专利名称：辐射检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造具有辐射敏感(sensitive)表面的辐射检测器的方法，所述 方法包括以下步骤
提供平面(Planar)衬底的步骤，所述衬底示出η掺杂平面和在所述η掺杂平面上形 成的本征层；
在所述本征层上沉积包括硼的层的步骤，由此形成P+型扩散层和包括硼的顶层； 在所述硼上形成导电材料的栅格(grid)的步骤，所述栅格的至少一部分形成在所 述顶层上，所述栅格电连接到所述顶层，而让所述顶层的一部分暴露，所述栅格形成第一电 极；以及
形成与所述η掺杂平面连接的第二电极的步骤。从欧洲专利申请No. ΕΡ2009705知道这样的辐射检测器。
背景技术：
在粒子光学装置中，粒子(例如能量离子或电子)束照射(irradiate)样品 (sample)。结果是，二次辐射(包括背散射电子(BSE)、二次电子(SE)、光子，并且在离子碰 撞的情况下还有二次离子)从样品显现。这种显现辐射用于获得关于样品的信息。作为示例，在扫描电子显微镜(SEM)中，具有例如在200eV和30keV之间的能量的 电子得以聚焦在样品上。注意，这些能量并非绝对限制具有与IOOeV同样低或者更低的能 量的SEM是已知的，具有与50keV同样高的能量的SEM也是已知的。碰撞束(impinging beam)扫描通过样品，并且对于每个扫描位置生成SE和BSE。 BSE典型地具有作为大量初始能量的能量，而SE具有小于50eV的能量，并且当离开样品时 大部分SE甚至具有小于MV的能量。检测SE通常是利用公知的Everhart-Thornley检测器(ET检测器)完成的。ET检 测器利用电场收集SE，使得低能量电子漂移到检测器，在此，它们被加速到例如IOkeV,并 且碰撞到荧光屏幕上。于是用光电倍增管检测该屏幕的光，从而产生与碰撞电子的数量成 比例的信号。具有高得多能量的BSE并不被ET检测器高效地收集，因为它们没有漂移到检测 器，并且检测器仅在距样品的小立体角(solid angle)下被看见。因此，对于BSE，通常使用 固态检测器，例如四象限(quadrant) P-I-N 二极管，其中，电子是在本征层中受检测的。具 有若干keV的能量的电子碰撞二极管，在光电二极管中生成大量电子-空穴对，然后它们被 检测。具有例如20mm直径的二极管典型地安装在样品之上不足5mm，并且在例如π/2球面 度的张开角(opening angle)下被看见。这种光电二极管的缺点在于，当BSE的能量归因于例如初级(primary)束的低能 量而为低时，BSE不穿透二极管表面(所谓的“死区”)而进入有源体积(active volume), BP 耗尽层，在此处，空穴和电子被分开以被电极收集，从而形成信号。换句话说如果耗尽层从 表面移除，则很多电子-空穴对不被检测。
注意，通过使得检测器相对于样品偏置，电子借助其从样品显现的能量可以不同 于它们撞击检测器所具有的能量。还注意，这些检测器也可以用在透射电子显微镜(TEM)中，其中，具有例如在50和 400keV之间的能量的电子照射样品。TEM中检测到的背散射电子典型地具有作为用其照射 样品的能量的大部分的能量。需要具有薄死区和刚好在表面下的有源体积(耗尽层)的光电二极管。欧洲专利申请No. EP2009705中描述具有薄死区的二极管的示例。在该申请的实施例之一中，公开了一种二极管形式的辐射检测器，所述二极管形 成在硅衬底上。η掺杂衬底具有带有本征层的表面，例如形式是在其上形成的外延层，以及 本征层的顶部上的纯硼层，结果是，硼化硅(BxSih)层形成在硼层与本征层之间，以及在硼 化硅层与本征层之间的P+型扩散层，在所述P+型扩散层中硼是掺杂剂材料。耗尽层因而形 成在η掺杂衬底与P+扩散层之间。扩散层可以如I-IOnm那样薄，并且硼层在l-20nm之间。注意，在此背景下，根据期望的耗尽层宽度(电容)，本征层通常是η掺杂的。