JP2000323741A - Fabrication of drift type silicon radiation detector having p-n junction - Google Patents

Fabrication of drift type silicon radiation detector having p-n junction

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JP2000323741A JP2000066471A JP2000066471A JP2000323741A JP 2000323741 A JP2000323741 A JP 2000323741A JP 2000066471 A JP2000066471 A JP 2000066471A JP 2000066471 A JP2000066471 A JP 2000066471A JP 2000323741 A JP2000323741 A JP 2000323741A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a detector having undeterirative characteristics and insusceptible to environment by forming a P-N junction without requiring any polishing after ending drift of impurities. SOLUTION: The method for fabricating a drift type silicon radiation detector comprises a step of forming an oxide film on the first and second planes of a semiconductor substrate by heating the semiconductor substrate in oxygen atmosphere after being cleaned, a photoprocess step for removing a diffused part, a first diffusion step of first impurities, and a second diffusion step of second impurities. A P-N junction is formed on the boundary of a first diffusion layer and a drift region extending from a second diffusion layer to the first diffusion layer. High resistance of the drift layer means a low carrier concentration and since the a depletion layer has a thickness equal to the effective thickness of the detector when the depletion layer is spread more under low voltage, a thicker detector can be formed as the carrier concentration decreases. Consequently, the detector has a sufficient resolution of 1.96%.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン放射線検
出器の製造方法に関し、より詳しくは、PN接合部分を
有するドリフト型シリコン放射線検出器の製造方法に関
する。
The present invention relates to a method of manufacturing a silicon radiation detector, and more particularly, to a method of manufacturing a drift type silicon radiation detector having a PN junction.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のシリコン放射線検出器の製造方法
は、図1に描かれているように、以下の過程を有するも
のであった。 (1)シリコンウエハ1の洗浄(図2A) (2)不純物拡散(図2B) (3)不純物ドリフト(図2C) (4)研磨仕上げ(不純物拡散層とは反対の面の研磨仕
上げ)(図2D) (5)金属の蒸着(表面障壁を形成する)(図2E) (6)接着(マウント) (7)電極蒸着 上記過程(3)の不純物のドリフトにおいて、ウエハの
中央部に比べウエハの周縁部でのドリフト速度が高いた
めに、周縁部で不純物4(図2C)がウエハの反対側の
面に達したときには、中央部では、依然として不純物が
ウエハの反対側の面に達していない。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 1, a conventional method for manufacturing a silicon radiation detector has the following steps. (1) Cleaning of silicon wafer 1 (FIG. 2A) (2) Impurity diffusion (FIG. 2B) (3) Impurity drift (FIG. 2C) (4) Polishing finish (polishing finish on the surface opposite to the impurity diffusion layer) (FIG. 2D) (5) Metal deposition (forms a surface barrier) (FIG. 2E) (6) Adhesion (mount) (7) Electrode deposition In the impurity drift in the above step (3), the wafer is compared with the central part of the wafer. Due to the high drift speed at the periphery, when the impurity 4 (FIG. 2C) reaches the opposite surface of the wafer at the periphery, the impurity still does not reach the opposite surface of the wafer at the center.

【0003】ドリフトの妨げとなる不純物(リン、等)
や欠陥は、ウエハの外周部に比べ中心部に多いために、
ドリフト速度はウエハの外周部で比較的高くなる。ウエ
ハの中心部に不純物や欠陥が多い理由は、結晶成長時、
液体から固体になるとき、一般に不純物や欠陥が後で固
まる部分に追いやられるので、切り出した1ウエハに着
目すると、外周部よりも後で固まったと考えられる中心
部分に不純物や欠陥が多くなるということである。
[0003] Impurities (phosphorus, etc.) that hinder drift
And defects are more in the center than in the outer periphery of the wafer,
The drift speed is relatively high at the outer periphery of the wafer. The reason why there are many impurities and defects in the center of the wafer is that during crystal growth,
When a liquid is changed to a solid, impurities and defects are generally rejected to a portion that hardens later. Therefore, focusing on one cut wafer, impurities and defects increase in a central portion that is considered to be hardened later than the outer peripheral portion. It is.

【0004】ドリフト法は、Si中のP型不純物Bによ
る正孔を、N型不純物Liによる電子で補償し、中性領
域を作ってゆくものである。そのため、Liの進む速度
は、B濃度と関係する。Si基板は、B不純物をドープ
されたP型だが、後で拡散されるB領域は、基板より3
桁ほど多い高濃度層になっている。そのため、後に拡散
されたB領域にドリフトされたLiが達すると、その部
分では、Li補償に相当の時間がかかり、停止している
ように見える。
[0004] In the drift method, holes due to P-type impurities B in Si are compensated by electrons due to N-type impurities Li to form a neutral region. Therefore, the speed at which Li advances is related to the B concentration. The Si substrate is a P type doped with a B impurity, but the B region diffused later is 3
It is a high concentration layer that is as many as an order of magnitude. Therefore, when the drifted Li reaches the B region diffused later, it takes a considerable time for Li compensation in that portion, and it appears that the Li has stopped.

【0005】このため、上記過程(4)の研磨仕上げを
して、中央部の不純物のドリフト層が現れるまでウエハ
の反対側の面を研磨(図2D)して、反対側の面全体に
ドリフトされた不純物4(図2D)が現れているように
しなければならない。
[0005] For this reason, the surface of the opposite side of the wafer is polished (FIG. 2D) until the drift layer of the impurity in the center appears by performing the polishing in the above step (4), and the entire surface on the opposite side is drifted. Impurity 4 (FIG. 2D) must appear.

【0006】このような従来の方法には、以下の様な問
題点があった。 (ア)不純物のドリフトが終了したのちに研磨仕上げを
必要とする。 (イ)不純物のドリフトの後に、表面障壁を形成するた
めの金属の蒸着する過程(5)を必要とする。この金属
を蒸着する過程は、蒸着される金属を高温(500℃以
上)で処理する。これに対して、既に形成された不純物
ドリフト層は、150℃程度の温度で、不純物拡散層を
ドリフトさせて形成されたものなので、このような高温
度の蒸着過程により、破壊されるおそれがある。 (ウ)このような従来の方法で製造されたドリフト型シ
リコン検出器では、表面障壁型ダイオードが形成される
ことになるので、周囲環境(圧力変化、湿度、埃など)
に影響され易く、特性の劣化を起こしやすい。表面障壁
型では、電極金属とSiとの間でダイオード特性を決定
しているので、周囲環境(圧力、湿度、埃、など)に弱
い。例えば、電極金属に傷などついた場合、表面障壁型
は、完全に劣化してしまう。 (エ)ウエハを形成するシリコン基材内の不純物分布の
不均一性により、不純物のドリフト速度が、不均一とな
り、大口径(直径3インチ以上)で厚い(5mm以上)
の検出器を製作するのは困難である。厚い検出器が必要
とされる理由として、次の様なことがあげられる。即
ち、検出器の厚みにより、ノイズの原因となる電気容量
を小さくできるので、検出器としての性能が向上すると
いうことである。その理由は、電気容量Cと検出器の厚
みdとの間には、以下の式で与えられる関係がある。
[0006] Such a conventional method has the following problems. (A) Polishing is required after the drift of impurities is completed. (A) After the impurity drift, a step (5) of depositing a metal to form a surface barrier is required. In the process of depositing the metal, the deposited metal is treated at a high temperature (500 ° C. or higher). On the other hand, the already formed impurity drift layer is formed by drifting the impurity diffusion layer at a temperature of about 150 ° C., and may be destroyed by such a high-temperature deposition process. . (C) In the drift type silicon detector manufactured by such a conventional method, since a surface barrier type diode is formed, the surrounding environment (pressure change, humidity, dust, etc.)
And the characteristics are easily degraded. The surface barrier type is vulnerable to the surrounding environment (pressure, humidity, dust, etc.) because the diode characteristics are determined between the electrode metal and Si. For example, if the electrode metal is damaged, the surface barrier type is completely deteriorated. (D) Due to the non-uniformity of the impurity distribution in the silicon base material forming the wafer, the drift speed of the impurity becomes non-uniform, and it is large in diameter (3 inches or more in diameter) and thick (5 mm or more).
Is difficult to fabricate. The reason why a thick detector is required is as follows. That is, the capacitance as a cause of noise can be reduced by the thickness of the detector, so that the performance as the detector is improved. The reason is that there is a relationship given by the following equation between the capacitance C and the thickness d of the detector.

