伝送信号ＴＳ２により駆動され得る。例えば、第１および第２転送トランジスタＴＸ１，ＴＸ２は光電変換素子ＰＤとフローティング拡散領域ＦＤの間に直列に連結され得る。第１転送トランジスタＴＸ１は光電変換素子ＰＤと第２転送トランジスタＴＸ２の間に連結され得、第２転送トランジスタＴＸ２は第１転送トランジスタＴＸ１とフローティング拡散領域ＦＤの間に配置され得る。
【0108】
いくつかの実施形態によるイメージセンサで、転送ゲート電極１４０は第１転送ゲート電極１４０＿１と第２転送ゲート電極１４０＿２を含むことができる。第１転送ゲート電極１４０＿１は第１転送トランジスタＴＸ１のゲート電極に対応し得、第２転送ゲート電極１４０＿２は第２転送トランジスタＴＸ２のゲート電極に対応し得る。
【0109】
第１転送ゲート電極１４０＿１は第１延長部１４１および第１連結部１４６を含み得る。第２転送ゲート電極１４０＿２は第２延長部１４２、第３延長部１４３および第２連結部１４７を含み得る。転送ゲート電極１４０は第１ないし第３延長部１４１，１４２，１４３と第１および第２連結部１４６，１４７を含み得る。
【0110】
第１連結部１４６は第１基板１００の第１面１００ａ上に配置される。第１連結部１４６は第１延長部１４１上に配置される。第１連結部１４６は第１基板１００の第１面１００ａに沿って延びて第１延長部１４１と連結され得る。第２連結部１４７は第１基板１００の第１面１００ａ上に配置される。第２連結部１４７は第２および第３延長部１４２，１４３上に配置される。第２連結部１４７は第１基板１００の第１面１００ａに沿って延びて第２および第３延長部１４２，１４３と連結され得る。第１基板１００の第１面１００ａ上で第１連結部１４６および第２連結部１４７の形状は多様であり得る。
【0111】
第２転送ゲート電極１４０＿２は第１基板１００の第１面１００ａ上で第１転送ゲート電極１４０＿１よりフローティング拡散領域ＦＤに隣接し得る。第１転送ゲート電極１４０＿１は第１基板１００の第１面１００ａ上の光電変換領域ＰＤの中心Ｃに配置され得る。
【0112】
第１ゲートコンタクト１５６および第２ゲートコンタクト１５７は第１配線間絶縁膜１６８内に配置され得る。第１ゲートコンタクト１５６は第１連結部１４６上に配置され得る。第１ゲートコンタクト１５６は第１連結部１４６と接触し得る。第１ゲートコンタクト１５６は第１連結部１４６と第１配線パターン１６６と連結され得る。第２ゲートコンタクト１５７は第２連結部１４７上に配置され得る。第２ゲートコンタクト１５７は第２連結部１４７上に配置され得る。第２ゲートコンタクト１５７は第２連結部１４７と接触し得る。第２ゲートコンタクト１５７は第２連結部１４７と第１配線パターン１６７と連結され得る。
【0113】
第１配線構造体１６０は第１配線間絶縁膜１６８および第１配線間絶縁膜１６８内の第１配線パターン１６１，１６６，１６７を含み得る。第１配線構造体１６０は第１ゲートコンタクト１５６を介して第１連結部１４６と電気的に接続され得、第２ゲートコンタクト１５７を介して第２連結部１４７と電気的に接続され得る。
【0114】
例えば、第１転送トランジスタＴＸ１と第２転送トランジスタＴＸ２は互いに異なる伝送信号ＴＳ１，ＴＳ２により駆動され得る。第１連結部１４６は第１配線パターン１６６および第１ゲートコンタクト１５６を介して第１伝送信号ＴＳ１の提供を受け、第２連結部１４７は第１配線パターン１６７および第２ゲートコンタクト１５７を介して第２伝送信号ＴＳ２の提供を受けることができる。第１深さＤ１を有する第１延長部１４１と、第２深さＤ２を有する第２延長部１４２および第３深さＤ３を有する第３延長部１４３は互いに異なる伝送信号ＴＳ１，ＴＳ２の提供を受けることができる。
【0115】
図８ないし図１１を参照すると、第１時点ｔ１で行選択信号ＳＥＬはローレベルからハイレベルに遷移され、第８時点ｔ８でハイレベルからローレベルに遷移されることができる。選択トランジスタＡＸはハイレベルの行選択信号ＳＥＬによりターンオンされ得る。ローレベルは第１論理レベルと称されてもよく、ハイレベルは第２論理レベルと称されてもよい。
【0116】
