[发明专利]电子发射器及其制造方法

说明书

公开了电子发射器和制造电子发射器的方法。根据某些实施例，一种电子发射器包括尖端，其具有直径在约(0.05‑10)微米的范围内的平面区域。电子发射器尖端被配置为释放场发射电子。电子发射器进一步包括涂覆在尖端上的功函数降低材料。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年8月8日提交的美国申请62/372,084和于2017年7月12日提交的美国申请62/531,793的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开一般地涉及带电粒子源领域，并且更具体地涉及在电子束装置中使用的电子发射器和制造电子发射器的方法。

背景技术

在集成电路(IC)的制造过程中，检查未完成或已完成的电路部件以确保它们根据设计进行制造并且没有缺陷。利用光学显微镜的检查系统通常具有低至几百纳米的分辨率；并且分辨率受光的波长限制。随着IC部件的物理尺寸继续减小到低于100纳米或甚至低于10纳米，需要能够比利用光学显微镜的检查系统更高分辨率的检查系统。

分辨率能够低至小于1纳米的带电粒子(例如，电子)束显微镜(诸如扫描电子显微镜(SEM)或透射电子显微镜(TEM))用作用于检查具有的特征尺寸小于100纳米的IC部件的实用工具。利用SEM，单个初级电子束的电子或多个初级电子束的电子可以被聚焦在被检查的晶片的预定扫描位置处。初级电子与晶片相互作用，并且可以反向散射，或者可以引起晶片发射次级电子。包括反向散射电子和次级电子的电子束的强度可以基于晶片的内部和/或外部结构的特性而变化，并且因此指示晶片是否具有缺陷。

然而，由于其高分辨率，典型的电子束检查工具具有低吞吐量。这限制了电子束检查工具大规模应用于晶片检查。提高吞吐量的一种方法是增加初级电子束的束电流，使得它可以扫描晶片上的更大区域，或者可以将其分成多个子束以用于同时扫描多个单独的区域。目前的电子发射器(诸如肖特基发射器)虽然能够生成明亮的照射，但仅具有可以发射电子的小的发射区域。这限制了在给定亮度下可实现的最大束电流。而且，在高亮度操作(即，高温和/或高电场)期间，发射区域可能容易变形，这引起发射电子束的不稳定性或减小发射区域。因此，目前的电子发射器不能满足高吞吐量要求。

发明内容

本公开的实施例涉及电子发射器和制造电子发射器的方法。在一些实施例中，提供了一种电子发射器。电子发射器包括具有平面区域的尖端，该平面区域具有在约(0.05-10)微米的范围内的直径。电子发射器进一步包括涂覆在尖端上的功函数降低材料。

在一些实施例中，提供了一种热场发射阴极。热场发射阴极包括发射器，该发射器进一步包括被配置为释放场发射电子的尖端，该尖端具有平面区域，该平面区域具有在约(0.05-10)微米的范围内的直径。热场发射阴极还包括涂覆在尖端上的功函数降低材料。热场发射阴极进一步包括被配置为向发射器提供热能的加热部件。

在一些实施例中，提供了一种制造电子发射器的方法。该方法包括向具有尖端的电子发射器施加约束。该方法还包括在约束下在尖端上形成平面区域。该方法进一步包括去除约束。

在一些实施例中，提供了一种制造电子发射器的方法。该方法包括在具有基材的电子发射器的尖端上涂覆功函数降低材料。功函数降低材料包括以下中的至少一种：锆、铪、钛、钪、钇、钒、镧、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、镱、镥或钍的氧化物化合物；锆、钛、铌、钪、钒或镧的氮化物化合物；以及锆、铪、钛、钪、钇、钒、镧、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、镱、镥、铌或钍的氮氧化物化合物。

所公开的实施例的其他目的和优点将部分地在以下描述中被阐述，并且部分地将从描述中很清楚，或者可以通过实施例的实践来获知。所公开的实施例的目的和优点可以通过权利要求中阐述的元件和组合来实现和获得。

应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都只是示例性和说明性的，并且不是对所要求保护的所公开的实施例的限制。