CN1938815A - 用于制造微通道板(mcp)的穿孔大型毛坯晶片 - Google Patents

Abstract

在制造微通道板(MCP)时使用大型毛坯。大型毛坯具有横截面表面，其包括岛部分、内周边部分和外周边部分，每个部分占据横截面表面的不同部分。岛部分由相对于横截面表面横向地取向的第一多个光学纤维形成，每个光学纤维包括由不可刻蚀材料形成的包层和由可刻蚀材料形成的芯。内周边部分由不可刻蚀材料形成，并设置成包围岛部分。外周边部分由相对于横截面表面横向地取向的第二多个光学纤维形成，每个光学纤维包括由不可刻蚀材料形成的包层和由可刻蚀材料形成的芯，并且外周边部分设置成包围岛部分和内周边部分。当刻蚀岛部分时，岛部分的第一多个光学纤维形成MCP的横向微通道，并且当刻蚀外周边部分时，外周边部分的第二多个光学纤维形成穿孔劈面。

Description

用于制造微通道板(MCP)的穿孔大型毛坯晶片

技术领域

本发明涉及用在图像增强器中的微通道板(MCP)，特别涉及一种使用穿孔(perforated)大型毛坯(mega-boule)晶片制造微通道板的装置和方法。

发明背景

微通道板在图像增强器中用作电子倍增器。它们是具有贯穿其延伸的通道阵列的薄玻璃板，并且它们位于光电阴极和荧光屏之间。从光电阴极入射的电子进入微通道板的输入侧并撞击通道壁。当电压施加于微通道板两端时，这些入射或初级电子被放大，产生二次电子。然后二次电子在微通道板的后端离开通道，并用于在荧光屏上产生图像。

一般情况下，微通道板的制造开始于纤维拉制工艺，如在1990年3月27日授予Ronald Sink的美国专利No.4912314中所公开的，这里引入这篇文献的全文作为参考。为了方便起见，这里包括了美国专利No.4912314中所公开的图1-4，并在下面进行讨论。

在图1中，示出了用于微通道板的起始纤维10。纤维10包括玻璃芯12和包围玻璃芯的玻璃包层14。芯12由玻璃材料构成，并且该玻璃材料可以在合适的刻蚀液中刻蚀。玻璃包层14由玻璃材料构成，该玻璃材料具有与玻璃芯基本上相同的软化温度。然而，包层14的玻璃材料不同于芯12的玻璃材料的地方在于：它具有更高的铅含量，这使得在用于刻蚀芯材料的相同条件下包层不能被刻蚀。因此，在刻蚀玻璃芯之后，包层14保持不变。合适的包层玻璃是铅型玻璃，如Corning玻璃8161。

用以下方式形成光学纤维：可刻蚀的玻璃棒和同轴地包围该棒的包层管垂直地悬挂在拉丝机(draw machine)中，该拉丝机并入了区域(zone)炉。将炉子的温度升高到玻璃的软化温度。棒和管熔和在一起并被拉制成单个纤维10。将纤维10馈送到牵引机构中，在牵引机构中调节速度，直到达到所希望的纤维直径为止。然后将纤维10切割成大约18英寸的较短长度。

然后将几千个切割长度的单个纤维10堆叠成模子，并在玻璃的软化温度下加热，从而形成六边形阵列16，如图2所示。如图所示，每个切割长度的纤维10具有六边形结构。该六边形结构提供更好的堆叠设置。

该六边形阵列还公知为多组件或捆，其包括几千个单个纤维10，每个纤维10具有芯12和包层14。捆16垂直地悬挂在拉丝机中并被拉制，以便再次减小纤维直径，同时仍然保持单个纤维的六边形结构。然后将捆16切割成大约6英寸的较短长度。

将几百个切割的捆16包装到精确内径穿孔玻璃管22中，如图3所示。该玻璃管具有高铅含量，并由类似于玻璃包层14的玻璃材料构成，因此不能被用于刻蚀玻璃芯12的刻蚀工艺来刻蚀。铅玻璃管22最终变为微通道板的固体边缘边界。

为了保护每捆16的纤维10，在用于形成微通道板的处理期间，将多个支撑结构设置在玻璃管22中，以便代替形成组件外层的那些捆16。支撑结构可以采取任何材料的六边形棒的形式，所述材料具有所需的强度以及与玻璃纤维熔合的能力。每个支撑结构可以是单个光学玻璃纤维24，其具有六边形形状和与捆16中的一个的横截面面积大致相同的横截面面积。然而，单个光学玻璃纤维具有都是不能被刻蚀的芯和包层。光学纤维24或支撑棒24示于图3中，如位于组件30的外围并包围多个捆16。