【0007】C = εsε0S/d ここで、εsはシリコンの比誘電率、ε0は真空中の誘電
率、Sは検出器の面積を、各々表している。特に、大面
積検出器では、この厚みが重要な要素となる。
C = ε s ε 0 S / d Here, ε s represents the relative permittivity of silicon, ε 0 represents the permittivity in a vacuum, and S represents the area of the detector. In particular, in a large area detector, this thickness is an important factor.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
の製造方法により製造された、シリコン放射線検出器の
問題点、及び製造方法の難点を解決するために、PN接
合型ダイオードを形成し、劣悪な環境にも強い厚みのあ
るシリコン放射線検出器を製造することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the problems of the silicon radiation detector manufactured by the above-mentioned conventional manufacturing method and the difficulties of the manufacturing method, the present invention forms a PN junction type diode. Another object of the present invention is to manufacture a silicon radiation detector having a thickness that is strong even in a bad environment.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、PN接合部分を有するドリフト型シ
リコン放射線検出器の製造方法であって、第1導電型の
半導体基板を洗浄する洗浄過程と、前記半導体基板を酸
素雰囲気内で加熱して、前記半導体基板の第1の主面
と、前記第1の主面とは反対側の第2の主面とに酸化膜
を形成する、酸化過程と、前記酸化膜のうち拡散部分を
除去する、フォトプロセス過程と、前記半導体基板の前
記第1の主面のうち前記酸化膜の前記拡散部分が除去さ
れたことにより露出された部分に、前記第1導電型の第
1の不純物からなる第1の拡散層を形成する、第1拡散
過程と、前記半導体基板の前記第2の主面うち前記酸化
膜の前記拡散部分が除去されたことにより露出された部
分に、前記第1導電型とは相異なる第2導電型の第2の
不純物からなる第2の拡散層を形成する、第2拡散過程
と、前記第2の拡散層を前記第1の主面に向けてドリフ
トさせて、前記第2の拡散層から前記第1の拡散層まで
延在する前記第2導電型のドリフト領域を形成する、ド
リフト過程であって、前記ドリフト領域と前記第1の拡
散層との境界にはPN接合が形成されている、前記ドリ
フト過程とを有することを特徴とするドリフト型シリコ
ン放射線検出器の製造方法が提供される。
To achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a drift type silicon radiation detector having a PN junction, wherein a first conductivity type semiconductor substrate is cleaned. A cleaning process, heating the semiconductor substrate in an oxygen atmosphere to form an oxide film on a first main surface of the semiconductor substrate and a second main surface opposite to the first main surface; An oxidation process; removing a diffusion portion of the oxide film; a photo process process; and a portion of the first main surface of the semiconductor substrate exposed by removing the diffusion portion of the oxide film. Forming a first diffusion layer made of a first impurity of the first conductivity type, wherein the diffusion portion of the oxide film in the second main surface of the semiconductor substrate is removed. The first conductive material Forming a second diffusion layer made of a second impurity of a second conductivity type different from the second diffusion step, and drifting the second diffusion layer toward the first main surface; Forming a drift region of the second conductivity type extending from the second diffusion layer to the first diffusion layer, wherein a drift process is performed at a boundary between the drift region and the first diffusion layer; A method for manufacturing a drift-type silicon radiation detector, comprising: the drift process in which a PN junction is formed.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図3に例示されているように、本
件出願のシリコン放射線検出器の製造方法は、以下の過
程を有するものである。 (1)シリコンウエハの洗浄 (2)酸化 (3)フォトプロセス (4)第1の不純物の拡散(図4B) (5)第2の不純物の拡散(図4C) (6)第2の不純物のドリフト(図4D) (7)研磨 (8)表面処理 (9)接着(マウント) (10)電極蒸着 以下に、本発明の製造方法について、具体例をあげなが
ら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As illustrated in FIG. 3, the method for manufacturing a silicon radiation detector of the present application includes the following steps. (1) Cleaning of silicon wafer (2) Oxidation (3) Photo process (4) Diffusion of first impurity (FIG. 4B) (5) Diffusion of second impurity (FIG. 4C) (6) Second impurity Drift (FIG. 4D) (7) Polishing (8) Surface treatment (9) Adhesion (mount) (10) Electrode deposition Hereinafter, the manufacturing method of the present invention will be described with reference to specific examples.

