JP2006261274A - 半導体検出器および半導体検出器製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｘ線検出特性を劣化させることなく、安定して確実に製造することができる、半球体の半導体検出器および半導体検出器製造方法を実現する。
【解決手段】 半球体をなす半導体検出器１０の半球断面に掘削部１８を設け、半球面をなすＰ型半導体領域１１の辺縁部に突起部１４を設けることとしているので、製造工程で必要とされる半導体検出器１０の支持を突起部１４で行い、簡易な構造の半導体検出器１０のＸ線検出特性に影響を与えることなく、安定して確実に製造を行うことを実現させる。
【選択図】 図４

Description

この発明は、半球体の高純度シリコンあるいはリチウムドリフトを行うシリコンに、真性半導体領域からなるＸ線の有感層を形成する半導体検出器に関する。

近年、ＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光器）等で用いられるＸ線検出器として、高純度シリコンあるいはリチウムドリフトを行うシリコンを材料として、厚みのあるＸ線の有感層を形成する半導体検出器が用いられている。リチウムドリフトを行うシリコン（リチウムドリフト型シリコン）による半導体検出器（以下、Ｓｉ（Ｌｉ）素子と略称する）は、Ｐ型シリコン基板にリチウムをドリフトし、既存の不純物を補償し高抵抗の真性半導体領域とする。

ここで、図７は、Ｓｉ（Ｌｉ）素子を用いた半導体検出器８０の外観を示す図である。この半導体検出器８０は、円柱形の外観を有し、この円柱の柱方向からＸ線が入射する。図８は、この円柱のＡＡ′断面を示す図である。半導体検出器８０は、Ｘ線が入射する側からＰ型半導体領域８１、真性半導体領域８３、Ｎ型半導体領域８５を有し、真性半導体領域８３は厚みを持って形成され、Ｘ線に対する有感層を厚みあるものとしている。なお、Ｐ型半導体領域８１には、サーフェスバリアが形成され、表面に金を蒸着したＰ電極８２を有する。また、Ｎ型半導体領域８５は、リチウム拡散層からなり、同じく金を含むＮ電極８６が存在し、これら電極間には、Ｎ電極８６がＰ電極８２に対して正電圧となる逆バイアス電圧が印加される。一方、半導体検出器８０の辺縁部分には、溝８７が形成されており、Ｐ電極およびＮ電極間の沿面距離を長くし、表面リーク電流の低減が計られると共に、溝８７で隔てられた円筒形状の外縁部分はＰ型半導体領域からなる円筒部８４を形成する。そして、半導体検出器８０は、Ｘ線光子の入射により、真性半導体領域８３に発生する電子およびホール（正孔）のキャリア対を計測する。

ここで、半導体検出器を用いたＸ線光子の計測では、原理的に統計的な変動が存在するので、高い精度での計測を行いたい場合には、計測の量を増やし統計的な変動を小さなものとする必要がある。この場合、計測を行うオペレータにとって、短時間で計測の量を増やせることが好ましく、半導体検出器に入射するＸ線と直交する有効受光面積を大きくすることが行われる。

一方、Ｘ線光子の入射により生成されたキャリア対は、チャージセンシティブ型プリアンプおよび後続する波形整形回路で、光エネルギーに比例した波高を有する電気パルスに変換される。一例として、ＣＲ―ＲＣ型波形整形回路を通した時のエネルギー分解能ΔＥは、

で表される。ここで、ΔＥはスペクトル分解能に対する電気的雑音の寄与、Ｃｄは半導体検出器８０の容量、Ｃｆはプリアンプ初段ＦＥＴの入力容量、Ｃｓは浮遊容量、εは電子およびホールのキャリア対を生成するためのエネルギー、ＢはＦＥＴのチャネル雑音、ｑは電子素電荷、Ｔｐはフィルターのピーキングタイムである。

