CN116888704A - 用于检测二次及背向散射的电子的具有通孔的分段多通道背面照明固态检测器 - Google Patents

用于检测二次及背向散射的电子的具有通孔的分段多通道背面照明固态检测器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及具有背面照明的分段检测器装置。所述检测器能够收集且区分二次电子与背向散射的电子。所述检测器包含用于主要电子束通过的通孔。命中样本后，所述经反射的二次电子及背向散射的电子经由垂直结构收集，所述结构具有P+/P‑/N+或N+/N‑/P+组成物，用于穿过所述装置的厚度的完全耗尽。使用经定位于所述装置前侧的场隔离绝缘体对所述装置的有源区域进行分段。

Description

用于检测二次及背向散射的电子的具有通孔的分段多通道背 面照明固态检测器
相关申请案的交叉引用
本申请案主张约翰·格林(John Gerling)等人在2021年6月9日申请的第63/208,508号的先前申请美国临时申请案的权利，所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开大体上涉及晶片检验系统的领域。更特定来说，本公开涉及微型电子束柱检测器。
背景技术
大体上，半导体制造工业涉及使用半导体材料用于制造集成电路的高度复杂技术，所述半导体材料被层状化且被图案化于衬底上，例如硅。归因于大规模的电路集成及半导体装置尺寸的减小，经制造的装置对缺陷变得越来越敏感。也就是说，导致所述装置中的故障的缺陷越来越小。在发货给终端用户或客户之前，所述装置通常需要无故障。
因此，能够检测越来越小的缺陷变得越来越重要。检验系统(或检验员)发现的缺陷类型、缺陷数量及特征为半导体制造提供有价值的信息，以确保在研发阶段建立的制造工艺可上升，上升阶段中经确认的工艺窗口可转移到大批量制造(HVM)，且HVM的日常操作是稳定的及可控的。
用于检测缺陷的一种方法是使用扫描电子显微镜(SEM)。SEM可包含多个具有内建检测器的电子束柱。随着半导体装置尺寸缩小，可检测的缺陷尺寸减小，且归因于光波长的限制因素，用传统光学方法检测非常具有挑战性。检测这些缺陷的一种方法是使用电子束，其中所述电子束的波长可能比光的波长小得多，然而，其就处理量而言较慢—晶片的单柱电子束检验可需要几天或几周。为了解决此问题，微型化的多列或多束SEM可实现对晶片的大规模并行检验。现时，最先进的技术可实现一英寸高的微型电子束柱。然而，由于柱本身很小，标准检测器的空间不大。通常，使用分离的检测器检测二次电子(SE)及背向散射的电子(BSE)。然而，鉴于微型电子束柱的有限空间，需要新的且经改进的检测器。
发明内容
下文给出本公开的简化总结，以提供对本公开的某些实施例的基本理解。此总结并非对本公开的全面概述，且也未确定本公开的关键/重要要素，抑或描述本公开的范围。其唯一目的是以简化形式呈现本文所公开的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。
本公开的一个方面涉及固态装置。所述固态装置包含垂直结构。所述垂直结构包含N+/P-/P+或P+/N-/N+结构，用于穿过所述装置厚度的完全耗尽。所述N+/P-/P+或P+/N-/N+结构包含经形成于所述装置前侧的N+或P+结、位于其中间的P-或N-本征层及经形成于所述装置背面的P+或N+层。所述装置还包含用于收集二次电子(SE)及背向散射的电子(BSE)的有源区域。所述有源区域被分段成多个通道，以分离二次电子及背向散射的电子的检测。通孔经放置于所述装置中心内，以允许主要束穿过所述装置。所述主要束进入位于所述装置前侧上的所述通孔。
