CN110383481A - 固态成像装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本技术涉及一种能够改善像素特性的固态成像装置和电子设备。提供的固态成像装置包括：形成在半导体层上的第一电极；形成在第一电极上的光电转换层；形成在所述光电转换层上的第二电极；和设置在第一电极和相邻的第一电极之间并且电气绝缘的第三电极。第三电极的电压被控制为对应于检测结果的电压，所述检测结果能够对电荷的排出或电荷的转移辅助的控制起贡献。本技术例如可以适用于CMOS图像传感器。

Description

固态成像装置和电子设备
技术领域
本技术涉及一种固态成像装置和电子设备，尤其涉及可以改善像素特性的固态成像装置和电子设备。
背景技术
关于诸如CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器等固态成像装置，公开了其中设置遮蔽电极以用于像素的下部电极之间的分离的技术(例如，参见PTL 1)。
在固态成像装置中，配置遮蔽电极使得可以防止像素之间的连接，通过施加横向电场来提高电荷的读出速度，并且将未读出的不必要的电荷排出。
[引用文献列表]
[专利文献]
[PTL 1]PCT专利公开No.WO2013/001809
发明内容
[技术问题]
顺便提及的是，在一些情况下，下部电极和遮蔽电极之间的不适宜电压差会使像素特性劣化，需要用于抑制像素特性的劣化的技术。
鉴于这种情况，提出了本技术，并且可以改善像素特性。
[解决问题的方案]
根据本技术第一方面的固态成像装置是如下的固态成像装置，包括：形成在半导体层上的第一电极；形成在第一电极上的光电转换层；形成在所述光电转换层上的第二电极；和设置在第一电极和相邻的第一电极之间并且电气绝缘的第三电极，其中第三电极的电压被控制为对应于检测结果的电压，所述检测结果能够对电荷的排出或电荷的转移辅助的控制起贡献。
在根据本技术的第一方面的固态成像装置中，设置在形成于半导体层上的相邻的第一电极之间并且电气绝缘的第三电极的电压被控制为对应于检测结果的电压，所述检测结果能够对电荷的排出或电荷的转移辅助的控制起贡献。
根据本技术第二方面的电子设备是如下的安装有固态成像装置的电子设备，所述固态成像装置包括：形成在半导体层上的第一电极；形成在第一电极上的光电转换层；形成在所述光电转换层上的第二电极；和设置在第一电极和相邻的第一电极之间并且电气绝缘的第三电极，其中第三电极的电压被控制为对应于检测结果的电压，所述检测结果能够对电荷的排出或电荷的转移辅助的控制起贡献。
在根据本技术的第二方面的电子设备中，设置在形成于半导体层上的相邻的第一电极之间并且电气绝缘的第三电极的电压被控制为对应于检测结果的电压，所述检测结果能够对电荷的排出或电荷的转移辅助的控制起贡献。
根据本技术第一方面的固态成像装置或根据本技术第二方面的电子设备可以是独立装置或构成一个装置的内部块。
[发明的有益效果]
根据本技术的第一和第二方面，可以改善像素特性。
请注意，这里记载的效果不必受到限制，并且可以是本公开中记载的任何效果。
附图说明
图1是示出本技术适用的固态成像装置的实施方案的构成例的图。
图2是示出一般像素的结构的断面图。
图3是示出一般像素的结构的断面图。
图4是示出一般像素的结构的断面图。
图5是示出根据本技术的像素的结构的断面图。
图6是示出根据本技术的像素的结构的平面图。
图7是示出根据第一实施方案的像素的结构的断面图。
图8是示出根据第一实施方案的像素的结构的断面图。
图9是示出根据第一实施方案的像素的结构的断面图。
图10是示出根据第一实施方案的第一控制方法的图。
图11是示出根据第一实施方案的第一控制方法的图。
图12是示出根据第一实施方案的第一控制方法的图。
图13是示出根据第一实施方案的第二控制方法的图。
图14是示出根据第一实施方案的第三控制方法的图。
图15是示出根据第一实施方案的第四控制方法的图。
图16是示出根据第一实施方案的第五控制方法的图。
图17是示出根据第二实施方案的像素的结构的断面图。
图18是示出根据第二实施方案的像素的结构的平面图。
图19是示出根据第三实施方案的像素的结构的平面图。
图20是示出根据第三实施方案的像素的结构的平面图。
图21是示出根据第三实施方案的像素的结构的平面图。
图22是示出根据第四实施方案的像素的结构的平面图。
图23是示出针对遮蔽电极设定的电压的示例的图。
图24是示出具有本技术适用的固态成像装置的电子设备的构成例的框图。
图25是示出本技术适用的固态成像装置的使用例的图。
图26是示出车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。
图27是帮助说明车外信息检测部和成像部的安装位置的示例的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图说明本技术的实施方案。请注意，说明遵循以下顺序。
1.固态成像装置的构成
2.本技术的概述
3.第一实施方案：设定遮蔽电极的最佳电压的控制
4.第二实施方案：分割的下部电极的结构
5.第三实施方案：遮蔽电极的配置变化
6.第四实施方案：遮蔽电极的其他配置变化
7.变形例
8.电子设备的构成
9.固态成像装置的使用例
10.移动体的应用例
<1.固态成像装置的构成>
(固态成像装置的构成例)
图1是示出本技术适用的固态成像装置的实施方案的构成例的图。
图1中的CMOS图像传感器10是使用CMOS(互补金属氧化物半导体)的固态成像装置的示例。CMOS图像传感器10经由光学透镜系统(图中未示出)从被摄体获取入射光(图像光)，并将在成像面上形成图像的入射光的量以像素为单位转换为电气信号，以输出电气信号作为像素信号。
在图1中，CMOS图像传感器10包括像素阵列部11、垂直驱动电路12、列信号处理电路13、水平驱动电路14、输出电路15、控制电路16和输入/输出端子17。
在像素阵列部11中多个像素100二维地(以矩阵形式)配置。各像素100包括作为光电转换部的光电二极管(PD)和多个像素晶体管。例如，像素晶体管包括传输晶体管、复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管。
例如，垂直驱动电路12包括移位寄存器，选择预定的像素驱动线21，并将用于驱动像素100的脉冲供给到所选择的像素驱动线21，以驱动每行中的像素100。也就是说，垂直驱动电路12在垂直方向上顺次地逐行选择性地扫描像素阵列部11中的各像素100，并且将基于在各像素100的光电二极管中根据接收到的光量生成的信号电荷(电荷)的像素信号通过垂直信号线22供给到列信号处理电路13。
列信号处理电路13针对像素100的各列配置，并且针对各像素列，对从一行中的像素100输出的信号进行处理，例如，消除噪声。例如，列信号处理电路13执行诸如相关双采样(CDS)和AD(模拟数字)转换等信号处理，以去除像素固有的固定模式噪声。
例如，水平驱动电路14包括移位寄存器，通过顺次地输出水平扫描脉冲来顺次地选择各个列信号处理电路13，并使各个列信号处理电路13将像素信号输出到水平信号线23。
输出电路15通过水平信号线23处理和输出从各个列信号处理电路13顺次地供给的信号。应该注意，在输出电路15中，例如，在某些情况下仅执行缓冲，并且在其他情况下，执行黑电平的调整、列间不均匀的校正、各种数字信号处理等。
控制电路16控制CMOS图像传感器10中的各部分的操作。
另外，控制电路16基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟信号来生成作为垂直驱动电路12、列信号处理电路13、水平驱动电路14等的操作基准的时钟信号或控制信号。控制电路16将生成的时钟信号和控制信号输出到垂直驱动电路12、列信号处理电路13、水平驱动电路14等。
输入/输出端子17与外部交换信号。