支撑棒可以由一个光学纤维或高达几百的任何数量的纤维形成。一个支撑棒24的最终几何结构和外部直径基本上与一个捆16相同。可以用与形成捆16相似的方式来形成多个纤维支撑棒。

形成管子22中的最外层纤维的每个捆16被支撑棒24代替。这优选通过如下方式来完成：靠着捆16的一端设置支撑棒24的一端，然后紧靠着捆16推动支撑棒24，直到捆16位于管子22之外为止。当所有外围捆16都已经被支撑棒24代替时形成的组件被称为毛坯，并且一般在图3中表示为30。

毛坯30在加热工艺中被熔合在一起，以制造边缘(rim)玻璃和光学纤维的固体毛坯。然后将熔合的毛坯进行切片或划片成薄横截面的板。对切片熔合的毛坯的平坦端面进行研磨和抛光。

为了形成微通道，通过用稀释的盐酸进行刻蚀来除去光学纤维10的芯12。刻蚀毛坯之后，高铅含量玻璃包层14保持下来，从而形成微通道32，如图4所示。而且，支撑棒24保持为固体，并提供从管子22的固体边缘到微通道32的良好过渡。

附加工艺步骤包括玻璃毛坯的斜切和抛光。在对板进行刻蚀从而除去芯棒之后，对毛坯中的通道进行金属化和激活。

如上所述，制造MCP的目前的方法包括堆叠多个捆，然后将堆叠的捆放在边缘玻璃的外壳内。然后使用不可刻蚀纤维的支撑棒填充可刻蚀纤维的捆和边缘玻璃(管子22)之间的间隙(interstitial space)，从而形成毛坯。然后以一定角度将毛坯切割成薄晶片，从而产生偏置角度。然后对晶片进行刻蚀、氢气焙烧，以形成导电层，并进行金属化，以提供电接触。

将毛坯切割成晶片之后，单独处理每个晶片。晶片的典型尺寸大约为1英寸直径。这远小于目前半导体处理工具的晶片尺寸，因此需要使用定制的制造处理工具。单独地处理每个毛坯晶片导致对粒子污染非常灵敏的部分的大量接触劳动。因此降低了这些晶片的产量。

本发明旨在解决使用更有效的制造方法来制造MCP的需求以及受到较少污染和产量降低少的方法。

发明内容

为了满足这个和其它需要，并鉴于其目的，本发明提供一种用于制造微通道板(MCP)时使用的大型毛坯。大型毛坯包括横截面表面，其包括岛部分、内周边部分和外周边部分，每个部分占据横截面表面的不同部分。岛部分由相对于横截面表面横向地取向的第一多个光学纤维形成，每个光学纤维包括由不可刻蚀材料形成的包层和由可刻蚀材料形成的芯。内周边部分由不可刻蚀材料形成，并设置成包围岛部分。外周边部分由相对于横截面表面横向地取向的第二多个光学纤维形成，每个光学纤维包括由不可刻蚀材料形成的包层和由可刻蚀材料形成的芯，并且外周边部分被设置成包围岛部分和内周边部分。大型毛坯还包括占据横截面表面的不同部分的至少另一个部分。该另一部分由不可刻蚀材料形成，并通过外周边部分与内周边部分分离。当刻蚀岛部分时，岛部分的第一多个光学纤维形成用于MCP的横向微通道，并且当刻蚀外周边部分时，外周边部分的第二多个光学纤维形成穿孔劈面。外周边部分和岛部分形成MCP，并且外周边部分包括足够的横截面宽度，用于形成穿孔劈面，从而使MCP从大型毛坯断开，并用于防止MCP管芯在MCP制造期间意外地断开。