本公开的另一方面涉及系统。所述系统包含电子源、陶瓷衬底及经耦合到所述陶瓷衬底的装置。所述装置包含垂直结构。所述垂直结构包含N+/P-/P+或P+/N-/N+结构，用于穿过所述装置厚度的完全耗尽。所述N+/P-/P+或P+/N-/N+结构包含经形成于所述装置前侧的N+或P+结、位于其中间的P-或N-本征层及经形成于所述装置背面的P+或N+层。所述装置还包含用于收集二次电子(SE)及背向散射的电子(BSE)的有源区域。所述有源区域被分段成多个通道，以分离二次电子及背向散射的电子的检测。通孔经放置于所述装置中心内，以允许主要束穿过所述装置。所述主要束进入位于所述装置前侧上的所述通孔。
本公开的另一方面涉及确定晶片上缺陷的方法。所述方法包括向晶片射出主要电子束。然后，所述方法继续在固态装置上收集二次及背向散射的电子。所述装置包含垂直结构。所述垂直结构包含N+/P-/P+或P+/N-/N+结构，用于穿过所述装置厚度的完全耗尽。所述N+/P-/P+或P+/N-/N+结构包含经形成于所述装置前侧的N+或P+结、位于其中间的P-或N-本征层及经形成于所述装置背面的P+或N+层。所述装置还包含用于收集二次电子(SE)及背向散射的电子(BSE)的有源区域。所述有源区域被分段成多个通道，以分离二次电子及背向散射的电子的检测。通孔经放置于所述装置中心内，以允许主要束穿过所述装置。所述主要束进入位于所述装置前侧上的所述通孔。
在一些实施例中，所述分段出现在装置前侧上，且SE及BSE被收集在所述装置背面上。在一些实施例中，所述装置前侧还包含金属触点，以最大化用于SE及BSE收集的可用区域。在一些实施例中，所述P+层包括硼或另一受体掺杂剂。在一些实施例中，所述P+层包含额外导电涂层。所述装置进一步包含用于控制所述装置上的所述SE及BSE信号的后透镜元件。在一些实施例中，所述分段通道包括由四个面积相等的象限包围的圆形中心通道，其中所述四个象限中的每一象限具有与所述圆形中心通道相同的面积。
下文将参考附图进一步描述本公开的这些及其它方面。
附图说明
图1是根据本公开的实施例描绘检测器装置的横截面的图。
图2说明根据本公开的实施例的实例装置有源区域布局。
图3A说明根据本公开的实施例使用分段检测器的BSE收集的实例点状图。
图3B说明根据本公开的实施例使用分段检测器的SE收集的实例点状图。
图4A、4B及4C说明根据本公开的实施例的装置组合件的实例。
图5A到5C说明根据本公开的实施例的实例检测系统。
图6A到6D说明根据本公开的实施例的使用信号混合/微分的缺陷捕获的实例。
图7是根据本公开的实施例说明不同电子类型如何从样本上反射的图。
具体实施方式
在下文描述中，阐述许多具体细节，以提供对本公开的透彻理解。本公开可在没有这些具体细节的部分或全部的情况下经实施。在其它情况下，未经详细描述的已知工艺操作，以避免不必要地模糊本公开。虽然将结合特定实施例描述本公开，但将理解，本公开并不旨在将本公开限制于实施例。
可使用具有多个分布式微型柱、多个原子力显微镜(AFM)探针、具有多个探针的近场微波工具、离子束探针或多个近端光学探针的呈SEM形式的具有高分辨率分布式的探针检验工具检测晶片中的缺陷。在第8,698,094B1号美国专利案及第8,455,838B2号美国专利案进一步描述合适的微型化电子束柱技术，所述专利案的全部内容出于所有目的以引用的方式并入本文中。在第2013/0088245号美国专利申请案中描述可行的高分辨率近场微波探针技术，所述申请案的全部内容出于所有目的以引用的方式并入本文中。在第8,997,258B2号美国专利案中进一步描述实例高分辨率AFM探针配置，所述专利案的全部内容出于所有目的以引用的方式并入本文中。由于电子束柱的微型化，传统电子束检测器没有足够的空间来操作。因此，微型化电子束柱必须使用经改进的检测器。
在一些传统电子束检测器中，阳极及阴极触点经放置于装置的有源区域侧或照明侧，即电荷传输是侧向的。然而，这导致数个缺点。例如，如果阳极及阴极触点经定位于装置的有源区域或照明侧，那么电荷载子侧向流动，从而归因于触点及隔离区域占据装置有源区域而降低收集效率。
