具有内置电压生成器的MEMS图像形成元件的制作方法

具有内置电压生成器的mems图像形成元件
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年04月06日提交的美国申请62/830,398的优先权，该申请通过引用以其整体并入本文。
技术领域
3.本公开总体上涉及使用带电粒子显微镜的系统，诸如扫描电子显微镜(sem)，并且更具体地，涉及在这样系统中使用的图像形成元件。


背景技术：

4.在用于制造集成电路(ic)组件的制造工艺中，未完成或完成的电路组件被检查以确保它们根据指定设计被制造并且没有缺陷。利用光学显微镜或带电粒子(例如，电子)束显微镜(诸如多束sem)的检查系统可以被采用。随着ic组件的各种特征的物理尺寸不断缩小，这些检测系统实现的准确性和生产量变得更加重要。目前，这些系统趋向于至少部分地受到由系统产生的用于检查的扫描电子小束的数目以及用于操纵这些电子小束的图像形成元件的限制。因此，非常需要改进图像形成元件的实施方式以使得多束sem中使用的电子小束的数目能够按比例增加。


技术实现要素：

5.下面呈现本公开的各种实施例的一个或多个方面的简化概述，以便提供对这些方面的基本理解。该概述不是对所有预期方面的广泛概况，并且既不旨在标识所有方面的关键或重要要素，也不旨在描绘任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一个或多个方面的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的前奏。
6.一个实施例的方面描述了一种半导体芯片，该半导体芯片具有多个微机电系统(mems)装置和多个电压生成器，其中电压生成器中的每个电压生成器被配置为：生成由mems装置中的一个或多个mems装置(例如，由mems装置中的对应的一个mems装置)使用的电压。半导体芯片还可以具有多个电连接，其中电压生成器中的每个电压生成器被配置为：通过电连接中的一个电连接，向一个或多个mems装置提供电压。mems装置中的每个mems装置被配置为：生成电场以操纵多束带电粒子显微镜(例如，扫描电子显微镜(sem)、扫描离子显微镜、透射电子显微镜(tem)或扫描质子显微镜)中的若干电子小束中的小束。
7.另一个实施例的方面描述了一种半导体芯片，该半导体芯片具有在半导体芯片中限定边界的多个mems装置，并且具有位于边界内的多个电压生成器，其中电压生成器中的每个电压生成器被配置为：生成由mems装置中的一个或多个mems装置(例如，由mems装置中的对应的一个mems装置)使用的电压。半导体芯片还可以具有位于边界内的多个电连接，其中电压生成器中的每个电压生成器被配置为：通过电连接中的一个电连接，向一个或多个mems装置提供电压。
8.又一个实施例的方面描述了具有多个mems装置的半导体芯片，其中mems装置中的
每个mems装置是多个mems装置组中的一个组的部分，并且其中每个组是基于该组中的mems装置到半导体芯片中的基准位置的距离。半导体芯片还可以具有多个电压生成器，其中电压生成器中的每个电压生成器被配置为生成由mems装置中的一个或多个mems装置使用的电压，并且还可以具有多个电连接，其中电压生成器中的每个电压生成器被配置为通过电连接中的一个电连接向一个mems装置提供电压。
9.又一个实施例的方面描述了一种半导体芯片，该半导体芯片具有多个mems装置和多个电压生成器，其中电压生成器中的每个电压生成器被配置为生成次级电压，该次级电压被添加到用于该电压生成器的初级电压，其中初级电压由单独的电压生成器提供，并且其中添加电压由mems装置中的一个mems装置(例如，由mems装置中的对应一个mems装置)使用。半导体芯片还可以具有多个电连接，其中电压生成器中的每个电压生成器被配置为：通过电连接中的一个电连接向一个mems装置提供电压。
10.为了实现前述和相关的目的，实施例的方面包括在下文中描述和在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图更详细地阐述了一个或多个方面的某些说明性特征。然而，这些特征仅指示可以采用各个方面的原理的各种方式中的几种，并且本描述旨在包括所有这些方面及其等价物。
附图说明
11.图1a是图示sem的图。
12.图1b是图示在sem中使用的源转换单元的图像形成元件的图。
13.图2是根据本公开的一些方面的图示了具有微机电系统(mems)装置和内置电压生成器的半导体芯片的截面图的图。
14.图3a至图3c是根据本公开的一些方面的图示了图2中的半导体芯片通过去除某些层的不同俯视图并且其中mems装置是微透镜的图。
15.图4a至图4c是根据本公开的一些方面的图示了图2中的半导体芯片通过去除某些层的不同俯视图并且其中mems装置是微偏转器或消像散器的图。
16.图5是根据本公开的一些方面的图示了具有mems装置组和内置电压生成器的半导体芯片的局部俯视图的图。
17.图6是根据本公开的一些方面的图示了具有mems装置和内置电压生成器的半导体芯片对初级电压和次级电压的使用的图。
18.图7a和图7b是根据本公开的一些方面的图示了具有mems装置和内置电压生成器的半导体芯片对组级电压的使用的图。
具体实施方式
19.如上所述，使用光学显微镜或带电粒子(例如，电子)束显微镜(诸如多束sem)的系统可以被采用，以用于已完成或未完成的ic组件的检查(例如，半导体晶片或管芯检查)。随着ic组件的关键尺寸不断缩小，导致晶体管数目不断增加，并且随着检测系统的整体生产量也被推高，这些检测系统实现的准确性和速度变得更加重要。这些系统的关键组件中的一个关键组件是图像形成元件，该图像形成元件被用于操纵瞄准被检查目标的电子小束(例如，控制其方向)。通过使用越来越多数目的电子小束，可以同时扫描目标(或多个目标)
的多个区域，从而实现更高的生产量。因此，期望具有允许处理越来越多数目的电子小束的可扩展架构的图像形成元件。本公开描述了通过实施半导体芯片架构来实现图像形成元件中的可扩展性的各种技术，其中电压生成器用于驱动图像形成元件中的多个微机电系统(mems)装置，微机电系统(mems)装置被本地构建，即，直接在图像形成元件中。
