CN111095471A - 现场可编程检测器阵列 - Google Patents

Abstract

公开了用于实现检测器阵列的系统和方法。根据某些实施例，衬底包括多个感测元件(501‑503)，其包括第一元件(502)和第二元件(503)；以及在第一元件与第二元件之间的开关区域(3009)，被配置为连接第一元件和第二元件。基于响应于感测元件接收具有预定量的能量的电子而生成的信号，开关区域可以被控制。

Description

现场可编程检测器阵列

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月18日提交的美国申请62/560,135的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及检测器阵列的领域，并且更具体地涉及适用于带电粒子检测的现场可编程检测器阵列。

背景技术

检测器在各种领域中用于感测物理上可观察的现象。例如，电子显微镜是用于观察样本的表面形貌和组成的有用工具。在用于显微镜学的带电粒子束工具中，带电粒子被引导到样本，并可以以各种方式与样本相互作用。例如，在撞击样本后，次级电子、背散射电子、俄歇电子、X射线、可见光等可以从样本中被散射并且被检测器检测。散射的粒子可以形成入射在检测器上的束。

检测器包括有源区，在有源区中电流响应于被带电粒子撞击而生成。由检测器生成的瞬时电流提供对有源表面上的通量的直接测量。一些示例性类型的检测器包括点检测器和区检测器。点检测器包括单个区和用于读出输出的单个通道。点检测器因此可以以非常高的速度读出数据，并且可以仅受到所耦合的电子件的读出速度限制。但是，点检测器将整个有源区上的检测信号进行平均，并因此不提供有关检测信号的空间信息。

已开发了区检测器，其可以提供空间信息但是比点检测器更复杂和昂贵。区检测器通常被像素化来形成分立检测元件的网格。区检测器的物理布置可以包括多个像素，每个像素包括有源区，该有源区被隔离区围绕以将其与相邻像素分离。有源区是对辐射敏感且可用于感测的总面积。

在可应用于多束晶片检查系统中的电子束检测器中，包括多个点检测器的检测器可以被提供。检测器可以接收来自样本的电子，并且将电子束强度转换为电子信号，使得样本的图像可以被重建。在现有系统中，多束系统的每个束或束波(beamlet)在检测器中具有对应的电子感测元件。该系统需要精确的控制来将检测器阵列的每个感测元件与一个束对准。

基于点检测器的现有电子检测器的一些另外的缺点可能是这些检测器无法提供有关电子光学子系统性能如何的任何信息。这些检测器无法补偿电子光学子系统的任何漂移和缺陷。

一个类型的区检测器包括检测器阵列，检测器阵列提供多个电子感测元件，用于检测一个或多个电子束。检测器阵列可以解决点检测器的一些问题。而且，具有与束相关联的多个电子感测元件的这种检测器阵列可以提供某种灵活性。例如，检测器阵列能够改变哪些像素是与束相关联的。在一些应用中形成的像素的分离的组是有利的。然而，即使这样的检测器阵列也面临如下缺点：该检测器阵列是复杂的、难以制造、具有大的死区，并且是难以扩展。

因此，现有的电子检测器可以被分类为两个组。例如，一个组具有简单布置，其易于制造但没有灵活性的。另一组具有复杂布置，其具有灵活性、但难以制造并且需要大规模的复杂信号调节和信号路由电路。后者阻止了晶片检查系统的进一步扩展。

发明内容

本公开的实施例提供了用于带电粒子检测的系统和方法。在一个实施例中，提供了检测系统。检测系统可以包括检测器。

在一些实施例中，检测器可以包括具有多个感测元件的衬底。感测元件之中可以是第一元件和第二元件。该衬底还可以包括被配置为连接第一元件和第二元件的开关区域。第一元件可以被配置为响应于第一元件检测到束而生成第一信号，并且第二元件可以被配置为响应于第二元件检测到束而生成第二信号。开关区域可以被配置为基于第一信号和第二信号而被控制。

在一些实施例中，检测器可以包括具有感测元件阵列的传感器层，感测元件阵列包括第一元件和第二元件，其中第一元件和第二元件相邻。传感器层还可以包括在第一元件和第二元件之间的开关区域。检测器还可以包括电路层，该电路层具有一个或多个电路，其被电连接到第一元件和第二元件。一个或多个电路可以被配置为：当第一元件接收具有预定量的能量的带电粒子时，生成第一状态指示符；当第二元件接收具有预定量的能量的带电粒子时，生成第二状态指示符；以及基于第一状态指示符和第二状态指示符来控制开关区域。

在一些实施例中，检测器系统可以包括检测器阵列和开关区域，检测器阵列具有多个感测元件，多个感测元件包括第一元件和第二元件，并且开关区域被配置为连接第一元件和第二元件。该检测器系统还可以包括一个或多个电路，该一个或多个电路被配置为响应于第一元件检测到束而生成第一信号，并且响应于第二元件检测到束而生成第二信号。可以提供控制器，该控制器连接到一个或多个电路。

根据一些实施例，可以实现消除像素数和检测器制造之间的权衡关系的布置。可以提供实现高像素数的检测器，而没有对应制造困难。

所公开的实施例的附加目的和优点部分将在下面的描述中阐述，并且部分将从该描述中变得显而易见，或者可以通过对实施例的实践而习得。所公开的实施例的目的和优点可以通过权利要求中阐述的要素和组合来实现和获得。然而，本公开的示例性实施例不一定需要实现这样的示例性目的和优点，并且一些实施例可能不实现任何所陈述的目的和优点。

应当理解，前面总体描述和下面的详细描述都仅是示例性和说明性的，并且不限制所要求保护的所公开的实施例。

附图说明

图1是图示了符合本公开的实施例的示例性电子束检查(EBI)系统的示意图。

图2是图示了符合本公开的实施例的示例性电子束工具的示意图，该电子束工具可以是图1的示例性电子束检查系统的一部分。

图3A-图3E是图示了符合本公开的实施例的检测器阵列的示例性表面的图。

图4A-图4E是图示了符合本公开的实施例的沿图3D或图3E的线A截取的检测器的截面视图的图。

图5是图示了符合本公开的实施例的检测器的截面视图的图。

图6A和图6B是图示了符合本公开的实施例的检测器的传感器层和电路层的电路图。

图7是图示了符合根据本公开的实施例的示例性检测器阵列的简化电路示意图。

图8是图示了符合本公开的实施例的与感测元件的位置数据相关的一个或多个电路的图。

图9是图示了符合本公开的实施例的使用包括多个感测元件的检测器阵列的检测系统的图。

具体实施方式

现在将详细参考示例性实施例，示例性实施例的示例在附图中说明。以下描述参考附图，其中除非另外表示，否则不同附图中的相同附图标记表示相同或相似的元件。在示例性实施例的以下描述中阐述的实现并不表示符合本发明的所有实现。相反，它们仅是符合与如所附权利要求中所记载的主题有关的方面的设备和方法的示例。