在另一实施例中，本发明包括制造微通道板(MCP)的方法，包括以下步骤：(a)提供多捆光学纤维，其中每个光学纤维包括由不可刻蚀材料形成的包层和由可刻蚀材料形成的芯；(b)将多个捆堆叠以形成至少一个岛部分，限定小型毛坯；(c)堆叠不可刻蚀材料，以包围该小型毛坯并且形成包围小型毛坯的内部分；(d)堆叠可刻蚀材料，以包围内部分，并形成包围内部分的外部分；(e)堆叠附加的不可刻蚀材料，以包围外部分并形成外表部分；和(f)将小型毛坯、内部分、外部分和外表部分熔合在一起，以形成用于制造MCP的大型毛坯。该方法还可包括以下步骤：(g)切割大型毛坯，从而形成多个大型毛坯晶片，每个大型毛坯晶片限定一批管芯；和(h)激活和金属化大型毛坯晶片，用于形成MCP。步骤(h)还可包括刻蚀大型毛坯晶片的外部分，以形成穿孔劈面，并使穿孔劈面破裂，从而从大型毛坯晶片抽取出MCP。

在另一实施例中，本发明包括制造微通道板(MCP)的方法，包括以下步骤：(a)堆叠可刻蚀和不可刻蚀光学材料，以形成多个小型毛坯，该小型毛坯彼此分开并沿着横截面表面形成分离的岛；(b)堆叠不可刻蚀光学材料，从而包围多个小型毛坯并沿着横截面表面形成多个内周边部分，每个内周边部分包围相应的小型毛坯；(c)堆叠可刻蚀和不可刻蚀光学材料，以便包围多个内周边部分，并沿着横截面表面形成多个外周边部分，每个外周边部分包围相应的内周边部分；和(d)熔融步骤(a)-(c)堆叠的可刻蚀和不可刻蚀光学材料，从而形成用于制造MCP的大型毛坯。步骤(c)可以包括堆叠附加的不可刻蚀材料，从而包围多个外周边部分并且沿着横截面表面形成外表部分。步骤(a)可以包括堆叠光学纤维，每个光学纤维具有由不可刻蚀材料形成的包层和由可刻蚀材料形成的芯。步骤(c)可以包括堆叠光学纤维，每个光学纤维具有由不可刻蚀材料形成的包层和由可刻蚀材料形成的芯。该方法还可包括以下步骤：(e)刻蚀多个外周边部分中的至少一个外周边部分，以便在这一个外周边部分中形成穿孔劈面，用于使设置在这一个外周边部分内的岛和内周边部分断开。

应该理解的是，前面的本发明的一般性说明和下面的详细说明都是示意性的，而不是限制性的。

附图简述

从下面参照附图的详细说明可以更好地理解本发明。附图包括：

图1是根据本发明在制造微通道板时使用的纤维的局部图；

图2是根据本发明在制造微通道板时使用的一捆如图1所示的纤维的局部图；

图3是根据现有技术的包装毛坯的剖面图；

图4是微通道板的部分切除的示意图；

图5是示出根据本发明的用于使用大型毛坯晶片制造微通道板的方法的流程图；

图6是根据本发明的包括从单片堆叠体上切下来的大型毛坯的剖面图的单片堆叠体的剖面图；

图7是根据本发明的4英寸半导体大型毛坯晶片的剖面图，表示可从一批管芯中提取十个标准18mm MCP；

图8是根据本发明的4英寸半导体大型毛坯晶片的剖面图，表示可从一批管芯中提取14个标准16mm MCP；

图9是根据本发明的4英寸半导体大型毛坯晶片的剖面图，表示可从一批管芯中提取28个矩形MCP；

图10A是根据本发明的用于将图6的单片堆叠体按压成圆形几何形状的相对弓形按压的示意剖面图；

图10B是根据本发明的用于将图6的单片堆叠体按压成矩形几何形状的相对线性按压的示意剖面图；以及

图11是根据本发明的被切割成多个大型毛坯晶片的图6的单片堆叠体的侧视图。

发明的详细说明

本发明涉及通过使用对于常规晶片制造工具可修改的方法来形成多个MCP。更具体地说，图5中示出了本发明的方法的实施例，并且一般表示为参考标记50。如将要解释的，该方法形成一批管芯，用于由单个大晶片形成多个MCP。该单个大晶片被称为大型毛坯晶片，调节其尺寸，以使得可以被常规晶片制造工具容纳。

现在参见图5并开始于步骤51，通过方法50形成玻璃芯和玻璃包层的纤维。起始纤维10示于图1中并包括玻璃芯12和玻璃包层14。根据本发明，芯12由可刻蚀的材料构成，因而随后可以通过刻蚀大型毛坯晶片来除去该芯。玻璃包层14由在允许刻蚀芯12的相同条件下不可刻蚀的材料构成。因此，在刻蚀工艺之后，每个包层保持不变，并成为通过除去相应芯形成的微通道的边界。

