DD225824A1

DD225824A1 - SEMICONDUCTOR BARRIER DETECTOR

Info

Publication number: DD225824A1
Application number: DD26368484A
Authority: DD
Inventors: Hans-Joachim Doering; Manfred Deutscher; Harald Elsner
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1984-06-01
Filing date: 1984-06-01
Publication date: 1985-08-07
Also published as: DD225824B5

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Halbleitersperrdetektor und kann in Elektronenstrahlanlagen zur Pruefung des Fokussierzustandes und der geometrischen Form eines Strahlbuendels angewandt werden. Dem Ziel, die Maengel des bekannten Standes der Technik zu beseitigen, dient die Aufgabe, einen Halbleiterdetektor mit gutem Signal-/Untergrundsignalverhaeltnis, hoher Ortsempfindlichkeit zu schaffen, der nach bekannter Si-Planartechnologie gefertigt werden kann und die Justiergenauigkeit fuer das Elektronenstrahlbuendel im Primaerstrahl verbessert. Die Aufgabe wird geloest, indem eine Goldschicht auf eine Sperrschicht eines HL-Chips aufgebracht wird, deren Dicke die kinetische Energie der einfallenden Strahlung absorbiert, waehrend ein Teil der Strahlung durch strahlungssensitive Fenster in die Feldzone des Detektors gelangt und ein Signal ausloest. FigurThe invention relates to a semiconductor blocking detector and can be applied in electron beam systems for checking the state of focus and the geometrical shape of a beam beam. The object of the invention to eliminate the defects of the prior art, the object is to provide a semiconductor detector with good signal / Untergrundsignalverhaeltnis, high spatial sensitivity, which can be made according to known Si planar technology and improves the alignment accuracy for the electron beam in Primaerstrahl. The object is achieved by applying a gold layer to a barrier layer of an HL chip, the thickness of which absorbs the kinetic energy of the incident radiation, while part of the radiation passes through radiation-sensitive windows into the field zone of the detector and emits a signal. figure

Description

Titel der Erfindung Halbleitersperrschichtdetektor Anwendungsgebiet der Erfindung Title of the invention Semiconductor barrier detector Field of application of the invention

Die Erfindung kann in Elektronenstrahlgeräten, insbesondere Elektronenstrahlbearbeitungsanlagen und Rasterelektronenmikroskopen, wo Informationen über Fokussierzustand und geometrische Form des Strahlenbündeis benötigt werden, angewandt werden.The invention can be used in electron beam devices, in particular electron beam machining systems and scanning electron microscopes, where information about the focus state and geometric shape of the beam bundle is required.

Characteristic of the known technical solutions

Vorrichtungen zum Justieren von Elektronenstrahlbündeln durch einen Halbleiterdetektor in der Targetebene eines Elektronenstrahlgerätes sind z.B. aus der DD-VP"" 152 022 bekannt. Dabei werden Informationen durch Rasterung des StrahlenbundeIs über straiilungssensitive Detektorbereiche bestimmter, dein Problem angepaßter Geometrie, gewonnen·Devices for adjusting electron beam through a semiconductor detector in the target plane of an electron beam apparatus are e.g. from the DD-VP "" 152 022 known. In this case, information is obtained by screening of the beam axis via radiation-sensitive detector areas of specific geometry adapted to the problem.

Nachteilig ist, daß die Tiefe des strahlungssensitiven Gebietes sehr viel kleiner als die Elektronenreichweite ist und demzufolge die Empfindlichkeit gering ist.The disadvantage is that the depth of the radiation-sensitive area is much smaller than the electron range and therefore the sensitivity is low.

Durch die Strahlungssensitivität der Detektorrandgebiete wird ein relativ großes Untergrundsignal hervorgerufen und die Ortsempfindlichkeit der strahlungssensitiven Bereiche ist auf Grund der Diffusionsbirne der Sondenelektronen begrenzt. Weiterhin emieist es sich als nachteilig, daß die vergrabenen Schichten zur Begrenzung der Raumladung technologisch schwer realisierbar und die verwendeten Isolatorschichten beim Einsatz hoher Sondenstromdichten in ihrer Stabiltät gefährdet sind.Due to the radiation sensitivity of the detector edge regions, a relatively large background signal is produced and the positional sensitivity of the radiation-sensitive regions is limited due to the diffraction sphere of the probe electrons. Furthermore, it is disadvantageous that the buried layers for limiting the space charge are technologically difficult to realize and the insulator layers used are jeopardized in their stability when high probe current densities are used.

