制造带电粒子检测器的方法与流程

[0001]
本发明涉及制造带电粒子检测器的方法，其中，所述带电粒子检测器包括具有衬底层和敏感层的传感器设备。


背景技术：

[0002]
带电粒子显微术是一种用于对微观对象成像（特别是以电子显微术的形式）的公知且越来越重要的技术。在历史上，电子显微镜的基本属经历了到数个公知装置种类（诸如透射电子显微镜（tem）、扫描电子显微镜（sem）以及扫描透射电子显微镜（stem））、以及还到各种子种类中的变革，该子种类诸如是所谓的“双束”装置（例如，fib-sem），其附加地采用“机械加工的”聚焦离子束（fib），从而例如允许诸如离子束铣削或离子束诱变沉积（ibid）之类的支持性活动。技术人员将熟悉带电粒子显微镜的不同种类。
[0003]
在sem中，通过扫描电子束对样本的辐照促成了来自样本的“辅助”辐射的散发，以二次电子、背向散射电子、x射线和阴极发光（红外、可见和/或紫外光子）的形式；可以检测到该散发辐射的一种或多种成分，并且将其用于样本分析。
[0004]
在tem中，电子的射束透射通过样品，以根据射束透射通过样品时电子与样本的相互作用来形成图像。然后将图像放大并聚焦到成像设备（诸如荧光屏、照相胶片层）或传感器（诸如附接到电荷耦合设备（ccd）的闪烁器）上。闪烁器将显微镜中的一次电子转换为光子，使得ccd能够检测到它。
[0005]
tem的最新发展包括使用直接电子检测器。这些直接电子检测器能够在不使用闪烁器的情况下直接检测显微镜中的成像电子。直接电子检测器基于传感器技术，在这种技术中，电子直接撞击在轻掺杂的硅外延层上，该轻掺杂的硅外延层被支撑在更高掺杂的硅衬底上。钝化层位于外延层的顶部，并且包括重掺杂的阱以及用于读出的电子器件和互连。在具有这种直接电子检测器的情况下，已经可以获得改善的分辨率、信噪比（snr）和灵敏度（mcmullan，faruqi和henderson，2016年）。这种有利的snr比、与高速cmos电子器件相结合，使得能够对个体一次电子进行计数。


技术实现要素：

[0006]
一个目的是提供一种改善的带电粒子检测器，特别是改善的直接电子检测器，以及用于制造这样的检测器的方法。
[0007]
为了这个目的，提供了一种制造如权利要求1所限定的带电粒子检测器的方法。本文中限定的方法包括：提供诸如有源像素传感器（aps）之类的传感器设备的步骤，其中，所述传感器设备包括衬底层和敏感层。具有敏感层的传感器设备能够检测传入的带电粒子，并且特别是被布置成用于检测传入的电子。例如，衬底层可以是高掺杂的硅衬底。敏感层可以包括外延层。诸如aps之类的传感器设备也可以在所述敏感层的顶部上包括钝化层。在那种情况下，敏感层可以被夹在所述钝化层与所述衬底层之间。钝化层可以包括重掺杂的阱以及用于读出的电子器件和互连。
[0008]
根据本文中限定的方法，该方法包括以下步骤：提供机械支撑层，并且以下面这样的方式将所述机械支撑层连接到所述传感器设备，该方式为敏感层位于所述衬底层与所述机械支撑层之间。可以以下面这样的方式提供机械支撑层，该方式为敏感层直接与所述机械支撑层相邻。在诸如aps之类的传感器设备包括钝化层的其他实施例中，钝化层位于敏感层与机械支撑层之间。
[0009]
根据本文中限定的方法，该方法包括随后的步骤，该步骤为使所述衬底层减薄以用于形成所述带电粒子检测器。
[0010]
提供所述机械支撑层并且将其连接到传感器设备，使得能够容易地使衬底层减薄。机械支撑层在减薄过程期间提供机械支撑。由于使用了机械支撑层，带电粒子检测器在减薄过程期间就较不易碎。附加地，机械支撑层允许衬底层的大部分被去除。在实施例中，完全去除衬底层变得有可能。换句话说，机械支撑层允许带电粒子检测器被向上背面减薄到外延层。通过使用这样的背面减薄型检测器，减少了来自散射电子的噪声贡献。