本公开的实施例提供了具有阵列架构的检测器。检测器可以支持被包括在检测器的阵列表面上的感测元件的场重新配置。检测器可以包括开关元件，诸如，在一对感测元件之间形成的开关，该开关控制该一对中的两个感测元件之间的连接。

被配置为连接两个感测元件的开关可以形成在检测器阵列的感测层内。以这种方式，检测器阵列消除了对单独的开关矩阵的需要。

开关元件可以包括晶体管，例如，MOSFET。MOSFET可以具有由逻辑元件控制的栅极。

感测元件可以形成任意数目的组，在每个组中具有任意形状以及任意数目的感测元件。每个开关的控制电路可以位于每个对应开关的旁边。控制电路可以包括逻辑元件。一对感测元件之间的开关可以通过行控制和/或线控制布线来解决。

感测元件的阵列可以形成为衬底中的传感器层。控制电路可以形成为衬底中的电路层。在符合本公开的各方面的布置中，电路层中的互连件可以被简化。每组感测元件的输出信号可以通过连接到该组的多个输出线进行路由。输出线、与由组中的开关形成的感测元件之间的连接一起，可以形成具有低等效输出串联电阻和串联电感的网络。例如，在一些实施例中，与常规的区检测器阵列相比，控制电路可以形成具有减小的等效输出串联电阻和串联电感的网络。经分组的感测元件的输出阻抗可以减小，使得便于宽带操作。

本公开的实施例提供了具有电子检测器的电子束工具。可以提供与电子检测器耦合的电路层。电子检测器可以被配置为接收从样本发射的背散射的初级电子和次级电子。所接收的电子在检测器的表面上形成一个或多个束斑。检测器的表面可以包括多个电子感测元件，被配置为响应于接收电子而生成电信号。

在一些实施例中，电路层可以包括预处理电路系统和信号处理电路系统，其被用来配置多个电子感测元件的分组。例如，预处理电路系统和信号处理电路系统可以被配置为生成与所生成的电信号的幅度有关的指示。这样的电路系统可以包括逻辑块，例如，与多个感测元件中的两个感测元件相关联的门。门可以被控制以使得两个感测元件经由两个感测元件之间的开关元件被连接或断开连接。从感测元件生成的电信号可以被配置为穿过开关元件。确定可以基于来自感测元件的电信号而做出。

后处理电路系统可以被配置为与控制器交互，该控制器被配置为基于感测元件的输出来获取束或束波的图像。该控制器可以重建束的图像。该控制器可以被配置为基于经重建的图像来确定束边界(例如，束斑的初级边界和次级边界)。

后处理电路系统的进一步实现可以包括一个或多个电路，该一个或多个电路可以被配置为基于来自预处理电路系统的所生成的指示，来确定电子感测元件中的哪些电子感测元件位于束斑的边界(例如，初级边界)内。可以执行处理来基于所确定的初级边界生成表示束斑强度的值。在一些实施例中，分组可以被用来确定电子感测元件中的哪些电子感测元件位于束斑的初级边界之外。基于被确定为在初级边界之外的感测元件的输出，噪声信号可以被估计。当生成束斑的强度数据时，后处理电路系统可以补偿所估计的噪声信号。

感测元件的分组可以基于感测元件响应于被电子束的电子撞击而生成的电信号。分组可以基于穿过开关元件的电信号，该开关元件连接相邻的感测元件。分组还可以基于通过后处理电路系统的确定。例如，在一些实施例中，初级束斑边界和/或次级束斑边界可以基于感测元件的输出信号来确定。

与像素相关联的本地控制逻辑可以生成对应感测元件的信号水平的指示。该指示可以用于确定两个相邻的感测元件是否应当由开关元件进行连接。以这种方式，可以形成组。基于所形成的感测元件的组，初级边界可以被确定。此外，在一些实施例中，梯度信息可以被获得并且被用来确定次级边界。

由于不同的生成过程，入射电子束的电子可以具有不同的性质(例如，不同的能量)。具有不同性质的电子的分布或浓度在不同位置可能变化。因此，在电子束内，所检测的电子束斑点中的强度图案可以对应于初级边界或次级边界。初级束斑边界和次级束斑边界可以被用来对对应的电子感测元件的输出信号进行分组。组可以形成以使得它们的几何布置与对应电子束斑的图案相匹配。作为一个示例，由次级束边界内的电子感测元件检测到的电子束斑的部分可以几乎完全由背散射电子组成，而由在初级束边界和次级束边界之间的电子感测元件检测到的电子束斑的部分可以几乎完全由次级电子组成。因此，所形成的组可以产出整体检测到束的强度信息、以及对应于电子束的背散射电子和次级电子部分的强度信息。因此，一些实施例可以提供关于所检测的电子束斑和所研究的样本的性质的信息。

如本文所使用的，除非另有明确说明以及不可行的情况，术语“或”涵盖所有可能的组合。例如，如果陈述数据库可以包括A或B，则除非另有明确说明或不可行，否则数据库可以包括A、或B、或A和B。作为第二示例，如果陈述数据库可以包括A、B或C，则除非另有明确说明或不可行，否则数据库可以包括A、或B、或C、或A和B、或A和C、或B和C、或A和B和C。

现在将详细参考在附图中示出的示例实施例。尽管以下实施例在利用电子束的上下文中描述，但是本公开不限于此。可以类似地应用其他类型的带电粒子束。此外，符合本公开的各方面的检测器可应用于用于感测x射线、光子和其他形式的能量的环境。

现在参考图1，图1示出了符合本公开的实施例的示例性电子束检查(EBI)系统100。如图1所示，EBI系统100包括主腔室101、进料/锁定(load/lock)腔室102、电子束工具104和装备前端模块(EFEM)106。电子束工具104位于主腔室101内。EFEM 106包括第一进料口106a和第二进料口106b。EFEM 106可以包括(多个)附加的进料口。第一进料口106a和第二进料口106b接收晶片前开式传送盒(FOUP)，FOUP包含晶片(例如，半导体晶片或由(多个)其他材料制成的晶片)或待检查的样本(晶片和样本在下文中被统称为“晶片”)。

EFEM 106中的一个或多个机械臂(未示出)可以将晶片输送到进料/锁定腔室102。进料/锁定腔室102连接到进料/锁定真空泵系统(未示出)，进料/锁定真空泵系统去除了进料/锁定腔室102中的气体分子，以达到低于大气压的第一压力。在达到第一压力之后，一个或多个机械臂(未示出)可以将晶片从进料/锁定腔室102输送到主腔室101。主腔室101连接到主腔室真空泵系统(未示出)，主腔室真空泵系统去除主腔室101中的气体分子以达到低于第一压力的第二压力。在达到第二压力之后，晶片经受通过电子束工具104的检查。电子束工具104可以是单束系统或多束系统。控制器109电连接到电子束工具104。控制器109可以是被配置为执行EBI系统的各种控制的计算机。

