CN114631165A - 用于高速应用的带电粒子检测器封装 - Google Patents

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Abstract

带电粒子束系统可以包括检测器。用于检测器的封装可以具有包括两个销集的封装体，销集中的每个销集包括两个销。销集中的每个销可以被配置为连接到感测元件的两个端子中的一个端子。不同集合中的销可以被配置为连接到二极管的两个端子中的不同端子。销集可以被布置为具有对称性，使得当电流通过销集时生成的磁场由于对称性而减小。

Description

用于高速应用的带电粒子检测器封装
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年11月5日提交的美国申请62/931,123的优先权，该美国申请通过引用被整体并入本文中。
技术领域
本文的描述涉及可以用于带电粒子束系统领域的检测器，更具体地，涉及可以用于要求高速的应用的大有效面积检测器封装。
背景技术
在集成电路(IC)的制造过程中，可以检查未完成或已完成的电路组件以确保其根据设计制造且无缺陷。检查可以通过带电粒子束系统来完成，该带电粒子束系统跨样本扫描初级束并在检测器处收集从样本生成的次级粒子。
最近，随着半导体芯片上的IC和其他结构的尺寸持续缩小，基于扫描电子显微镜(SEM)的检查工具得到了关注。诸如SEM的电子束工具可以将一个或多个电子束投射到样本的表面上，并且可以检测从样本发射的一个或多个次级电子束。通过将与(多个)次级电子束相关的信息(例如，强度)与(多个)初级束的扫描路径相关联，可以获取样本的重建图像。图像可以提供关于样本的信息，诸如表面轮廓、材料特性和不同层之间的对准信息。
发明内容
本公开的实施例提供了用于基于带电粒子束成像的系统和方法。在一些实施例中，可以提供包括检测器的带电粒子束系统。用于检测器的封装可以包括封装体，该封装体包括两个销集，销集中的每个销集包括两个销。销集中的每个销可以被配置为连接到可以包括半导体二极管的感测元件的两个端子中的不同端子。销集可以被布置为具有对称性，使得当电流通过销集时生成的磁场由于对称性而减小。
应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述仅是示例性和说明性的，而不是对所公开的实施例的限制，如可以被要求保护的。
附图说明
通过结合附图对示例性实施例的描述，本公开的上述和其他方面将变得更加明显。
图1是示出了根据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是根据本公开的实施例的被包括在装载/锁定室中的晶片的示例性布置的示意图，其可以是图1的示例性电子束检查系统的部分。
图3A和图3B是示出了根据本公开的实施例的带电粒子束设备的图，该带电粒子束设备可以是电子束工具的示例。
图4A至图4C示出了根据本公开的实施例的示例性比较的检测器封装。
图4D示出了根据本公开的实施例的检测器封装可以连接到的示例性模块。
图4E和4F示出了根据本公开的实施例的示例性销。
图5A至图5D示出了根据本公开的实施例的示例性检测器封装。
图5E示出了根据本公开的实施例的销周围的磁场。
图6示出了根据本公开的实施例的示例性检测器封装和示例性连接布置。
图7示出了根据本公开的实施例的示例性感测元件。
图8A至图8C是根据本公开的实施例的图7的感测元件的截面图。
图9A示出了根据本公开的实施例的示例性检测器封装的顶表面。
图9B示出了根据本公开的实施例的示例性检测器封装的底表面。
图10示出了根据本公开的实施例的示例性检测器封装和示例性连接布置。
图11示出了根据本公开的实施例的示例性检测器封装和示例性连接布置。
图12示出了根据本公开的实施例的示例性感测元件。
图13A和图13B是根据本公开的实施例的图12的感测元件的截面图。
图14A示出了根据本公开的实施例的示例性检测器封装的顶表面。
图14B示出了根据本公开的实施例的示例性检测器封装的底表面。
图15示出了根据本公开的实施例的示例性检测器封装和示例性连接布置。
图16示出了根据本公开的实施例的示例性检测器封装和示例性连接布置。
图17示出了根据本公开的实施例的可以包括多个检测器封装的示例性检测器。
具体实施方式
现在将详细参考示例性实施例，其示例在附图中被图示。以下描述参考了附图，不同附图中的相同附图标记表示相同或相似的元素，除非另有说明。在示例性实施例的以下描述中所阐述的实现并不表示与本发明一致的所有实现。相反，它们仅仅是根据与所附权利要求中所述的主题相关的方面的设备、系统和方法的示例。
电子设备由在被称为衬底的硅片上形成的电路构成。许多电路可以被一起形成在同一硅片上，并且被称为集成电路或IC。随着技术的进步，这些电路的尺寸已经显著减小，使得更多电路可以装配在衬底上。例如，智能电话中的IC芯片可以小到拇指大小，但可以包括超过20亿个晶体管，每个晶体管的尺寸不到人类头发的尺寸的1/1000。
制造这些极小的IC是复杂、耗时且昂贵的过程，通常涉及数百个单独的步骤。即使在一个步骤中的错误也有可能导致在完成的IC中使其无用的缺陷。因此，制造过程的一个目标是：避免这种缺陷，以使在该过程中制造的功能IC的数目最大化，即提高该过程的总产率。
提高产率的一个组件是监测芯片制造过程以确保其生产足够数目的功能集成电路。监测该过程的一种方式是在芯片电路结构形成的各个阶段检查芯片电路结构。可以使用扫描电子显微镜(SEM)进行检查。SEM可以用于对这些极小的结构进行成像，实际上，拍摄这些结构的“照片”。该图像可以用于确定该结构是否被正确地形成以及它是否被形成在正确的位置。如果该结构是有缺陷的，则可以调整该过程，使得缺陷不太可能重现。为了提高生产量(例如，每小时处理的样本数)，期望尽可能快地进行检查。
可以通过在晶片上扫描SEM系统的初级束并且在检测器处收集从晶片表面生成的粒子(例如，次级电子)来形成晶片的图像。到达检测器上的次级电子可以使电信号在检测器中生成。这些信号可以从检测器被输出并且可以由图像处理器处理以形成样本的图像。
为了更快地处理样本(例如，为了提高生产量)，可以操作SEM以更快地扫描样本，从而增加“像素速率”(例如，形成所得图像的像素的速率)。然而，当试图改善检测器的性能以实现更快的处理时，在设计检测器时存在各种竞争约束。
这种约束之一包括封装。SEM系统可以具有以下配置：使得检测器通过销被电连接到系统中的一些其他组件。例如，检测器可以连接到具有接收器插口的模块，销可以被插入到该接收器插口中。销的使用可以使部件的组装和更换变得容易。由于销可以是标准化的组件，因此它们易于维护并且具有高兼容性。
然而，现有的封装设计(诸如使用销的封装设计)可能遇到电磁效应的问题，包括例如寄生电感。电感是指诸如电导体或电路之类的组件抵抗流过它的电流的改变的性质。电感取决于组件的物理布置及其材料组成。销可以具有大的传导路径(例如，厚的销轴)并且可以对寄生电感做出大的促成作用。
寄生电感可以影响检测器的其他参数。例如，高寄生电感可能限制检测器的最大操作速度。检测器可以被配置为具有低内阻，这又可能是高“Q因子”的原因之一。Q因子的参数可以是指对电子设备中的能量损失或自谐振的测量。在能量损失较低的情况下，系统振荡可能较大并且可能更慢地消失。然而，寄生电感和高Q因子的组合可能意味着检测器的性能可能在操作检测器以实现高速成像将是有益的频率范围处受到阻碍。例如，在高频下可能存在不规则响应，因此限制了较高频率范围的有用性，该较高频率范围可能是对于高速图像通道操作最有用的范围。限制使用较高频率范围可能意味着不能尽可能快地或尽可能有效地操作检测器，并且因此不能提高生产量，因为检测器花费更长的时间来处理电信号。
本公开的实施例可以解决使用销的检测器的一些问题。例如，可以提供减少寄生电感的作用而不牺牲使用销的益处中的一些的检测器封装。因此，可以保持对销的使用。可以提供包括交替布置的销的组合的封装，使得可以减小或消除寄生参数(例如，寄生电感)。销和其他电组件的物理布置可以使得由销生成的磁场的影响被减小。由流过销的电流生成的磁场可以减小由流过另一销的电流生成的磁场。
