用于高速图像获取的基于中介层的成像传感器及检验系统技术方案

本发明专利技术涉及用于高速图像获取的基于中介层的成像传感器及检验系统。更具体的，本发明专利技术包含：中介层，其安置于衬底的表面上；光感测阵列传感器，其安置于中介层上，光感测阵列传感器经背部薄化且经配置用于背部照明，光感测阵列传感器包含像素列；一个或多个放大电路元件，其经配置以放大光感测阵列传感器的输出，放大电路操作地连接到中介层；一个或多个模/数转换电路元件，其经配置以将光感测阵列传感器的输出转换为数字信号，ADC电路元件操作地连接到中介层；一个或多个驱动器电路元件，其经配置以驱动阵列传感器的时钟或控制信号，中介层经配置以电耦合光感测阵列传感器、放大电路、转换电路、驱动器电路或一个或多个额外电路中的至少两者。

Image sensor and detection system based on medium layer for high-speed image acquisition

The present invention relates to an image sensor based on an intermediate layer and a test system for high-speed image acquisition. More specifically, the invention includes an intermediate layer, its placement in the surface of the substrate; the light sensing sensor array, its placement in the intermediate layer, light sensing sensor array by back thinning and configured for back lighting, light sensing array sensor includes a pixel column; one or more circuit elements, the configured to amplify light sensing output array sensor, amplifying circuit operatively connected to the intermediate layer; one or more analog / digital conversion circuit configured to convert the output light sensing array sensor into digital signal, ADC circuit element is operatively connected to the intermediate layer; one or more drive circuit configured to drive the clock or the control signal of sensor array, the intermediary layer is configured to electrically coupled light sensing array sensor, amplifying circuit, switching circuit, driver circuit Or at least two of one or more additional circuits.