如前所述，合适的包层玻璃是铅型玻璃，如Corning Glass 8161。在本发明工艺的后来阶段，在大型毛坯晶片上使用常规制造工具，还原(reduce)氧化铅，以激活每个玻璃包层的内表面，从而它们能够发射二次电子。

如在美国专利No.4912314中所述的，这里引入该文献的全文作为参考，用以下方式形成光学纤维10：将可刻蚀玻璃棒和同轴地包围玻璃棒的包层管垂直地悬挂在拉丝机中，该拉丝机并入了区域炉子。将炉子的温度升高到玻璃的软化温度。该棒和管子熔融在一起并被拉制成单个纤维10。将该纤维送到牵引机构中，在那里调节速度，直到达到所希望的纤维直径为止。然后将纤维10切割成大约18英寸的较短长度。

该方法然后进入步骤52并形成纤维10的多个六边形阵列，从而限定多个捆16，如图2所示。将几千个切割长度的单个纤维10堆叠成模子并在玻璃的软化温度下加热，以便形成每个六边形阵列，其中每个切割长度的纤维10具有六边形结构。应该理解的是，六边形结构提供更好的堆叠设置。除了六边形结构，还可以采用其它结构，如三角形结构和菱形结构。

六边形阵列16，还被称为多组件或一捆，包括几千个单个纤维10，每个具有芯12和包层14。这种捆16被垂直地悬挂在拉丝机中，并被拉制以便再次减小纤维直径，同时仍然保持单独纤维的六边形结构。然后将捆16切割成大约6英寸的较短长度。

然后通过本发明方法的步骤53堆叠几百个切割的捆16以形成单独的较大的堆叠体，每个堆叠体具有预定的横截面面积。这里，将包含多捆的预定横截面面积的每个较大堆叠体称为小型毛坯。通过还堆叠不可刻蚀玻璃(这里还称为支撑棒)而在步骤54中继续进行堆叠，从而该不可刻蚀玻璃包围每个小型毛坯。多个小型毛坯可以堆叠在一起，并且多个支撑棒可以堆叠在小型毛坯之间并且被堆叠成包围每个小型毛坯的周边。通过这种方式，每个小型毛坯通过支撑棒或通过不可刻蚀玻璃而与每一个其他小型毛坯分离。

如图6所示，将小型毛坯66堆叠成具有圆形横截面面积(例如)。作为另一例子(图9)，可以将每个小型毛坯堆叠成矩形横截面面积。

方法50在步骤54中继续进行，以堆叠包围每个小型毛坯的不可刻蚀玻璃，如支撑棒。通过这种方式，不可刻蚀玻璃形成包围每个小型毛坯的周边部分。如图6所示，小型毛坯66是岛，并且每个岛被由不可刻蚀的支撑棒24构成的内周边部分67包围。

现在再次参见图5，步骤55A堆叠包围堆叠的不可刻蚀玻璃的可刻蚀玻璃，从而形成包围每个小型毛坯的另一周边部分。然后步骤55B堆叠包围在步骤55A中堆叠的可刻蚀玻璃的不可刻蚀玻璃。如图6所示，所述堆叠依次地形成小型毛坯66、不可刻蚀支撑棒24的内周边部分67、和可刻蚀玻璃的外周边部分69。

该方法继续在包围外周边部分69的部分64中堆叠不可刻蚀支撑棒24，从而形成大型毛坯62。堆叠可以继续进行，直到达到预定尺寸的横截面面积为止。预定横截面尺寸是可以被常规晶片制造工具所容纳的尺寸的函数。

大型毛坯62包括空隙区域64和由多个不可刻蚀支撑棒构成的内周边部分67。每个不可刻蚀支撑棒24具有高铅含量，并由类似于玻璃包层14的玻璃材料构成，因此，它不能被用于刻蚀玻璃芯12的工艺刻蚀。不可刻蚀玻璃具有与纤维10大约相同的膨胀系数。在完成本发明的方法之后，支撑棒24的不可刻蚀玻璃最终变为每个制造的微通道板的固体边缘边界(显示为如图6中的内周边部分67)。

应该理解，不可刻蚀支撑棒提供支撑结构，以便保护每个小型毛坯66。每个支撑棒可采取具有所需强度和与可刻蚀玻璃纤维熔融在一起的能力的任何材料的六边形棒(例如)的形式。支撑棒的材料具有与可刻蚀玻璃纤维足够接近的温度系数，以便防止可刻蚀玻璃纤维在温度变化期间变形。