电感可以与通过导体的电流的流动有关。导体中的电流的流动可以在导体周围生成磁场，该磁场的磁场强度取决于电流的大小。可以根据“右手定则”来使磁场可视化，即，当一个人的右手的拇指指向沿导体长度的电流流动方向时，手的手指在围绕导体的磁场方向上卷曲。图4F中示出了这种效果的示例。
由流过导体的电流生成的磁场可能与寄生电感有关。流过检测器的电流可以是动态的。例如，电流可以响应于到达检测器的次级电子而在检测器中生成，并且到达检测器的次级电子可以随着带电粒子束系统的初级束在晶片上的位置之间扫描而改变。例如，到达速率和落在检测器上的次级电子的能量可以沿着扫描路径改变，并且在检测器中生成的电流可以相应地变化。流过导体的电流的改变可能引起在导体周围的磁场强度的改变。磁场强度的改变在导体中感应出与可能生成电流变化的电压(例如，“反电动势”)相反的电动势。这种现象可以被称为电磁感应，并且可能不利地影响检测器的性能。
销可以是被包括在检测器中的电子电路中的相对大的导体结构。由于包括销的检测器的尺寸和几何形状，可能生成不利地影响性能的磁场。例如，典型的检测器可以包括感测元件，该感测元件具有被连接到感测元件的阳极(例如，正电极)的一个销和被连接到感测元件的阴极(例如，负电极)的一个销。电流的方向在两个销之间可以是相反的。因此，磁场可以被形成为围绕第一销在一个方向上卷曲，并且磁场可以被形成为围绕第二销在相反方向上卷曲。磁场可以遵循叠加原理，这意味着在由两个磁场包围的点处，在该点处的磁场的净效应可以等于由这两个场中的每个场单独引起的响应的总和。在两个销之间的点处，第一场(由于第一销)的响应可以在与第二场(由于第二销)的响应相同的方向上。如果由于相应场而引起的响应是在相同的方向上，则可以将它们加在一起。因此，在两个销之间可能存在磁场影响变大的区域，这可能影响寄生电感。寄生电感可能是导致在高速下操作检测器变得困难的重要因素。
在本公开的一些实施例中，检测器封装可以包括具有第一销组和第二销组的感测元件。多个销可以被连接到检测系统的阳极，并且多个销可以被连接到检测系统的阴极。这可以在多个销之间划分在相同方向上流动的电流，并且可以减小由销中的每个销中的电流流动生成的电感。电感的减小可以相对于电流在阴极与一个销之间流动以及当电流在阳极与一个销之间流动时的情况。此外，每个销组可以包括电流流动方向相反的销。每个销组可以被设置为与在电极(例如，检测系统的阳极或阴极)和感测元件的端子之间的连接点非常接近。例如，两个销(一个连接到阳极，一个连接到阴极)可以被放置在接合线着陆焊盘附近。销可以被配置为：使得由销生成的磁场的影响遵循叠加原理，可以在一些区域中彼此相减，而不是彼此相加。
另外，销可以被交替布置。每个销组可以包括被连接到阳极的销和被连接到阴极的销。第一组中的销的布置可以与第二组中的销的布置相反。例如，在第一组中，连接阴极的销可以更靠近感测元件，而在第二组中，连接阳极的销可以更靠近感测元件。可以使用减小或消除检测器封装中的寄生电感的销布置。寄生电感的减小可以涉及其中仅一个销被连接到阴极并且仅一个销被连接到阳极的情况。相反磁场的抵消可以在检测器封装中和周围的一些区域中实现。因此，磁场可以存储的能量可以被最小化或者甚至减小到零(或接近零)。这样，可以大大减小或消除检测器封装中的寄生电感。
本公开的目的和优势可以通过在本文中所讨论的实施例中所阐述的元素和组合来实现。然而，本公开的实施例未必需要实现这样的示例性目的或优势，并且一些实施例可以不实现任何所述目的或优势。
在不限制本公开的范围的情况下，可以在提供在利用电子束(“e束”)的系统中的检测系统和检测方法的上下文中描述一些实施例。然而，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，用于检测的系统和方法可以用于其他成像系统，诸如光学成像、光子检测、x-射线检测、离子检测等。
如本文中所使用的，除非另有特别说明，否则术语“或”涵盖所有可能的组合，除了不可行的情况。例如，如果说明组件可以包括A或者B，则除非特别说明或不可行，否则组件可以包括A、或B、或A和B。作为第二示例，如果说明组件可以包括A、B或C，则除非特别说明或不可行，否则组件可以包括A、或B、或C、或A和B、或A和C、或B和C、或A和B和C。
现在参考图1，图1示出了根据本公开的实施例的可以用于检测的示例性电子束检查(EBI)系统10。EBI系统10可以包括扫描电子显微镜(SEM)并且可以用于成像。如图1所示，EBI系统10包括主室11、装载/锁定室20、电子束工具100和设备前端模块(EFEM)30。电子束工具100位于主室11内。EFEM 30包括第一装载口30a和第二装载口30b。EFEM 30可以包括附加的(多个)装载口。第一装载口30a和第二装载口30b接收晶片前开式传送盒(wafer frontopening unified pod，FOUP)，该FOUP容纳待检查的晶片(例如，半导体晶片或由(多种)其他材料制成的晶片)或样本(晶片和样本在本文中可以被统称为“晶片”)。
EFEM 30中的一个或多个机械臂(未示出)可以将晶片传送到装载/锁定室20。装载/锁定室20被连接到装载/锁定真空泵系统(未示出)，装载/锁定真空泵系统去除装载/锁定室20中的气体分子以达到低于大气压力的第一压力。在达到第一压力之后，一个或多个机械臂(未示出)可以将晶片从装载/锁定室20传送到主室11。主室11被连接到主室真空泵系统(未示出)，主室真空泵系统去除主室11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，通过电子束工具100对晶片进行检查。电子束工具100可以是单束系统或多束系统。控制器109被电连接到电子束工具100，并且也可以被电连接到其他组件。控制器109可以是被配置为执行对EBI系统10的各种控制的计算机。尽管控制器109在图1中被示出为在包括主室11、装载/锁定室20和EFEM 30的结构的外部，但是应当理解，控制器109可以是该结构的部分。
带电粒子束显微镜(诸如由EBI系统10形成的或者可以被包括在EBI系统10中的带电粒子束显微镜)可以能够达到例如纳米级的分辨率，并且可以用作对晶片上的IC组件进行检查的实践工具。利用电子束系统，初级电子束的电子可以被聚焦在被检查的晶片上的探测斑处。初级电子与晶片的相互作用可以导致次级粒子束被形成。次级粒子束可以包括由初级电子与晶片的相互作用产生的背散射电子、次级电子或俄歇电子等。次级粒子束的特性(例如，强度)可以基于晶片的内部或外部结构的性质而变化，并且因此可以指示晶片是否包括缺陷。
可以使用检测器来确定次级粒子束的强度。次级粒子束可以在检测器的表面上形成束斑。检测器可以生成表示所检测的次级粒子束的强度的电信号(例如，电流，电压等)。可以利用测量电路系统来测量电信号，该测量电路系统可以包括另外的组件(例如，模数转换器)以获得检测到的电子的分布。在检测时间窗口期间收集的电子分布数据，与入射到晶片表面上的初级电子束的对应扫描路径数据结合，可以用于重建被检查的晶片结构的图像。重建的图像可以用于揭示晶片的内部或外部结构的各种特征，并且可以用于揭示可能存在于晶片中的缺陷。
图2图示了根据本公开的实施例的晶片201的示例性布置，该晶片201可以被包括在主室11和EBI系统10的其他组件中。可以提供用于将晶片201保持在EBI系统10内的结构。例如，如图2所示，主室11可以包括被设置在工作台210上的底板220，底板220具有被提供用于保持晶片201的晶片支架。工作台210可以是可移动的。
电子束工具100可以被配置为生成可以被投射到晶片201上的初级束241。电子束工具100可以包括初级源，该初级源被配置为沿着光轴将带电粒子束发射到诸如晶片201的样本的区域上。初级源的光轴可以被配置为垂直于样本。可以调整工作台210，使得晶片201的X、Y、Z位置、倾斜、角取向等可以被微调。可以移动工作台210以将晶片201上的期望检查区对准在电子束工具100的视场(FOV)内。电子束工具100的FOV可以由电子束工具100被配置为使初级束241偏转的范围来定义。在一些实施例中，电子束工具100可以包括大-FOV装置，该大-FOV装置可以被配置为跨晶片201上的宽区域而扫描初级束241。在一些实施例中，电子束工具100可以被配置为生成多个电子束并且可以使多个电子束朝向晶片201偏转。例如，电子束工具100可以包括多束工具。在一些实施例中，电子束工具100可以被配置为直接向下投射初级束241，同时工作台210被配置为将晶片201移动通过各种扫描位置。