现在参考图2，图2图示了电子束工具104(在本文中也称为设备104)，电子束工具104包括电子源202、枪孔204、聚束透镜206、从电子源202发射的初级电子束210、源转换单元212、初级电子束210的多个束波214、216和218、初级投影光学系统220、晶片平台(图2中未示出)、多个次级电子束236、238和240、次级光学系统242以及电子检测装置244。初级投影光学系统220可以包括分束器222、偏转扫描单元226和物镜228。电子检测装置244可以包括检测子区域246、248和250。

电子源202、枪孔204、聚束透镜206、源转换单元212、分束器222、偏转扫描单元226和物镜228可以与设备104的初级光学轴260对准。次级光学系统242与电子检测装置244可以与设备104的次级光学轴252对准。

电子源202可包括阴极、提取器或阳极，其中初级电子可从阴极被发射，并且被提取或加速来形成具有交叉点(虚拟或真实)208的初级电子束210。初级电子束210可以被可视化为从交叉点208发射。枪孔204可以阻挡初级电子束210的周边电子来减小库仑效应。库仑效应可能使得探测斑270、272和274的大小增加。

源转换单元212可以包括图像形成元件阵列(图2中未示出)和束限制孔阵列(图2中未示出)。图像形成元件阵列可以包括微偏转器或微透镜的阵列。图像形成元件阵列可以利用初级电子束210的多个束波214、216和218，来形成交叉点208的多个并行图像(虚拟的或真实的)。束限制孔阵列可以限制多个束波214、216和218。

聚束透镜206可以聚焦初级电子束210。通过调整聚束透镜206的聚焦功率、或通过改变束限制孔阵列内的对应束限制孔的径向大小，源转换单元212下游的束波214、216和218的电流可以变化。物镜228可以将束波214、216和218聚焦到晶片230上以用于检查，并且可以在晶片230的表面上形成多个探测斑270、272和274。

分束器222可以是维恩(Wien)滤波器类型的分束器，其生成静电偶极场和磁偶极场。在一些实施例中，如果静电偶极场和磁偶极场被应用，则静电偶极场施加在束波214、216和218的电子上的力的幅度与磁偶极场施加在电子上的力的幅度可以相等，并且方向相反。因此，束波214、216和218可以以零偏转角笔直地穿过分束器222。然而，由分束器222生成的束波214、216和218的总色散也可以是非零。分束器222可以将次级电子束236、238和240与束波214、216和218分离，并且引导次级电子束236、238和240朝向次级光学系统242。

偏转扫描单元226可以将束波214、216和218偏转以在晶片230的表面区之上扫描探测斑270、272和274。响应于束波214、216和218在探测斑270、272和274处的入射，次级电子束236，238和240可以从晶片230发射。次级电子束236、238和240可以包括具有如下能量分布的电子，电子包括次级电子(能量≤50eV)和背散射电子(能量介于50eV和束波214、216和218的着陆能量(landing energy)之间)。次级光学系统242可以将次级电子束236、238和240聚焦到电子检测装置244的检测子区域246、248和250上。检测子区域246、248和250可以被配置为检测对应的次级电子束236、238和240并且生成用于重建晶片230表面区的图像的对应信号。

现在参考图3A，图3A图示了传感器表面300的示例性结构，传感器表面300可以形成电子检测装置244的检测表面。传感器表面300可以被划分成四个区域302A-D(2×2矩形网格)，每个区域302均能够接收从晶片230的特定位置发射的对应束斑304。所有束斑304A-D可以呈现理想的圆形并且没有位点(loci)偏移。虽然显示了四个区域，但是应当理解，可以使用任何多个区域。此外，将传感器表面300划分为四个区域是任意的。对感测元件306的任意选择可以被采取以形成特定区域。检测器244中的检测子区域246、248、250可以由这样的区域构成。

每个传感器区域可以包括电子感测元件306的阵列。电子感测元件可以包括例如PIN二极管、雪崩二极管、电子倍增管(EMT)等及其组合。此外，可以理解，尽管图3A示出了每个区域302彼此分离作为具有它们自己的感测元件306的预定区域，但是这些预定区域可以不存在(例如，诸如图3C的表面传感器400)。例如，代替具有4个预定义区域，每个预定义区域具有81个感测元件(9×9的感测元件的网格)，传感器表面可以具有一个18×18的感测元件网格，其仍然能够感测四个束斑。

电子感测元件306可以生成与在传感器区域中接收的电子相称的电流信号。预处理电路可以将所生成的电流信号转换为电压信号(表示所接收的电子束斑的强度)。预处理电路可以包括例如高速跨阻放大器。处理系统可以：通过例如对位于传感器区域内的电子感测元件所生成的电流求和，来生成电子束斑的强度信号；使得该强度信号与入射到晶片上的初级电子束的扫描路径数据相关；以及基于高相关性来构建晶片的图像。

虽然电子感测元件306被描述为从电子束接收电子，但是在其他类型的检测器的情况下，传感器表面可以被配置为响应于接收到其他类型的辐射而生成信号。例如，检测器可以对具有特定电荷的带电粒子做出反应。而且，检测器可以对通量、空间分布、光谱或其他可测量的性质敏感。因此，检测器感测元件可以被配置为响应于接收到某个类型或水平的能量(例如，具有预定量的能量的电子)来生成信号。

在一些实施例中，该处理系统可以选择性地对由电子感测元件306中的一些电子感测元件所生成的信号进行求和，来生成束斑的强度值。该选择可以基于对电子感测元件中的哪些电子感测元件是位于束斑内的确定。

在一些实施例中，该处理系统可以通过标识束斑的边界，来标识哪些电子感测元件位于束斑之外，以及哪些电子感测元件位于束斑内。例如，参考图3B，处理系统可以分别标识针对束斑304A和304B的初级边界312A、312B和次级边界314A、314B。初级边界312可以被配置为包围电子感测元件306的集合，该电子感测元件的集合的信号输出将被包括以确定束斑强度。

次级边界314可以被配置为包围束斑的中心部分，并且可以用于提供束斑的某些几何信息。几何信息可以包括例如束斑的形状、束斑的一个或多个位点等。这里，位点可以指代束斑内的预定位置(例如，中心)。该处理系统还可基于次级边界314来确定初级边界312。

此外，基于位点信息，该处理系统还可以跟踪由于例如电子光学件或电子光学系统内的缺陷而引起的束斑304位置的漂移。缺陷可能是在制造或组装过程期间引入的缺陷。此外，可能存在在系统的长期操作期间引入的漂移。该处理系统可以更新边界确定、以及要被包括在强度确定中的电子感测元件的集合，以减轻漂移对强度确定的准确性的影响。另外，该处理系统可以跟踪电子束斑中的偏移。

电子感测元件306的选择可以通过每个束斑的指定电子收集比来确定，电子感测元件306的选择被用来形成由初级边界312或次级边界314包围的电子感测元件每个集合，指定电子收集比与总体图像信号强度和信噪比、相邻电子束的信号串扰以及每个电子束斑的对应形状和位点有关。电子感测元件的选择可以由例如位于感测元件附近的处理电路系统来控制或者由外部控制器控制。每个集合的形成可以是静态的，也可以动态变化。束斑的形状和位点变化信息可以被用来，例如监控电子光学系统(例如，初级投影光学系统220)的性能。例如，所收集的关于电子束的定位和形状的信息可以在对电子光学系统进行调整中使用。因此，虽然图3B示出了具有跟圆形有偏差的形状的束斑304B，但是由于电子光学系统中的漂移、或由于电子光学系统中的组件的缺陷而导致的诸如位置、形状和网格信息的此类型偏差可以被补偿。