【0011】本発明の製造方法で使用された素材シリコ
ンウエハの具体例の性能諸元は、以下のようなものであ
る。 結晶製法 FZ法 結晶方位 <111>又は<100> ドープ剤 B(硼素) 抵抗率 100Ω・cm(から3000Ω・cm) キャリアライフタイム 1ミリ秒以上 転位密度 1000/cm2以下 P(隣)濃度 5×1012以下 O(酸素)濃度 1×1016以下 表面仕上げ ラッピング又は片面ミラー仕上げ この具体例では、第1の不純物として硼素(B)、第2
の不純物としてリチウム(Li)を用いた。第1の不純
物としては、P型不純物(アクセプタ)である、硼素
(B)、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、
亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、タリウム(Ti)
が、第2の不純物としては、N型不純物(ドナー)であ
る、リチウム(Li)、リン(P)、ヒ素(As)、ア
ンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)が、各々、用いら
れても良い。 (1)洗浄過程 最初に、ウエハを、アセトン及びメタノールで超音波洗
浄又は煮沸洗浄する、有機溶剤洗浄が行われる。次にウ
エハを王水で煮沸洗浄する。次に、ウエハを、純水又は
脱イオン水(15MΩ・cm以上)で、流水洗浄する。
最後に、エッチング液(例えば、1HF:2HNO3
1CH3COOH)により、ウエハの表面の破砕層を溶
かして除去する。 (2)酸化過程 ウエハを純酸素中で850℃で(600℃から900℃
までで)7時間に亘って加熱し、膜厚約5000オング
ストロームのSiO2膜を形成する。 (3)フォトプロセス(PEP)過程 後の拡散過程で用いられる拡散部分に形成されているS
iO2膜を除去する。拡散過程ではウエハ全体を加熱す
るので、拡散させたくない場所を酸化膜で覆う必要があ
る。 (4)B(硼素)拡散過程 PBF(Poly Boron Film)を拡散部分に塗布し、85
0℃で(600℃から900℃までで)24時間に亘っ
て加熱し、拡散の深さが0.4μm(0.2μm以上)
のB拡散層2(図4B)を形成する。 (5)Li(リチウム)拡散過程 B拡散層が形成された表面(以下、「ウエハの主面」と
いう)とは反対のウエハの表面(以下、「ウエハの反対
面」という)に、真空中(1×10-4Torr以下)
で、450℃(400℃から500℃まで)で、6分間
(3分間から15分間まで)に亘って加熱して、拡散の
深さが0.3mmから0.7mmまでのリチウム拡散層
3(図4C)を形成する。 (6)Li(リチウム)ドリフト過程 まず、ウエハ内に形成されたPN接合ダイオードの逆方
向特性が良好になるように、即ち、リーク電流が減少す
るように、Li拡散層3(図4D)の形成された表面
(Li側端面)をメサエッチング又は溝加工し、次に、
電圧1000V/cm(500V/cmから2000V
/cmまで)で、温度130±20℃で、以下の式で定
められる時間tに亘って、ドリフト処理を行なう(図4
D)。
The specifications of the specific example of the material silicon wafer used in the manufacturing method of the present invention are as follows. Crystal manufacturing method FZ method Crystal orientation <111> or <100> Doping agent B (boron) Resistivity 100 Ω · cm (to 3000 Ω · cm) Carrier lifetime 1 ms or more Dislocation density 1000 / cm 2 or less P (adjacent) concentration 5 × 10 12 or less O (oxygen) concentration 1 × 10 16 or less Surface finish Lapping or single-sided mirror finish In this specific example, boron (B) and second
(Li) was used as an impurity of the above. As the first impurity, boron (B), aluminum (Al), indium (In), which is a P-type impurity (acceptor),
Zinc (Zn), gallium (Ga), thallium (Ti)
However, lithium (Li), phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), and bismuth (Bi), which are N-type impurities (donors), may be used as the second impurities. good. (1) Cleaning Step First, an organic solvent cleaning is performed in which a wafer is ultrasonically cleaned or boiled with acetone and methanol. Next, the wafer is washed by boiling water. Next, the wafer is washed with running water with pure water or deionized water (15 MΩ · cm or more).
Finally, an etchant (eg, 1HF: 2HNO 3 :
1CH 3 COOH) to dissolve and remove the crushed layer on the surface of the wafer. (2) Oxidation process Wafer is heated at 850 ° C in pure oxygen (from 600 ° C to 900 ° C).
Heating for 7 hours to form a SiO 2 film having a thickness of about 5000 Å. (3) Photo process (PEP) process S formed in the diffusion portion used in the subsequent diffusion process
The iO 2 film is removed. Since the entire wafer is heated in the diffusion process, it is necessary to cover a portion not to be diffused with an oxide film. (4) B (boron) diffusion process PBF (Poly Boron Film) is applied to the diffusion part,
Heating at 0 ° C. (from 600 ° C. to 900 ° C.) for 24 hours, the diffusion depth is 0.4 μm (0.2 μm or more)
Is formed (FIG. 4B). (5) Li (lithium) diffusion process The surface of the wafer opposite to the surface on which the B diffusion layer is formed (hereinafter, referred to as “main surface of wafer”) (hereinafter, referred to as “opposite surface of wafer”) is placed in a vacuum. (1 × 10 -4 Torr or less)
And heated at 450 ° C. (from 400 ° C. to 500 ° C.) for 6 minutes (from 3 minutes to 15 minutes) to form a lithium diffusion layer 3 having a diffusion depth of from 0.3 mm to 0.7 mm. FIG. 4C) is formed. (6) Li (lithium) drift process First, the Li diffusion layer 3 (FIG. 4D) is formed so that the reverse characteristics of the PN junction diode formed in the wafer are improved, that is, the leakage current is reduced. The formed surface (Li side end face) is subjected to mesa etching or groove processing,
Voltage 1000V / cm (500V / cm to 2000V
/ Cm) at a temperature of 130 ± 20 ° C. for a time t defined by the following equation (FIG. 4).
D).

【0012】W=(2×μVt)1/2 (式1) ここで、Wはドリフト領域の幅[cm]、μはリチウムの
移動度[cm2/V・秒]、Vは逆バイアス電圧[V]、t
はドリフト時間[秒]を、各々、表している。
W = (2 × μVt) 1/2 (Equation 1) where W is the width [cm] of the drift region, μ is the mobility [cm 2 / V · sec] of lithium, and V is the reverse bias voltage. [V], t
Represents the drift time [sec], respectively.

【0013】このように、式1から求められるドリフト
時間tに亘るドリフト処理が終了すると、Liのドリフ
トされた部分(Liドリフト層)がウエハの半径方向に
沿った断面全体で、既に形成されているB拡散層と接
し、このLiドリフト層4(図4D)とB拡散層2(図
4D)との間にPN接合が形成される。 (7)研磨過程 透過型検出器を製作する場合には、Liドリフト過程の
後に、研磨過程が行われて、Li拡散層が完全に除去さ
れる。透過型のものを全空乏層検出器と称し、放射線の
エネルギー損失と、その時に作る電荷量を検出するため
に使用される。また、透過型でないものは、部分空乏層
検出器として使用される。 (8)表面処理過程 最初に、ウエハを純水又は脱イオン水(15MΩ・c
m)で流水洗浄する、純水洗浄が行われる。次に、ウエ
ハをアセトン及びメタノールで超音波洗浄又は煮沸洗浄
する、有機溶剤洗浄が行われる。次に、ウエハを王水で
煮沸洗浄する、王水洗浄が行われる。次に、ウエハを純
水又は脱イオン水15MΩ・cm)で流水洗浄する、2
度目の純水洗浄が行われる。最後に、エッチング液(例
えば1HF:3HNO3)を用いて、研磨面及び側面
(B拡散層が形成された面以外の全ての面)をエッチン
グする。 (9)接着(マウント)過程 ウエハ1(図5A、図5B)を、ガラスエポキシ、アク
リル、セラミックなどの絶縁物6(図5A、図5B)
に、絶縁性接着剤で接着する。 (10)蒸着過程 真空蒸着により、ウエハの主面と反対面の両方に、A
u、Pt、Pd、Ni、Alなどの金属を蒸着して、金
属電極を形成する。
As described above, when the drift process for the drift time t obtained from Equation 1 is completed, the drifted portion of Li (Li drift layer) is already formed in the entire cross section along the radial direction of the wafer. And a PN junction is formed between the Li drift layer 4 (FIG. 4D) and the B diffusion layer 2 (FIG. 4D). (7) Polishing process When a transmission type detector is manufactured, a polishing process is performed after a Li drift process to completely remove a Li diffusion layer. The transmission type is called a total depletion layer detector, and is used to detect the energy loss of radiation and the amount of charge generated at that time. Those that are not of the transmission type are used as partial depletion layer detectors. (8) Surface treatment process First, the wafer is treated with pure water or deionized water (15 MΩ · c).
In step m), pure water cleaning is performed. Next, an organic solvent cleaning is performed by ultrasonic cleaning or boiling cleaning of the wafer with acetone and methanol. Next, aqua regia cleaning is performed in which the wafer is boiled and washed with aqua regia. Next, the wafer is washed with running water with pure water or deionized water (15 MΩ · cm).
A second pure water cleaning is performed. Finally, the polished surface and the side surfaces (all surfaces other than the surface on which the B diffusion layer is formed) are etched using an etchant (for example, 1HF: 3HNO 3 ). (9) Bonding (mounting) process The wafer 1 (FIGS. 5A and 5B) is bonded to an insulator 6 such as glass epoxy, acrylic, or ceramic (FIGS. 5A and 5B).
With an insulating adhesive. (10) Vapor deposition process By vacuum deposition, A is applied to both the main surface and the opposite surface of the wafer.
Metals such as u, Pt, Pd, Ni, and Al are deposited to form metal electrodes.