如上所述构造的图1中的CMOS图像传感器10被认为是称为列AD类型的CMOS图像传感器，其中用于执行CDS处理和AD转换处理的列信号处理电路13针对各像素列配置。另外，例如，图1中的CMOS图像传感器10可以是背面照射型CMOS图像传感器。
<2.本技术的概述>
(一般像素的结构)
首先，参照图2～图4的断面图对一般像素900的结构进行说明。
在图2中，在一般像素900中，在半导体层911的上层上层叠有层间绝缘层912和光电转换层915。在光电转换层915的上面和下面上形成有用于读出通过光电转换层915光电转换的电荷(信号电荷)的上部电极916和下部电极913。
由上部电极916和下部电极913读出的电荷累积在形成于半导体层911上的浮动扩散(FD)区域921中，并转换为电压信号。
在图2中，在形成于各像素900中的下部电极913之间，即，在相邻的下部电极913之间，形成有与下部电极913电气绝缘的遮蔽电极914。遮蔽电极914形成为包围形成在各像素900上的下部电极913，并且电位(电压)是固定的。
顺便提及的是，遮蔽电极914和下部电极913之间的极大电压差引起电荷从遮蔽电极914注入的问题。图2示意性地示出其中由图中的“e-”表示的电荷从遮蔽电极914侧注入到下部电极913侧的读出区域的状态。
另外，当不必要地增大了遮蔽电极914和下部电极913之间的电压差时，从遮蔽电极914排出的电荷变多，并且传感器感度降低。图3示意性地示出其中由图中的“e-”表示的电荷从遮蔽电极914不必要地排出的状态。此时，下部电极913侧的读出区域A(由图中虚线包围的区域)变窄，因此读出电荷减少。
另一方面，遮蔽电极914和下部电极913之间的极小电压差引起如下的问题：生成太多而无法读出的过量电荷，导致残像。图4示意性地示出这样的状态，其中尽管作为由图中的“e-”表示的电荷的从遮蔽电极914排出的电荷的量很少，但是由于下部电极913侧的读出区域A(由图中虚线包围的区域)太宽，所以生成了太多而无法读出的过量电荷。此时，未排出的电荷不能被读出而保留，导致残像。
如上所述，由于在一般像素900中，遮蔽电极914的电压未被设定为最佳电压(可变电压)，所以可能存在其中造成遮蔽电极914和下部电极913之间的电压差过大(遮蔽电极914的电压过高)的情况或者其中造成其间的电压差过小(遮蔽电极914的电压过低)的情况。
因此，在本技术中，遮蔽电极914的电压能够被设定为最佳电压(可变电压)，以调整遮蔽电极914和下部电极913之间的电压差，从而降低传感器感度并且可以抑制残像的产生，因此可以改善像素的特性。
(本技术中的像素的结构)
图5是示出根据本技术的像素的结构的断面图。
图5示出位于图1的CMOS图像传感器10的像素阵列部11中的二维配置的多个像素中的任意位置处的像素100，作为示例。
在像素100中，在诸如硅基板等半导体层111的上层上层叠有层间绝缘层112和光电转换层115。在光电转换层115的上面和下面上形成有上部电极116和下部电极113，以读出通过光电转换层115光电转换的电荷(信号电荷)。
换言之，作为光入射侧的电极的上部电极116和作为硅基板侧的电极的下部电极113分别形成在光电转换层115的光入射侧和硅基板侧，从而形成其中两个电极夹持光电转换层115以向光电转换层115施加电压的结构。
然而，上部电极116是透明电极，形成在光电转换层115的整个面上，并且对于配置在像素阵列部11中的所有像素是共有的。另一方面，下部电极113是透明电极，并且根据像素间距，针对每个像素形成一个下部电极113。
通过光电转换层115光电转换的电荷(信号电荷)由上部电极116和下部电极113读出，累积在形成于半导体层111中的浮动扩散(FD)区域121中，并转换为电压信号。
在图5中，在形成于各像素100中的下部电极113之间，即，在相邻的下部电极113之间，形成有与下部电极113电气绝缘的遮蔽电极114。
图6是在其中从光入射侧观察针对下部电极113形成的遮蔽电极114的情况下的平面图。如图6所示，遮蔽电极114形成为包围形成在各像素100中的下部电极113。
在本技术中，在像素100中，将形成在相邻的下部电极113之间的遮蔽电极114的电压控制为最佳电压(可变电压)，以调整遮蔽电极114和下部电极113之间的电压差，从而改善像素100的特性。
在下文中，参照第一至第四实施方案对本技术的具体内容进行说明。
<3.第一实施方案>
(第一像素结构)
首先，参照图7～图9的断面图对根据第一实施方案的像素100的结构进行说明。
在像素100中，形成在相邻的下部电极113之间的遮蔽电极114的电压可以被设定为允许将太多而无法读出的过量电荷从遮蔽电极114排出的电压，或者允许下部电极113侧的读出区域在防止感度降低的范围内的电压。
图7示意性地示出其中作为由图中的“e-”表示的电荷的太多而无法读出的过量电荷从遮蔽电极114排出的状态。在图7中，下部电极113侧的读出区域A(由图中虚线包围的区域)在防止传感器感度降低的范围内，因此，作为由图中的“e-”表示的电荷，可以读出的电荷不会减少。
在像素100中，可以将遮蔽电极114的电压限制到电流不在遮蔽电极114和下部电极113之间流动的范围内。图8示意性地示出其中通过限制遮蔽电极114的电压来防止电流(漏电流)在遮蔽电极114和下部电极113之间沿着图中箭头方向流动的状态。
然后，在根据第一实施方案的像素100中，允许将太多而无法读出的过量电荷从遮蔽电极114排出的电压，或者允许下部电极113侧的读出区域A在防止感度降低的范围内的电压被设定为用于遮蔽电极114的最佳电压。
这里，应该注意，最佳电压是指遮蔽电极114的电压，其使传感器感度最大化却不会产生从遮蔽电极114到下部电极113的漏电流，并且不会产生太多而无法读出的过量电荷。
图9示意性地示出这样的状态，其中由图中的区域B表示的遮蔽电极114的电压被控制为最佳电压，以从遮蔽电极114排出作为由图中的“e-”表示的电荷的太多而无法读出的过量电荷。在这种情况下，可以排出不必要的电荷以抑制太多而无法读出的过量电荷的生成，从而可以抑制残像。
在图9中，下部电极113侧的读出区域A在通过将遮蔽电极114的电压控制为最佳电压来防止传感器感度降低的范围内。因此，作为由图中“e-”表示的电荷的读出电荷不会减少。在这种情况下，辅助电荷的读出，获取更多的电荷，从而可以抑制传感器感度的降低。
如上所述，在根据第一实施方案的像素100中，对在相邻的下部电极113之间形成的遮蔽电极114用的最佳电压进行检测，并且将最佳电压设定为遮蔽电极114的电压。在下文中，作为这种最佳电压的控制方法，对第一至第五控制方法进行说明。
(1)第一控制方法
首先，参照图10～图12对第一控制方法进行说明。在该第一控制方法中，根据在曝光之前获得的帧(在下文中，称为前帧图像)的输出，将在曝光期间的遮蔽电极114的电压设定为最佳电压。
图10示出在获得亮图像作为前帧图像的情况下的控制的示例。图10示出这样的状态，其中在获得如图10的A所示的亮图像作为前帧图像F1的情况下，在曝光期间执行如图10的B所示的控制。
也就是说，在对应于前帧图像F1的水平(例如，对比度、亮度的水平等)高于预定阈值并且前帧图像F1被判定为亮图像的情况下，在曝光期间针对遮蔽电极114设定的电压降低，以排出不必要的电荷。
图10的B示意性地示出其中从设定了低电压的遮蔽电极114排出不必要的电荷的状态。如上所述，排出不必要的电荷以抑制太多而无法读出的过量电荷的产生，从而可以抑制在拍摄图像(在前帧图像之后获得的帧图像)上残像的产生。
另一方面，图11示出在获得暗图像作为前帧图像的情况下的控制的示例。图11示出这样的状态，其中在获得如图11的A所示的暗图像作为前帧图像F2的情况下，在曝光期间执行如图11的B所示的控制。
也就是说，在对应于前帧图像F2的水平(例如，对比度、亮度的水平等)低于预定阈值并且前帧图像F2被判定为暗图像的情况下，在曝光期间针对遮蔽电极114设定的电压增大，以获取更多电荷。
