CN118073383A - 图像传感器 - Google Patents

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Abstract

一种图像传感器包括：具有彼此相反的第一表面和第二表面的基板，基板包括在平行于第一表面并且彼此交叉的第一方向和第二方向上布置的多个像素区；深器件隔离图案，延伸到基板中并且在所述多个像素区之间；以及颜色分离透镜阵列，在基板的第二表面上。颜色分离透镜阵列包括在基板的第二表面上的间隔物层和在间隔物层上彼此水平地间隔开的多个纳米柱。

Description

图像传感器
技术领域
本公开涉及图像传感器，更具体地，涉及包括颜色分离透镜阵列的图像传感器。
背景技术
图像传感器是用于将光学图像转换成电信号的半导体器件。随着计算机和通信产业的发展，在诸如数码相机、摄像机、个人通信***(PCS)、游戏机、安全相机、医疗微相机的各种领域中，对高性能图像传感器的需求日益增长。图像传感器可以被分类为电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器中的任意一种。CIS是CMOS图像传感器的缩写。CIS可以包括二维布置的多个像素。每个像素可以包括光电二极管(PD)。光电二极管可以将入射光转换成电信号。
通常，图像传感器可以显示具有各种颜色的图像或者通过使用滤色器感测入射光的颜色。然而，每个滤色器可以吸收除对应颜色的光以外的其他颜色的光，因此光利用效率可能降低。近来，已经提出了使用颜色分离元件代替滤色器的方法来提高图像传感器的光利用效率。颜色分离元件可以通过使用具有不同波长的光的衍射或折射特性来分离入射光的颜色，并且可以通过使用其折射率和形状根据波长调节方向性。由颜色分离元件分离的颜色可以分别行进到对应的像素。
发明内容
本发明构思的实施方式可以提供能够提高像素的灵敏度并抑制/最小化像素之间的串扰的图像传感器。
本发明构思的实施方式还可以提供具有自动聚焦功能并且能够提高像素的灵敏度的图像传感器。
在一方面，一种图像传感器可以包括：基板，具有彼此相反的第一表面和第二表面，基板包括在平行于第一表面并且彼此交叉的第一方向和第二方向上布置的多个像素区；深器件隔离图案，延伸到基板中并且在所述多个像素区之间；以及颜色分离透镜阵列，在基板的第二表面上。颜色分离透镜阵列可以包括：间隔物层，在基板的第二表面上；以及多个纳米柱，在间隔物层上彼此水平地间隔开。
在一方面，一种图像传感器可以包括：基板，具有彼此相反的第一表面和第二表面，基板包括在平行于第一表面并且彼此交叉的第一方向和第二方向上布置的多个像素区；深器件隔离图案，延伸到基板中并且在所述多个像素区之间；以及颜色分离透镜阵列，在基板的第二表面上。颜色分离透镜阵列可以包括在基板的第二表面上彼此水平地间隔开的多个纳米柱。所述多个像素区中的每个可以包括在第一方向上彼此相邻的第一光电转换区和第二光电转换区。深器件隔离图案可以包括在第二方向上延伸到所述多个像素区的每个中以在第一光电转换区和第二光电转换区之间的延伸部。
根据一些实施方式，一种图像传感器可以包括基板，基板包括第一像素区和第二像素区。该图像传感器可以包括在第一像素区和第二像素区之间的器件隔离区。此外，该图像传感器可以包括颜色分离阵列，颜色分离阵列包括彼此间隔开的多个纳米结构。颜色分离阵列可以配置为将入射光分离成具有第一波长并且照射到第一像素区的第一光和具有第二波长并且照射到第二像素区的第二光。第二波长可以不同于所述第一波长。
附图说明
图1是示意性地示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的框图。
图2是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的单位像素的电路图。
图3是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图。
图4是沿着图3的线I-I'截取的截面图。
图5是图4的“P1”部分的放大图。
图6至图13是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图。
图14是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的单位像素的电路图。
图15是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图。
图16是沿着图15的线I-I'截取的截面图。
图17和图18是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图。
图19至图21是与图3的线I-I'对应以示出根据本发明构思的一些实施方式的制造图像传感器的方法的截面图。
图22是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图。
图23是沿着图22的线II-II'截取的截面图。
图24是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的截面图。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述本发明构思的实施方式。
图1是示意性地示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的框图。
参照图1，图像传感器可以包括有源像素传感器阵列1、行解码器2、行驱动器3、列解码器4、定时发生器5、相关双采样器(CDS)6、模数转换器(ADC)7和输入/输出(I/O)缓冲器8。
有源像素传感器阵列1可以包括二维布置的多个像素并且可以将光学信号转换成电信号。有源像素传感器阵列1可以由从行驱动器3提供的多个驱动信号(例如，像素选择信号、复位信号和电荷转移信号)驱动。此外，由有源像素传感器阵列1转换的电信号可以被提供给相关双采样器6。
行驱动器3可以响应于在行解码器2中解码的信号向有源像素传感器阵列1提供用于驱动多个像素的多个驱动信号。当像素以矩阵形式布置时，驱动信号可以以矩阵形式的行为单位被提供。
定时发生器5可以向行解码器2和列解码器4提供定时信号和控制信号。
相关双采样器(CDS)6可以接收从有源像素传感器阵列1生成的电信号并且可以对接收到的电信号进行保存和采样。相关双采样器6可以对电信号的特定噪声电平和信号电平进行双采样，并且可以输出与噪声电平和信号电平之间的差异对应的差异电平。
模数转换器(ADC)7可以将与从相关双采样器6输出的差异电平对应的模拟信号转换为数字信号，并且可以输出该数字信号。
I/O缓冲器8可以锁存数字信号，并且可以响应于在列解码器4中解码的信号将锁存的信号依次输出到图像信号处理单元(未示出)。
图2是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的单位像素的电路图。
参照图1和图2，有源像素传感器阵列1可以包括多个像素PX，像素PX可以以矩阵形式布置。每个像素PX可以包括第一光电转换元件PD1、第二光电转换元件PD2、第一转移晶体管TX1、第二转移晶体管TX2以及逻辑晶体管RX、SX和DX。逻辑晶体管RX、SX和DX可以包括复位晶体管RX、选择晶体管SX和驱动晶体管DX。第一转移晶体管TX1、第二转移晶体管TX2、复位晶体管RX和选择晶体管SX可以分别包括第一转移栅极TG1、第二转移栅极TG2、复位栅极RG和选择栅极SG。每个像素PX可以进一步包括浮置扩散区FD。
第一光电转换元件PD1和第二光电转换元件PD2可以与从外部入射的光量成比例地产生并累积光电荷。第一光电转换元件PD1和第二光电转换元件PD2中的每个可以是包括P型掺杂剂区和N型掺杂剂区的光电二极管。第一转移晶体管TX1可以将从第一光电转换元件PD1产生的电荷(或光电荷)转移到浮置扩散区FD，第二转移晶体管TX2可以将从第二光电转换元件PD2产生的电荷转移到浮置扩散区FD。
浮置扩散区FD可以接收从第一光电转换元件PD1和第二光电转换元件PD2产生的电荷，并且可以累积地储存接收到的电荷。可以根据浮置扩散区FD中累积的电荷量来控制驱动晶体管DX。
复位晶体管RX可以周期性地复位在浮置扩散区FD中累积的电荷。复位晶体管RX的漏电极可以连接到浮置扩散区FD，复位晶体管RX的源电极可以连接到电源电压VDD。当复位晶体管RX导通时，连接到复位晶体管RX的源电极的电源电压VDD可以施加到浮置扩散区FD。因此，当复位晶体管RX导通时，累积在浮置扩散区FD中的电荷可以被放电以复位浮置扩散区FD。
驱动晶体管DX可以用作源极跟随器缓冲放大器。驱动晶体管DX可以放大浮置扩散区FD中的电势变化并且可以将放大的电势变化输出到输出线Vout。
选择晶体管SX可以以行为单位选择要读取的像素PX。当选择晶体管SX导通时，电源电压VDD可以施加到驱动晶体管DX的漏电极。
包括两个光电转换元件PD1和PD2以及五个晶体管TX1、TX2、RX、DX和SX的单位像素PX在图2中作为示例被示出，但本发明构思的实施方式不限于此。在某些实施方式中，复位晶体管RX、驱动晶体管DX或选择晶体管SX可以由相邻的像素PX共享。因此，可以提高图像传感器的集成密度。
图3是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图，图4是沿着图3的线I-I'截取的截面图。图5是图4的“P1”部分的放大图。
参照图3和图4，图像传感器可以包括光电转换层10、互连层20和透光层30。光电转换层10可以在第三方向D3上设置在互连层20和透光层30之间。
光电转换层10可以包括基板100，基板100可以包括多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4。基板100可以是半导体基板(例如，硅基板、锗基板、硅-锗基板、II-VI族化合物半导体基板、或III-V族化合物半导体基板)或绝缘体上硅(SOI)基板。基板100可以具有彼此相反的第一表面100a和第二表面100b。多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4可以在平行于基板100的第一表面100a的第一方向D1和第二方向D2上二维地布置。第一方向D1和第二方向D2可以彼此交叉。
