JP3628712B2 - 二次元荷電粒子検出装置 - Google Patents
二次元荷電粒子検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3628712B2 JP3628712B2 JP28031991A JP28031991A JP3628712B2 JP 3628712 B2 JP3628712 B2 JP 3628712B2 JP 28031991 A JP28031991 A JP 28031991A JP 28031991 A JP28031991 A JP 28031991A JP 3628712 B2 JP3628712 B2 JP 3628712B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charged particle
- electrode layer
- dimensional
- incident
- state imaging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims description 26
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 21
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 15
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 13
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 8
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 2
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017305 Mo—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003271 Ni-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008938 W—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005596 ionic collisions Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【産業上の利用分野】
この発明は、二次イオン質量分析装置等に利用する固体撮像素子を用いた二次元荷電粒子検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、本件発明者等により、特開平2−31184号公報にAMI(Amplified MOS Imager)等の固体撮像素子を用いた荷電粒子検出装置が提案されている。
【0003】
上記公報記載の荷電粒子検出装置は、各受光画素中のP−N接合ダイオード表面に、オーミック接触を保った上部金属電極を設けた二次元固体撮像素子を用い、荷電粒子を該固体撮像素子の金属電極に入射させ、上記金属電極及びP−N接合ダイオードを未照射時に比べ正に帯電させて、その電位変動を検出するのを動作原理としているものである。
【0004】
図2は、上記公報に記載されている荷電粒子検出装置の具体的な構造を示す図で、次にその構造及び動作の詳細な説明を行う。図2において、1は例えばN型半導体基板であり、その表面部にP型拡散層2が拡散形成されている。そしてその表面には、拡散層2の部分の窓開けを行った透明な保護絶縁膜3が形成されており、更に保護絶縁膜3の窓開け部3aを覆うように孤立したアルミニウム等よりなる金属電極4が形成されている。なお金属電極4と拡散層2は窓開け部3aを介してオーミックに接触するように構成されている。
【0005】
このように構成した荷電粒子検出装置における荷電粒子検出動作は、次のようにして行われる。すなわち、負に逆バイアスされた拡散層2上に形成されている金属電極4に、入射イオンビーム5が到達すると、二次電子放出,イオン自身による帯電などにより、拡散層2の電位が変化する。この電位変化を検出することにより、イオンビームの電気信号への変換による検出を行うことができる。
【0006】
この従来例では、イオンビーム5が直接固体撮像素子の拡散層2に入射しないため、拡散層2にダメージを与えず長寿命の検出装置とすることができる。また検出すべきイオンビームの種類に応じて、金属電極4に用いる金属の種類を自由に選択することができ、汎用性の高い検出装置を容易に得ることができる。またこの実施例による開口率は、100 %近くにすることができるため高感度であり、金属電極4の膜厚を厚くすることにより、イオン衝突によるスパッタリング作用に対して、強固ならしめることができる。更に受光部が金属電極4で覆われているために遮光が不要であり、構成が簡単になる等の利点を有する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の荷電粒子検出装置においては、金属電極は、半導体拡散層と良好なオーミック接触を有するアルミニウム等の金属材料に限られていた。金属電極がアルミニウムの場合、イオン衝撃による二次電子放出比は、2程度であることが実験により判明した。
【0008】
一方、AMI等の固体撮像素子では、通常ランダムな等価雑音電子数は、20個程度存在している。この場合、可能最小イオン検出数は、10個程度と算出されている。
【0009】
しかしながら、イオン検出器においては、1個のイオン入射に対しても検出可能であることが望ましく、従来の固体撮像素子を用いた荷電粒子検出装置の可能最小イオン検出数の向上、すなわち感度の向上が問題となっている。
【0010】
また通常、二次イオン質量分析装置等に用いられている検出器は、イオン1個に対して感度があるが、ダイナミックレンジが100 程度と狭く、タイムラグが存在し、画像処理が煩雑になるという欠点をもっている。
【0011】