图11的B示意性地示出这样的状态，其中在针对遮蔽电极114设定高电压的情况下，在下部电极113侧的读出区域A中获取更多的电荷。如上所述，遮蔽电极114辅助电荷的转移，以获取更多电荷，从而可以抑制传感器感度的降低。
图12示出在其中通过外部控制电路50来设定与前帧图像的输出相对应的遮蔽电极114的电压的情况下的构成。
在图12中，基于从CMOS图像传感器10输出的先前图像帧的分析结果，控制电路50执行控制(反馈控制)，使得在曝光期间针对遮蔽电极114设定的电压是最佳的。
具体地，在前帧图像被判定为亮图像的情况下，控制电路50将遮蔽电极114的电压设定为低值，并且在前帧图像被判定为暗图像的情况下，控制电路50将遮蔽电极114的电压设定为高值。
在该反馈控制中，通过控制电路50针对遮蔽电极114设定的电压的高低根据与下部电极113的电压的电压差来确定。在下部电极113的电压低的情况下，可以通过增大遮蔽电极114的电压来辅助电荷的转移。另一方面，在下部电极113的电压高的情况下，可以通过降低遮蔽电极114的电压来排出不必要的电荷。另外，例如，可以根据要辅助转移的电荷量、要排出的不必要电荷的量等来判定针对遮蔽电极114设定的电压的高低。
作为在上述判定中使用的阈值，例如，可以根据前帧图像是亮图像还是暗图像等的判定标准来设定任意值。
虽然图12示出其中控制电路50设置在CMOS图像传感器10的外部的构成，但是控制电路50可以设置在CMOS图像传感器10的内部。在这种情况下，根据第一控制方法的反馈控制通过CMOS图像传感器10内部的控制电路50来执行。
(2)第二控制方法
接着，参照图13对第二控制方法进行说明。在该第二控制方法中，根据像素100的复位电平输出，将在信号电平输出期间的遮蔽电极114的电压设定为最佳电压。
相关双采样(CDS)旨在通过获取复位后获得的复位电平与曝光期间获得的信号电平之间的差值来获得去除了噪声成分的信号成分。在第二控制方法中，通过利用该相关双采样(CDS)的原理，可以将遮蔽电极114的电压设定为最佳电压。
图13示出根据利用相关双采样(CDS)原理的第二控制方法的一系列控制流程。
在图13中，传感器部30对应于CMOS图像传感器10(图1)的像素阵列部11的全部或一部分，并且包括二维配置的像素100。另外，在图13中，CDS电路40对应于CMOS图像传感器10(图1)中的列信号处理电路13的全部或一部分，并执行相关双采样(CDS)。
首先，如图13的A所示，在传感器部30中，在曝光时段之前的短暂的复位时段期间使像素100中的浮动扩散区域121复位，并且将所得到的复位电平输出到CDS电路40。
接着，如图13的B所示，在CDS电路40中，根据从传感器部30输出的复位电平，对在信号电平输出(曝光)期间的遮蔽电极114的电压进行控制(反馈控制)。
也就是说，在对应于复位电平的电平高于预定阈值的情况下，在信号电平输出期间针对遮蔽电极114设定的电压减小，以排出不必要的电荷。另一方面，在对应于复位电平的电平低于预定阈值的情况下，在信号电平输出期间针对遮蔽电极114设定的电压增大，以辅助电荷的转移。
接着，如图13的C所示，在传感器部30中，在曝光期间电荷累积在像素100的浮动扩散区域121中，并且读出与电荷相对应的信号电平并输出到CDS电路40。
此时，在像素100中，从CDS电路40对遮蔽电极114的电压进行反馈控制，从而在复位电平高的情况下，遮蔽电极114的电压被设定为低值，以排出不必要的电荷。因此，可以抑制在拍摄图像上残像的产生。另外，在复位电平低的情况下，遮蔽电极114的电压被设定为高值，以获取更多电荷。因此，可以抑制传感器感度的降低。
最后，如图13的D所示，在CDS电路40中，通过获取从传感器部30输出的复位电平与信号电平之间的差值来执行相关双采样(CDS)，并且输出从去除了噪声成分的信号成分获得的CDS后的拍摄图像。
顺便提及的是，作为在上述判定中使用的阈值，例如，可以根据复位电平输出的高低等的判定标准来设定任意值。
虽然图13示出这样的构成，其中作为列信号处理电路13(图1)，CDS电路40配置在CMOS图像传感器10的内部，但是CDS电路40可以配置在CMOS图像传感器10的外部。在这种情况下，配置在CMOS图像传感器10外部的CDS电路40根据第二控制方法来执行反馈控制。
(3)第三控制方法
接着，参照图14对第三控制方法进行说明。在第三控制方法中，根据从温度传感器获得的温度的检测结果，将成像期间的遮蔽电极114的电压设定为最佳电压。
图14示出在其中外部控制电路50根据来自温度传感器35的温度的检测结果来设定遮蔽电极114的电压的情况下的构成。
在图14中，温度传感器35与传感器部30一起配置在CMOS图像传感器10的内部。传感器部30对应于像素阵列部11(图1)的全部或一部分，并且包括二维配置的像素100。也就是说，在图14中，在设置于传感器部30上的像素100的附近设有温度传感器35。
虽然图14的构成示出其中温度传感器35设置在CMOS图像传感器10的内部的情况作为示例，但是温度传感器35可以设置在CMOS图像传感器10的外部。
温度传感器35定期检测CMOS图像传感器10内部的温度，并将温度的检测结果输出到控制电路50。
根据从温度传感器35输出的温度的检测结果，控制电路50控制(反馈控制)在成像期间的遮蔽电极114的电压。
也就是说，在与温度传感器35检测到的温度相对应的电平高于预定阈值的情况下，在成像期间针对遮蔽电极114设定的电压减小，以排出不必要的电荷。结果，可以抑制在拍摄图像上残像的产生。
另一方面，在与温度传感器35检测到的温度相对应的电平低于预定阈值的情况下，在成像期间针对遮蔽电极114设定的电压增大，以辅助电荷的转移。结果，可以抑制传感器感度的降低。
顺便提及的是，作为在上述判定中使用的阈值，例如，可以根据检测到的温度的高低等的判定标准来设定任意值。
虽然图14示出其中控制电路50设置在CMOS图像传感器10的外部的构成，但是控制电路50可以设置在CMOS图像传感器10的内部。在这种情况下，CMOS图像传感器10内部的控制电路50根据第三控制方法来执行反馈控制。
(4)第四控制方法
接着，参照图15对第四控制方法进行说明。在第四控制方法中，根据遮光像素的输出，将在成像期间的遮蔽电极114的电压设定为最佳电压。
图15示出在其中外部控制电路50根据遮光像素32的输出来设定针对有效像素31设置的遮蔽电极114的电压的情况下的构成。
在图15中，传感器部30对应于像素阵列部11(图1)的全部或一部分，并且包括二维配置的像素100。也就是说，在传感器部30上二维排列的多个像素100中，有效像素31和遮光像素32是任意像素，并且除了遮光像素32之外的像素都被视为有效像素31。
这里，遮光像素32也被称为OPB(光学黑)像素，并且具有与有效像素31的结构类似的结构，但是被构造成使得光被遮光膜遮蔽并因此入射光无法到达。可以通过从遮光像素32输出的信号确定黑色基准。例如，遮光像素32配置在有效像素31配置于其上的区域的周围(其附近区域)。
根据从遮光像素32输出的信号，控制电路50控制(反馈控制)在成像期间的有效像素31的遮蔽电极114的电压。
也就是说，在其中对应于来自遮光像素32的输出的电平高于预定阈值的情况下，在成像期间的针对设置成用于有效像素31的遮蔽电极114设定的电压减小，以排出不必要的电荷。结果，可以抑制在拍摄图像上残像的产生。
另一方面，在其中对应于来自遮光像素32的输出的电平低于预定阈值的情况下，在成像期间的针对设置成用于有效像素31的遮蔽电极114设定的电压增大，以辅助电荷的转移。结果，可以抑制传感器感度的降低。
顺便提及的是，作为在上述判定中使用的阈值，例如，可以根据用于遮光像素32的输出电平的高低等的判定标准来设定任意值。
虽然图15示出其中控制电路50设置在CMOS图像传感器10的外部的构成，但是控制电路50可以设置在CMOS图像传感器10的内部。在这种情况下，CMOS图像传感器10内部的控制电路50根据第四控制方法来执行反馈控制。