リセットトランジスタＲＸはハイレベルのリセット信号ＲＳによりターンオンされ、フローティング拡散領域ＦＤはリセットされ得る。例えばフローティング拡散領域ＦＤは電源電圧ＶＤＤにリセットされ得る。第２時点ｔ２でリセット信号ＲＳはハイレベルからローレベルに遷移され、リセットトランジスタＲＸはターンオフされ得る。第７時点ｔ７でリセット信号ＲＳはローレベルからハイレベルに遷移され、リセットトランジスタＲＸはターンオンされ得る。
【0117】
第１伝送信号ＴＳ１は第３時点ｔ３でローレベルからハイレベルに遷移され、第５時点ｔ５でハイレベルからローレベルに遷移され得る（例えば、イメージセンサは第１伝送信号ＴＳ１をターンオンさせることができる）。第１延長部１４１および第１連結部１４６を含む第１転送トランジスタＴＸ１はハイレベルの第１伝送信号ＴＳ１によりターンオンされ（例えば、イメージセンサは第１伝送信号ＴＳ１をターンオンさせることができる）、光電変換素子ＰＤで生成された光電荷はフローティング拡散領域ＦＤに蓄積されることができる。
【0118】
第２伝送信号ＴＳ２は第４時点ｔ４でローレベルからハイレベルに遷移され、第６時点ｔ６でハイレベルからローレベルに遷移され得る（例えば、イメージセンサは第２伝送信号ＴＳ２を遷移させることができる）。第２延長部１４２、第３延長部１４３および第２連結部１４７を含む第２転送トランジスタＴＸ２はハイレベルの第２伝送信号ＴＳ２によりターンオンされ（例えば、イメージセンサは第２伝送信号ＴＳ２をターンオンさせることができる）、光電変換素子ＰＤで生成された光電荷はフローティング拡散領域ＦＤに蓄積されることができる。すなわち、第２伝送信号ＴＳ２は第１伝送信号ＴＳ１と異なる時点でハイレベルを有することができ、第２転送トランジスタＴＸ２は第１転送トランジスタＴＸ１と異なる時点でターンオン（例えば、イメージセンサはイメージセンサが第１伝送信号ＴＸ１をターンオンさせる時点と異なる時点で第２伝送信号ＴＸ２をターンオンさせることができる）され得る。例えば、第２伝送信号ＴＳ２がハイレベルを有する時間の少なくとも一部は第１伝送信号ＴＳ１はハイレベルを有する時間とオーバーラップし得る。
【0119】
【0120】
図１２を参照すると、いくつかの実施形態によるイメージセンサで、第２延長部１４２は互いに反対になる第１側壁Ｓ１および第３側壁Ｓ３を含むことができる。第１側壁Ｓ１と第３側壁Ｓ３は第４方向ＤＲ４に対向し得る。第１側壁Ｓ１と第３側壁Ｓ３の間の距離Ｐ２は一定であり得る。第１側壁Ｓ１と第３側壁Ｓ３は平行であり得る。
【0121】
第３延長部１４３は互いに反対になる第２側壁Ｓ２および第４側壁Ｓ４を含み得る。第２側壁Ｓ２と第４側壁Ｓ４は第４方向ＤＲ４に対向し得る。第２側壁Ｓ２と第４側壁Ｓ４の間の距離Ｐ３は一定であり得る。第２側壁Ｓ２と第４側壁Ｓ４は平行であり得る。
【0122】
【0123】
図１３を参照すると、いくつかの実施形態によるイメージセンサで、第２延長部１４２の第１側壁Ｓ１と第３延長部１４３の第２側壁Ｓ２の間の距離Ｐ１はフローティング拡散領域ＦＤに隣接するほど小さくなる。
【0124】
【0125】
図１４を参照すると、いくつかの実施形態によるイメージセンサで、転送ゲート電極１４０は第１ないし第４延長部１４１，１４２，１４３，１４４、第１連結部１４６および第２連結部１４７を含むことができる。転送ゲート電極１４０は第１延長部１４１、第４延長部１４４および第１連結部１４６を含む第１転送ゲート電極１４０＿１と、第２延長部１４２、第３延長部１４３および第２連結部１４７を含む第２転送ゲート電極１４０＿２を含み得る。
【0126】
第１延長部１４１および第２延長部１４２は第１基板１００の第１面１００ａ上の光電変換領域ＰＤの中心Ｃに隣接し得る。第１延長部１４１および第２延長部１４２は第１基板１００の第１面１００ａ上で第２延長部１４２および第３延長部１４３より光電変換領域ＰＤの中心Ｃに隣接し得る。例えば第１基板１００の第１面１００ａ上で第１延長部１４１および第２延長部１４２の間に光電変換領域ＰＤの中心Ｃに配置されることができる。いくつかの実施形態で、第４延長部１４４は第１基板１００の第１面１００ａから第１基板１００内に延びる第４深さを有することができる。前記第４深さは第2深さＤ2および第3深さＤ3それぞれより大きく、第４延長部１４４の第３方向ＤＲ３への底面は光電変換領域ＰＤ内にある。
【0127】
第１連結部１４６は第１基板１００の第１面１００ａに沿って延び、第１および第４延長部１４１，１４４と連結され得る。第２連結部１４７は第１基板１００の第１面１００ａに沿って延び、第２および第３延長部１４２，１４３と連結され得る。