如图2所示，可以响应于初级束241的入射而在晶片201的表面处生成次级束242。次级束242可以被导向检测器140。根据例如来自晶片201的初始动能和发射角，次级束中的粒子可以具有不同的轨迹。尽管图2示出了以相对于电子束工具100的光轴的角度θ朝向检测器140被引导的次级束242，但是应当理解，粒子可能以着陆位置的几何散布到达检测器140。将次级束242表示为单线可以仅仅是示意性的。可以在检测器140的表面上形成束斑，该束斑可以比在晶片201的表面上形成的束斑更大。因此，检测器140的检测表面的总尺寸可以被配置为足够大以容纳相对宽的束斑。检测器140还可以被配置为具有可以接收次级束242的粒子的相对大的有效面积。检测器140的有效面积可以与感测元件的表面的面积相对应，该表面被配置为面向晶片201并且接收次级粒子。
图3A示出了根据本公开的实施例的带电粒子束设备，该带电粒子束设备可以是电子束工具100的示例。图3A示出了一种设备，其中检查系统可以包括单束检查工具，该单束检查工具一次仅使用一束初级电子束来扫描晶片上的一个位置。
如图3A所示，电子束工具100A(本文中也被称为设备100A)可以是在EBI系统10中使用的单束检查工具。设备100A包括由电动台134支撑的晶片保持器136，以保持待检查的晶片150。电子束工具100A包括电子发射器，该电子发射器可以包括阴极103、阳极121和电子枪孔122。电子束工具100A还包括束限制孔径125、聚焦透镜126、柱孔径135、物镜组装件132和检测器144。在一些实施例中，物镜组装件132可以是改进的SORIL透镜，其包括极片132a、控制电极132b、偏转器132c和激励线圈132d。在成像过程中，从阴极103的尖端发出的电子束161可以被阳极121的电压加速，通过枪孔122、束限制孔径125、聚焦透镜126，并且被改进的SORIL透镜聚焦成探测斑170，并且入射到晶片150的表面上。可以通过偏转器(诸如偏转器132c或SORIL透镜中的其他偏转器)跨晶片150的表面来扫描探测斑170。次级或被散射的初级粒子(诸如从晶片表面发出的次级电子或被散射的初级电子)可以由检测器144收集以确定射束的强度，从而可以重建晶片150上的感兴趣区域的图像。
还可以提供图像处理系统199，图像处理系统199包括图像获取器120、存储装置130和控制器109。图像获取器120可以包括一个或多个处理器。例如，图像获取器120可以包括计算机、服务器、大型主机、终端、个人计算机、任何类型的移动计算装置等、或它们的组合。图像获取器120可以通过诸如电导体、光纤电缆、便携式存储介质、IR、蓝牙、互联网、无线网络、无线电或它们的组合的介质与电子束工具100A的检测器144连接。图像获取器120可以从检测器144接收信号并且可以构造图像。因此，图像获取器120可以获取晶片150的图像。图像获取器120还可以执行各种后处理功能，诸如生成轮廓，在所获取的图像上迭加指示符等。图像获取器120可以被配置为执行对所获取图像的亮度和对比度等的调整。存储装置130可以是诸如硬盘、随机存取存储器(RAM)、云存储、其他类型的计算机可读存储器等的存储介质。存储装置130可以与图像获取器120耦合，并且可以用于将被扫描的原始图像数据保存为初始图像并且保存后处理的图像。图像获取器120和存储装置130可以被连接到控制器109。在一些实施例中，图像获取器200、存储装置130和控制器109可以被集成在一起作为一个电子控制单元。
在一些实施例中，图像获取器120可以基于从检测器144接收到的成像信号来获取样本的一个或多个图像。成像信号可以与用于进行带电粒子成像的扫描操作相对应。所获取的图像可以是包括多个成像区域的单个图像，该多个成像区域可以包含晶片150的各种特征。单个图像可以被存储在存储装置130中。成像可以基于成像帧来执行。
电子束工具的聚焦器和照射光学器件可以包括电磁四极电子透镜或由电磁四极电子透镜补充。例如，如图3A所示，电子束工具100A可以包括第一四极透镜148和第二四极透镜158。在一些实施例中，四极透镜可以用于控制电子束。例如，可以控制第一四极透镜148以调整束流，并且可以控制第二四极透镜158以调整束斑尺寸和束形状。
图3A示出了带电粒子束设备，其中检查系统可以使用单个初级束，该单个初级束可以被配置为通过与晶片150相互作用来生成次级电子。检测器144可以沿着光轴105被放置，如图3A所示的实施例。初级电子束可以被配置为沿着光轴105行进。因此，检测器144可以在其中心处包括孔，使得初级电子束可以通过以到达晶片150。图3A示出了在其中心处具有开口的检测器144的示例。然而，一些实施例可以使用相对于初级电子束沿其行进的光轴而离轴放置的检测器。例如，如图3B所示的实施例，如下所讨论的，可以提供束分离器222以将次级电子束导向离轴放置的检测器。束分离器222可以被配置为将次级电子束以角度α转向电子检测装置244，如图3B所示。
现在将参考图3B来讨论带电粒子束设备的另一示例。电子束工具100B(本文中也被称为设备100B)可以是电子束工具100的示例，并且可以类似于图3A所示的电子束工具100A。然而，与设备100A不同，设备100B可以包括多束检查工具，该多束检查工具使用多个初级电子子束来同时扫描样本上的多个位置。
如图3B所示，电子束工具100B可以包括电子源202、枪孔204、聚焦透镜206、从电子源202发射的初级电子束211、源转换单元212、初级电子束211的多个子束214、216和218、初级投影光学系统220、晶片台(图3B中未示出)、多个次级电子束236、238和240、次级光学系统243以及电子检测装置244。电子源202可以生成初级粒子，诸如初级电子束211的电子。控制器、图像处理系统等可以被耦合到电子检测装置244。初级投影光学系统220可以包括束分离器222、偏转扫描单元226以及物镜228。电子检测装置244可以包括检测子区246、248和250。
电子源202、枪孔204、聚焦透镜206、源转换单元212、束分离器222、偏转扫描单元226和物镜228可以与设备100B的初级光轴260对准。次级光学系统243和电子检测装置244可以与设备100B的次级光轴252对准。
电子源202可以包括阴极、提取器或阳极，其中初级电子可以从阴极发射并被提取或加速以形成具有交叉(虚的或实的)208的初级电子束211。初级电子束211可以被可视化为从交叉208发射。枪孔204可以阻挡初级电子束211的外围电子，以减小探测斑270、272和274的尺寸。
源转换单元212可以包括图像形成元件阵列(图3B中未示出)和束限制孔径阵列(图3B中未示出)。源转换单元212的示例可以在美国专利No.9,691,586中找到；美国公开号2017/0025243；和国际申请No.PCT/EP2017/084429，其通过引用被整体并入本文中。图像形成元件阵列可以包括微偏转器或微透镜阵列。图像形成元件阵列可以利用初级电子束211的多个子束214、216和218形成交叉(crossover)208的多个平行图像(虚的或实的)。束限制孔径阵列可以限制多个子束214、216和218。
聚焦透镜206可以使初级电子束211聚焦。源转换单元212下游的子束214、216和218的电流可以通过调整聚焦透镜206的聚焦能力或通过改变束限制孔径阵列内的对应束限制孔径的径向尺寸来改变。聚焦透镜206可以是可调整的聚焦透镜，该可调整的聚焦透镜可以被配置为使得其第一主平面的位置是可移动的。可调整的聚焦透镜可以被配置为是磁性的，这可以导致离轴子束216和218以旋转角度落在子束限制孔径上。旋转角度随着可调整的聚焦透镜的聚焦能力和第一主平面的位置而变化。在一些实施例中，可调整的聚焦透镜可以是可调整的抗旋转聚焦透镜，涉及具有可移动的第一主平面的抗旋转透镜。在美国公开号2017/0025241中进一步描述了可调整的聚焦透镜，其全部内容通过引用并入本文。