η掺杂 值可以低至1012cnT3，但可以更高。导电栅格形成在硼层上，由此形成收集空穴的电极。衬 底连接到第二电极，收集电子。因为硼层和硼化硅层是薄的(例如每个3-5nm)，因此具有例 如在200eV和40keV (或者在TEM的情况下高达400keV)之间的能量的电子可以进入被检 测的本征层。还公开的是，保护层可以形成在硼层顶部，以保护器件不受污染。这种保护层例如 是SiO2，因为其对于具有在10-200nm之间的光子能量的电磁辐射是透明的，并且因为其是 对于利用例如氢等离子体进行清洁以移除碳沉积物的抗蚀剂(resistant)。注意，虽然已知的欧洲专利申请No.EP2009705提及“process flows exist to provide a metallic grid without use of isolation layer, e. g. an oxide IayerC^ 在提供金属栅格而不是使用隔离层(例如氧化物层)的工艺流程)”，但却未公开这种工艺。 更具体地说，其没有公开这样的工艺流程即在具有仅若干纳米(例如5nm或更小)厚度的 硼层上提供栅格，而不损及硼层。在其公开中，仅示出这样的实施例例如SiO2W保护层置于硼上，之后形成金属栅 格。这从例如已知申请的图3中可明显看到，在其中示出在保护层上的金属栅格的覆盖。换 句话说，与铝栅格接触的硼层的一部分小于铝栅格在硼层上的投影(projection)。这与已知欧洲专利申请的图6所示的工艺流程形成对比，其中，在用保护层将暴 露的硼层覆盖的(可选)步骤之前，形成栅格。其也未公开哪个工艺用于仅部分地覆盖硼层。虽然当检测具有短波长的光子时SiO2的保护层是可接受的(归因于SiOjf于这些 光子的高透明度)，但保护层的添加增加了在电子进入耗尽区之前要横穿(traverse)的材 料厚度。由此，检测到的电子的最小能量上升。此外，在粒子光学装置中，污染占据主要地 位，并且用例如等离子体进行清洁是公知的。
发明内容
需要一种用于形成与检测低能量的电子兼容的检测器的工艺。为此，用于形成这种检测器的方法的特征在于，导电材料的栅格形成如下用导电 材料层完全覆盖顶层，并且然后通过刻蚀移除所述导电材料层的一部分，所述刻蚀包括干法刻蚀(dry etching)的第一步骤，所述干法刻蚀的步骤限定所述栅格，但让所述硼层的一 部分上的薄导电材料层暴露，之后是湿法刻蚀(wet etching)的第二步骤，所述湿法刻蚀的 步骤从被暴露的硼层的一部分完全移除导电层。发明人意识到，公知干法刻蚀工艺(例如将表面暴露于等离子体)是一种具有良好 限定的刻蚀速率的刻蚀方法。然而，若不使用刻蚀停止(etch stop)，干法刻蚀可能导致对硼层的损坏。在薄硼 层中，这样可能在硼层中产生空穴。这是因为这样的事实硼不是对于用于移除无机材料的 干法刻蚀配方的良好抗蚀剂，并且因此仅很小纳米厚度的层将受干法刻蚀所损坏。使用刻 蚀停止也并非是有吸引力的，因为其涉及额外的工艺步骤，并且可能在被暴露的硼层的部 分上产生残留物(residue)。注意，薄硼层(例如具有3至IOnm厚度(更优选地，在1至5nm之间)的硼层)是优 选的，因为耗尽层然后接近表面，产生能够例如检测低能量电子的检测器。本发明基于这样的领悟湿法刻蚀(例如在稀释的HF (例如0. 55%HF)中浸渍衬底) 是产生高选择性的一种刻蚀方法例如，铝示出比硼(具有小于每分钟Inm的刻蚀速率)更 高的刻蚀速率(在每分钟IOOnm的范围中)。湿法刻蚀的缺点在于，其为各向同性的，并且因此无法用于精确地创建1微米范 围(0. 1 Mm-IOMm)中的线宽。对于湿法刻蚀的替选方式是干法刻蚀。然而，干法刻蚀示出在例如铝与硼之间很 小的选择性或者没有选择性，并且因而不适合于完全刻蚀铝层而让硼层完好。发明人提出一种通过下述步骤聪颖地结合干法刻蚀和湿法刻蚀的所需特性的刻 蚀方法使用干法刻蚀步骤作为第一步骤，结束所述干法刻蚀而薄层仍留在硼层上，之后是 作为第二刻蚀步骤的湿法刻蚀，湿法刻蚀示出对于移除剩余的薄导电材料层而不损及硼层 的足够选择性。