【0014】上記の本発明の製造方法で製造されたシリ
コン放射線検出器の仕様及び特性評価の結果を、以下に
示す。
The specifications and characteristics evaluation results of the silicon radiation detector manufactured by the above-described manufacturing method of the present invention are shown below.

【0015】仕様 形状 直径146mm 厚さ10mm 有効直径 114mm以上 有効厚さ 6000μm±200μm 有感領域内厚さ均一性 ±10μm以内(全面積の95
%以上の部分) 全空乏化電圧 600V 耐電圧 800V リーク電流 150μA以下(600V,25℃) 電極 側面取り出し 特性評価の結果 シリコン放射線検出器の電圧・電流特性は、図6に示す
ものとなった。特性評価試験での最小の電圧50Vでの
電流は、およそ21μAであり、最大の電圧350Vで
の電流は、およそ38μAであった。
Specifications Shape Diameter 146 mm Thickness 10 mm Effective diameter 114 mm or more Effective thickness 6000 μm ± 200 μm Thickness uniformity in sensitive area Within ± 10 μm (95% of total area)
% Or more) Total depletion voltage 600 V Withstand voltage 800 V Leakage current 150 μA or less (600 V, 25 ° C.) Electrode side surface extraction Result of characteristic evaluation The voltage / current characteristics of the silicon radiation detector are shown in FIG. The current at the minimum voltage of 50 V in the characterization test was approximately 21 μA, and the current at the maximum voltage of 350 V was approximately 38 μA.

【0016】シリコン放射線検出器の電圧・容量特性
は、図7に示すものとなった。バイアス電圧によらず、
容量がほぼ一定となっている。これは、ドリフト層の抵
抗率が非常に高いためバイアス電圧によって空乏層が大
きく拡がることはないことを表している。
FIG. 7 shows the voltage-capacity characteristics of the silicon radiation detector. Regardless of the bias voltage,
The capacity is almost constant. This indicates that the depletion layer does not greatly expand due to the bias voltage because the resistivity of the drift layer is very high.

【0017】ドリフト層の抵抗率が高いということは、
キャリア濃度が低いということで、低い電圧で空乏層が
より拡がるということである。この空乏層の厚さが、検
出器の有効厚さ(この部分に放射線が飛び込んだ時に信
号として検出されることになる)になるので、キャリア
濃度が低いほど、容易に厚い検出器が形成できる。ボロ
ン層は、0.5μm程度、リチウムドリフト層は、数m
m程度であり、ボロン層は不感層である放射線入射窓と
なるので、できるだけ薄いほうが好ましく、リチウムド
リフト層は有感部分なので、できるだけ厚いほうが好ま
しい。また、ボロン側に空乏層が拡がると、ブレークダ
ウンを起こしてしまうので、キャリア濃度を高くして、
空乏層がボロン層内に拡がらない様にしている。
The high resistivity of the drift layer means that the drift layer has a high resistivity.
The low carrier concentration means that the depletion layer expands at a low voltage. Since the thickness of the depletion layer becomes the effective thickness of the detector (which is detected as a signal when radiation enters the portion), a thicker detector can be easily formed as the carrier concentration is lower. . The boron layer is about 0.5 μm, and the lithium drift layer is several meters.
m, and the boron layer serves as a radiation incident window, which is an insensitive layer. Therefore, the thickness is preferably as thin as possible. Since the lithium drift layer is a sensitive part, it is preferably as thick as possible. Also, if the depletion layer spreads to the boron side, a breakdown will occur.
The depletion layer is prevented from expanding into the boron layer.

【0018】シリコン放射線検出器のα線分解能を求め
るために行われた測定結果を表す測定スペクトルのグラ
フを図8に示す。グラフの横軸は、チャンネルを表し、
このチャンネルはα線のエネルギーに対応し、縦軸は、
カウント数を表し、このカウント数は各チャンネル(エ
ネルギー)のα線が、検出器によって検出されたカウン
ト数を表している。
FIG. 8 is a graph of a measured spectrum showing a result of the measurement performed for obtaining the α-ray resolution of the silicon radiation detector. The horizontal axis of the graph represents channels,
This channel corresponds to the energy of alpha rays, and the vertical axis is
Represents the count number, and the count number represents the count number detected by the detector for the α ray of each channel (energy).

【0019】分解能は、カウント数が最大となるチャン
ネルで、カウント数が最大値の1/2となるチャンネル
幅を除算した値で与えられる。この分解能の値が小さい
ほど、性能の良い検出器であるとされている。
The resolution is given by a value obtained by dividing the channel width at which the count number becomes 1/2 of the maximum value in the channel having the maximum count number. It is considered that the smaller the value of the resolution, the better the performance of the detector.

【0020】図8の測定結果から、カウント数は37
8.7チャンネル(5.5MeV)で最大となり、カウ
ント数が最大値の1/2の値となるチャンネル幅は7.
43チャンネル(108keV)となることが測定され
た。従って、この検出器の分解能は、108keV/
5.5MeV=0.0196=1.96%となった。
From the measurement results shown in FIG.
The maximum channel width is 8.7 channels (5.5 MeV), and the channel width at which the count number becomes 1/2 of the maximum value is 7.
It was measured to be 43 channels (108 keV). Therefore, the resolution of this detector is 108 keV /
5.5 MeV = 0.0196 = 1.96%.