物镜228可以使子束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。
束分离器222可以是生成静电偶极场和磁偶极场的维恩滤波器类型的束分离器。在一些实施例中，如果它们被施加，则由静电偶极场施加于子束214、216和218的电子上的力可以与由磁偶极场施加于该电子上的力在量值上相等且在方向上相反。因此，子束214、216和218能够以零偏转角直接通过束分离器222。然而，由束分离器222生成的子束214、216和218的总色散也可以是非零的。束分离器222可以从子束214、216和218分离次级电子束236、238和240，并且将次级电子束236、238和240引向次级光学系统243。
偏转扫描单元226可以使子束214、216和218偏转以在晶片230的表面上的区域上扫描探测斑270、272和274。响应于探测斑270、272和274处的子束214、216和218的入射，可以从晶片230发射次级电子束236、238和240。次级电子束236、238和240可以包括具有包括次级电子和背散射电子的能量的分布的电子。次级光学系统243可以使次级电子束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表面的图像的对应信号。检测子区域246、248和250可以包括分开的检测器封装。每个检测子区域可以包括单个感测元件。
现在参考图4A至图4F，图4A至图4F示出了根据本公开的实施例的比较的检测器封装的示例。图4A是检测器封装300的顶部立体图。检测器封装300可以包括基底310、感测元件320、销330和接合部件340。销330可以包括两个销，例如第一销331和第二销332。销330可以被提供为标准化组件。例如，销330可以是根据工业标准而制造的容易获得的组件。图4E中示出了销的示例。销可以包括头部336和轴337。
如图4A所示，感测元件320可以被设置在基底310上。感测元件320可以包括半导体二极管。二极管可以被配置为将入射能量(例如，入射次级电子)转换成可测量信号。在一些实施例中，感测元件320可以与基底310集成。在一些实施例中，感测元件320可以被设置在基部310的顶表面311的顶部上。感测元件320可以通过接合部件340被连接到销330。感测元件320可以包括电极部分，例如包括阳极连接部分和阴极连接部分。电极部分可以包括接合焊盘，例如第一焊盘321和第二焊盘322。接合部件340可以包括接合线341和342。接合线341可以在一端被连接到感测元件320的第一焊盘321，并且可以在另一端被连接到第一销331的头部。接合线342可以在一端被连接到感测元件320的第二焊盘322，并且可以在另一端被连接到第二销332的头部。接合线341和342可以通过焊接被连接到一些组件。在感测元件320中生成的电信号可以通过接合部件340并通过销330被传输，以输出到检测系统的其他组件。例如，可以提供模拟或数字信号处理路径。
如图4B所示，销可以延伸通过检测器封装。第一销331和第二销332的轴在检测器封装300的下侧是可见的。检测器封装300可以包括底表面315。销330的轴可以通过基底310中的孔延伸通过检测器封装300。
如图4C所示，检测器封装300可以连接到模块350。模块350可以包括插口360。插口360可以被配置为接纳销330。插口360可以包括导电部分。图4D是模块350的顶视图。插口360可以包括被配置为与第一销331连接的第一插口361和被配置为与第二销332连接的第二插口362。在模块350中可以提供多个插口。可以预先设置模块350中的插口360的布置。各个插口360之间的距离可以是预定的。该距离可以基于销330的大小来设置。例如，因为销包括可以具有预定尺寸的头部336，所以插口360之间的距离可以被设置为预定距离或更大以容纳彼此相邻放置的销。模块350可以是可适配的，使得检测器封装300可以被插入到插口360中的任何两个相邻插口中。
在检测器封装300中生成的信号可以被路由到信号处理路径中。信号采用的路径可以具有模拟部分和数字部分。例如，可以存在包括将原始信号传送到另一组件的导线的部分(例如，模拟部分)。可以存在包括其中操作可以发生的半导体逻辑或其他组件的另一部分(例如，数字部分)。为了增强检测器性能，期望检测器封装能够快速地处理通过模拟部分而路由的许多信号。对于高速成像，期望增强模拟部分中的带宽。
图4E是具有头部336和轴337的销的侧视图。销的各方面可以是预定的，诸如材料、大小等。销可以是电导体。销可以被配置为通过其传输电信号(例如，电流)。图4F示出了流过销的电流的影响。销可以被连接到电路，使得电流通过头部336被引入并流过轴337。电流I可以从头部336流向销的相对端。由于电流I流过销，可以生成磁场B。磁场B可以具有强度和方向。根据右手定则，图4F所示的磁场线示出了以逆时针方式绕轴337卷曲的磁场方向。
在操作中，检测器封装300可以接收入射带电粒子并且作为响应生成信号。该信号可以是电信号，例如电流。该信号可以通过销330被传输到检测器封装300之外。检测器封装300可以使用感测元件320来生成信号。感测元件320可以包括大有效面积感测元件。
在一些实施例中，单束SEM可以包括单感测元件检测器。为了保证初级带电粒子束的高分辨率、大FOV和FOV内的低失真，实现次级粒子(例如，次级电子)的高收集速率可能是重要的。大有效面积感测元件可以用于实现高次级电子收集速率。另外，为了简化电子光学设计(例如，通过省略如图3B中的次级光学系统243)，采用大有效面积感测元件可能是有用的。大有效面积感测元件可以补偿着陆在检测器上的次级粒子的可能增加的分散。例如，在没有次级光学器件的情况下，到达检测器上的电子可能以更宽的几何散布着陆。
在一些实施例中，多束SEM可以使用具有多个检测区域的检测器。每个检测区域可以包括单个感测元件检测器。可以提供感测元件的阵列(例如，3×3阵列)。感测元件中的每个感测元件可以被配置为具有大的有效面积。
与例如可以使用闪烁体和光电倍增管(PMT)的Everhart-Thornley检测器(ETD)相比，半导体检测器可以用于提高检测系统中的信噪比(SNR)。半导体检测器也可以用于实现大有效面积感测元件。然而，为了改善检测器的图像通道的模拟带宽，当使用大有效面积感测元件时可能遇到各种困难。
当在半导体电子检测器中使用时遇到的与大有效面积感测元件相关联的一些问题可以包括例如：
1.感测元件的大的有效面积可以导致大的寄生电容。
2.应保持与现有组件(诸如销)的兼容性。
3.为了增强高速操作，检测器的等效串联电阻应被保持较低。这可能导致高Q因子，高Q因子可能指示低阻尼并且可能导致可能影响高频操作的自谐振。
4.包括销的检测器设计可以具有大的寄生电感。寄生电感可能妨碍使用更高频率范围来操作检测器。这可能妨碍高速操作。
上面的一些可以通过调整检测器设计的方面来解决。其他可能不容易解决。例如，寄生电容可以与检测器的有效面积的表面区域(例如，暴露于入射次级电子并对入射次级电子起反应的感测元件的区域)紧密联系。如果设计需要大有效面积检测器，则试图通过减小感测元件的表面积来减小寄生电容可能不是一种选择。寄生电容可能使检测器的设计复杂化。用于大有效面积的标准本身可能对检测器强加设计约束，并且由于高寄生电容，可能难以设计用于高模拟带宽图像通道的检测器。
此外，由于以下示例性原因，与现有组件的兼容性可能是重要的。现有的封装可以使用销以易于组装和更换。在检测器的设计中，销可能不容易利用另一组件来替换。SEM系统可以遵循预定的维修程序。销的使用可以提高后续维修程序的便利性。销可以由操作者进行安装和更换，而其他连接机构可能是复杂的并且需要熟练的技术人员进行维修。
然而，使用销可能是促成寄生参数(诸如寄生电感)的原因之一。销可能相对较大并且可能需要以相对较大的间隔进行放置以便防止彼此接触(并且可能需要预定的间隙)。例如，因为销的头部可以是宽的，所以销可能需要被间隔开相对长的距离，使得相邻的头部彼此之间具有间隙空间。销与其他组件之间的传导路径也可以相对较长。具有大尺寸和具有长传导路径的销可能是促成寄生电感的原因之一。