发明人因而发现，通过首先采用干法刻蚀步骤，第一步骤限定导电栅格，但让硼层 的多个部分上的薄层暴露，之后是暴露所述多个部分的湿法刻蚀步骤，硼层可以保持完好， 而移除所有导电材料并且让栅格维度非常接近于干法刻蚀所限定的那些。注意，本征层可以形成在η掺杂衬底上，或衬底的η掺杂层上。注意，在引用“硼层”的情况下，应对其进行广义解释，并且其包括对包含不止硼的 各层的引用。重要的是，该层包括不止硼，并且示出良好的导电性。(或者有目的地添加或 者以污染物的形式添加的)添加物可以是例如碳、氧或氮，总计例如高达30%。要说明的是，对于较高数量的添加物，导电硼层可能分裂成隔离硼化合物的海洋 中的导电岛，因而不带来期望的导电层。还要提及的是，其它材料(例如镓)同样可以被添加。注意，即使添加物添加高达50% (例如50%氮和50%硼)，这也不能暗示形成了例如 氮化硼的层，因为50/50%混合物的结晶形式可能不同于晶体。在根据本发明的方法的实施例中，所述检测器包括形成在顶层的至少暴露部分上 的氮化硼、碳化硼、氧化硼或其混合物的保护层，所述保护层具有小于五纳米(更具体地小 于三纳米)的厚度。为了防止归因于例如等离子体清洁而导致对检测器的损坏，顶层的暴露部分优选地覆盖有既薄又由低Z材料制成的保护层，从而可以检测到低能粒子。保护层也应该是薄 的，从而将辐射(例如电子)传递到耗尽区(“有源”区)。通过使用包括硼和轻(light)元素 的保护层，可以形成薄的保护层，并且其对于例如电子示出低散射系数。此外，硼化合物的 保护特性(例如它们的化学抗蚀性及其机械特性)十分良好。注意，硼或硼的一部分可以源于顶层。要指出的是，硼化合物通常也是良好的电绝缘体。当检测低能量粒子时，由于它们 例如受斥自(impelled from)检测器，因此这样可能产生问题。然而，归因于仅若干纳米的 厚度，电荷将隧穿通过保护层到达硼层。注意，在该工艺中，保护层可以覆盖顶层和导电栅格二者。在根据本发明的方法的另一实施例中，在对顶层的暴露部分进行湿法刻蚀之前， 在衬底中形成通孔(through - hole)，在对顶层的暴露部分进行湿法刻蚀之前或者之后， 通孔的内部覆盖有导电层。 该实施例对于制造在粒子光学装置(例如SEM)中使用的检测器是有用的，其中，检 测器安装在样品与产生粒子束的粒子光学镜筒(column)之间，通孔使得粒子束通过。注意，从制造的观点来看，最容易从后侧朝向辐射敏感侧刻蚀通孔。已提及，通孔无需具有恒定直径在很多应用中，优选的是，通孔在辐射敏感侧具 有其最小直径。其可以形成为锥形孔，或者形成为其中具有一个或多个阶梯(step)的柱体。通过用导电层覆盖通孔的内部，该层可以连接到固定电势，以避免通孔的内部的 充电。所述固定电势可以是与第二电极相同的电势，或者稍微不同的电势。将内部与第二 电极连接可以是在检测器上完成的(例如通过用一个连续金属化(metallization)覆盖电 极的后侧和通孔的内部)，或者通过将二者用金属线接在一起。注意，检测器可能通过背刻蚀而局部变薄，以使得通孔的长度最小化。小的孔长度 是优选的，以避免当粒子束通过孔时的充电效应。这种背刻蚀可以是选择性刻蚀，从而产生 衬底(的一部分)的一直到或者靠近本征层的刻蚀，产生晶片材料的最小剩余厚度。孔优选地是圆孔，以避免对穿过与非圆孔关联的孔的束的象散(astigmatism)或 其它光学效应(所谓的多极效应)。在根据本发明的方法的另一实施例中，栅格的导电材料包括Al、Ti、TiN, Co、Mo、 Pd、Pt、W、Au、Ni、Cr、Cu 禾口 / 或 C。配备有铝栅格的一系列实验性(a pilot series)检测器被制造，由此示出铝与该 方法的兼容性，更具体地，与刻蚀方法的兼容性。此外，使用碳作为用于导电层的材料是可预见的，因为这是一种轻材料。众所周 知，低Z材料(例如碳(以及至更小范围的铝))示出与高Z材料相比对X射线量子的很少吸 收。