多くの元素から構成される化合物は、多くの特性Ｘ線スペクトルを有する。これら特性Ｘ線スペクトルは、スペクトルが重畳した場合に、化合物の同定が困難になったり、定量精度の低下を生じる。従って、スペクトルの重畳を生じない様にΔＥを小さなものとする必要がある。（１）式に基づいて、エネルギー分解能ΔＥを小さなものとするためには、半導体検出器８０のＰ型半導体領域８１およびＮ型半導体領域８５間の容量であるＣｄを小さくする必要がある。しかしながら、容量Ｃｄを小さくするには、Ｐ型半導体領域８１にＸ線光子が入射する受光面積を小さくする必要があり、一方でこの受光面積を小さくすることは、入射Ｘ線光子に対する感度を低下させる要因となる。

また、受光面積を大きく保ち、同時に容量Ｃｄを小さく保つ半導体検出器として、Ｓｉ（Ｌｉ）素子を用いた半球状の半導体検出器がある（例えば、非特許文献１参照）。図９は、この半球状の半導体検出器９０を示す図である。半導体検出器９０は、概ね図７と同様の円柱状の外観を有し、図９には、図７に示すＡＡ′断面と同様の断面が示されている。半導体検出器９０は、半導体検出器８０と同様のＰ型半導体領域９１、Ｎ型半導体領域９５、真性半導体領域９３、Ｐ電極９２およびＮ電極９６が存在する。ここで、真性半導体領域９３は、概ね半球形状をなし、この半球形状の半球面にＰ型半導体領域９１が存在する。Ｐ形半導体領域は、円柱型素子と同様に表面不感層を極力薄くするため、表面に金属を蒸着したサーフェスバリア（表面障壁）型が広く使われている。

また、Ｎ型半導体領域９５は、この半球面の半球断面中心部に存在し、Ｐ型半導体領域９１とは、真性半導体領域９３を介して概ね等距離にある。ここで、半導体検出器９０のＰ型半導体領域９１およびＮ型半導体領域９５間の容量Ｃｄは、

で表される。ここで、εはシリコンの比誘電率、ε₀は真空中の誘電率、ＲはＰ型半導体領域９１およびＮ型半導体領域９５間の距離、ｒはＮ電極９６の電極面積の３／４である。

ここで、半導体検出器９０として、例えば、図７に示す様な外観の厚さ６．３ｍｍ、外形１４．７ｍｍの円柱形状である場合に、図８に示す平行平板型の半導体検出器８０が２．７ｐＦであるのに対して、図９に示す半球状の半導体検出器９０は０．４ｐＦとなる。そして、エネルギー分解能は、平行平板型の半導体検出器８０が２００ｅＶであるのに対して、半球状の半導体検出器９０が１４０ｅＶとなり高分解能となる。
Ｃ．Ｓ．Ｒｏｓｓｉｎｇｔｏｎ著、「Ｌａｒｇｅ Ａｒｅａ，Ｌｏｗ Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ Ｓｉ（Ｌｉ） Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｒａｔｅ Ｘ−Ｒａｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｎｕｃｌ．Ｓｃｉ．，１９９３，Ｖｏｌ．４０，Ｎ０．４，ｐ．３５４〜３５９

しかしながら、上記背景技術によれば、半球状の半導体検出器は、製造に困難が伴うものである。すなわち、半導体検出器は、数十個程度の電子あるいはホールを計測するので、表面を流れるリーク電流は無視できる程度であることが好ましい。しかし、半導体検出素子を製造する場合に、半導体検出器のＸ線有感部分に接触すると、汚染あるいは障害により表面リーク電流が増加し、エネルギー分解能の大幅な低下あるいはプリアンプの動作不良を引き起こす。

ここで、図８に示す平行平板型の半導体検出器８０では、逆バイアス電圧をＰ電極８２およびＮ電極間に印加した場合に、円筒部８４には電界が存在せず、製造工程で行われる円筒部８４を押さえ付ける様な行為によっても、半導体検出器８０のＸ線検出特性には影響を与えない。