(5)第五控制方法
最后，参照图16对第五控制方法进行说明。在第五控制方法中，根据针对CMOS图像传感器10设定的增益，将在成像期间的遮蔽电极114的电压设定为最佳电压。
图16示出在其中外部控制电路50根据设定增益来设定遮蔽电极114的电压的情况下的构成。
控制电路50设定针对CMOS图像传感器10的增益。另外，根据预先设定的增益，控制电路50控制(反馈控制)在成像期间的遮蔽电极114的电压。
也就是说，在对应于预先设定的增益的电平低于预定阈值的情况下，针对遮蔽电极114设定的电压减小，以排出不必要的电荷。结果，可以抑制在拍摄图像上残像的产生。
另一方面，在对应于预先设定的增益的电平高于预定阈值的情况下，针对遮蔽电极114设定的电压增大，以辅助电荷的转移。结果，可以抑制传感器感度的降低。
顺便提及的是，作为在上述判定中使用的阈值，例如，可以根据设定增益的高低等的判定标准来设定任意值。
虽然图16示出其中控制电路50设置在CMOS图像传感器10的外部的构成，但是控制电路50可以设置在CMOS图像传感器10的内部。在这种情况下，CMOS图像传感器10内部的控制电路50根据第五控制方法来执行反馈控制。
尽管在上文中将第一控制方法至第五控制方法说明为根据第一实施方案的控制方法，但是这些控制方法仅是示例，并且可以使用其他控制方法。
<4.第二实施方案>
(第二像素结构)
接着，参照图17和图18对根据第二实施方案的像素结构进行说明。
图17是示出根据第二实施方案的像素结构的断面图。
在图17的像素100中，上述的下部电极113(图5等)被分成累积电极131、转移电极132和读出电极133。另外，在光电转换层115的下面的除了读出电极133的上面的一部分之外的区域形成有绝缘膜141。
累积电极131是用于累积电荷的电极。转移电极132是用于转移累积电极131中累积的电荷的电极。读出电极133是用于读出从转移电极132转移的电荷的电极。
通过光电转换层115光电转换的电荷由上部电极116和读出电极133读出，累积在形成于半导体层111中的浮动扩散(FD)区域中，并转换成电压信号。
图18是在其中从光入射侧观察针对累积电极131、转移电极132和读出电极133形成的遮蔽电极114的情况下的平面图。如图18所示，遮蔽电极114形成为包围形成在各像素100上的累积电极131、转移电极132和读出电极133。
在第二实施方案中，可以将形成在相邻的像素100中的累积电极131、转移电极132和读出电极133之间的遮蔽电极114的电压控制为最佳电压，以改善像素100的特性。
在第二实施方案中，作为用于将遮蔽电极114的电压控制为最佳电压的方法，可以使用在前面的第一实施方案中说明的第一控制方法至第五控制方法中的任何控制方法。
<5.第三实施方案>
(第三像素结构)
接着，参照图19～图21对根据第三实施方案的像素结构进行说明。
由于根据第三实施方案的像素100的断面结构类似于图5中所示的像素100的断面结构，所以在第三实施方案中省略了对其的说明。
图19～图21是在其中从光入射侧观察针对下部电极113形成的遮蔽电极114的情况下的平面图。如图19～图21所示，遮蔽电极114形成为包围针对各像素100形成的下部电极113。
图19示出在其中针对所有像素设置一个遮蔽电极114的情况下的构成。
在图19中，针对在像素阵列部11(图1)中二维配置的所有像素100，一个遮蔽电极114以格子状形成，并且针对各像素100形成的下部电极113被共同的遮蔽电极114包围。
在这种情况下，遮蔽电极114的电压被所有像素共同控制。为此，与其中通过一个像素单位或多个像素单位执行控制的情况相比，可以更容易地将遮蔽电极114的电压控制为最佳电压。
图20示出在其中针对一个像素设置一个遮蔽电极114的情况下的构成。
在图20中，在像素阵列部11(图1)中二维配置的各个像素100上，一个遮蔽电极114以方形形状形成，并且针对各像素100形成的下部电极113分别被不同的遮蔽电极114包围。
在这种情况下，可以针对各个像素控制遮蔽电极114的电压。因此，与其中通过全像素单位或多个像素单位执行控制的情况相比，可以更精细地将遮蔽电极114的电压控制为最佳电压。然而，在图20中，不仅可以针对各个像素控制电压，而且可以针对所有像素共同控制电压或者通过多个像素单位控制电压。
图21示出在其中针对多个像素设置一个遮蔽电极114的情况下的构成。
在图21中，针对通过对在像素阵列部11(图1)中二维配置的多个像素进行分组而得到的每个单位形成一个遮蔽电极114，并且在每组中形成在各像素100上的下部电极113被共同的遮蔽电极114包围。例如，在图21的示例中，各像素以四个像素为单位进行分组，并且针对四个像素，一个遮蔽电极114以田字型形成。
在这种情况下，遮蔽电极114的电压可以由多个像素单位控制。为此，与其中针对所有像素共同进行控制的情况相比，可以更精细地将遮蔽电极114的电压控制为最佳电压。另外，与其中通过一个像素单位执行控制的情况相比，可以更容易地将遮蔽电极114的电压控制为最佳电压。然而，在图21中，电压不仅可以以多个像素为单位控制，而且可以针对所有像素共同控制。
在第三实施方案中，可以将形成在相邻的像素100的下部电极113之间的遮蔽电极114的电压控制为最佳电压，以改善像素100的特性。
在第三实施方案中，作为用于将遮蔽电极114的电压控制为最佳电压的方法，可以使用在前面的第一实施方案中说明的第一控制方法至第五控制方法中的任何控制方法。
在上述说明中，尽管将针对各像素100形成的下部电极113说明为被遮蔽电极114包围，但是遮蔽电极114形成在下部电极113的四边中的至少一边上就足够了。
例如，在针对如图21所示的四个像素，一个遮蔽电极114以田字型形成的情况下，可以省略遮蔽电极114的十字形部分。然而，在下部电极113的周围被遮蔽电极114包围的情况下，可以更加改善像素100的特性。
<6.第四实施方案>
(第四像素结构)
接着，参照图22对根据第四实施方案的像素结构进行说明。
由于根据第四实施方案的像素100的断面结构基本类似于图5中所示的像素100的断面结构，所以这里省略了对其的说明。
图22是在从光入射侧观察针对下部电极113形成的遮蔽电极114的情况下的平面图。如图22所示，遮蔽电极114-1和遮蔽电极114-2形成为双重包围针对各像素100形成的下部电极113。
在图22中，针对在像素阵列部11(图1)中二维配置的各像素100，两个遮蔽电极114-1和114-2形成为具有不同尺寸的方形形状，并且针对各像素100形成的下部电极113被不同的遮蔽电极114-1和114-2双重包围。
在这种情况下，可以针对各个像素控制两个遮蔽电极114-1和114-2的电压。此时，遮蔽电极114-1和114-2可以共同控制或单独控制。因此，与其中针对所有像素共同执行控制或由多个像素单位执行控制的情况相比，可以更精细地将遮蔽电极114的电压控制为最佳电压。然而，电压不仅可以以一个像素为单位控制，而且可以针对所有像素共同控制或者通过多个像素单位控制。
在第四实施方案中，可以将形成在相邻的像素100的下部电极113之间的遮蔽电极114-1和114-2的电压控制为最佳电压，以改善像素100的特性。
在第四实施方案中，作为用于将遮蔽电极114的电压控制为最佳电压的方法，可以使用在前面的第一实施方案中说明的第一控制方法至第五控制方法中的任何控制方法。
在上面的说明中，虽然说明了其中针对各像素100形成的下部电极113由遮蔽电极114-1和遮蔽电极114-2双重包围的情况，但是下部电极113可以由更多数量的遮蔽电极114三重或多重包围。例如，在这种情况下，通过分别控制叠加形成的各个遮蔽电极114，可以更精细地控制电压。
(总结)
如上所述，在本技术中，在将第一实施方案中描述的遮蔽电极114的电压控制为最佳电压的前提下，可以采用第二至第四实施方案中描述的结构。