作为销的备选或附加，连接结构可以包括接合线。此外，可以提供迹线(例如，在装置上图案化的导电材料条)。可以容易地优化接合线和迹线。例如，可以修改电路的设计，使得可以使接合线的长度较短。此外，可以为单个连接并行提供多个接合线。这可以减少流过每个单独线的电流量。
可以用相对小的努力来减小接合线的寄生参数。例如，如上所述，系统可以被设计为使接合线的长度最小化，或者并行地布置多个线。另一方面，销或迹线的寄生参数可能相对难以减小。减小销的寄生电感可能不如例如缩短接合线的长度那么直接。销的几何形状可以被设置但不能被改变。
在一些实施例中，结合销使用一些接合线可能是有用的。然而，可能需要维持某些销的使用，并且因此，例如出于上文所提及的兼容性的原因，可能不完全消除销的使用。
诸如检测器的电学系统可能具有自谐振的性质。例如，检测器可以被配置为具有低内阻以实现高速操作。检测器的等效串联电阻可能被保持为低。这可能对具有高Q因子的检测器有促成作用。在高Q因子的情况下，检测器内的振荡可能相对较大。此外，该系统可能具有相对低的内部阻尼(例如，经历低能量损失)并且振荡可能花费相对长的时间来平息。Q因子可能涉及寄生参数。特别地，高寄生电感可能是高Q因子的原因之一。当Q因子高时，系统可能具有高度的自谐振。具有高自谐振的检测器在某些频率范围可能表现出不规则的响应。例如，检测器可以在不发生自谐振的特定范围内表现出可预测的响应。然而，检测器可能在特定范围之外的谐振频率处表现出不同的响应。不规则响应的区域可能抑制检测器在较宽的工作频率范围内的潜在使用。自谐振可能在高频区域中引起不规则响应，因此，检测器的较高频率范围的有用性可能受到限制。为了增强在宽频率范围(例如包括较高频率范围)的检测器性能，在该较高频率范围可能希望操作检测器以用于高速图像通道操作，减小或消除检测器的自谐振性质可能是有用的。寄生电感可能是自谐振的原因之一，因此减小检测器中的寄生电感以增强检测器性能可能是有用的。
自谐振可以是指系统可能谐振的现象。可能存在可能发生自谐振的频率区域。具有大有效面积的检测器可能具有相对低的频率，自谐振在该频率下可能开始发生。自谐振性质可以取决于检测器的组件的特定尺寸，例如对有效面积的测量。具有大于或等于第一面积(例如，100mm2)的有效面积的检测器可能在小于或等于第一频率(例如，300MHz)的频率处具有自谐振。第一频率可以被包括在期望操作检测器以用于高速图像通道操作的区域中。然而，由于自谐振，检测器可能在与高速图像通道操作相对应的频率范围内表现出非恒定的群延迟。
在一些实施例中，可以添加销，并且销可以被并联连接到检测器的端子。使用并联连接的多个销可以在一定程度上减小寄生电感。例如，可以减小流过每个销的电流。然而，这在增强检测器的性能方面仍可能留下期望的改进。此外，随着模拟带宽的增加，设计具有减小的寄生电感的检测器以实现高速图像通道操作可能变得越来越困难。
在一些实施例中，检测器封装可以包括用于每个检测单元的两个销。检测单元可以包括其中可以接收带电粒子的有效面积的单个连续区域。检测单元可以包括感测元件。在一些实施例中，检测器可以包括多个检测单元。检测单元中的每个检测单元可以被配置为接收不同次级束的束斑。在一些实施例中，相同的束斑可以覆盖多于一个检测单元。包括多个检测单元的检测器可以将分开的检测单元中的每个检测单元的有效面积称为子面积。
如上所讨论的，图4A示出了包括一个感测元件320和两个销330的检测器封装300。检测器封装300可以被配置为响应于在感测元件320上接收的次级电子而生成信号电流。信号电流可以被配置为流过销330。例如，当在感测元件320处接收到次级电子时，电流可以被生成并可以通过第一焊盘321和第一销331流出。第一销331可以被连接到模拟信号处理路径。电流也可以在相反方向上流过销332。当电流流过销330时可以生成磁场。磁场可以与检测器封装300中的寄生电感有关。
图5A示出了根据本公开的实施例的具有多个销的检测器封装500。类似于检测器封装300，检测器封装500可以包括具有顶表面511的基底510。基底510可以包括陶瓷材料。基底510可以包括衬底。检测器封装500可以包括在顶表面511上的感测元件320。然而，与检测器封装300不同，检测器封装500可以被配置为连接到多个销组。可以提供第一销组530A和第二销组530B。第一组和第二组中的每一组可以包括多个销。第一组530A可以包括销531和533。第二组530B可以包括销532和534。
感测元件320可以被连接到所有销531、532、533和534。销532和533可以被配置为连接到阳极。销531和534可以被配置为连接到阴极。销531、532、533和534可以(诸如通过模块350的插口360(参见图4D))被连接到模块。感测元件320可以被配置为使得分开的端子被连接到第一组530A和第二组530B中的分开的销的集合。“集合”可以是指彼此电连接的销的集合。“组”可以指位于彼此附近的销的集合。某组中的销可以被设置在感测元件的端子附近，或被设置在与端子进行连接的点附近。连接可以通过接合焊盘(例如，第一焊盘321和第二焊盘322)来完成。连接可以通过接合线(图5A中未示出)来完成。第一组530A中的销可以被布置为与第一焊盘321相邻。第二组530B中的销可以被布置为与第二焊盘322相邻。第一组530A中的销可以与第一焊盘321对准(例如，在图5A的视图中的水平方向上)。第二组530B中的销可以与第二焊盘322对准(例如，在图5A的视图中的水平方向上)。
不同组中的销可以彼此连接。例如，如图5A所示，销531和销534可以通过迹线551连接。迹线551可以包括导电材料。例如，迹线551可以包括被沉积在基底510的顶表面511上的铜层。此外，销532和销533可以通过迹线552连接。迹线551和552可以彼此分离。在一些实施例中，迹线551和552可以包括导线。可以调整导线的尺寸(例如，构成导线的材料的宽度和高度)以调整阻抗。例如，迹线552可以利用顶表面511在销532和销533之间的表面积的相对大的比例，以使阻抗最小化。
电连接的销可以形成一个集合。例如，如图5E所示，第一销集530X可以包括销531和销534。第二销集530Y可以包括销532和销533。如图5A所示，可以通过迹线(诸如可以连接销531和销534的迹线551，以及可以连接销532和销533的迹线552)来进行相应集合中的销之间的连接。连接也可以通过基底510的底表面上的迹线来完成(参见图5D)。
从感测元件320到销531、532、533和534的连接可以通过接合线着陆位来进行。图5A示出了第一接合线着陆焊盘546和第二接合线着陆焊盘547。接合线可以在未被销覆盖的部分处被附接到迹线551和迹线552。未被销覆盖的部分可以形成用于容纳接合线的开放空间。例如，图6示出了被连接到迹线551的接合线541和被连接到迹线552的接合线542。迹线551和552可以被配置为在靠近感测元件端子(诸如第一焊盘321或第二焊盘322)的区域处提供接合线着陆位。在一些实施例中，第一接合线着陆焊盘546可以与第一焊盘321对准(例如，在图5A的视图中的水平方向上)。第二接合线着陆焊盘547可以与第二焊盘322对准(例如，在图5A的视图中的水平方向上)。接合线的长度可以被最小化。
第一组530A中的销可以被彼此紧邻地设置。第一组530A中的销可以被设置为紧邻电极与销之间的连接点。电极可以包括感测元件的端子。例如，销531和533可以在第一接合线着陆焊盘546附近的区域中。类似地，第二组530B中的销可以被彼此紧邻地设置。第二组530B中的销可以被设置为紧邻电极与销之间的连接点。例如，销532和534可以在第二键合线着陆焊盘547附近的区域中。销可以被配置为彼此间隔不小于预定空间量。预定空间量可以对应于预定间隔。该预定间隔可以考虑到销的头部336的直径加上间隙距离。彼此紧邻的销可以被定位，例如，使得它们被分开，其中它们之间的空间不超过销的头部的一个直径。