一方、図９に示す半球状の半導体検出器９０では、製造工程で生じるエッチングあるいは蒸着等の作業で、有感層に接するＰ型半導体領域９１やＰ電極９２に接触する必要が生じる。Ｘ線の吸収による損失を少なくする為に、極めて薄く作られた表面（１００ｎｍオーダー）なので、Ｐ領域は接触によって容易にダメージを受ける。この接触により半導体検出器層は、障害を受け、歩留まりの低化につながる。さらに、半導体検出器９０をＸ線検出器として使用する場合には、真空容器に封入し、液体窒素で冷却する。この際、半導体検出器９０に障害を与えることなく封入するのに、困難が伴い、また逆バイアス電圧を印加するＰ電極９２の接続にも困難が伴う。

これらのことから、Ｘ線検出特性を劣化させることなく、安定して確実に製造することができる、半球体の半導体検出器および半導体検出器製造方法をいかに実現するかが重要となる。

この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、Ｘ線検出特性を劣化させることなく、安定して確実に製造することができる、半球体の半導体検出器および半導体検出器製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の発明にかかる半導体検出器は、半球体の高純度シリコンあるいはリチウムドリフト型シリコンに、真性半導体領域からなるＸ線の有感層を備える半導体検出器であって、前記真性半導体領域に隣接するＰ型半導体領域あるいはＮ型半導体領域が、前記半球体の半球面に存在し、前記半球面に前記Ｐ型半導体領域が存在する際に、前記半球体の半球断面上の中心位置を含む中心領域にＮ型半導体領域が存在し、前記半球面に前記Ｎ型半導体領域が存在する際に、前記半球体の半球断面上の中心位置を含む中心領域にＰ型半導体領域が存在し、前記半球面および前記半球断面に内包される位置に前記真性半導体領域が存在し、前記半球断面は、前記半球断面を前記中心領域を頂点とする円錐形状とする、前記半球断面上の前記中心位置からの距離に比例して掘削が深くなる掘削部を有し、さらに前記半球断面は、前記掘削を前記半球面の近傍で終了し、前記半球面および前記半球断面が交わる辺縁部に突起する突起部を有すること、を特徴とする。

この請求項１に記載の発明では、半球断面は、掘削部により、半球断面上の中心領域からの距離に比例して掘削が深くなる、半球断面の中心領域を頂点とする円錐形状とし、さらに半球断面は、この掘削を半球面の近傍で終了し、突起部を半球面および半球断面が交わる辺縁部に突起させる。

また、請求項２に記載の発明にかかる半導体検出器は、前記突起部が、前記半球面の前記辺縁部近傍に位置する電極を備えることを特徴とする。
この請求項２に記載の発明では、請求項１の発明において、突起部は、電極を半球面の辺縁部近傍に位置させる。

また、請求項３に記載の発明にかかる半導体検出器は、前記半球体が、前記突起部を介して接続され、前記半球体を円筒内部の中空部分に含む円筒部を備えることを特徴とする。

この請求項３に記載の発明では、請求項１の発明において、半球体は、突起部を介して接続される円筒部により、半球体を円筒内部の中空部分に囲む。
また、請求項４に記載の発明にかかる半導体検出器は、前記円筒部が、前記円筒の前記半球体が存在しない側の円筒側面に位置する電極を備えることを特徴とする。

この請求項４に記載の発明では、請求項３の発明において、円筒部は、電極を円筒の半球体が存在しない側の円筒側面に位置させる。
また、請求項５に記載の発明にかかる半導体検出器は、前記半球面が、多面体構造を有することを特徴とする。