【技术实现步骤摘要】
用于高速图像获取的基于中介层的成像传感器及检验系统本申请是专利技术名称为“用于高速图像获取的基于中介层的成像传感器及检验系统”，申请号为201280053244.5，申请日为2012年9月19日的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术大体来说涉及适合在半导体检验系统中实施的成像传感器，且更特定来说，涉及在硅中介层架构中制作的基于电荷耦合装置的成像传感器。
技术介绍
随着对经改进检验能力的需求不断增加，对经改进图像传感器装置的需求也将增加。通常，检验系统利用每个传感器配备有多个读出寄存器的区域传感器，借此每一读出寄存器循序地输出16、32或更多列。就这一点来说，典型检验系统可使用一个或两个传感器阵列。由于电荷耦合装置(CCD)的低噪声及高量子效率，当前检验技术中所包含的图像传感器通常包含电荷耦合装置。另外，典型传感器阵列可经背部薄化且从背部照明，以便最大化量子效率，此在短(深UV)波长下是特别有利的。典型阵列传感器沿所述传感器的每一侧可由数百到数千个像素组成。像素维度通常近似为约10μm与约20μm之间。通常，每一图像传感器安装于电路板上或连接到电路板。所述电路板可含有用于驱动各种时钟及栅极信号的驱动器、放大器、双重相关取样电路及用于将模拟信号转换为数字信号的数字化器。所述电路板还可包含用于将数字信号发射到相关联图像处理计算机的发射器。在一些情况中，可将多达16个数字化器安装在具有图像传感器的组合件内部以便与将数字化器安装在电路板上相比帮助减少传感器的输出与数字化器的输入之间的电容。然而，现有技术的检验系统的速度限制为约每秒109个像素，其中缩放能力接近每秒1010个像素。超出此水平的连续缩放是不实际的。如此，期望纠正现有技术的缺陷且提供能够扩展到基于图像传感器阵列的检验技术的速度的方法及系统。
技术实现思路
本专利技术揭示一种基于中介层的图像感测装置。在一个方面中，所述装置可包含(但不限于)：至少一个中介层，其安置于衬底的表面上；至少一个感测阵列传感器，其安置于所述至少一个中介层上，所述一个或一个以上光感测阵列传感器经背部薄化，一个或一个以上光感测阵列传感器经配置用于背部照明，所述一个或一个以上光感测阵列传感器包含多个像素列；至少一个放大电路元件，其经配置以放大一个或一个以上光感测阵列传感器的输出，所述一个或一个以上放大电路操作地连接到所述中介层；至少一个模/数转换电路元件，其经配置以将一个或一个以上光感测阵列传感器的输出转换为数字信号，所述一个或一个以上模/数转换电路操作地连接到所述中介层；至少一个驱动器电路元件，其经配置以驱动一个或一个以上光敏阵列传感器的时钟信号或控制信号中的至少一者，所述一个或一个以上驱动器电路元件操作地连接到所述中介层；及至少一个额外电路元件，其操作地连接到所述一个或一个以上中介层，所述中介层经配置以电耦合所述一个或一个以上光感测阵列传感器、所述一个或一个以上放大电路、所述一个或一个以上转换电路、所述一个或一个以上驱动器电路或所述一个或一个以上额外电路中的至少两者。本专利技术揭示一种用于制作基于中介层的图像感测装置的方法。在一个方面中，所述方法可包含(但不限于)：提供衬底；将至少一个中介层安置到所述衬底的表面上；及将光敏阵列传感器安置到所述至少一个中介层的表面上，所述光敏阵列传感器经背部薄化且经配置用于背部照明，所述至少一个中介层包括以下各项中的至少一者：一个或一个以上放大电路元件，其经配置以放大所述一个或一个以上光感测阵列传感器的输出；一个或一个以上模/数转换电路元件，其经配置以将一个或一个以上光感测阵列传感器的输出转换为数字信号；一个或一个以上驱动器电路元件；或一个或一个以上额外电路元件。本专利技术揭示一种并入有基于中介层的成像装置的检验系统。在一个方面中，所述系统可包含(但不限于)：照明源，其经配置以朝向安置于样本载台上的目标物体的表面引导照明；检测器，所述检测器包括至少一个光敏阵列装置，所述至少一个光敏阵列装置包括安置于至少一个中介层上的至少一个经背部薄化的光敏阵列传感器，所述至少一个经背部薄化的光敏阵列传感器进一步经配置用于背部照明，所述至少一个中介层包括以下各项中的至少一者：一个或一个以上放大电路元件、一个或一个以上模/数转换电路元件、一个或一个以上驱动器电路元件或一个或一个以上额外电路元件；一组聚焦光学器件，其经配置以将照明聚焦到晶片的表面上；及一组收集光学器件，其经配置以将从目标物体的表面反射的照明引导到检测器。应理解，前述大体说明及以下详细说明两者仅为示范性及解释性的且未必限制所主张的本专利技术。并入本说明书中并构成本说明书的一部分的附图图解说明本专利技术的实施例，并与所述大体说明一起用于解释本专利技术的原理。附图说明所属领域的技术人员可通过参考附图来更好地理解本专利技术的众多优点，附图中：图1A图解说明根据本专利技术的实施例的基于中介层的成像装置的横截面示意图。图1B图解说明根据本专利技术的实施例的基于中介层的成像装置的俯视图。图1C图解说明根据本专利技术的实施例的TDI阵列传感器的俯视图。图2图解说明根据本专利技术的实施例的基于中介层的成像装置的横截面图。图3图解说明根据本专利技术的实施例的基于中介层的光敏阵列传感器的电荷转换放大器。图4A图解说明根据本专利技术的实施例的基于中介层的成像装置的选择电路元件的处理链。图4B图解说明根据本专利技术的实施例用于基于中介层的成像装置的时钟信号的中介层的一个或一个以上缓冲器及驱动器。图4C图解说明根据本专利技术的实施例用于基于中介层的成像装置的控制信号的中介层的一个或一个以上缓冲器及驱动器。图5图解说明根据本专利技术的实施例用以驱动成像装置的光敏阵列传感器的多相时钟信号。图6A图解说明根据本专利技术的实施例的TDI传感器模块的俯视图。图6B图解说明根据本专利技术的实施例的TDI传感器模块的侧视图。图6C图解说明根据本专利技术的实施例的TDI传感器模块的侧视图。图7图解说明根据本专利技术的实施例的TDI传感器模块阵列的俯视图。图8A图解说明根据本专利技术的实施例的TDI传感器模块阵列的俯视图。图8B图解说明根据本专利技术的实施例的非矩形TDI传感器模块阵列的俯视图。图9图解说明根据本专利技术的实施例具有并入有基于中介层的成像装置的检测器的检验系统。具体实施方式现在将详细参考在附图中图解说明的所揭示标的物。大体参考图1A到9，根据本专利技术描述基于中介层架构的成像装置100。图1A及1B图解说明利用中介层102构造的图像感测装置100的简化示意图。在本专利技术的一个方面中，基于中介层的成像装置100可包含安置于中介层102的表面上的一个或一个以上光敏传感器104。在一些实施例中，如本文中将进一步更详细地论述，装置100的一个或一个以上中介层102可包含(但不限于)硅中介层。在本专利技术的又一方面中，装置100的一个或一个以上光敏传感器104经背部薄化且进一步经配置用于背部照明。所属领域的技术人员将认识到，经背部薄化的传感器104当以背部照明配置布置时，可增加入射光束的光子捕获率，借此增加图像感测装置100的总体效率。在本专利技术的另一方面中，图像感测装置100的各种电路元件可安置于中介层102上或构建到中介层102中。在一个实施例中，一个或一个以上放大电路(例如，电荷转换放大器)(图1A或1B中未展示)可安置于中介层102上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于中介层的图像感测装置，其包括：至少一个中介层，其安置于衬底的表面上；至少一个光感测阵列传感器，其安置于所述至少一个中介层上，所述至少一个光感测阵列传感器经背部薄化，所述至少一个光感测阵列传感器经配置用于背部照明，所述至少一个光感测阵列传感器包含多个像素列，所述至少一个中介层位于所述衬底和所述至少一个光感测阵列传感器之间；至少两个模/数转换电路元件，其经配置以将所述至少一个光感测阵列传感器的一个或多个输出转换为一个或多个数字信号，所述至少两个模/数转换电路制作于所述中介层上；以及至少一个多路复用器，其操作地连接到所述中介层且经配置以结合来自所述至少两个模/数转换电路的所述一个或多个数字信号，所述中介层经配置以将所述至少一个光感测阵列传感器与所述至少两个模/数转换电路进行电耦合。