【0128】
第１転送ゲート電極１４０＿１は第２転送ゲート電極１４０＿２より第１基板１００の第１面１００ａ上の光電変換領域ＰＤの中心Ｃに隣接し得る。
【0129】
図１５はいくつかの実施形態によるイメージセンサのピクセルを説明するための例示的なレイアウト図である。図１６は図１５のＩ－Ｉ’に沿って切断した断面図である。参考までに、図１５は図３のＰＧ部分の拡大図である。説明の便宜上、図１ないし図８を用いて説明した内容と異なる点を中心に説明する。
【0130】
図１５および図１６を参照すると、いくつかの実施形態によるイメージセンサで、第１ないし第４ピクセルＰＸ１，ＰＸ２，ＰＸ３，ＰＸ４は、それぞれフローティング拡散領域ＦＤを含むことができる。フローティング拡散領域ＦＤはそれぞれ第１ないし第４ピクセルＰＸ１，ＰＸ２，ＰＸ３，ＰＸ４それぞれの角に配置され得る。フローティング拡散領域ＦＤはそれぞれ第１ないし第４ピクセルＰＸ１，ＰＸ２，ＰＸ３，ＰＸ４それぞれの第１活性領域ＡＲ１内に配置され得る。
【0131】
図１７はいくつかの実施形態によるイメージセンサを説明するための例示的な断面図である。図１７では例示的に図５の断面図をピクセルアレイＰＡの断面図として図示した。説明の便宜上、図１ないし図１６を用いて説明した内容と異なる点を中心に説明する。
【0132】
【0133】
第２基板２００はバルクシリコンまたはＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ－ｏｎ－ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）であり得る。第２基板２００はシリコン基板であり得、または、他の物質、例えば、シリコンゲルマニウム、アンチモン化インジウム、鉛テルル化合物、インジウム砒素、インジウムリン化物、ガリウム砒素またはアンチモン化ガリウムを含むことができる。または、第２基板２００はベース基板上にエピ層が形成されたものでもあり得る。
【0134】
第２基板２００は互いに反対になる第３面２００ａおよび第４面２００ｂを含み得る。第２基板２００の第３面２００ａは第１基板１００の第１面１００ａと対向し得る。
【0135】
第２基板２００の第３面２００ａ上には周辺回路素子ＰＣが形成される。周辺回路素子ＰＣはセンサアレイ領域ＳＡＲと電気的に接続され、センサアレイ領域ＳＡＲのそれぞれのピクセルと電気的信号を送受信し得る。例えば、周辺回路素子ＰＣは、図１のコントロールレジスタブロック１１、タイミングジェネレータ１２、ロウ（ｒｏｗ）ドライバ１４、リードアウト回路１６、ランプ信号生成器１３または入バッファ部１７を構成する電子素子を含むことができる。
【0136】
第２配線構造体２４０は第２基板２００の第３面２００ａ上に形成される。例えば、第２配線構造体２４０は第２配線間絶縁膜２４２および第２配線間絶縁膜２４２内の多様な配線パターン２４４，２３４，２３６を含み得る。図１７において、配線パターン２４４，２３４，２３６の層数および配置などは一例であり、これに制限されるものではない。
【0137】
第２配線構造体２４０の配線パターン２４４，２３４，２３６のうち少なくとも一部は周辺回路素子ＰＣと連結され得る。いくつかの実施形態で、第２配線構造体２４０はセンサアレイ領域ＳＡＲ内の第３配線パターン２４４、連結領域ＣＲ内の第４配線パターン２３４およびパッド領域ＰＲ内の第５配線パターン２３６を含むことができる。いくつかの実施形態で、第４配線パターン２３４は連結領域ＣＲ内の複数の配線のうち最上部の配線であり得、第５配線パターン２３６はパッド領域ＰＲ内の複数の配線のうち最上部の配線であり得る。
【0138】
第１配線構造体１６０はセンサアレイ領域ＳＡＲ内の第１配線パターン１６１，１６５および連結領域ＣＲ内の第２配線パターン１６３を含み得る。第１配線パターン１６１，１６５はセンサアレイ領域ＳＡＲのピクセルと電気的に接続され得る。第２配線パターン１６３のうち少なくとも一部は第１配線パターン１６１，１６５のうち少なくとも一部と電気的に接続され得る。これにより、第２配線パターン１６３はセンサアレイ領域ＳＡＲのピクセルと電気的に接続されることができる。
【0139】
いくつかの実施形態によるイメージセンサは第１連結構造体３５０、第２連結構造体４５０および第３連結構造体５５０を含むことができる。