この請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つの発明において、半球面を、多面体構造にする。
また、請求項６に記載の発明にかかる半導体検出器製造方法は、シリコンにリチウムを拡散後、ドリフトして作成された円柱の形状をなす補償領域から、前記円柱の湾曲する側面に張り出す円筒部を切断し、前記切断が行われた前記円柱の円形をなす一方の底面に、前記底面を前記底面の中心位置を含む中心領域を頂点とする円錐形状とする、前記底面上の前記中心領域からの距離に比例して深くなる掘削を行い、前記掘削を、前記底面の辺縁部近傍で終了し、前記底面の辺縁部に突起部を残し、前記突起部で前記円柱を支持して、前記円柱の掘削を行わない側の底面を半球面に加工し、前記加工により形成された半球体を、前記突起部で支持して、前記半球面にサーフェスバリア型の半導体領域を形成することを特徴とする。

この請求項６に記載の発明では、突起部により円柱あるいは半球体を支持して、製造を行う。

以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、半球断面は、掘削部により、半球断面上の中心領域からの距離に比例して掘削が深くなる、半球断面の中心領域を頂点とする円錐形状とし、さらに半球断面は、この掘削を半球面の近傍で終了し、突起部を半球面および半球断面が交わる辺縁部に突起させることとしているので、製造工程で必要とされる半導体検出器の支持を突起部で行い、半導体検出器のＸ線検出特性に影響を与えないで、安定して確実に製造を行い、ひいては低い電気容量で高いエネルギー分解能を有する半導体検出器を高い歩留まりで製造することができる。

請求項２に記載の発明によれば、突起部は、電極を半球面の辺縁部近傍に位置させることとしているので、製造および計測の際に、半導体検出器のＸ線有感層に与える障害を防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、半球体は、突起部を介して接続される円筒部により、半球体を円筒内部の中空部分に囲むこととしているので、この円筒部を支持することにより、製造工程で半球体に与える障害を防止することができる。

請求項４に記載の発明によれば、円筒部は、電極を円筒の半球体が存在しない側の円筒側面に位置させることとしているので、製造および計測の際に、半導体検出器のＸ線有感層に与える障害を防止することができる。

請求項５に記載の発明によれば、半球面は、多面体構造にすることとしているので、半球面の加工を簡易なものとすることができる。
請求項６に記載の発明によれば、突起部により円柱あるいは半球体を支持して、製造を行うこととしているので、製造工程で必要とされる半導体検出器の支持を突起部で行い、半導体検出器のＸ線検出特性に影響を与えないで、安定して確実に製造を行い、ひいては低い電気容量で高いエネルギー分解能を有する半導体検出器を高い歩留まりで製造することができる。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体検出器を実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
まず、本実施の形態１にかかる半導体検出器の構成について説明する。図１は、本実施の形態１にかかる半導体検出器２０を示す。図１の半導体検出器２０は、図７に示す半導体検出器８０と同様の円柱形状の外観を有し、図７と同様のＡＡ′断面を示している。

半導体検出器２０は、Ｐ型のシリコン単結晶ウェハに、リチウムをドリフトさせて形成される、いわゆるＳｉ（Ｌｉ）素子をなし、Ｘ線光子が入射する側からＰ型半導体領域２１、真性半導体領域２３、Ｎ型半導体領域２５を有する。

真性半導体領域２３は、Ｐ型のシリコン単結晶ウェハに、リチウムを不純物としてドリフトしてＰ型の補償を行い、高抵抗の真性半導体領域としたもので、半球状に厚みを持って形成され、Ｘ線に対する有感領域を大きなものとしている。

また、Ｐ型半導体領域２１は、表面を酸化する等してサーフェスバリア（表面障壁）型のＰ型半導体領域としたもので、Ｎ型半導体領域２５を中心位置とする半球面上に位置する。なお、Ｐ型半導体領域２１は、後述する円筒部２４にＰ電極が形成される。

Ｎ型半導体領域２５は、リチウムを拡散しＮ型半導体領域としたもので、金等を蒸着して形成されるＮ電極２６を有する。Ｎ型半導体領域２５は、半球面をなすＰ型半導体領域２１の半球断面の中心位置を含む中心領域に位置する。