[0011]
在有利的实施例中，所述机械支撑层在制造之后保留在所述带电粒子检测器上。换句话说，机械支撑层以永久的方式连接到所述传感器设备，并且不被去除来完成制造过程。机械支撑层与传感器设备之间的连接可以以下面这样的方式设计，该方式为维持或增强永久连接。通过使机械支撑层成为最终带电粒子检测器的一部分，制造过程的速度得到改善，并且还改善了带电粒子检测器的强度和耐久性。
[0012]
值得注意的是，原则上使用较薄的传感器是有利的，并且因此添加保持附接的机械支撑层（使带电粒子传感器更厚）似乎是违反直觉的。然而，发明人发现，通过将机械支撑层附接到传感器设备并且使衬底层向上减薄到感测层，就变得有可能在所谓的背面照明模式下使用制造的带电粒子检测器。在背面照明中，感测层是带电粒子检测器的最外层。感测层可以被布置成面对预期的带电粒子的传入流，并且机械支撑层被定位在感测层的背面上，并且已经减小了散射的影响。因此，机械支撑层的应用、以及该层在最终带电粒子检测器中的维护并不是真正的缺点，因为不利影响对于补偿其提供的优点而言是足够小的。
[0013]
在传感器设备包括感测层和钝化层的情况下，机械支撑层的维护也是有利的，该钝化层包含重掺杂的阱以及用于读出的电子器件和互连。在这种情况下，感测层的外延层面对（预期的）带电粒子（诸如电子）的传入流。机械支撑层被引导远离带电粒子的传入流，并且钝化层被夹在机械支撑层与感测层之间。钝化层受到两个周围层的机械保护。带电粒子的检测也可以以更直接的方式进行，因为钝化层不是由传入的带电粒子撞击的第一层，这可能导致散射和其他不合期望的影响。
[0014]
为了防止机械支撑层影响带电粒子检测器所检测到的信号，诸如例如由于源自机械支撑层的背向散射电子而可能发生的情况，在一实施例中，机械支撑层包括低z材料。这样的低z材料可以包括例如包括碳、铍和/或硼的材料。该低z材料也可以包括其他材料。例如，低z材料也可以包含聚合物，诸如聚乙烯（pe）、聚苯乙烯（ps）、聚丙烯（pp）和聚碳酸酯（pc）。其他低z材料也是可以想到的。
[0015]
在有利的实施例中，机械支撑层包括导热材料。带电粒子显微镜中使用的直接电子检测器通常在真空中运行，并且需要耗散约0.2
–
20 w的热功率。已知的是，真空中的热传递是一个挑战。功率的量通常也随着帧速率增加而增加。在一实施例中，可以将传感器设备背面减薄到近似20-40μm的厚度。如果将传感器设备背面减薄到这些尺寸，则横截面积会变
得更小，并且因此，由于热传导所致的热通量也会减少。实际上，这导致冷却成为这些背面减薄型检测器的主要挑战。为了这个目的，机械支撑层在一实施例中可以包括导热材料，或者可以由导热材料制成，其被布置成用于（例如，借助于传导）例如将所述0.2-20 w的热功率远离地传递到散热器，或至少平均分配热功率以防止热点。所述导热材料可以具有至少500 w/m k，并且特别是至少1000 w/m k的导热系数。机械支撑层的厚度可以类似于背面减薄层的厚度，诸如例如在10
–
50μm的范围内，特别是近似25μm。与传感器设备的连接以及机械支撑层的属性使得机械支撑层能够经由传导来传递上述热功率。带电粒子检测器可以包括散热器，该散热器连接到所述机械支撑层，并且被布置成用于例如使用水冷却和/或珀耳帖冷却进行主动冷却。
[0016]
在有利的实施例中，机械支撑层包括低z导热材料。在一实施例中，使用碳材料，诸如石墨和碳纤维复合材料。在一实施例中，使用热解碳。除支撑外，它还提供出色的导热系数（
〜
1950 w/m k），并且具有非常低的质量（低z）。这样允许从检测器朝向散热器的出色热传递，并且使电子的（不想要的）散射的量最小化。在这点上注意到，热解碳也相对于目前使用的材料提供了导热系数方面的改善。附加地，热解碳也是真空兼容的材料，其允许在带电粒子显微镜中使用获得的带电粒子检测器。机械支撑层的厚度可以在近似10至50μm的范围内，诸如为近似25μm。
