專利名稱：薄電子探測(cè)器中的反向散射降低的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改進(jìn)在用于透射電子顯微術(shù)的電子探測(cè)器中的分辨率。
背景技術(shù)：
在90年代早期，為了可見(jiàn)光的探測(cè)而發(fā)明了 CMOS單片有源像素傳感器(MAPS)。 因?yàn)樵贑MOS技術(shù)中的不斷的改進(jìn)，所以在商業(yè)數(shù)字照相機(jī)和科學(xué)應(yīng)用中，CMOS傳感器正在變成主要的圖像感測(cè)裝置。首先對(duì)于粒子物理學(xué)并且然后對(duì)于其它應(yīng)用諸如透射電子顯微術(shù)，還作為帶電粒子探測(cè)器提出并且示范了 CMOS MAPS。在透射電子顯微鏡(“TEM”)中的電子能量通常從大約IOOkeV至大約500keV變動(dòng)。TEM通常使用電荷耦合裝置(“(XD”)探測(cè)器，該探測(cè)器被高能電子損壞。為了防止損壞CCD探測(cè)器，TEM探測(cè)器包括閃爍器，該閃爍器將電子轉(zhuǎn)換成光， 然后由CCD探測(cè)所述光。介入的閃爍器降低了探測(cè)器的分辨率。CMOS MAPS能夠被用作帶電粒子的直接探測(cè)器，即，CMOS MAPS是更加穩(wěn)健的并且能夠直接地探測(cè)電子。CMOS MAPS能夠提供良好的信噪比、高分辨率和高敏感性，并且相對(duì)于使用閃爍器的當(dāng)前CCD技術(shù)是顯著的改進(jìn)。CMOS MAPS包括在更厚的基板之上的、薄的外延層?；旧先康奶綔y(cè)均在外延層中發(fā)生，該外延層提供了探測(cè)部(volume)。對(duì)于電子探測(cè)器的一個(gè)問(wèn)題在于被從在探測(cè)器部下面的基板反向散射的電子能夠返回到探測(cè)器部中，從而隨機(jī)地增加信號(hào)并且在多個(gè)像素之上分散該信號(hào)。如果能夠防止電子反向散射，則能夠改進(jìn) CMOS MAPS的性能。一種降低反向散射的已知方法是使在探測(cè)器部下面的基板變薄，這被稱作反向薄化(backthirming)。高能電子然后更加可能完全地通過(guò)變薄的基板而不反向散射。CMOS APS的、百分之九十的硅基板并不對(duì)探測(cè)器的性能作出貢獻(xiàn)，但是基板的確對(duì)降低信噪比并且使圖像模糊的反向散射作出貢獻(xiàn)。圖1示出在300 μ m厚的硅傳感器104中的300keV初級(jí)電子102的散射的Monte Carlo (蒙特卡洛)模擬。跡線106代表如由該模擬確定的、不同的可能的電子軌跡。個(gè)體電子遵循的軌跡是偶然地確定的。示出了電子能夠遵循的很多可能的軌跡中的、僅僅少數(shù)幾條軌跡。在頂表面下面大約35 μ m處繪制了線條108，35 μ m是典型的傳感器可以被反向薄化于此的深度。傳感器的敏感部是大致5μπι到20μπι厚的頂層110。跡線106示出當(dāng)傳感器未被反向薄化時(shí)的電子軌跡。跡線116示出某些電子在傳感器104內(nèi)被散射回到敏感頂層110中。這種被反向散射的電子通過(guò)產(chǎn)生外來(lái)信號(hào)而降低了傳感器的分辨率，所述電子中的很多電子遠(yuǎn)離初級(jí)電子102的沖擊點(diǎn)。利用被反向薄化至線條108的傳感器，相對(duì)很少的電子在變薄的基板內(nèi)被反向散射到敏感頂層110，因此傳感器的分辨率得以改進(jìn)。在厚傳感器中，能夠在離初級(jí)電子102的沖擊點(diǎn)的大距離處產(chǎn)生相當(dāng)大的信號(hào)。薄傳感器因此能夠大大地改進(jìn)探測(cè)器性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用于改進(jìn)的電子探測(cè)的照相機(jī)。