【技术特征摘要】
2011.09.21 US 61/537,167;2012.09.18 US 13/622,1551.一种基于中介层的图像感测装置，其包括：至少一个中介层，其安置于衬底的表面上；至少一个光感测阵列传感器，其安置于所述至少一个中介层上，所述至少一个光感测阵列传感器经背部薄化，所述至少一个光感测阵列传感器经配置用于背部照明，所述至少一个光感测阵列传感器包含多个像素列，所述至少一个中介层位于所述衬底和所述至少一个光感测阵列传感器之间；至少两个模/数转换电路元件，其经配置以将所述至少一个光感测阵列传感器的一个或多个输出转换为一个或多个数字信号，所述至少两个模/数转换电路制作于所述中介层上；以及至少一个多路复用器，其操作地连接到所述中介层且经配置以结合来自所述至少两个模/数转换电路的所述一个或多个数字信号，所述中介层经配置以将所述至少一个光感测阵列传感器与所述至少两个模/数转换电路进行电耦合。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个多路复用器制作于所述中介层上。3.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括至少一个驱动器电路元件，所述至少一个驱动器电路元件经配置以驱动时钟信号或所述至少一个光感测阵列传感器的控制信号中的至少一者，所述至少一个驱动器电路元件操作地连接到所述中介层。4.一种基于中介层的图像感测装置，其包括：至少一个中介层，其安置于衬底的表面上；至少一个光感测阵列传感器，其安置于所述至少一个中介层上，所述至少一个光感测阵列传感器经背部薄化，所述至少一个光感测阵列传感器经配置用于背部照明，所述至少一个光感测阵列传感器包含多个像素列，所述至少一个中介层位于所述衬底和所述至少一个光感测阵列传感器之间；至少两个缓冲器电路，其经配置以接受所述至少一个光感测阵列传感器的输出，所述至少两个缓冲器电路制作于所述中介层上；以及至少两个相关双重取样模块，其操作地连接到所述中介层且经配置以接受来自所述至少两个缓冲器电路的一个或多个输出，所述中介层经配置以将每一缓冲器放置到接近于电耦合到所述中介层的所述至少一个光感测阵列传感器的输出。5.根据权利要求4所述的装置，其进一步包括至少两个模/数转换电路元件，所述至少两个模/数转换器电路元件经配置以将所述至少两个双重相关取样模块中的一个或多个输出转换为一个或多个数字信号，所述至少两个模/数转换电路操作地连接到所述中介层。6.一种检验系统，其包括：照明源，其经配置以朝向安置于样本载台上的目标物体的表面引导照明；检测器，所述检测器包括至少一个光感测阵列装置，所述至少一个光感测阵列装置包括：安置于至少一个中介层上的至少一个经背部薄化的光感测阵列传感器，所述至少一个经背部薄化的光感测阵列传感器进一步经配置用于背部照明，所述至少一个中介层位于所述衬底与所述至少一个光感测阵列传感器之间；至少两个模/数转换电路元件，其制作于所述至少一个中介层...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·L·布朗，国武·郑，勇霍·亚历克斯·庄，芬卡特拉曼·伊艾，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US