【0021】この分解能の値を大きくする原因の1つと
して、α線粒子の検出器内でのゆらぎがある。そして、
この検出器内部のゆらぎの大きな要因として、検出器の
表面の表面不感層の存在による、粒子の散乱がある。こ
の表面不感層は、第2の不純物のドリフト層が、第1の
不純物の拡散層に達していない場合に形成される。5.
5MeVのα線は、シリコン中で30μm程度までしか
透過しないので、このような不感層が形成されていた場
合、分解能の値が大きなものとなってしまう。本発明で
製作された検出器では、分解能の値は、1.96%と、
十分に良好な値なので、上述した表面不感層は形成され
ていないことが分かる。
One of the causes of increasing the value of the resolution is fluctuation of α-ray particles in the detector. And
A major factor of the fluctuation inside the detector is scattering of particles due to the presence of a surface insensitive layer on the surface of the detector. This surface insensitive layer is formed when the drift layer of the second impurity does not reach the diffusion layer of the first impurity. 5.
Since the α-ray of 5 MeV transmits only up to about 30 μm in silicon, the resolution value becomes large when such a dead layer is formed. In the detector manufactured according to the present invention, the resolution value is 1.96%,
Since it is a sufficiently good value, it is understood that the above-mentioned surface insensitive layer is not formed.

【0022】図8の測定スペクトルうち、パルサーは、
測定系のノイズを表すもので、検出器から出力信号を増
幅するプリアンプに直接疑似信号を入力した場合のスペ
クトルを表している。
In the measured spectrum of FIG. 8, the pulsar is:
It represents the noise of the measurement system and represents the spectrum when a pseudo signal is directly input from a detector to a preamplifier that amplifies an output signal.

【0023】シリコン放射線検出器のα線飽和特性を図
9に示す。この特性評価試験は、α線のシリコン基材中
での飛程が30μm程度なので、入射部にどの程度の不
感部分(ドリフト層が到達していない部分に相当する)
が存在するを調べるために行われた。
FIG. 9 shows the α-ray saturation characteristics of the silicon radiation detector. In this characteristic evaluation test, since the range of the α-ray in the silicon base material is about 30 μm, how much insensitive part (corresponding to the part where the drift layer has not reached) at the incident part
Made to find out if there is.

【0024】次に、図10、図11、及び図12を参照
しながら、本発明の第2実施例について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10, FIG. 11, and FIG.

【0025】図10は、本発明の第2実施例の製造法の
過程を表すフローチャートである。シリコンウエハの洗
浄過程及び酸化過程は、図3に示された実施例と等し
い。フォトプロセス1では、第一の不純物の拡散層が形
成されるシリコン基材1の表面即ちウエハの主面のSi
2膜のうち形成されるB拡散層に対応する部分が除去
される。次に第一の不純物の拡散過程が実行されて、図
11B及び図12に示された円形の中央部分2aのB拡
散層と、中央部分と同中心の環状部分2bの拡散層とが
形成される。
FIG. 10 is a flowchart showing the steps of a manufacturing method according to the second embodiment of the present invention. The process of cleaning and oxidizing the silicon wafer is the same as the embodiment shown in FIG. In the photo process 1, the surface of the silicon substrate 1 on which the first impurity diffusion layer is formed, that is, the Si
A portion of the O 2 film corresponding to the B diffusion layer formed is removed. Next, a diffusion process of the first impurity is performed to form the B diffusion layer of the circular central portion 2a and the diffusion layer of the annular portion 2b concentric with the central portion shown in FIGS. 11B and 12. You.

【0026】つぎに、SiO2膜の形成過程では、ウエ
ハの主面全体に亘ってSiO2膜7が形成される。それ
に続き第二の不純物の拡散過程では、ウエハの反対面に
Li拡散層3が形成される(図11C)。
Next, in the process of forming the SiO 2 film, the SiO 2 film 7 is formed over the entire main surface of the wafer. Subsequently, in the second impurity diffusion process, a Li diffusion layer 3 is formed on the opposite surface of the wafer (FIG. 11C).

【0027】フォトプロセス2では、SiO2膜7のう
ちB拡散層2a及び2bが形成されていない主面を覆う
部分が残されて、SiO2膜7の他の部分が除去される
(図11D)。
In the photo process 2, a portion of the SiO 2 film 7 covering the main surface on which the B diffusion layers 2a and 2b are not formed is left, and another portion of the SiO 2 film 7 is removed (FIG. 11D). ).

【0028】次の第二の不純物のドリフト過程では、ド
リフト処理が行われて、図11Eに示したLiドリフト
層が形成される。この第二の不純物のドリフト過程で
は、図11Eに示した金電極8がドリフト用の電極とし
て用いられる。この金電極8は、フォトプロセス2の終
了後、この第二の不純物のドリフト過程が開始される前
に真空蒸着により形成される。
In the next drift process of the second impurity, drift processing is performed to form the Li drift layer shown in FIG. 11E. In the process of drifting the second impurity, the gold electrode 8 shown in FIG. 11E is used as a drift electrode. The gold electrode 8 is formed by vacuum evaporation after the photo process 2 is completed and before the drift process of the second impurity is started.

【0029】図12は、本発明の第2実施例によって製
造された検出器の平面図(図12A)と側断面図(図1
2B)である。図12Aでは、図面を明瞭にするため
に、金電極8を省略しているが、実際には、中央部分2
aと環状部分2bとを覆うようにして円形の金電極8が
形成されている。環状部分2bは、ガードリングとして
働き、検出器が使用されているときのリーク電流を防止
する機能を有する。
FIG. 12 is a plan view (FIG. 12A) and a side sectional view (FIG. 1) of a detector manufactured according to the second embodiment of the present invention.
2B). In FIG. 12A, the gold electrode 8 is omitted for clarity, but actually, the central portion 2 is not shown.
A circular gold electrode 8 is formed so as to cover a and the annular portion 2b. The annular portion 2b functions as a guard ring and has a function of preventing a leak current when the detector is used.

【0030】その後に実行される研磨過程、表面処理過
程、接着(マウント)過程は、図3に示された実施例と
等しい。電極蒸着過程では、金電極8が形成された主面
とは反対の反対面にのみ電極が形成される。
A polishing process, a surface treatment process, and a bonding (mounting) process performed thereafter are the same as those of the embodiment shown in FIG. In the electrode deposition process, an electrode is formed only on the opposite surface opposite to the main surface on which the gold electrode 8 is formed.

【0031】次に、図13、図14、及び図15を参照
しながら、本発明の第3実施例について説明する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 13, FIG. 14, and FIG.

【0032】図13は、本発明の第3実施例の製造法の
過程を表すフローチャートである。シリコンウエハの洗
浄過程及び酸化過程は、図3に示された実施例と等し
い。フォトプロセス1では、第一の不純物の拡散層が形
成されるシリコン基材1の表面即ちウエハの主面のSi
2膜のうち形成されるB拡散層に対応する部分が除去
される。次に第一の不純物の拡散過程が実行されて、図
14B及び図15に示されたストライプ状のB拡散層2
cが形成される。
FIG. 13 is a flowchart showing the steps of a manufacturing method according to the third embodiment of the present invention. The process of cleaning and oxidizing the silicon wafer is the same as the embodiment shown in FIG. In the photo process 1, the surface of the silicon substrate 1 on which the first impurity diffusion layer is formed, that is, the Si
A portion of the O 2 film corresponding to the B diffusion layer formed is removed. Next, a first impurity diffusion process is performed, and the stripe-shaped B diffusion layer 2 shown in FIGS. 14B and 15 is formed.
c is formed.