本發(fā)明的實(shí)施例通過(guò)降低被反向散射的電子的影響而提供改進(jìn)的照相機(jī)性能。通過(guò)薄傳感器的電子可以仍然具有足以被從在傳感器下面的材料散射回到傳感器中并且降低探測(cè)器信號(hào)的能量。某些實(shí)施例移除了在薄探測(cè)器基板下面的某些或者全部材料以防止將電子散射回到探測(cè)器部中。某些實(shí)施例提供在傳感器下面的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)防止電子反向散射到探測(cè)部中。這種結(jié)構(gòu)能夠通過(guò)結(jié)合在防止電子到達(dá)傳感器的方向上散射電子的幾何形狀；通過(guò)具有低的反向散射系數(shù)；或者通過(guò)組合幾何形狀和材料性質(zhì)而防止反向散射到探測(cè)部中。前面已相當(dāng)寬泛地概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)從而隨后的本發(fā)明的詳細(xì)描述可以得到更好的理解。將在下文中描述本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以容易利用所公開(kāi)的概念和具體實(shí)施例作為用于修改或者設(shè)計(jì)用于執(zhí)行本發(fā)明相同意圖的其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)該意識(shí)到，這種等價(jià)構(gòu)造并不偏離如在所附權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的精神和范圍。


為了更加徹底地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在對(duì)結(jié)合附圖所進(jìn)行的以下說(shuō)明進(jìn)行參考，其中
圖1示出在硅電子探測(cè)器中的300keV電子蹤跡的Monte Carlo模擬。圖2示出通過(guò)傳感器并且從比較靠近傳感器底部的材料反向散射的電子的幾條可能的軌跡。圖3示出通過(guò)傳感器并且從在傳感器底部下面比較遠(yuǎn)的材料反向散射的電子的幾條可能的軌跡。圖4示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中照相機(jī)底部的幾何形狀防止到探測(cè)器部的反向散射。圖5示出本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中照相機(jī)底部的幾何形狀防止到探測(cè)器部的反向散射。圖6示出本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中傳感器后側(cè)的幾何形狀防止到探測(cè)器部的反向散射。圖7示出本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中傳感器后側(cè)的材料防止到探測(cè)器部的反向散射。圖8示出類似于在圖5和6中示出的結(jié)構(gòu)的組合的本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中照相機(jī)底部的幾何形狀防止到探測(cè)器部的反向散射。圖9A和9B示出本發(fā)明的其它實(shí)施例，其中照相機(jī)底部的幾何形狀防止到探測(cè)器部的反向散射。圖10示出結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例的透射電子顯微鏡。
具體實(shí)施例方式電子不僅被探測(cè)器基板而且還被在探測(cè)器基板下面的材料反向散射。在這里使用術(shù)語(yǔ)“在傳感器下面”以意指沿著從傳感器的電子運(yùn)動(dòng)的方向上的“下游”或者更遠(yuǎn)，而與在照相機(jī)中電子是豎直地還是水平地移動(dòng)無(wú)關(guān)。初級(jí)高能電子束將通過(guò)薄傳感器并且可以
5在傳感器下面的材料上散射回到傳感器中并且降低探測(cè)器分辨率。隨著傳感器被制造地更薄以降低在傳感器基板中的散射，更多的電子以更高的能量通過(guò)傳感器并且從基板下面的反向散射問(wèn)題被加劇。本發(fā)明的各種實(shí)施例防止電子從傳感器下面的結(jié)構(gòu)的反向散射。使用“防止反向散射”來(lái)意指消除或者大大地降低反向散射量，而并不要求不存在反向散射的任何可能性。“薄”傳感器意指其中相當(dāng)大的百分比(即，大于百分之十)的進(jìn)入電子通過(guò)樣本并且離開(kāi)后側(cè)的傳感器。在特定應(yīng)用中傳感器是否是“薄”的部分地依賴于進(jìn)入電子的能量和制成傳感器的材料。