ここで、Ｐ電極２２は、Ｎ電極２６に対して負電圧となる逆バイアス電圧が印加され、Ｎ電極２６に接続されるプリアンプを介して、真性半導体領域２３で入射Ｘ線光子により形成される電子およびホールのキャリア対の電荷が計測される。

また、半導体検出器２０は、Ｎ型半導体領域２５を中心とする半球面上にＰ型半導体領域２１が存在するので、真性半導体領域２３は、挟まれるＮ型半導体領域２５およびＰ型半導体領域２１間を等距離で電気的に接続し、真性半導体領域２３内では、逆バイアス電圧により概ね均一な電界が形成されるので、発生したキャリアがロスなく電極に集収される。

また、半導体検出器２０は、円筒部２４および掘削部２８を有する。円筒部２４は、円柱形状の外観を有する半導体検出器２０の円柱側面部分に位置し、円筒に囲まれる中空部分に位置する半球状の真性半導体領域２３と連続する構造を有し、電気的には弱いＮ型半導体領域をなす。円筒部２４の円筒側面表面には、半球面状のサーフェスバリア（表面障壁）型のＰ型半導体領域２１が形成されている。そして、円筒部２４の円筒側面に位置するＰ型半導体領域２１には、金等を蒸着して形成されるリング状のＰ電極２２が配設される。円筒部２４は、半球の径と同じに図示しているが短くても良い。

また、掘削部２８は、半球状の真性半導体領域２３の半球断面部分に位置し、半球断面の中心に位置するＮ型半導体領域２５からの距離に比例した掘削深さを有し、円錐状の真性半導体領域２３が形成される。なお、掘削部２８は、半球面をなすＰ型半導体領域２１近傍で終了し、半球断面に戻る。なお、掘削部２８は、ダイアモンド超音波カッターで掘削し、エッチングでダメージ層を除去する。

つぎに、半導体検出器２０の動作および製造工程における取り扱い方法について説明する。ここで、半導体検出器２０の動作の理解を容易にするために、まず、掘削部２８を有しない半導体検出器３０の動作について説明する。図２は、掘削部２８を有しない半導体検出器３０の断面図である。なお、半導体検出器３０は、掘削部２８以外の部分は、半導体検出器２０と全く同様の構成であるので詳しい説明を省略する。

半導体検出器３０は、直流電源３１により、Ｐ電極２２およびＮ電極２６間に逆バイアス電圧が印加されている。これにより、Ｐ型半導体領域２１およびＮ型半導体領域２５間には、図２の矢印で示す様な電気力線が発生する。ここで、半球面上のＰ型半導体領域２１と中心位置にあるＮ型半導体領域２５間は、概ね等距離にあるため、均一でしかも強い電界が真性半導体領域２３に発生する。一方、円筒部２４のＰ型半導体領域２１とＮ型半導体領域２５の間は、半球面と比較して距離が長く、しかも一定しないため不均一でしかも弱い電界が真性半導体領域２３に発生する。図２に示す半導体検出器３０中には、この弱電界領域３２が、点線で囲まれた領域として示されている。

そして、弱電界領域３２にＸ線光子が入射しキャリア対が発生した際に、これらキャリア対は、弱い電界のために様々な不都合が生じる。例えば、真性半導体領域２３は、Ｓｉ（Ｌｉ）素子を用いて形成する場合には弱いＮ型半導体領域となっており、逆バイアス電圧の印加により、キャリアを払い出し、高抵抗の真性半導体領域として機能させる。この際、弱電界領域３２では、電界が弱いものとなり、高抵抗の真性半導体領域としての機能が充分なものとはならず、さらに、弱電界領域３２で発生したキャリアがＰ型半導体領域２１あるいはＮ型半導体領域２５で収集できない等のことが生じる。