图23表示在第一实施方案中描述的控制方法中在增益、温度和光量被取作因子的情况下设定的遮蔽电极114的电压的示例。
在增益高的情况下，下部电极113的电压低，因此为了辅助电荷的转移，将遮蔽电极114的电压设定为高值。另一方面，在增益低的情况下，下部电极113的电压高，因此为了排出电荷，将遮蔽电极114的电压设定为低值。
在温度高的情况下，电荷容易读出，因此为了排出电荷，将遮蔽电极114的电压设定为低值。另一方面，在温度低的情况下，电荷难以读出，因此为了辅助电荷的转移，将遮蔽电极114的电压设定为高值。
在光量大的情况下，下部电极113的电压高，因此为了排出电荷，将遮蔽电极114的电压设定为低值。另一方面，在光量小的情况下，下部电极113的电压低，因此为了辅助电荷的转移，将遮蔽电极114的电压设定为高值。
如上所述，第一实施方案中描述的控制方法执行控制，使得根据检测结果将遮蔽电极114的电压设定为最佳电压，该检测结果能够对电荷的排出或转移的控制起贡献。该检测结果可以包括关于光量(包括增益)或温度的检测结果中的至少一个。
<7.变形例>
在以上说明中，尽管CMOS图像传感器10(图1)说明为背面照射型，但是可以采用例如前面照射型等的另一种结构。在以上说明中，尽管CMOS图像传感器10说明为固态成像装置，但是本技术也可以适用于其他图像传感器，例如，CCD(电荷耦合器件)图像传感器等。
在以上说明中，控制电路50说明为设置在CMOS图像传感器10的外部或内部，但是在控制电路50设置在CMOS图像传感器10的外部的情况下，例如，控制电路50被构造成CPU(中央处理单元)，以允许利用软件处理进行控制。在控制电路50设置在CMOS图像传感器10的内部的情况下，控制电路50可以与控制电路16(图1)共用或不同。
<8.电子设备的构成>
图24是示出包括本技术适用的固态成像装置的电子设备的构成例的框图。
电子设备1000例如是包括诸如数字静态相机和摄像机等成像装置、诸如智能电话和平板型终端等便携式终端装置等的电子设备。
电子设备1000包括固态成像装置1001、DSP电路1002、帧存储器1003、显示部1004、记录部1005、操作部1006和电源部1007。在电子设备1000中，DSP电路1002、帧存储器1003、显示部1004、记录部1005、操作部1006和电源部1007经由总线1008彼此连接。
固态成像装置1001对应于上述的CMOS图像传感器10(图1)。对于二维地配置在像素阵列部11(图1)中的像素100，执行控制使得将最佳电压设定为形成在相邻的下部电极113之间的遮蔽电极114的电压。
DSP电路1002是处理从固态成像装置1001供给的信号的相机信号处理电路。DSP电路1002输出通过处理来自固态成像装置1001的信号而获取的图像数据。帧存储器1003以帧为单位临时保持由DSP电路1002处理的图像数据。
显示部1004例如包括诸如液晶面板和有机EL(电致发光)面板等面板型显示装置，并且显示由固态成像装置1001成像的运动图像或静止图像。记录部1005将由固态成像装置1001成像的运动图像或静止图像的图像数据记录在诸如半导体存储器和硬盘等记录介质上。
操作部1006根据使用者的操作输出用于电子设备1000的各种功能的操作命令。电源部1007适宜地将作为DSP电路1002、帧存储器1003、显示部1004、记录部1005和操作部1006的操作电源的各种电源供给到这些供给对象。
如上所述地构成电子设备1000。如上所述，本技术适用于固态成像装置1001。具体地，CMOS图像传感器10(图1)可以适用于固态成像装置1001。通过将本技术适用于固态成像装置1001，在各像素100中，将最佳电压设定为形成在相邻的下部电极113之间的遮蔽电极114的电压。因此，可以改善像素特性以抑制残像的产生和传感器感度的降低。
<9.固态成像装置的使用例>
图25是示出本技术适用的固态成像装置的使用例的图。
CMOS图像传感器10(图1)例如可以用于感测诸如可见光、红外光、紫外光和X射线等光的各种情况，如下所述。也就是说，如图25所示，CMOS图像传感器10不仅可以用于拍摄图像以用于鉴赏的装置的领域，而且还可以用于例如交通领域、家用电器领域、医疗保健领域、安保领域、美容护理领域、运动领域、农业领域等。
具体地，在鉴赏领域中，例如，CMOS图像传感器10可以用于拍摄图像以用于鉴赏的装置(例如，图24的电子设备1000)，例如数字相机、智能手机和带有相机功能的移动电话。
在交通领域中，例如，CMOS图像传感器10可以用于交通用装置，例如，用于拍摄车辆的前方、后方、周围、内部等的车载用传感器、用于监视行驶车辆和道路的监视相机以及用于测量车辆间距离等的测距传感器，以用于诸如自动停车等安全驾驶、识别驾驶员的状况等。
在家用电器领域中，例如，CMOS图像传感器10可以用于家用电器用装置，例如，电视机、冰箱和空调，以拍摄使用者的姿态并根据该姿态来操作电器。在医疗保健领域中，例如，CMOS图像传感器10可以用于医疗保健用装置，例如，内窥镜或用于通过接收红外光进行血管造影的装置。
在安保领域中，例如，CMOS图像传感器10可以用于安保用装置，例如，用于预防犯罪的监视相机或用于个人身份认证的相机。在美容护理领域中，例如，CMOS图像传感器10可以用于美容护理用装置，例如，用于拍摄皮肤的皮肤测量仪和用于拍摄头皮的显微镜。
在运动领域中，例如，CMOS图像传感器10可以用于运动用装置，例如，用于运动用途等的可穿戴式相机或运动相机。在农业领域中，例如，CMOS图像传感器10可以用于农业用装置，例如，用于监视田地和农作物的状况的相机。
<10.移动体的应用例>
本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，本公开的技术可以被实现为待安装在诸如汽车、电动汽车、混合电动汽车、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、船舶和机器人等任何类型的移动体上的装置。
图26是示出作为根据本公开实施方案的技术可以适用的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的概略构成例的框图。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001连接在一起的多个电子控制单元。在图26所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、主体系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和综合控制单元12050。此外，作为综合控制单元12050的功能构成，示出了微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作诸如用于产生如内燃机或驱动电机等车辆的驱动力的驱动力产生装置、用于向车轮传递驱动力的驱动力传递机构、用于调节车辆的转向角的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动装置等的控制装置。
主体系统控制单元12020根据各种程序来控制安装到车体的各种装置的操作。例如，主体系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动窗装置或诸如头灯、尾灯、刹车灯、转向信号灯或雾灯等各种灯的控制装置。在这种情况下，用于代替按键的从便携式装置传递的无线电波或各种开关的信号可以输入到主体系统控制单元12020。主体系统控制单元12020接收无线电波或信号的输入并控制车辆的门锁装置、电动窗装置、灯等。
车外信息检测单元12030检测安装车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与成像部12031连接。车外信息检测单元12030使成像部12031拍摄车辆外部的图像并接收所拍摄的图像。车外信息检测单元12030可以基于接收到的图像进行诸如人、汽车、障碍物、标志、道路上的文字等物体检测处理或距离检测处理。