在根据本发明的方法的又一实施例中，所述本征层具有超过IMffl (更具体地大于 lOMffl，最具体地大于40Mm)的厚度，其结果分别是，示出Nmm2的表面积的检测器的电容小于 100XN pF，更具体地小于10XN pF，最具体地小于2. 5XN pF。所述本征层的厚度确定第一电极和第二电极之间的电容，并且其为板电容的 板距离，其中，第一电极和第二电极作为板。电容可以于是得自公式C = ε r. ε o.A/d, 其中，、是各板之间的材料的相对介电常数(对于硅，、=12.85)，ε。是真空电容率(permeativity) (8.854 pF/m)，A是板的表面积(单位m2)，并且d是距离(单位m)。对 于IMm的硅本征层的厚度，这对应于100pF/mm2，对于lOMm，是10pF/mm2，并且对于40Mm是 2.5pF/mm2。在半导体技术中，具有超过IMm的厚度的本征层鲜有使用。然而，当检测粒子 时，各电极之间具有小电容是有利的感应电流非常小250eV电子在硅中至多生成69个电 子/空穴对(因为需要3. 6eV来产生电子/空穴对)，从而产生近似69x1. 6xl0_19 C的电荷 量(charge)。甚至当以此电荷量对小电容器充电时，仅生成十分小的电压假设IOpF的电 容器，那么电压仅为大约 μν。由电流而感应的电压与电容成比例。因此，低电容是优选的， 从而每个检测到的粒子可以生成相对大的输出电压，因此给出较高信噪比。在根据本发明的方法的又一实施例中，所述本征层是外延层。晶片上的外延生长是用于在衬底上形成本征区的公知方法。注意，本征层也可以通过如下方式形成在η掺杂衬底上从一侧纯化(purifying) 所述衬底，并且将杂质清扫(允许它们扩散)到晶片中/上的预定区域。这样的预定区域是 通过高能n_注入而形成的。这样的衬底是由例如瑞典Partille的SiTek Electro Optics AB生产的。在根据本发明的方法的又一实施例中，在形成所述硼层期间以及其之后衬底的温 度保持在750°C之下，更具体地在700°C之下，最具体地在600°C之下。通过将温度保持在750°C之下，更具体地在700°C之下，最具体地在600°C之下，半 导体材料中的硼的迁移率(mobility)是可忽略的，并且因而可以创建薄的ρ+型扩散层。当 温度上升到700°C之上时，纯硼层扩散到半导体中，从而产生更厚的ρ+型扩散层，导致更厚 的死区和进一步从表面移除的耗尽层，并且因而检测到的粒子的更高的最小能量。在根据本发明的方法的又一实施例中，大量检测器形成在所述衬底上，所述检测 器并排放置，或者一个叠在一个的顶上放置。通过在一个衬底的表面处形成若干检测器，例如，通过形成在通孔周围的四个分 段(sector)中布置的四个检测器，可以实现位置敏感检测。这种检测器上的位置敏感检测 是对样品的方向性效应的结果。本领域技术人员所知的是，这可以是地形(topography)的 结果，或者是结晶效应的结果。还已知的是，背散射电子的散射角给出关于样品的元素组分 的信息。优选地，检测器彼此邻近放置，以覆盖尽可能多的表面。检测器也可以形成在距表面的不同距离处，由此形成表面检测器和所谓的掩埋 (buried)检测器。掩埋检测器可以用于检测具有较大穿透深度的辐射，例如较高能量粒子 和/或X射线量子，而最上面的检测器(具有薄硼层和薄P+型扩散层)用于检测具有低穿透 深度的辐射。注意，最上面的检测器还将检测具有大穿透深度的辐射，但掩埋检测器将仅对于 具有大穿透深度的辐射而生成信号。优选地，这样的堆叠式检测器是通过直接接合(bonding)两个检测器而完成的，但 也有可能首先形成掩埋检测器，并且然后在其上形成最上面的检测器。注意，掩埋检测器已知用于光电二极管，在不同深度处的检测器示出对不同波长 的不同响应。在本发明的又一实施例中，沉积包括硼的层的步骤是这样的步骤即沉积具有多