【0140】
第１連結構造体３５０は遮光領域ＯＢ内に形成され得る。第１連結構造体３５０は遮光領域ＯＢの表面絶縁膜１７０上に形成され得る。第１連結構造体３５０はピクセル分離パターン１２０の一部と接触し得る。例えば、遮光領域ＯＢの第１基板１００および表面絶縁膜１７０内に、ピクセル分離パターン１２０を露出させる第１トレンチ３５５ｔが形成されることができる。第１連結構造体３５０は第１トレンチ３５５ｔ内に形成されて遮光領域ＯＢ内のピクセル分離パターン１２０と接触し得る。いくつかの実施形態で、第１連結構造体３５０は第１トレンチ３５５ｔの側面および下面のプロファイルに従って延び得る。
【0141】
第１連結構造体３５０は例えば、チタン（Ｔｉ）、チタン窒化物（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）、タンタル窒化物（ＴａＮ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）およびこれらの組み合わせのうち少なくとも一つを含み得るが、これに制限されるものではない。
【0142】
いくつかの実施形態で、第１連結構造体３５０はピクセル分離パターン１２０と電気的に接続されてピクセル分離パターン１２０にグラウンド電圧またはマイナス電圧を印加することができる。そのため、ＥＳＤなどによって発生した電荷はピクセル分離パターン１２０を介して第１連結構造体３５０に排出されることができる。これにより、ＥＳＤ損傷不良を効果的に防止することができる。
【0143】
いくつかの実施形態で、第１連結構造体３５０上に、第１トレンチ３５５ｔを埋める第１パッド３５５が形成されることができる。第１パッド３５５は例えば、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）およびこれらの合金のうち少なくとも一つを含み得るが、これに制限されるものではない。
【0144】
いくつかの実施形態で、第１保護膜１７６は第１連結構造体３５０および第１パッド３５５を覆うことができる。例えば、第１保護膜１７６は第１連結構造体３５０および第１パッド３５５のプロファイルに従って延び得る。
【0145】
第２連結構造体４５０は連結領域ＣＲ内に形成され得る。第２連結構造体４５０は連結領域ＣＲの表面絶縁膜１７０上に形成され得る。第２連結構造体４５０は第１配線構造体１６０と第２配線構造体２４０を電気的に接続し得る。例えば、連結領域ＣＲ内に、第２配線パターン１６３および第４配線パターン２３４を露出させる第２トレンチ４５５ｔが形成されることができる。第２連結構造体４５０は第２トレンチ４５５ｔ内に形成されて第２配線パターン１６３と第４配線パターン２３４を連結し得る。いくつかの実施形態で、第２連結構造体４５０は第２トレンチ４５５ｔの側面および下面のプロファイルに従って延び得る。
【0146】
第２連結構造体４５０は例えば、チタン（Ｔｉ）、チタン窒化物（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）、タンタル窒化物（ＴａＮ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）およびこれらの組み合わせのうち少なくとも一つを含み得るが、これに制限されるものではない。いくつかの実施形態で、第２連結構造体４５０は第１連結構造体３５０と同じレベルで形成されることができる。
【0147】
いくつかの実施形態で、第１保護膜１７６は第２連結構造体４５０を覆うことができる。例えば、第１保護膜１７６は第２連結構造体４５０のプロファイルに従って延び得る。
【0148】
いくつかの実施形態で、第２連結構造体４５０上に、第２トレンチ４５５ｔを埋める第１充填絶縁膜４６０が形成されることができる。第１充填絶縁膜４６０は例えば、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、タンタル酸化物およびこれらの組み合わせのうち少なくとも一つを含み得るが、これに制限されるものではない。
【0149】