在一个实施例中，每个支撑棒可以是六边形(例如)且横截面面积与一个捆16的横截面面积大致一样大的单个光学玻璃纤维(图3和6)。当然，单个光学纤维可具有在上述条件下都是不可刻蚀的芯和包层。光学支撑纤维24示意性地示于图6中。支撑棒24的芯和包层都由与纤维10的玻璃包层14的材料相同的高铅含量玻璃材料制成。这些支撑棒24形成了在大型毛坯62上形成的每个小型毛坯66之间的缓冲层和分离空间。

在本发明的其他实施例中，支撑棒可具有不同于六边形的横截面形状，只要支撑棒的最终形状不产生填隙空位(interstitial void)即可。例如，具有三角形或菱形的支撑棒很可能不导致填隙空位。因而，还可以采用这些形状。

将形成支撑棒24的芯和包层的玻璃棒以及管子悬挂在拉制炉子中并加热，以便将玻璃棒和管子熔融在一起，并且使熔融的棒和管子充分软化，以形成每个支撑棒24。然后将如此形成的支撑棒24切割成大约18英寸的长度并进行第二次拉制，以实现所希望的几何结构和较小的外部横截面直径，该直径基本上与捆16的外部横截面直径相同。支撑棒还可以由一个光学纤维形成，或者由高达几千个纤维的任何数量的光学纤维形成。一个支撑棒的最终几何结构和外部直径基本上与一个捆16相同。应该理解，支撑棒可以用任何尺寸和形状的任何其它玻璃棒代替，只要支撑棒是由不可刻蚀的并且能够通过加热而与可刻蚀捆熔融在一起的材料形成的即可。

应该理解，小型毛坯66的横截面面积可以被堆叠成用户所希望的那样大，用于提供预定有效横截面面积的相应单独的MCP。还应该理解的是，小型毛坯66的横截面面积可以限定圆形表面，如图6所示，或者限定不同几何形状的横截面面积，如矩形表面，如图9所示。

大型毛坯62包括多个外周边部分69，一个外周边部分69用于一个小型毛坯66，如图6所示。每个外周边部分69可以由捆16的堆叠体构成。每个捆16包括很多纤维10，每个纤维具有芯12和包层14。这些捆被切割成大约6英寸的长度，并在步骤55A中被堆叠，以形成包围内周边部分67的外周边部分69。

应该理解的是，外周边部分可以由六边形且横截面面积大致等于或大于一个捆16的很多单个光学玻璃纤维构成。单个光学玻璃纤维可具有可刻蚀玻璃芯和不可刻蚀玻璃包层。

如将要解释的，当进行刻蚀工艺时，每个外周边部分69提供穿孔晶片劈面。然后可从大型毛坯62提取单独的小型毛坯66和它们周围的内周边部分67(最终形成MCP)。该提取可以通过沿着穿孔设置差分(differential)压力来进行，从而使单独的MCP管芯从大型毛坯脱离。

应该理解的是，本发明还构思形成外周边部分69的预定厚度的光学玻璃纤维的单个堆叠行。光学玻璃纤维各自可具有可刻蚀玻璃和不可刻蚀玻璃包层。在刻蚀玻璃芯之后，不可刻蚀玻璃包层提供穿孔晶片劈面(或几个面)，从而允许单独的MCP从大型毛坯62断开。

本发明还构思形成外周边部分69的预定厚度的可刻蚀玻璃棒的堆叠行。在本实施例中，玻璃棒具有可刻蚀玻璃芯并且没有不可刻蚀玻璃包层。在刻蚀玻璃棒之后，单独的MCP可从大型毛坯62分离，而不用施加压力。

在与本申请同时申请的名称为“Device and Method for Fabricationof MCPs Using a Mega-Boule Wafer”，系列号No.的另一申请中，其中介绍了用于使单独的MCP脱离大大型毛坯的划割(scribing)工艺。这里引入这个另外申请的全文作为参考。在本申请中，例如通过断开劈面来有利地进行划割工艺，或者提取工艺，而不用激光划割。