これらのことは、半導体検出器３０を用いたエネルギースペクトラムの計測において、エネルギー分解能ΔＥが大きくなり分解能の低下を招いたり、さらにはスペクトル波形が低エネルギー側に尾を引くテーリング等の原因となる。

図１に戻り、半導体検出器２０は、逆バイアス電圧が印加される際に、掘削部２８を有しているので、入射Ｘ線光子に対する有感領域である真性半導体領域２３には、半球面上に位置するＰ型半導体領域２１および半球面の中心に位置するＮ型半導体領域２５間の均一で強い電界のみが存在する。これにより、入射Ｘ線光子により、半球状の真性半導体領域２３で発生させられたキャリア対は、すべて同様の電界条件のもとでＰ型半導体領域２１あるいはＮ型半導体領域２５に収集され、エネルギー分解能ΔＥの劣化あるいはスペクトル波形のテーリング等が防止される。

また、図１に示す半導体検出器２０は、Ｐ型半導体領域からなる円筒部２４を有する。円筒部２４は、入射Ｘ線光子に対する有感領域を形成しておらず、半導体検出器２０のＸ線検出特性には、影響を与えない。従って、半導体検出器２０を製造する際の、エッチング、蒸着あるいは切削等の工程においては、円筒部２４を機械的に支持し作業を行う。これにより、半導体検出器２０のＸ線検出特性を劣化させることなく、円滑で高い歩留まりの製造を行うことができる。

上述してきたように、本実施の形態１では、半導体検出器２０は、半球状の真性半導体領域２３に加え、掘削部２８および円筒部２４を有しているので、低い電気容量で高いエネルギー分解能を持つ半導体検出器２０を、弱電界領域３２でＸ線検出特性を劣化させることなく、さらに製造工程で必要とされる半導体検出器２０の支持を円筒部２４で行い、半導体検出器２０のＸ線検出特性に影響を与えることなく、安定して確実に製造を行うことができる。図９の構造では表面リークを樹脂塗布することによって抑えているが、誘電体の塗布は１／ｆ雑音の増加により分解能が悪くなる原因となる。図１に示す掘削部２８は、図２の構造と比較して、Ｐ−Ｎ電極間沿面距離が長い為、１／ｆ雑音の増加なしに、表面リーク電流を少なくする事ができる。

また、本実施の形態１では、半導体検出器２０の材料としてＳｉ（Ｌｉ）素子（リチウムドリフト型シリコン）を用いたが、同様に高純度シリコンを用いることもできる。
また、本実施の形態１では、半導体検出器２０のＰ型半導体領域をなす半球面は、完全な球面の一部分であるとしたが、この半球面を多面体構造とし、疑似球面の一部分とすることもできる。
（実施の形態２）
ところで、上記実施の形態１では、支持が行われる円筒部２４を、半球体の真性半導体領域２３の外側に別途設けることとしたが、支持部分を半球体の真性半導体領域２３の一部として形成し、同様のＸ線検出特性を有する半導体検出器を、簡易に製造することもできる。そこで、本実施の形態２では、支持部分を半球体の真性半導体領域２３の一部とする場合を示すことにする。

図３は、本実施の形態２にかかるＳｉ（Ｌｉ）素子を用いた半導体検出器１０の外観を示す図である。半導体検出器１０は、半球体の外観を有し、この半球面方向からＸ線が入射する。図４は、半導体検出器１０の、半球断面と直交するＢＢ′断面を示す図である。

半導体検出器１０は、Ｐ型半導体領域１１、真性半導体領域１３、Ｎ型半導体領域１５、Ｐ電極１２、Ｎ電極１６、掘削部１８および突起部１４を含む。ここで、Ｐ型半導体領域１１、真性半導体領域１３、Ｎ型半導体領域１５、Ｐ電極１２、Ｎ電極１６は、図１に示す半導体検出器２０のＰ型半導体領域２１、真性半導体領域２３、Ｎ型半導体領域２５、Ｐ電極１２、Ｎ電極１６と全く同様のものであるので、詳しい説明を省略する。