第３連結構造体５５０はパッド領域ＰＲ内に形成され得る。第３連結構造体５５０はパッド領域ＰＲの表面絶縁膜１７０上に形成され得る。第３連結構造体５５０は第２配線構造体２４０と外部装置などを電気的に接続し得る。例えば、パッド領域ＰＲ内に、第５配線パターン２３６を露出させる第３トレンチ５５０ｔが形成されることができる。第３連結構造体５５０は第３トレンチ５５０ｔ内に形成されて第５配線パターン２３６と接触し得る。また、パッド領域ＰＲの第１基板１００内に、第４トレンチ５５５ｔが形成されることができる。第３連結構造体５５０は第４トレンチ５５５ｔ内に形成されて露出し得る。いくつかの実施形態で、第３連結構造体５５０は第３トレンチ５５０ｔおよび第４トレンチ５５５ｔの側面および下面のプロファイルに従って延び得る。
【0150】
第３連結構造体５５０は例えば、チタン（Ｔｉ）、チタン窒化物（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）、タンタル窒化物（ＴａＮ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）およびこれらの組み合わせのうち少なくとも一つを含み得るが、これに制限されるものではない。いくつかの実施形態で、第３連結構造体５５０は第１連結構造体３５０および第２連結構造体４５０と同じレベルで形成されることができる。ここで「レベル」とは、基準位置（例えば、第２基板２００の第３面２００ａ）から基準方向（例えば、第２基板２００の第３面２００ａに垂直に延びる垂直方向）への距離を意味する。例えば、同じレベルの構成要素は前記基準位置（例えば、第２基板２００の第３面２００ａ）から前記基準方向（例えば、第２基板２００の第３面２００ａに垂直に延びる垂直方向）に同じ距離にあり得る。いくつかの実施形態で、第３連結構造体５５０上に、第３トレンチ５５０ｔを埋める第２充填絶縁膜５６０が形成されることができる。第２充填絶縁膜５６０は例えば、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、タンタル酸化物およびこれらの組み合わせのうち少なくとも一つを含み得るが、これに制限されるものではない。いくつかの実施形態で、第２充填絶縁膜５６０は第１充填絶縁膜４６０と同じレベルで形成されることができる。
【0151】
いくつかの実施形態で、第３連結構造体５５０上に、第４トレンチ５５５ｔを埋める第２パッド５５５が形成されることができる。第２パッド５５５は例えば、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）およびこれらの合金のうち少なくとも一つを含み得るが、これに制限されるものではない。いくつかの実施形態で、第２パッド５５５は第１パッド３５５と同じレベルで形成されることができる。
【0152】
いくつかの実施形態で、第１保護膜１７６は第３連結構造体５５０を覆うことができる。例えば、第１保護膜１７６は第３連結構造体５５０のプロファイルに従って延び得る。いくつかの実施形態で、第１保護膜１７６は第２パッド５５５を露出させることができる。
【0153】
いくつかの実施形態で、第１基板１００内に隔離パターン１１５が形成されることができる。隔離パターン１１５は第２連結構造体４５０の周辺および第３連結構造体５５０の周辺にのみ形成される場合が示されているが、これは単なる例示である。例えば、隔離パターン１１５は第１連結構造体３５０の周辺にも形成できるのはもちろんである。隔離パターン１１５は例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、アルミニウム酸化物、ハフニウム酸化物およびこれらの組み合わせのうち少なくとも一つを含み得るが、これに制限されるものではない。
【0154】
いくつかの実施形態で、隔離パターン１１５の幅は第１基板１００の第２面１００ｂから第１基板１００の第１面１００ａに向かうにつれて減少し得る。これは、隔離パターン１１５を形成するためのエッチング工程の特性に起因する。例えば、隔離パターン１１５は第１基板１００の裏面（ｂａｃｋ ｓｉｄｅ）に対するＤＴＩ（ｄｅｅｐ ｔｒｅｎｃｈ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）工程によって形成されるＢＤＴＩ（ｂａｃｋｓｉｄｅ ｄｅｅｐ ｔｒｅｎｃｈ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）であり得る。いくつかの実施形態で、隔離パターン１１５は第１基板１００の第１面１００ａから離隔し得る。