应该理解的是，在半导体晶片处理中，单个晶体晶片具有晶体结构的劈面特性。沿着这些劈面，通过裂纹传播可以很容易地断开单晶。在大型毛坯晶片中，这些特性劈面不存在，这是因为人造结构的性质。因此，必须从大型毛坯切除单独的MCP。本发明有利地将劈面引入到该结构中。在大型毛坯的堆叠期间，可以将合适小尺寸的附加可刻蚀纤维引入到包围每个单独MCP的区域中。在刻蚀工艺期间，这些纤维被刻蚀掉，只留下包围每个单独MCP的不同图形的包层玻璃。在完成所有处理之后，可以将大型毛坯放在劈面上，并且从大型毛坯断开单独的板。

转到图5，在堆叠大型毛坯以具有预定尺寸的横截面面积之后，在步骤56中将大型毛坯压成单片堆叠体。在大型毛坯62悬挂在炉子中时可以进行该压制步骤。可以在升高的温度下对炉子进行加热，从而使小型毛坯66的捆16、外周边部分69的捆16(例如)、内周边部分67的支撑棒24以及空隙区域64的支撑棒24软化。在大型毛坯62处于其软化温度点时，压制步骤在使捆16和不可刻蚀棒24熔融在一起并且形成单片堆叠体时是有效的。

还应该理解的是，单片堆叠体的横截面面积可以是圆形、矩形、或与半导体晶片制造工具兼容的任何其它几何形状。例如，大型毛坯62可以被堆叠形成基本上圆形横截面形状，然后，通过相对弓形压力101a-101d压成圆形单片堆叠体100，如图10A所示。作为另一例子，大型毛坯62可以被堆叠形成基本上矩形横截面几何形状，然后通过相对线性压力106a-106d压成矩形单片堆叠体105，如图10B所示。

将大型毛坯压成单片堆叠体之后，切割压制过的单片堆叠体(100或105)，从而形成与半导体晶片制造工具兼容的横截面尺寸。例如，可以使该单片堆叠体在车床上或者某种其它机器上旋转，从而形成圆周68的圆形大型毛坯，如图6所示。

然后在步骤58中将切割的单片堆叠体划割或切割成多个大型毛坯晶片，如图11中示意性示出的。如图所示，在横截面方向划割单片堆叠体110，以产生多个大型毛坯晶片112。现在每个大型毛坯晶片112已经准备好作为含有多个MCP的大批量管芯来处理。应该理解的是，以与处理单独MCP晶片相同的方式来处理该大批量管芯(大型毛坯晶片112)。然而，有利地，大批量管芯允许以最少的人力控制和污染同时制造多个MCP。

然后本发明的方法采用通过在步骤58中划割形成的每个大型毛坯晶片，用于在步骤59期间进一步处理。对大型毛坯晶片加热和刻蚀，以除去小型毛坯66的玻璃芯(图1中的芯12)和外周边部分69的玻璃芯。由于小型毛坯66的玻璃包层(图1中的包层14)和外周边部分69的玻璃包层以及支撑棒具有比玻璃芯更高的铅含量，因此，在用于刻蚀玻璃芯的相同条件下，它们是不可刻蚀的。因此，玻璃包层和支撑棒保持不变，并成为用于形成在大型毛坯晶片中的微通道(图4中的微通道32)的边界和用于提取单独MCP的劈面。刻蚀工艺可以通过使用稀释的盐酸来进行。

然后将大型毛坯晶片放置在氢气气氛中，由此还原不可刻蚀铅玻璃的氧化铅，以使包层14呈现为发射电子的。通过这种方式，在每个玻璃包层中形成半导电层，并且这层从限定每个微通道32(图4)的表面向内延伸。

由于支撑棒24成为每个小型毛坯66的边界，因此减小了每个微通道板的有效区域。通过这种方式，有较少的通道来除气。另外，由于每个MCP必须被形成为预定外部直径，因此它可以容纳在图像增强器管子中，不使用沿着每个MCP的边缘的区域。沿着边缘的区域被图像增强器管子中的内部结构遮挡。因此，支撑棒24可以形成包围每个小型毛坯66的预定区域的边界。这个边界可以是沿着每个MCP的边缘的区域，该区域被图像增强器管子的内部结构遮挡。

采用薄金属层作为到大型毛坯晶片的每个平坦端面的电接触。这允许在每个MCP上建立电场，并且为该电场激发的电子提供入口和出口路径。

在激活和金属化之后，每个大型毛坯晶片可以连接到测试装置，由此对于适当的操作可以对大型毛坯晶片中的每个MCP同时进行测试。

如果制造每个MCP需要单独的管芯，则在步骤60中可以对大型毛坯晶片进行处理，以便从大型毛坯晶片提取单独的MCP。提取可以通过沿着外周边部分的劈面断开来进行，从而使每个MCP与大型毛坯晶片分离。该提取应该优选不产生粒子，以便使多个MCP的污染最小。