现在参考图3D，图3D图示了可以在电子检测装置244上使用的传感器表面500的示例性结构。传感器表面500具有包括多个感测元件的阵列结构，多个感测元件包括感测元件501、502、503等，每个感测元件能够接收束斑的至少一部分。感测元件501、502、503可以被配置为响应于接收能量而生成电信号。

感测元件可以包括例如PIN二极管、雪崩二极管、电子倍增管(EMT)等以及它们的组合。例如，感测元件501、502、503可以是电子感测元件。电子感测元件可以生成与在传感器有源区中所接收的电子相称的电流信号。处理电路可以将所生成的电流信号转换成电压信号(表示所接收的电子束斑的强度)。该处理系统可以：通过例如对位于传感器区域内的电子感测元件所生成的电流进行求和，来生成电子束斑的强度信号、使得强度信号与入射在晶片上的初级电子束的扫描路径数据相关、并且基于该相关性来构建晶片的图像。

图3E图示了图3D所示的区域的放大部分。图4A示出了沿在图3D和图3E中所指示的部分A的检测器阵列在厚度方向上的截面所呈现的传感器元件的示例性结构。

如图4A所示，感测元件501、502、503可以被配置作为PIN二极管器件3000。PIN二极管器件3000可以包括金属层3010作为顶部层。金属层3010是用于接收入射在电子检测装置244上的电子的层。因此，金属层3010被配置为检测表面。金属层3010的材料例如可以是铝。当铝在金属层3010中使用时，氧化层可以形成在表面的外部上来保护电子检测装置244。PIN二极管器件3000还可以包括金属层3050作为底部层。金属层3050的材料例如可以是铜。金属层3050可以包括输出线，用于承载来自感测元件501、502、503中的每一个感测元件的感测电流。

PIN二极管器件3000可以包括半导体器件。例如，构成PIN二极管器件的半导体器件可以被制造为具有多个层的衬底。因此，感测元件501、502、503在截面方向上可以是连续的。开关区域3009可以与感测元件成一体。附加地，感测元件501、502、503和/或开关区域3009可以被配置作为多个分立的半导体器件。分立半导体器件可以被配置为彼此直接邻接。因此，即使当感测元件被配置为分立的时，隔离区也可以被消除并且死区可以减少。

在PIN二极管器件3000的操作中，P+区域3020形成以与金属层3010相邻。P+区域3020可以是p型半导体层。本征区域3030形成以与P+区域3020相邻。本征区域3030可以是本征半导体层。N+区域3040形成以与本征区域3030相邻。N+区域3040可以是n型半导体层。电子检测装置244的传感器层被形成作为金属层3010、P+区域3020、本征区域3030、N+区域3040和金属层3050的层。

PIN二极管器件3000包括形成在两个相邻的感测元件之间的开关区域3009。如图4A所示，开关区域3009形成在感测元件501和502之间，并且另一开关区域3009形成在感测元件502和503之间。开关形成可以在开关区域3009中。作为一个示例，增强型MOSFET3001可以形成在开关区域3009处的PIN二极管器件3000的传感器层中。MOSFET 3001可以包括P+区域3002、栅极3004和栅极氧化物3003。MOSFET 3001被配置为“常断开”型开关。在增强型中，施加到栅极3004的电压增加了器件的导电性。因此，在不激活MOSFET 3001的情况下，感测元件502和503之间的开关是关断，并且感测元件502和503因此不通过MOSFET 3001而连接。通过激活MOSFET 3001，感测元件之间的开关被接通(ON)并且感测元件501和502通过MOSFET 3001连接。例如，PIN二极管器件3000可以配置有MOSFET，该MOSFET可操作在接通状态3098和关断状态3099中。MOSFET 3001可以通过栅极3004来控制。

制备诸如MOSFET 3001的MOSFET的工艺可以例如尤其包括蚀刻。

在操作中，当电子入射在金属层3010的顶部表面上时，本征区域3030充满了来自P+区域3020的电荷载流子。如图4A所看到的，当两个相邻的感测元件(例如，501和502)被连接时，金属层3010下方的在被辐射的区域中的所有区，包括开关区域3009中的区，将被激活。因此，将两个相邻的感测元件可以被分组在一起来响应于入射电子而收集电流，同时相邻感测元件之间的死区可以消除。不需要提供隔离区，以在截面方向上分离相邻的感测元件(例如，501和502)。

如在图3E的平面视图中所看到的，感测元件501和502之间的开关区域3009A是用于感测的激活区。另一方面，活动的感测元件502和非活动的感测元件503之间的开关区域3009B不是用于感测的有源区。开关区域3009可以跨越相应感测元件的基本上整个长度。例如，感测元件可以具有在第一方向X和第二方向Y上延伸的矩形形状。矩形感测元件可以具有在第一方向上延伸的第一侧和在第二方向上延伸的第二侧。开关区域3009可以在第一侧的整个长度上延伸。另一开关区域3009可以在第二侧的整个长度上延伸。附加地，开关区域可以延伸比第一侧或第二侧短的长度。开关区域可以与感测元件直接相邻，从而可以使得有源区连续。

应当理解，PIN二极管可以在采用p型和n型半导体的不同布置的各种配置中实现。例如，图4B、图4C、图4D和图4E中分别图示了各种形式的二极管器件3100、二极管器件3200、二极管器件3300和二极管器件3400。传感器二极管和二极管之间的MOSFET的各种组合被图示。在图4B和图4E中，当Vgs＝0时，MOSFET可以关断，而当|Vgs|＞|Vth|时，MOSFET可以接通。在一些实例中，例如，如图4C和图4D所示，耗尽型MOSFET可以被用作开关。

例如，图4B示出了二极管器件3100，其包括金属3110、N+区域3120、本征3130、P+区域3140、金属3150、增强型MOSFET 3101、N+区域3102、栅极氧化物3103、栅极3104和栅极3105。二极管器件3100可以被配置有MOSFET，该MOSFET可操作处于接通状态3198和关断状态3199。

例如，图4C示出了二极管器件3200，其包括金属3210、P+区域3220、本征3230、N+区域3240、金属3250、耗尽型MOSFET 3201、P+区域3202、栅极氧化物3203、栅极3204和栅极3205。二极管器件3200可以被配置为具有MOSFET，该MOSFET可操作处于接通状态3298和关断状态3299。

例如，图4D示出了二极管器件3300，其包括金属3310、N+区域3320、本征3330、P+区域3340、金属3350、耗尽型MOSFET 3301、N+区域3302、栅极氧化物3303、栅极3304和栅极3305。二极管器件3300可以被配置为具有MOSFET，该MOSFET可操作处于接通状态3398和关断状态3399。