7于70% (更优选地多于90%，最优选地多于99%)的量的硼。如上所述，顶层无需是纯硼层，并且因此本征层上所沉积的材料也无需是纯的。尤 其是，通常在沉积期间出现的氮、碳或氧的量被允许为至到所形成的层为导电的程度。优选 地，污染物是低Z污染物，从而截取(intercept)尽可能少的电子。在本发明的又一方面中，导电材料层是导电材料的均质层。当沉积其自身包括至少两层材料的导电材料层时，最接近于顶层的一层可以充当 停止层。然而，在此所示的方法明确地使得均质材料被处理为栅格，而不损及顶层，其主要 包括硼。
现在通过附图而阐明本发明，在附图中，对应标号指示对应部分。为此
图1示意性示出根据本发明的包括多个检测器的传感器的截面； 图2示意性示出具有大量检测器的传感器； 图3示意性示出用于制造检测器的步骤；以及 图4示意性示出配备有检测器的SEM。
具体实施例方式图1示意性示出根据本发明的包括多个检测器的传感器的截面。它示出传感器100，传感器100示出围绕轴102对称。传感器示出两个检测器104 和106，每个都具有对辐射敏感的区域。检测器可以是环形检测器，但每个环可以进一步分 成区段(segment)，例如三个120°区段，或四个90°区段，每个区段形成分离的检测器。传感器包括η型衬底108，其在一侧被金属化，从而形成背电极(back electrode) 110。在衬底的另一侧，外延层116形式的本征层形成具有例如40Mffl的厚度。在外延层的 顶部，硼层118得以沉积，由此形成硼化硅层120的ρ+型扩散层。围绕对辐射敏感的区域， P掺杂(硼掺杂)边界122得以形成。检测器通过它们之间的η掺杂注入区域124 (例如磷 注入区域)连带ρ注入区域122在检测器之间形成ρ-η-ρ势垒而彼此电绝缘。外延层的一 部分由二氧化硅层1 覆盖，在其上形成铝轨迹130，用于传送检测器的信号。铝轨迹连接 到硼层上或硼层的边界处形成的导电栅格128。传感器还示出通孔112。通孔的内部覆盖 有金属化层114，其与背电极110电连接。在η掺杂硅衬底108 (具有典型的体积电阻率为1_10 Ω ^m)上，硅的外延层116 形式的本征层得以生长。发明人偏好例如40Mm的厚外延层，原因有二 于是各电极之间的 电容较小，产生相对大的信号，并且检测器可以用于检测具有小穿透深度的辐射(例如低能 电子)、以及具有大穿透深度的辐射(例如X射线光子，以及例如显现自样品的荧光)。在本征层的顶部，沉积硼层118。这是纯的无定形硼层。优选地，该硼层是薄层，具 有小于IOnm (更优选地小于5nm，最优选地小于3nm)的厚度，从而电子可以容易地行进通 过硼层并且到达耗尽层(有源体积)。归因于硼层形成在外延层上，硼化硅层120形成在硼 层与外延层之间。衬底具有金属化后侧110，形成电极。优选地，该电极是对于传感器上的所有检测器的共用电极。铝栅格1 专用于每个检测器。因此，可以通过测量在共用电极110与专 用电极(例如专用于检测器106的电极128)之间感应的电流/电压来检测每个检测器的信号。铝栅格与硼层接触，并且经由电绝缘体1 上形成的铝轨迹130被馈送到收集焊 盘(pad)。注意，铝栅格1 可以仅出现在检测器的边界上，但也可以在硼层上形成栅格，由 此显著降低对到铝轨迹130的任何给定点的表面电阻。每个检测器是所谓的P-I-N 二极管，由ρ+扩散层、本征层和η掺杂衬底形成。本 征层中的任何空穴将因而行进到P+层，并且本征层中的任何电子行进到η掺杂衬底。本征 层中所生成的电子/空穴对将在第一电极与第二电极之间感应出电流。这种电子/空穴对 是通过碰撞电子而生成的，其中，电子/空穴对的数目与电子进入本征层所利用的能量成 比例，并且与形成电子/空穴对所需的能量成反比。因此，本征层也称为有源层。为了使得碰撞电子通过进入保护层(未示出)而进入检测器的时刻与其进入本征 层的时刻之间的能量损失最小化，硼层和扩散层应该尽可能地薄。如果检测器由保护层(未 示出)覆盖，则该层应该同样是薄的，并且优选地仅包括低Z材料，以便最小化散射。