本发明的优点有很多。单片堆叠体的形状和尺寸可以取决于可使用的半导体晶片制造工具的类型。从单片堆叠体划割下来的大型毛坯晶片的形状和尺寸也可以取决于可使用的半导体晶片制造工具的类型。因而，可以避免专用的工具。

此外，可以减少控制和粒子缺陷，因为处理工具自动化，并限制了人与MCP管芯的相互作用的量。可以提高产量，因为在大型毛坯晶片上可以实现MCP管芯更高的封装密度。这增加了批量大小。

而且，很容易解决不同尺寸MCP的工具固定问题，因为大型毛坯晶片是保持单独MCP管芯的固定设备。不同MCP格式可以很容易地结合到生产线中，因为大型毛坯晶片是固定设备，并且不同MCP尺寸可以容纳在单个大型毛坯晶片中。因此可以避免用于每个MCP尺寸的特殊工具。尽管堆叠步骤和划割步骤对于MCP的不同尺寸要求来说可以是不同的，但是，对于预定横截面面积的批量管芯来说，工具与用于处理大型毛坯晶片的工具是相同的。这减少了资本成本。

此外，在完成所有处理之后，大大型毛坯可以被放置在劈面上，并且可以从大型毛坯断开单独的MCP，而不用激光切割。

图7-9表示用于4英寸半导体大型毛坯晶片的不同批量尺寸。图7示出10个标准18mm MCP，一般表示为72，可以适合在大型毛坯晶片70中。表示为74的空隙区域是在从4英寸大型毛坯晶片70移除希望的10个MCP之后留下的不可刻蚀玻璃。

图8示出14个标准16mm MCP，一般表示为82，可以适合在4英寸大型毛坯晶片80中。表示为84的空隙区域是在从4英寸大型毛坯晶片80移除希望的14个MCP之后留下的不可刻蚀玻璃。

图9示出在4英寸大型毛坯晶片90内致密地封装矩形MCP的灵活性。如图所示，批量大小为28个MCP，其一般表示为92，可以适合在4英寸大型毛坯晶片内。除去矩形MCP之后留下的不可刻蚀玻璃表示为94。然而，应该理解，本发明不限于4英寸大型毛坯晶片。也可以使用与半导体制造工具相一致的其它尺寸。

尽管这里参照特定具体实施例说明和介绍了本发明，但是本发明不限于所示细节。相反，在不脱离本发明的精神的情况下，在权利要求的等效内容的范围内可以做出各种修改。

Claims (20)

1、一种在制造微通道板(MCP)时使用的大型毛坯，该大型毛坯包括：

横截面表面，其包括岛部分、内周边部分和外周边部分，每个部分占据该横截面表面的不同部分，

其中该岛部分由相对于该横截面表面横向地取向的第一多个光学纤维形成，每个光学纤维包括由不可刻蚀材料形成的包层和由可刻蚀材料形成的芯，

该内周边部分由不可刻蚀材料形成，并且被设置成包围该岛部分，并且

该外周边部分由相对于该横截面表面横向地取向的第二多个光学纤维形成，每个光学纤维包括由不可刻蚀材料形成的包层和由可刻蚀材料形成的芯，并且该外周边部分被设置成包围该岛部分和该内周边部分。

