JP2003294846A - エネルギー線弁別器 - Google Patents
エネルギー線弁別器Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 α線を検出する放射線検出器において、半導
体基板を精度よく薄膜化し、また薄膜化しても高い強度
を有することができるようにする。 【解決手段】 エネルギー線弁別器１は、第１層１１お
よび第２層１２を備える半導体基板１０を有している。
第１層１１には、貫通部１１Ａが形成されており、貫通
部１１Ａが形成されている部位が薄肉部１３とされ、こ
の薄肉部１３にα線を検出し、β線などを透過する検出
部１５が形成されている。貫通部１１Ａはエッチング加
工によって形成されるが、第２層１２における第１層１
１に面する面がエッチング加工の際のストッパ面とな
る。
体基板を精度よく薄膜化し、また薄膜化しても高い強度
を有することができるようにする。 【解決手段】 エネルギー線弁別器１は、第１層１１お
よび第２層１２を備える半導体基板１０を有している。
第１層１１には、貫通部１１Ａが形成されており、貫通
部１１Ａが形成されている部位が薄肉部１３とされ、こ
の薄肉部１３にα線を検出し、β線などを透過する検出
部１５が形成されている。貫通部１１Ａはエッチング加
工によって形成されるが、第２層１２における第１層１
１に面する面がエッチング加工の際のストッパ面とな
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギー線弁別
器に係り、特に、α線を検出する一方で、α線よりもエ
ネルギーの大きい、たとえばβ線やγ線を透過させるエ
ネルギー線弁別器に関する。
器に係り、特に、α線を検出する一方で、α線よりもエ
ネルギーの大きい、たとえばβ線やγ線を透過させるエ
ネルギー線弁別器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、放射線を弁別して検出する放射線
検出装置として、たとえば特開平５−３３３７号公報に
開示されたものがある。この放射線検出装置は、一枚の
半導体の表裏に、それぞれｐｎ接合を設けてなり、第１
のｐｎ接合および第２のｐｎ接合によって、それぞれ第
１の空乏層および第２の空乏層が形成されるものであ
る。このうちの第１の空乏層にエネルギーの異なるエネ
ルギー線、たとえばα線とβ線を投射し、α線は第１の
空乏層に検出され、β線は第１の空乏層を透過する。第
１のｐｎ接合を透過したβ線は、第２の空乏層に到達
し、第２の空乏層によって検出されるというものであ
る。
検出装置として、たとえば特開平５−３３３７号公報に
開示されたものがある。この放射線検出装置は、一枚の
半導体の表裏に、それぞれｐｎ接合を設けてなり、第１
のｐｎ接合および第２のｐｎ接合によって、それぞれ第
１の空乏層および第２の空乏層が形成されるものであ
る。このうちの第１の空乏層にエネルギーの異なるエネ
ルギー線、たとえばα線とβ線を投射し、α線は第１の
空乏層に検出され、β線は第１の空乏層を透過する。第
１のｐｎ接合を透過したβ線は、第２の空乏層に到達
し、第２の空乏層によって検出されるというものであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の放
射線検出器において、α線を確実に検出する一方で、β
線を透過させる空乏層は、所定の厚さとなるように精度
よく形成する必要がある。また、エネルギー線、たとえ
ばβ線を透過させるためには、基板を所定の厚さまで薄
膜化する必要がある。
射線検出器において、α線を確実に検出する一方で、β
線を透過させる空乏層は、所定の厚さとなるように精度
よく形成する必要がある。また、エネルギー線、たとえ
ばβ線を透過させるためには、基板を所定の厚さまで薄
膜化する必要がある。
【０００４】ところが、上記公報に開示されている従来
の放射線検出器では、高比抵抗半導体として通常のもの
を用いているので、その膜厚を精度よく調整するのは困
難なものであった。また、単に薄膜化するのみでは、半
導体基板の強度を確保するのが困難となる問題がある。
の放射線検出器では、高比抵抗半導体として通常のもの
を用いているので、その膜厚を精度よく調整するのは困
難なものであった。また、単に薄膜化するのみでは、半
導体基板の強度を確保するのが困難となる問題がある。
【０００５】さらに、上記公報に開示された放射線検出
器では、一枚の半導体の表裏に第１のｐｎ接合および第
２のｐｎ接合を形成している。このため、一枚の半導体
にそれぞれ第１の空乏層および第２の空乏層を形成する
ものであるため、薄膜化を図るのは困難なものであっ
た。
器では、一枚の半導体の表裏に第１のｐｎ接合および第
２のｐｎ接合を形成している。このため、一枚の半導体
にそれぞれ第１の空乏層および第２の空乏層を形成する
ものであるため、薄膜化を図るのは困難なものであっ
た。
【０００６】他方、いわゆる半導体基板を所望の膜厚に
精度よく薄膜化する技術として、特開平７−２４０５３
４号公報に開示されたものがある。ところが、上記公報
に開示された技術は、エネルギー線弁別器に用いられる
ものではなかった。
精度よく薄膜化する技術として、特開平７−２４０５３
４号公報に開示されたものがある。ところが、上記公報
に開示された技術は、エネルギー線弁別器に用いられる
ものではなかった。
【０００７】そこで、本発明の課題は、α線を検出する
放射線検出器において、α線を検出し、α線をよりもエ
ネルギーが大きい放射線を透過できるように、半導体基
板を精度よく薄膜化し、また薄膜化しても高い強度を有
することができるようにすることにある。
放射線検出器において、α線を検出し、α線をよりもエ
ネルギーが大きい放射線を透過できるように、半導体基
板を精度よく薄膜化し、また薄膜化しても高い強度を有
することができるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明に係るエネルギー線弁別器は、エッチング加工によっ
て貫通部が形成された第１層と、第１層に積層される第
２層とを備え、第１層における貫通部が形成された部位
が薄肉部とされ、第１層と第２層が積層されている部位
が厚肉部とされている半導体基板を有し、半導体基板に