此外，传统分段检测器在有源区域侧或照明侧进行分段。然而，归因于分段之间的绝缘体隔离的增添，这降低检测器的收集效率。
传统电子束检测器装置还使用特殊设计的金属屏蔽来覆盖有源区域上经暴露的绝缘体，抑或直接将所述绝缘体暴露在外。然而，有源区域侧或照明侧的经暴露绝缘体可充电，且可对装置造成损坏及/或在电子束穿过装置时影响电子束。因此，传统检测器装置通常需增添屏蔽以缓解充电问题。有关屏蔽的更多信息，请参考美国专利案9,418,819，所述专利案的全部内容出于所有目的以引用的方式并入。
此外，传统检测器装置通常将二次电子(SE)及背向散射的电子(BSE)检测功能分为物理上不同的且分离的检测器，例如，用于SE检测的一个检测器及用于BSE检测的另一检测器。随着电子束柱的尺寸缩小，这可证明是有问题的，因为空间有限，且实施额外电子滤波光学器件是困难的。
鉴于传统检测器装置存在的问题(其中一些问题已在上文中提呈)，因此需要经改进的检测器装置，允许同时收集及区分呈较小形状系数的SE及BSE信号。本公开中描述的技术及机制提供在单个检测器中SE及BSE信号的同时收集及区分。此外，本文中描述的技术及机制提供实例性封装方法及实例系统实施方案，下文参考下图描述其中的细节。
图1是根据本公开的实施例描绘检测器装置的横截面的图。在一些实施例中，装置100是用于同时检测二次及背向散射的电子信号122的具有通孔130的分段多通道、背面照明固态装置。
在一些实施例中，装置100包含垂直结构112，所述垂直结构112包括穿过装置厚度用于完全耗尽的N+/P-/P+结构。在一些实施例中，装置100经设计用于背面照明，这意味着主要电子束108从电子源发射，穿过通孔130且命中样本，例如晶片。在主要束108命中样本后，SE及BSE 122被反射回装置100，且在背面命中装置100，首先命中P+层106。
在其它实施例中，装置100包含垂直结构112，所述垂直结构包括用于具有不同电力性能的前侧照明的P+/N-/N+结构。主要差异在于归因于阴极区域具有隔离分段的图案化绝缘体特征，收集效率可被降低。由于电子是主要载子，N沟道装置通常具有较高的载子迁移率，而由于空穴是主要载子，P沟道装置具有较低的载子迁移率。N沟道及P沟道装置之间存在权衡，例如，由于载子迁移率、偏置电压、耗尽宽度、辐射硬度而产生的响应时间，但这两种类型均适用于装置100。
在一些实施例中，P+层106还与装置100背面上的金属触点110接触，即照明侧。在一些实施例中，P+层106可包含硼或另一受体掺杂剂，且可具有梯度掺杂水平，其中表面的掺杂比朝向底部的掺杂更重。在一些实施例中，P+层106可经通过沉积形成，例如原子层沉积，通过连续热退火以形成浅植入物，而不在敏感表面上留下原生氧化物。
在一些实施例中，P+层106还包含导电涂层，例如1到4nm的薄氧化物(例如氧化铝)或其它薄膜，以保护层106但仍让电子穿过。在一些实施例中，此导电涂层是用于微型电子束柱的优化，因为在微型电子束柱中的电子具有低能量，这意味着SE及BSE也具有低能量。为了使检测器拾取SE及BSE信号，电子必须穿过P+层106进入耗尽区，即本征P-层114，其中电子空穴对可被收集且读取为信号。当具有足够能量的电子撞击二极管时，会产生电子空穴对。如果吸收发生在耗尽区域，那么这些电子空穴对通过耗尽区域内建电场从结中扫掠。空穴移动朝向阳极且电子移动朝向阴极，且产生电流信号。一些低能量的SE及BSE可能无法穿透P+层106，从而成为被俘获。离子化辐射的被俘获电荷可为空穴或电子。可通过提供导电路径(例如导电路径或涂层)用于传输到金属触点110以移除所述电荷。然而，如果P+层106的表面是绝缘体，那么被俘获电荷将开始对绝缘体充电，这可能损坏装置或影响适当的电子收集。在一些实施例中，导电涂层可为硼薄层，例如2nm，其可钝化装置且还可提供导电表面。