检测器封装500可以被配置为使得电流能够在销531、532、533和534之间在预定方向上流动。在操作中，当感测元件320经由迹线551和552被连接到销531、532、533和534时，电流可以在同一销组内在相反方向上流动。电流可以在同一集合中的销之间在相同方向上流动。例如，销531和534可以被连接到阴极，而销532和533可以被连接到阳极。在第一组530A中，电流可以在第一方向上流过销531，并且电流可以在相反方向上流过销533。此外，电流可以在不同组中的销之间在相同方向上流动。例如，第一组530A中的销533可以在与第二组530B中的销532相同的方向上流动。销533和销532可以在同一集合。
检测器封装500可以被配置为使得销被对称地布置。对称性可以使得由销生成的磁场减小或抵消。由单个销生成的磁场可以减小或抵消由相邻销或销组生成的磁场。由所有销生成的磁场可以被减小或整体抵消。如图5A所示，销531、532、533和534被布置成2×2网格。销可以关于在2×2网格的中心处的轴具有旋转对称性。对称性可以基于哪个销被连接到阳极或阴极。例如，阳极连接(例如，销533)的位置可以被绕轴旋转180度并到达另一阳极连接(例如，销532)的位置。在2×2网格的中心上的轴处，可能存在从销生成的磁场减小或抵消的区域。磁场的减小可以是指由流过一个销的电流生成的磁场减小由流过另一销的电流生成的磁场的效果。
在一些实施例中，销的对称性可以在销的集合方面进行表示。销的集合可以包括被连接到同一端子的销。端子可以是指检测系统的阴极或阳极中的一者。一个集合中的销可以各自被连接到感测元件的一个端子。例如，第一销集可以包括销531和销534。第二销集可以包括销532和销533。这些销的集合可以彼此对称。在图5A的布置中(也参见图5E)，销的集合可以形成X形。销的集合可以关于在X形的中心处的轴具有旋转对称性。
销可以被交替布置。如图5A所示，第一组530A中的销以第一顺序进行布置(例如，连接阳极的销533，连接阴极的销531)，而第二组530B中的销以与第一顺序交替的第二顺序进行布置(例如，连接阴极的销534，连接阳极的销532)。在相邻的销组中，可以切换被连接到阳极和阴极的销的位置。例如，在第一组530A中，连接阳极的销(例如销533)和连接阴极的销(例如销531)的位置可以与第二组530B中的位置相反。该位置可以是指销位于端子侧或远端侧。例如，销531可以邻近第一焊盘321(例如，端子侧)。销533可以远离第一焊盘321(例如，远端侧)。
销组中的每个销可以靠近在检测器封装上的接合线着陆焊盘来布置。如图5A所示，第一组530A中的销531和销533可以靠近第一接合线着陆焊盘546来布置。在一些实施例中，第一接合线着陆焊盘546可以被布置在销531和销533之间。而且，如图5A所示，第二组530B中的销532和销534可以靠近第二接合线着陆焊盘547来布置。在一些实施例中，第二接合线着陆焊盘547可以被布置在销532和销534之间。此外，每一接合线着陆焊盘可以靠近接合线所连接的裸片的对应接合焊盘来布置。例如，第一接合线着陆焊盘546可以靠近感测元件320的第一焊盘321来布置，并且第二接合线着陆焊盘547可以靠近感测元件320的第二焊盘322来布置。
检测器封装对称性可以使得在检测器封装中生成的磁场被减小或抵消。磁场可以由检测器信号电流生成，该检测器信号电流可以流过接合线、迹线和销等。具有对称性的检测器封装可以使在检测器封装内和周围生成的磁场最小化或减小到零(或接近零)。以此方式，检测器封装中的寄生电感可以被减小。
例如，图5E示出了第一销集530X和第二销集530Y的布置。第一集合530X可以包括销531和销534。第一销集530X可以被连接到阴极。第一集合530X中的销可以通过迹线551彼此连接(图5E中未示出)。第一集合530X中的销可以被连接到感测元件的第一端子。第二集合530Y可以包括销532和销533。第二集合530Y中的销可以被连接到阳极。第二集合530Y中的销可以通过迹线552彼此连接(图5E中未示出)。第二集合530Y中的销可以被连接到感测元件的第二端子。在第一集合530X和第二集合530Y之间可以存在对称性。例如，第一集合530X和第二集合530Y可以关于轴535旋转对称。
图5E示出了可以由流过销531、532、533和534的电流生成的磁场。电流可以被配置为在同一方向上流过第一集合530X中的销。电流可以被配置为在同一方向上流过第二集合530Y中的销，该同一方向与第一集合530X中的方向相反。在销531周围生成的磁场可以具有一定强度和方向。该强度可以与流过销531的电流量有关。该方向可以与电流流动的方向有关。在图5E的示例中，由销531生成的磁场以顺时针方向围绕销531卷曲。类似地，由销534生成的磁场以顺时针方向围绕销534卷曲。
第二集合530Y中的销可以在与第一集合530X中的销不同的方向上生成磁场。在图5E的示例中，由销533生成的磁场以逆时针方向围绕销533卷曲。类似地，由销532生成的磁场以逆时针方向围绕销532卷曲。由集合中的销生成的磁场可以在某些区域中相互抵消。在围绕轴535的区域中，由所有销531、532、533和534生成的磁场可以抵消。此外，由组合中的相应销生成的磁场的强度可以被平衡，因为一个组合中的销可以被并联连接到阴极或阳极中的一者，并且因此，流过每个销的电流量可以基本上相等。
图5A还示出了具有第一安装紧固件561和第二安装紧固件562的检测器封装500。第一安装紧固件561和第二安装紧固件562可以包括螺钉。第一安装紧固件561和第二安装紧固件562可以用于将检测器封装500机械地固定到另一结构，而销531、532、533和534可以用于将检测器封装500电连接到另一组件。
图5B示出了检测器封装500的顶部立体图。图5C示出了其上没有放置感测元件320的检测器封装500的顶部立体图。图5D示出了检测器封装500的底部立体图。检测器封装500的基底510可以具有顶表面511和底表面515。在一些实施例中，底表面515可以包括传导层。在一些实施例中，迹线551或迹线552的传导材料可以延伸通过基底510并且可以被暴露到底表面515。迹线551或552可以被制造为具有相对大的厚度，以便减小阻抗。在一些实施例中，基底510可以与迹线551或552制成一体。在一些实施例中，底表面515上的迹线可以是顶表面511上的迹线的镜像。顶表面511上的迹线可以被连接到底表面515上的迹线。
现在参考图6，图6示出了根据本公开的实施例的示例性连接布置。图6示出了具有感测元件600而不是感测元件320的检测器封装500。感测元件600包括第一焊盘621和第二焊盘622。感测元件600通过接合线被连接到迹线551和552。例如，第一焊盘621通过接合线541被连接到迹线551，第二焊盘622通过接合线542被连接到迹线552。迹线551和552可以被连接到销(图6中未示出)。例如，销531、532、533和534可以通过检测器封装500中的孔被插入，并且可以被电连接到相应的迹线551和552。销的头部336(参见图4E)的底表面可以连接到相应迹线551和552的顶表面。图9A和图9B示出了具有形成在其中的孔591和孔592的基底510，孔591被配置为容纳销，孔592被配置为容纳安装紧固件。如图6所示，迹线551和552可以通过蛇形区域512被彼此分离。蛇形区域512可以是没有形成传导材料的区域。蛇形区域512可以包括绝缘体。蛇形区域512可以由空间形成。蛇形区域512的宽度可以被设置为大于或等于预定值。
图7单独示出了感测元件600。图8A示出了感测元件600在如图7所示的线A-A位置处的截面图。图8B示出了感测元件600在如图7所示的线B-B位置处的截面图。图8C示出了感测元件600在如图7所示的线C-C位置处的截面图。
如图8A所示，感测元件600可以包括围绕感测元件600边缘的传导环620。传导环620可以包括第一焊盘621。传导环620可以由传导材料形成并且可以具有相对于感测元件600的另一表面覆盖件而增加的厚度。例如，感测元件600可以包括层630。层630可以由诸如铝的传导材料形成。层630可以具有相对低的密度和低的厚度，以便不干扰落在感测元件600上的入射次级电子。传导环620可以由与层630的材料相同的材料形成。层630可以被配置为收集在感测元件600中生成的信号电流并将其传输到另一组件。在感测元件600中生成的信号电流可以通过层630被传输到传导环620，并且经由第一焊盘621被输出感测元件600。