20.在多束sem中，电子小束可以由源转换单元(例如，参见图1a的图100a中的源转换单元155)生成。在源转换单元中，图像形成元件(例如，参见图1b的示意图100b中的图像形成元件158)被用作源转换单元的部分，以从单个电子源生成多个电子小束。在图像形成元件中，可以存在用于操纵电子小束的微透镜、微偏转器或消像散器。所有这些微透镜、微偏转器或消像散器都可以通过mems工艺被制造在硅芯片上(例如，在半导体芯片上)。硅芯片中的mems结构或装置的数目通常与由sem使用的电子小束的数目相关或相对应。为了在当前设计中操作源转换单元，互连线用于将图像形成元件中的各种mems装置与为这些装置提供操作电压的电压生成器连接。然而，这些电压生成器位于源转换单元之外。这些互连线需要被制造在与mems装置相同的硅芯片上，然后通过附加的电缆连接到外部电压生成器。
21.如上所述，改进在晶片或半导体检查系统中使用的多束sem的总生产量的一种方式是用于增加电子小束的数目来进一步并行化检查过程。如果电子小束的数目增加，那么每个硅或半导体芯片上的微透镜、微偏转器或消像散器所需的mems装置的数目也需要增加。mems装置的数目的这种增加使mems装置的密度更大(例如，mems装置之间的间距变小)并且在mems结构与外部电压生成器之间的互连线的密度也增加。这些问题可能使sem的设计、安装和维护变得笨拙。
22.除了由电子小束和mems装置的数目的增加引起的密度问题之外，出现的另一个问题是需要施加到这些mems装置的电压已经很高，甚至可能需要基于mems装置的数目的增加而进一步增加。任何两个相邻的互连线之间通常需要一定量的空间，以便没有电击穿或高泄漏电流，并且源转换单元能够正常操作。当电压进一步升高时，互连线之间的空间量需要相应地扩大。互连线之间附加间隔的这种需求也限制了增加图像形成元件中的mems装置的数目和密度的能力。当试图按比例增加多束sem的生产量时，现有设计必须增加源转换单元中的mems装置的数目的巨大困难是明显的瓶颈。
23.本公开描述了用于源转换单元中的图像形成元件的新的半导体芯片设计或架构，其允许更容易地按比例增加mems装置的数目。除了mems装置(例如，微透镜、微偏转器或消像散器)和互连线之外，本地电压生成器可以被嵌入、集成或内置到半导体或硅芯片中。每个本地电压生成器可以提供用于驱动围绕它的微透镜、微偏转器或消像散器中的一者或多者所需的一个或多个电压。以该方式，在当前设计中用于从各个mems装置行进到外部电压生成器的长互连线被现在从各个mems装置行进到本地内置电压生成器的短局部互连线代替。这种方法大大减少了互连线所需的面积。唯一可能仍然需要的长导线是共享接地线、电源线以及用于附加数据通信总线或类似数据分配的导线。为了进一步减少长导线的数目和长导线所需的面积，还可以通过使用电源线向每个本地电压生成器发送和从每个本地电压生成器接收通信数据，来消除用于数据通信总线的导线。以该方式，阻止当前设计按比例增加源转换单元中的mems装置的数目的上述问题不再存在，并且在不牺牲源转换单元的灵活性和功能性中任一的情况下实现了这一点。
24.以上概述的方面具有将现有设计中用于半导体芯片(例如，图像形成元件硅芯片)
中的mems装置的最长互连线转换成短的局部互连线的优势。这减少了目前需要通过真空接口或到外部模块的互连的数目，改进了整体sem设计、安装和维护。此外，这种方法增加了源转换单元的可靠性，并且减少了在用于源转换单元的模块组装和系统级集成期间通常会出现的困难，这甚至可以能够涉及由机器进行的自动组装。此外，每个mems装置使用的一个或多个电压可以通过具有本地电压生成器来被独立调整，再次被给予更大的灵活性来解决mems装置中的任何局部变化。
25.本公开还描述了多种技术，通过这些技术，在每个独立的mems装置层(诸如，用于微透镜、微偏转器或消像散器的层)上，例如，距网格中心(例如，图像形成元件的光学轴线)具有相同或基本相似距离的那些mems装置可以被组合在一起。在每个组中，本地电压生成器可以基于预定义的容差范围来生成低电平电压，并且可以共享相同的浮置接地。每个浮置接地可以通过位于mems装置外部的电压源或电压生成器(例如，高压电源)以特定电压(例如，初级电压)被偏移或偏置。然后，该偏移或偏置电压(例如，初级电压)被添加到由本地电压生成器提供的电压(例如，次级电压)。提供偏移或偏置电压的电压生成器可以被内置在与mems装置相同的半导体芯片中，但远离其相应的mems装置组，或者可以被放置在具有mems装置的图像形成元件之外，但靠近图像形成元件。
26.每个组中的内置电压生成器可以被配置为：为微透镜、微偏转器或消像散器生成低电平电压。由于这些电压生成器的电压范围要求与被施加到大多数组的浮置接地的电压相比要低得多，因此本地电压生成器的尺寸可以被显著减小。这意味着可以在半导体芯片中实现更高密度的mems装置，因为本地电压生成器所需的空间比不使用具有浮置接地的分组方法少得多。以该方式，通过增加图像形成元件中的mems装置的密度，可以进一步按比例增加多束sem。
27.以上概述的附加方面具有以下优势：所有本地电压生成器的尺寸可以进一步被减小，而不增加复杂性或影响图像形成元件的灵活性。
28.现在将详细参考实施例的示例方面，其示例在附图中被示出。以下描述参考附图，其中除非另有说明，否则不同附图中的相同附图标记表示相同或相似的要素。在实施例的示例方面的以下描述中阐述的实施方式不表示与本公开一致的所有实施方式。相反，它们仅仅是与实施例的方面(与权利要求中记载的公开内容有关)一致的结构和过程的示例。例如，虽然在使用电子扫描样本和检测缺陷的检查系统的上下文中描述了本公开的一些方面，然而，这些方面也可以适用于其中操纵多个带电粒子束的其他类型的系统。
29.图1a示出了图示可以是检查系统的部分的sem的一般表示的图100a。在该示例中，sem是离轴sem，然而本文结合图像形成元件所描述的特征中的一些特征也适用于轴上sem。sem系统包括源110(或类似的电子或辐射源)、枪孔板145、聚光透镜150、源转换单元155、初级投影系统160、以及目标130，所有这些与初级轴线140对齐。束分离器175和偏转扫描单元180可以被放置在初级投影系统160内部。初级投影系统160还可以包括物镜185。图100a中的sem还包括次级成像系统165，该次级成像系统165与检测器120一起与次级轴线170对准。