【0033】つぎに、SiO2膜の形成過程では、ウエ
ハの主面全体に亘ってSiO2膜7が形成される。それ
に続き第二の不純物の拡散過程では、ウエハの反対面に
Li拡散層3が形成される(図14C)。
Next, in the process of forming the SiO 2 film, the SiO 2 film 7 is formed over the entire main surface of the wafer. Subsequently, in the second impurity diffusion process, a Li diffusion layer 3 is formed on the opposite surface of the wafer (FIG. 14C).

【0034】フォトプロセス2では、SiO2膜7のう
ちストライプ状のB拡散層2cが形成されていない主面
を覆う部分が残されて、SiO2膜7の他の部分が除去
される(図14D)。
In the photo process 2, the portion of the SiO 2 film 7 covering the main surface where the stripe-shaped B diffusion layer 2c is not formed is left, and the other portion of the SiO 2 film 7 is removed (FIG. 4). 14D).

【0035】次の第二の不純物のドリフト過程では、ド
リフト処理が行われて、図14Eに示したLiドリフト
層が形成される。この第二の不純物のドリフト過程で
は、図14Eに示した金電極8がドリフト用の電極とし
て用いられる。この金電極8は、フォトプロセス2の終
了後、この第二の不純物のドリフト過程が開始される前
に形成される。
In the next drift process of the second impurity, a drift process is performed to form the Li drift layer shown in FIG. 14E. In the drift process of the second impurity, the gold electrode 8 shown in FIG. 14E is used as a drift electrode. The gold electrode 8 is formed after the photo process 2 is completed and before the drift process of the second impurity is started.

【0036】図15は、本発明の第3実施例によって製
造された検出器の平面図(図15A)と側断面図(図1
5B)である。図15Aでは、図面を明瞭にするため
に、金電極8を省略してしるが、実際には、ストライプ
状のB拡散層2cに対応する形状の金電極が形成されて
いる。
FIG. 15 is a plan view (FIG. 15A) and a side sectional view (FIG. 1) of a detector manufactured according to the third embodiment of the present invention.
5B). In FIG. 15A, the gold electrode 8 is omitted for the sake of clarity, but a gold electrode having a shape corresponding to the stripe-shaped B diffusion layer 2c is actually formed.

【0037】その後に実行される研磨過程、表面処理過
程、及び接着(マウント)過程は、図3に示された実施
例と等しい。電極蒸着過程では、一次元の位置検出器を
製造する場合は、主面に形成された金電極をストライプ
状のB拡散層に対応する形状とする処理が行われ、反対
面には全体に亘って電極が形成される。また、二次元の
位置検出器を製造する場合には、反対面には、主面のス
トライプ状の電極と直交するストライプ状の電極が形成
される。
The subsequent steps of polishing, surface treatment and bonding (mounting) are the same as those of the embodiment shown in FIG. In the electrode deposition process, when a one-dimensional position detector is manufactured, a process of forming a gold electrode formed on the main surface into a shape corresponding to the stripe-shaped B diffusion layer is performed, and the opposite surface is entirely formed. Electrodes are formed. When manufacturing a two-dimensional position detector, a stripe-shaped electrode orthogonal to the stripe-shaped electrode on the main surface is formed on the opposite surface.

【0038】本発明の第2実施例及び第3実施例の方法
で、SiO2膜の形成過程が実行される理由について説
明する。
The reason why the process of forming the SiO 2 film is performed by the method according to the second and third embodiments of the present invention will be described.

【0039】第3の実施例のように、ストライプ状のB
拡散層を形成した場合、ストライプ状のB拡散層の間の
シリコン基材の部分では、ドリフト領域の先端が金電極
に達した時点でPN接合がその達した位置で消滅して、
B拡散層の間のシリコン基材の部分の全体がドリフト層
によって中性領域化されないうちに、ドリフトが停止し
てしまう。一方、位置検出器では、ストライプ状の各拡
散層の間は、高い抵抗値を有する領域でなければならな
い。B拡散層の間の領域が、ドリフト層によって中性領
域化されずに拡散層と同じ導電形のままの領域である場
合、各ストライプ状の拡散層は、電気的に絶縁されない
ことになり、位置検出器としての機能が得られなくなる
からである。このように、ドリフト層による中性領域化
が完了するまえにドリフトが停止することを防止するた
めに、ドリフト過程の前に、ストライプ状の拡散層の間
のシリコン基材の主面を覆うSiO2膜を形成し、ドリ
フト領域が金電極と接触しないようにして、ドリフトが
継続されるようにした。
As in the third embodiment, the stripe-shaped B
When the diffusion layer is formed, in the portion of the silicon substrate between the stripe-shaped B diffusion layers, when the tip of the drift region reaches the gold electrode, the PN junction disappears at the position where the gold electrode has reached,
Drift stops before the entire portion of the silicon substrate between the B diffusion layers is converted into a neutral region by the drift layer. On the other hand, in the position detector, the region between the stripe-shaped diffusion layers must be a region having a high resistance value. When the region between the B diffusion layers is a region that remains the same conductivity type as the diffusion layer without being neutralized by the drift layer, each stripe-shaped diffusion layer is not electrically insulated, This is because the function as the position detector cannot be obtained. As described above, in order to prevent the drift from stopping before the neutralization by the drift layer is completed, before the drift process, the SiO 2 covering the main surface of the silicon substrate between the stripe-shaped diffusion layers is removed. Two films were formed, and the drift region was kept out of contact with the gold electrode so that the drift was continued.

【0040】更に、位置検出器として用いられる場合も
含めて、放射線検出器として用いられる場合、シリコン
基材の側面に沿って流れるリーク電流を防止するため
に、主面の拡散層の形状を中央部分とこの中央部分を取
り囲む環状部分として形成して、この環状部分をリーク
電流を防止するためのガードリングとして用いている。
Further, when used as a radiation detector, including when used as a position detector, the shape of the diffusion layer on the main surface is set at the center in order to prevent leakage current flowing along the side surface of the silicon substrate. It is formed as an annular portion surrounding the portion and the central portion, and this annular portion is used as a guard ring for preventing leakage current.