在一些实施例中，在氧化物钝化的情况下，P+层106的金属接触方案可经形成为薄网格层，或在导电表面的情况下，已经作为金属接触110存在于装置的外围上。
在一些实施例中，装置100的装置有源区域可被分段成不同通道以区分SE及BSE信号。在一些实施例中，通道中的每一者经配置为具有相同电容的相同区域。在此类实施例中，确保相等电容允许所有通道具有与其它通道相同或非常相似的响应，以便经由通道读出116及118优化电子读出。在一些实施例中，这因为信号读出经由直接经定位直接与检测器装置相邻的放大器电路执行，以最小化噪声。
在一些实施例中，能量滤波器(例如网格电极)可经放置在检测器装置前面。在此类实施例中，能量滤波器也可帮助从BSE信号中分离SE。
根据各种实施例，在P+层106旁边是轻掺杂的P-本征层114，其形成用于完全耗尽的装置本体。如上文所述，装置100经配置使得一旦传入高能电子穿透P+层106，其会离子化P-本征层114中的一或多个晶格原子，从而产生多个电子空穴对，从而导致装置增益。然后收集电子空穴对，从而导致待经检测的信号。在一些实施例中，P-本征层114的厚度被减薄以优化载子传输时间或装置响应(信号上升时间及带宽)，同时保持平坦度及处理要求。
在一些实施例中，装置100可支持完全耗尽模式且以完全耗尽模式操作，其中耗尽层或P-本征层114延伸到装置背部表面。在一些实施例中，实现此条件所需的偏置电压120不应引起装置中的任何其它地方崩溃。
根据各种实施例，装置100还包含经形成于装置100前侧的N+结126及128，及金属触点106及108。在一些实施例中，因为其改进收集效率，前侧N+结126及128及金属触点106及108的成型允许在背面(即照明侧)最大化用于SE及BSE收集的可用区域。
在一些实施例中，N+结126及128被绝缘体102分离，绝缘体102是分段之间的死区。在一些实施例中，绝缘体104分离N+结128及通孔130。在一些实施例中，绝缘体104代表通孔死区。在一些实施例中，死区应被最小化以提高效率。在一些实施例中，绝缘体102及104是场氧化物。
在一些实施例中，由于主要束108穿过通孔130，因此需要对通孔130的侧壁124进行涂覆及接地，以防止侧壁124对主要电子束108产生影响。在一些实施例中，侧壁124包含插入侧壁的金属。在一些实施例中，侧壁中的金属是不氧化的金属，例如铂。这是为使金属不会形成隔离表面层，从而在主要束穿过通孔108时对主要束进行充电且影响主要束108。
在一些实施例中，N+结126及128被绝缘体102分离，以分段装置100的有源区域。如上文所述，有源区域被分段以区分SE与BSE信号。在一些实施例中，在前侧形成分段以最大化背面照明。这是因为与前侧照明装置相反，场隔离绝缘体102及104不被暴露于经反射的SE及BSE，因此不会对装置进行充电且损坏装置或显著影响电子束。下文描述关于分段检测器的更多细节。
图2说明根据本公开的实施例的实例装置有源区域布局。更明确来说，图2显示设备100前侧的俯视图。在一些实施例中，有源区域200包含经由场隔离绝缘体216分段的多个通道。在一些实施例中，绝缘体216代表装置中的死区。在一些实施例中，在有源区域200的中心内有供主要束穿过的通孔214。在一些实施例中，通孔214是通孔死区212，其可具有或不具有围绕通孔214的侧壁的屏蔽。在一些实施例中，通孔214及通孔死区212经定位于标记为通道0的中心通道210的中心内。在一些实施例中，外部通道202、204、206及208围绕中心通道210，所述通道分别标记为通道1、2、3及4。如先前所述，在一些实施例中，每一通道被用于场隔离的死区绝缘体分离。