おける薄肉部に、α線を検出する一方、α線よりもエネ
ルギーが大きいエネルギー線を透過させるα線検出部が
形成されており、第１層における貫通部を形成するエッ
チング加工を行う際のストッパとなるストッパ面が形成
されているものである。
明に係るエネルギー線弁別器は、エッチング加工によっ
て貫通部が形成された第１層と、第１層に積層される第
２層とを備え、第１層における貫通部が形成された部位
が薄肉部とされ、第１層と第２層が積層されている部位
が厚肉部とされている半導体基板を有し、半導体基板に
おける薄肉部に、α線を検出する一方、α線よりもエネ
ルギーが大きいエネルギー線を透過させるα線検出部が
形成されており、第１層における貫通部を形成するエッ
チング加工を行う際のストッパとなるストッパ面が形成
されているものである。
【０００９】本発明に係るエネルギー弁別器の半導体基
板は、第１層と第２層とが積層されてなり、そのうちの
薄肉部にα線検出部が形成されている。この薄肉部は、
半導体基板をエッチング加工することによって形成され
るが、本発明に係るエネルギー線弁別器では、第１層と
第２層の間にエッチング加工を行う際のストッパ面が形
成されている。エッチング加工がこのストッパ面に到達
すると、このストッパ面でエッチング加工の進行がスト
ップする。このため、ストッパ面を所定の位置に形成す
ることで薄肉部の厚さを精度よく制御することができ
る。したがって、たとえばエッチング時間を制御するこ
とによって薄肉部の厚さを制御する場合よりも、薄肉部
の厚さを精度よく制御することができる。
板は、第１層と第２層とが積層されてなり、そのうちの
薄肉部にα線検出部が形成されている。この薄肉部は、
半導体基板をエッチング加工することによって形成され
るが、本発明に係るエネルギー線弁別器では、第１層と
第２層の間にエッチング加工を行う際のストッパ面が形
成されている。エッチング加工がこのストッパ面に到達
すると、このストッパ面でエッチング加工の進行がスト
ップする。このため、ストッパ面を所定の位置に形成す
ることで薄肉部の厚さを精度よく制御することができ
る。したがって、たとえばエッチング時間を制御するこ
とによって薄肉部の厚さを制御する場合よりも、薄肉部
の厚さを精度よく制御することができる。
【００１０】また、ストッパ面を形成することにより、
エッチングによる膜厚のムラを少なくすることができ
る。膜厚のムラが少なくなることにより、さらにα線検
出部におけるα線の検出精度を高めることができる。し
かも、α線検出部が形成される薄肉部のほかに、第１層
と第２層を積層した部位からなる厚肉部を有しているの
で、半導体基板全体としての強度を高めることができ
る。
エッチングによる膜厚のムラを少なくすることができ
る。膜厚のムラが少なくなることにより、さらにα線検
出部におけるα線の検出精度を高めることができる。し
かも、α線検出部が形成される薄肉部のほかに、第１層
と第２層を積層した部位からなる厚肉部を有しているの
で、半導体基板全体としての強度を高めることができ
る。
【００１１】ここで、半導体基板が、面方位の異なる２
枚のウェハが積層されて貼着された直接接合ウェハを用
いて構成され、ストッパ面は、第２層を形成するウェハ
のうちの第１層に面する面であるのが好適である。
枚のウェハが積層されて貼着された直接接合ウェハを用
いて構成され、ストッパ面は、第２層を形成するウェハ
のうちの第１層に面する面であるのが好適である。
【００１２】第２層を形成するウェハのうちの第１層に
面する面をストッパとすることにより、第２層を形成す
るウェハがそのまま薄肉部の厚さとなるので、確実かつ
容易に薄肉部の膜厚を制御することができる。
面する面をストッパとすることにより、第２層を形成す
るウェハがそのまま薄肉部の厚さとなるので、確実かつ
容易に薄肉部の膜厚を制御することができる。
【００１３】また、第１層が、面方位（１００）のシリ
コンウェハを用いて構成され、第２層が、面方位（１１
１）のシリコンウェハを用いて構成されているのがさら
に好適である。
コンウェハを用いて構成され、第２層が、面方位（１１
１）のシリコンウェハを用いて構成されているのがさら
に好適である。
【００１４】第１層として面方位（１００）のシリコン
ウェハを用いることにより、エッチング加工を容易に行
うことができる。また、第２層として面方位（１１１）
のシリコンウェハを用いることにより、薄肉部自体に
も、面方位（１００）のシリコンより高い強度を付与す
ることができる。
ウェハを用いることにより、エッチング加工を容易に行
うことができる。また、第２層として面方位（１１１）
のシリコンウェハを用いることにより、薄肉部自体に
も、面方位（１００）のシリコンより高い強度を付与す
ることができる。
【００１５】あるいは、半導体基板が、第１層と第２層
の間に、ＳｉＯ2膜が形成されているＳＯＩウェハを用
いて形成され、ＳＯＩウェハにおけるＳｉＯ2膜の一面
が、ストッパ面である態様とすることもできる。
の間に、ＳｉＯ2膜が形成されているＳＯＩウェハを用
いて形成され、ＳＯＩウェハにおけるＳｉＯ2膜の一面
が、ストッパ面である態様とすることもできる。
【００１６】このように、半導体基板としてはＳＯＩウ
ェハを用いることもできる。この場合には、ＳＯＩウェ
ハにおける第１層と第２層の間に積層されたＳｉＯ2膜
をストッパ面として利用することができる。
ェハを用いることもできる。この場合には、ＳＯＩウェ
ハにおける第１層と第２層の間に積層されたＳｉＯ2膜
をストッパ面として利用することができる。
【００１７】また、第１層と第２層とが積層された半導
体基板の厚肉部の第２層上には、ボンディングワイヤと
接続される電極が配置されているのが好ましい。このよ
うに、ボンディングワイヤと接続される電極を厚肉部に
配置することにより、ワイヤボンディング時の衝撃によ
って検出部に与えられるダメージを軽減することができ
る。
体基板の厚肉部の第２層上には、ボンディングワイヤと
接続される電極が配置されているのが好ましい。このよ
うに、ボンディングワイヤと接続される電極を厚肉部に
配置することにより、ワイヤボンディング時の衝撃によ
って検出部に与えられるダメージを軽減することができ