在工作中，沿着轴从传感器的后侧通过通孔将电子束引导到位于辐射敏感侧处的 样品。在样品处，例如，二次电子(SE)和背散射电子(BSE)被释放(liberate)。SE通常被 限定为作为碰撞电子的结果而显现自样品的具有小于50eV的能量的电子，而BSE被限定为 显现自样品的具有超过50eV的能量的电子。优选地，传感器相对于样品处于稍微正电势 (或者通过对样品进行偏置，或者通过对传感器进行偏置)，从而SE被加速到传感器，并且因 而加速到传感器上的检测器。SE是非常接近于轴而被检测的，因为它们对于轴在径向上具 有很少能量，而BSE是由从轴进一步移除的检测器检测的，因为这些电子通常具有以其开 始的径向能量。注意，对于在SEM中执行扫描透射电子显微镜，不需要中心孔。反之，该孔将仅表 示对于所发送的电子来说为“盲(blind)”的传感器的区域。然而，当在透射电子显微镜(TEM)中执行扫描透射电子显微镜时，通常需要检测在 大于预定角的角上偏转(deflect)(散射)的电子，而在较小角上散射的电子通过通孔而由 TEM的成像光学器件成像。图2示意性示出具有大量检测器的传感器。传感器100示出围绕轴102的通孔112，该轴垂直于该图。传感器示出环形检测器 104和包围检测器104的环形检测器106。在环形检测器106周围布置的多个检测器202-i (其中i=l. . . 4)一起形成环。类似地，四个检测器204-i —起形成周围检测器202-i的环。 传感器还示出多个连接焊盘206-j (j=0...传感器上的检测器的数目，焊盘之一连接到在 后侧上形成的共用电极)，用于检测每个检测器的信号。每个连接焊盘通过轨迹208-j与对 应检测器连接。如上所述，背散射电子是由进一步从轴移除的检测器检测的。这些检测器以四个 90°区段而分段。由此，可以通过比较在对应区段中感应的信号，以及通过比较来自不同环 的信号而确定样品的地形信息。注意，背散射电子还具有比二次电子更多的能量，并且因而生成更多的电子-空 穴对，假设这些电子的所有能量在检测器的有源区中被耗散n掺杂衬底中生成的任何电子/空穴对将重新结合并且因而不被检测。注意，检测器也可以在距(辐射敏感)表面的不同距离处结合。可以通过例如将两 个传感器直接接合在彼此之上，或者通过将根据本发明的检测器形成在已经包括所谓的掩 埋检测器的衬底的顶部上来完成该操作。检测器可以形成PIN-接合-PIN或PIN-接合-NIP 结构。掩埋检测器可以用于检测具有不同穿透深度的辐射。注意，从例如美国专利No. US4, 238，760得知使用其自身中的掩埋检测器，其中， 检测器对于具有不同波长的光示出不同响应。图3示意性示出用于制造检测器的步骤。在步骤300中，提供η掺杂硅衬底。这些衬底是易于取得的。在步骤301中，例如通过在衬底上生长外延层，在衬底的前侧上形成本征层。在此 背景下，“前侧”应理解为对辐射敏感的传感器的一侧。在传感器的优选实施例中，它是例如 大于IOMffl厚度的厚层。注意，其上具有本征层的η掺杂硅衬底是易于取得的，但这些未示出例如大于 IOMm的厚度。注意，检测器区域应该优选地被限定在表面隔离层中。在步骤302中，在本征层上形成包括具有若干纳米厚度的硼的顶层。顶层可以是 无定形硼层，但可以是包括硼和另一低Z元素(例如碳、氮或氧或其混合物)的导电层。虽然 沉积顶层，但还在本征层与顶层之间形成硼化硅的P+型扩散层。在步骤303中，用导电材料(例如铝)完全覆盖顶层。该导电材料用于进行顶层与 端子之间的低欧姆接触，并且因而延伸超过顶层。在步骤304中，覆盖顶层的一部分铝层被移除，仅在顶层上留下薄铝层。虽然大部 分铝是在该步骤之后被移除的，但顶层并没有暴露于干法刻蚀，并且因而不受损于干法刻 蚀。以此方式，剩余铝在(可选的)背晶片处理期间保护检测器表面。在可选步骤305中，在衬底中形成通孔，用于传递充电粒子束，从而传感器可以用 在例如扫描电子显微镜(SEM)中。在可选步骤306中，通孔的内部被金属化，以避免充电。在步骤307中，在后侧上形成电极。