例如，图4E示出了二极管器件3400，其包括金属3410、P+区域3420、本征3430、N+区域3440、金属3450、增强型MOSFET 3401、P+区域3402、栅极氧化物3403、栅极3404和栅极3405。二极管器件3400可以被配置为为具有MOSFET，该MOSFET可操作处于接通状态3498和关断状态3499。

虽然以上描述讨论了一个或多个金属层，但是显然可以使用备选方案(例如，导电材料)。

当具有由多个感测元件形成的传感器层的检测器包括相邻感测元件之间的开关区域时，死区可以减小。例如，当两个相邻元件连接时，它们之间的开关区域被包括在用于感测的有源区中。如后面将要讨论的，由入射在开关区域上方的检测器表面上的电子所诱导的电流被包括在输出信号中。因此，可能以其他方式被提供作为隔离区的表面区可以被回收改造(reclaim)为有源感测区，隔离区将单独地像素分离。较大的感测区可以增加检测速率，并提供较佳的信噪比(SNR)。此外，消除隔离区使得能够在给定区中形成更多像素。因此，较高的像素数可以实现。

如图3E所示，可以提供十字形区525。区525可以是隔离区，以将像素的角部与在对角线方向上彼此交叉的像素隔离。可以使用各种形状代替十字形。例如，区525可以被提供为正方形。区525也可以被提供为对角线，以便利用尽可能小的面积来分离对角像素。在一些实施例中，区525可以被消除来进一步减小死区。

尽管传感器表面500被描绘为具有矩形网格布置，但是各种几何布置可以被使用。例如，感测元件可以布置在六边形网格中。因此，单独的感测元件可以具有对应不同的大小和形状。感测元件也可以用八角形图块、三角形图块、菱形图块等来布置。感测元件不一定以均一的形状和规则的封装来提供。例如，具有半规则六边形的五边形图块可以被使用。应理解，这些示例是示例性的并且可以应用各种修改。

现在参考图5，图5图示了检测器600的层结构的简化图示。检测器600可以被提供为如图2所示的检测器244。检测器600可以被配置为具有在厚度方向上堆叠的多个层，厚度方向可以基本平行于电子束的入射方向。多个层可以包括传感器层610和电路层620。如上所述，传感器层610可以被提供有传感器表面500。感测元件(例如，感测元件611、612和613)可以提供在感测层610中。开关元件619可以在截面方向上被提供在相邻的感测元件之间。开关元件619可以嵌入感测层610中。

例如，如上所述，传感器层610可以被配置为二极管，其中感测元件611、612和613类似于感测元件501、502和503。而且，开关元件619可以被配置为晶体管(例如，MOSFET3001)。感测元件611、612、613中的每一个感测元件可以包括输出，用于形成到电路层620的电连接。输出可以与开关元件619集成，或者可以分开地提供。输出可以集成在传感器层610的底部层中，底部层可以是金属层，诸如，类似于金属层3050的金属层。

电路层620被提供为与传感器层610相邻。电路层620包括线布线和各种电子电路组件。电路层620可以包括处理系统。电路层620可以被配置为接收在传感器层610中检测到的输出电流。

图6A中示出了电路示意图。虚线表示传感器管芯701与电路管芯702之间的划分。诸如电路管芯702中所示的布局可以例如表示在电路层620中提供的电路。诸如传感器管芯701中所示的布局例如可以表示具有在其间的开关元件的多个感测元件。例如，传感器层610可以被配置在传感器管芯中。

在图6B中示出了另一电路示意图。如稍后将讨论的，电路管芯702中所示的布局可以包括附加的比较器771。

图7中示出了简化的电路图。如图7所示，可以提供多个像素P1、P2、P3、P4。像素P1、P2、P3、P4可以表示感测阵列的像素，每个像素可以与感测元件相关联。

在检测来自感测元件的信号强度的示例性过程中，传感器层中的感测元件被配置为收集由入射的带电粒子所诱导的电流。其他类型的能量转换可以被使用。电流从感测元件输出到电路层，该电路层被配置为对来自感测元件的输出进行分析。电路层可以包括布线布局和多个电子组件来对来自感测元件的输出进行分析。

信号强度检测的过程将参考图6A来讨论。一个像素可以与感测阵列的一个感测元件相关联。因此，第一像素被配置为生成PIN二极管电流711。在用于PIN二极管信号强度检测的过程开始时，开关721和开关731被设置为断开，而开关741被设置为闭合。因此，电容器735的电压可以被重置为Vref2。

接下来，开关721和开关741被设置为断开，而开关731被设置为闭合。在这种状态中，电容器735开始充电并且生成电压。电容器735可以被配置为在预定时间段(例如，t_charge)内充电，在充电之后，开关731被设置为断开。

然后，比较器736将电容器735处的电压与参考值Vrefl进行比较。参考值Vrefl可以被设置为预定信号水平。基于参考值，电路可以被配置为输出信号，该信号指示感测元件正从入射电子束收集电流。因此，参考值可以是这样的合适值，该合适值指示来自PIN二极管的信号水平足够高以被认为是正从被包括在束斑内的入射电子束收集电流。在比较器736中，如果来自电容器735的电压高于Vrefl，则输出信号被发送到块750。

Vref1可以被设置为使得每个感测元件可以被控制为被包括在束斑的外边界内。值t_charge可以基于本地逻辑或外部电路(例如，通过与块750通信的数据线752)来确定。逻辑块和电路系统组件可以被设置为使得诸如信号强度检测和像素分组确定的功能可以在本地发生。然而，每个感测元件的信号强度可以被收集，并且确定可以经由外部路径来进行。例如，模拟信号路径和ADC可以经由模拟信号线和数据线与外部控制器通信。

如本文所述，感测阵列中的每个像素可以与感测元件相关联，感测元件基于感测元件上的入射电子来生成电流，并且与电路层通信。像素可以连接到诸如上面参考被配置为生成PIN二极管电流711的第一像素所讨论的电路系统。因此，第二像素可以被配置为生成PIN二极管电流712等。PIN二极管电流712可以连接到对应的电路元件，例如，开关721b、开关731b、开关741b、电容器735b、比较器736b、块750b等。

再次参考图6A来讨论状态指示符的生成和设置。使用来自感测元件的输出电流，电路层被配置为生成状态指示符。状态指示符可以被配置为触发用于实现像素分组的功能。可以提供用于实现感测元件分组的各种方法。

在用于分组的第一方法中，感测元件分组可以根据本地逻辑电路中的信号强度标志来实现。如果第一像素和第二像素具有很强的信号强度，则两个像素可以被分组。例如，PIN二极管电流711和PIN二极管电流712均可以具有高电流值。即，电容器735处的电压和电容器735b处的电压均可以高于Vref1。然后，开关767被设置为闭合，从而合并两个像素。

如果第一像素和第二像素中的至少一项具有弱信号，即电容器735处或电容器735b处的电压小于Vref1，则开关767被设置为断开，使得两个像素不被合并。

开关767被配置为用以实现两个感测元件之间的开关的元件。开关767位于传感器管芯701中。开关767可以被嵌入在传感器管芯701中。开关767可以被配置为晶体管(例如，MOSFET 3001)。