用于TEM的典型硅傳感器具有在大約5 μ m和50 μ m之間的像素尺寸。傳感器厚度包括電子敏感探測(cè)器部的厚度和為探測(cè)器部提供機(jī)械支撐的基板部的厚度。在大多數(shù)應(yīng)用中比大約100 μ m更薄的傳感器是“薄”傳感器，但是優(yōu)選的傳感器小于大約50 μ m、小于大約35 μ m或者小于大約25 μ m。理論上，傳感器基板部能夠被完全地移除，從而僅僅留下在5 μ m和20 μ m厚之間的探測(cè)器部。圖2示出在具有基板206和敏感探測(cè)器部208的反向薄化探測(cè)器204下面的照相機(jī)底部202中的材料的影響。圖2示出電子在通過(guò)反向薄化傳感器204之后可能采取的幾條可能的軌跡220。遵循軌跡220之一的電子能夠被照相機(jī)底部202反向散射并且可能采取軌跡222之一并且返回和撞擊探測(cè)器204。如果返回電子具有足夠的能量以到達(dá)探測(cè)器部208，則它能夠引起錯(cuò)誤信號(hào)。將理解，任何個(gè)體電子的路徑都是不可能預(yù)測(cè)的并且所示的軌跡220和222僅僅代表幾條可能的路徑。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在探測(cè)器下面的部分(volume)或者沒(méi)有材料或者存在的任何材料均被配置為或者通過(guò)它的幾何形狀或者通過(guò)它的組成而降低反向散射。圖3示出如果照相機(jī)300在傳感器204下面不具有足夠靠近的材料，則通過(guò)傳感器的大多數(shù)電子將不被反向散射到傳感器204中。圖3示出通過(guò)傳感器204并且然后被從在傳感器204的底部下面的相對(duì)大距離305處的材料304散射的電子210的三條實(shí)例軌跡 302。軌跡306示出在散射之后的幾條可能的軌跡。電子被以在零度和九十度之間的角度散射。隨著在照相機(jī)底座304和傳感器204之間的間隙的尺寸增加，幾何形狀使得被反向散射的電子將返回并且撞擊探測(cè)器204是較不可能的。例如，遵循軌跡306的反向散射電子將不像遵循圖2的軌跡222的電子那樣返回并且撞擊探測(cè)器204。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，在傳感器下面的材料位于大于傳感器的最大線性表面尺寸諸如長(zhǎng)度、寬度或者直徑的四倍的距離處以基本降低電子到傳感器204中的反向散射。例如，在矩形傳感器中，在傳感器底部和最靠近的材料之間的距離優(yōu)選地大于傳感器長(zhǎng)度或者寬度中的較長(zhǎng)者的四倍。在其它實(shí)施例中，使用大于最大尺寸的兩倍、大于最大尺寸的三倍或者大于最大尺寸的五倍的距離。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，能夠利用緩和反向散射的材料諸如具有低原子序數(shù)的材料來(lái)覆蓋探測(cè)器的底部或者在探測(cè)器下面的材料。例如，具有原子序數(shù)九的鈹；具有原子序數(shù)十二的碳；或者具有小于硅的原子序數(shù)(二十八)的原子序數(shù)的任何材料將降低電子的反向散射。具有相對(duì)高的氫含量的化合物諸如碳?xì)浠衔锞哂械偷钠骄鵝并且將降低反向散射。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，在探測(cè)器下面的照相機(jī)底部提供其形狀防止電子反向散射到探測(cè)器中的結(jié)構(gòu)特征。例如，圖4示出包括傳感器402和被形成為一系列傾斜表面 406諸如脊或者錐體的照相機(jī)底部404的照相機(jī)400。圖4示出通過(guò)傳感器402的電子的幾條可能的軌跡220。在圖4的示意軌跡中的兩條軌跡中，電子210撞擊傾斜表面406并且遵循更深進(jìn)入由傾斜表面406限定的凹槽410之一并且遠(yuǎn)離傳感器402的軌跡408。在多次碰撞之后，電子損失能量、被吸收到照相機(jī)底部404中并且被帶走。在另一條可能的軌跡 412中，電子被從傾斜表面406反向散射遠(yuǎn)離探測(cè)器402。能夠針對(duì)特定照相機(jī)幾何形狀優(yōu)化凹槽410的優(yōu)選深度和傾斜表面406的角度以最大化反向散射在照相機(jī)的物理約束內(nèi)的衰減。