30.源110可以包括阴极、提取器或阳极，其中初级电子可以从阴极发射，并且被提取或加速以形成初级电子束115。
31.枪孔板145可以用于阻挡未使用的初级电子束115的外围电子以减少库仑效应，库仑效应可以扩大目标130上的探针点中的每个探针点的尺寸，并且因此劣化检查分辨率。
32.聚光透镜150可以用于聚焦初级电子束115。源转换单元155下游的电子小束的电流可以通过调整聚光透镜150的聚焦能力或通过改变源转换单元155中的束限制孔径阵列157内的对应束限制孔径的径向尺寸而变化(例如，参见图1b中的图100b)。
33.源转换单元155可以包括上述的至少一个图像形成元件158(例如，参见图1b中的图100b)和束限制孔径阵列157。图像形成元件158可以具有多个微透镜、微偏转器或消像散器，以利用来自初级电子束115的多个初级电子小束156形成平行图像(虚拟或真实)，而束限制孔径阵列157可以限制电子小束156的数目。
34.初级投影系统160中的物镜185可以将电子小束聚焦到目标130上以进行检查，并且可以基于由源转换单元155提供的初级电子小束156的数目来在目标130的表面上形成多个探测点。
35.初级投影系统160中的束分离器175可以是生成静电偶极场和磁偶极场的维恩滤波器类型的束分离器。如果它们被施加，静电偶极子场对初级电子小束的电子施加的力可以与由磁偶极子场施加在该电子上的力大小相等并且方向相反，并且因此电子小束可以以零偏转角直线穿过束分离器175。
36.初级投影系统160中的偏转扫描单元180可以将初级电子小束偏转，以扫描目标130的表面上的探针点。响应于电子小束在探针点处的入射，次级电子小束135可以从目标130发射，并且具有带有能量分布的电子，包括次级电子(例如，能量≤50ev)和背向散射电子(例如，在50ev和电子小束的着陆能量之间的能量)。束分离器175可以将次级电子小束导向次级成像系统165，次级成像系统165转而可以将次级电子小束聚焦到检测器120的表面上。
37.束分离器175可以被配置为：在次级成像系统165的方向上将次级电子小束135偏转角度α。角度α可以被确定为初级轴线140与次级轴线170之间的角度，如此，角度α可以表示轴上初级电子束115与次级电子小束135之间的分离角，次级电子小束135由束分离器175在次级成像系统165和检测器120的方向上引导。在一些实施方式中，角度α可以被设置在5度到25度的范围内。检测器120可以是包括单个硅pin光电二极管阵列的次级电子(se)检测器。
38.图1b示出了图100b，其图示了在上述sem中使用的源转换单元155的图像形成元件158。当在sem中使用多个电子束或小束时，它们可以从多个源或单个源被生成。如果电子束来自多个源，则多个列可以将电子束扫描和聚焦到目标的表面上，并且由电子束生成的信号可以分别由列中的检测器检测。使用来自多个源的束的装置可以被称为多列装置。如果带电粒子束来自单个源，如在图1a中的图100a中的sem，源转换单元可以用于形成单个束源的多个虚像或实像。源转换单元可以具有带有多个孔径或开口的导电层，该多个孔径或开口将来自单个源的带电粒子分成多个电子小束。源转换单元可以具有通常被组织成阵列的许多微元件(例如，mems装置)，其可以影响如何操纵电子小束以形成单个源的多个虚像或实像的方式。
39.图1a中的图100a中的源转换单元155在图1b的图100b中被更详细地示出，并且包括束限制孔径阵列157和图像形成元件158。束限制孔径阵列157阻挡初级电子束115的部分以产生初级电子小束156，初级电子小束156然后由图像形成元件158操纵。可以存在彼此堆叠的多于一个的图像形成元件158来产生组合效果(参见表示多个图像形成元件158的虚线
框)。图像形成元件158可以使用半导体芯片被制成。下面结合图2至图7b提供各种半导体芯片设计或架构的细节，其使图像形成元件150能够处理越来越多数目的电子小束156。
40.图2示出了根据本公开的一些方面的图200，其图示了具有mems装置210和内置电压生成器220(例如，本地电压生成器)的半导体芯片205的截面图。半导体芯片205可以是上面结合多束sem的源转换单元155所描述的图像形成元件158的部分。
41.半导体芯片205被示为包括多个mems装置210。mems装置210中的每个mems装置可以是微透镜、微偏转器或消像散器。例如，半导体芯片205可以具有mems装置210的阵列，所有这些mems装置可以是相同类型的(例如，都是微透镜)，或者在一些情况下，其中一些是一种类型(例如，微透镜))而其他是不同类型的(例如，微偏转器)。即，在上述图像形成元件(例如，图像形成元件158)中，在每个层中，通常将形成相同类型的mems装置。然而，本公开还允许在相同层中mems装置的类型可以不同的情况。
42.mems装置210中的每个mems装置可以包括一个或多个静电元件215(例如，金属元件或金属接触)，该一个或多个静电元件215被配置为从电压生成器220接收电压以产生操纵或控制电子小束(例如，电子小束156)的静电场。在一些情况下，诸如针对微透镜，mems装置210可以具有单个静电元件215，而在其他情况下，诸如针对微偏转器和消像散器，mems装置210可以具有多个静电元件215。
43.如图2中的图200所示，电压生成器220可以被嵌入、集成或组装到半导体芯片205中。这些电压生成器220中的每个电压生成器可以由一个单芯片或集成电路组成，该集成电路包括电压生成器的本地控制单元(lcu)、数模转换器(dac)，以及用于驱动周围mems装置220的放大器或驱动器电路。在一些情况下，mems装置210所需的电压可能相当高。由于高电压要求，针对lcu、dac和驱动器电路的工艺可能无法利用相同工艺节点或工艺技术来制成单个芯片或集成电路，或者为了优化电压生成器220中的每个功能块的性能，用于功能中的每个功能的工艺可能不同。在那些情况下，代替使用单个芯片或集成电路，电压生成器220可以是多个芯片的堆叠，多个芯片中的每个芯片可以实现电压生成器220的一个功能或一个功能的部分。