例如，多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4可以包括在第一方向D1上彼此相邻的第一像素区PXR1和第二像素区PXR2、在第二方向D2上与第一像素区PXR1相邻的第三像素区PXR3、以及在第二方向D2上与第二像素区PXR2相邻的第四像素区PXR4。第三像素区PXR3和第四像素区PXR4可以在第一方向D1上彼此相邻。第二像素区PXR2和第三像素区PXR3可以配置为感测相同波长的光。第一像素区PXR1可以配置为感测与第二像素区PXR2和第三像素区PXR3感测的光的波长不同的波长的光。第四像素区PXR4可以配置为感测与第一至第三像素区PXR1、PXR2和PXR3感测的光的波长不同的波长的光。例如，第一像素区PXR1可以配置为感测红光，第二像素区PXR2和第三像素区PXR3可以配置为感测绿光，第四像素区PXR4可以配置为感测蓝光。
光电转换层10可以进一步包括穿透基板100并设置在多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4之间的深器件隔离图案150。深器件隔离图案150可以在垂直于基板100的第一表面100a的第三方向D3上穿透基板100。深器件隔离图案150可以从基板100的第一表面100a朝向基板100的第二表面100b延伸。基板100的第一表面100a可以暴露(例如，可以在第三方向D3上不重叠)深器件隔离图案150的第三表面150a，基板100的第二表面100b可以暴露(例如，可以在第三方向D3上不重叠)深器件隔离图案150的第四表面150b。深器件隔离图案150的第三表面150a和第四表面150b可以在第三方向D3上彼此相反。深器件隔离图案150的第三表面150a可以与基板100的第一表面100a基本上共面，深器件隔离图案150的第四表面150b可以与基板100的第二表面100b基本上共面。深器件隔离图案150可以抑制/防止多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4之间的串扰。
当在平面图中观察时，深器件隔离图案150可以围绕多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4中的每个。深器件隔离图案150可以在第一方向D1和第二方向D2上延伸以围绕多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4中的每个。深器件隔离图案150可以包括在第二方向D2上延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中的延伸部150E。在一些实施方式中，深器件隔离图案150的延伸部150E可以从深器件隔离图案150的一部分在第二方向D2上延伸，从而连接到深器件隔离图案150的另一部分。
深器件隔离图案150可以包括穿透基板100的至少一部分的半导体图案154、在半导体图案154上的填充绝缘图案156、以及设置在半导体图案154和基板100之间的侧绝缘图案152。侧绝缘图案152可以从半导体图案154的侧表面延伸到填充绝缘图案156的侧表面上。半导体图案154可以包括掺有掺杂剂的半导体材料。掺杂剂可以具有P型或N型。例如，半导体图案154可以包括掺有硼的多晶硅。例如，填充绝缘图案156可以包括硅氧化物、硅氮化物和/或硅氮氧化物。在一些实施方式中，侧绝缘图案152可以是包括绝缘材料(例如，硅氧化物、硅氮化物和/或硅氮氧化物)的单层。
参照图4和图5，在某些实施方式中，侧绝缘图案152可以具有包括依次堆叠在基板100和半导体图案154之间的第一图案152A、第二图案152B和第三图案152C的多层结构。第一图案152A可以与基板100相邻设置，第三图案152C可以与半导体图案154相邻设置，第二图案152B可以设置在第一图案152A和第三图案152C之间。第一至第三图案152A、152B和152C中的每个可以从半导体图案154的侧表面延伸到填充绝缘图案156的侧表面上。例如，第一图案152A和第三图案152C中的每个可以包括硅氧化物，第二图案152B可以包括硅氮化物。对于某些示例，第一图案152A和第三图案152C中的每个可以包括硅氧化物，第二图案152B可以包括半导体材料(例如，多晶硅)。
再次参照图3和图4，在某些实施方式中，与图3和图4所示的不同，深器件隔离图案150可以是包括绝缘材料(例如，硅氧化物、硅氮化物和/或硅氮氧化物)的单个图案。
第一光电转换区110a和第二光电转换区110b可以设置在多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，并且可以在像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中在第一方向D1上彼此相邻。深器件隔离图案150的延伸部150E可以在第二方向D2上延伸到像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，并且可以设置在第一光电转换区110a和第二光电转换区110b之间。在一些实施方式中，在像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，深器件隔离图案150的延伸部150E可以将第一光电转换区110a和第二光电转换区110b彼此完全隔离。
基板100可以具有第一导电类型，第一光电转换区110a和第二光电转换区110b可以是掺有具有与第一导电类型不同的第二导电类型的掺杂剂的区域。例如，第一导电类型和第二导电类型可以分别是P型和N型。在这种情况下，具有第二导电类型的掺杂剂可以包括N型掺杂剂，诸如磷、砷、铋和/或锑。第一光电转换区110a和第二光电转换区110b中的每个可以与基板100形成PN结以形成光电二极管。例如，第一光电转换区110a可以与基板100形成PN结以形成第一光电二极管(见图2的PD1)，第二光电转换区110b可以与基板100形成PN结以形成第二光电二极管(见图2的PD2)。像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4中的每个可以对应于包括第一光电二极管(见图2的PD1)和第二光电二极管(见图2的PD2)的单位像素(见图2的PX)。在一些实施方式中，深器件隔离图案150的半导体图案154可以包括掺有具有第一导电类型的掺杂剂(例如，P型掺杂剂)的半导体材料。
浅器件隔离图案105可以与基板100的第一表面100a相邻设置。多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4中的每个可以包括由浅器件隔离图案105限定的有源图案ACT。例如，浅器件隔离图案105可以包括硅氧化物层、硅氮化物层或硅氮氧化物层中的至少一个。深器件隔离图案150可以穿透浅器件隔离图案105并且可以延伸到基板100中。有源图案ACT的一部分可以(例如，在第三方向D3上)与第一光电转换区110a垂直地重叠，有源图案ACT的另一部分可以(例如，在第三方向D3上)与第二光电转换区110b垂直地重叠。
深器件隔离图案150的填充绝缘图案156可以设置在浅器件隔离图案105中。填充绝缘图案156可以穿透浅器件隔离图案105从而与半导体图案154接触。深器件隔离图案150的侧绝缘图案152可以在浅器件隔离图案105和填充绝缘图案156之间延伸。
第一转移栅电极TG1、第一浮置扩散区FD1、第二转移栅电极TG2和第二浮置扩散区FD2可以设置在像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4中的每个上，并且可以与基板100的第一表面100a相邻设置。第一转移栅电极TG1和第一浮置扩散区FD1可以设置在有源图案ACT的所述一部分上，并且可以(例如，在第三方向D3上)与第一光电转换区110a垂直地重叠。第二转移栅电极TG2和第二浮置扩散区FD2可以设置在有源图案ACT的所述另一部分上，并且可以(例如，在第三方向D3上)与第二光电转换区110b垂直地重叠。
第一转移栅电极TG1的下部可以朝向第一光电转换区110a延伸到基板100中，第一转移栅电极TG1的上部可以突出高过有源图案ACT的顶表面(即，基板100的第一表面100a)。第二转移栅电极TG2的下部可以朝向第二光电转换区110b延伸到基板100中，第二转移栅电极TG2的上部可以突出高过有源图案ACT的顶表面(即，基板100的第一表面100a)。第一浮置扩散区FD1和第二浮置扩散区FD2可以是掺有具有与基板100的第一导电类型不同的第二导电类型的掺杂剂(例如，N型掺杂剂)的区域。
第一转移栅电极TG1和第一浮置扩散区FD1可以构成图2的第一转移晶体管TX1。第二转移栅电极TG2和第二浮置扩散区FD2可以构成图2的第二转移晶体管TX2。
第一栅极电介质图案GI1可以设置在第一转移栅电极TG1和基板100(即，有源图案ACT)之间，第二栅极电介质图案GI2可以设置在第二转移栅电极TG2和基板100(即，有源图案ACT)之间。
互连层20可以设置在基板100的第一表面100a上。互连层20可以包括依次堆叠在基板100的第一表面100a上的第一层间绝缘层210和第二层间绝缘层240。第一层间绝缘层210可以设置在基板100的第一表面100a上以覆盖第一转移栅电极TG1和第二转移栅电极TG2。互连层20可以进一步包括接触插塞220和连接到接触插塞220的导电线230，接触插塞220连接到第一转移栅电极TG1和第二转移栅电极TG2以及第一浮置扩散区FD1和第二浮置扩散区FD2。接触插塞220可以穿透第一层间绝缘层210，从而电连接到第一转移栅电极TG1和第二转移栅电极TG2以及第一浮置扩散区FD1和第二浮置扩散区FD2。导电线230可以设置在第二层间绝缘层240中。接触插塞220中的至少一些可以延伸到第二层间绝缘层240中从而连接(例如，电连接)到导电线230。第一层间绝缘层210和第二层间绝缘层240可以包括绝缘材料，接触插塞220和导电线230可以包括导电材料。
透光层30可以设置在基板100的第二表面100b上。透光层30可以包括设置在基板100的第二表面100b上的颜色分离透镜阵列400。颜色分离透镜阵列400可以在第三方向D3上与基板100和深器件隔离图案150垂直地重叠。
颜色分离透镜阵列400可以包括在基板100的第二表面100b上的间隔物层340、以及在间隔物层340上(例如，在第一方向D1和第二方向D2上或在平行于基板100的第一表面100a的随机方向上)彼此水平地间隔开的多个纳米柱NP(或其他纳米结构)。在一些实施方式中，纳米柱NP可以代替微透镜被使用(因此可以不是微透镜)。多个纳米柱NP中的每个可以具有从间隔物层340在第三方向D3上延伸的支柱(或柱)形状。颜色分离透镜阵列400可以将入射光分成具有不同波长的光(例如，第一光和第二光)，并且可以配置为允许具有不同波长的光照射到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4中的不同像素区。例如，颜色分离透镜阵列400可以配置为允许入射光中的第一波长光(例如，红光)照射到第一像素区PXR1、允许入射光中的第二波长光(例如，绿光)照射到第二像素区PXR2和第三像素区PXR3、以及允许入射光中的第三波长光(例如，蓝光)照射到第四像素区PXR4。
根据一些实施方式，多个纳米柱NP中的每个可以包括(例如，在第三方向D3上)彼此垂直地间隔开的下柱LP和上柱UP。下柱LP可以在间隔物层340上提供为多个，并且多个下柱LP可以在间隔物层340上(例如，在第一方向D1和第二方向D2上或者在平行于基板100的第一表面100a的随机方向上)彼此水平地间隔开。颜色分离透镜阵列400可以进一步包括在间隔物层340上的下柱LP之间的空间中(例如，填充所述空间)的下电介质层350。上柱UP可以在下电介质层350上提供为多个，并且多个上柱UP可以在下电介质层350上(例如，在第一方向D1和第二方向D2上或者在平行于基板100的第一表面100a的随机方向上)彼此水平地间隔开。多个上柱UP可以分别与多个下柱LP对准，并且可以分别(例如，在第三方向D3)与多个下柱LP垂直地重叠。颜色分离透镜阵列400可以进一步包括在下电介质层350上的多个上柱UP之间的空间中(例如，填充所述空间)的上电介质层370。颜色分离透镜阵列400可以进一步包括设置在下电介质层350和上电介质层370之间以及在多个下柱LP和多个上柱UP之间的蚀刻停止层360。
多个纳米柱NP可以包括具有比间隔物层340、下电介质层350和上电介质层370的折射率高的折射率的材料。例如，多个纳米柱NP可以包括晶体硅、多晶硅、非晶硅、III-V族化合物半导体材料(例如，GaP、GaN、GaAs等)、SiC、TiO2或SiN中的至少一种。间隔物层340可以包括具有比多个纳米柱NP的折射率低的折射率的材料，并且可以包括例如玻璃(例如，熔融二氧化硅、BK7等)、石英、聚合物材料(例如，PMMA、SU-8等)或塑料中的至少一种。下电介质层350和上电介质层370可以包括具有比多个纳米柱NP的折射率低的折射率的电介质材料。例如，蚀刻停止层360可以包括铝氧化物。
透光层30可以进一步包括在基板100的第二表面100b和颜色分离透镜阵列400之间的抗反射层310、以及在抗反射层310和颜色分离透镜阵列400之间的滤色器阵列320。滤色器阵列320可以包括分别设置在多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4上的多个滤色器320。多个滤色器320中的每个可以(例如，在第三方向D3上)与多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4中的每个的第一光电转换区110a和第二光电转换区110b垂直地重叠。抗反射层310可以设置在基板100的第二表面100b和滤色器阵列320之间。抗反射层310可以抑制/防止入射到基板100的第二表面100b的光的反射，以允许光顺利地到达第一光电转换区110a和第二光电转换区110b。透光层30可以进一步包括设置在多个滤色器320之间的栅格330。栅格330可以引导入射到基板100的第二表面100b的光，以允许光入射到第一光电转换区110a和第二光电转换区110b中。例如，栅格330可以包括金属。
在多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，深器件隔离图案150在第一方向D1上的宽度150w可以在从深器件隔离图案150的在第一方向D1上彼此紧邻的各部分之间的距离150sp的0.01倍至0.2倍的范围内。
根据本发明构思，图像传感器可以包括颜色分离透镜阵列400，颜色分离透镜阵列400可以配置为将入射光的波长彼此分离并且可以配置为允许具有不同波长的光照射到不同的像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4。因此，可以使入射光的光效率最大化，并且可以提高像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的灵敏度。此外，图像传感器可以进一步包括设置在像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4之间的深器件隔离图案150。因此，可以抑制/最小化像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4之间的串扰。深器件隔离图案150可以包括延伸到像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中的延伸部150E，深器件隔离图案150的延伸部150E可以设置在第一光电转换区110a和第二光电转换区110b之间。结果，可以在像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中抑制/最小化入射到第一光电转换区110a的光和入射到第二光电转换区110b的光之间的干扰，因此像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4中的每个可以用作自动聚焦像素。
结果，可以提供具有自动聚焦功能并且能够提高像素的灵敏度且抑制/最小化像素之间的串扰的图像传感器。
图6至图13是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图。在图6至图13中，为了易于和便于说明，省略了图3的纳米柱NP。在下文中，为了易于和便于解释，将主要描述本实施方式和图3至图5的上述实施方式之间的不同之处。
参照图6，深器件隔离图案150可以包括在第二方向D2上延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中的延伸部150E1和150E2。在一些实施方式中，深器件隔离图案150的延伸部150E1和150E2可以包括在第二方向D2上彼此间隔开的第一延伸部150E1和第二延伸部150E2。第一延伸部150E1可以在与第二方向D2相反的方向上从深器件隔离图案150的一部分延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，第二延伸部150E2可以在第二方向D2上从深器件隔离图案150的另一部分延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中。第一像素区PXR1中的第一延伸部150E1和第二延伸部150E2可以在第二方向D2上彼此间隔开第一距离d1，第二像素区PXR2中的第一延伸部150E1和第二延伸部150E2可以在第二方向D2上彼此间隔开第二距离d2。第三像素区PXR3中的第一延伸部150E1和第二延伸部150E2可以在第二方向D2上彼此间隔开第三距离d3，第四像素区PXR4中的第一延伸部150E1和第二延伸部150E2可以在第二方向D2上彼此间隔开第四距离d4。在一些实施方式中，第一至第四距离d1、d2、d3和d4可以彼此相等。在某些实施方式中，第一至第四距离d1、d2、d3和d4中的至少一个距离可以不同于第一至第四距离d1、d2、d3和d4中的其他距离。
第一光电转换区110a和第二光电转换区110b可以设置在多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，并且可以在像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中在第一方向D1上彼此相邻。在一些实施方式中，第一光电转换区110a和第二光电转换区110b可以在深器件隔离图案150的第一延伸部150E1和第二延伸部150E2之间延伸从而彼此连接。
除了上述不同之处以外，根据本实施方式的图像传感器的其他部件和特征可以与参照图3至图5描述的图像传感器的对应部件和特征基本相同。
参照图4和图7，第二像素区PXR2和第三像素区PXR3可以配置为感测相同波长的光。在包括颜色分离透镜阵列400的图像传感器中，第二像素区PXR2的焦平面中的电场F2的分布可以不同于第三像素区PXR3的焦平面中的电场F3的分布。焦平面可以与基板100的第二表面100b相邻。例如，第二像素区PXR2和第三像素区PXR3可以配置为感测绿光，并且第二像素区PXR2的焦平面中的电场F2的分布和第三像素区PXR3的焦平面中的电场F3的分布可以关于参考线SS对称。参考线SS可以是与使用第一方向D1作为X轴并且使用第二方向D2作为Y轴的图中的Y＝-X对应的线。在这种情况下，由于在第二像素区PXR2和第三像素区PXR3中电场F2和F3与深器件隔离图案150的延伸部150E1和150E2的重叠面积之间的差异，可能产生第二像素区PXR2和第三像素区PXR3之间的信号差异。
在一些实施方式中，第二像素区PXR2中的深器件隔离图案150的第一延伸部150E1和第二延伸部150E2之间的第二距离d2可以不同于第三像素区PXR3中的深器件隔离图案150的第一延伸部150E1和第二延伸部150E2之间的第三距离d3。在第二像素区PXR2和第三像素区PXR3中，可以以电场F2和F3与深器件隔离图案150的延伸部150E1和150E2的重叠面积彼此基本上相等的方式调节第二距离d2和第三距离d3。例如，第二距离d2可以大于第三距离d3。因此，可以减小/最小化第二像素区PXR2和第三像素区PXR3之间的信号差异。
除了上述不同之处以外，根据本实施方式的图像传感器的其他部件和特征可以与参照图6描述的图像传感器的对应部件和特征基本相同。
参照图8，根据一些实施方式，深器件隔离图案150可以包括在第一方向D1或第二方向D2上延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中的延伸部150E。例如，深器件隔离图案150的延伸部150E可以在第一方向D1上延伸到第一像素区PXR1和第二像素区PXR2的每个中，并且可以在第二方向D2上延伸到第三像素区PXR3和第四像素区PXR4的每个中。深器件隔离图案150的延伸部150E可以从深器件隔离图案150的一部分在第一方向D1或第二方向D2上延伸，从而连接到深器件隔离图案150的另一部分。
在第一像素区PXR1和第二像素区PXR2的每个中，第一光电转换区110a和第二光电转换区110b可以在第二方向D2上彼此相邻。在第一像素区PXR1和第二像素区PXR2的每个中，深器件隔离图案150的延伸部150E可以在第一方向D1上延伸，从而设置在第一光电转换区110a和第二光电转换区110b之间，并且可以将第一光电转换区110a和第二光电转换区110b彼此完全隔离。在第三像素区PXR3和第四像素区PXR4的每个中，第一光电转换区110a和第二光电转换区110b可以在第一方向D1上彼此相邻。在第三像素区PXR3和第四像素区PXR4的每个中，深器件隔离图案150的延伸部150E可以在第二方向D2上延伸，从而设置在第一光电转换区110a和第二光电转换区110b之间，并且可以将第一光电转换区110a和第二光电转换区110b彼此完全隔离。
根据本实施方式，第二像素区PXR2中的深器件隔离图案150的延伸部150E和第三像素区PXR3中的深器件隔离图案150的延伸部150E可以关于参考线SS对称。在这种情况下，在第二像素区PXR2和第三像素区PXR3中，图7的电场F2和F3与深器件隔离图案150的延伸部150E的重叠面积可以彼此基本上相等。因此，可以减小/最小化第二像素区PXR2和第三像素区PXR3之间的信号差异。
除了上述不同之处以外，根据本实施方式的图像传感器的其他部件和特征可以与参照图3至图5描述的图像传感器的对应部件和特征基本相同。
参照图9，根据一些实施方式，深器件隔离图案150可以包括在第一方向D1或第二方向D2上延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中的延伸部150E1和150E2。深器件隔离图案150的延伸部150E1和150E2可以包括在第一方向D1或第二方向D2上彼此间隔开的第一延伸部150E1和第二延伸部150E2。
在第一像素区PXR1和第二像素区PXR2的每个中，第一延伸部150E1和第二延伸部150E2可以在第一方向D1上彼此间隔开。在第一像素区PXR1和第二像素区PXR2的每个中，第一延伸部150E1可以在第一方向D1上从深器件隔离图案150的一部分延伸到第一像素区PXR1和第二像素区PXR2的每个中，第二延伸部150E2可以在与第一方向D1相反的方向上从深器件隔离图案150的另一部分延伸到第一像素区PXR1和第二像素区PXR2的每个中。在第一像素区PXR1和第二像素区PXR2的每个中，第一光电转换区110a和第二光电转换区110b可以在第二方向D2上彼此相邻，并且可以在第一延伸部150E1和第二延伸部150E2之间延伸，从而彼此连接。
在第三像素区PXR3和第四像素区PXR4的每个中，第一延伸部150E1和第二延伸部150E2可以在第二方向D2上彼此间隔开。在第三像素区PXR3和第四像素区PXR4的每个中，第一延伸部150E1可以在与第二方向D2相反的方向上从深器件隔离图案150的一部分延伸到第三像素区PXR3和第四像素区PXR4的每个中，第二延伸部150E2可以在第二方向D2上从深器件隔离图案150的另一部分延伸到第三像素区PXR3和第四像素区PXR4的每个中。在第三像素区PXR3和第四像素区PXR4的每个中，第一光电转换区110a和第二光电转换区110b可以在第一方向D1上彼此相邻，并且可以在第一延伸部150E1和第二延伸部150E2之间延伸，从而彼此连接。
根据本实施方式，第二像素区PXR2中的深器件隔离图案150的延伸部150E1和150E2以及第三像素区PXR3中的深器件隔离图案150的延伸部150E1和150E2可以关于参考线SS对称。在这种情况下，在第二像素区PXR2和第三像素区PXR3中，图7的电场F2和F3与深器件隔离图案150的延伸部150E1和150E2的重叠面积可以彼此基本上相等。因此，可以减小/最小化第二像素区PXR2和第三像素区PXR3之间的信号差异。
除了上述不同之处以外，根据本实施方式的图像传感器的其他部件和特征可以与参照图3至图5描述的图像传感器的对应部件和特征基本相同。
参照图10，根据一些实施方式，深器件隔离图案150可以包括延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中的延伸部150E。深器件隔离图案150的延伸部150E可以在平行于基板100的第一表面100a并与第一方向D1和第二方向D2交叉的方向(例如，对角线方向(diagonal direction))上延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中。例如，深器件隔离图案150的延伸部150E可以在对角线方向上与多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个的内部交叉。延伸部150E可以从深器件隔离图案150的一部分在对角线方向上延伸，从而连接到深器件隔离图案150的另一部分。
在多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，第一光电转换区110a和第二光电转换区110b可以在平行于基板100的第一表面100a并垂直于对角线方向的方向上彼此相邻。深器件隔离图案150的延伸部150E可以在对角线方向上延伸，从而设置在第一光电转换区110a和第二光电转换区110b之间，并且可以将第一光电转换区110a和第二光电转换区110b彼此完全隔离。
根据本实施方式，第二像素区PXR2中的深器件隔离图案150的延伸部150E和第三像素区PXR3中的深器件隔离图案150的延伸部150E可以在平面图中沿对角线方向倾斜，并且可以关于原点对称。在这种情况下，在第二像素区PXR2和第三像素区PXR3中，图7的电场F2和F3与深器件隔离图案150的延伸部150E的重叠面积可以彼此基本上相等。因此，可以减小/最小化第二像素区PXR2和第三像素区PXR3之间的信号差异。
除了上述不同之处以外，根据本实施方式的图像传感器的其他部件和特征可以与参照图3至图5描述的图像传感器的对应部件和特征基本相同。
参照图11，根据一些实施方式，深器件隔离图案150可以包括在对角线方向上延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中的延伸部150E1和150E2。深器件隔离图案150的延伸部150E1和150E2可以包括在对角线方向上彼此间隔开的第一延伸部150E1和第二延伸部150E2。
在多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，第一延伸部150E1和第二延伸部150E2可以在对角线方向上彼此间隔开。第一延伸部150E1可以在对角线方向上从深器件隔离图案150的一部分延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，第二延伸部150E2可以在与对角线方向相反的方向上从深器件隔离图案150的另一部分延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中。在多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，第一光电转换区110a和第二光电转换区110b可以在垂直于对角线方向的方向上彼此相邻，并且可以在第一延伸部150E1和第二延伸部150E2之间延伸从而彼此连接。
根据本实施方式，第二像素区PXR2中的深器件隔离图案150的延伸部150E1和150E2以及第三像素区PXR3中的深器件隔离图案150的延伸部150E1和150E2可以在平面图中沿对角线方向倾斜，并且可以关于原点对称。在这种情况下，在第二像素区PXR2和第三像素区PXR3中，图7的电场F2和F3与深器件隔离图案150的延伸部150E1和150E2的重叠面积可以彼此基本上相等。因此，可以减小/最小化第二像素区PXR2和第三像素区PXR3之间的信号差异。
除了上述不同之处以处，根据本实施方式的图像传感器的其他部件和特征可以与参照图3至图5描述的图像传感器的对应部件和特征基本相同。
参照图12，根据一些实施方式，深器件隔离图案150的延伸部150E可以在平行于基板100的第一表面100a并与第一方向D1和第二方向D2交叉的方向(例如，对角线方向)上延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中。延伸部150E可以从深器件隔离图案150的一部分在对角线方向上延伸，从而连接到深器件隔离图案150的另一部分。
根据本实施方式，第二像素区PXR2中的深器件隔离图案150的延伸部150E和第三像素区PXR3中的深器件隔离图案150的延伸部150E可以在平面图中沿对角线方向倾斜，并且可以关于参考线SS对称。在这种情况下，在第二像素区PXR2和第三像素区PXR3中，图7的电场F2和F3与深器件隔离图案150的延伸部150E的重叠面积可以彼此基本上相等。因此，可以减小/最小化第二像素区PXR2和第三像素区PXR3之间的信号差异。除了上述不同之处以外，根据本实施方式的图像传感器的其他部件和特征可以与参照图10描述的图像传感器的对应部件和特征基本相同。
参照图13，根据一些实施方式，深器件隔离图案150可以包括在对角线方向上延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中的延伸部150E1和150E2。深器件隔离图案150的延伸部150E1和150E2可以包括在对角线方向上彼此间隔开的第一延伸部150E1和第二延伸部150E2。在多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，第一延伸部150E1和第二延伸部150E2可以在对角线方向上彼此间隔开。
根据本实施方式，第二像素区PXR2中的深器件隔离图案150的延伸部150E1和150E2以及第三像素区PXR3中的深器件隔离图案150的延伸部150E1和150E2可以在平面图中沿对角线方向倾斜，并且可以关于参考线SS对称。在这种情况下，在第二像素区PXR2和第三像素区PXR3中，图7的电场F2和F3与深器件隔离图案150的延伸部150E1和150E2的重叠面积可以彼此基本上相等。因此，可以减小/最小化第二像素区PXR2和第三像素区PXR3之间的信号差异。除了上述不同之处以外，根据本实施方式的图像传感器的其他部件和特征可以与参照图11描述的图像传感器的对应部件和特征基本相同。
图14是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的单位像素的电路图。在下文中，为了易于和便于解释，将主要描述本实施方式和图2的上述实施方式之间的不同之处。
参照图14，每个像素PX可以包括第一至第四光电转换元件PD1、PD2、PD3和PD4、第一至第四转移晶体管TX1、TX2、TX3和TX4、以及逻辑晶体管RX、SX和DX。第一至第四转移晶体管TX1、TX2、TX3和TX4可以分别包括第一至第四转移栅极TG1、TG2、TG3和TG4。
第一至第四光电转换元件PDl、PD2、PD3和PD4可以与从外部入射的光量成比例地产生并累积光电荷(或电荷)，并且可以是光电二极管，每个光电二极管包括P型掺杂剂区和N型掺杂剂区。第一转移晶体管TX1可以将从第一光电转换元件PD1产生的电荷转移到浮置扩散区FD，第二转移晶体管TX2可以将从第二光电转换元件PD2产生的电荷转移到浮置扩散区FD。第三转移晶体管TX3可以将从第三光电转换元件PD3产生的电荷转移到浮置扩散区FD，第四转移晶体管TX4可以将从第四光电转换元件PD4产生的电荷转移到浮置扩散区FD。浮置扩散区FD可以接收从第一至第四光电转换元件PD1、PD2、PD3和PD4产生的电荷，并且可以累积地储存接收到的电荷。
除了上述不同之处以外，根据本实施方式的单位像素PX的其他部件和特征可以与图2的单位像素PX的对应部件和特征基本相同。
图15是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图，图16是沿着图15的线I-I'截取的截面图。在下文中，为了易于和便于解释，将主要描述本实施方式和图3至图5的上述实施方式之间的不同之处。
参照图15和图16，根据一些实施方式，深器件隔离图案150可以包括在第一方向D1和第二方向D2上延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中的延伸部150E。在多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，深器件隔离图案150的延伸部150E可以包括在第二方向D2上延伸的第一部分150P1和在第一方向D1上延伸的第二部分150P2。第一部分150P1可以从深器件隔离图案150的一部分在第二方向D2上延伸，从而连接到深器件隔离图案150的另一部分，第二部分150P2可以从深器件隔离图案150的一部分在第一方向D1上延伸，从而连接到深器件隔离图案150的另一部分。
第一光电转换区110a、第二光电转换区110b、第三光电转换区110c和第四光电转换区110d可以设置在多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，并且可以在第一方向D1和第二方向D2上彼此相邻。第一光电转换区110a和第二光电转换区110b可以在第一方向D1上彼此相邻。第三光电转换区110c可以在第二方向D2上与第一光电转换区110a相邻，第四光电转换区110d可以在第二方向D2上与第二光电转换区110b相邻。第三光电转换区110c和第四光电转换区110d可以在第一方向D1上彼此相邻。
深器件隔离图案150的延伸部150E可以设置在第一至第四光电转换区110a、110b、110c和110d之间。延伸部150E的第一部分150P1可以在第二方向D2上延伸，从而设置在第一光电转换区110a和第二光电转换区110b之间以及在第三光电转换区110c和第四光电转换区110d之间。延伸部150E的第二部分150P2可以在第一方向D1上延伸，从而设置在第一光电转换区110a和第三光电转换区110c之间以及在第二光电转换区110b和第四光电转换区110d之间。在一些实施方式中，在像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，深器件隔离图案150的延伸部150E可以将第一至第四光电转换区110a、110b、110c和110d彼此完全隔离。
基板100可以具有第一导电类型，第一至第四光电转换区110a、110b、110c和110d可以是掺有具有与第一导电类型不同的第二导电类型的掺杂剂的区域。第一至第四光电转换区110a、110b、110c和110d中的每个可以与基板100形成PN结以形成光电二极管。例如，第一光电转换区110a可以与基板100形成PN结以形成第一光电二极管(见图14的PD1)，第二光电转换区110b可以与基板100形成PN结以形成第二光电二极管(见图14的PD2)。第三光电转换区110c可以与基板100形成PN结以形成第三光电二极管(见图14的PD3)，第四光电转换区110d可以与基板100形成PN结以形成第四光电二极管(见图14的PD4)。像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4中的每个可以对应于包括第一至第四光电二极管(见图14的PD1、PD2、PD3和PD4)的单位像素(见图14的PX)。
第一转移栅电极TG1和第一浮置扩散区FD1可以与基板100的第一表面100a相邻设置，并且可以(例如，在第三方向D3上)与第一光电转换区110a垂直地重叠。第二转移栅电极TG2和第二浮置扩散区FD2可以与基板100的第一表面100a相邻设置，并且可以(例如，在第三方向D3上)与第二光电转换区110b垂直地重叠。第三转移栅电极TG3和第三浮置扩散区FD3可以与基板100的第一表面100a相邻设置，并且可以(例如，在第三方向D3上)与第三光电转换区110c垂直地重叠。第四转移栅电极TG4和第四浮置扩散区FD4可以与基板100的第一表面100a相邻设置，并且可以(例如，在第三方向D3上)与第四光电转换区110d垂直地重叠。第一转移栅电极TG1和第一浮置扩散区FD1可以构成图14的第一转移晶体管TX1，第二转移栅电极TG2和第二浮置扩散区FD2可以构成图14的第二转移晶体管TX2。第三转移栅电极TG3和第三浮置扩散区FD3可以构成图14的第三转移晶体管TX3，第四转移栅电极TG4和第四浮置扩散区FD4可以构成图14的第四转移晶体管TX4。
第一至第四栅极电介质图案GI1、GI2、GI3和GI4可以分别设置在基板100(即，有源图案ACT)与第一至第四转移栅电极TG1、TG2、TG3和TG4之间。第一层间绝缘层210可以设置在基板100的第一表面100a上以覆盖第一至第四转移栅电极TG1、TG2、TG3和TG4。接触插塞220可以穿透第一层间绝缘层210，从而电连接到第一至第四转移栅电极TG1、TG2、TG3和TG4以及第一至第四浮置扩散区FD1、FD2、FD3和FD4。
多个滤色器320中的每个可以(例如，在第三方向D3上)与多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4中的每个的第一至第四光电转换区110a、110b、110c和110d垂直地重叠。
除了上述不同之处以外，根据本实施方式的图像传感器的其他部件和特征可以与参照图3至图5描述的图像传感器的对应部件和特征基本相同。
图17和图18是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图。在图17和图18中，为了易于和便于说明，省略了图15的纳米柱NP。在下文中，为了易于和便于解释，将主要描述本实施方式与图15和图16的上述实施方式之间的不同之处。
参照图17，根据一些实施方式，深器件隔离图案150可以包括在第一方向D1和第二方向D2上延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中的延伸部150E1、150E2、150E3和150E4。在多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，深器件隔离图案150的延伸部150E1、150E2、150E3和150E4可以包括在第二方向D2上彼此间隔开的第一延伸部150E1和第二延伸部150E2、以及在第一方向D1上彼此间隔开的第三延伸部150E3和第四延伸部150E4。第一延伸部150E1可以在与第二方向D2相反的方向上从深器件隔离图案150的一部分延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，第二延伸部150E2可以在第二方向D2上从深器件隔离图案150的另一部分延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中。第三延伸部150E3可以在第一方向D1上从深器件隔离图案150的一部分延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，第四延伸部150E4可以在与第一方向D1相反的方向上从深器件隔离图案150的另一部分延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中。
在第一像素区PXR1中，第一延伸部150E1和第二延伸部150E2可以在第二方向D2上彼此间隔开第一距离d1，第三延伸部150E3和第四延伸部150E4可以在第一方向D1上彼此间隔开第五距离d5。在第二像素区PXR2中，第一延伸部150E1和第二延伸部150E2可以在第二方向D2上彼此间隔开第二距离d2，第三延伸部150E3和第四延伸部150E4可以在第一方向D1上彼此间隔开第六距离d6。在第三像素区PXR3中，第一延伸部150E1和第二延伸部150E2可以在第二方向D2上彼此间隔开第三距离d3，第三延伸部150E3和第四延伸部150E4可以在第一方向D1上彼此间隔开第七距离d7。在第四像素区PXR4中，第一延伸部150E1和第二延伸部150E2可以在第二方向D2上彼此间隔开第四距离d4，第三延伸部150E3和第四延伸部150E4可以在第一方向D1上彼此间隔开第八距离d8。
在一些实施方式中，第一至第四距离d1、d2、d3和d4可以彼此相等。在某些实施方式中，第一至第四距离d1、d2、d3和d4中的至少一个距离可以不同于第一至第四距离d1、d2、d3和d4中的其他距离。在一些实施方式中，第五至第八距离d5、d6、d7和d8可以彼此相等。在某些实施方式中，第五至第八距离d5、d6、d7和d8中的至少一个距离可以不同于第五至第八距离d5、d6、d7和d8中的其他距离。
第一至第四光电转换区110a、110b、110c和110d可以设置在多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，并且可以在第一方向D1和第二方向D2上彼此相邻。在一些实施方式中，第一至第四光电转换区110a、110b、110c和110d可以在深器件隔离图案150的第一至第四延伸部150E1、150E2、150E3和150E4之间延伸，从而彼此连接。在多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，第一延伸部150E1可以设置在第一光电转换区110a和第二光电转换区110b之间，第二延伸部150E2可以设置在第三光电转换区110a和第四光电转换区110d之间。在多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，第三延伸部150E3可以设置在第一光电转换区110a和第三光电转换区110c之间，第四延伸部150E4可以设置在第二光电转换区110b和第四光电转换区110d之间。
除了上述不同之处以外，根据本实施方式的图像传感器的其他部件和特征可以与参照图15和图16描述的图像传感器的对应部件和特征基本相同。
参照图18，根据一些实施方式，多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的焦平面中的电场F1、F2、F3和F4的分布可以彼此不同。在多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4中，第一至第八距离d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7和d8可以以电场F1、F2、F3和F4与深器件隔离图案150的第一至第四延伸部150E1、150E2、150E3和150E4的重叠面积彼此基本上相等的方式来调节。例如，第一至第四距离d1、d2、d3和d4可以彼此不同，第五至第八距离d5、d6、d7和d8可以彼此不同。在这种情况下，可以减小/最小化多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4之间的信号差异。除了上述不同之处以外，根据本实施方式的图像传感器的其他部件和特征可以与参照图17描述的图像传感器的对应部件和特征基本相同。
图19至图21是与图3的线I-I'对应以示出根据本发明构思的一些实施方式的制造图像传感器的方法的截面图。在下文中，为了易于和便于解释，将省略与参照图3至图5提到的相同特征的描述。
参照图3和图19，可以提供具有彼此相反的第一表面100a和第二表面100b的基板100。基板100可以具有第一导电类型(例如，P型)。可以与基板100的第一表面100a相邻地形成第一沟槽T1。第一沟槽T1可以在基板100中限定有源图案ACT。可以在第一沟槽T1中形成浅器件隔离图案105。例如，浅器件隔离图案105的形成可以包括在基板100的第一表面100a上形成在第一沟槽T1中(例如，填充第一沟槽T1)的器件隔离层、以及平坦化器件隔离层以暴露基板100的第一表面100a。
可以在基板100中形成第二沟槽T2。第二沟槽T2可以穿透浅器件隔离图案105并且可以延伸到基板100中。第二沟槽T2可以在基板100中限定多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4。多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4可以在第一方向D1和第二方向D2上布置。当在平面图中观察时，第二沟槽T2可以围绕多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4中的每个。第二沟槽T2可以在第一方向D1和第二方向D2上延伸以围绕多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4中的每个。多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4中的每个可以包括由第一沟槽T1限定的有源图案ACT。第二沟槽T2可以在第二方向D2上延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中。
深器件隔离图案150可以形成在第二沟槽T2中(例如，填充第二沟槽T2)。深器件隔离图案150可以包括共形地覆盖第二沟槽T2的内表面的侧绝缘图案152、在第二沟槽T2的下部中(例如，填充第二沟槽T2的下部)的半导体图案154、以及在半导体图案154上在第二沟槽T2的剩余部分中(例如，填充第二沟槽T2的剩余部分)的填充绝缘图案156。在一些实施方式中，侧绝缘图案152可以是包括绝缘材料(例如，硅氧化物、硅氮化物和/或硅氮氧化物)的单层。在某些实施方式中，侧绝缘图案152可以具有包括依次堆叠在基板100和半导体图案154之间的第一图案152A、第二图案152B和第三图案152C的多层结构，如参照图5所述。在某些实施方式中，与图19所示的不同，深器件隔离图案150可以是包括绝缘材料(例如，硅氧化物、硅氮化物和/或硅氮氧化物)的单个图案。深器件隔离图案150可以包括在第二方向D2上延伸到多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中的延伸部150E。
参照图3和图20，第一光电转换区110a和第二光电转换区110b可以形成在多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，并且可以在像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中在第一方向D1上彼此相邻。深器件隔离图案150的延伸部150E可以在第二方向D2上延伸到像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4的每个中，并且可以设置在第一光电转换区110a和第二光电转换区110b之间。例如，第一光电转换区110a和第二光电转换区110b的形成可以包括将具有与第一导电类型(例如，P型)不同的第二导电类型(例如，N型)的掺杂剂注射或注入到基板100中。
可以对基板100的第二表面100b执行减薄工艺，并且可以通过减薄工艺去除基板100和深器件隔离图案150的部分。例如，减薄工艺可以包括研磨或抛光基板100的第二表面100b、和/或各向异性和/或各向同性地蚀刻基板100的第二表面100b。深器件隔离图案150的下部可以通过减薄工艺被去除，并且深器件隔离图案150的底表面150b可以与基板100的第二表面100b基本上共面。
第一转移栅电极TG1、第一浮置扩散区FD1、第二转移栅电极TG2和第二浮置扩散区FD2可以形成在像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4中的每个上，并且可以与基板100的第一表面100a相邻地形成。第一转移栅电极TG1和第一浮置扩散区FD1可以形成在有源图案ACT的一部分上，并且可以(例如，在第三方向D3上)与第一光电转换区110a垂直地重叠。第二转移栅电极TG2和第二浮置扩散区FD2可以形成在有源图案ACT的另一部分上，并且可以(例如，在第三方向D3上)与第二光电转换区110b垂直地重叠。可以在第一转移栅电极TG1和基板100(即，有源图案ACT)之间形成第一栅极电介质图案GI1，可以在第二转移栅电极TG2和基板100(即，有源图案ACT)之间形成第二栅极电介质图案GI2。