[0017]
为了允许机械支撑层担当导热材料，当机械支撑层与传感器设备良好地热接触时是有利的。为了这个目的，该方法可以包括以下步骤：通过粘合剂将所述机械支撑层连接到所述传感器设备。所述粘合剂原则上可以是任何类型的，诸如非反应性的（例如，基于溶剂的粘合剂；永久性或非永久性的压敏粘合剂；接触粘合剂；热粘合剂）或反应性的（厌氧粘合剂；多部分粘合剂；预混合和冷冻的粘合剂；单件式粘合剂）。在有利的实施例中，使用液体或可流动的粘合剂。通过使用这样的粘合剂，有可能确保在传感器设备与机械支撑层之间建立良好的热接触。使用能够使其自身适应任何非平坦表面（例如诸如，在aps处发生的）的粘合剂将有助于提供良好的热接触，但是还将提高最终直接电子检测器的结构强度。
[0018]
在一实施例中，机械支撑层直接连接到所述敏感层的至少一部分。在其他实施例中，当所述传感器设备包括钝化层时，所述机械支撑层直接连接到所述钝化层。直接连接包括其中使用粘合剂的直接连接。所述粘合剂可以具有一定的厚度，并且位于机械支撑层与机械层直接连接到的层之间。与相关层的直接连接使传感器保持相对紧凑，但是也有助于散热。
[0019]
根据一方面，提供了带电粒子检测器，其包括：-具有敏感层和钝化层的传感器设备，诸如aps；以及-机械支撑层，其以下面这样的方式连接到所述传感器设备，该方式为钝化层位于所述敏感层与所述机械支撑层之间。
[0020]
带电粒子检测器的传感器设备可以由敏感层和钝化层组成。该敏感层可以包括轻掺杂的硅外延层或由其组成。该钝化层可以连接到外延层。钝化层可以包括重掺杂的阱以及用于读出的电子器件和互连。传感器设备可以没有任何衬底层，并且特别地没有更高掺杂的硅衬底。传感器设备可以基于有源像素传感器（aps）技术，诸如单片有源像素传感器（maps）技术。敏感层，并且特别是外延层，可以形成带电粒子检测器的最外层。通过使敏感层（例如，外延层）成为带电粒子检测器的最外层，获得了具有改善的噪声特性的检测器。机
械支撑层有助于带电粒子检测器的坚固性，并且如前面解释的，可以帮助提供从带电粒子检测器到周围环境的足够热传递，或者至少将其更均匀地分布在传感器设备上。
[0021]
这种带电粒子检测器显示出改善的分辨率、信噪比和灵敏度，并且一般而言特别可用作tem或带电粒子显微镜中的直接电子检测器，并且甚至在电子计数的情况下更有用。
[0022]
带电粒子检测器的总厚度可以在近似30
–
100μm的范围内，更特别地在40
–
60μm的范围内。机械支撑层的厚度可以与传感器设备的厚度相似。机械支撑层可以具有近似10至50μm的厚度，例如诸如近似为25μm。
[0023]
如前所述，在一实施例中，机械支撑层可以由导热的低z材料制成。所述机械支撑层可以包括碳，特别是热解碳。在一实施例中，机械支撑层由热解碳组成。
[0024]
带电粒子检测器可以在所述机械支撑层与所述钝化层之间包括粘合剂层或胶层。该粘合剂层确保传感器设备与机械支撑层之间的良好热连接。附加地，粘合剂层可以有助于在钝化层与机械支撑层之间建立电隔离层。
[0025]
根据一替换的方面，提供了带电粒子检测器，其包括：-具有敏感层和钝化层的传感器设备，诸如aps；以及-机械支撑层，其以下面这样的方式连接到所述传感器设备，该方式为敏感层位于所述钝化层与所述机械支撑层之间。考虑到热传递，根据该实施例的带电粒子检测器是特别有利的。在一实施例中，机械支撑层可以由导热的低z材料制成。所述机械支撑层可以包括碳，特别是热解碳。在一实施例中，机械支撑层由热解碳组成。这些特征可以被用来改善带电粒子检测器的散射性能。
[0026]