本発明は、従来の荷電粒子検出装置における上記問題点を解消するためになされたもので、可能最小イオン検出数を向上させ、感度を向上させた、ダイナミックレンジの大なる固体撮像素子を用いた二次元荷電粒子検出装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、本発明は、P−N接合部にオーミック接触を保った上部電極部を設けた二次元固体撮像素子を用い、荷電粒子を該二次元固体撮像素子の前記電極部に入射させ検出するようにした二次元荷電粒子検出装置において、前記電極部を、少なくとも2種類以上の異なる材料よりなり、少なくとも荷電粒子が入射する上部電極層とP−N接合部とオーミック接触する下部電極層とから構成された2層以上の複数電極層構造とし前記上部電極層を前記下部電極層より二次電子放出率の高い材料により形成したことを特徴とするものである。
【0013】
【作用】
表1は、イオン衝撃による二次電子放出率を示している。ターゲット材料は、Al,CuBe,AgMgの3種類であり、また入射イオンは、2KeV及び5KeVの運動エネルギーをもつアルゴン(Ar+ )の場合を示している。そして二次電子放出率はAlターゲットの場合を1として規格化した相対値を示している。このデータは、A−WILEY−INTERSCIENCE PUBLICATION(JOHN WILEY & SONS )発行の“Secondary Ion Mass Spectrometry ”の第1105〜1106頁の表A.8を参照したものである。
【0014】
【表1】
【0015】
上記表1より、イオンが入射するターゲット材料を、AlよりCuBeあるいはAgMgに変えれば、二次電子放出率が10倍以上に増加する、すなわちAlターゲットに比べ帯電する度合が、同数のイオン個数の入射で10倍以上となることがわかる。上記従来の固体撮像素子を用いた荷電粒子検出装置においては、最小イオン検出率が10個程度であったのが、金属電極材料をAgMg等に変えることにより、1個程度に改善可能となる。つまり感度を10倍以上にさせることができる。しかしながら、AgMgあるいはCuBe等は、直接半導体拡散層と良好なオーミック接触形成が難しいという問題点がある。
【0016】
本発明においては、上記のように電極部を複数電極層構造としたので、P−N接合部と接する電極層をオーミック接触を形成するAl等で構成し、イオン入射側の電極層を二次電子放出率の高いCuBe,AgMg等で構成することができ、これによりオーミック接触を形成しながらイオン検出感度を向上させることができる。
【0017】
【実施例】
次に実施例について説明する。図1は、本発明に係る二次元荷電粒子検出装置の一画素検出部の構成を示す断面図であり、図2に示した従来のものと同一又は対応する部分に同一符号を付し、その説明を省略する。本発明において、電極部は異なる材料よりなる2層の電極層4a,4bで構成されている。下部電極層4bは、従来のものと同じく、Al,Al−Siあるいは、W,Mo、又はW−Si,Mo−Si等からなる金属層であり、半導体拡散層2と良好なオーミック接触特性をもつ特徴を有している。
【0018】
一方、前記下部電極層4b上に形成され、イオンが入射する、CuBe, AgMg等の上部電極層4aは、下部電極層4bよりも二次電子放出比の大なる材料からなる金属層である。この上部電極層4aに適した材料としては、上記CuBe, AgMgの他に、NiCr, Cr−Ni−Feあるいはポリシリコン,アモルファスシリコン,ITO(Indium Tin Oxide),PbO系ガラス,更にはAg, Cu, Au等が存在する。なお上部電極層4aの厚さは数百Å〜数μmが望ましい。
【0019】
このように構成した荷電粒子検出装置においては、入射イオンビーム5は上部電極層4aに侵入し、そこで効率的に二次電子が発生,放出され、それにより変化した電位が、下部電極層4b及び半導体内に形成された拡散層2に伝達され、この電荷数変動に基づく電位変化を検出することにより、従来のものよりも10倍以上高い感度でイオンの検出が可能となる。
【0020】
通常の二次イオン質量分析装置等に用いられている荷電粒子検出器は、ダイナミックレンジが100 程度と狭いが、本発明に係る構成の固体撮像素子を用いることにより、高感度で104 程度の広いダイナミックレンジを得ることができる。
【0021】
なお上記実施例において、上部電極層4aと下部電極層4bの両者間においてオーミック接触が良好でない場合には、上部電極層4aと下部電極層4bの間に、両者と良好なオーミック接触を形成する新たな層を介在させればよく、本発明は、かかる電極構成のものも含むものである。
【0022】
【発明の効果】
以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば、入射イオン1個に対しても感度を有する高感度で広ダイナミックレンジをもち、且つ画像処理の容易な固体撮像素子を用いた二次元荷電粒子検出装置を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る二次元荷電粒子検出装置の一実施例の要部を示す断面図である。
【図2】従来提案の二次元荷電粒子検出装置の構成例の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
1 N型半導体基板
2 P型拡散層
3 保護絶縁膜
4a 上部電極層
4b 下部電極層
5 入射イオンビーム
Claims (1)
- P−N接合部にオーミック接触を保った上部電極部を設けた二次元固体撮像素子を用い、荷電粒子を該二次元固体撮像素子の前記電極部に入射させ検出するようにした二次元荷電粒子検出装置において、前記電極部を、少なくとも2種類以上の異なる材料よりなり、少なくとも荷電粒子が入射する上部電極層とP−N接合部とオーミック接触する下部電極層とから構成された2層以上の複数電極層構造とし前記上部電極層を前記下部電極層より二次電子放出率の高い材料により形成したことを特徴とする二次元荷電粒子検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28031991A JP3628712B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 二次元荷電粒子検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28031991A JP3628712B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 二次元荷電粒子検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0595129A JPH0595129A (ja) | 1993-04-16 |