第一层间绝缘层210可以形成在基板100的第一表面100a上，并且可以覆盖第一转移栅电极TG1和第二转移栅电极TG2以及第一浮置扩散区FD1和第二浮置扩散区FD2。接触插塞220中的一些可以形成在第一层间绝缘层210中，并且可以穿透第一层间绝缘层210，从而连接(例如，电连接)到第一浮置扩散区FD1和第二浮置扩散区FD2。可以在第一层间绝缘层210上形成第二层间绝缘层240。可以在第二层间绝缘层240中形成接触插塞220中的其他接触插塞和导电线230。接触插塞220中的其他接触插塞可以穿透第一层间绝缘层210和第二层间绝缘层240从而连接(例如，电连接)到第一转移栅电极TG1和第二转移栅电极TG2。导电线230可以连接(例如，电连接)到接触插塞220。
参照图3和图21，可以在基板100的第二表面100b上形成抗反射层310，可以在抗反射层310上形成栅格330和滤色器阵列320。滤色器阵列320可以包括多个滤色器320，多个滤色器320可以分别设置在多个像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4上。多个滤色器320中的每个可以形成为(例如，在第三方向D3上)与像素区PXR1、PXR2、PXR3和PXR4中的每个的第一光电转换区110a和第二光电转换区110b垂直地重叠。栅格330可以设置在多个滤色器320之间。
可以在滤色器阵列320上形成间隔物层340，可以在间隔物层340上形成下柱LP。例如，下柱LP的形成可以包括在间隔物层340上形成下层、以及图案化下层。下层可以包括具有比间隔物层340的折射率高的折射率的材料。例如，下层可以包括晶体硅、多晶硅、非晶硅、III-V族化合物半导体(例如，GaP、GaN、GaAs等)、SiC、TiO2或SiN中的至少一种。下电介质层350可以形成在间隔物层340上并且可以在下柱LP之间的空间中(例如，可以填充所述空间)。下电介质层350可以包括具有比下柱LP的折射率低的折射率的电介质材料。
再次参照图3和图4，蚀刻停止层360可以形成在下电介质层350和下柱LP上，并且可以覆盖下电介质层350和下柱LP。可以在蚀刻停止层360上形成上柱UP。例如，上柱UP的形成可以包括在蚀刻停止层360上形成上层、以及图案化上层。上层可以包括具有比间隔物层340和下电介质层350的折射率高的折射率的材料。例如，上层可以包括晶体硅、多晶硅、非晶硅、III-V族化合物半导体材料(例如，GaP、GaN、GaAs等)、SiC、TiO2或SiN中的至少一种。上柱UP可以分别与下柱LP对准，并且可以分别(例如，在第三方向D3上)与下柱LP垂直地重叠。上电介质层370可以形成在蚀刻停止层360上，并且可以在上柱UP之间的空间中(例如，可以填充所述空间)。上电介质层370可以包括具有比上柱UP的折射率低的折射率的电介质材料。
下柱LP和上柱UP可以构成纳米柱NP。间隔物层340、纳米柱NP、下电介质层350和上电介质层370以及蚀刻停止层360可以构成颜色分离透镜阵列400。
参照图6至图18描述的图像传感器可以通过与参照图19至图21描述的基本相同的制造方法来制造。
图22是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图，图23是沿着图22的线II-II'截取的截面图。
参照图22和图23，图像传感器可以包括：基板100，包括像素阵列区AR、光学黑区OB和焊盘区PR；互连层20，在基板100的第一表面100a上；基底基板40，在互连层20上；以及透光层30，在基板100的第二表面100b上。互连层20可以设置在基板100的第一表面100a和基底基板40之间。互连层20可以包括与基板100的第一表面100a相邻的上互连层21、以及在上互连层21和基底基板40之间的下互连层23。像素阵列区AR可以包括多个像素区PXR和设置在像素区PXR之间的深器件隔离图案150。像素阵列区AR可以包括与参照图1至图18描述的图像传感器中的至少一个基本相同的部件。
第一连接结构50、第一接触81和体滤色器90可以设置在基板100的光学黑区OB上。第一连接结构50可以包括第一遮光图案51、第一分离图案53和第一覆盖图案55。第一遮光图案51可以设置在基板100的第二表面100b上。第一遮光图案51可以覆盖抗反射层310并且可以共形地覆盖第三沟槽TR3和第四沟槽TR4中的每个的内表面。第一遮光图案51可以穿透光电转换层10和上互连层21。第一遮光图案51可以电连接到光电转换层10的深器件隔离图案150的半导体图案154，并且可以连接到上互连层21和下互连层23中的互连线。因此，第一连接结构50可以电连接光电转换层10和互连层20。第一遮光图案51可以包括金属材料(例如，钨)。第一遮光图案51可以阻挡入射到光学黑区OB的光。
第一接触81可以在第三沟槽TR3的剩余部分中(例如，可以填充第三沟槽TR3的剩余部分)。第一接触81可以包括金属材料(例如，铝)。第一接触81可以电连接到深器件隔离图案150的半导体图案154。偏压可以通过第一接触81施加到半导体图案154。第一分离图案53可以在第四沟槽TR4的剩余部分中(例如，可以填充第四沟槽TR4的剩余部分)。第一分离图案53可以穿透光电转换层10并且可以穿透互连层20的一部分。第一分离图案53可以包括绝缘材料。第一覆盖图案55可以设置在第一分离图案53上。第一覆盖图案55可以包括与深器件隔离图案150的填充绝缘图案156相同的材料。
体滤色器90可以设置在第一连接结构50和第一接触81上。体滤色器90可以覆盖第一连接结构50和第一接触81。第一保护层71可以设置在体滤色器90上以密封或封装体滤色器90。
附加光电转换区110'和虚设区111可以提供在光学黑区OB的对应像素区PXR中。附加光电转换区110'可以是掺有具有与基板100的第一导电类型不同的第二导电类型的掺杂剂(例如，N型掺杂剂)的区域。附加光电转换区110'可以具有与像素阵列区AR的多个像素区PXR中的光电转换区110(例如，第一光电转换区110a和第二光电转换区110b)的结构相似的结构，但可以不执行与光电转换区110相同的操作(即，接收光以产生电信号的操作)。虚设区111可以不掺有掺杂剂。
第二连接结构60、第二接触83和第二保护层73可以设置在基板100的焊盘区PR上。第二连接结构60可以包括第二遮光图案61、第二分离图案3和第二覆盖图案65。
第二遮光图案61可以设置在基板100的第二表面100b上。第二遮光图案61可以覆盖抗反射层310并且可以共形地覆盖第五沟槽TR5和第六沟槽TR6中的每个的内表面。第二遮光图案61可以穿透光电转换层10和上互连层21。第二遮光图案61可以连接到提供在下互连层23中的互连线。因此，第二连接结构60可以电连接光电转换层10和互连层20。第二遮光图案61可以包括金属材料(例如，钨)。第二遮光图案61可以阻挡入射到焊盘区PR的光。
第二接触83可以在第五沟槽TR5的剩余部分中(例如，可以填充第五沟槽TR5的剩余部分)。第二接触83可以包括金属材料(例如，铝)。第二接触83可以用作图像传感器和外部器件之间的电连接路径。第二分离图案63可以在第六沟槽TR6的剩余部分中(例如，可以填充第六沟槽TR6的剩余部分)。第二分离图案63可以穿透光电转换层10并且可以穿透互连层20的一部分。第二分离图案63可以包括绝缘材料。第二覆盖图案65可以设置在第二分离图案63上。第二覆盖图案65可以包括与深器件隔离图案150的填充绝缘图案156相同的材料。第二保护层73可以覆盖第二连接结构60。
通过第二接触83施加的电流可以通过第二遮光图案61、互连层20中的互连线和第一遮光图案51流到深器件隔离图案150的半导体图案154。从像素阵列区AR的多个像素区PXR中的光电转换区110(例如，第一光电转换区110a和第二光电转换区110b)产生的电信号可以通过互连层20中的互连线、第二遮光图案61和第二接触83转移到外部器件。
图24是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的截面图。
参照图24，根据一些实施方式，图像传感器可以具有第一至第三子芯片CH1、CH2和CH3依次堆叠并彼此接合的结构。第一子芯片CH1可以执行图像感测功能。第一子芯片CH1可以与参照图1至图18描述的图像传感器中的一个基本相同。
第一导电焊盘CP1可以设置在第一子芯片CH1的第二层间绝缘层240中。第一导电焊盘CP1可以电连接到第一子芯片CH1的导电线230中的对应一条并且可以包括例如铜。
第二子芯片CH2可以包括：第二基板SB2；设置在第二基板SB2上的选择栅极SEL、源极跟随器栅极SF和复位栅极(未示出)；以及第三层间绝缘层IL2，设置在第二基板SB2上并覆盖选择栅极SEL、源极跟随器栅极SF和复位栅极。第二器件隔离部分STI2可以设置在第二基板SB2中以限定有源区。第二接触插塞217和第二互连线215可以设置在第三层间绝缘层IL2中。第二导电焊盘CP2可以设置在第三层间绝缘层IL2的最上面一个中并且可以包括例如铜。第二导电焊盘CP2可以与第一导电焊盘CP1接触。源极跟随器栅极SF可以分别连接(例如，电连接)到第一子芯片CH1的浮置扩散区FD。
第三子芯片CH3可以包括第三基板SB3、在第三基板SB3上的***晶体管PTR、以及设置在第三基板SB3上并覆盖***晶体管PTR的第四层间绝缘层IL3。第三器件隔离部分STI3可以设置在第三基板SB3中以限定有源区。第三接触插塞317和第三互连线315可以设置在第四层间绝缘层IL3中。第四层间绝缘层IL3的最上面一个可以与第二基板SB2接触。贯通电极TSV可以穿透第三层间绝缘层IL2、第二器件隔离部分STI2、第二基板SB2和第四层间绝缘层IL3，以电连接第二互连线215和第三互连线315。贯通电极TSV的侧表面可以被通路绝缘层TVL围绕。第三子芯片CH3可以包括用于驱动第一子芯片CH1和/或第二子芯片CH2和/或用于存储从第一子芯片CH1和/或第二子芯片CH2产生的电信号的电路。