根据一方面，用于检查样品的带电粒子显微镜包括：-光学柱，其包括带电粒子源和照明器，所述照明器用于将从所述带电粒子源发射的带电粒子的射束引导到样品上；-样品台，其被定位在所述照明器的下游并且被布置成用于保持所述样品；-检测器设备，用于响应于从所述带电粒子源发射的带电粒子的入射而检测源自所述样品的发射；以及-控制单元，用于实行带电粒子显微镜的操作。
[0027]
如本文中限定的带电粒子显微镜包括如本文中所述的带电粒子检测器，诸如权利要求11中限定的带电粒子检测器。
[0028]
在一实施例中，带电粒子显微镜可以是tem。带电粒子检测器可以是直接电子检测器。
[0029]
在一实施例中，带电粒子检测器以下面这样的方式放置，该方式为所述敏感层被定位在所述粒子源与所述机械支撑层之间。换句话说，敏感层直接面对所述粒子源。钝化层位于所述敏感层与所述机械支撑层之间。
附图说明
[0030]
现在将在示例性实施例以及所附示意图的基础上更加详细地阐述本发明，在附图中：图1示出了根据本发明的第一实施例的带电粒子显微镜的纵向截面图；图2示出了根据本发明的第二实施例的带电粒子显微镜的纵向截面图；
图3a-b示出了如本文中公开的带电粒子检测器的实施例；图4a-c示出了用于制造如本文中公开的带电粒子检测器的方法的实施例；图5示出了在带电粒子显微镜中带电粒子检测器的使用。
具体实施方式
[0031]
图1（未按比例）是根据本发明的实施例的带电粒子显微镜m的实施例的高度示意性描绘。更具体地，它示出了透射型显微镜m的实施例，其在此情况下是tem/stem（尽管在本发明的上下文中，例如它可以一样有效地是sem（参见图2），或者是基于离子的显微镜）。在图1中，在真空外壳2内，电子源4产生电子的射束b，其沿电子-光学轴线b'传播并且穿过电子-光学照明器6，服务于将电子引导/聚焦到样品s的所选部分（其可以例如被（局部）减薄/平面化）上。还描绘了偏转器8，其（尤其）可以被用来实施射束b的扫描运动。
[0032]
样品s被保持在样品保持器h上，该样品保持器h可以通过定位设备/台架a以多个自由度定位，该定位设备/台架a移动托架a'，保持器h（可移除地）固定到托架a'中；例如，样品保持器h可以包括可以（尤其是）在xy平面内移动的指状物（参见所描绘的笛卡尔坐标系；通常，平行于z运动并且绕x/y倾斜也是可能的）。这样的移动允许通过沿轴线b'（在z方向上）行进的电子束b来照亮样品s的不同部分/对样品s的不同部分进行成像/检查样品s的不同部分（和/或允许实行扫描运动，作为对射束扫描的替换方式）。如果期望的话，可以将可选的冷却设备（未描绘）带入与样品保持器h的紧密热接触，以便例如将其（以及其上的样品s）维持在低温下。
[0033]
电子束b将以下面这样的方式与样品s相互作用，该方式为关于使各种类型的“受激”辐射从样品s散发，包括（例如）二次电子、背向散射电子、x射线和光学辐射（阴极发光）。如果期望的话，可以借助于分析设备22来检测这些辐射类型中的一个或多个，该分析设备22可以例如是组合式闪烁体/光电倍增管或edx或eds（能量色散x射线光谱学）模块；在这样的情况下，可以使用与在sem中基本上相同的原理来构建图像。然而，替换地或补充地，人们可以研究穿过（通过）样品s、从它离开/散发并且（基本上，尽管通常具有某种偏转/散射）继续沿轴线b'传播的电子。这样的透射电子通量进入成像系统（投影透镜）24，其通常将包括各种各样的静电/磁性透镜、偏转器、校正器（诸如象散校正器）等。在正常的（非扫描）tem模式中，此成像系统24可以将透射电子通量聚焦到荧光屏26上，如果期望的话，可以缩回/收回荧光屏26（如通过箭头26'示意性地指示的），以便使荧光屏26避开轴线b'的路径。将通过成像系统24在屏幕26上形成样品s（的一部分）的图像（或衍射图），并且这可以通过位于外壳2的壁的合适部分中的观察口28来查看。用于屏幕26的缩回机构可以例如本质上是机械的和/或电的，并且没有在这里进行描绘。
