[发明专利]包含具有硼层的硅衬底的光阴极

说明书

本揭露涉及包含具有硼层的硅衬底的光阴极。在具有相对所照射(顶部)表面和输出(底部)表面的单晶硅衬底上形成光阴极。为防止所述硅氧化，使用使氧化和缺陷降到最低的方法将薄(例如，1nm到5nm)硼层直接安置于所述输出表面上，并且然后在所述硼层上方形成低功函数材料层以增强光电子的发射。所述低功函数材料包含碱金属(例如，铯)或碱金属氧化物。在所述所照射(顶部)表面上形成可选第二硼层，并在所述硼层上形成可选抗反射材料层以增强光子进入所述硅衬底中。在所述相对所照射(顶部)表面与输出(底部)表面之间产生可选外部电位。所述光阴极形成新颖传感器和检查系统的一部分。

本申请是申请日为2013年07月29日，申请号为“201380050971.0”，而发明名称为“包含具有硼层的硅衬底的光阴极”的申请的分案申请。

相关申请案

本申请案主张2012年8月3日申请的标题为“具有低噪声和高量子效率的光阴极、高空间分辨率低噪声图像传感器和纳入图像传感器的检查系统(Photocathode With LowNoise And High Quantum Efficiency,High Spatial Resolution Low-Noise ImageSensor And Inspection Systems Incorporating an Image Sensor)”的美国临时专利申请案61/679,200的优先权。

技术领域

本发明大概来说涉及与半导体晶片、光罩或光掩模检查系统结合使用的低光感测检测器(传感器)，且更具体来说涉及用于所述检查系统的传感器中的光阴极。

背景技术

光阴极是通常用于光检测装置(例如光电倍增管、图像增强器和电子轰击CCD(EBCCD))的带负电电极。光阴极包括光敏化合物，其在受到光的量子(光子)撞击时由于光电效应响应每一所吸收光子产生一个(或多个)电子。现代光阴极中所用的光敏化合物通常包括碱金属，因为其低功函数允许电子容易地从光阴极逸出用以由主体图像传感器装置的其它结构检测。也使用如GaAs和InGaA等复合半导体来制备光阴极，尤其对于红外敏感装置来说。过去已制得硅光阴极，但尚未发现显著商业用途，因为尽管硅有效捕获光，但极少所产生电子能够从硅逸出，从而导致低总体效率。

光阴极通常划分为两个宽群组：透射式光阴极和反射式光阴极。透射式光阴极通常是形成于窗(例如，玻璃)面向要测量的光源的表面上，并且离开光阴极的电子穿过光阴极的输出表面以用于检测(即，电子移动远离光源)。反射式光阴极通常是形成于不透明金属电极基极上，其中光进入和电子离开于同一“所照射”表面进行。尽管反射式光阴极简化了下文所论述光阴极厚度与灵敏度之间的一些折衷，但并不适用于例如图像增强器和EBCCD装置等成像装置(但可适用于一些光电倍增管配置中)。因此，在下文论述中，除非另有说明，否则术语“光阴极”仅指透射式光阴极。

光阴极通常是形成或安装于适宜主体传感器的外壳(例如，半导体或真空管)上，并且传感器外壳经定位使得所照射表面面向目标光源(即，以使得光阴极定位于光源与主体传感器的电子测量结构之间)。当光子被光阴极吸收时，平均约50％所产生电子将朝向光阴极的所照射侧(即，面向光源光子穿过其进入光阴极的侧)行进。其它50％光电子将行进到光阴极的输出表面，并且如果光电子具有足够能量，那么将朝向传感器的电子测量结构发射。当电子从光阴极的输出表面发射时，其通常将由主体传感器内的电场朝向阳极加速，从而产生指示捕获一或多个光子的相应可测量电压或电流。