在步骤308中，剩余铝层通过湿法刻蚀而得以打开，由此暴露顶层。由于硼比(例 如)铝更耐受湿法刻蚀，因此对顶层(包括硼)的损坏可以是最小的。在可选步骤309中，在顶层上形成保护层(例如氮化硼或碳化硼层)。注意，顶层并 不因将其暴露于大气而明显改变。注意，保护层可以可选地也在步骤302 (顶层的沉积)之后被沉积。还注意，如果 保护层足够薄，则其(在顶层与栅格之间的)电阻率受制于量子效应，并且由此，体(bulk)硼 化合物的隔离特性不重要。通过将步骤307的干法刻蚀与步骤308的湿法刻蚀结合，干法刻蚀的低刻蚀不足 (under etching)与湿法刻蚀的选择性得以结合。结果是具有高可控性和良好图案限定的 工艺。图4示意性示出配备有检测器的SEM。图4示出粒子光学装置，例如SEM 400，其配备有SEM镜筒402。该SEM镜筒产生电子束404。SEM镜筒安装在真空室406上，真空室包括用于保持(hold)样品410的样品台 408。如本领域技术人员所知，真空室可以由真空泵(未示出)抽空。样品台或至少样品可以 被电压源422偏置(漂浮(f loate))为相对于地的电势。SEM镜筒包括电子源412，用于将 电子聚焦在样品上的透镜414、416，以及偏转单元418。装置还配备有用于检测二次电子的 标准SE检测器(例如Everhart-Thornley检测器420)，以及根据本发明的传感器100。传 感器100示出用于使得束404通过的通孔112。该装置还包括控制器424，其用于控制(除 了别的之外)偏转单元418、透镜、以及检测器420和100，并且将从检测器收集到的信息显 示在显示单元似6上。通过使束404在样品410上扫描，辐射(例如二次电子和背散射电子)显现自样品。 二次电子漂移到Everhart-Thornley检测器404，在此被检测。背散射电子由传感器100检 测。由于该辐射是对位置敏感的(归因于扫描)，因此所获得的信息也与位置有关。来自传感器/检测器(或者来自它们中的一个，或者来自两个或更多传感器 /检测器的结合)的信号由控制器似4处理，并且被显示。该处理可以包括结合、积分 (integrating)、减去(subtracting)、伪色处理(false colouring)、边缘增强、以及本领域 技术人员已知的其它处理。自动化识别处理(例如用于例如粒子分析)也可以包括于该处理 中。注意，传感器/检测器的结合可以是例如传感器100中的检测器，但也可以是来自 传感器100和检测器420的信号的结合。电压源422可以用于相对镜筒而偏置样品。由此，二次电子被朝向传感器100加 速，具有足够能量以被检测。这使得检测器420冗余。注意，很多细化(refinement)和替换对于本领域技术人员是已知的，包括但不限 于光、X射线的检测，双束的使用(例如用于成像的电子束和用于加工样品的离子束)，在样 品处使用受控环境(例如在环境SEM中使用的若干mbar的压力，或者允许气体进入，例如刻 蚀或前驱(precursor)气体)等。注意，虽然借助于硅晶片解释了本发明，但可以使用不同半导体，例如锗、或GaAs 晶片。锗晶片具有归因于较低的带隙而生成较高信号的优点，产生更多的电子-空穴对，用 于具有给定能量的碰撞电子，而GaAs晶片将在室温示出更低的泄漏(“暗电流”)。
权利要求
1.一种制造具有辐射敏感表面(104，106)的辐射检测器(100)的方法，所述方法包括 提供平面衬底的步骤(300)，所述衬底示出η掺杂平面(108)和在所述η掺杂平面上形成的本征层(116); 将包括硼的层(118)沉积在所述本征层上的步骤(302)，由此形成ρ+型扩散层(120) 和包括硼的顶层， 形成导电材料的栅格(1 )的步骤，所述栅格的至少一部分形成在所述顶层上，所述 栅格电连接到所述顶层，而让所述顶层的一部分暴露，所述栅格形成第一电极；以及 形成第二电极(110)的步骤(306)，所述第二电极(110)与所述η掺杂平面连接； 