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-1,^.193^*175761-1 ^. ^ 193 * 175761

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist eine technische Lösung, die die bekannten Mangel nicht mehr aufweist.The aim of the invention is a technical solution that no longer has the known deficiency.

Explanation of the invention of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Halbleitersperrschichtdetektor zu schaffen, der ein gutes Signal-/ Untergrundsignalverhältnis, hohes laterales Auflösungsvermögen (Ortsempfindlichkeit) aufweist, eine Fertigung weitgehend nach der bekannten Si-Planartechnologie gestattet und die Justiergenauigkeit für das Elektronenstrahlbündel im Primärstrahl verbessert.The invention has for its object to provide a semiconductor junction detector, which has a good signal / background signal ratio, high lateral resolution (spatial sensitivity), allows a production largely according to the known Si planar technology and improves the alignment accuracy of the electron beam in the primary beam.

Diese Aufgabe löst ein Halbleitersperrschichtdetektor erfindungsgemäß dadurch, daß sich auf einer nach bekannten Verfahren erzeugten Sperrschicht eines Halbleiterchips mit Isolatorrandschutz eine Metallschicht befindet, deren Dicke so gewählt ist, daß die kinetische Energie der Sondenloktronen so stark abgeschwächt wird, daß diese Elektronen nicht in die Feldzone des Detektors eindringen und ein Signal auslösen können. In die Metallschicht sind der Meß- oder Justieraufgabe angepaß'te strahlüngssensitive Fenster mittels bekannter und geeigneter Ätzverfahren eingearbeitet, wobei eine weitere Metallschicht mit niedriger Ätzrate einmal als Maske und zum anderen als Ätzstoppschicht dientThis object is achieved by a semiconductor junction detector according to the invention characterized in that there is a metal layer on a produced by known methods barrier layer of a semiconductor chip with insulator edge protection whose thickness is chosen so that the kinetic energy of the probe is so strongly toned that these electrons not in the field zone of Detector can enter and trigger a signal. In the metal layer of the measuring or Justieraufgabe angepaß'te strahlüngssensitive windows are incorporated by means of known and suitable etching, wherein a further metal layer with a low etching rate once serves as a mask and the other as an etch stop layer

Erfindungsgemäß besteht diese Schicht aus einem Metall hoher Ordnungszahl, vorzugsweise Gold. According to the invention, this layer consists of a metal of high atomic number, preferably gold.

Dadurch bewirken nur die Sondenelektronen ein Stromsignal im Detektor, die im Bereich der strahlungssensitiven Fenster auftreffenAs a result, only the probe electrons cause a current signal in the detector, which impinge in the region of the radiation-sensitive window

Weiterhin folgen im Schichtaufbau in Richtung zum EL-Chip eine Vorabsorptionsschicht zur partiellen Energieabsorption dar zu untersuchenden Strahlung, die im Falle von Elektronenstrahlen aus Gold besteht, und einen Schicht, die sich auf der Oberfläche des HL-Chips befindet und gute ohmsche Kontaktverhältnisse realisiert. Für η-Si als Chipmaterial wird diese Schicht bevoTZUgt aus Palladium aufgebaut. Ia Bereich des p-n-Überganges im HL-Chip unterhalb der strahlungssensitiven Fenster ist ein Siliziumgebiet vom gleichen Leitungstyp wie das Basissilizium Furthermore, in the layer structure in the direction of the EL chip, a pre-absorption layer for the partial absorption of energy to be examined radiation, which consists of gold in the case of electron beams, and a layer which is located on the surface of the HL chip and realizes good ohmic contact conditions. For η-Si as a chip material, this layer is composed of palladium. The region of the p-n junction in the HL chip below the radiation-sensitive window is a silicon region of the same conductivity type as the base silicon

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ausgebildet, dessen spezifischer Widerstand kleiner oder gleich dem des Basissiliziunis ist, dessen Dicke größer oder gleich der maximalen Reichweite der in die Feldzone des ρ-η-Überganges eindringenden Strahlung ist und dessen laterale Ausdehnung die der strahlungssensitiven Fenster mindestens um die Hälfte der maxiaalen Reichweite der Strahlung überlappt.whose specific resistance is less than or equal to that of the base Siliziunis whose thickness is greater than or equal to the maximum range of the radiation penetrating into the field zone of the ρ-η junction and whose lateral extent that of the radiation-sensitive window at least half of the maxia Radiation overlaps.

embodiment

Die Erfindung soll anhand eines in der Zeichnung dargstellten Beispiels näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an example dargstellten in the drawing.