44.为了向电压生成器220并且最终向mems装置210提供适当的电源电压和接地，在半导体芯片205之上沉积或形成堆叠或层，如图2中的图200中所示。这种层的堆叠可以包括多个隔离层230、用于局部电压分布的金属层235、用于接地平面的金属层240和用于电源的金属层250。用于局部电压分布的金属层235用作提供电压生成器220与mems装置210之间的电连接性的导线。用于接地平面的金属层240提供了电连接到电压生成器220的一个或多个接地平面(包括浮置接地)。虽然图2中的图200示出了单个接地平面，但可以提供多个接地平面，包括多个浮置接地。用于电源的金属层250提供了在半导体芯片205外部(或在半导体芯片205中，但在mems装置210的阵列外部)的一个或多个电源电压，其中这些一个或多个电源电压电连接到电压生成器220。
45.图2a中的图200中所示的层的堆叠通过说明和非限制的方式被提供。例如，可以在层的堆叠中使用更多或更少的层，并且可以改变所示层的顺序以适应不同的电压、接地平面和互连分布方法。
46.此外，穿过层的堆叠并且在mems装置210之上示出的虚线表示在层的堆叠中的孔径或开口，通过该些孔径或开口，电子小束156可以到达mems装置210。虽然未示出，但孔径
或开口的壁可以具有金属涂层，并且可以连接到一定的基准电压或接地，以避免由于电子或带电粒子积累引起的带电效应。壁也可以是mems装置或结构的部分，诸如微透镜、微偏转器或消像散器的部分。
47.图3a至图3c示出了图300a、图300b和图300c，它们图示了图2的图200中的半导体芯片205通过去除某些层的不同俯视图，并且其中mems装置210是微透镜。作为微透镜的mems装置210被示为具有围绕每个mems装置210的外围形成的单个静电元件215。在图3a的图300a中，半导体芯片的局部俯视图被示出为具有mems装置210的阵列，并且具有用于分配一个或多个电源电压的用于电源的金属层250。用于电源的金属层250被放置在隔离层230之上。
48.图3b中的图300b示出了具有mems装置210的阵列和用于接地平面的金属层240的局部俯视图，其中用于电源的金属层250和隔离层230被去除。
49.图3c中的图300c示出了局部俯视图，具有mems装置210的阵列、位于mems装置210的子集内以向子集中的mems装置210提供电压的若干电压生成器220、以及用于局部电压分布的金属层235(例如，局部电连接或导线)，该金属层235用于将由电压生成器220生成的电压提供给mems装置210。用于局部电压分布的金属层235被设置在隔离层230之上。
50.图4a至图4c示出了根据本公开的一些方面的图400a、图400b和图400c，它们图示了图2中的半导体芯片205通过去除某些层的不同俯视图，并且其中mems装置210是微偏转器或消像散器。作为微偏转器或消像散器的mems装置210被示为具有多于一个的静电元件215，多于一个的静电元件215形成在每个mems装置210的外围周围。在图4a的图400a中，半导体芯片的局部俯视图被示出，其具有mems装置210的阵列，并且具有用于分配一个或多个电源电压的用于电源的金属层250。用于电源的金属层250被布置在隔离层230之上。
51.图4b中的图400b示出了具有mems装置210的阵列和用于接地平面的金属层240的局部俯视图，其中用于电源的金属层250和隔离层230被去除。
52.图4c中的图400c示出了局部俯视图，具有mems装置210的阵列、位于mems装置210的子集内以向子集中的mems装置210提供电压的若干电压生成器220、以及用于局部电压分布的金属层235(例如，局部电连接或导线)，该金属层235用于将由电压生成器220生成的电压提供给mems装置210。用于局部电压分布的金属层235被设置在隔离层230之上。
53.与图3c中的图300c(其中mems装置210具有单个静电元件215，并且在mems装置210和电压生成器220之间仅需要一个电连接)相比，在该示例中，每个mems装置210具有多个静电元件215，并且因此在mems装置210和电压生成器220之间需要多个电连接。
54.应当理解，图3a至图4c中所示的实施方式通过说明和非限制的方式被提供。例如，与特定电压生成器220相关联的mems装置210的数目可以比图中所示的更多或更少。虽然mems装置210的2x2阵列被示为与每个电压生成器220相关联，但是该子集可以不同，包括更大的阵列(例如，3x3)、不同类型的阵列(例如，矩形阵列而不是方形阵列)或一些其他布置。此外，电压生成器220的定位不需要如所示那样，而是可以跨半导体芯片205变化。类似地，电压生成器220的尺寸不需要相同或一致，而是可以跨半导体芯片205变化。
55.结合图3a至图4c，本公开描述了包括多个mems装置(例如，mems装置210)、多个电压生成器(例如，本地电压生成器220)的半导体芯片(例如，半导体芯片205)的第一实施例，其中电压生成器中的每个电压生成器被配置为生成由mems装置中的一个或多个mems装置
(例如，由mems装置中的对应一个mems装置)使用的电压。半导体芯片可以是被配置为在多束sem中使用的图像形成元件的部分。半导体芯片还可以包括多个电连接(例如，用于局部电压分布的金属层235)，其中电连接中的每个电连接包括多个导线，并且其中电压生成器中的每个电压生成器被配置为：通过电连接中的一个电连接，向一个mems装置提供电压。在该第一实施例中，mems装置中的每个mems装置被配置为：生成电场，以操纵多束带电粒子显微镜(例如，扫描电子显微镜(sem)、扫描离子显微镜、透射电子显微镜(tem)或扫描质子显微镜)中的多个电子小束中的小束。
56.例如，mems装置中的每个mems装置可以是微透镜、微偏转器或消像散器。此外，mems装置和电压生成器可以被集成在半导体芯片中。
57.在半导体芯片的该第一实施例的一方面，mems装置的数目可以等于或大于电压生成器的数目。备选地，mems装置的数目可以小于电压生成器的数目。