成像部12031是接收光并输出对应于受光量的电气信号的光学传感器。成像部12031可以输出电气信号作为图像或输出电气信号作为测距信息。此外，由成像部12031接收的光可以是可见光或诸如红外线等不可见光。
车内信息检测单元12040检测关于车辆内部的信息。例如，车内信息检测单元12040与用于检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041连接。例如，驾驶员状态检测部12041包括拍摄驾驶员的图像的相机，并且基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳度或集中度，或者可以判断驾驶员是否在打瞌睡。
例如，微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆内部和外部的信息来计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且可以向驱动系统控制单元12010输出控制指令。例如，微型计算机12051可以进行协调控制，以实现包括车辆的碰撞避免或碰撞缓和、基于车辆之间的距离的追踪行驶、车辆速度保持行驶、车辆碰撞警告、车辆的车道偏离警告等的高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能。
另外，微型计算机12051可以通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆周围的信息来控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等来进行协调控制，以实现其中车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作的自动驾驶等。
另外，微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部的信息将控制指令输出到主体系统控制单元12020。例如，微型计算机12051根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对向车辆的位置来控制头灯，以进行协调控制，以实现诸如将远光灯切换为近光灯等防止眩光。
声音/图像输出部12052将声音和图像输出信号中的至少一种传递到能够在视觉上或听觉上通知车辆乘员或车辆外部的信息的输出装置。在图26的示例中，作为输出装置，音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063被示出。例如，显示部12062可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一种。
图27是示出成像部12031的安装位置的示例的图。
在图27中，作为成像部12031，包括成像部12101，12102，12103，12104和12105。
成像部12101，12102，12103，12104和12105中的每一个设置在例如车辆12100的车头、侧视镜、后保险杠、后门、车内的挡风玻璃的上侧等位置。设置在车头中的成像部12101和设置在车内的挡风玻璃上侧的成像部12105主要获得车辆12100的前方的图像。设置在侧视镜中的成像部12102和12103主要获得车辆12100的侧方的图像。设置在后保险杠或后门中的成像部12104主要获得车辆12100的后方的图像。设置在车辆内部的挡风玻璃的上部的成像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通信号、交通标志、车道等。
顺便提及的是，图27示出了成像部12101～12104的成像范围的示例。成像范围12111表示设置在车头中的成像部12101的成像范围，成像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜中的成像部12102和12103的成像范围，成像范围12114表示设置在后保险杠或后门中的成像部12104的成像范围。例如，由成像部12101～12104拍摄的图像数据被彼此叠加，从而获得车辆12100的从上方看到的鸟瞰图像。
成像部12101～12104中的至少一个可以具有获取距离信息的功能。例如，成像部12101～12104中的至少一个可以是包括多个图像拾取元件的立体相机，或者可以是具有相位差检测用的像素的成像元件。
例如，基于从成像部12101～12104获得的距离信息，微型计算机12051求出距各成像范围12111～12114内的各立体物的距离和距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，从而能够提取位于车辆12100的行驶路线上的特别是最靠近的立体物且在与车辆12100的大致相同的方向上以预定速度(例如，0km/h以上)行驶的立体物作为前方车辆。另外，微型计算机12051可以设定在前方车辆的前方预先确保的车辆之间的距离，并且可以进行自动制动控制(包括追踪行驶停止控制)、自动加速控制(包括追踪行驶开始控制)等。以这种方式，可以进行其中车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作的自动驾驶等的协调控制。
例如，基于从成像部12101～12104获得的距离信息，通过将立体物分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人和电线杆等其他立体物，微型计算机12051可以提取关于立体物的立体物数据，并利用提取的数据自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为可以由车辆12100的驾驶员视觉识别的障碍物和难以视觉识别的障碍物。然后，微型计算机12051判断指示与各障碍物碰撞的危险度的碰撞风险，并且当碰撞风险等于或高于设定值并且存在碰撞的可能性时，微型计算机12051可以通过经由音频扬声器12061和显示部12062向驾驶者输出警告或者经由驱动系统控制单元12010进行强制减速或回避转向，从而能够进行碰撞避免的驾驶辅助。
成像部12101～12104中的至少一个可以是用于检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051可以通过判断行人是否存在于成像部12101～12104的拍摄图像中来识别行人。例如，通过提取作为红外相机的成像部12101～12104的拍摄图像中的特征点的过程以及对指示物体的轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理以判断该物体是否为行人的过程来进行行人的识别。当微型计算机12051判断行人存在于成像部12101～12104的拍摄图像中并且识别出行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使其显示叠加的四边形轮廓线以强调所识别的行人。此外，声音/图像输出部12052可以控制显示部12062，使其在期望的位置显示指示行人的图标等。
如上所述，说明了根据本公开的技术可以适用的车辆控制系统的示例。根据本公开的技术可以适用于上述构成的成像部12101。具体地，图1的CMOS图像传感器10可以适用于成像部12031。根据本公开的技术适用于成像部12031，从而例如可以改善像素特性并且可以抑制残像的产生或降低传感器感度，以获得更高质量的拍摄图像。因此，可以更准确地识别诸如行人等障碍物。
请注意，本技术的实施方案不限于上述实施方案，并且可以在不脱离本技术的主旨的情况下进行各种修改。
此外，本技术可以具有以下构成。
(1)