开关767可以由电路管芯702中的本地逻辑来触发。来自比较器736的输出和来自比较器736b的输出可以被路由到用于激活开关767的块。例如，如图6A所示，AND门760被提供。AND门760布置在电路管芯702中。AND门760与两个像素相关联，并且与两个像素之间的一个开关相关联。来自比较器736和736b的输出可以被直接路由到、或通过其他块路由到AND门760。基于输入到AND门760的信号(例如，状态指示符751和状态指示符751b)，AND门760被配置为切换开关767。当开关767是晶体管(例如，场效应晶体管)时，开关可以通过向其栅极施加电压来切换。例如，在图4A的配置中，电压可以被施加到栅极3004。

虽然图示了AND门，但是应当理解，各种组件可以被用来基于来自感测元件的输出信号，来实现布置在感测元件之间的开关的切换。例如，图7是图示了阵列中的四个像素的布置的简化电路图。在阵列中，第一像素P1可以被配置为生成PIN二极管电流711，并且基于PIN二极管电流711而输出状态信号S1。状态信号S1可以对应于状态指示符751。第二像素P2可以被配置为生成PIN二极管电流712，并且基于PIN二极管电流712而输出状态信号S2。状态信号S2可以对应于状态指示符751b。来自第一像素P1的状态信号S1和来自第二像素P2的状态信号S2被输入到AND门760。状态信号S1和状态信号S2可以基于在像素P1和像素P2中的每个像素处生成的信号来生成，例如，电流信号可以由入射在像素表面上的电子来诱导。状态信号S1可以基于像素P1处的电流是否达到预定阈值来生成。类似地，状态信号S2可以基于像素P2处的电流是否达到预定阈值来生成。AND门760将基于状态信号S1和状态信号S2的信号输出到开关767。因此，开关767被配置为基于从至少两个像素生成的输入信号而被控制。这样的输入信号可以是电压。显然，各种其他块或电气组件可以被用来实现对开关767的控制。

类似的组件可以针对阵列的其他像素提供。例如，开关767d被提供在像素P3和像素P4之间。类似于像素P1和P2，像素P3和像素P4可以被配置为分别输出状态信号S3和S4。此外，像素可以与多个其他像素通信。例如，除了被配置为连接像素P1和P2的开关767之外，开关767b可以被提供在像素P1和P3之间，等等。状态信号S1可以被配置为被发送到多个邻近像素。

在用于分组的第二方法中，感测元件分组可以根据外部逻辑电路来实现。例如，在图6A和图6B中，块750可以是数字逻辑块。块750可以经由数据线752和地址信号753与外部组件通信。状态指示符751可以由外部逻辑电路系统经由数据线752进行盖写，以控制开关767的状态。这种外部逻辑电路系统也可以提供在电路管芯702中，或者可以被提供为由输入/输出设备而被附接到块750的单独系统。

在一些实施例中，与每个像素相关联的本地控制逻辑生成其对应的感测元件的信号水平的指示。该指示可以被用来确定两个相邻的感测元件是否应当通过形成在它们之间的MOSFET进行连接。以此方式，感测元件的组可以形成。基于所形成的组，初级边界可以形成。

为了生成关于信号强度的梯度信息，如图6B所示，附加的比较器771可以被提供。来自比较器771的结果可以被馈送到逻辑块750和750b。利用包括比较器771的布置，处理可以被执行以基于所确定的初级边界来生成表示束斑的强度的值。分组可以基于哪些电子感测元件被确定为位于束斑的初级边界之外来进行。

在电子束成像中，束波图像获取可以被执行。图像获取的过程将参考图6A来讨论。最初，开关721和开关731被设置为断开，而开关741被设置为闭合。对于检测器阵列的每一行，开关721(或对应的开关)逐一地被设置为闭合。通过顺序地闭合开关721和对应的开关，对检测器表面的电子扫描可以被执行。扫描可以被实现以读取每个像素的模拟信号。例如，模拟输出线722可以被配置为通过模拟路径读取、输出到外部设备或者被发送到模数转换器(ADC)。

基于从模拟输出线722输出的信号，束或束波的图像重建可以实现。控制器可以用于基于经重建的图像来进行图像获取。经重建的图像可以用于确定感测元件的组的边界。例如，一个组可以被限定为对应于一个束波。因此，该组中的感测元件的总信号强度表示该一个束波的电流。经重建的图像也可以用于评估电子光学系统的性能。例如，初级投影光学系统220和/或次级光学系统242可以基于经重建的图像来调整。经重建的图像可以用于补偿电子光学子系统中的缺陷或漂移。

此外，可以实现来自像素的组的电流信号的低阻抗输出路径。例如，多个开关(例如，开关721)可以被提供以用于相同组中的多个像素。相同组的像素可以是紧密接近的。诸如模拟输出线722的多个模拟信号线可以被路由到经分组的输出。附加地，当多个模拟信号线被分组到多个像素的相同组时，该多个模拟信号线可以被连接。

尽管已参考电子束检查系统讨论了示例，但是应当注意，对于光电图像传感器应用，可以在开关721之后添加缓冲器来改进性能。

在检测器阵列的示例性实施例中，检测器阵列中的单独感测元件可以被启用或禁用。在针对电子束成像的正常操作中，某些感测元件被启用以检测入射束电流。

例如，参考图6A，当电容器735处的电压大于或等于Vref1时，像素可以被启用。例如，在超驰(override)模式中，像素也可以通过外部逻辑电路来启用。在超驰模式中，取决于来自外部逻辑的控制信号，开关721可以断开或闭合以决定信号输出路由。在超驰模式中，开关731可以被设置为断开，并且开关741可以被设置为闭合。

当电容器735处的电压低于Vrefl时，像素可以被禁用。例如在超驰模式中，像素也可以由外部逻辑电路来禁用。在针对禁用的超驰模式中，开关721可以被设置为断开。开关731和开关741可以被设置为闭合。

以超驰模式的操作可以例如在确定在感测元件中存在串扰时来进行。串扰可能在束由于像差、色散等原因而与相邻束部分重叠时发生。在一些实施例中，处理系统可以基于初级束斑边界或次级束斑边界来检测部分重叠的发生。当确定束斑的强度值时，处理系统可以排除来自位于束斑重叠的区中的一些感测元件的输出。

现在参考图8，图8图示了与感测元件的位置数据有关的图。检测器阵列可以包括多个感测元件，该多个感测元件被布置为形成具有M×N个通道的J×K个像素。单个感测元件可以由像素P1表示。像素P1具有地址列AC_1。像素P2具有地址列AC_2，依此类推。例如，在具有J×K个像素的示例性阵列中，像素P_JK具有地址列AC_J和地址行AR_K。每个列可以具有模拟列。例如，像素P1具有模拟列AnC_1，其承载来自像素P1的感测元件的输出电流。