58.在半导体芯片的该第一实施例的另一方面，mems装置被布置成子集，其中电压生成器包括用于每个子集的一个电压生成器，并且其中一个电压生成器被配置为：为相应子集中的mems装置中的每个mems装置(例如，参见图3c中的图300c)生成电压(例如，单独的电压)。一个电压生成器可以通过电连接中的一个单独的电连接向相应子集中的mems装置中的每个mems装置提供电压。相应子集中的mems装置中的每个mems装置可以是具有被施加单独电压的单个静电元件(例如，静电元件215)的微透镜。在每个子集中的mems装置的数目可以相同，或者针对不同的子集，mems装置的数目不同。此外，一个电压生成器可以位于相应子集中的mems装置的中心(例如，参见图3c中的图300c)。
59.在半导体芯片的该第一实施例的另一方面，mems装置被布置成多个子集，其中电压生成器包括用于每个子集的一个电压生成器，并且其中一个电压生成器被配置为：为相应子集中的mems装置中的每个mems装置(例如，参见图4c中的图400c)生成多个电压(例如，单独的电压)。一个电压生成器可以通过电连接中的多个电连接向相应子集中的mems装置中的每个mems装置提供多个电压。相应子集中的mems装置中的每个mems装置是具有分别被施加多个电压的多个静电元件的微偏转器或消像散器。每个子集中的mems装置的数目可以相同，或者针对不同子集，mems装置的数目不同。此外，一个电压生成器可以位于相应子集中的mems装置的中心(例如，参见图4c中的图400c)。
60.在半导体芯片的该第一实施例的另一方面，半导体芯片还可以包括被布置在半导体芯片的顶表面之上的层的堆叠(例如，参见图2中的图200)，其中层的堆叠被配置为提供一个或多个电源或电源电压(例如，用于电源的金属层250)以通过一个或多个电源层和一个或多个接地平面(例如，用于接地平面的金属层240)为电压生成器供电，一个或多个接地平面通过一个或多个接地平面层连接到电压生成器。层的堆叠可以包括多个隔离层(例如，参见隔离层130)以将一个或多个电源层和接地平面层彼此隔离。电压生成器中的每个电压生成器电连接到一个或多个电源。如上所述，层的堆叠可以具有开口或孔径，其中开口或孔径的壁可以具有金属涂层，并且可以连接到特定基准电压或接地，以避免由于电子或带电粒子积累引起的带电效应。壁也可以是诸如微透镜、微偏转器或消像散器的mems装置的部分。此外，电连接中的每个电连接通过层的堆叠将mems装置连接到相应的电压生成器。
61.本公开描述了半导体芯片(例如，半导体芯片205)的第二实施例，半导体芯片包括在半导体芯片中限定边界的多个mems装置(例如，mems装置210)、以及边界内的多个电压生
成器(例如，本地电压生成器220)，其中电压生成器中的每个电压生成器被配置为生成由mems装置中的一个mems装置使用的电压。半导体芯片可以是被配置为用于多束带电粒子显微镜(例如，sem、扫描离子显微镜、tem或扫描质子显微镜)中的图像形成元件的部分。
62.在一个示例中，mems装置可以被布置成阵列，并且边界可以被定义为阵列的外周或形成阵列的外周的mems装置。半导体芯片还可以包括位于边界内的多个电连接(例如，用于局部电压分布的金属层235)，其中电连接中的每个电连接包括一个或多个导线(例如，多个导线)，并且其中电压生成器中的每个电压生成器通过电连接中的一个电连接向一个mems装置提供电压。mems装置中的每个mems装置是微透镜、微偏转器或消像散器。mems装置的数目等于或大于电压生成器的数目，或者备选地，mems装置的数目小于电压生成器的数目。
63.在半导体芯片的该第二实施例的一方面，还存在被布置在半导体芯片的顶表面之上的层的堆叠(例如，图2中的图200)，其中层的堆叠被配置为：提供一个或多个电源或电源电压(例如，用于电源的金属层250)，以通过一个或多个电源层和一个或多个接地平面(例如，用于接地平面的金属层240)为电压生成器供电，一个或多个接地平面通过一个或多个接地平面层连接到电压生成器。
64.图5示出了根据本公开的某些方面的图500，其图示了半导体芯片(例如，半导体芯片205)的局部俯视图，半导体芯片具有被布置成组的mems装置210，并且具有用于组中的每个组的内置电压生成器220(例如，本地电压生成器)。每个组可以是基于组中的mems装置210到半导体芯片中的基准位置的距离。在该示例中，可以示出三个组，包括在中心部分中的mems装置210的第一组、包括在到半导体芯片中心的半径510a中的mems装置210的第二组，以及包括在到半导体芯片中心的半径510b中的mems装置210的第三组。
65.图500中还示出了分别用于第一组mems装置210和第二组mems装置210的两个电压生成器220a和220b。虽然出于说明的目的，针对每个组示出了单个本地电压生成器，但每个组可以具有多于一个的本地电压生成器，并且这些电压生成器不需要具有相同的尺寸或电压，并且可以被定位在不同的地方(例如，需要彼此不相邻)。
66.结合上述图3a至图4c和图5，本公开描述了包括多个mems装置(例如，mems装置210)的半导体芯片(例如，半导体芯片205)的第三实施例，其中mems装置中的每个mems装置是多个mems装置组中的一个组的部分，并且每个组是基于该组中的mems装置到半导体芯片中的基准位置的距离。在一个示例中，基准位置是由mems装置形成的网格的中心。在其他示例中，由mems装置的阵列形成的网格可以不具有中心对称形状，并且基准位置可以基于与光学轴线的对准。此外，一个组中的mems装置到半导体芯片中的基准位置的距离可以与另一个组中的mems装置到半导体芯片中的基准位置的距离不同。半导体芯片还可以包括多个电压生成器(例如，本地电压生成器220)，其中电压生成器中的每个电压生成器被配置为生成由mems装置中的一个mems装置使用的电压。半导体芯片可以是被配置为在多束sem中使用的图像形成元件的部分，并且基准位置可以与如上所述的sem的光学轴线重合或对准。半导体芯片还可以包括多个电连接(例如，用于局部电压分布的金属层235)，其中电连接中的每个电连接包括一个或多个导线(例如，多个导线)，并且其中电压生成器中的每个电压生成器被配置为通过电连接中的一个电连接向一个mems装置提供电压。
67.在半导体芯片的该第三实施例的一个方面，mems装置中的每个mems装置被配置