如上文所描述，用于有源区域200的分段发生在装置前侧(朝向主要束的侧)。此改进背面上SE及BSE收集效率(照明区域朝向样本且进入SE或BSE)。图3A到3B说明分段检测器如何区分SE与BSE信号。
图3A说明根据本公开的实施例，使用分段检测器的BSE收集的实例点状图300。如图3A中所示，BSE信号304均匀分布在点状图300上。因此，BSE信号相当均匀地分布在所有五个通道。
图3B说明根据本公开的实施例，使用分段检测器的SE收集的实例点状图。如图3B中所示，SE收集308主要出现在点状图300的中心通道上，即通道0。这差异是显著的，因为其允许电子束柱系统的操作员选择哪个分段(或通道)最适合对样本或晶片进行最佳成像。
在一些实施例中，分段及多个通道的细节相互排斥，这意味着一个通道可具有经组合的多个分段以形成独立检测通道。例如，可以适当比率组合及混合通道，以用于最佳成像质量。此外，通道可为用于SE的原始信号，例如Ch0(物理检验)或BSE，例如Ch1、Ch2、Ch3及Ch4。在一些实施例中，通道可被混合用于形貌成像，例如，(Ch1+Ch2)-(Ch3+Ch4)。在一些实施例中，每一通道分段可进一步经分段以实现角度信息。
图4A到4C说明根据本公开的实施例的装置组合件400、450及470的实例。图4A包含装置组合件400，其展示经附接到衬底414的背面照明检测器402。在一些实施例中，衬底414是陶瓷衬底。陶瓷衬底的一些实例包含氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)及石英。陶瓷衬底通常用于厚膜应用，其中导体通过其它方式丝网屏蔽或沉积，且图案化。根据不同实施例，取决于应用所需的不同机械，热或电性质使用不同衬底材料。在一些实施例中，低温共烧陶瓷(LTCC)通常由陶瓷颗粒(氮化铝、氧化铝或氮化硅粉末)与聚合物黏合剂在烧结温度较低(例如低于1000℃)的情况下混合而成，允许用于多层方法整合无源组件，例如电阻器、电容器、电感器及导电迹线。在一些实施例中，高温共烧陶瓷(HTCC)可以与LTCC类似方式经使用，但烧结温度更高，例如约1600C。上述实例仅作为实例给出，且不构成陶瓷衬底的详尽列表。如图4A中所示，检测器402背面(底部)上没有分段。此外，阴极触点422及424也经定位于前侧，而金属阳极触点420经定位于背面。在一些实施例中，导线接合408经耦合到检测器402前侧上的触点中的每一者。
在一些实施例中，装置402可为经安装在陶瓷衬底414上的裸裸片，其具有衬底孔426及与检测器402相邻的读出电子装置434，且经由金属层410连接用于低噪声。这有助于最小化寄生电容及电子串扰(EMI)。在一些实施例中，装置402的电容及电阻(串联及并联)可经工程化以匹配前置放大器电子装置的带宽及输入电容要求。在一些实施例中，陶瓷衬底414包含覆盖电介质的经暴露区域以减轻电子充电的金属层432。
如图4B中所示，在一些实施例中，组合件450包含检测器402，所述检测器402可安装到衬底414上之前经安装在副载体(陶瓷、LTCC或类似)衬底438上，以促进更轻松组装。在一些实施例中，这包含在安装到最终衬底414上之前的导线接合、球焊料接合或触点的底部填充。在一些实施例中，载体438(陶瓷、LTCC或类似)也可在选择区域(例如孔、底侧)内具有金属化432，以减轻电介质的电子束充电。在一些实施例中，副载体衬底438可用于划分段组装及整合。
图4C说明与组合件450类似的组合件470，惟读出电子装置434经定位于衬底414上而非副载体衬底438上除外。在一些实施例中，使读出电子装置434位于衬底414上而非副载体438可能是由于用于副载体438的尺寸限制。
在一些实施例中，装置402可经组装到具有凹槽的陶瓷衬底上，以最小化导线接合408回路高度，抑或启用接触阴极的替代方法，例如机械夹、弹簧夹、螺旋夹，或需要平面或近似平面的其它方法。