一种固态成像装置，包括：
形成在半导体层上的第一电极；
形成在第一电极上的光电转换层；
形成在所述光电转换层上的第二电极；和
设置在第一电极和相邻的第一电极之间并且电气绝缘的第三电极，
其中第三电极的电压被控制为对应于检测结果的电压，所述检测结果能够对电荷的排出或电荷的转移辅助的控制起贡献。
(2)
根据(1)所述的固态成像装置，其中所述检测结果包括关于光量或温度的检测结果中的至少一个。
(3)
根据(1)或(2)所述的固态成像装置，其中根据在曝光之前获得的帧图像的输出，反馈控制在曝光期间的第三电极的电压。
(4)
根据(3)所述的固态成像装置，其中
在对应于帧图像的输出的电平高于预定阈值的情况下，降低第三电极的电压以排出不必要的电荷，和
在对应于帧图像的输出的电平低于预定阈值的情况下，增大第三电极的电压以辅助电荷的转移。
(5)
根据(1)或(2)所述的固态成像装置，其中根据包括第一电极和所述光电转换层的像素的复位电平的输出，反馈控制在信号电平输出期间的第三电极的电压。
(6)
根据(5)所述的固态成像装置，其中
在对应于复位电平输出的电平高于预定阈值的情况下，降低在信号电平输出期间的第三电极的电压以排出不必要的电荷，和
在对应于复位电平输出的电平低于预定阈值的情况下，增大在信号电平输出期间的第三电极的电压以辅助电荷的转移。
(7)
根据(1)或(2)所述的固态成像装置，还包括：
温度传感器，
其中根据来自所述温度传感器的温度检测结果，反馈控制在成像期间的第三电极的电压。
(8)
根据(7)所述的固态成像装置，其中
在对应于温度检测结果的电平高于预定阈值的情况下，降低第三电极的电压以排出不必要的电荷，和
在对应于温度检测结果的电平低于预定阈值的情况下，增大第三电极的电压以辅助电荷的转移。
(9)
根据(1)或(2)所述的固态成像装置，其中根据设置在包括第一电极和所述光电转换层的有效像素附近的遮光像素的输出，反馈控制在成像期间的针对所述有效像素设置的第三电极的电压。
(10)
根据(9)所述的固态成像装置，其中
在对应于所述遮光像素的输出的电平高于预定阈值的情况下，降低所述有效像素的第三电极的电压以排出不必要的电荷，和
在对应于所述遮光像素的输出的电平低于预定阈值的情况下，增大所述有效像素的第三电极的电压以辅助电荷的转移。
(11)
根据(1)或(2)所述的固态成像装置，其中根据预先设定的增益，反馈控制在成像期间的第三电极的电压。
(12)
根据(11)所述的固态成像装置，其中
在对应于所述增益的电平低于预定阈值的情况下，降低第三电极的电压以排出不必要的电荷，和
在对应于所述增益的电平高于预定阈值的情况下，增大第三电极的电压以辅助电荷的转移。
(13)
根据(1)～(12)中任一项所述的固态成像装置，其中第一电极被分割成用于累积电荷的累积电极、用于转移电荷的转移电极和用于读出电荷的读出电极。
(14)
根据(1)～(13)中任一项所述的固态成像装置，还包括：
像素阵列部，在其中二维地配置有包括第一电极和所述光电转换层的各像素，
其中在从光入射侧观察第三电极的情况下，第三电极形成为包围所述像素的第一电极。
(15)
根据(14)所述的固态成像装置，其中针对一个像素设置一个或多个第三电极。
(16)
根据(14)所述的固态成像装置，其中针对所有像素或多个像素设置一个第三电极。
(17)
根据(14)所述的固态成像装置，其中第三电极的电压由一个像素单位、多个像素单位或所有像素单位控制。
(18)
根据(1)～(17)中任一项所述的固态成像装置，还包括：
用于控制第三电极的电压的控制电路。
(19)
根据(1)～(17)中任一项所述的固态成像装置，其中第三电极的电压由外部控制电路控制。
(20)
一种安装有固态成像装置的电子设备，所述固态成像装置包括：
形成在半导体层上的第一电极；
形成在第一电极上的光电转换层；
形成在所述光电转换层上的第二电极；和
设置在第一电极和相邻的第一电极之间并且电气绝缘的第三电极，
其中第三电极的电压被控制为对应于检测结果的电压，所述检测结果能够对电荷的排出或电荷的转移辅助的控制起贡献。
[附图标记列表]
10 CMOS图像传感器 11 像素阵列部
12 垂直驱动电路 13 列信号处理电路
14 水平驱动电路 15 输出电路
16 控制电路 17 输入/输出端子
21 像素驱动线 22 垂直信号线
23 水平信号线 30 传感器部
31 有效像素 32 遮光像素
35 温度传感器 40 CDS电路
50 控制电路 100 像素
111 半导体层 112 层间绝缘层
113 下部电极 114,114-1,114-2 遮蔽电极
115 光电转换层 116 上部电极
121 浮动扩散区域 141 绝缘膜
1000 电子设备 1001 固态成像装置
12031 成像部

Claims (20)

1.一种固态成像装置，包括：
形成在半导体层上的第一电极；
形成在第一电极上的光电转换层；
形成在所述光电转换层上的第二电极；和
设置在第一电极和相邻的第一电极之间并且电气绝缘的第三电极，
其中第三电极的电压被控制为对应于检测结果的电压，所述检测结果能够对电荷的排出或电荷的转移辅助的控制起贡献。
2.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中所述检测结果包括关于光量或温度的检测结果中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的固态成像装置，其中根据在曝光之前获得的帧图像的输出，反馈控制在曝光期间的第三电极的电压。
4.根据权利要求3所述的固态成像装置，其中
在对应于帧图像的输出的电平高于预定阈值的情况下，降低第三电极的电压以排出不必要的电荷，和
在对应于帧图像的输出的电平低于预定阈值的情况下，增大第三电极的电压以辅助电荷的转移。
5.根据权利要求2所述的固态成像装置，其中根据包括第一电极和所述光电转换层的像素的复位电平的输出，反馈控制在信号电平输出期间的第三电极的电压。
6.根据权利要求5所述的固态成像装置，其中
在对应于复位电平输出的电平高于预定阈值的情况下，降低在信号电平输出期间的第三电极的电压以排出不必要的电荷，和
在对应于复位电平输出的电平低于预定阈值的情况下，增大在信号电平输出期间的第三电极的电压以辅助电荷的转移。
7.根据权利要求2所述的固态成像装置，还包括：
温度传感器，
其中根据来自所述温度传感器的温度检测结果，反馈控制在成像期间的第三电极的电压。
8.根据权利要求7所述的固态成像装置，其中
在对应于温度检测结果的电平高于预定阈值的情况下，降低第三电极的电压以排出不必要的电荷，和
在对应于温度检测结果的电平低于预定阈值的情况下，增大第三电极的电压以辅助电荷的转移。
9.根据权利要求2所述的固态成像装置，其中根据设置在包括第一电极和所述光电转换层的有效像素附近的遮光像素的输出，反馈控制在成像期间的针对所述有效像素设置的第三电极的电压。
10.根据权利要求9所述的固态成像装置，其中
在对应于所述遮光像素的输出的电平高于预定阈值的情况下，降低所述有效像素的第三电极的电压以排出不必要的电荷，和
在对应于所述遮光像素的输出的电平低于预定阈值的情况下，增大所述有效像素的第三电极的电压以辅助电荷的转移。
11.根据权利要求2所述的固态成像装置，其中根据预先设定的增益，反馈控制在成像期间的第三电极的电压。
12.根据权利要求11所述的固态成像装置，其中
在对应于所述增益的电平低于预定阈值的情况下，降低第三电极的电压以排出不必要的电荷，和
在对应于所述增益的电平高于预定阈值的情况下，增大第三电极的电压以辅助电荷的转移。
13.根据权利要求2所述的固态成像装置，其中第一电极被分割成用于累积电荷的累积电极、用于转移电荷的转移电极和用于读出电荷的读出电极。
14.根据权利要求2所述的固态成像装置，还包括：
像素阵列部，在其中二维地配置有包括第一电极和所述光电转换层的各像素，
其中在从光入射侧观察第三电极的情况下，第三电极形成为包围所述像素的第一电极。