为：生成电场，以操纵多束带电粒子显微镜中的多个电子小束中的小束。附加地或备选地，mems装置在半导体芯片中限定边界(例如，通过mems装置的阵列的外周)，并且电压生成器和电连接位于边界内。
68.在半导体芯片的该第三实施例的其他方面，mems装置中的每个mems装置是微透镜、微偏转器或消像散器。mems装置的数目等于或大于电压生成器的数目，或者备选地，mems装置的数目小于电压生成器的数目。此外，可以存在与每个mems装置组相关联的多于一个的电压生成器。
69.图6示出了根据本公开的一些方面的图600，其图示了具有mems装置(例如，mems装置210)和内置电压生成器(例如，本地电压生成器220)的半导体芯片(例如，半导体芯片205)对初级电压和次级电压的使用。
70.如图600中所示，被施加到mems装置210中的一个mems装置(或被施加到mems装置210的静电元件215中的一个静电元件)的电压可以来自于由单独的(例如，外部)电源产生或提供的初级电压610与由本地电压生成器220产生的次级电压620的相加。如上所述，这可以允许使用较小的本地电压生成器来缓解密度问题，同时提供足够高的操作电压。当该方法被应用于上面结合图5中的图500中所描述的分组技术时，初级电压610可以作为偏移或偏置电压(例如，vgroup)被提供给例如由用于接地平面的金属层240形成的组的浮置接地，而次级电压(例如，δv)由与该组相关联的本地电压生成器220产生或提供。
71.结合上述的图3a至图5和图6，本公开描述了包括多个mems装置(例如，mems装置210)和多个电压生成器(例如，本地电压生成器220)的半导体芯片(例如，半导体芯片205)的第四实施例，其中电压生成器中的每个电压生成器被配置为生成次级电压(例如，次级电压620)，该次级电压被添加到用于该电压生成器的初级电压(例如，初级电压610)，其中初级电压由单独的电压生成器提供，并且其中添加电压被mems装置中的一个mems装置使用。在一些情况下，次级电压可以小于初级电压，或者备选地，初级电压可以小于次级电压。单独的电压生成器可以是半导体芯片的外部电压生成器，或者可以被内置在半导体芯片中(尽管可以位于mems装置的阵列之外)。半导体芯片可以是被配置为在多束带电粒子显微镜中使用的图像形成元件的部分。半导体芯片还可以包括多个电连接(例如，用于局部电压分布的金属层235)，其中电连接中的每个电连接包括一个或多个导线(例如，多个导线)，并且其中电压生成器中的每个电压生成器被配置为：通过电连接中的一个电连接向一个mems装置提供电压。
72.在半导体芯片的该第四实施例的一方面，mems装置中的每个mems装置是多个mems装置组中的一个组的部分(例如，参见图5中的图500)，并且每个组是基于该组中的mems装置到半导体芯片中的基准位置的距离。半导体芯片可以包括用于每个mems装置组的单独的浮置接地，其中每个组使用相同的初级电压，并且初级电压通过用于该组的浮置接地被提供(例如，作为偏移或偏置电压被施加到浮置接地)。半导体芯片可以具有附加的电连接，以将浮置接地中的每个浮置接地连接到相应的单独电压生成器。在一些情况下，被施加到一个浮置接地和相应的mems装置组的初级电压不同于被施加到另一浮置接地和相应的mems装置组的初级电压。
73.在半导体芯片的该第四实施例的一方面，组中的一个组中的mems装置中的每个mems装置是具有多个静电元件(例如，静电元件215)的微透镜、微偏转器或消像散器，并且
与该组相关联的电压生成器中的一个电压生成器生成多个单独的电压，这些电压被分别施加到该组中的mems装置中的至少一个mems装置的多个静电元件。针对任一个组，由该组中的mems装置中的一个mems装置使用的添加电压可以与该组中的mems装置中的另一mems装置使用的添加电压不同。此外，针对任一个组，由该组中的mems装置中的一个mems装置使用的添加电压可以与该组中的mems装置中的另一个mems装置使用的添加电压相同。
74.图7a和图7b分别示出了根据本公开的一些方面的图700a和图700b，其进一步图示了具有mems装置和内置电压生成器的半导体芯片对组级电压的使用。例如，图700a示出了两个mems装置210a、210b。在该示例中，两个mems装置210a、210b是相同组的部分(参见虚线中的公共圆，其表示距基准点相同的半径)。此外，mems装置210a、210b两者都是具有单个静电元件215的微透镜。如上所述，针对每个组，可以存在一个或多个本地电压生成器220(未示出)，因此不同的mems装置可以在相同的组中，以接收相同或不同的电压。在该示例中，被施加到mems装置210a的电压v1可以与被施加到mems装置210b的电压v2相同或不同。尽管图700a没有示出电压生成器，但是与mems装置210a、210b两者相关联的组可以具有：单个电压生成器220，其向mems装置210a、210b两者提供相同电压；单个电压生成器220，其向mems装置210a、210b两者提供不同电压；两个不同的电压生成器220，一个向mems装置210a提供电压，另一个向mems装置210b提供相同的电压；或两个不同的电压生成器220，一个向mems装置210a提供电压，另一个向mems装置210b提供不同电压。在这些配置中的每个配置中，被施加的电压可以是基于初级电压和次级电压，初级电压由单独的电压生成器通过用于该组的浮置接地来提供，次级电压由本地电压生成器220提供。
75.图700b示出了两个mems装置210c、210d。在该示例中，两个mems装置210c、210d是相同组的部分(参见虚线中的公共圆，其表示距基准点相同的半径)。此外，mems装置210c、210d两者都是具有多个静电元件215的微偏转器或消像散器。如上所述，针对每个组，可以存在一个或多个本地电压生成器220(未示出)，因此不同的mems装置可以在相同组中，以接收相同或不同的电压。在该示例中，被施加到mems装置210c的电压v1a、v1b、v1c和v1d可以与被施加到mems装置210d的相应电压v2a、v2b、v2c和v2d相同或不同。尽管图700b没有示出电压生成器，但是与mems装置210c、210d两者相关联的组可以具有：向mems装置210c、210d两者提供相同电压的单个电压生成器220、向mems装置210c、210d提供不同电压的单个电压生成器220，或以向mems装置210c、210d两者提供相同或不同电压的多个电压生成器220。在这些配置中的每个配置中，被施加的电压可以是基于初级电压和次级电压，初级电压由单独的电压生成器通过针对该组的浮置接地被提供，次级电压由本地电压生成器220提供。