在一些实施例中，所述封装可用于附接其它装置(有源或无源)以增强检测器性能或整个机器性能，例如差分泵孔径、额外放大器、电子能量滤波电极或噪声抑制装置。
在一些实施例中，多层封装，例如LTCC或AlN，能够路由嵌入式互连且装置，如加热器、电阻器及电容器，可增强检测器能力，简化检测器设计，或改进装置性能，例如受控阻抗，例如50欧姆，或匹配路径长度。
根据各种实施例，为了便于精确对准，可使用通孔432或装置上经图案化基准用于光学对准。在一些实施例中，通孔432被放置在装置402的中心处或接近装置402的中心处，以允许主要束434穿过且反射回SE及BSE 428。在一些实施例中，尽管通孔432可偏离中心。在一些实施例中，例如，可通过多个通孔432，用于多束应用。
在一些实施例中，通孔432可具有各种形状或蚀刻轮廓中的任何一者，例如，直形、锥形或阶梯形。在一些实施例中，通孔432可在侧壁上具有导电涂层，例如金属或杂质掺杂以减轻充电。在一些实施例中，通孔432可具有经插入的屏蔽而非保护涂层。
图5A说明根据本公开的实施例具有微型电子束柱的实例检测系统500。图5B说明根据本公开的实施例具有替代微型电子束柱的实例检测系统502。图5C说明是电子束柱的又一实例的检测系统540。
在一些实施例中，检测器514被放置在电子束柱中轴上的主要束532的路径中。在一些实施例中，主要束532从电子源504发射。在一些实施例中，源504是电子发射器。在一些实施例中，阳极506具有施加到其上的高电压，从而产生电场，以便从电子源504提取电子。在一些实施例中，阳极506下方是静电聚光透镜508，其将束532聚焦到限制孔径510中。在一些实施例中，限制孔径510界定电子源处的可接受角度。在一些实施例中，限制孔径510将束532滤波到几十微米量级。
在一些实施例中，主要束532随后穿过检测器514的通孔。在一些实施例中，主要束532随后在其到样本530(例如，晶片)的过程中穿过扫描线圈或偏转器516。在此类实施例中，这些扫描线圈或偏转器516使主要束532逐线扫描遍及样本532。在一些实施例中，物镜518然后将主要束532聚焦到样本530上。在一些实施例中，在使主要束532逐线扫描遍及样本530之后，电子作为二次/背向散射的电子534反射回来，电子以漫射方式沿着主要束路径返回检测器514。
在一些实施例中，SE及BSE 534在不同位置，且取决于主要束532逐线扫描样本的位置冲击检测器514，捕获不同强度的信号。在一些实施例中，取决于样本530与检测器514的工作距离，及例如着陆能量或聚焦等其它操作条件，可调整检测器514上SE及BSE信号的组成。在一些实施例中，经由与检测器直接相邻的放大器电路读取检测器信号，以最小化噪声。
如图5B中所示，在一些实施例中，检测系统502包含后透镜元件520，以控制检测器514上的SE及BSE信号。在一些实施例中，通过调整样本到检测系统底部的距离(“工作距离”)及后透镜元件520上的电压，系统可控制SE及BSE信号的比率，且聚焦于检测器及收集效率。这允许操作员获得主要为SE、主要为BSE或两者的组合的图像，以优化特定于正在被成像的样本的图像质量。在一些实施例中，工作距离界定为从样本530到物镜518的距离。在其它实施例中，工作距离界定为从样本530到后透镜元件520的距离。在一些实施例中，仍然可仅通过改变工作距离来调整SE及BSE信号。然而，在一些实施例中，后透镜元件520结合改变的工作距离，有助于SE及BSE比率操纵。
图5C说明检测系统540，这是电子束柱的又一实例。在一些实施例中，检测系统540具有与系统500相同的所有元件，除了检测器被分成两个单独的检测器514A及514B之外。此外，检测器514A及514B经定位于物镜518之后。在一些实施例中，检测器514A检测BSE，且检测器514B检测SE。在一些实施例中，检测器514B使用强电场将低能SE拉向一侧。在一些实施例中，将检测器定位于物镜之后具有若干缺点，其包含较短的工作距离，及检测器对污染的较高敏感性(例如，脱气、升华、蒸发)。