圖4還在照相機(jī)400的右側(cè)上示出靠近照相機(jī)400的邊緣撞擊的初級(jí)電子420能夠被照相機(jī)側(cè)壁414散射回到傳感器402中。能夠例如如在照相機(jī)400的左側(cè)上示出的那樣通過(guò)包括翼片432或者某些其它屏障的壁結(jié)構(gòu)430來(lái)防止該反向散射。翼片432可以是水平的或者可以成一定角度(優(yōu)選地向下的角度)延伸以引導(dǎo)被散射的電子遠(yuǎn)離傳感器 402。當(dāng)初級(jí)電子434通過(guò)傳感器402并且沿著軌跡436朝向照相機(jī)一側(cè)從斜向表面406 散射出去時(shí)，反向散射的電子撞擊翼片432之一并且不到達(dá)探測(cè)器402。圖5示出包括傳感器502和包括多個(gè)豎直翼片506的照相機(jī)底部504的另一照相機(jī)500。豎直翼片506形成高縱橫比通道508。高縱橫比在這種情況和其它實(shí)施例的情況下意指大于1、更加優(yōu)選地大于2并且最優(yōu)選地大于5的縱橫比。圖5的實(shí)施例利用了以下事實(shí)大多數(shù)電子被以一定角度反向散射而非以180°直返。圖5示出初級(jí)電子510通過(guò)探測(cè)器502并且遵循軌跡512之一。撞擊照相機(jī)底部504的平坦部分514的某些電子被從照相機(jī)底部504反向散射。當(dāng)被以一定角度散射時(shí)，它們撞擊翼片506之一的表面。在多次撞擊翼片之后，電子損失能量并且被吸收。以一定角度離開(kāi)傳感器502的某些電子撞擊翼片506的側(cè)壁并且在通道508內(nèi)跳彈(ricochet)直至它們失去能量為止。S卩，通過(guò)傳感器 502的電子將在通道508之一中被捕獲。能夠使用通常在航空構(gòu)造中使用的材料諸如蜂窩狀鋁薄片或者利用通道板諸如在通道板探測(cè)器中使用的那些來(lái)制造通道508。通道508能夠與傳感器502的像素對(duì)準(zhǔn)從而被從豎直翼片506的頂部反向散射的少數(shù)電子將對(duì)探測(cè)器信號(hào)具有最小的影響。豎直翼片506的頂端能夠漸縮(taper)成一點(diǎn)以進(jìn)一步降低到達(dá)傳感器502的反向散射電子。在某些實(shí)施例中，翼片506在大約Imm和20mm高之間并且被隔開(kāi)50 μ m和2000 μ m之間。翼片506的頂部?jī)?yōu)選地在傳感器502下面大約0_和50_之間。用于降低反向散射的翼片或者其它反向散射降低幾何特征的優(yōu)選尺寸將隨著照相機(jī)幾何形狀和傳感器的尺寸而改變。任何通道結(jié)構(gòu)均可以降低反向散射，并且能夠?qū)嶒?yàn)性地或者通過(guò)對(duì)任何特定傳感器幾何形狀使用模擬而確定最佳尺寸。圖6示出本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中照相機(jī)600包括傳感器604，傳感器604具有在傳感器自身的后側(cè)中形成高縱橫比通道608的翼片606。不是均勻地薄化傳感器604的后側(cè)，通道608是例如通過(guò)光刻而在后側(cè)中蝕刻的?？商娲兀瑤в幸砥?firmed)或者通道結(jié)構(gòu)能夠被結(jié)合到或者被以其它方式聯(lián)結(jié)到薄傳感器結(jié)構(gòu)。圖6示出通過(guò)傳感器604 并且遵循軌跡614之一的初級(jí)電子610通過(guò)撞擊照相機(jī)底部616而被以一定角度散射并且撞擊翼片606多次。電子損失足夠的能量，類似于電子被圖5的翼片506吸收的方式， 從而電子不太可能到達(dá)傳感器604中的敏感探測(cè)器部624。某些電子在傳感器604內(nèi)被以更大的角度散射并且遵循在撞擊照相機(jī)底座616之前撞擊翼片606的軌跡626。除了降低反向散射電子的數(shù)目，翼片606還提供機(jī)械強(qiáng)度。在某些實(shí)施例中，當(dāng)通道608被蝕刻時(shí)圍繞傳感器604留下固體硅或者其它材料的更厚或者更深的支撐性邊緣630以提供另外的機(jī)械強(qiáng)度。在某些實(shí)施例中，通道608在大約IOym和2000 μ m深之間并且被隔開(kāi)10 μ m和2000 μ m之間。翼片606的底部?jī)?yōu)選地位于在照相機(jī)底部616上方大約Omm和50mm之間。