【0155】
いくつかの実施形態で、第１連結構造体３５０および第２連結構造体４５０上に遮光カラーフィルタ１８０Ｃが形成されることができる。例えば、遮光カラーフィルタ１８０Ｃは遮光領域ＯＢおよび連結領域ＣＲ内の第１保護膜１７６の一部を覆うように形成されることができる。遮光カラーフィルタ１８０Ｃは第１基板１００に入射する光を遮断することができる。
【0156】
いくつかの実施形態で、遮光カラーフィルタ１８０Ｃ上に第３保護膜３８０が形成されることができる。例えば、第３保護膜３８０は遮光領域ＯＢ、連結領域ＣＲおよびパッド領域ＰＲ内の第１保護膜１７６の一部を覆うように形成されることができる。いくつかの実施形態で、第２保護膜195は第３保護膜３８０の表面に沿って延び得る。第３保護膜３８０は例えば、光透過性樹脂を含み得るが、これに制限されるものではない。いくつかの実施形態で、第３保護膜３８０はマイクロレンズ１９０と同じレベルで形成されることができる。
【0157】
いくつかの実施形態で、第２保護膜195および第３保護膜３８０は第２パッド５５５を露出させることができる。例えば、第２保護膜195および第３保護膜３８０内に、第２パッド５５５を露出させる露出開口ＥＲが形成されることができる。そのため、第２パッド５５５は外部装置などと接続され、いくつかの実施形態によるイメージセンサと外部装置の間の電気的信号を送受信するように構成されることができる。すなわち、第２パッド５５５はいくつかの実施形態によるイメージセンサの入出力パッドであり得る。
【0158】
【0159】
図１８を参照すると、いくつかの実施形態によるイメージセンサのピクセルグループＰＧは、第１ないし第４ピクセルグループＰＧ１，ＰＧ２，ＰＧ３，ＰＧ４を含むことができる。第１ないし第４ピクセルグループＰＧ１，ＰＧ２，ＰＧ３，ＰＧ４は、それぞれ複数の第１ピクセルＰＸ１を含むことができる。例えば第１ないし第４ピクセルグループＰＧ１，ＰＧ２，ＰＧ３，ＰＧ４は、それぞれ２行２列に配列された第１ピクセルＰＸ１を含むことができる。
【0160】
それぞれの第１ピクセルＰＸ１上に配置されたカラーフィルタ（例えば図６の１８０）はベイヤーパターン（ｂａｙｅｒ）形態で配列されることができる。例えば、第１ピクセルグループＰＧ１内のそれぞれの第１ピクセルＰＸ１上に配置されたカラーフィルタは第１カラーフィルタを含み、第２ピクセルグループＰＧ２および第３ピクセルグループＰＧ３内のそれぞれの第１ピクセルＰＸ１上に配置されたカラーフィルタは第２カラーフィルタを含み、第４ピクセルグループＰＧ４内のそれぞれの第１ピクセルＰＸ１上に配置されたカラーフィルタは第３カラーフィルタを含み得る。例えば、前記第１カラーフィルタは赤色カラーフィルタであり、前記第２カラーフィルタは緑色カラーフィルタであり、第３カラーフィルタは青色カラーフィルタであり得る。
【0161】
図１９を参照すると、いくつかの実施形態によるイメージセンサで、第１ないし第４ピクセルグループＰＧ１，ＰＧ２，ＰＧ３，ＰＧ４は、それぞれ３行３列に配列された第１ピクセルＰＸ１を含むことができる。
【0162】
図２０を参照すると、いくつかの実施形態によるイメージセンサで、第１ないし第４ピクセルグループＰＧ１，ＰＧ２，ＰＧ３，ＰＧ４は、それぞれ４行４列に配列された第１ピクセルＰＸ１を含むことができる。
【0163】
図２１を参照すると、いくつかの実施形態によるイメージセンサはフォーカスピクセルＦＰを含むことができる。フォーカスピクセルＦＰの数および配置などは一例であり、本発明の技術的思想はこれに制限されるものではない。
【0164】
フォーカスピクセルＦＰは２個のサブピクセルを含み得る。フォーカスピクセルＦＰは自動焦点（ＡＦ；ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓ）機能を実行することができる。前記サブピクセルを用いて位相検出ＡＦ（ＰＤＡＦ；Ｐｈａｓｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ＡＦ）機能を実行することができる。前記サブピクセルは第１ピクセルＰＸ１と同様の構造を有することができる。マイクロレンズ１９０は第１ピクセルＰＸ１に対応するように配置され、マイクロレンズ１９３はフォーカスピクセルＦＰに対応するように配置されることができる。