每个感测元件可以通过地址列和地址行信号来选择。例如，像素P1可以通过AC_1和AR_1来寻址。

数据可以通过数据行信号被读取和写入到与每个感测元件相关联的每个本地逻辑电路。例如，数据可以经由数据行DR_1向像素P1发送数据以及从像素P1接收。数字逻辑DL可以控制数据的读取/写入等。

来自每个感测元件的模拟信号可以行进通过对应的模拟列线以到达多路复用器Mux。多路复用器Mux可以位于检测器阵列中。多路复用器Mux也可以是在检测器阵列的外部。多路复用器Mux可以具有J个输入和M×N个输出。

像素可以通过它们相应的地址线信息来标识和分组。检测器阵列中的任何两个像素均可以通信。因此，在任意位置中的、任意数目的像素之间的分组可以被实现。

多个感测元件的位置信息可以以各种方式使用。例如，位置信息可以与束强度相关来确定束斑的边界。附加地，基于引起信号强度比较器决定的电子感测元件的位置，处理系统可以标识传感器表面上强度梯度之间的过渡发生的位置。强度梯度信息可以被用来进行涉及初级边界和次级边界的确定。在一些实施例中，位置数据还可用于以超驰模式操作，以独立于本地逻辑来控制两个像素之间的开关元件。

处理系统(例如，嵌入在电路管芯702中或外部连接的处理器)可以执行处理来确定所标识的位置作为束边界的一部分。该处理系统可以包括比较器的布置，比较器被配置为执行基于针对电子感测元件的每一行和每一列的电压比较的处理，以确定在检测器阵列表面上的位置集合，该位置集合可以构成束边界。

在一些实施例中，该处理系统还可以通过使用边界信息补偿噪声信号的影响，来改进图像重建的保真度。该处理系统可以排除所接收的这样的信号，该信号从被确定为位于束初级边界之外的电子感测元件的输出中接收。通过消除来自初级边界之外的电子感测元件的随机噪声信号，可以改进图像重建的保真度。

在图8中，将多个感测元件互连的线(例如，被图示为AC_1、AR_1、DR_1、AnC_1等的线)可以是通过在衬底上印刷导电材料而被图案化的导线。导线可以以各种方式(例如，通过用于制备MOSFET的常规工艺)来制造。导线可以是检测器阵列的电路层的一部分。

现在参考图9，图9图示了检测系统900，其使用包括多个感测元件的检测器阵列。可以提供具有检测器传感器表面500的检测器阵列，其可以在电子检测装置244上使用。检测器阵列可以包括J×K个像素，并且具有与多路复用器(例如，多路复用器Mux)连接的M×N个输出。如本文所讨论的，检测器阵列可以被构造为包括传感器层和电路层的衬底。

检测器阵列可以连接到信号调节电路阵列910。信号调节电路阵列910可以具有M×N个输入和输出，从而匹配检测器阵列。

信号调节电路阵列910可以连接到并行模拟信号处理路径920以用于提供增益和偏移控制。并行模拟信号处理路径920可以具有M×N个输入和输出，从而匹配检测器阵列。

并行模拟信号处理路径920可以连接到并行ADC 930，并行ADC930可以具有M×N个输入和输出，从而匹配检测器阵列。

并行ADC 930可以连接到数字控制单元940。数字控制单元940可以包括控制器941，控制器941可以与并行模拟信号处理路径920、并行模拟信号处理路径920以及检测器阵列进行通信。数字控制单元940可以经由控制信号和发射器TX发送和接收来自偏转和图像控制(DIC)单元的通信。

外部控制器(例如，控制器941)可以被配置为执行成像控制。例如，控制器941可以被配置为生成所检测的束波的图像。此外，分组可以基于初级束斑边界和次级束斑边界来确定。

在一些实施例中，开关矩阵不一定提供在检测系统900中。由于开关被集成在检测器阵列中(例如，被集成在检测器阵列的传感器层中)，更易于扩展的构造能够被实现。

此外，由于在检测器中J×K个像素最初被分组为M×N个组，因此可以减少输出的数目。来自经分组的多个像素的输出可以具有共同的输出。例如，具有M×N个输出的布置可以被实现。与常规检测器阵列相比，输出的总数可以大大减少。

检测器阵列可以包括其自己的存储器，使得检测器阵列可以存储多个感测元件及其相关电路系统的布置。例如，本地指示751的状态以及感测元件的分组可以被存储在存储器中。开关的状态可以被存储在存储器中。