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
好適な実施形態について詳細に説明する。なお、同一要
素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略
する。
好適な実施形態について詳細に説明する。なお、同一要
素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略
する。
【００１９】図１は、本発明の第１の実施形態に係るエ
ネルギー線弁別器を示す側断面図である。
ネルギー線弁別器を示す側断面図である。
【００２０】図１に示すように、本実施形態に係るエネ
ルギー線弁別器１は、半導体基板１０を有している。半
導体基板１０は、たとえば面方位（１００）のシリコン
ウェハを用いて構成された第１層１１と、面方位（１１
１）のシリコンウェハを用いて構成された活性層として
の第２層１２を備えており、これら第１層１１および第
２層が積層されて貼着された直接接合ウェハを用いて形
成されている。第１層１１の一部には貫通部１１Ａが形
成されている。この貫通部１１Ａが形成されている位置
が半導体基板１０における薄肉部１３となっており、薄
肉部１３は、第２層１２のみによって形成されている。
また、薄肉部１３の周囲に厚肉部１４が形成されてお
り、この厚肉部１４は、第１層１１および第２層１２が
積層されて形成されている。薄肉部１３の厚さは、たと
えば１００μｍとされており、厚肉部１４の厚さは、た
とえば３００μｍとされている。また、第２層１２にお
ける第１層１１に面する面、すなわち第１層側１１の面
が本発明のストッパ面となる。このストッパ面のうち、
第１層１１に形成された貫通部１１Ａに対応する位置が
エッチング加工の際のストッパとしての機能を果たす。
ルギー線弁別器１は、半導体基板１０を有している。半
導体基板１０は、たとえば面方位（１００）のシリコン
ウェハを用いて構成された第１層１１と、面方位（１１
１）のシリコンウェハを用いて構成された活性層として
の第２層１２を備えており、これら第１層１１および第
２層が積層されて貼着された直接接合ウェハを用いて形
成されている。第１層１１の一部には貫通部１１Ａが形
成されている。この貫通部１１Ａが形成されている位置
が半導体基板１０における薄肉部１３となっており、薄
肉部１３は、第２層１２のみによって形成されている。
また、薄肉部１３の周囲に厚肉部１４が形成されてお
り、この厚肉部１４は、第１層１１および第２層１２が
積層されて形成されている。薄肉部１３の厚さは、たと
えば１００μｍとされており、厚肉部１４の厚さは、た
とえば３００μｍとされている。また、第２層１２にお
ける第１層１１に面する面、すなわち第１層側１１の面
が本発明のストッパ面となる。このストッパ面のうち、
第１層１１に形成された貫通部１１Ａに対応する位置が
エッチング加工の際のストッパとしての機能を果たす。
【００２１】薄肉部１３には、α線を検出し、α線より
もエネルギーが大きいエネルギー線、たとえばβ線やγ
線を透過する空乏層となるα線検出部（以下「検出部」
という）１５が形成されている。検出部１５は、第２層
１２における薄肉部１３の表面側に形成されたＰ形半導
体層（以下「Ｐ+層」という）１６と、裏面側に形成さ
れたＮ形半導体層（以下「Ｎ+層」という）１７とを備
えている。Ｐ+層１６は、たとえばＰ+不純物を第１層１
１の表面に拡散して形成され、Ｎ+層１７は、第１層１
１における第２層１２に形成された貫通部１１Ａから露
出する部位および第２層１２の裏面側の全面にわたって
形成されている。これらのＰ+層１６およびＮ+層１７に
よって、ＰＮ接合が形成されている。また、第１層１１
の表面側におけるＰ+層１６の周囲にはＮ+層からなるチ
ャンネルストッパ１８が形成されている。
もエネルギーが大きいエネルギー線、たとえばβ線やγ
線を透過する空乏層となるα線検出部（以下「検出部」
という）１５が形成されている。検出部１５は、第２層
１２における薄肉部１３の表面側に形成されたＰ形半導
体層（以下「Ｐ+層」という）１６と、裏面側に形成さ
れたＮ形半導体層（以下「Ｎ+層」という）１７とを備
えている。Ｐ+層１６は、たとえばＰ+不純物を第１層１
１の表面に拡散して形成され、Ｎ+層１７は、第１層１
１における第２層１２に形成された貫通部１１Ａから露
出する部位および第２層１２の裏面側の全面にわたって
形成されている。これらのＰ+層１６およびＮ+層１７に
よって、ＰＮ接合が形成されている。また、第１層１１
の表面側におけるＰ+層１６の周囲にはＮ+層からなるチ
ャンネルストッパ１８が形成されている。
【００２２】さらに、第１層１１の表面側には、Ｐ+層
１６およびチャンネルストッパ１８を被覆して、保護膜
としてのＳｉＯ2膜１９が形成されており、Ｐ+層１６お
よびチャンネルストッパ１８が形成された第１層１１の
表面全体を保護している。また、このＳｉＯ2膜１９
は、Ｐ+層１６に対応する位置の一部が取り除かれ、こ
の取り除かれた部位にアルミニウムからなるアノード電
極２０が設けられており、アノード電極２０は、Ｐ+層
１６に接続されている。このアノード電極２０は、ワイ
ヤボンディング時の衝撃により検出部にダメージを与え
ないために、厚肉部上に配設されている。一方、第２層
１２における第１層１１の貫通部１１Ａに対応する位置
および第２層１２の裏面側に形成されたＮ+層１７に
は、アルミニウム層２１が積層されている。そして、ア
ルミニウム層２１の端部には、Ｎｉ／Ａｕからなるカソ
ード電極２２，２２が取り付けられている。
１６およびチャンネルストッパ１８を被覆して、保護膜
としてのＳｉＯ2膜１９が形成されており、Ｐ+層１６お
よびチャンネルストッパ１８が形成された第１層１１の
表面全体を保護している。また、このＳｉＯ2膜１９
は、Ｐ+層１６に対応する位置の一部が取り除かれ、こ
の取り除かれた部位にアルミニウムからなるアノード電
極２０が設けられており、アノード電極２０は、Ｐ+層
１６に接続されている。このアノード電極２０は、ワイ
ヤボンディング時の衝撃により検出部にダメージを与え
ないために、厚肉部上に配設されている。一方、第２層
１２における第１層１１の貫通部１１Ａに対応する位置
および第２層１２の裏面側に形成されたＮ+層１７に
は、アルミニウム層２１が積層されている。そして、ア
ルミニウム層２１の端部には、Ｎｉ／Ａｕからなるカソ
ード電極２２，２２が取り付けられている。
【００２３】かかる構成を有する本実施形態に係るエネ
ルギー線弁別器１では、検出部１５をエネルギー線が透
過する際、エネルギー線がα線である場合には、検出部
１５によってα線が検出される。また、α線よりもエネ
ルギーが大きいβ線やγ線が透過する際には、β線やγ
線はそのまま透過される。検出部１５を透過した透過β
線やγ線などは、別途設けたエネルギー線検出器によっ
て検出することができる。
ルギー線弁別器１では、検出部１５をエネルギー線が透
過する際、エネルギー線がα線である場合には、検出部
１５によってα線が検出される。また、α線よりもエネ
ルギーが大きいβ線やγ線が透過する際には、β線やγ
線はそのまま透過される。検出部１５を透過した透過β
線やγ線などは、別途設けたエネルギー線検出器によっ
て検出することができる。
【００２４】ここで、α線を検出するとともに、β線や
γ線を透過させ、その検出精度を高めるためには、検出
部１５が形成されている薄肉部１３の厚さを正確に制御
することが要求される。この点、本実施形態に係るエネ
ルギー線弁別器１では、半導体基板１０として面方位の
異なるシリコンウェハを直接貼着した直接接合ウェハを
用いている。このため、後に説明するエッチング加工を
行うことによって、薄肉部１３の厚さを所望の厚さに適
切に制御することができる。
γ線を透過させ、その検出精度を高めるためには、検出
部１５が形成されている薄肉部１３の厚さを正確に制御
することが要求される。この点、本実施形態に係るエネ
ルギー線弁別器１では、半導体基板１０として面方位の
異なるシリコンウェハを直接貼着した直接接合ウェハを
用いている。このため、後に説明するエッチング加工を
行うことによって、薄肉部１３の厚さを所望の厚さに適
切に制御することができる。
【００２５】また、薄肉部１３の周囲には、第１層１１
と第２層１２が積層されてなる厚肉部１４が形成されて
いる。この厚肉部１４が形成されていることにより、半
導体基板１０全体としての強度を好適に高めることがで
きる。しかも、薄肉部１３を構成する第２層１２は、面
方位（１１１）のシリコンウェハが用いられているの
で、その強度を十分に発現させることができることか
ら、エネルギー線弁別器１の大型化に対応することもで
きる。
と第２層１２が積層されてなる厚肉部１４が形成されて
いる。この厚肉部１４が形成されていることにより、半
導体基板１０全体としての強度を好適に高めることがで
きる。しかも、薄肉部１３を構成する第２層１２は、面
方位（１１１）のシリコンウェハが用いられているの
で、その強度を十分に発現させることができることか
ら、エネルギー線弁別器１の大型化に対応することもで
きる。
【００２６】次に、本実施形態に係るエネルギー線弁別
器１の製造方法について説明する。
器１の製造方法について説明する。
【００２７】図２は、本実施形態に係るエネルギー線弁
別器１を製造する手順を示す工程図である。
別器１を製造する手順を示す工程図である。
【００２８】図１に示すエネルギー線弁別器１を製造す
るにあたり、まず、第１層１１と第２層１２を貼着して
形成された直接接合ウェハを用意する。次に、図２
（ａ）に示すように、直接接合ウェハのうち、第２層１
２の表面側にＰ+不純物を拡散させて、Ｐ+層１６を形成
する。また、Ｐ+層１６の周囲には、Ｎ+不純物を拡散さ
せて、チャンネルストッパ１８を形成する。さらに、第
２層１２の表面側に、ＳｉＯ2膜１９を形成する。そし
てエッチング加工のために、半導体基板１０に裏面をＳ
ｉＮ膜２３で被覆し、図２（ａ）に示すように、第１層
１１における貫通部１１Ａを形成する部分を除去する。
次に、ＫＯＨを用いたＳｉウェットエッチングによるエ
ッチング加工を行い、図２（ｂ）に示すように、第１層
１１に貫通部１１Ａを形成する。この貫通部１１Ａを形
成することにより、半導体基板１０における薄肉部１３
を形成する。
るにあたり、まず、第１層１１と第２層１２を貼着して
形成された直接接合ウェハを用意する。次に、図２
（ａ）に示すように、直接接合ウェハのうち、第２層１
２の表面側にＰ+不純物を拡散させて、Ｐ+層１６を形成
する。また、Ｐ+層１６の周囲には、Ｎ+不純物を拡散さ
せて、チャンネルストッパ１８を形成する。さらに、第
２層１２の表面側に、ＳｉＯ2膜１９を形成する。そし
てエッチング加工のために、半導体基板１０に裏面をＳ
ｉＮ膜２３で被覆し、図２（ａ）に示すように、第１層
１１における貫通部１１Ａを形成する部分を除去する。
次に、ＫＯＨを用いたＳｉウェットエッチングによるエ
ッチング加工を行い、図２（ｂ）に示すように、第１層
１１に貫通部１１Ａを形成する。この貫通部１１Ａを形
成することにより、半導体基板１０における薄肉部１３
を形成する。
【００２９】ここで、第１層１１をエッチング加工して
貫通部１１Ａを形成することによって薄肉部１３を形成
することにより、その膜厚を好適に制御することができ
る。この点について説明すると、たとえば通常の半導体
基板にエッチング加工を施して膜厚を制御しようとする
場合、エッチング加工の時間を制御して膜厚の制御を行
う。すなわち、エッチングが進行するにつれて膜厚が序
々に減少していくので、所定の時間が経過したときに、
所望の膜厚になったとしてエッチング加工を終了して、
膜厚を定めるものである。
貫通部１１Ａを形成することによって薄肉部１３を形成
することにより、その膜厚を好適に制御することができ
る。この点について説明すると、たとえば通常の半導体
基板にエッチング加工を施して膜厚を制御しようとする
場合、エッチング加工の時間を制御して膜厚の制御を行
う。すなわち、エッチングが進行するにつれて膜厚が序
々に減少していくので、所定の時間が経過したときに、
所望の膜厚になったとしてエッチング加工を終了して、
膜厚を定めるものである。
【００３０】しかし、たとえばエッチング時間が短くな
ると膜厚が所望のものよりも厚くなりすぎてしまい、逆
にエッチング時間が長くなると、膜厚が薄くなりすぎて
しまい、その制御が比較的困難であった。また、時間制