【0041】このようにガードリングを形成する場合
も、上述した位置検出器の場合と同様に、中央部分と環
状部分との間の領域を完全に中性領域化して、その領域
を高い抵抗値とすることが必要である。
In the case where the guard ring is formed in this manner, similarly to the case of the above-described position detector, the region between the central portion and the annular portion is completely made into a neutral region, and the region is made to have a high resistance value. It is necessary to

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明によれば、従来の方法では必要と
されていた、不純物のドリフトが終了したのちに研磨仕
上げを必要とせずに、PN接合を形成することができ、
このPN接合がSi基板内部に形成されているので、周
囲環境(圧力変化、湿度、埃など)に影響されにくい特
性の劣化を起こしにくい検出器を製作することができ
る。さらに、本発明によれば、大口径(直径3インチ以
上)で厚い(5mm以上)の検出器を製作することがで
き、ノイズの原因となる電気容量の小さい検出器が提供
される。
According to the present invention, a PN junction can be formed without the need for polishing after completion of the impurity drift, which is required in the conventional method.
Since the PN junction is formed inside the Si substrate, it is possible to manufacture a detector that is not easily affected by the surrounding environment (pressure change, humidity, dust, etc.) and is not easily deteriorated. Further, according to the present invention, a detector having a large diameter (3 inches or more in diameter) and a large thickness (5 mm or more) can be manufactured, and a detector having a small electric capacity which causes noise is provided.

【0043】更に本発明によれば、製造される位置検出
器の各ストライプ状の拡散層を電気的に絶縁するよう
に、拡散層の間のシリコン基材の部分を完全にドリフト
層により中性化することができる。
Further, according to the present invention, the portion of the silicon substrate between the diffusion layers is completely neutralized by the drift layer so as to electrically insulate each stripe-shaped diffusion layer of the manufactured position detector. Can be

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来のシリコン放射線検出器の製造方法の過程
を表すフローチャート。
FIG. 1 is a flowchart showing a process of a conventional method for manufacturing a silicon radiation detector.

【図2】A乃至Eからなり、従来のシリコン放射線検出
器の製造方法によって製造されるシリコン放射線検出器
の各過程における断面を描いた模式図。
FIGS. 2A to 2E are schematic views illustrating cross sections in steps of a silicon radiation detector made of A to E and manufactured by a conventional method of manufacturing a silicon radiation detector.

【図3】本発明のドリフト型シリコン放射線検出器の製
造方法の過程を表すフローチャート。
FIG. 3 is a flowchart showing the steps of a method for manufacturing a drift type silicon radiation detector according to the present invention.

【図4】A乃至Dからなり、本発明のドリフト型シリコ
ン放射線検出器の製造方法によって製造されるシリコン
放射線検出器の各過程における断面を描いた模式図。
FIGS. 4A to 4D are schematic views showing cross sections in each process of the silicon radiation detector which is composed of A to D and is manufactured by the method for manufacturing a drift type silicon radiation detector of the present invention.

【図5】A及びBからなり、Aは、本発明の方法によっ
て製造されたシリコン放射線検出器の平面図、Bは、本
発明の方法によって製造されたシリコン放射線検出器の
側断面図。
FIG. 5 is a plan view of A and B, wherein A is a plan view of a silicon radiation detector manufactured by the method of the present invention, and B is a sectional side view of the silicon radiation detector manufactured by the method of the present invention.

【図6】本発明の方法によって製造されたシリコン放射
線検出器の電圧電流特性のグラフ。
FIG. 6 is a graph of voltage-current characteristics of a silicon radiation detector manufactured by the method of the present invention.

【図7】本発明の方法によって製造されたシリコン放射
線検出器の電圧キャパシタンス特性のグラフ。
FIG. 7 is a graph of a voltage capacitance characteristic of a silicon radiation detector manufactured by the method of the present invention.

【図8】本発明の方法によって製造されたシリコン放射
線検出器のα線分解能を求めるための測定スペクトルの
グラフ。
FIG. 8 is a graph of a measured spectrum for determining the α-ray resolution of a silicon radiation detector manufactured by the method of the present invention.

【図9】本発明の方法によって製造されたシリコン放射
線検出器のα線飽和特性のグラフ。
FIG. 9 is a graph of α-ray saturation characteristics of a silicon radiation detector manufactured by the method of the present invention.

【図10】本発明の第2実施例のドリフト型シリコン放
射線検出器の製造方法の過程を表すフローチャート。
FIG. 10 is a flowchart illustrating a process of a method for manufacturing a drift-type silicon radiation detector according to a second embodiment of the present invention.

【図11】A乃至Eからなり、本発明の第2実施例のド
リフト型シリコン放射線検出器の製造方法によって製造
されるシリコン放射線検出器の各過程における断面を描
いた模式図。
FIGS. 11A to 11C are schematic views illustrating cross sections in steps of a silicon radiation detector made of A to E and manufactured by the method for manufacturing a drift type silicon radiation detector according to the second embodiment of the present invention.

【図12】A及びBからなり、Aは、本発明の第2実施
例の方法によって製造されたシリコン放射線検出器の平
面図、Bは、本発明の第2実施例の方法によって製造さ
れたシリコン放射線検出器の側断面図。
FIG. 12 is a plan view of a silicon radiation detector manufactured by the method of the second embodiment of the present invention, comprising A and B, and B is manufactured by the method of the second embodiment of the present invention; FIG. 3 is a side sectional view of the silicon radiation detector.

【図13】本発明の第3実施例のドリフト型シリコン放
射線検出器の製造方法の過程を表すフローチャート。
FIG. 13 is a flowchart showing a process of a method for manufacturing a drift type silicon radiation detector according to the third embodiment of the present invention.

【図14】A乃至Eからなり、本発明の第3実施例のド
リフト型シリコン放射線検出器の製造方法によって製造
されるシリコン放射線検出器の各過程における断面を描
いた模式図。
FIGS. 14A to 14C are schematic views illustrating cross sections in each step of a silicon radiation detector manufactured by the method for manufacturing a drift type silicon radiation detector according to the third embodiment of the present invention, which are composed of AE.

【図15】A及びBからなり、Aは、本発明の第3実施
例の方法によって製造されたシリコン放射線検出器の平
面図、Bは、本発明の第3実施例の方法によって製造さ
れたシリコン放射線検出器の側断面図。
FIG. 15 is composed of A and B, where A is a plan view of a silicon radiation detector manufactured by the method of the third embodiment of the present invention, and B is manufactured by the method of the third embodiment of the present invention. FIG. 3 is a side sectional view of the silicon radiation detector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基材 2 ボロン(B)拡散層 2a B拡散層の中央円形部分 2b B拡散層の環状部分 2c ストライプ状のB拡散層 3 リチウム(Li)拡散層 4 リチウム(Li)ドリフト層 5 金属層 6 絶縁物 7 SiO2膜 8 金電極Reference Signs List 1 silicon base material 2 boron (B) diffusion layer 2a central circular portion of B diffusion layer 2b annular portion of B diffusion layer 2c striped B diffusion layer 3 lithium (Li) diffusion layer 4 lithium (Li) drift layer 5 metal layer 6 Insulator 7 SiO 2 film 8 Gold electrode