[0034]
作为查看屏幕26上的图像的替换方式，人们可以代替地利用以下事实：离开成像系统24的电子通量的聚焦深度通常相当大（例如，约为1米）。因此，可以在屏幕26的下游使用各种其它类型的分析装置，诸如：
-ꢀ
tem相机30。在相机30处，电子通量可以形成静态图像（或者衍射图），其可以由控制器/处理器20处理，并且显示在显示设备14上，该显示设备14诸如例如是平板显示器。当不需要时，可以缩回/收回（如通过箭头30
’
示意性地指示的）相机30，以便使相机30避开轴线b'的路径。
[0035]
stem相机32。来自相机32的输出可以作为射束b在样品s上的（x，y）扫描方位的函数来记录，并且可以构造图像，该图像是来自相机32的输出作为x、y的函数的“图”。相机32可以包括具有例如20 mm直径的单个像素，而不是典型地存在于相机30中的像素的矩阵。此外，相机32通常将具有比相机30（例如，每秒10
2
个图像）高得多的采集速率（例如，每秒10
6
个点）。再来一次，当不需要时，可以缩回/收回相机32（如通过箭头32'示意性地指示的），以便使相机32避开轴线b'的路径（尽管这样的缩回例如在甜甜圈形状的环形暗场相机32的情况下不是必需的；在这样的相机中，当相机没有在使用时，中央孔将允许通量通过）。
[0036]
作为使用相机30或32进行成像的替换方式，人们还可以调用分光镜装置34，其可以例如是eels模块。
[0037]
应该注意到，零件30、32和34的次序/位置不是严格的，并且可想到许多可能的变化。例如，分光镜装置34也可以被集成到成像系统24中。
[0038]
在所示的实施例中，显微镜m进一步包括可缩回x射线计算机断层扫描（ct）模块，其通常由附图标记40指示。在计算机断层扫描（也被称为断层扫描成像）中，源和（在直径方向上相对的）检测器被用来沿着不同的视线仔细查看样品，以便从各种各样的视角获取对样品的穿透性观察。
[0039]
注意的是，控制器（计算机处理器）20经由控制线路（总线）20'连接到各种图示的组件。该控制器20可以提供各种各样的功能，诸如同步动作、提供设定点、处理信号、实行计算、以及在显示设备（未描绘）上显示消息/信息。无需多言，（示意性地描绘的）控制器20可以（部分地）在外壳2内部或外部，并且可以按照期望而具有单一或复合结构。
[0040]
技术人员将理解的是，外壳2的内部不一定要保持在严格的真空下；例如，在所谓的“环境tem/stem”中，在外壳2内有意地引入/维持给定气体的背景大气。技术人员还将理解到，在实践中，可以有利的是限制外壳2的体积，使得在可能的情况下，它基本上紧抱轴线b'，采取小管道的形式（例如，具有约为1 cm的直径）（所采用的电子束通过该小管道），但是进行加宽以便容纳结构，诸如源4、样品保持器h、屏幕26、相机30、相机32、分光镜装置34等。
[0041]
因此，图1所示的带电粒子显微镜m通常包括：-光学柱o，其包括带电粒子源4和照明器6，该照明器6用于将从所述带电粒子4源发射的带电粒子的射束b引导到样品s上；-样品台a、h，其被定位在所述照明器6的下游并且被布置成用于保持所述样品s；-一个或多个检测器设备22、26、30、32、34，用于响应于从所述带电粒子源发射的带电粒子的入射而检测源自所述样品的发射；以及-控制单元，用于实行带电粒子显微镜的操作。
[0042]
图1的带电粒子显微镜m还包括如本文中限定的带电粒子检测器130。如本文中限定的带电粒子检测器130特别可用作直接电子检测器。带电粒子检测器130可以被用作图1的tem相机30。将通过图3来解释带电粒子检测器130的实施例的全部细节。
[0043]