根据本发明构思，图像传感器可以包括颜色分离透镜阵列，颜色分离透镜阵列可以配置为分离入射光的波长并且可以配置为允许具有不同波长的光照射到不同的像素区。因此，可以增加/最大化入射光的光效率，并且可以提高像素区的灵敏度。此外，图像传感器可以进一步包括设置在像素区之间的深器件隔离图案。因此，可以抑制/最小化像素区之间的串扰。
此外，深器件隔离图案可以包括延伸到每个像素区中的延伸部，深器件隔离图案的延伸部可以设置在每个像素区中的第一光电转换区和第二光电转换区之间。因此，可以抑制/最小化入射到每个像素区中的第一光电转换区和第二光电转换区的光之间的干扰，因此每个像素区可以用作自动聚焦像素。
结果，可以提供具有自动聚焦功能并且能够提高像素的灵敏度且抑制/最小化像素之间的串扰的图像传感器。
虽然已经具体示出和描述了本发明构思的实施方式，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的变化。
此申请要求于2022年11月22日在韩国知识产权局提交的第10-2022-0157044号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部内容通过引用合并于此。

Claims (20)

1.一种图像传感器，包括：
基板，具有彼此相反的第一表面和第二表面，所述基板包括在平行于所述第一表面并且彼此交叉的第一方向和第二方向上布置的多个像素区；
深器件隔离图案，延伸到所述基板中并且在所述多个像素区之间；以及
颜色分离透镜阵列，在所述基板的所述第二表面上，
其中所述颜色分离透镜阵列包括：
间隔物层，在所述基板的所述第二表面上；以及
多个纳米柱，在所述间隔物层上彼此水平地间隔开。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述多个纳米柱包括具有比所述间隔物层的折射率高的折射率的材料。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述颜色分离透镜阵列进一步包括：电介质层，在所述间隔物层上并且在所述多个纳米柱之间的空间中，以及
其中所述多个纳米柱包括具有比所述电介质层和所述间隔物层的折射率高的折射率的材料。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述深器件隔离图案在垂直于所述基板的所述第一表面的第三方向上延伸到所述基板中，以及
其中所述颜色分离透镜阵列在所述第三方向上与所述基板和所述深器件隔离图案垂直地重叠。
5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中所述深器件隔离图案具有在所述第三方向上彼此相反的第三表面和第四表面，以及
其中所述基板的所述第一表面与所述深器件隔离图案的所述第三表面共面，所述基板的所述第二表面与所述深器件隔离图案的所述第四表面共面。
6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述多个像素区中的每个包括：在平行于所述基板的所述第一表面的方向上彼此相邻的第一光电转换区和第二光电转换区，以及
其中所述深器件隔离图案包括：延伸到所述多个像素区的每个中以在所述第一光电转换区和所述第二光电转换区之间的延伸部。
7.根据权利要求6所述的图像传感器，其中所述深器件隔离图案的所述延伸部将所述第一光电转换区和所述第二光电转换区彼此完全隔离。
8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中当在平面图中观察时，所述深器件隔离图案在所述第一方向和所述第二方向上延伸以围绕所述多个像素区中的每个，
其中所述多个像素区中的每个包括：在所述第一方向上彼此相邻的第一光电转换区和第二光电转换区，以及
其中所述深器件隔离图案包括：在所述第二方向上延伸到所述多个像素区的每个中以在所述第一光电转换区和所述第二光电转换区之间的延伸部。
9.根据权利要求8所述的图像传感器，其中所述深器件隔离图案的所述延伸部从所述深器件隔离图案的一部分在所述第二方向上延伸，以连接到所述深器件隔离图案的另一部分，并且将所述第一光电转换区和所述第二光电转换区彼此完全隔离。
10.根据权利要求8所述的图像传感器，其中所述深器件隔离图案的所述延伸部包括：在所述第二方向上彼此间隔开的第一延伸部和第二延伸部，以及
其中所述第一延伸部和所述第二延伸部在所述第一光电转换区和所述第二光电转换区之间。
11.根据权利要求10所述的图像传感器，其中所述多个像素区的一个中的所述第一延伸部和所述第二延伸部之间在所述第二方向上的距离不同于所述多个像素区的另一个中的所述第一延伸部和所述第二延伸部之间在所述第二方向上的距离。
12.根据权利要求8所述的图像传感器，其中所述多个像素区中的每个进一步包括：在所述第一方向上彼此相邻的第三光电转换区和第四光电转换区，
其中所述第三光电转换区和所述第四光电转换区在所述第二方向上分别与所述第一光电转换区和所述第二光电转换区相邻，以及
其中所述深器件隔离图案的所述延伸部包括：
第一部分，在所述第二方向上延伸到所述多个像素区的每个中以在所述第一光电转换区和所述第二光电转换区之间以及在所述第三光电转换区和所述第四光电转换区之间；以及
第二部分，在所述第一方向上延伸到所述多个像素区的每个中以在所述第一光电转换区和所述第三光电转换区之间以及在所述第二光电转换区和所述第四光电转换区之间。
13.根据权利要求8所述的图像传感器，其中所述多个像素区中的每个进一步包括：在所述第一方向上彼此相邻的第三光电转换区和第四光电转换区，
其中所述第三光电转换区和所述第四光电转换区在所述第二方向上分别与所述第一光电转换区和所述第二光电转换区相邻，
其中所述深器件隔离图案的所述延伸部包括：
第一延伸部和第二延伸部，在所述多个像素区的每个中在所述第二方向上彼此间隔开；以及
第三延伸部和第四延伸部，在所述多个像素区的每个中在所述第一方向上彼此间隔开，
其中所述第一延伸部在所述第一光电转换区和所述第二光电转换区之间，所述第二延伸部在所述第三光电转换区和所述第四光电转换区之间，以及
其中所述第三延伸部在所述第一光电转换区和所述第三光电转换区之间，所述第四延伸部在所述第二光电转换区和所述第四光电转换区之间。
14.根据权利要求13所述的图像传感器，其中所述多个像素区的一个中的所述第一延伸部和所述第二延伸部之间在所述第二方向上的距离不同于所述多个像素区的另一个中的所述第一延伸部和所述第二延伸部之间在所述第二方向上的距离。
15.一种图像传感器，包括：
基板，具有彼此相反的第一表面和第二表面，所述基板包括在平行于所述第一表面并且彼此交叉的第一方向和第二方向上布置的多个像素区；
深器件隔离图案，延伸到所述基板中并且在所述多个像素区之间；以及
颜色分离透镜阵列，在所述基板的所述第二表面上，
其中所述颜色分离透镜阵列包括：在所述基板的所述第二表面上彼此水平地间隔开的多个纳米柱，
其中所述多个像素区中的每个包括：在所述第一方向上彼此相邻的第一光电转换区和第二光电转换区，以及
其中所述深器件隔离图案包括：在所述第二方向上延伸到所述多个像素区的每个中以在所述第一光电转换区和所述第二光电转换区之间的延伸部。
16.根据权利要求15所述的图像传感器，其中所述多个像素区包括：在所述第一方向上彼此相邻的第一像素区和第二像素区；以及在所述第二方向上与所述第一像素区相邻的第三像素区，
其中所述深器件隔离图案的所述延伸部包括：在所述第二方向上彼此间隔开的第一延伸部和第二延伸部，
其中所述第二像素区中的所述第一延伸部和所述第二延伸部之间在所述第二方向上的距离不同于所述第三像素区中的所述第一延伸部和所述第二延伸部之间在所述第二方向上的距离。
17.根据权利要求16所述的图像传感器，其中所述第二像素区和所述第三像素区配置为分别感测具有相同波长的第一光和第二光，以及
其中所述第一像素区配置为感测具有与所述第二像素区感测的所述第一光和所述第三像素区感测的所述第二光的波长不同的波长的第三光。
18.根据权利要求15所述的图像传感器，其中所述颜色分离透镜阵列配置为将入射光分成具有不同波长的第一光和第二光，并且配置为允许具有不同波长的所述第一光和所述第二光照射到所述多个像素区中的不同像素区。
19.一种图像传感器，包括：
基板，包括第一像素区和第二像素区；
器件隔离区，在所述第一像素区和所述第二像素区之间；以及
颜色分离阵列，包括彼此间隔开的多个纳米结构，
其中所述颜色分离阵列配置为将入射光分离成具有第一波长并且照射到所述第一像素区的第一光和具有第二波长并且照射到所述第二像素区的第二光，以及
其中所述第二波长不同于所述第一波长。
20.根据权利要求19所述的图像传感器，
其中所述颜色分离阵列进一步包括其中具有所述多个纳米结构的电介质层，以及
其中所述多个纳米结构的折射率高于所述电介质层的折射率。
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US11682685B2 (en) * 2019-10-24 2023-06-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Color separation element and image sensor including the same
KR20220019895A (ko) * 2020-08-10 2022-02-18 삼성전자주식회사 이미지 센서
WO2022079757A1 (ja) * 2020-10-12 2022-04-21 日本電信電話株式会社 光学素子、撮像素子及び撮像装置
CN115881741A (zh) * 2021-09-29 2023-03-31 三星电子株式会社 图像传感器和包括该图像传感器的电子装置

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