76.上面分别结合图7a和图7b中的图700a和图700b描述的特征，可以与上面针对半导体芯片(例如，半导体芯片205)描述的实施例中的一个或多个实施例结合使用。此外，这些实施例中的每个实施例的方面可以被组合，来产生半导体芯片的附加实施例。
77.可以使用以下条款进一步描述实施例：
78.1.一种半导体芯片，包括：
79.多个微机电系统(mems)装置；
80.多个电压生成器，电压生成器中的每个电压生成器被配置为：生成由mems装置中的对应的一个或多个mems装置使用的电压；以及
81.多个电连接，电压生成器中的每个电压生成器被配置为：通过电连接中的一个或
多个电连接，向一个或多个mems装置提供电压，
82.其中mems装置中的每个mems装置被配置为：生成电场以操纵多束带电粒子显微镜中的多个电子小束中的电子小束。
83.2.根据条款1的半导体芯片，其中带电粒子显微镜包括扫描电子显微镜(sem)、扫描离子显微镜、透射电子显微镜(tem)或扫描质子显微镜中的一者。
84.3.根据条款1的半导体芯片，其中mems装置中的每个mems装置是微透镜、微偏转器或消像散器。
85.4.根据条款1的半导体芯片，其中mems装置的数目等于或大于电压生成器的数目。
86.5.根据条款1的半导体芯片，其中mems装置的数目小于电压生成器的数目。
87.6.根据条款1的半导体芯片，其中电连接中的每个电连接包括多个导线。
88.7.根据条款1的半导体芯片，其中mems装置被布置成多个子集，电压生成器包括针对每个子集的一个电压生成器，并且一个电压生成器被配置为：为相应子集中的mems装置中的每个mems装置生成电压。
89.8.根据条款7的半导体芯片，其中一个电压生成器被配置为：通过电连接中的单独的一个电连接，向相应子集中的mems装置中的每个mems装置提供电压。
90.9.根据条款7的半导体芯片，其中相应子集中的mems装置中的每个mems装置是微透镜，微透镜具有被施加电压的单个静电元件。
91.10.根据条款7的半导体芯片，其中每个子集中的mems装置的数目相同。
92.11.根据条款7的半导体芯片，其中针对不同的子集，mems装置的数目不同。
93.12.根据条款7的半导体芯片，其中一个电压生成器位于相应子集中的mems装置的中心。
94.13.根据条款1的半导体芯片，其中mems装置被布置成多个子集，电压生成器包括针对每个子集的一个电压生成器，并且一个电压生成器被配置为：为相应子集中的mems装置中的每个mems装置生成多个电压。
95.14.根据条款13的半导体芯片，其中一个电压生成器被配置为：通过电连接中的多个单独的电连接，向相应子集中的mems装置中的每个mems装置提供多个电压。
96.15.根据条款13的半导体芯片，其中相应子集中的mems装置中的每个mems装置是微偏转器或消像散器，微偏转器或消像散器具有分别被施加多个电压的多个静电元件。
97.16.根据条款13的半导体芯片，其中每个子集中的mems装置的数目相同。
98.17.根据条款13的半导体芯片，其中针对不同的子集，每个子集中的mems装置的数目不同。
99.18.根据条款13的半导体芯片，其中一个电压生成器位于相应子集中的mems装置的中心。
100.19.根据条款1的半导体芯片，还包括被布置在半导体芯片的顶表面之上的层的堆叠，层的堆叠被配置为：通过一个或多个电源层提供一个或多个电源以向电压生成器供电，并且提供通过一个或多个接地平面层连接到电压生成器的一个或多个接地平面。
101.20.根据条款19的半导体芯片，其中层的堆叠还包括多个隔离层，以将一个或多个电源层与接地平面层彼此隔离。
102.21.根据条款19的半导体芯片，其中层的堆叠具有开口，其中开口的壁具有金属涂
层并且连接到基准电压或接地，并且被配置为避免或减少由于电子或带电粒子积累引起的带电效应。
103.22.根据条款19的半导体芯片，其中电压生成器中的每个电压生成器连接到一个或多个电源。
104.23.根据条款19的半导体芯片，其中电压生成器中的每个电压生成器连接到一个或多个接地平面。
105.24.根据条款19的半导体芯片，其中电连接中的每个电连接通过层的堆叠将mems装置连接到相应的电压生成器。
106.25.根据条款1的半导体芯片，其中mems装置和电压生成器被集成在半导体芯片中。
107.26.根据条款1的半导体芯片，其中半导体芯片是被配置为在多束sem中被使用的图像形成元件的部分。
108.27.一种半导体芯片，包括：
109.多个微机电系统(mems)装置，在半导体芯片中限定边界；
110.位于边界内的多个电压生成器，电压生成器中的每个电压生成器被配置为：生成由mems装置中的一个或多个mems装置使用的电压；以及
111.位于边界内的多个电连接，电压生成器中的每个电压生成器被配置为：通过电连接中的一个或多个电连接，向一个或多个mems装置提供电压。
112.28.根据条款27的半导体芯片，其中mems装置中的每个mems装置是微透镜、微偏转器或消像散器。
113.29.根据条款27的半导体芯片，其中mems装置的数目等于或大于电压生成器的数目。
114.30.根据条款27的半导体芯片，其中mems装置的数目小于电压生成器的数目。
115.31.根据条款27的半导体芯片，其中电连接中的每个电连接包括多个导线。
116.32.根据条款27的半导体芯片，还包括被布置在半导体芯片的顶表面之上的层的堆叠，层的堆叠被配置为：通过一个或多个电源层来提供一个或多个电源以向电压生成器供电，并且提供通过一个或多个接地平面层连接到电压生成器的一个或多个接地平面。
117.33.根据条款27的半导体芯片，其中半导体芯片是被配置为用于多束带电粒子显微镜中的图像形成元件的部分。