2、根据权利要求1的大型毛坯，还包括：

占据所述横截面表面的不同部分的至少另一部分，

其中该另一部分由不可刻蚀材料形成，并通过所述外周边部分与所述内周边部分分离。

3、根据权利要求2的大型毛坯，其中：

当被加热和压制时，所述第一和第二多个光学纤维以及所述内周边部分和所述另一部分的不可刻蚀材料形成熔融的单片堆叠体。

4、根据权利要求1的大型毛坯，其中：

所述可刻蚀材料和所述不可刻蚀材料是玻璃，并且

所述不可刻蚀材料包括比所述可刻蚀材料更高的铅含量。

5、根据权利要求1的大型毛坯，其中：

所述内周边部分的所述不可刻蚀材料包括相对于所述横截面表面横向地取向的多个支撑棒。

6、根据权利要求1的大型毛坯，其中：

所述内周边部分的所述不可刻蚀材料包括相对于所述横截面表面横向地取向的多个支撑棒，并且

所述岛部分的所述第一多个光学纤维和所述内周边部分的所述多个支撑棒被配置为用作MCP。

7、根据权利要求1的大型毛坯，其中：

所述岛部分的所述第一多个光学纤维的光学纤维和所述外周边部分的所述第二多个光学纤维的光学纤维的横截面基本上相似。

8、根据权利要求1的大型毛坯，其中：

当刻蚀所述岛部分时，所述岛部分的第一多个光学纤维形成用于MCP的横向微通道，并且

当刻蚀所述外周边部分时，所述外周边部分的第二多个光学纤维形成穿孔劈面。

9、根据权利要求1的大型毛坯，其中：

所述岛部分、所述内周边部分和所述外周边部分具有矩形结构和圆形结构中的一种。

10、根据权利要求1的大型毛坯，其中：

所述外周边部分和所述岛部分形成MCP，并且

所述外周边部分包括足够的横截面宽度，用于形成穿孔劈面，以便使该MCP从所述大型毛坯断开，并且

用于防止所述MCP管芯在MCP制造期间意外地脱离。

11、一种制造微通道板(MCP)的方法，包括以下步骤：

(a)提供多捆光学纤维，其中每个光学纤维包括由不可刻蚀材料形成的包层和由可刻蚀材料形成的芯；

(b)将多个所述捆堆叠以形成至少一个岛部分，限定小型毛坯；

(c)堆叠不可刻蚀材料，以包围该小型毛坯并且形成包围该小型毛坯的内部分；

(d)堆叠可刻蚀材料，以包围该内部分，并且形成包围该内部分的外部分；

(e)堆叠附加的不可刻蚀材料，以包围该外部分并形成外表部分；以及

(f)将该小型毛坯、该内部分、该外部分和该外表部分熔合在一起，以形成用于制造MCP的大型毛坯。

12、根据权利要求11的方法，还包括以下步骤：

(g)切割该大型毛坯，以形成多个大型毛坯晶片，每个大型毛坯晶片限定一批管芯；以及

(h)激活和金属化大型毛坯晶片，用于形成MCP。

13、根据权利要求12的方法，其中步骤(h)包括：

刻蚀该大型毛坯晶片的外部分以形成穿孔劈面，并且使所述穿孔劈面破裂，以从该大型毛坯晶片抽取MCP。

14、根据权利要求12的方法，其中步骤(h)包括：

刻蚀该大型毛坯晶片，以在所述光学纤维的芯中形成微通道，刻蚀该大型毛坯晶片的所述外部分，以形成穿孔劈面，并且断开所述穿孔劈面，以从该大型毛坯晶片提取MCP。

15、根据权利要求14的方法，其中刻蚀该大型毛坯晶片以便形成微通道是在刻蚀该大型毛坯晶片的所述外部分以形成穿孔劈面之前进行的。

16、一种制造微通道板(MCP)的方法，包括以下步骤：

(a)堆叠可刻蚀和不可刻蚀光学材料，以形成多个小型毛坯，该小型毛坯彼此分开并沿着横截面表面形成分离的岛；

(b)堆叠不可刻蚀光学材料，以包围该多个小型毛坯并沿着所述横截面表面形成多个内周边部分，每个内周边部分包围相应的小型毛坯；

(c)堆叠可刻蚀和不可刻蚀光学材料，以便包围所述多个内周边部分，并沿着所述横截面表面形成多个外周边部分，每个外周边部分包围相应的内周边部分；以及

(d)熔融步骤(a)-(c)的堆叠的可刻蚀和不可刻蚀光学材料，以形成用于制造MCP的大型毛坯。

17、根据权利要求16的方法，其中步骤(c)包括：

堆叠附加的不可刻蚀材料，以包围所述多个外周边部分并且沿着所述横截面表面形成外表部分。

18、根据权利要求16的方法，其中步骤(a)包括堆叠光学纤维，每个光学纤维具有由不可刻蚀材料形成的包层和由可刻蚀材料形成的芯。

19、根据权利要求16的方法，其中步骤(c)包括堆叠光学纤维，每个光学纤维具有由不可刻蚀材料形成的包层和由可刻蚀材料形成的芯。

20、根据权利要求19的方法，包括以下步骤：

(e)刻蚀所述多个外周边部分中的至少一个外周边部分，以便在这一个外周边部分中形成穿孔劈面，用于使设置在这一个外周边部分内的岛和内周边部分脱离。

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