感测元件600可以包括半导体二极管。感测元件600可以利用多个层来形成。感测元件600可以被配置为在施加反向偏压时形成耗尽区。感测元件600可以包括高掺杂半导体材料的第一区域。例如，感测元件600可以包括P++层640。感测元件600可以包括本征区。例如，感测元件600可以包括N层650。感测元件600可以包括第二高掺杂半导体材料，该第二高掺杂半导体材料具有不同于第一区域的导电性。例如，感测元件600可以包括N++区660。感测元件600可以包括在其底侧上的传导层。例如，感测元件600可以包括金属层670。金属层670可以由铝形成。
如图8A所示，第一焊盘621可以包括相对于传导环620的其他部分而宽度增加的区域。如图8B所示，传导环620的宽度在感测元件600的其他部分处可以是均匀的。
如图8C所示，感测元件600可以包括第二焊盘622。第二焊盘622可以包括接合焊盘区域625、通孔626和绝缘体627。接合焊盘区域625可以由铝形成。通孔626可以由传导材料形成。通孔626可以被配置为将接合焊盘区域625电连接到金属层670。绝缘体627可以被配置为将第二焊盘622与层630、P++区640、N区650和N++区660电绝缘。
在操作中，感测元件600可以被暴露于入射带电粒子。入射带电粒子可以与当施加偏压(例如，反向偏压)时被形成在感测元件600中的耗尽区相互作用，并且可以生成电荷。响应于带电粒子在感测元件600上的入射而生成的电荷可以流向感测元件600的端子并且可以被输出感测元件600。
图9A示出了检测器封装500的基底510的顶视图。感测元件600可以被放置在基底510的顶表面511上。感测元件600的金属层670(在图8A至图8C中示出)可以被电连接到在基底510的顶表面511上形成的迹线。例如，在一些实施例中，迹线551可以被形成为覆盖基底510的顶表面511的区域，感测元件可以被放置在该顶表面511处(参见图14A)。
图9B示出了检测器封装500的基底510的底视图。基底510的底表面512可以是检测器封装500的与放置感测元件600的位置相对的一侧。迹线可以被形成在基底510的底表面512上。例如，如图9B所示，在基底510的底表面512上可以提供有第一迹线553和第二迹线554。迹线553可以被连接到迹线552。迹线553可以连接一个集合中的销(例如，销532和533)。迹线554可以被连接到迹线551。迹线554可以连接一个集合中的销(例如，销531和534)。基底510的相应顶表面和底表面上的迹线可以通过被插入通过孔591的销来连接。
现在参考图10，图10示出了根据本公开的实施例的示例性连接布置。类似于图6，图10的示例示出了具有感测元件600的检测器封装500。然而，与图6不同，在图10中，感测元件600可以被连接到迹线551和552中的不同迹线。图10示出了通过接合线541连接到迹线552的感测元件600的第一焊盘621。而且，第二焊盘622通过接合线542被连接到迹线551。图10的检测器封装500可以类似于图6的检测器封装，除了不同的销被连接到阴极和阳极端子。例如，在图10中，被连接到迹线551的销可以被连接到阳极，而被连接到迹线552的销可以被连接到阴极。
现在参考图11，图11示出了根据本公开的实施例的示例性连接布置。图11示出了具有通过接合线被连接到迹线552的感测元件320的检测器封装500。同时，迹线551可以通过与感测元件320的底表面直接接触而连接到感测元件320。感测元件320可以通过两个接合线(例如，第一接合线541和第二接合线542)被连接到迹线552。相对于单个接合线将感测元件的相应端子连接到检测器封装上的迹线的情况，可以减少流过各个接合线的电流量。
图12单独示出了感测元件320。图13A示出了感测元件320在如图12所示的线A-A位置处的截面图。图13B示出了感测元件320在如图12所示的线B-B位置处的截面图。
如图13A所示，感测元件320可以包括围绕感测元件320边缘的传导环324。传导环324可以包括第一焊盘321和第二焊盘322。传导环324可以类似于上面参考图8A至图8C所讨论的传导环620。
感测元件320可以包括层325。层325可以由诸如铝的传导材料形成。层325可以具有相对低的密度和低的厚度，以便不干扰落在感测元件320上的入射次级电子。传导环324可以由与层325的材料相同的材料形成。层325可以被配置为收集在感测元件320中生成的信号电流并将其传输到另一组件。在感测元件320中生成的信号电流可以通过层325被传输到传导环324，并且经由第一焊盘321或第二焊盘322被输出感测元件320。
感测元件320可以包括半导体二极管，类似于感测元件600。感测元件320可以不同于感测元件600，因为感测元件320可以省略通孔结构。可以提高制造感测元件320的容易性。例如，制造感测元件320的过程可以包括比感测元件600更少的步骤。
感测元件320可以被配置为在施加反向偏压时形成耗尽区。感测元件320可以包括高掺杂半导体材料的第一区域。例如，如图13A所示，感测元件320可以包括P++层326。感测元件320可以包括本征区。例如，感测元件320可以包括N层327。感测元件320可以包括第二高掺杂半导体材料，该第二高掺杂半导体材料具有不同于第一区域的导电性。例如，感测元件320可以包括N++区328。感测元件320可以包括在其底侧上的传导层。例如，感测元件320可以包括金属层329。金属层329可以由铝形成。
如图13A所示，第一焊盘321可以包括相对于传导环324的其他部分而宽度增加的区域。如图13B所示，传导环324的宽度在感测元件320的其他部分可以是均匀的。第二焊盘322可以类似于第一焊盘321来形成。
图14A示出了检测器封装500的基底510的顶视图。感测元件(例如，感测元件320)可以被放置在基底510的顶表面511上。感测元件320的金属层329(如图13A-13B所示)可以被电连接到在基底510的顶表面511上形成的迹线。例如，迹线551可以被形成在可以放置感测元件320的基底510的顶表面511的区域上。图14B示出了检测器封装500的基底510的底视图。第一迹线553和第二迹线554可以被设置在基底510的底表面512上。迹线553可以被连接到迹线552。迹线553可以连接一个集合中的销(例如，销532和533)。迹线554可以被连接到迹线551。迹线554可以连接一个集合中的销(例如，销531和534)。基底510的相应顶表面和底表面上的迹线可以通过被插入通过孔591的销来连接。
现在参考图15，图15示出了根据本公开的实施例的示例性检测器封装和连接布置。图15示出了可以包括用于容纳销的多个孔791的检测器封装700。检测器封装700可以被配置为容纳多个销组。检测器封装700可以被配置为容纳三个或更多个销组，每组包括两个或更多个销。检测器封装700可以包括具有多个接合焊盘的感测元件720。感测元件720可以包括第一表面焊盘721A、第二表面焊盘721B和通孔焊盘722。
类似于图11的检测器封装500，图15的检测器封装700可以允许感测元件通过多个接合线连接到检测器封装上的迹线，从而减少在各个接合线中流动的电流量。例如，第一接合线741可以将第一表面焊盘721A连接到检测器封装700的迹线751。第二接合线742可以将通孔焊盘722连接到迹线752。通孔焊盘722可以类似于图7和图8C的焊盘622。此外，第三接合线743可以将第二表面焊盘721B连接到迹线751，该迹线751位于检测器封装700中的相对于第一接合线741的不同位置处。
检测器封装700可以被配置为容纳具有对称性的销。例如，孔791以2×3网格来布置。关于在2×3网格的中心处的轴可能存在旋转对称性。被连接到迹线751的销可以被连接到阳极，并且被连接到迹线752的销可以被连接到阴极，或反之亦然。将销的布置旋转180度可以生成连接阳极的销与连接阴极的销的相同定位。