Fig« 1 zeigt den schematischen Aufbau eines HL-Sperrschichtdetektors.Fig. 1 shows the schematic structure of an HL junction detector.

Er besteht aus einem H'albleiterchip 7> das an seiner Oberfläche eine auf bekannte ¥eise erzeugte Sperrschicht 6 (p-n bzw. n-p) und an seiner Rückseite einen Anreicherungsübergang 8 (n-n bzw. p-p ) zur ohmschen Kontaktbildung besitzt. Fürrden Einsatz bei hohen Strahlungsflußdichten können Gebiete des HL-Chips 7" üä Bereich unterhalb des? Fenster TO mit niedrigerem spezifischem-'Widerstand ,f als dem des Basissiliziuins erzeugt werden, durch ----- in 7 dargestellt. Dadurch kann ein lineares Verhalten des Detektors hinsichtlich Strahlungsfluß-Detektorstromkonv'ersidn bis zu hohen Strahlungsflußdichten bei minimaler Detektorkäpazität erreicht -werden. An der Oberfläche des HL-Chips 7 ist eine elektrisch leitende Schicht 5 aus Palladium angeordnet, die eine ohmsche Kontaktbildung zum HL-Chip 7 darstellt. Auf der Schicht 5 ist eine Vorabsorptionsschicht k aufgebracht, die der partiellen Bnergieabsorption der einfallenden Strahlung dient. Sie besteht erfindungsgeraäß aus Gold. Die Schicht 3 dient als Ätzstopper beim Einbringen der strahlungssensitiven Fenster 10. Die Absorptionsschicht 2 aus Gold nuß bezüglich Dicke so beschaffen sein, daß das gesamte Schichtsystem 1....6 einen möglichst geringen Anteil der Energie des einfallenden Energiebündels transmittieren läßt. Die Schichten 1 und 3 bestehen bevorzugt aus Titan, während die Schicht 9 aus Aluminium besteht, wenn das Chipmaterial η-Silizium ist«It consists of a semiconductor chip 7 which has on its surface a barrier layer 6 (pn or np) produced in a known manner and on its rear side an enrichment junction 8 (nn or pp) for ohmic contact formation. For use at high radiant flux densities, areas of the HL chip 7 "above the lower resistive-resistive window TO, f than that of the base silicide, may be generated by ----- in Figure 7. This may result in linear behavior At the surface of the HL chip 7, an electrically conductive layer 5 of palladium is arranged which forms an ohmic contact formation to the HL chip 7. On the surface of the HL chip 7, an electrically conductive layer 5 of palladium is arranged layer 5 is applied a Vorabsorptionsschicht k, which serves the partial Bnergieabsorption of the incident radiation. It consists erfindungsgeraäß from gold, the layer 3 serves as an etching stopper during insertion of the radiation-sensitive window 10. the absorbent layer 2 of gold nut with respect to thickness adapted to. be that the entire layer system 1 .... 6 the smallest possible proportion d he transmits energy of the incoming energy bundle. The layers 1 and 3 are preferably made of titanium, while the layer 9 is made of aluminum, if the chip material is η-silicon.

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Claims

claims

1. A semiconductor barrier layer detector for use preferably in electron beam systems, with the focus state and the geometric shape of Stahlenbundeis can be checked, characterized in that on a barrier layer (6) of a Si semiconductor chip (7), a conductive layer (5) preferably applied from palladium in that a further layer is arranged on this layer as a pre-absorption layer (k) of preferably gold and the layer (k) is followed by a layer (3) with a low etch rate, preferably titanium, that the layer (3) has an absorption layer (2). preferably gold is nachgeordjnet, in the radiation-sensitive window (10) have been introduced by suitable methods, that as a final layer, a further layer of a material of low etch rate, preferably titanium, is present.

2. A semiconductor junction detector according to claim 1, characterized in that below the radiation-sensitive window (10) is a semiconductor region having a same conductivity type as the Si semiconductor chip (?) Is present whose resistivity J £ is less than or equal to that of the Si semiconductor chip (7 ) whose thickness is greater than or equal to the maximum range of the radiation penetrating into a field zone of a pn junction whose lateral extent overlaps that of the radiation-sensitive window (10) by at least half the range of the penetrating radiation.

3. A semiconductor junction detector according to claim 1, characterized in that the thickness of the pre-absorption layer (k) is smaller than the maximum range of the penetrating radiation.

For this 1 sheet drawing

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11.9.34-01 97076