【0165】
図２２および図２３はいくつかの実施形態によるイメージセンサの製造方法を説明するための中間段階図である。参考までに図２３は図２２のＩ－Ｉ’に沿って切断した断面図である。説明の便宜上、図１ないし図２１を用いて説明した内容と異なる点を中心に説明する。
【0166】
図２２および図２３を参照すると、互いに反対になる第１面１００ａおよび第２面１００ｂを含む第１基板１００が提供されることができる。第１基板１００内に光電変換領域ＰＤが形成され得る。第１基板１００内の第１活性領域ＡＲ１および第２活性領域ＡＲ２を定義する素子分離パターン１１０が形成され得る。第１基板１００内のピクセル（例えば第１ピクセルＰＸ１）を定義するピクセル分離パターン１２０が形成され得る。第１基板１００内にフローティング拡散領域ＦＤが形成され得る。
【0167】
次に、第１基板１００の第１面１００ａ上にマスク６００が形成され得る。マスク６００は第１オープニング６０１、第２オープニング６０２および第３オープニング６０３を含むことができる。第１オープニング６０１は第１基板１００の第１面１００ａ上の光電変換領域ＰＤの中心Ｃに配置され得る。第２オープニング６０２および第３オープニング６０３は第１ピクセルＰＸ１の縁に配置され得る。第２オープニング６０２および第３オープニング６０３はフローティング拡散領域ＦＤに隣接し得る。
【0168】
次に、マスク６００を用いて第１基板１００のエッチングを行う。第１ないし第３オープニング６０１，６０２，６０３それぞれによって露出した第１基板１００がエッチングされて第１ないし第３トレンチ１４１ｔ，１４２ｔ，１４３ｔがそれぞれ形成されることができる。第１ないし第３トレンチ１４１ｔ，１４２ｔ，１４３ｔは第１基板１００の第１面１００ａから第２面１００ｂに向かって延び得る。すなわち、一つのマスク６００を用いて第１ないし第３トレンチ１４１ｔ，１４２ｔ，１４３ｔを形成することができる。
【0169】
第１基板１００の第１面１００ａ上で、第１オープニング６０１の面積は第２オープニング６０２の面積および第３オープニング６０３の面積それぞれより大きくてもよい。そのため、マスク６００を用いるエッチング工程で第１オープニング６０１により露出した第１基板１００が第２オープニング６０２により露出した第１基板１００および第３オープニング６０３により露出した第１基板１００に比べてさらにエッチングされることができる。したがって、第１トレンチ１４１ｔの深さは第２トレンチ１４２ｔの深さおよび第３トレンチ１４３ｔの深さより深くてもよい。
【0170】
第１トレンチ１４１ｔの底面１４１ｂｓ’は光電変換領域ＰＤ内に配置され得る。第１トレンチ１４１ｔの底面１４１ｂｓ’は光電変換領域ＰＤの最大不純物濃度領域ＭＣ内に配置され得る。第２トレンチ１４２ｔの底面１４２ｂｓ’および第３トレンチ１４３ｔの底面１４３ｂｓ’は第１基板１００内に配置され得る。第２トレンチ１４２ｔの底面１４２ｂｓ’および第３トレンチ１４３ｔの底面１４３ｂｓ’は光電変換領域ＰＤと第３方向ＤＲ３に重なり、第３方向ＤＲ３に離隔し得る。
【0171】
次に、図６を参照すると、マスク６００が除去される。第１ないし第３トレンチ１４１ｔ，１４２ｔ，１４３ｔに沿って延びるゲート誘電膜１３０が形成され得る。ゲート誘電膜１３０上に第１ないし第３トレンチ１４１ｔ，１４２ｔ，１４３ｔそれぞれを埋める第１ないし第３延長部１４１，１４２，１４３を形成し、第１ないし第３延長部１４１，１４２，１４３上の連結部１４５を形成し得る。そのため、転送ゲート電極１４０が形成されることができる。したがって、いくつかの実施形態によるイメージセンサで、第１基板１００の第１面１００ａ上での第１延長部１４１の面積は、第２延長部１４２の面積および第３延長部１４３の面積それぞれより大きくてもよい。転送ゲート電極１４０の連結部１４５の側壁上にゲートスペーサ１32が形成され得る。
【0172】
次に、ソース／ドレインコンタクト１５１、ゲートコンタクト１５５および第１配線構造体１６０が形成される。ソース／ドレインコンタクト１５１はフローティング拡散領域ＦＤ上に形成され、ゲートコンタクト１５５は転送ゲート電極１４０上に形成され得る。第１配線構造体１６０は第１配線間絶縁膜１６８および第１配線間絶縁膜１６８内の第１配線パターン１６１，１６５を含み得る。