御が確実に行われて所望の膜厚になったとしても、エッ
チング制御を行っている時間が長いため、削れた部分か
ら泡が生じ、ＫＯＨと接触する時間が場所ごとに変化す
る。その結果、図３に示すように、エッチングが進行し
て得られた薄肉部１３の表面１３Ａが、荒れて膜厚のム
ラが生じやすいものとなってしまう。検出部１５が形成
されている薄肉部１３の膜厚にムラが生じると、エネル
ギー線を検出する際の検出精度の低下を招くものであっ
た。
ると膜厚が所望のものよりも厚くなりすぎてしまい、逆
にエッチング時間が長くなると、膜厚が薄くなりすぎて
しまい、その制御が比較的困難であった。また、時間制
御が確実に行われて所望の膜厚になったとしても、エッ
チング制御を行っている時間が長いため、削れた部分か
ら泡が生じ、ＫＯＨと接触する時間が場所ごとに変化す
る。その結果、図３に示すように、エッチングが進行し
て得られた薄肉部１３の表面１３Ａが、荒れて膜厚のム
ラが生じやすいものとなってしまう。検出部１５が形成
されている薄肉部１３の膜厚にムラが生じると、エネル
ギー線を検出する際の検出精度の低下を招くものであっ
た。
【００３１】これに対して、本実施形態に係る半導体基
板１０は、面方位の異なる２枚のシリコンウェハを貼着
させて形成されて直接接合ウェハである。このため、２
枚のシリコンウェハの境界に位置する第２層１２の表面
がストッパ面となり、第１層１１をエッチング加工によ
って貫通部１１Ａを形成して薄膜化を図り、第１層１１
が完全に除去された時点でストッパ面に到達し、エッチ
ング加工をそのまま終了する。このため、エッチング時
間の精密な制御をする必要はなく、膜厚を確実に制御す
ることができる。また、第１層１１に貫通部１１Ａが形
成された時点でエッチング加工は終了し、第２層１２は
エッチング加工されることなく残存している。このた
め、第２層１２における第１層１１の貫通部１１Ａに対
応する位置は、平滑な面として維持されており、荒れた
面となることはない。したがって、エネルギー線弁別器
１として製造された際、エネルギー線の検出を行うにあ
たって、α線の検出精度の低下を招くことなく、β線や
γ線は確実に透過させることができるようになる。
板１０は、面方位の異なる２枚のシリコンウェハを貼着
させて形成されて直接接合ウェハである。このため、２
枚のシリコンウェハの境界に位置する第２層１２の表面
がストッパ面となり、第１層１１をエッチング加工によ
って貫通部１１Ａを形成して薄膜化を図り、第１層１１
が完全に除去された時点でストッパ面に到達し、エッチ
ング加工をそのまま終了する。このため、エッチング時
間の精密な制御をする必要はなく、膜厚を確実に制御す
ることができる。また、第１層１１に貫通部１１Ａが形
成された時点でエッチング加工は終了し、第２層１２は
エッチング加工されることなく残存している。このた
め、第２層１２における第１層１１の貫通部１１Ａに対
応する位置は、平滑な面として維持されており、荒れた
面となることはない。したがって、エネルギー線弁別器
１として製造された際、エネルギー線の検出を行うにあ
たって、α線の検出精度の低下を招くことなく、β線や
γ線は確実に透過させることができるようになる。
【００３２】薄肉部１３を形成したら、ＳｉＮ膜２３を
除去し、その後、図２（ｃ）に示すように、貫通部１１
Ａを含んだ第１層シリコンの表面全体（露出部表面）に
Ｎ+層１７を形成する。
除去し、その後、図２（ｃ）に示すように、貫通部１１
Ａを含んだ第１層シリコンの表面全体（露出部表面）に
Ｎ+層１７を形成する。
【００３３】その後、図１に示すように、第２層１２の
表面に形成されたＳｉＯ2膜１９の一部を除去し、その
上にアノード電極２０が厚肉部に設けられ、Ｐ+層１６
に接続される。また、第１層１１の裏面側にアルミニウ
ム層２１を積層し、その位置にＮｉ／Ａｕメッキを施し
てカソード電極２２を取り付ける。こうして、エネルギ
ー線弁別器１が製造される。
表面に形成されたＳｉＯ2膜１９の一部を除去し、その
上にアノード電極２０が厚肉部に設けられ、Ｐ+層１６
に接続される。また、第１層１１の裏面側にアルミニウ
ム層２１を積層し、その位置にＮｉ／Ａｕメッキを施し
てカソード電極２２を取り付ける。こうして、エネルギ
ー線弁別器１が製造される。
【００３４】かくして製造されたエネルギー線弁別器１
は、検出部１５が形成されている薄肉部１３の膜厚が薄
肉であり、その厚さは適切に制御され、さらにその表面
が荒れていることはない。このため、確実にα線を検出
することができるとともに、α線よりもエネルギーの大
きいβ線やγ線を透過させることができる。また、半導
体基板１０は、薄肉部１３の他に厚肉部１４を備えてい
る。この厚肉部１４によって、半導体基板１０の全体と
しての強度を十分に発現させることができる。
は、検出部１５が形成されている薄肉部１３の膜厚が薄
肉であり、その厚さは適切に制御され、さらにその表面
が荒れていることはない。このため、確実にα線を検出
することができるとともに、α線よりもエネルギーの大
きいβ線やγ線を透過させることができる。また、半導
体基板１０は、薄肉部１３の他に厚肉部１４を備えてい
る。この厚肉部１４によって、半導体基板１０の全体と
しての強度を十分に発現させることができる。
【００３５】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。
明する。
【００３６】図４は、本実施形態に係るエネルギー線弁
別器の側断面図である。
別器の側断面図である。
【００３７】図４に示すように、本実施形態に係るエネ
ルギー線弁別器３は、半導体基板３０を有している。半
導体基板３０は、いわゆるＳＯＩ（Silicon On Insulat
or）ウェハを用いて構成されており、たとえば面方位
（１００）のシリコンウェハを用いた第１層３１と、面
方位（１１１）のシリコンウェハを用いた第２層３２を
備えている。これらに第１層３１と第２層３２の間に、
たとえば１μｍの膜厚を有するＳｉＯ2膜３３が介在さ
れている。また、第１層３１の一部には貫通部３１Ａが
形成されており、この貫通部３１Ａが形成されている位
置が半導体基板３０における薄肉部３４になっている。
また、薄肉部３４の周囲には、厚肉部３５が形成されて
おり、薄肉部３４は、第２層３２を含み、厚肉部３５は