图6A及6B说明根据本公开的实施例，使用信号混合/区分的缺陷捕获的实例。图6A显示与仅BSE信号的缺陷捕获622并列的SE+BSE信号的混合的缺陷捕获602。如图6A中可看出，SE+BSE缺陷捕获602显示缺陷604、606及608。然而，仅BSE缺陷捕获622展示相同的三个缺陷加上额外缺陷610、612、614及616。因此，在图6A中的特定实例中，仅BSE图像更适合发现缺陷。在一些实施例中，仅BSE图像更适合于线路开放(图6C，654处线路开放)及线路桥(图6D，658处线路桥)。
图6B显示与仅BSE信号的缺陷捕获642并列的仅SE信号的缺陷捕获632。如图6B中可看出，仅SE缺陷捕获632显示缺陷636。然而，仅BSE缺陷捕获642未展示任何缺陷。因此，在图6B中的特定实例中，仅SE图像更适合发现缺陷。在一些实施例中，仅SE图像更适合接触开放。
图7是说明不同类型电子如何从样本上反射出来的图。图7展示主要电子束702命中样本700。命中样本后，几种不同类型的照明反射回来且提供不同信息。例如，俄歇电子724提供表面原子组成信息。特性X射线722给出厚度原子组成，而阴极发光720给出电子状态信息。穿透样本另一侧的一些电子或被传输712，抑或在多个方向上散射714(非相干弹性散射)、718(非弹性散射)及710(弹性散射)。
就本公开目的而言，上文所描述的系统主要关注于二次电子(SE)及背向散射的电子(BSE)。在电子束与样本之间发生弹性碰撞后，反射出BSE。SE起源于样本的原子。其为束与样本之间非弹性碰撞的结果。BSE来自样本的较深区域，而SE来自表面区域。
BSE及SE图像携带不同类型的信息。BSE图像展示对经成像的材料的原子序数差异的高度敏感性；原子序数越高，图像中出现的材料越亮。SE图像提供更详细的表面信息，例如拓扑。BSE与SE对图像缺陷的有效性，如线路开口、桥接、针孔、针点等，可能取决于着陆能量、材料、入射角及样本的图案/拓扑。
在一些实施例中，固态检测器可由许多不同的材料及格式制成。下文实例都可取代硅针检测器。分段微通道板可提供更高的增益信号，同时也可拾取低能电子。具有分段光电检测器的光电倍增管/闪烁体可提供更高的增益。硅漂移检测器(SDD)提供能量分辨。电荷耦合装置(CCD)可提供更好的空间分辨率。其它固态材料类型——例如GaN、金刚石等——可在更高的温度下操作，这意味着所述材料比硅更坚固。
本文所呈现的本公开的某些实施例通常涉及半导体检验及工艺控制领域，且不限于上文所总结的硬件、算法/软件实施方案及架构及用例。
尽管为清楚理解，已对前述公开内容进行详细描述，但显而易见的是，在所附权利要求书内可实施某些变更及修改。应当注意，有许多替代方法来实现本公开的过程、系统及装置。因此，本实施例将被视为阐释性的而非限制性的，且本公开不限于本文所给的细节。

Claims (20)

1.一种固态装置，所述装置包括：
垂直结构，其包括N+/P-/P+或P+/N-/N+结构，用于穿过所述装置的厚度的完全耗尽，所述N+/P-/P+或P+/N-/N+结构包含经形成于所述装置前侧的N+或P+结，位于其中间的P-或N-本征层，及经形成于所述装置背面的P+或N+层；
有源区域，其用于收集二次电子(SE)及背向散射的电子(BSE)，所述有源区域正在被分段成多个通道，以分离二次电子及背向散射的电子的检测；及
通孔，其经放置于所述装置中心内，以允许主要束穿过所述装置，其中所述主要束进入所述装置前侧上的所述通孔。
2.根据权利要求1所述的固态装置，其中所述分段出现在所述装置前侧上，且SE及BSE被收集在所述装置背面上。