【0173】
次に、第１基板１００の第２面１００ｂ上に表面絶縁膜１７０、グリッドパターン１７２，１７４、第１保護膜１７６、カラーフィルタ１８０、マイクロレンズ１９０および第２保護膜１９５が順に形成され得る。
【0174】
図２４ないし図２６はいくつかの実施形態によるイメージセンサの製造方法を説明するための中間段階図である。参考までに図２５は図２４のＩ－Ｉ’に沿って切断した断面図である。説明の便宜上、図１ないし図２１を用いて説明した内容と異なる点を中心に説明する。
【0175】
図２４および図２５を参照すると、互いに反対になる第１面１００ａおよび第２面１００ｂを含む第１基板１００が提供されることができる。第１基板１００内に光電変換領域ＰＤが形成され得る。第１基板１００内の第１活性領域ＡＲ１および第２活性領域ＡＲ２を定義する素子分離パターン１１０が形成され得る。第１基板１００内のピクセル（例えば第１ピクセルＰＸ１）を定義するピクセル分離パターン１２０が形成され得る。第１基板１００内にフローティング拡散領域ＦＤが形成され得る。
【0176】
次に、第１基板１００の第１面１００ａ上に第１マスク６１０が形成され得る。第１マスク６１０は第１オープニング６１１を含み得る。第１オープニング６１１は第１基板１００の第１面１００ａ上の光電変換領域ＰＤの中心Ｃに配置され得る。
【0177】
次に、第１マスク６１０を用いて第１基板１００のエッチングを行う。第１オープニング６１１により露出した第１基板１００がエッチングされて第１トレンチ１４１ｔが形成され得る。第１トレンチ１４１ｔは第１基板１００の第１面１００ａから第２面１００ｂに向かって延び得る。第１トレンチ１４１ｔの底面１４１ｂｓ’は光電変換領域ＰＤ内に配置される。第１トレンチ１４１ｔの底面１４１ｂｓ’は光電変換領域ＰＤの最大不純物濃度領域ＭＣ内に配置され得る。次に、第１マスク６１０が除去される。
【0178】
次に、図２６および図２３を参照すると、第１基板１００の第１面１００ａ上に第２マスク６２０が形成され得る。第２マスク６２０は第２オープニング６２２および第３オープニング６２３を含み得る。第２オープニング６２２および第３オープニング６２３は第１ピクセルＰＸ１の縁に配置される。第２オープニング６２２および第３オープニング６２３はフローティング拡散領域ＦＤに隣接し得る。
【0179】
次に、第２マスク６２０を用いて第１基板１００のエッチングを行う。第２および第３オープニング６２２，６２３それぞれによって露出した第１基板１００がエッチングされて第２および第３トレンチ１４２ｔ，１４３ｔがそれぞれ形成されることができる。第２および第３トレンチ１４２ｔ，１４３ｔは第１基板１００の第１面１００ａから第２面１００ｂに向かって延び得る。次に、第２マスク６２０が除去される。次に、図６を用いて説明したイメージセンサが製造されることができる。または、第２マスク６２０を用いて第２および第３トレンチ１４２ｔ，１４３ｔを形成した後、第１マスク６１０を用いて第１トレンチ１４１ｔが形成されることもできる。
【0180】
二つのマスク６１０，６２０を用いて第１ないし第３トレンチ１４１ｔ，１４２ｔ，１４３ｔが形成されるので、第１基板１００の第１面１００ａ上で、第１オープニング６１１の面積は第２オープニング６２２の面積および第３オープニング６２３の面積とは別に設定することができる。例えば、第１基板１００の第１面１００ａ上で、第１オープニング６１１の面積は、第２オープニング６２２の面積および第３オープニング６２３の面積より小さくてもよく、同一であってもよい。そのため、いくつかの実施形態によるイメージセンサで、第１基板１００の第１面１００ａ上での第１延長部１４１の面積は、第２延長部１４２の面積および第３延長部１４３の面積それぞれより小さくてもよく、同一であってもよい。
【0181】
以上、添付する図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で製造することができ、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想や必須の特徴を変更せず、他の具体的な形態で実施できることを理解することができる。したがって、上記一実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】