第１層３１と第２層３２を含むようになっている。この
薄肉部３４に検出部３６が形成される。
ルギー線弁別器３は、半導体基板３０を有している。半
導体基板３０は、いわゆるＳＯＩ（Silicon On Insulat
or）ウェハを用いて構成されており、たとえば面方位
（１００）のシリコンウェハを用いた第１層３１と、面
方位（１１１）のシリコンウェハを用いた第２層３２を
備えている。これらに第１層３１と第２層３２の間に、
たとえば１μｍの膜厚を有するＳｉＯ2膜３３が介在さ
れている。また、第１層３１の一部には貫通部３１Ａが
形成されており、この貫通部３１Ａが形成されている位
置が半導体基板３０における薄肉部３４になっている。
また、薄肉部３４の周囲には、厚肉部３５が形成されて
おり、薄肉部３４は、第２層３２を含み、厚肉部３５は
第１層３１と第２層３２を含むようになっている。この
薄肉部３４に検出部３６が形成される。
【００３８】さらに、ＳｉＯ2膜３３における貫通部３
１Ａに対応する位置は、取り除かれており、貫通部３１
Ａを介して第２層３２の裏面側が露出している。これら
の第１層３１における裏面、貫通部３１Ａ、および第２
層３２の裏面側における露出部に、Ｎ+層３７が形成さ
れている。その他の構成は上記第１の実施形態とほぼ同
一である。
１Ａに対応する位置は、取り除かれており、貫通部３１
Ａを介して第２層３２の裏面側が露出している。これら
の第１層３１における裏面、貫通部３１Ａ、および第２
層３２の裏面側における露出部に、Ｎ+層３７が形成さ
れている。その他の構成は上記第１の実施形態とほぼ同
一である。
【００３９】本実施形態においては、上記第１の実施形
態と同様、薄肉部３４の膜厚を所望の厚さに精度良く制
御することができるので、薄肉部３４における検出部３
６でα線を検出し、α線よりもエネルギーの大きいβ線
やγ線を透過させる際の精度を高くすることができる。
また薄肉部３４の周囲には厚肉部３５が形成されている
ので、半導体基板全体としての強度を高めることができ
る。
態と同様、薄肉部３４の膜厚を所望の厚さに精度良く制
御することができるので、薄肉部３４における検出部３
６でα線を検出し、α線よりもエネルギーの大きいβ線
やγ線を透過させる際の精度を高くすることができる。
また薄肉部３４の周囲には厚肉部３５が形成されている
ので、半導体基板全体としての強度を高めることができ
る。
【００４０】次に、本実施形態に係るエネルギー線弁別
器３の製造方法について説明する。
器３の製造方法について説明する。
【００４１】図５は、本実施形態に係るエネルギー線弁
別器の製造する手順を示す工程図である。
別器の製造する手順を示す工程図である。
【００４２】本実施形態では、半導体基板３０として、
第１層３１と第２層３２の間にＳｉＯ2膜３３が形成さ
れているＳＩＯウェハを用いている。このＳＩＯウェハ
に対して、図５（ａ）に示すように、第２層３２の表面
にＰ+不純物を拡散させてＰ+層１６を形成する。また、
Ｐ+層１６の周囲には、Ｎ+不純物を拡散させてチャンネ
ルストッパ１８を形成し、さらに第１層３１の裏面にＮ
+不純物を拡散させてＮ+層３７を形成しＰＮ接合を形成
する。また、第２層１２の表面側に、ＳｉＯ2膜１９を
形成する。
第１層３１と第２層３２の間にＳｉＯ2膜３３が形成さ
れているＳＩＯウェハを用いている。このＳＩＯウェハ
に対して、図５（ａ）に示すように、第２層３２の表面
にＰ+不純物を拡散させてＰ+層１６を形成する。また、
Ｐ+層１６の周囲には、Ｎ+不純物を拡散させてチャンネ
ルストッパ１８を形成し、さらに第１層３１の裏面にＮ
+不純物を拡散させてＮ+層３７を形成しＰＮ接合を形成
する。また、第２層１２の表面側に、ＳｉＯ2膜１９を
形成する。
【００４３】次に、第１層３１のエッチング加工を行
う。このエッチング加工のために、半導体基板３０の表
裏面をＳｉＮ膜２３で被覆し、第１層３１における貫通
部３１Ａを形成する部分を除去する。次に、ＫＯＨを用
いたＳｉウェットエッチングによるエッチング加工を行
い、図５（ｂ）に示すように、第１層３１に貫通部３１
Ａを形成する。この貫通部３１Ａを形成することによ
り、半導体基板１０における薄肉部３４を形成する。
う。このエッチング加工のために、半導体基板３０の表
裏面をＳｉＮ膜２３で被覆し、第１層３１における貫通
部３１Ａを形成する部分を除去する。次に、ＫＯＨを用
いたＳｉウェットエッチングによるエッチング加工を行
い、図５（ｂ）に示すように、第１層３１に貫通部３１
Ａを形成する。この貫通部３１Ａを形成することによ
り、半導体基板１０における薄肉部３４を形成する。
【００４４】貫通部３１Ａを形成するにあたり、本実施
形態においては、ＳｉＯ2膜３３の一面がストッパ面と
して機能する。このＳｉＯ2膜３３は、第１の実施形態
における面方位の違いを利用したＳｉ／Ｓｉのストッパ
より、エッチング選択性がより優れたストッパとして機
能する。したがって、上記第１の実施形態よりさらに容
易に膜厚を確実に制御することができるとともに、薄肉
部３４の表面が荒れた状態とならず、膜厚のムラが生じ
ないようにすることができる。その後、図５（ｃ）に示
すように、ＳｉＯ2膜３３のうち、貫通部３１Ａを形成
することにより露出した部位を除去する。
形態においては、ＳｉＯ2膜３３の一面がストッパ面と
して機能する。このＳｉＯ2膜３３は、第１の実施形態
における面方位の違いを利用したＳｉ／Ｓｉのストッパ
より、エッチング選択性がより優れたストッパとして機
能する。したがって、上記第１の実施形態よりさらに容
易に膜厚を確実に制御することができるとともに、薄肉
部３４の表面が荒れた状態とならず、膜厚のムラが生じ
ないようにすることができる。その後、図５（ｃ）に示
すように、ＳｉＯ2膜３３のうち、貫通部３１Ａを形成
することにより露出した部位を除去する。
【００４５】以後、上記第１の実施形態で示した製造手
順と同様にして、ＳｉＮ膜２３を除去し、貫通部１１Ａ
を含んだ第１層シリコンの表面全体（露出部表面）にＮ
+層３７を形成する。そして、第１の実施形態と同様に
してアノード電極２０を設け、アルミニウム層２１を形
成した後、Ｎｉ／Ａｕメッキを施してカソード電極２２
を設けることにより、エネルギー線弁別器３を製造する