掘削部１８は、半導体検出器２０の掘削部２８と同様に、半球体の真性半導体領域１３の半球断面部分に位置し、Ｎ型半導体領域１５をなすこの半球断面の中心位置からの距離に比例する深さの掘削部分を有し、円錐形状の真性半導体領域１３を形成する。なお、この円錐形状の掘削部１８は、半球面をなすＰ型半導体領域１１近傍で終了し、半球断面に戻る。なお、掘削部１８は、ダイアモンド超音波カッターによる掘削後エッチングして形成される。

突起部１４は、半導体検出器１０の半球断面の辺縁部をなし、掘削部１８の半球断面までの戻りおよび半球面を形成するＰ型半導体領域１１間に形成される。ここで、突起部１４は、Ｐ型半導体領域１１およびＮ型半導体領域１５間に逆バイアス電圧が印加された際に,ほとんど電荷がかからないので、入射Ｘ線光子に対する有感領域を形成せず、半導体検出器１０のＸ線検出特性には影響を与えない。従って、半導体検出器１０を製造する際の、エッチング、蒸着あるいは切削等の工程においては、突起部１４を機械的に支持し作業を行うことにより、半導体検出器１０のＸ線検出特性を劣化させることなく、円滑で高い歩留まりの製造を行うことができる。

つづいて、図５を用いて半導体検出器１０の製造工程を示す。図５は、半導体検出器１０の製造工程を示すフローチャートである。まず、オペレータは、図７に示す様な円柱形のＰ型シリコン単結晶ウェハに外形加工を行い（ステップＳ５０１）、溝６７を形成する。図６（Ａ）は、溝６７が形成された円柱形のＰ型シリコン単結晶ウェハの柱方向の断面を示す図である。ここで、溝６７により形成される円柱の側面に位置する円筒部６４は、製造作業を行う際の支持部分をなす。

その後、オペレータは、円筒部６４を支持部分として、外形加工されたＰ型シリコン単結晶ウェハにリチウムを拡散し、Ｎ電極が蒸着されるＮ型半導体領域を形成する。次いでリチウムをドリフトし真性半導体領域を形成する。この際、リチウムのドリフト作業は、Ｐ型シリコン単結晶ウェハのＸ線有感層に、障害を与えることなく行われる。

その後、オペレータは、カッター等で、円筒部６４を切断し（ステップＳ５０３）、Ｐ型シリコン単結晶ウェハ部分を除去する。そして、オペレータは、ダイアモンドカッター等の手段を用いて、円柱形状のＰ型シリコン単結晶ウェハのＮ型半導体領域側から切削を行い、図４に示す様な半球断面の中心位置からの距離に比例する深さを有する掘削部１８を形成する（ステップＳ５０４）。ここで、掘削部１８は、円柱形状をなすＰ型シリコン単結晶ウェハの側面近傍で掘削を終了し、側面部分に突起部１４を形成する。図５（Ｂ）は、Ｐ型シリコン単結晶ウェハの円筒部６４が切断され、さらに掘削部１８が形成される同時に突起部１４が形成された状態を示す。

その後、オペレータは、突起部１４を支持部分として、Ｐ型シリコン単結晶ウェハのＰ型半導体領域側から、ダイアモンドカッター等の手段を用いて切削を行い、半球形状に仕上げる（ステップＳ５０５）。図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）に示すＰ型シリコン単結晶ウェハのＰ型半導体領域側に半球形状の切削加工を施した図である。

その後、オペレータは、突起部１４を支持部分として、エッチングを行い（ステップＳ５０６）、切削によって生じるダメージ層の除去を行い、さらに酸化および金等サーフェスバリア金属の蒸着を行い（ステップＳ５０７）、サーフェスバリア型のＰ型半導体領域を形成する。