其特征在于，导电材料的栅格通过以下步骤被形成 用导电材料层完全覆盖所述顶层并且然后通过刻蚀移除所述导电材料层的一部分的 步骤(303)，所述刻蚀包括干法刻蚀的第一步骤(307)，所述干法刻蚀的步骤限定所述栅格 但让所述顶层的一部分上的薄导电材料层暴露，之后是湿法刻蚀的第二步骤(308)，所述湿 法刻蚀的步骤从被暴露的顶层的一部分完全移除所述导电层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测器包括在所述顶层(118)的至少暴露部 分上形成的氮化硼、碳化硼、氧化硼或其混合物的保护层，所述保护层具有小于十纳米，更 具体地小于五纳米，最具体地小于三纳米的厚度。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中，在对所述顶层的暴露部分进行湿法 刻蚀的步骤(308)之前，在所述衬底中形成通孔(112)，并且在对所述顶层的暴露部分进行 湿法刻蚀之前或者之后，用导电层(114 )覆盖所述通孔的内部。
4.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述栅格(1 )的导电材料包括来自 Al、Ti、TiN、Co、Mo、Pd、Pt、W、Au、Ni、Cr、Cu 和 / 或 C 的组的材料。
5.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述本征层(116)具有超过lMffl，更具 体地大于lOMffl，最具体地大于40Mm的厚度，其结果分别是，示出Nmm2的表面积的检测器的 电容小于100XN pF，更具体地小于IOXN pF，最具体地小于2. 5XN pF。
6.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述本征层(116)是外延层。
7.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，在形成所述硼层(118)期间以及之后， 温度保持低于750°C，更具体地低于700°C，最具体地低于600°C。
8.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，在所述衬底上形成大量检测器(104， 202-i，204-i)，所述检测器并排放置或者一个叠在一个的顶上放置。
9.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，沉积包括硼的层的步骤(302)是沉积 纯度优于70%，更优选地优于90%，最优选地优于99%的硼的步骤。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，沉积包括硼的层包括沉积碳、氮或氧或其混合物。
11.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述导电材料层是导电材料的均质层。
全文摘要
本发明公开了一种用于制造用于检测例如200eV电子的辐射检测器的工艺。这使得所述检测器适合于例如用在扫描电子显微镜中。本发明致力于将铝栅格形成在硼层上，而不损及硼层。为此，通过下述方式来形成铝栅格用铝层完全覆盖硼层，并且然后通过刻蚀移除所述铝层的一部分，所述刻蚀包括干法刻蚀的第一步骤(304)，所述干法刻蚀的步骤限定栅格，但让所述硼层的一部分上的薄铝层暴露，之后是湿法刻蚀的第二步骤(308)，所述湿法刻蚀的步骤从被暴露的硼层的一部分完全移除铝。
文档编号H01L31/18GK102130218SQ20111000652
公开日2011年7月20日 申请日期2011年1月13日 优先权日2010年1月13日
发明者萨基克 A., S. 库伊曼 C., N. A. 范维恩 G., K. 南弗 L., L. M. 肖尔特斯 T. 申请人:Fei 公司