检测器封装700可以被配置为具有三个销组。销的组合可以对应于孔791的水平行，如图15所示。例如，可以存在顶部销组，中间销组和底部销组。连接阳极的销和连接阴极的销的定位可以在组合之间交替。
感测元件720可以通过接合线或其他连接被连接到检测器封装700。例如，在一些实施例中，感测元件720可以通过与感测元件720的底表面上的金属层直接接触而连接到检测器封装700上的迹线。在一些实施例中，可以省略通孔焊盘742。
现在参考图16，图16示出了根据本公开的实施例的示例性检测器封装。图16示出了包括用于容纳销的八个孔的检测器封装800B。检测器封装800B可以被配置为容纳多个销组。检测器封装800B可以被配置为容纳四个销组，每组包括两个销。在图16的视图中，销组可以与检测器封装800B中的孔的水平行相对应。迹线851可以将每个组中的一个销连接在一起。迹线852可以将每个组中的另一销连接在一起。
检测器封装800B可以具有对称性。如图16所示，检测器封装800B可以具有关于在孔的2×4网格的中心处的轴的旋转对称性。连接阳极的销和连接阴极的销的位置可以逐组交替。
检测器封装可以在各种布置中具有对称性。检测器封装可以关于对检测器封装的上半部和下半部进行划分的线具有镜像对称性。例如，图15的检测器封装700可以借助于关于对检测器封装700的上半部和下半部进行划分的线的反射对称性而具有对称性。
在一些实施例中，检测器封装可以被提供作为检测器系统中的多个检测器封装中的一个检测器封装。图17示出了检测器系统900。检测器系统900可以包括多个检测单元901、902、903和904。每个检测单元可以对应于一个检测器封装500。因此，四个检测器封装500可以被布置在一起以提供四个检测单元。例如，可以通过将多个检测器封装布置在一起来提供具有多个检测区域(例如，如上关于图3B所讨论的检测子区域246、248和250)的检测器。
可以使用以下条款进一步描述这些实施例：
一种用于带电粒子检测器的封装，包括：
封装体，包括两个销集，销集中的每个销集包括两个销，
其中销集中的每个销被配置为连接到电子检测器的二极管的两个端子中的一个端子，并且不同集合中的销被配置为连接到二极管的两个端子中的不同端子。
并且其中销集被布置为具有对称性，使得当电流通过销集中的销时生成的磁场由于该对称性而减小由集合中的另一销生成的磁场。
2.根据条款1所述的封装，其中对称性是关于在销集的中心处的轴的旋转对称性。
3.根据条款1或条款2所述的封装，还包括：
接合线，被配置为将二极管的第一端子与销集中的第一集合连接。
4.根据条款3所述的封装，还包括第二接合线，该第二接合线被配置为将二极管的第二端子与销集中的第二集合连接。
5.根据条款1至3中任一项所述的封装，其中二极管包括第二端子，该第二端子被配置为通过封装体上的迹线连接到销集中的第二集合。
6.根据条款1至5中任一项所述的封装，其中销集中的每个销集包括三个销。
7.根据条款1至6中任一项所述的封装，其中销集中的每个销集包括多于三个销。
8.根据条款1至7中任一项所述的封装，其中销以网格来布置。
9.根据条款1至8中任一项所述的封装，其中销集包括第一销组和第二销组，其中第一销组被布置在与二极管的端子对准的第一行中，并且第二销组被布置在与二极管的不同端子对准的第二行中。
10.一种检测器封装，包括：
本体，具有在其中形成的多个孔；
感测元件；以及
多个销，被配置为插入多个孔中，
其中销以多个组合来布置，组合中的每个组合与感测元件的对应端子对准，
每个组合包括被连接到感测元件的第一端子的销和被连接到感测元件的第二端子的销，并且
一个组合中的销相对于另一组合中的销被交替布置。
11.根据条款10所述的检测器封装，其中
多个组合包括第一组合和第二组合，
第一组合包括被连接到第一端子的第一销和被连接到第二端子的第二销，第二销被布置为比第一销更靠近感测元件，并且
第二组合包括被连接到第二端子的第三销和被连接到第一端子的第四销，第四销被布置为比第三销更靠近感测元件。
12.根据条款10或条款11所述的检测器封装，其中感测元件包括半导体二极管，该半导体二极管被配置为：响应于次级带电粒子的入射，生成电信号。
13.根据条款10至12中任一项所述的检测器封装，其中
第一端子包括第一焊盘，并且第二端子包括第二焊盘。
14.根据条款13所述的检测器封装，其中第二端子包括过孔。
15.根据条款10至14中任一项所述的检测器封装，其中
感测元件包括在感测元件的底侧上的金属层，并且
第二端子包括金属层。
16.根据条款10至15中任一项所述的检测器封装，还包括：
本体上的第一迹线，该第一迹线被配置为连接不同组合中的两个销，以及
主体上的第二迹线，该第二迹线被配置为连接不同组合中的两个销。
17.根据条款16所述的检测器封装，其中第一迹线和第二迹线通过蛇形区域被分开。
18.根据条款10至17中任一项所述的检测器封装，其中多个销被布置在第一集合和第二集合中，其中第一集合中的销被连接到第一端子，并且第二集合中的销被连接到第二端子，并且
第一集合和第二集合是对称的。
19.一种检测器，该检测器被配置为具有多个检测器子区域，该检测器包括根据条款10所述的检测器封装，其中多个检测器封装被提供在检测器中，检测器封装中的每个检测器封装与检测器子区域中的相应检测器子区域相对应。
20.一种检测器封装，包括：
第一销集；
第二销集；以及
感测元件，
其中第一销集被电连接到感测元件的第一端子，
第二销集被电连接到感测元件的第二端子，并且
第一销集和第二销集被布置为关于在销集的中心处的轴具有对称性，使得由一个销生成的磁场减小由围绕该轴的区域中的另一销生成的磁场。
21.根据条款20所述的检测器封装，其中
第一销集包括延伸通过基底的两个销，并且
第二销集包括延伸通过基底的两个销。
22.一种检测器封装，包括：
本体，包括从其突出的多个销，该多个销平行地延伸；以及
感测元件，被配置为：响应于待检测的辐射的入射，生成电流，该电流在第一端子与第二端子之间流动，
其中多个销被布置在多个组合中，被包括在一个组合中的每个销被连接到第一端子和第二端子中的不同端子，以便使得电流能够在该组合中的销之间在相反方向上流动，并且
其中多个组合包括第一组合和第二组合，在该第一组合中的销被布置为在第一区域中紧邻，在该第二组合中的销被布置为在第二区域中紧邻，使得由流过多个销的电流生成的磁场被减小。
23.根据条款10所述的检测器封装，其中
多个销包括第一集合和第二集合，其中第一集合中的销被连接到第一端子，并且第二集合中的销被连接到第二端子。
应了解，本公开的实施例不限于上面已进行描述且在附图中图示的确切构造，并且可以在不脱离本公开的范围的情况下作出各种修改和改变。

Claims (9)

1.一种用于带电粒子检测器的封装，包括：
封装体，包括两个销集，所述销集中的每个销集包括两个销，
其中所述销集中的每个销被配置为连接到所述电子检测器的二极管的两个端子中的一个端子，并且不同集合中的销被配置为连接到所述二极管的所述两个端子中的不同端子，
并且其中所述销集被布置为具有对称性，使得当电流通过所述销集中的销时生成的磁场由于所述对称性而减小由所述集合中的另一销生成的磁场。
2.根据权利要求1所述的封装，其中所述对称性是关于在所述销集的中心处的轴的旋转对称性。
3.根据权利要求1所述的封装，还包括：
接合线，被配置为将所述二极管的第一端子与所述销集中的第一集合连接。
4.根据权利要求3所述的封装，还包括第二接合线，所述第二接合线被配置为将所述二极管的第二端子与所述销集中的第二集合连接。
5.根据权利要求1所述的封装，其中所述二极管包括第二端子，所述第二端子被配置为通过所述封装体上的迹线连接到所述销集中的所述第二集合。
6.根据权利要求1所述的封装，其中所述销集中的每个销集包括三个销。
7.根据权利要求1所述的封装，其中所述销集中的每个销集包括多于三个销。
8.根据权利要求1所述的封装，其中所述销以网格来布置。
9.根据权利要求1所述的封装，其中所述销集包括第一销组和第二销组，其中所述第一销组被布置在与所述二极管的端子对准的第一行中，并且所述第二销组被布置在与所述二极管的不同端子对准的第二行中。
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