JP3628712B2 true JP3628712B2 (ja) | 2005-03-16 |
Family
ID=17623342
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28031991A Expired - Fee Related JP3628712B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 二次元荷電粒子検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3628712B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102623557B1 (ko) | 2016-08-18 | 2024-01-10 | 삼성디스플레이 주식회사 | 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치 |
-
1991
- 1991-10-02 JP JP28031991A patent/JP3628712B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0595129A (ja) | 1993-04-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102239767B1 (ko) | 광전 증배관, 이미지 센서, 및 pmt 또는 이미지 센서를 사용하는 검사 시스템 | |
US7884438B2 (en) | Megavoltage imaging with a photoconductor based sensor | |
US7439518B2 (en) | Multi-layer pixellated gamma-ray detector | |
US7888761B2 (en) | Direct electron detector | |
CN102401906A (zh) | 辐射探测器及其成像装置、电极结构和获取图像的方法 | |
IL114856A (en) | Method and detector for radiation detection in relation to electronic location | |
JP3431228B2 (ja) | 荷電粒子検出装置及び荷電粒子照射装置 | |
GB2127223A (en) | Infra-red light detector | |
JP3628712B2 (ja) | 二次元荷電粒子検出装置 | |
JPH06187930A (ja) | X線画像増幅器 | |
JPH03163872A (ja) | 撮像デバイス | |
US6586742B2 (en) | Method and arrangement relating to x-ray imaging | |
EP0013241A1 (fr) | Tube intensificateur d'image radiologique à sortie video et chaîne de radiologie comportant un tel tube | |
EP2242115A2 (en) | Light-tight silicon radiation detector | |
JP3294311B2 (ja) | 外部光電効果型固体撮像装置 | |
JP2009105037A (ja) | Pin型検出器及びpin型検出器を備えた荷電粒子ビーム装置 | |
EP3841616A1 (en) | High information content imaging using mie photo sensors | |
US3252030A (en) | Photoelectric camera tube with transistor-type photoanode | |
JP2733930B2 (ja) | 半導体放射線検出素子 | |
EP0604415A1 (en) | Electron detector device for spectroscopic analyses of surfaces under x-ray excitation | |
EP3483916B1 (en) | Electron sensor for electron microscopy | |
JP2884164B2 (ja) | 二次元荷電粒子検出装置 | |
JPH06302795A (ja) | 外部光電効果型固体撮像装置 | |
JP3150394B2 (ja) | 電子検出器 | |
JPS63174244A (ja) | 受光素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020917 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041209 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081217 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081217 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091217 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |