[發明專利]包含具有硼層的硅襯底的光陰極

有效

• 申請號: 201380050971.0
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN104704640B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 勇-霍·亞歷克斯·莊;約翰·費爾登
• 申請（專利權）人: 科磊股份有限公司
• 主分類號: H01L31/10
• 分類號: H01L31/10
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司11287
• 代理人: 張世俊

相關申請案

本申請案主張2012年8月3日申請的標題為“具有低噪聲和高量子效率的光陰極、高空間分辨率低噪聲圖像傳感器和納入圖像傳感器的檢查系統(Photocathode With Low Noise And High Quantum Efficiency，High Spatial Resolution Low-Noise Image Sensor And Inspection Systems Incorporating an Image Sensor)”的美國臨時專利申請案61/679,200的優先權。

技術領域

本發明大概來說涉及與半導體晶片、光罩或光掩模檢查系統結合使用的低光感測檢測器(傳感器)，且更具體來說涉及用于所述檢查系統的傳感器中的光陰極。

背景技術

光陰極是通常用于光檢測裝置(例如光電倍增管、圖像增強器和電子轟擊CCD(EBCCD))的帶負電電極。光陰極包括光敏化合物，其在受到光的量子(光子)撞擊時由于光電效應響應每一所吸收光子產生一個(或多個)電子。現代光陰極中所用的光敏化合物通常包括堿金屬，因為其低功函數允許電子容易地從光陰極逸出用以由主體圖像傳感器裝置的其它結構檢測。也使用如GaAs和InGaA等復合半導體來制備光陰極，尤其對于紅外敏感裝置來說。過去已制得硅光陰極，但尚未發現顯著商業用途，因為盡管硅有效捕獲光，但極少所產生電子能夠從硅逸出，從而導致低總體效率。

光陰極通常劃分為兩個寬群組：透射式光陰極和反射式光陰極。透射式光陰極通常是形成于窗(例如，玻璃)面向要測量的光源的表面上，并且離開光陰極的電子穿過光陰極的輸出表面以用于檢測(即，電子移動遠離光源)。反射式光陰極通常是形成于不透明金屬電極基極上，其中光進入和電子離開于同一“所照射”表面進行。盡管反射式光陰極簡化了下文所論述光陰極厚度與靈敏度之間的一些折衷，但并不適用于例如圖像增強器和EBCCD裝置等成像裝置(但可適用于一些光電倍增管配置中)。因此，在下文論述中，除非另有說明，否則術語“光陰極”僅指透射式光陰極。

光陰極通常是形成或安裝于適宜主體傳感器的外殼(例如，半導體或真空管)上，并且傳感器外殼經定位使得所照射表面面向目標光源(即，以使得光陰極定位于光源與主體傳感器的電子測量結構之間)。當光子被光陰極吸收時，平均約50％所產生電子將朝向光陰極的所照射側(即，面向光源光子穿過其進入光陰極的側)行進。其它50％光電子將行進到光陰極的輸出表面，并且如果光電子具有足夠能量，那么將朝向傳感器的電子測量結構發射。當電子從光陰極的輸出表面發射時，其通常將由主體傳感器內的電場朝向陽極加速，從而產生指示捕獲一或多個光子的相應可測量電壓或電流。

光電倍增管是包含光陰極、陽極和一系列倍增管電極(dynode)(電極)的真空光電管，其中每一倍增管電極處于相繼比其前一者更大的正電位，且陽極處于比最后一個倍增管電極的正電位高的正電位。從光陰極發射的光電子是通過光陰極-倍增管電極電場來加速且通常將撞擊倍增管電極，從而產生多個待發射二次電子，所述二次電子通過后續倍增管電極-到-倍增管電極電場來加速。幾乎所有的這些二次電子均將撞擊另一倍增管電極并產生更多電子。最終，電子通常將在經多個倍增管電極的多個階段擴增后到達陽極。因此，每次光子被吸收并在正確方向上發射光電子時，光電倍增管產生電流(即，電荷)脈沖。由于所產生電荷等于許多電子上的電荷，因此當增益足夠高時，可產生高于電子學的噪聲級的電荷。因此，光電倍增管可為對在電磁波譜的紫外、可見和近紅外范圍內的光極為敏感的檢測器。這些檢測器使入射光產生的電流在多個倍增管電極階段中倍增高達100百萬倍(即，160dB)，從而能夠在光的入射通量極低時檢測(例如)個別光子。

圖像增強器是另一類型的真空管傳感器裝置，其在光學系統中使用磷光體來增加所檢測光的強度以促進(例如)低光工藝的視覺成像，或用于將不可見光源(例如近紅外或短波紅外)轉化成可見光源。在典型圖像增強器中，從光陰極發射的光電子是朝向涂布有磷光體的透明陽極加速，使得光電子以高能量(通常約1keV到約20keV)撞擊磷光體，此使得磷光體產生許多光子。在一些圖像增強器中，在光陰極與磷光體之間放置微通道板以從每一光電子產生多個二次電子。即使在沒有微通道板的情況下，每一所吸收光子也可在圖像增強器的輸出處產生多個光子。所發射光子通過光學器件(例如光纖束或透鏡)定向到圖像傳感器。由于每一所吸收光子可產生許多輸出光子，因此可檢測并測量極低光能級，在一些條件下可能甚至檢測并測量單一光子。