DE1218073B - Process for the production of surface barrier detectors for nuclear radiation - Google Patents
Process for the production of surface barrier detectors for nuclear radiationInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von Oberflächenbarriere-Detektoren für Kernstrahlung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Oberflächenbarriere-Detektoren für Kernstrahlung aus p-leitendem Silizium. Ein Anwendungsgebiet dieser Detektoren ist beispielsweise die Messung kernphysikalischer Spektren.Process for the production of surface barrier detectors for nuclear radiation The invention relates to a method for producing surface barrier detectors for nuclear radiation from p-conducting silicon. One area of application for these detectors is for example the measurement of nuclear physics spectra.
Bei der Herstellung von Silizium-Detektoren für Kernstrahlung geht man von hochgereinigtem Silizium aus, das aber trotz aller Reinigungsverfahren noch äußerst geringe Mengen Bor enthält. Selbst Silizium höchster Reinheit ist wegen dieser Beimischungen daher sogenanntes p-leitendes Silizium. Durch Hinzugabe von bestimmten Verunreinigungen (sogenanntes Dotieren) wird nun dieses p-leitende Silizium in n-leitendes Silizium umgewandelt. Um Halbleiterdetektoren zu erhalten, wird auf diesem n-leitenden Ausgangsmaterial eine p-leitende Schicht erzeugt. Dieses Herstellungsverfahren bringt den Nachteil mit sich, daß die Umwandlung des p-leitenden Siliziums in -n-leitendes Silizium mit .einer thermischen Behandlung des Materials bei Temperaturen von 600 bis 1300° C verbunden ist, wodurch die Lebensdauer der Minoritätsladungsträger bedeutend herabgesetzt wird.In the manufacture of silicon detectors for nuclear radiation is important one starts with highly purified silicon, but that is still the case despite all the purification processes contains extremely small amounts of boron. Even silicon of the highest purity is due these admixtures are called p-conductive silicon. By adding certain impurities (so-called doping) are now this p-conducting silicon converted into n-conductive silicon. To obtain semiconductor detectors, go to This n-type starting material produces a p-type layer. This manufacturing process brings with it the disadvantage that the conversion of the p-type silicon into -n-type Silicon with a thermal treatment of the material at temperatures of 600 up to 1300 ° C, whereby the life of the minority charge carriers is significant is reduced.
So liefert beispielsweise p-leitendes Silizium mit einem spezifischen Widerstand von 5 kOhm - cm und einer Trägerlebensdauer von 1 ms nach Umdotierung zu n-leitendem Silizium einen Widerstand von nur noch etwa 500 Ohm - cm und eine Trägerlebensdauer von etwa 200 #ts. Mit diesem n-leitendem Silizium erhält man Oberflächenbarriere-Detektoren, an die man im Mittel eine Sperrspannung von nur 200 Volt entsprechend einer Barrierentiefe von 150 @,m anlegen kann. Zur Vermeidung dieses Nachteils wurde bereits versucht, auf p-leitendem Silizium eine Oberflächenbarriere zu erzeugen, indem das p-leitende Silizium chemisch geätzt und mit Gold bedampft wurde. Dabei stellte sich heraus, daß die erzielten Oberflächenbarrieren unstabil sind und infolge ihrer sehr niedrigen Sperrspannungen (einige Volt) für die Herstellung von Oberflächenbarriere-Detektoren ungeeignet sind. In Fachkreisen hat sich daraus das Vorurteil gebildet, daß p-leitendes Silizium für eine Herstellung von Oberflächenbarriere-Detektoren in der zuletzt geschilderten Weise nicht geeignet sei.For example, it supplies p-type silicon with a specific Resistance of 5 kOhm - cm and a carrier life of 1 ms after redoping to n-conductive silicon a resistance of only about 500 Ohm - cm and one Carrier life of about 200 #ts. With this n-conductive silicon one obtains surface barrier detectors, to which one has a reverse voltage of only 200 volts on average, corresponding to a barrier depth of 150 m. To avoid this disadvantage, attempts have already been made Create a surface barrier on p-type silicon by removing the p-type Silicon was chemically etched and vaporized with gold. It turned out that the surface barriers achieved are unstable and as a result of their very low Reverse voltages (a few volts) for the manufacture of surface barrier detectors are unsuitable. In professional circles this has led to the prejudice that p-conducting Silicon for a manufacture of surface barrier detectors in the last described way is not suitable.