上述してきたように、本実施の形態２では、半球形状をなす半導体検出器１０の半球断面に掘削部１８を形成し、半球面をなすＰ型半導体領域１１の辺縁部に突起部１４を設けることとしているので、製造工程で必要とされる半導体検出器１０の支持を突起部１４で行い、簡易な構造の半導体検出器１０のＸ線検出特性に影響を与えることなく、安定して確実に製造を行うにことができる。

半球体が円筒部の中空部分で囲まれた半導体検出器の構成を示す断面図である。 実施の形態１の半導体検出器の変形例を示す説明図である。 半球体をなす半導体検出器の外観を示す外観図である。 実施の形態２の半導体検出器の構成を示す断面図である。 実施の形態２の半導体検出器の製造工程を示すフローチャートである。 実施の形態２の半導体検出器の各製造工程での構成を示す断面図である。 従来の半導体検出器の外観を示す外観図である。 従来の平行平板型の半導体検出器の構成を示す断面図である。 従来の半球体をなす半導体検出器の構成を示す断面図である。

符号の説明

１０、２０、３０、８０、９０ 半導体検出器
１１、２１、８１、９１ Ｐ型半導体領域
１２、２２、８２、９２ Ｐ電極
１３、２３，８３、９３ 真性半導体領域
１４ 突起部
１５、２５、８５、９５ Ｎ型半導体領域
１６、２６、８６、９６ Ｎ電極
１８、２８ 掘削部
２４、６４，８４ 円筒部
３１ 直流電源
３２ 弱電界領域
６７，８７ 溝

Claims (6)

1. 半球体の高純度シリコンあるいはリチウムドリフト型シリコンに、真性半導体領域からなるＸ線の有感層を備える半導体検出器であって、
   前記真性半導体領域に隣接するＰ型半導体領域あるいはＮ型半導体領域が、前記半球体の半球面に存在し、
   前記半球面に前記Ｐ型半導体領域が存在する際に、前記半球体の半球断面上の中心位置を含む中心領域にＮ型半導体領域が存在し、
   前記半球面に前記Ｎ型半導体領域が存在する際に、前記半球体の半球断面上の中心位置を含む中心領域にＰ型半導体領域が存在し、
   前記半球面および前記半球断面に内包される位置に前記真性半導体領域が存在し、
   前記半球断面は、前記半球断面を前記中心領域を頂点とする円錐形状とする、前記半球断面上の前記中心領域からの距離に比例して掘削が深くなる掘削部を有し、
   さらに前記半球断面は、前記掘削を前記半球面の近傍で終了し、前記半球面および前記半球断面が交わる辺縁部に突起する突起部を有すること、
   を特徴とする半導体検出器。
2. 前記突起部は、前記半球面の前記辺縁部近傍に位置する電極を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体検出器。
3. 前記半球体は、前記突起部を介して接続され、前記半球体を円筒内部の中空部分に含む円筒部を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体検出器。
4. 前記円筒部は、前記円筒の前記半球体が存在しない側の円筒側面に位置する電極を備えることを特徴とする請求項３に記載の半導体検出器。
5. 前記半球面は、多面体構造を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体検出器。
6. シリコンにリチウムを拡散後、ドリフトして作成された円柱の形状をなす補償領域から、前記円柱の湾曲する側面に張り出す円筒部を切断し、
   前記切断が行われた前記円柱の円形をなす一方の底面に、前記底面を前記底面の中心位置を含む中心領域を頂点とする円錐形状とする、前記底面上の前記中心領域からの距離に比例して深くなる掘削を行い、
   前記掘削を、前記底面の辺縁部近傍で終了し、前記底面の辺縁部に突起部を残し、
   前記突起部で前記円柱を支持して、前記円柱の掘削を行わない側の底面を半球面に加工し、
   前記加工により形成された半球体を、前記突起部で支持して、前記半球面にサーフェスバリア型の半導体領域を形成することを特徴とする半導体検出器製造方法。

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