ことができる。
順と同様にして、ＳｉＮ膜２３を除去し、貫通部１１Ａ
を含んだ第１層シリコンの表面全体（露出部表面）にＮ
+層３７を形成する。そして、第１の実施形態と同様に
してアノード電極２０を設け、アルミニウム層２１を形
成した後、Ｎｉ／Ａｕメッキを施してカソード電極２２
を設けることにより、エネルギー線弁別器３を製造する
ことができる。
【００４６】以上、本発明の好適な実施形態について説
明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるもので
はない。半導体基板を直接接合する際に用いられるウェ
ハは、上記シリコンウェハに限らず、他のものを用いる
こともできる。このときでも、上記実施形態と同様に、
面方位の異なるシリコンウェハを用いるのが好適とな
る。
明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるもので
はない。半導体基板を直接接合する際に用いられるウェ
ハは、上記シリコンウェハに限らず、他のものを用いる
こともできる。このときでも、上記実施形態と同様に、
面方位の異なるシリコンウェハを用いるのが好適とな
る。
【００４７】
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明によれば、
α線を検出する放射線検出器において、α線を検出し、
α線をよりもエネルギーが大きい放射線を透過できるよ
うに、半導体基板を精度よく薄膜化し、また薄膜化して
も高い強度を有することができるようにすることができ
る。
α線を検出する放射線検出器において、α線を検出し、
α線をよりもエネルギーが大きい放射線を透過できるよ
うに、半導体基板を精度よく薄膜化し、また薄膜化して
も高い強度を有することができるようにすることができ
る。
【図１】本発明の第１の実施形態に係るエネルギー線弁
別器を示す側断面図である。
別器を示す側断面図である。
【図２】第１の実施形態に係るエネルギー線弁別器を製
造する手順を示す工程図である。
造する手順を示す工程図である。
【図３】半導体基板の薄膜部に膜厚のムラが生じた状態
を示す側断面図である。
を示す側断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るエネルギー線弁
別器を示す側断面図である。
別器を示す側断面図である。
【図５】第１の実施形態に係るエネルギー線弁別器を製
造する手順を示す工程図である。
造する手順を示す工程図である。
１，３…エネルギー線弁別器、１０，３０…半導体基
板、１１，３１…第１層、１１Ａ，３１Ａ…貫通部、１
２，３２…第２層、１３，３４…薄肉部、１４，３５…
厚肉部、１５，３６…検出部、１６…Ｐ+層、１７，３
７…Ｎ+層、１８…チャンネルストッパ、１９…ＳｉＯ2
膜、２０…アノード電極、２１…アルミニウム層、２２
…カソード電極、２３…ＳｉＮ膜、３３…ＳｉＯ2膜。
板、１１，３１…第１層、１１Ａ，３１Ａ…貫通部、１
２，３２…第２層、１３，３４…薄肉部、１４，３５…
厚肉部、１５，３６…検出部、１６…Ｐ+層、１７，３
７…Ｎ+層、１８…チャンネルストッパ、１９…ＳｉＯ2
膜、２０…アノード電極、２１…アルミニウム層、２２
…カソード電極、２３…ＳｉＮ膜、３３…ＳｉＯ2膜。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 坂本 明
静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ
トニクス株式会社内
Ｆターム(参考） 2G088 FF06 GG21 JJ09
5F088 AA02 AB03 BA18 BA20 BB10
CB14 DA01 DA17 DA20 LA07
Claims (5)
- 【請求項１】 エッチング加工によって貫通部が形成さ
れた第１層と、前記第１層に積層される第２層とを備
え、前記第１層における貫通部が形成された部位が薄肉
部とされ、前記第１層と前記第２層が積層されている部
位が厚肉部とされている半導体基板を有し、 前記半導体基板における前記薄肉部に、α線を検出する
一方、α線よりもエネルギーが大きいエネルギー線を透
過させるα線検出部が形成されており、 前記第１層における貫通部を形成するエッチング加工を
行う際のストッパとなるストッパ面が形成されているこ
とを特徴とするエネルギー線弁別器。 - 【請求項２】 前記半導体基板が、面方位の異なる２枚
のウェハが積層されて貼着された直接接合ウェハを用い
て構成され、 前記ストッパ面は、前記第２層を形成するウェハのうち
の前記第１層に面する面で形成されている請求項１に記
載のエネルギー線弁別器。 - 【請求項３】 前記第１層が、面方位（１００）のシリ
コンウェハを用いて構成され、 前記第２層が、面方位（１１１）のシリコンウェハを用
いて構成されている請求項２記載のエネルギー線弁別
器。 - 【請求項４】 前記半導体基板が、前記第１層と前記第
２層の間に、ＳｉＯ 2膜が形成されているＳＯＩウェハ
を用いて構成され、 前記ＳＯＩウェハにおける前記ＳｉＯ2膜の一面が、前
記ストッパ面である請求項１に記載のエネルギー線弁別
器。 - 【請求項５】 前記第１層と前記第２層とが積層された
半導体基板の厚肉部の前記第２層上には、ボンディング
ワイヤと接続される電極が配置されている請求項１に記
載のエネルギー線弁別器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002101697A JP3963760B2 (ja) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | エネルギー線弁別器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002101697A JP3963760B2 (ja) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | エネルギー線弁別器 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003294846A true JP2003294846A (ja) | 2003-10-15 |