现在首先参考图2，示出了根据本发明的装置的另一实施例。图2（未按比例）是根据本发明的带电粒子显微镜m的高度示意性描绘；更具体地，其示出了非透射型显微镜m的实施例，其在此情况下是sem（尽管在本发明的上下文中，例如它可以一样有效地是基于离子的显微镜）。在图中，使用相同的附图标记来指示与图1中的零件相对应的部分，并且在这里将不单独讨论。除图1外的（尤其）是以下部分：
-
2a：真空口，可以将其打开以便向真空室2的内部引入零件（组件、样品）/从真空室2的内部去除零件（组件、样品），或者可以将例如辅助设备/模块安装到其上。如果期望的话，显微镜m可以包括多个这样的口2a。
[0044]
10a、10b：示意性地描绘了照明器6中的透镜/光学元件；-12：电压源，如果期望的话，可以允许样品保持器h或至少使样品s相对于地面偏置（浮动）到一电势；-14：显示器，诸如fpd或crt；-22a、22b：分段电子检测器22a，包括围绕中央孔径22b（其允许射束5通过）设置的多个独立的检测区段（例如，象限）。这样的检测器可以例如被用来研究从样品13出来的输出（二次或背向散射）电子的通量（的角度依赖性）。
[0045]
因此，如图2所示的带电粒子显微镜m通常包括：-光学柱o，其包括带电粒子源4和照明器6，该照明器6用于将从所述带电粒子4源发射的带电粒子的射束b引导到样品s上；-样品台a、h，其被定位在所述照明器6的下游并且被布置成用于保持所述样品s；-一个或多个检测器设备22、26、30、32、34，用于响应于从所述带电粒子源发射的带电粒子的入射而检测源自所述样品的发射；以及-控制单元，用于实行带电粒子显微镜的操作。
[0046]
图2的带电粒子显微镜m附加地包括：扫描仪8，用于将从所述带电粒子源4发射的带电粒子的射束b聚焦到样品s上。
[0047]
图2的带电粒子显微镜m还包括：如本文中限定的带电粒子检测器130。如本文中限定的带电粒子检测器230特别可用作直接电子检测器。带电粒子检测器130可以被用作分段电子检测器22a，实际上提供像素化的分段电子检测器22a。将通过图3来解释带电粒子检测器130的实施例的全部细节。
[0048]
现在参考图3a和图3b，将讨论如本文中限定的带电粒子检测器130的实施例。带电粒子检测器130包括：传感器设备120，诸如有源像素传感器或单片有源像素传感器。所述传感器设备120包括敏感层140和钝化层150。敏感层140包括外延层141，并且钝化层150包含重掺杂的阱152；155；156的子层以及用于绝缘和钝化的另一子层151。子层151可以包括氧化物和金属层。重掺杂的阱152；155；156可以包括p阱152和n阱156、156，其中，n阱被用来检测由于传入电子101而在外延层中生成的电子。带电粒子检测器130的像素间隔由阱掺杂区（n阱155、156）形成的二极管之间的间隔确定。示意性地指示了入射电子101的轨迹，以及由n阱156在电子-空穴对激发中生成的移动电子的扩散收集。
[0049]
注意的是，包含外延层、重掺杂阱层以及绝缘和钝化层的这样的有源像素传感器的基本构造本身是本领域技术人员已知的。进一步注意的是，在某些实施例中，这样的有源像素传感器的结构可以不同。尽管一般而言，传感器设备120包括敏感层140和钝化层150。
[0050]
根据本公开，并且如图3a和3b所示，带电粒子检测器130包括：机械支撑层160，其以下面这样的方式连接到所述传感器设备120，该方式为钝化层150位于所述敏感层150与所述机械支撑层160之间。如前面指示的，机械支撑层为带电粒子检测器130提供机械支撑，并且允许敏感层非常薄，从而使得能够精确检测传入电子101。由于机械支撑层160的存在，带电粒子检测器的总厚度可以例如约为10至100μm，诸如是50μm。在一实施例中，传感器设
备120具有近似30μm的厚度，并且机械支撑层具有近似25μm的厚度。机械支撑层160通过一层胶170连接到传感器设备120。胶的厚度可以是近似5μm。这产生近似为60μm的带电粒子检测器130的总厚度。当然可想到其他尺寸。
[0051]
机械支撑层160可以包括低z导热材料，其可以包括碳材料，诸如石墨和碳纤维复合材料。在一实施例中，使用热解碳。除支撑外，它还提供出色的导热系数（
〜
1950 w/m k），并且具有非常低的质量（低z）。这允许对检测器进行出色的冷却，并且使电子的（不需要的）散射的量最小化。
[0052]
图4a-4c示出了制造图3a和3b的带电粒子检测器130的方法的实施例。所示方法包括以下随后的步骤：1）如图4a所示，提供传感器设备120，其中，所述传感器设备120包括衬底层180和敏感层140；2）如图4b所示，提供机械支撑层160，并且以下面这样的方式将所述机械支撑层160连接到所述传感器设备120，该方式为敏感层140位于所述衬底层180与所述机械支撑层160之间；以及3）如图4c示意性所示，使所述衬底层180减薄以用于形成所述带电粒子检测器130。
[0053]
机械支撑层160的使用允许衬底层180向上到敏感层（例如，向上到其外延层）的容易且重的背面减薄。换句话说，可以完全去除衬底层180。这允许在所谓的背照模式下使用获得的带电粒子检测器，其中，外延层面对（预期的）传入带电粒子（诸如电子），并且钝化层被外延层（部分地）遮蔽以免受这些传入带电粒子的影响。这导致了改善的检测器属性。
[0054]
在实施例中，并且如图4b所示，粘合剂170被用于将所述机械支撑层160连接到所述传感器设备120。这可以包括：将粘合剂施加到传感器设备120和支撑层160中的一个或多个。特别地，传感器设备120和/或支撑层160的整个表面可以用粘合剂覆盖。这确保表面中的凹凸不平之处用粘合剂填充，以确保传感器设备120与机械支撑层160之间的良好热接触。
[0055]
如图4a-4c所示，所述传感器设备120可以包括钝化层150。如前面指示的，钝化层150包括重掺杂的阱，以及电子器件和互连，该电子器件和互连用于读出由敏感层140中的传入电子感应的信号。钝化层150也可以包括隔离（金属氧化物）层。机械支撑层160连接到所述钝化层150，但是敏感层140仍然位于衬底层180与机械支撑层160之间。
[0056]
步骤1）中提供的并且如图4a所示的传感器设备可以是有源像素传感器（aps），诸如单片有源像素传感器（maps）。
[0057]
现在转到图5，示出了包括如本文中所述的带电粒子检测器130的检测器单元201的实施例。如通常指示的，带电粒子检测器130具有敏感层140和机械支撑层160。敏感层140面对带电粒子b'的传入流。在带电粒子束b'的下游提供机械支撑层160。
[0058]
检测器单元201进一步包括传感器pcb 211和馈通pcb 221，用于为带电粒子检测器130到控制器20提供i/o连接。传感器pcb 211和带电粒子检测器130的组装件由载体元件212支撑。载体元件212连接到冷却设备214，该冷却设备214包含用于在其使用中冷却带电粒子设备的珀耳帖冷却元件216。热解碳的使用提供了改善的热传递特性，使得可以消散在设备的使用期间生成的功率。
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期望的保护由所附权利要求赋予。
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被引文献：[1] mcmullan，g和faruqi，a.r.和henderson，richard.(2016).直接电子检测器。10.1016/bs.mie.2016.05.056。