15.根据权利要求14所述的固态成像装置，其中针对一个像素设置一个或多个第三电极。
16.根据权利要求14所述的固态成像装置，其中针对所有像素或多个像素设置一个第三电极。
17.根据权利要求14所述的固态成像装置，其中第三电极的电压由一个像素单位、多个像素单位或所有像素单位控制。
18.根据权利要求1所述的固态成像装置，还包括：
用于控制第三电极的电压的控制电路。
19.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中第三电极的电压由外部控制电路控制。
20.一种安装有固态成像装置的电子设备，所述固态成像装置包括：
形成在半导体层上的第一电极；
形成在第一电极上的光电转换层；
形成在所述光电转换层上的第二电极；和
设置在第一电极和相邻的第一电极之间并且电气绝缘的第三电极，
其中第三电极的电压被控制为对应于检测结果的电压，所述检测结果能够对电荷的排出或电荷的转移辅助的控制起贡献。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112928137A (zh) * 2021-01-28 2021-06-08 上海奕瑞光电子科技股份有限公司 有机光电平板探测器

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10141354B2 (en) * 2014-10-23 2018-11-27 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device and image acquisition device
JP7535707B2 (ja) * 2018-11-07 2024-08-19 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
WO2020095596A1 (ja) * 2018-11-07 2020-05-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
JPWO2020218045A1 (zh) * 2019-04-26 2020-10-29
JP2022177339A (ja) * 2019-10-30 2022-12-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像素子
CN114830339A (zh) * 2020-01-08 2022-07-29 索尼半导体解决方案公司 固态成像装置、成像装置和成像系统
US20230187469A1 (en) * 2020-05-26 2023-06-15 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging element
CN115668502A (zh) * 2020-06-18 2023-01-31 松下知识产权经营株式会社 摄像元件、摄像装置及摄像系统
KR102582153B1 (ko) 2021-11-08 2023-09-22 한양대학교 산학협력단 삼항 정밀도 기반의 행렬곱 연산을 수행하는 디지털 신호 처리 방법 및 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11238867A (ja) * 1997-11-05 1999-08-31 St Microelectronics Inc 受動的電荷読出し用の寄生容量減少
US20160119562A1 (en) * 2014-10-23 2016-04-28 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device and image acquisition device
JP2017055085A (ja) * 2015-09-11 2017-03-16 株式会社東芝 固体撮像装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4274056A (en) * 1978-11-08 1981-06-16 Sundstrand Data Control, Inc. Charge amplifier with minimum offset voltage
JPH06350925A (ja) 1993-06-04 1994-12-22 Ricoh Co Ltd 画像読取装置
JP4649313B2 (ja) * 2005-10-28 2011-03-09 株式会社東芝 固体撮像装置
JP4935486B2 (ja) * 2007-04-23 2012-05-23 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、固体撮像装置の信号処理方法および撮像装置
JP5725988B2 (ja) * 2011-06-13 2015-05-27 キヤノン株式会社 撮像装置およびその制御方法
JPWO2013001809A1 (ja) * 2011-06-30 2015-02-23 パナソニック株式会社 固体撮像装置
JP6555512B2 (ja) * 2014-10-23 2019-08-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置および画像取得装置
DE102016122658B4 (de) * 2015-12-04 2021-07-15 Canon Kabushiki Kaisha Abbildungsvorrichtung und Abbildungssystem
JP2018046039A (ja) * 2016-09-12 2018-03-22 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子および固体撮像装置
EP3701291B1 (en) * 2017-10-26 2023-05-10 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. X-ray detector with cooling system
KR102607389B1 (ko) * 2018-03-12 2023-11-28 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이의 신호 라인 검사 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11238867A (ja) * 1997-11-05 1999-08-31 St Microelectronics Inc 受動的電荷読出し用の寄生容量減少
US20160119562A1 (en) * 2014-10-23 2016-04-28 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device and image acquisition device
JP2017055085A (ja) * 2015-09-11 2017-03-16 株式会社東芝 固体撮像装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112928137A (zh) * 2021-01-28 2021-06-08 上海奕瑞光电子科技股份有限公司 有机光电平板探测器
CN112928137B (zh) * 2021-01-28 2023-10-10 上海奕瑞光电子科技股份有限公司 有机光电平板探测器

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