可以使用以下条款进一步描述实施例：

1.一种检测器，包括：

衬底，包括多个感测元件，该多个感测元件包括第一元件和第二元件；以及被配置为连接第一元件和第二元件的开关区域，

其中第一元件被配置为响应于第一元件检测到指示束的第一带电粒子而生成第一信号，并且第二元件被配置为响应于第二元件检测到指示束的第二带电粒子而生成第二信号，并且

其中开关区域被配置为基于第一信号和第二信号而被控制。

2.根据条款1所述的检测器，进一步包括：

传感器管芯，包括上述衬底；以及

电路管芯，包括被配置为控制开关区域的一个或多个电路。

3.根据条款1和2中的任一项所述的检测器，其中开关区域包括被配置为连接第一元件和第二元件的开关。

4.根据条款1至3中的任一项所述的检测器，其中衬底包括被配置为在开关区域中输送电荷载流子的二极管。

5.根据条款1至4中的任一项所述的检测器，其中

第一元件被配置为响应于第一元件接收具有第一预定量的能量的带电粒子而生成第一信号，并且第二元件被配置为响应于接收具有第二预定量的能量的带电粒子而生成第二信号。

6.根据条款1至4中的任一项所述的检测器，其中

第一元件被配置为响应于第一元件接收具有第一预定量的能量的电子而生成第一信号，并且第二元件被配置为响应于接收具有第二预定量的能量的电子而生成第二信号。

7.根据条款1至6中的任一项所述的检测器，

其中在厚度方向上，衬底包括顶部金属层和底部金属层，顶部金属层被配置作为检测表面，并且

其中在截面中，顶部金属层和底部金属层之间的整个区是电荷载流子区域。

8.根据条款7所述的检测器，其中开关区域包括场效应晶体管，场效应晶体管包括在底部金属层中制备的栅极、或在底部金属层中制备的栅极的接触。

9.一种检测器，包括：

传感器层，包括：

感测元件阵列，包括第一元件和第二元件，其中第一元件和第二元件是相邻的；以及

第一元件和第二元件之间的开关区域；以及

电路层，包括电连接到第一元件和第二元件的一个或多个电路，该一个或多个电路配置为：

当第一元件接收具有预定量的能量的带电粒子时，生成第一状态指示符；

当第二元件接收具有预定量的能量的带电粒子时，生成第二状态指示符；以及

基于第一状态指示符和第二状态指示符来控制开关区域。

10.根据条款9所述的检测器，其中

该电路被配置为控制开关区域在第一状态和第二状态之间，

其中在第一状态中，开关区域是有源组的一部分，

其中在第二状态中，开关区域是非有源组的一部分。

11.根据条款9和10中的任一项所述的检测器，其中开关区域包括晶体管。

12.根据条款9至11中的任一项所述的检测器，其中在衬底的平面视图中，第一元件、第二元件和开关区域沿第一元件和第二元件被布置的第一方向是连续的。

13.一种检测器系统，包括：

检测器阵列，包括多个感测元件，该多个感测元件包括第一元件和第二元件的；以及被配置为连接第一元件和第二元件的开关区域；

一个或多个电路，被配置为响应于第一元件检测指示束的第一带电粒子而生成第一信号，并且响应于第二元件检测指示束的第二带电粒子而生成第二信号；以及

连接到一个或多个电路中的任何电路的控制器。

14.根据条款13所述的系统，其中

控制器被配置为基于第一元件和第二元件中的至少一项的地址来控制开关区域。

15.根据条款13和14中的任一项所述的系统，其中

控制器被配置为获取束的图像，并且基于该图像来生成命令信号；并且

一个或多个电路被配置为基于命令信号来控制开关区域。

16.根据条款13至15中的任一项所述的系统，其中

检测器阵列包括第一数目的像素，该第一数目的像素被配置为被分组到第二数目的组中，第二数目小于第一数目。

17.根据条款16所述的系统，进一步包括：

信号调节电路阵列；

并行模拟信号处理路径阵列；

并行模数转换器阵列；以及

数字控制单元，

其中信号调节电路阵列、并行模拟信号处理路径阵列、并行模数转换器阵列和数字控制单元经由多个通道连接到检测器阵列，多个通道的数目大于或等于第二数目。

18.根据条款13至17中的任一项所述的系统，其中控制器被配置为超驰一个或多个电路的本地逻辑。

19.根据条款13至18中的任一项所述的系统，其中该一个或多个电路包括该控制器。

20.根据条款13至18中的任一项所述的系统，其中控制器在检测器阵列的外部。

21.根据条款13至20中的任一项所述的系统，其中第一元件和第二元件具有共同的输出。

22.根据条款17所述的系统，其中多个通道的数目等于第二数目。

23.根据条款5或6中的任一项所述的检测器，其中第一预定能量和第二预定能量是相同的预定能量。

24.根据条款5或6中的任一项所述的检测器，其中第一预定能量和第二预定能量是不同的预定能量。

25.根据条款5所述的检测器，其中带电粒子是电子。

附图中的框图图示了根据本公开的各种示例性实施例的系统、方法和计算机硬件/软件产品的可能实现的架构、功能性和操作。为此，流程图或框图中的每个框可以表示代码的模块、段或部分，该代码包括用于实现指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。应当理解，在一些备选实现中，框中指示的功能可以不按照图中指出的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，连续示出的两个框可以基本上同时执行或实现，或者两个框有时可以以相反的顺序执行。还应当理解，框图的每个框以及这些框的组合可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统来实现，或者可以由专用硬件和计算机指令的组合来实现。

应当理解，本发明不限于上面已描述并且在附图中图示的确切构造，并且在不脱离本发明范围的情况下可以进行各种修改和改变。例如，尽管已相对于电子束系统阐述且描述了示例性检测器，但是符合本公开的各方面的检测器可以应用于光电检测器系统、x射线检测器系统以及针对高能电离粒子的其他检测系统中。根据本公开的各方面的检测器可以应用于扫描电子显微镜(SEM)、CMOS图像传感器、消费者相机、专用相机或工业用途相机等中。

本发明的范围旨在应当仅由所附权利要求来限制。

Claims (15)

1.一种检测器，包括：

衬底，所述衬底包括多个感测元件和开关区域，所述多个感测元件包括第一元件、第二元件，所述开关区域被配置为连接所述第一元件和所述第二元件，

其中所述第一元件被配置为响应于所述第一元件检测到指示束的第一带电粒子来生成第一信号，并且所述第二元件被配置为响应于所述第二元件检测到指示所述束的第二带电粒子来生成第二信号，并且

其中所述开关区域被配置为基于所述第一信号和所述第二信号被控制。

2.根据权利要求1所述的检测器，进一步包括：

传感器管芯，所述传感器管芯包括所述衬底；以及

电路管芯，所述电路管芯包括被配置为控制所述开关区域的电路。

3.根据权利要求2所述的检测器，其中被配置为控制所述开关区域的所述电路包括多个电路。

4.根据权利要求2所述的检测器，其中所述开关区域包括被配置为连接所述第一元件和所述第二元件的开关。

5.根据权利要求1所述的检测器，其中所述衬底包括被配置为在所述开关区域中输送电荷载流子的二极管。

6.根据权利要求5所述的检测器，其中

所述第一元件被配置为响应于所述第一元件接收具有第一预定量的能量的带电粒子，来生成所述第一信号，并且所述第二元件被配置为响应于接收具有第二预定量的能量的带电粒子，来生成所述第二信号。

7.根据权利要求6所述的检测器，其中所述带电粒子是电子，并且其中所述第一预定量的能量和所述第二预定量的能量两者是相同的预定量的能量。

8.根据权利要求1所述的检测器，

其中在厚度方向，所述衬底包括顶部金属层和底部金属层，所述顶部金属层被配置作为检测表面，并且

其中在截面中，所述顶部金属层与所述底部金属层之间的整个面积是电荷载流子区域。

9.根据权利要求8所述的检测器，其中所述开关区域包括场效应晶体管，并且所述场效应晶体管包括被制备在所述底部金属层中的栅极、或者被制备在所述底部金属层中的所述栅极的接触。

10.一种检测器系统，包括：

检测器阵列，所述检测器阵列包括多个感测元件，所述多个感测元件包括第一元件和第二元件；以及开关区域，被配置为连接所述第一元件和所述第二元件；

电路，被配置为响应于所述第一元件检测到指示束的第一电荷粒子来生成第一信号，并且响应于所述第二元件检测到指示所述束的第二电荷粒子来生成第二信号；以及

控制器，被连接到所述电路。

11.根据权利要求10所述的系统，其中

所述控制器被配置为基于所述第一元件和所述第二元件中的任何项的地址来控制所述开关区域。

12.根据权利要求10所述的系统，其中

所述控制器被配置为基于所述束来获取图像，并且基于所述图像生成命令信号；并且

所述电路被配置为基于所述命令信号来控制所述开关区域。

13.根据权利要求10所述的系统，其中

所述检测器阵列包括第一数目的像素，所述第一数目的像素被配置为被分组为第二数目的组，所述第二数目小于所述第一数目。

14.根据权利要求13所述的系统，还包括：

信号调节电路阵列；

并行模拟信号处理路径阵列；

并行模数转换器阵列；以及

数字控制单元；

其中所述信号调节电路阵列、所述并行模拟信号处理路径阵列、所述并行模数转换器阵列和所述数字控制单元经由多个通道被连接到所述检测器阵列，所述多个通道的数目大于或等于所述第二数目。

15.根据权利要求10所述的系统，其中被配置为生成所述第一信号的所述电路包括多个电路，并且其中被连接到所述电路的所述控制器包括被连接到所述多个电路中的任何电路的所述控制器。

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