3.根据权利要求1所述的固态装置，其中所述装置前侧还包含金属触点，以最大化用于SE及BSE收集的可用区域。
4.根据权利要求1所述的固态装置，其中所述P+层包括硼或另一受体掺杂剂。
5.根据权利要求1所述的固态装置，其中所述P+层包含额外导电涂层。
6.根据权利要求1所述的固态装置，其进一步包含用于控制所述装置上的所述SE及BSE信号的后透镜元件。
7.根据权利要求1所述的固态装置，其中所述分段通道包括由四个面积相等的象限包围的圆形中心通道，其中所述四个象限中的每一象限具有与所述圆形中心通道相同的面积。
8.一种系统，其包括
电子源；
陶瓷衬底；及
装置，其经耦合到所述陶瓷衬底，所述装置包括：
垂直结构，其包括N+/P-/P+或P+/N-/N+结构，用于穿过所述装置的厚度的完全耗尽，所述N+/P-/P+或P+/N-/N+结构包含经形成于所述装置前侧的N+或P+结，位于其中间的P-或N-本征层，及经形成于所述装置背面的P+或N+层；
有源区域，其用于收集二次电子(SE)及背向散射的电子(BSE)，所述有源区域正在被分段成多个通道，以分离二次电子及背向散射的电子的检测；及
通孔，其经放置于所述装置中心内，以允许主要束穿过所述装置，其中所述主要束进入所述装置前侧上的所述通孔。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述分段出现在所述装置前侧上，且SE及BSE被收集在所述装置背面上。
10.根据权利要求8所述的系统，其中所述装置前侧还包含金属触点，以最大化用于SE及BSE收集的所述可用区域。
11.根据权利要求8所述的系统，其中所述P+层包括硼或另一受体掺杂剂。
12.根据权利要求8所述的系统，其中所述P+层包含额外导电涂层。
13.根据权利要求8所述的系统，其中所述装置进一步包括用于控制所述装置上的所述SE及BSE信号的后透镜元件。
14.根据权利要求8所述的系统，其中所述分段通道包括由四个面积相等的象限包围的圆形中心通道，其中所述四个象限中的每一象限具有与所述圆形中心通道相同的面积。
15.一种用于确定晶片上缺陷的方法，所述方法包括：
向所述晶片射出所述主要电子束；及
在固态装置上收集二次及背向散射的电子，所述装置包括：
垂直结构，其包括N+/P-/P+或P+/N-/N+结构，用于穿过所述装置的厚度的完全耗尽，所述N+/P-/P+或P+/N-/N+结构包含经形成于所述装置前侧的N+或P+结，位于其中间的P-或N-本征层，及经形成于所述装置背面的P+或N+层；
有源区域，其用于收集二次电子(SE)及背向散射的电子(BSE)，所述有源区域正在被分段成多个通道，以分离二次电子及背向散射的电子的检测；及
通孔，其经放置于所述装置中心内，以允许主要束穿过所述装置，其中所述主要束进入所述装置前侧上的所述通孔。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述分段出现在所述装置前侧上，且SE及BSE被收集在所述装置背面上。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述装置前侧还包含金属触点，以最大化用于SE及BSE收集的所述可用区域。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述P+层包括硼或另一受体掺杂剂。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述P+层包含额外导电涂层。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述装置进一步包括用于控制所述装置上的所述SE及BSE信号的后透镜元件。
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