因?yàn)橛梢砥?06提供的另外的支撐，所以傳感器604能夠被制得更薄，例如小于 30 μ m，因?yàn)楸』糠直仨殬蚪有〉枚嗟目缇?，在某些?shí)施例中，僅僅幾十微米而非幾十毫米。更薄的傳感器將進(jìn)一步降低在基板內(nèi)的反向散射。通道608優(yōu)選地與像素阱對(duì)準(zhǔn)，以最小化在翼片606處來(lái)自探測(cè)器基板的更厚部分的反向散射對(duì)探測(cè)器信號(hào)的影響。圖7示出另一照相機(jī)700，其中通過(guò)降低來(lái)自傳感器基板下面的電子反向散射而改進(jìn)了分辨率。傳感器702的后側(cè)利用降低反向散射的材料層704進(jìn)行涂覆。例如，材料層 704能夠具有低的反向散射系數(shù)，這是具有低的平均原子序數(shù)的材料的特征，所述材料包括碳?xì)浠衔镏T如蜂蠟、或者低密度材料薄片諸如網(wǎng)狀心室碳(“RVC”)。這個(gè)實(shí)施例還具有為薄探測(cè)器702提供結(jié)構(gòu)支撐的優(yōu)點(diǎn)。與在不帶支撐的情況下將可能的相比，另外的支撐允許把探測(cè)器制得更薄。在一個(gè)實(shí)施例中，一毫米的RVC層降低了到達(dá)探測(cè)器702的探測(cè)部的反向散射電子的數(shù)目。材料704應(yīng)該是真空相容的，S卩，具有低的蒸汽壓力?？梢允褂酶?Z材料的薄層來(lái)覆蓋并且保護(hù)更高蒸汽壓力材料(諸如碳?xì)浠衔?以免受真空影響。只要高Z層是薄的，例如小于50 μ m，則對(duì)于很多應(yīng)用而言，增加的反向散射將在可接受的水平內(nèi)。初級(jí)電子720遵循軌跡722之一通過(guò)傳感器702。對(duì)于某些材料諸如碳?xì)浠衔?，?dāng)遵循軌跡722的電子通過(guò)材料704時(shí)，它們損失能量。被照相機(jī)底部730反向散射的電子再次進(jìn)入材料704中，在此處它們損失足夠的能量從而大多數(shù)沒(méi)有到達(dá)探測(cè)器部732。圖8示出包括圖5和6的實(shí)施例的組合的照相機(jī)800。圖8的照相機(jī)包括具有通道608的傳感器604。在傳感器604下面是包括限定通道508的多個(gè)豎直翼片506的照相機(jī)底部504。照相機(jī)底部504或者傳感器602還能夠在通道內(nèi)包括降低反向散射電子的材料，諸如關(guān)于圖7描述的材料。如關(guān)于圖5和6描述的，通過(guò)探測(cè)器604并且遵循軌跡822之一的初級(jí)電子820 在通道608和508中跳彈并且被吸收。圖9A和9B示出用于降低從薄傳感器向下游的電子反向散射的結(jié)構(gòu)的另外的實(shí)施例。圖9A示出包括斜向翼片906a的結(jié)構(gòu)900a，所述斜向翼片906a在它們之間具有空間 908a。翼片906a的角度優(yōu)選地足以防止來(lái)自傳感器的電子直接地沖擊照相機(jī)底部914a。 通過(guò)傳感器的電子被從斜向翼片908a的側(cè)面散射并且在結(jié)構(gòu)900a中被有效地捕獲。斜向翼片906a的頂部相對(duì)于傳感器的底部表面能夠是斜向的以防止來(lái)自翼片頂部的反向散射。圖9B的結(jié)構(gòu)900b類似于圖9A的結(jié)構(gòu)900a，但是斜向翼片906b的高度改變。如在結(jié)構(gòu)900a中，通過(guò)傳感器的電子變得被捕獲在斜向翼片906b之間的空間908b中。圖10示出體現(xiàn)本發(fā)明的透射電子顯微鏡1000的簡(jiǎn)化框圖。顯微鏡1000包括電子源1002和將高能電子束聚焦到樣本1006上的聚焦鏡筒1004。通過(guò)樣本1006的電子由照相機(jī)1010的薄傳感器1008探測(cè)。通過(guò)防止電子因從照相機(jī)底座1014散射而反向散射回到傳感器1008中，結(jié)構(gòu)1012改進(jìn)了探測(cè)器分辨率。以上在圖3-8中描述了結(jié)構(gòu)1010的某些可能的實(shí)施例。存在透射電子顯微鏡的很多已知配置，并且能夠在包括薄傳感器的任何顯微鏡上使用本發(fā)明。例如，本發(fā)明的實(shí)施例能夠與具有用于能量損失能譜法或者用于形成能量過(guò)濾圖像的能量過(guò)濾器的顯微鏡一起使用。