Es ist weiter bekannt, daß Behandlung mit aminhaltigen Substanzen auf n-leitendem Silizium stark n-leitende Schichten erzeugt, was in diesem Fall jedoch für die Herstellung von Detektoren von Nachteil ist.It is also known that treatment with amine-containing substances strongly n-conductive layers are produced on n-conductive silicon, which in this case however, is disadvantageous for the manufacture of detectors.
Der Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung von Oberflächenbarriere-Detektoren, die den Anforderungen der kernphysikalischen Meßtechnik gerecht werden. Gleichzeitig soll damit das erwähnte Vorurteil entkräftet werden.The purpose of the invention is to create surface barrier detectors, which meet the requirements of nuclear physics measurement technology. Simultaneously this is intended to invalidate the aforementioned prejudice.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Behandlung eines aus p-leitendem Silizium bestehenden Halbleiterkörpers so und mit solchen Mitteln vorzunehmen, daß eine stabile tiefe Oberflächenbarriere entsteht. Die Trägerlebensdauer soll dabei nicht verringert werden.The invention is based on the object of treating a to make p-conductive silicon existing semiconductor body in such a way and with such means, that a stable deep surface barrier is created. The carrier life should not be reduced in the process.
Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß p-leitende Siliziumscheiben nach an sich bekannter Vorbehandlung zur Herstellung einer stabilen Oberflächenbarriere mit aminhaltigen Substanzen behandelt, anschließend längere Zeit an Luft gelagert und dann in an sich bekannter Weise mit Gold bedampft werden.According to the invention, the object is achieved in that p-conductive Silicon wafers after pretreatment known per se to produce a stable one Surface barrier treated with amine-containing substances, then longer Time stored in air and then vaporized with gold in a manner known per se.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß die Behandlung mit einer aminhaltigen Substanz dadurch vorgenommen wird, daß zum an sich bekannten Aufkleben von Kontaktkörpern auf die Siliziumscheiben ein einen aminhaltigen Härter enthaltendes Epoxydharz verwendet wird. Es ist auch vorteilhaft, wenn nach dem Ankleben der Kontaktkörper eine aminhaltige Substanz auf die an der Stoßstelle zwischen der Oberfläche der Siliziumscheibe und dem Kontaktkörper frei liegende Klebstofffläche aufgebracht wird. Die Bedampfung mit Gold wird erfindungsgemäß erst nach einer durch die Behandlung und die Lagerung an Luft eintretenden Verfärbung der Oberfläche der Siliziumscheibe vorgenommen.The invention also provides that the treatment with an amine Substance is made in that the known gluing of contact bodies An epoxy resin containing an amine-containing hardener is used on the silicon wafers will. It is also advantageous if, after gluing the contact body, an amine-containing Substance on the at the joint between the surface of the silicon wafer and the contact body exposed adhesive surface is applied. The steaming With gold is according to the invention only after one through the treatment and the storage discoloration of the surface of the silicon wafer occurring in air.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß unter der Verwendung von p-leitendem Silizium Detektoren hergestellt werden können, die sich mit hohen Sperrspannungen (bis zu 400 Volt) betreiben lassen. Weiterhin ermöglicht der Wegfall einer Dotierung bei gleichem Ausgangsmaterial größere Barrieretiefen. So können beispielsweise bei Verwendung von p-leitendem Silizium mit einem spezifischen Widerstand von 5 kOhm - cm Barrieretiefen von etwa 400 bis 500 [,m erzielt werden. Auch bleibt die Trägerlebensdauer und die Homogenität des Halbleiterkörpers erhalten. Um mit dem bisher bekannten Verfahren des Dotierens zum annähernd gleichen Ergebnis zu kommen, muß als Ausgangsmaterial p-leitendes Silizium mit einem spezifischen Widerstand von 50 kOhm - cm eingesetzt werden, wobei zu erwähnen ist, daß dabei der notwendige Aufwand wesentlich größer als bei dem erfindungsgemäßen Oberflächenbarriere-Detektor ist. Die erfindungsgemäßen Detektoren zeigen beim Betrieb mit geringen Teilchendichten keinerlei Alterungserscheinungen und ändern auch im Vakuum nicht ihre Eigenschaften.The advantage of the invention is that using Detectors of p-type silicon can be manufactured that deal with high Allow reverse voltages (up to 400 volts) to operate. Furthermore, the omission allows a doping with the same starting material greater barrier depths. So can for example when using p-conductive silicon with a specific resistance of 5 kOhm - cm barrier depths of about 400 up to 500 [, m achieved will. The carrier life and the homogeneity of the semiconductor body also remain obtain. In order to be approximately the same with the previously known method of doping To get a result, p-type silicon with a specific starting material must be used Resistance of 50 kOhm - cm can be used, whereby it should be mentioned that here the effort required is significantly greater than with the surface barrier detector according to the invention is. The detectors according to the invention show when operated with low particle densities no signs of aging and do not change their properties even in a vacuum.