118.34.根据条款33的半导体芯片，其中带电粒子显微镜包括扫描电子显微镜(sem)、扫描离子显微镜、透射电子显微镜(tem)或扫描质子显微镜中的一者。
119.35.一种半导体芯片，包括：
120.多个微机电系统(mems)装置，mems装置中的每个mems装置是多个mems装置组中的一个组的部分，并且每个组是基于组中的mems装置到半导体芯片中的基准位置的距离；
121.多个电压生成器，电压生成器中的每个电压生成器被配置为：生成由mems装置中的一个或多个mems装置使用的电压；以及
122.多个电连接，电压生成器中的每个电压生成器被配置为：通过电连接中的一个或多个电连接，向一个或多个mems装置提供电压。
123.36.根据条款35的半导体芯片，其中mems装置中的每个mems装置被配置为：生成电
场以操纵多束带电粒子显微镜中的多个电子小束中的小束。
124.37.根据条款36的半导体芯片，其中带电粒子显微镜包括扫描电子显微镜(sem)、扫描离子显微镜、透射电子显微镜(tem)或扫描质子显微镜中的一者。
125.38.根据条款35的半导体芯片，其中mems装置在半导体芯片中限定边界，并且电压生成器和电连接位于边界内。
126.39.根据条款35的半导体芯片，其中mems装置中的每个mems装置是微透镜、微偏转器或消像散器。
127.40.根据条款35的半导体芯片，其中mems装置的数目等于或大于电压生成器的数目。
128.41.根据条款35的半导体芯片，其中mems装置的数目小于电压生成器的数目。
129.42.根据条款35的半导体芯片，其中电连接中的每个电连接包括多个导线。
130.43.根据条款35的半导体芯片，其中基准位置与多束带电粒子显微镜的光学轴线对准。
131.44.根据条款43的半导体芯片，其中半导体芯片是被配置为用于多束带电粒子显微镜的图像形成元件的部分，并且由mems装置形成的网格的中心与多束带电粒子显微镜的光学轴线对准。
132.45.根据条款35的半导体芯片，其中一个组中的mems装置到半导体芯片中的基准位置的距离不同于另一组中的mems装置到半导体芯片中的基准位置的距离。
133.46.根据条款35的半导体芯片，其中存在与每个mems装置组相关联的一个或多个电压生成器。
134.47.一种半导体芯片，包括：
135.多个微机电系统(mems)装置；
136.多个电压生成器，电压生成器中的每个电压生成器被配置为生成次级电压，次级电压被添加到用于该电压生成器的初级电压，初级电压由单独的电压生成器提供，并且添加电压由mems装置中的一个或多个mems装置使用；以及
137.多个电连接，电压生成器中的每个电压生成器被配置为：通过电连接中的一个或多个电连接来向一个mems装置提供电压。
138.48.根据条款47的半导体芯片，其中次级电压小于初级电压。
139.49.根据条款47的半导体芯片，其中初级电压小于次级电压。
140.50.根据条款47的半导体芯片，其中单独的电压生成器是半导体芯片的外部电压生成器。
141.51.根据条款47的半导体芯片，其中单独的电压生成器被内置在半导体芯片中。
142.52.根据条款47的半导体芯片，其中mems装置中的每个mems装置是多个mems装置组中的一个组的部分，并且每个组是基于组中的mems装置到半导体芯片中的基准位置的距离。
143.53.根据条款52的半导体芯片，还包括用于每个mems装置组的单独的浮置接地，每个组使用相同的初级电压，并且初级电压通过用于组的浮置接地来提供。
144.54.根据条款53的半导体芯片，还包括附加电连接，以将浮置接地中的每个浮置接地连接到相应的单独电压生成器。
145.55.根据条款53的半导体芯片，其中被施加到一个浮置接地和相应mems装置组的初级电压不同于被施加到另一浮置接地和相应mems装置组的初级电压。
146.56.根据条款52的半导体芯片，其中组中的一个组中的mems装置中的每个mems装置是具有多个静电元件的微透镜、微偏转器或消像散器，并且与组相关联的电压生成器中的一个电压生成器生成多个电压，多个电压被分别施加到组中的mems装置中的至少一个mems装置的多个静电元件。
147.57.根据条款52的半导体芯片，其中针对任何一个组，由该组中的mems装置中的一个mems装置使用的添加电压不同于由该组中的mems装置中的另一mems装置使用的添加电压。
148.58.根据条款52的半导体芯片，其中针对任何一组，由该组中的mems装置中的一个mems装置使用的添加电压与由该组中的mems装置中的另一mems装置使用的添加电压相同。
149.本公开(其包括图1a至图7b及其相应的描述)提供了改进在sem系统中使用的电子小束数目的可扩展性的各种技术。例如，本公开描述了内置本地电压生成器的使用，其降低了对繁琐连接的需求并且允许图像形成元件中的mems装置的更高密度。此外，针对不同mems装置组的浮置接地的使用实现了较小的本地电压生成器，进一步实现了图像形成元件中的mems装置的更高密度，并且因此实现了更大数目的电子小束以获得提高的检查生产量。
150.应当理解，所描述的实施例不是相互排斥的，并且结合一个示例实施例描述的元件、组件、材料或步骤可以以合适的方式与其他实施例组合或从其他实施例中去除以实现期望的设计目标。
151.如本文所使用的，除非另外具体说明，否则术语“或”涵盖所有可能的组合，除非不可行。例如，如果声明组件可以包括a或b，则除非另外明确说明或不可行，组件可以包括a或b、或a和b。作为第二示例，如果声明组件可以包括a、b或c，则除非另有明确说明或不可行，组件可以包括a或b或c、或a和b、或a和c、或b和c、或a和b和c。
152.此外，除非另有说明或从上下文中清楚地指向单数形式，否则本技术和所附权利要求中使用的冠词“一”和“一个”通常应当被解释为表示“一个或多个”。
153.在权利要求中使用附图标记或附图参考标签旨在促进对权利要求的解释。这种使用不应当被解释为必须将那些权利要求的范围限制在对应图中所示的实施例或实施方式。
154.应当进一步理解，本领域技术人员可以在不脱离所附权利要求中表达的范围的情况下，对为了说明所描述的方面或实施例的性质而描述和示出的部件的细节、材料和布置进行各种改变。