雖然已分開(kāi)地描述了幾個(gè)實(shí)施例，但是技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在不偏離本發(fā)明的原理的情況下，用于降低反向散射的、所描述的各種結(jié)構(gòu)均能夠被以各種方式組合以降低反向散射。例如，替代如上所述的規(guī)則幾何圖案，照相機(jī)底部表面能夠包括不規(guī)則的、粗糙的表面以降低反向散射。與光滑表面的任何偏差均將降低反向散射。所謂的“照相機(jī)底部”指的是在傳感器下游的照相機(jī)的部分，并且不限于底部真空腔室壁或者任何特定構(gòu)件。在以上實(shí)施例中的全部尺寸都是作為實(shí)例提供的，并且用于防止反向散射的各種結(jié)構(gòu)的尺寸將根據(jù)每一個(gè)照相機(jī)的特性諸如傳感器尺寸而改變。雖然因?yàn)槟壳暗闹圃旒夹g(shù)而在以上的某些實(shí)施例中提到“反向薄化”傳感器，但是本發(fā)明可應(yīng)用于任何薄傳感器，并且不限于起初是厚的并且被從后側(cè)薄化的傳感器。本發(fā)明不僅可應(yīng)用于CMOS APS，而且可應(yīng)用于任何類型的薄傳感器，諸如硅帶探測(cè)器、或者使用雪崩光電二極管或者目前已知或者待被研制的其它薄傳感器(包括基于半導(dǎo)體或者非半導(dǎo)體的傳感器)的矩陣探測(cè)器。
雖然已詳細(xì)描述了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)該理解，在不偏離如由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，能夠?qū)υ谶@里描述的實(shí)施例作出各種改變、替代和更改。而且，本申請(qǐng)的范圍并非旨在限于在說(shuō)明書中描述的過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法和步驟的特定實(shí)施例。如本領(lǐng)域的一位普通技術(shù)人員將根據(jù)本發(fā)明的公開(kāi)而容易意識(shí)到的，根據(jù)本發(fā)明可以利用執(zhí)行與在這里描述的對(duì)應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或者實(shí)現(xiàn)與其基本相同的結(jié)果的、目前存在的或者將在以后研制的過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法或者步驟。因而，所附權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這種過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法或者步驟。
權(quán)利要求
1.一種用于透射電子顯微鏡的照相機(jī)(300，400，500，600，700，800)，包括傳感器(204，402，502，604，702)，所述傳感器具有小于100 μ m的厚度；其特征在于，所述照相機(jī)包括位于所述傳感器下面的結(jié)構(gòu)(406，508,608和704)，所述結(jié)構(gòu)被配置為降低電子朝向所述傳感器的反向散射以通過(guò)降低來(lái)自反向散射電子的噪聲而改進(jìn)所述傳感器的分辨率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的照相機(jī)，其中所述傳感器包括具有基板(206)和探測(cè)部(208)的 CMOS有源像素傳感器，位于所述傳感器下面的所述結(jié)構(gòu)防止通過(guò)所述基板的電子再次進(jìn)入所述基板并且到達(dá)所述探測(cè)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的照相機(jī)，其中位于所述傳感器下面的所述結(jié)構(gòu)提供在傳感器的基本整個(gè)底部表面下面延伸距離(305)的空空間，所述距離至少是所述傳感器的長(zhǎng)度、寬度或者直徑中的較長(zhǎng)者的四倍，由此降低由從所述傳感器下面的材料反向散射的電子引起的、 在所述傳感器中的信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的照相機(jī)，其中所述傳感器具有小于50μ m的厚度并且其中所述照相機(jī)底部位于離所述傳感器的所述底部表面至少200 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的照相機(jī)，其中位于所述傳感器下面的所述結(jié)構(gòu)包括多個(gè)翼片 (506，606)，所述翼片偏轉(zhuǎn)并且吸收通過(guò)所述傳感器的電子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的照相機(jī)，其中位于所述傳感器下面的所述結(jié)構(gòu)包括多個(gè)高縱橫比通道(508，608)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的照相機(jī)，其中所述多個(gè)高縱橫比通道(508)開(kāi)口朝向所述傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的照相機(jī)，其中所述多個(gè)高縱橫比通道(608)開(kāi)口遠(yuǎn)離所述傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的照相機(jī)，其中位于所述傳感器下面的結(jié)構(gòu)(704)包括具有小于硅的原子序數(shù)的平均原子序數(shù)的材料以降低電子的反向散射。
10.一種透射電子顯微鏡，包括高能電子源(902)；用于朝向樣本引導(dǎo)電子的聚焦鏡筒(904)；用于從通過(guò)所述樣本的電子記錄電子圖像的、根據(jù)以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的照相機(jī)。
11.一種在透射電子顯微鏡中觀察樣本的方法，包括朝向樣本引導(dǎo)高能電子束；使用薄傳感器探測(cè)通過(guò)所述樣本的電子，相當(dāng)大的數(shù)目的電子通過(guò)所述薄傳感器；其特征在于在所述薄傳感器下面提供一種結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)防止已通過(guò)所述傳感器的電子散射回到所述傳感器中并且產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中在所述薄傳感器下面提供一種結(jié)構(gòu)包括提供一種包括多個(gè)高縱橫比通道的結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中在所述薄傳感器下面提供一種結(jié)構(gòu)包括提供一種具有多個(gè)傾斜表面以偏轉(zhuǎn)電子從而防止電子到達(dá)所述探測(cè)器部的結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中在所述薄傳感器下面提供一種結(jié)構(gòu)包括提供一種具有低的反向散射系數(shù)以防止電子到達(dá)所述探測(cè)器部的結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中在反向薄化的半導(dǎo)體傳感器下面提供一種結(jié)構(gòu)包括提供一種在所述傳感器下面包括空空間的結(jié)構(gòu)，所述空空間具有所述傳感器尺寸的至少四倍的厚度。
全文摘要
本發(fā)明涉及薄電子探測(cè)器中的反向散射降低。在直接電子探測(cè)器中，防止電子從傳感器下面到探測(cè)器部中的反向散射。在某些實(shí)施例中，在傳感器下面保持空空間。在其它實(shí)施例中，在傳感器下面的結(jié)構(gòu)包括或者延伸到傳感器或者從傳感器延伸以捕獲電子的幾何形狀，諸如多個(gè)高縱橫比通道；或者用于偏轉(zhuǎn)通過(guò)傳感器的電子的斜向表面的結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01J37/22GK102376516SQ201110222290
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者R. 法魯奇 A., J. P. 舒爾曼斯 F., C. 范 霍夫滕 G., J. 麥克穆蘭 G., 洛夫 J., A. W. 斯特克倫堡 M., C. 古里尼 N., A. D. 圖爾切塔 R., 亨德森 R. 申請(qǐng)人:Fei 公司