An Hand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail using an exemplary embodiment will.
P-leitendes Silizium mit einem spezifischen Widerstand von 10 kOhm - cm wird in Scheiben von 12 mm Durchmesser und 0,5 mm Dicke geschnitten und danach deren Oberfläche in an sich bekannter Weise durch Läppen und Ätzen bearbeitet.P-conductive silicon with a specific resistance of 10 kOhm - cm is cut into slices of 12 mm in diameter and 0.5 mm in thickness, and then the surface of which is processed in a manner known per se by lapping and etching.
Die Behandlung des Halbleiterkörpers mit einer aminhaltigen Substanz kann in der Weise vorgenommen werden, daß die kreisringförmigen Kontaktkörper entweder mit einem einen aminhaltigen Härter enthaltenden Epoxydharz aufgeklebt werden, oder indem bei Verwendung eines nichtaminhaltigen Klebstoffes, beispielsweise Silikonharz, nachfolgend auf die Klebestoffläche zwischen dem Halbleiterkörper und dem Kontaktkörper eine aminhaltige Substanz, beispielsweise Diäthylentriamin, aufgebracht wird. Die Menge der zu verwendenden aminhaltigen Substanz ist abhängig von der geometrischen Gestaltung der verwendeten Teile. Für die Behandlung erscheinen alle Arten der Amine geeignet. Nach dem Prozeß der Behandlung werden die Scheiben einige Stunden oder Tage an Luft gelagert, bis eine leichte Verfärbung des Halbleiterkörpers sichtbar ist. Anschließend werden die Vor- und Rückseite mit Gold bedampft. Die aufgedampfte Goldschicht soll etwa eine Stärke von 0,2 mg/cm2 aufweisen. Der so entstandene Oberflächenbarriere-Detektor wird in bekannter Weise mit Kontaktstiften versehen und in ein Gehäuse montiert.The treatment of the semiconductor body with an amine-containing substance can be made in such a way that the annular contact body either be glued on with an epoxy resin containing an amine-containing hardener, or by using a non-amine-containing adhesive, e.g. silicone resin, subsequently on the adhesive surface between the semiconductor body and the contact body an amine-containing substance, for example diethylenetriamine, is applied. the The amount of amine-containing substance to be used depends on the geometric Design of the parts used. All kinds of amines appear for the treatment suitable. After the process of treatment, the slices will become a few hours or more Stored in air for days until a slight discoloration of the semiconductor body is visible is. Then the front and back are vapor-coated with gold. The vaporized one The gold layer should have a thickness of approximately 0.2 mg / cm2. The resulting surface barrier detector is provided with contact pins in a known manner and mounted in a housing.
Claims (3)
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Cited By (1)
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| DE2112812A1 (en) * | 1971-03-17 | 1972-10-19 | Licentia Gmbh | Semiconductor component |
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1963
- 1963-11-18 DE DEZ10476A patent/DE1218073B/en active Pending
Non-Patent Citations (1)
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