从光的入射方向来看，CMOS传感器有“前照”与“背照”的区分。从字面理解，“前照”好比光直接照射到物体的正面，如图示里的“小黄”；“背照”好比光照射到物体的反面，如图示里的“小黑”。
假定小黄与小黑相向而行，走在一条乡间小路上。一辆车的灯光打在小黄的脸上，同时也打在了小黑的背上。显然，小黄受到车灯对眼部的直接刺激，不利于继续行走；而小黑由于是背后受光，车灯照亮了前路同时不刺激眼部，前行会更为容易。
从生活化的场景回到CMOS传感器的角度，“前照式”、“背照式”又有什么区分呢？
首先，如图2所示，我们剖开前照式(FSI，全称front side illumination)的芯片，“取出”3个像元，放大到如图3所示的尺寸。背照式(BSI，全称back side illumination)的像元选取也类似。
在下述像元剖视图中，半球1代表透镜，绿色与红色区域2代表滤光层（绿色区域仅过滤保留绿光，红色区域同理），黄色区域3代表金属层。在前照式图中，蓝色区域4代表包含了像元层的半导体基板。在背照式图中，蓝色区域4代表包含了像元层的第一层半导体基板。需要指出的是，背照式的这层基板在后续工艺中被减薄至几个μm；为了保障传感器不易碎，需要如背照式蓝色区域5所示的第二块晶圆作为支撑基板。具体过程可参见本文最后的背照式生产工序流程图。
注：邻近的像元本身也会发生“争斗”（串扰），我们将3个像元形象化地比喻为“爱争斗的三兄弟”——“Spike”、“Jerry”、“Tom”。
从图像传感器的发展史来看，前照式像元出现较早，结构从上至下依次为：微透镜→滤光片→金属层→像元（位于基板内部的上表面）→基板（此处特指像元下方的基板区域）。前照式最大的特点在于，受制于当时的工艺水平，金属层位于像元之上。因此，光线抵达像元进行成像之前，必须先经过金属层的“考验”。受到金属层的阻碍（光线反射等），相当一部分光线无法被有效利用，进而会限制图像成像效果。
随着工艺的改良，出现了背照式像元。其结构与前照式像元类似，从上至下依次为：微透镜→滤光片→像元（此处像元依托的基板已被极大减薄）→金属层→第二层支撑基板。不过，背照式最大的特点在于，金属层位于像元之下。这样光线可以直接抵达像元，改善了在低照度环境下的成像质量。另外，由于被放置在了底层，金属层获得了更为灵活与独立的空间，可以实现更多层的金属布线。
从前照式到背照式，看似只是内部器件顺序上的简单调整，其实更是工艺水平的革新。通过将像元置于金属层之上，意味着承载像元的基板要非常薄，约是前照式像元的1/100。依赖工艺的革新，背照式像元最终才得以实现（可以想见，背照式像元生产成本也相对较高）。
除了结构与成像效果上的差异，具体到生产工艺上，前照式与背照式也有不小区分。如图4所示，背照式的制作多出了“倒扣”“晶圆减薄”等环节，工艺要求更高的同时，制作成本也会比前照式高。同时，正是由于背照式工艺的进步，CIS(全称CMOS image sensor)的性能才得以大幅提升，最终替代CCD(全称charge coupled device)成为了图像传感器的主流。