| JP2003294846A5 JP2003294846A5 (ja) | 2005-07-07 |
| JP3963760B2 JP3963760B2 (ja) | 2007-08-22 |
Family
ID=29241928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002101697A Expired - Lifetime JP3963760B2 (ja) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | エネルギー線弁別器 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3963760B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2011159984A (ja) * | 2003-10-20 | 2011-08-18 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体光検出素子及び放射線検出装置 |
| JP2016028431A (ja) * | 2009-02-24 | 2016-02-25 | 浜松ホトニクス株式会社 | フォトダイオードの製造方法及びフォトダイオード |
| US9419159B2 (en) | 2009-02-24 | 2016-08-16 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor light-detecting element |
| US9614109B2 (en) | 2009-02-24 | 2017-04-04 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodiode and photodiode array |
| JP2020153756A (ja) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | α線検出装置およびα線検出方法 |
-
2002
- 2002-04-03 JP JP2002101697A patent/JP3963760B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (12)
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|---|---|---|---|---|
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| US8592934B2 (en) | 2003-10-20 | 2013-11-26 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor photo-detection device and radiation detection apparatus |
| US9099599B2 (en) | 2003-10-20 | 2015-08-04 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor photo-detection device and radiation detection apparatus |
| US9431567B2 (en) | 2003-10-20 | 2016-08-30 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor photo-detection device and radiation detection apparatus |
| US10908302B2 (en) | 2003-10-20 | 2021-02-02 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor photo-detection device and radiation detection apparatus |
| US7649236B2 (en) | 2004-03-31 | 2010-01-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor photodetector and photodetecting device having layers with specific crystal orientations |
| JP2016028431A (ja) * | 2009-02-24 | 2016-02-25 | 浜松ホトニクス株式会社 | フォトダイオードの製造方法及びフォトダイオード |
| US9419159B2 (en) | 2009-02-24 | 2016-08-16 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor light-detecting element |
| US9614109B2 (en) | 2009-02-24 | 2017-04-04 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodiode and photodiode array |
| JP2017092502A (ja) * | 2009-02-24 | 2017-05-25 | 浜松ホトニクス株式会社 | フォトダイオードの製造方法 |
| US9972729B2 (en) | 2009-02-24 | 2018-05-15 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodiode and photodiode array |
| JP2020153756A (ja) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | α線検出装置およびα線検出方法 |
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