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 PN接合部分を有するドリフト型シリ
コン放射線検出器の製造方法であって、 第1導電型の半導体基板を洗浄する洗浄過程と、 前記半導体基板を酸素雰囲気内で加熱して、前記半導体
基板の第1の主面と、前記第1の主面とは反対側の第2
の主面とに酸化膜を形成する、酸化過程と、 前記酸化膜のうち拡散部分を除去する、フォトプロセス
過程と、 前記半導体基板の前記第1の主面のうち前記酸化膜の前
記拡散部分が除去されたことにより露出された部分に、
前記第1導電型の第1の不純物からなる第1の拡散層を
形成する、第1拡散過程と、 前記半導体基板の前記第2の主面うち前記酸化膜の前記
拡散部分が除去されたことにより露出された部分に、前
記第1導電型とは相異なる第2導電型の第2の不純物か
らなる第2の拡散層を形成する、第2拡散過程と、 前記第2の拡散層を前記第1の主面に向けてドリフトさ
せて、前記第2の拡散層から前記第1の拡散層まで延在
する前記第2導電型のドリフト領域を形成する、ドリフ
ト過程であって、前記ドリフト領域と前記第1の拡散層
との境界にはPN接合が形成されている、前記ドリフト
過程とを有することを特徴とするドリフト型シリコン放
射線検出器の製造方法。
1. A method of manufacturing a drift-type silicon radiation detector having a PN junction, comprising: a cleaning step of cleaning a semiconductor substrate of a first conductivity type; and heating the semiconductor substrate in an oxygen atmosphere. A first main surface of a semiconductor substrate, and a second main surface opposite to the first main surface.
Forming an oxide film on a main surface of the semiconductor substrate; removing a diffusion portion of the oxide film; a photo process process; and forming a diffusion portion of the oxide film on the first main surface of the semiconductor substrate. In the part exposed by the removal of
A first diffusion step of forming a first diffusion layer made of the first impurity of the first conductivity type; and a step of removing the diffusion portion of the oxide film in the second main surface of the semiconductor substrate. Forming a second diffusion layer made of a second impurity of a second conductivity type different from the first conductivity type in a portion exposed by the second diffusion step; Forming a drift region of the second conductivity type extending from the second diffusion layer to the first diffusion layer by drifting toward a first main surface; A drift type silicon radiation detector, wherein a PN junction is formed at a boundary between the first diffusion layer and the first diffusion layer.
【請求項2】 PN接合部分を有するドリフト型シリ
コン放射線検出器の製造方法であって、 第1導電型の半導体基板を洗浄する洗浄過程と、 前記半導体基板を酸素雰囲気内で加熱して、前記半導体
基板の第1の主面と、前記第1の主面とは反対側の第2
の主面とに酸化膜を形成する、酸化過程と、 前記酸化膜のうち拡散部分を除去する、第1のフォトプ
ロセス過程と、 前記半導体基板の前記第1の主面のうち前記酸化膜の前
記拡散部分が除去されたことにより露出された部分に、
前記第1導電型の第1の不純物からなる第1の拡散層を
形成する、第1拡散過程と、 前記第1の拡散層を覆う第2の酸化膜を形成する第2の
酸化過程と、 前記半導体基板の前記第2の主面うち前記酸化膜の前記
拡散部分が除去されたことにより露出された部分に、前
記第1導電型とは相異なる第2導電型の第2の不純物か
らなる第2の拡散層を形成する、第2拡散過程と、 前記第2の酸化膜のうち前記第1の拡散層に対応する部
分を除去する、第2のフォトプロセス過程と、 前記第2の拡散層を前記第1の主面に向けてドリフトさ
せて、前記第2の拡散層から前記第1の拡散層まで延在
する前記第2導電型のドリフト領域を形成する、ドリフ
ト過程であって、前記ドリフト領域と前記第1の拡散層
との境界にはPN接合が形成されている、前記ドリフト
過程とを有することを特徴とするドリフト型シリコン放
射線検出器の製造方法。
2. A method for manufacturing a drift-type silicon radiation detector having a PN junction, comprising: a cleaning step of cleaning a semiconductor substrate of a first conductivity type; and heating the semiconductor substrate in an oxygen atmosphere. A first main surface of a semiconductor substrate, and a second main surface opposite to the first main surface.
Forming an oxide film on the main surface of the semiconductor substrate, removing a diffusion portion of the oxide film, performing a first photoprocess, and forming an oxide film on the first main surface of the semiconductor substrate. In the part exposed by removing the diffusion part,
A first diffusion step of forming a first diffusion layer made of the first impurity of the first conductivity type; a second oxidation step of forming a second oxide film covering the first diffusion layer; A portion of the second main surface of the semiconductor substrate, which is exposed by removing the diffusion portion of the oxide film, includes a second impurity of a second conductivity type different from the first conductivity type. A second diffusion step of forming a second diffusion layer; a second photo process step of removing a portion of the second oxide film corresponding to the first diffusion layer; and a second diffusion step. Drifting a layer toward the first main surface to form a drift region of the second conductivity type extending from the second diffusion layer to the first diffusion layer, A PN junction is formed at a boundary between the drift region and the first diffusion layer; A method of manufacturing a drift-type silicon radiation detector, comprising:
【請求項3】 前記第1の拡散層が、円形の中央部分
と、前記円形の中央部分と同中心に形成された環状部分
とからなることを特徴とする請求項2に記載の方法。
3. The method of claim 2, wherein said first diffusion layer comprises a circular central portion and an annular portion formed concentric with said circular central portion.
【請求項4】 前記第1の拡散層が、複数のストライ
プ状の部分からなることを特徴とする請求項2に記載の
方法。
4. The method of claim 2, wherein said first diffusion layer comprises a plurality of striped portions.
【請求項5】前記第1の不純物が、硼素(B)、アルミ
ニウム(Al)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、
ガリウム(Ga)、タリウム(Ti)のいずれかからな
り、 前記第2の不純物が、リチウム(Li)、リン(P)、
ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)
からなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに
記載の方法。
5. The method according to claim 1, wherein the first impurities are boron (B), aluminum (Al), indium (In), zinc (Zn),
Gallium (Ga) or thallium (Ti), wherein the second impurity is lithium (Li), phosphorus (P),
Arsenic (As), antimony (Sb), bismuth (Bi)
5. The method according to claim 1, wherein the method comprises:
【請求項6】 前記第1の不純物が、硼素(B)から
なり、 前記第2の不純物が、リチウム(Li)からなることを
特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の方法。
6. The method according to claim 1, wherein the first impurity comprises boron (B), and the second impurity comprises lithium (Li).
【請求項7】 前記ドリフト過程が、以下の式により
求められる時間tに亘って行われ、 W=(2×μVt)1/2 ここで、Wはドリフト領域の幅[cm]、μは前記第2の
不純物の移動度[cm2]、Vは逆バイアス電圧[V]、t
はドリフト時間[秒]を、各々、表している、ことを特徴
とする請求項1乃至6のいずれかに記載の方法。
7. The drift process is performed for a time t obtained by the following equation: W = (2 × μVt) 1/2 where W is the width [cm] of the drift region, and μ is the width of the drift region. The mobility [cm 2 ] of the second impurity, V is the reverse bias voltage [V], t
7. The method according to claim 1, wherein each represents a drift time [sec].
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