JP2707555B2 - 半導体放射線検出器 - Google Patents
半導体放射線検出器Info
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- JP2707555B2 JP2707555B2 JP62256554A JP25655487A JP2707555B2 JP 2707555 B2 JP2707555 B2 JP 2707555B2 JP 62256554 A JP62256554 A JP 62256554A JP 25655487 A JP25655487 A JP 25655487A JP 2707555 B2 JP2707555 B2 JP 2707555B2
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- semiconductor
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は非晶質と単結晶のヘテロ接合で形成された半
導体放射線検出器に関するものである。 従来の技術 半導体放射線検出器を作製する上で重要な点は比抵抗
の高い高純度，低欠陥密度の単結晶半導体基板を用い、
リーク電流の少ない構造で、結晶欠陥の発生や重金属イ
オン等による汚染がなく低温で特性の良い接合を形成す
ることである。 従来の非晶質と単結晶半導体基板のヘテロ接合による
半導体放射線検出器は、例えば特開昭61−137374号公報
に示されているように、第３図のような構造になってい
る。すなわち、Ｐ形単結晶Si基板21上に不純物添加のな
い非晶質Si:H膜22を保護膜又はリーク電流対策のために
プラズマCVD法で堆積し、その非晶質Si:H（水素化非晶
質Si）膜22にヘテロ接合形成のための窓を開け、そのヘ
テロ接合部の窓の所に、プラズマCVD法でリン添加非晶
質Si:H膜23をＮ形の逆電導領域として堆積成形し、その
上に金属電極24と裏面の金属電極25を形成した構造にな
っている。 発明が解決しようとする問題点 従来の構造では保護膜の非晶質Si:H膜22とヘテロ接合
形成のためのリン添加非晶質Si:H膜23が別々に堆積して
形成されるため、金属電極24と単結晶Si基板21の間に機
械的な段差や非晶質Si:H膜22とリン添加非晶質Si:H膜23
との接合部ができ、その部分で電界の集上や不純物のト
ラップ等が生じる。そのため半導体放射線検出器のよう
に接合面積が数mm2で逆バイアス電圧数＋Ｖで使用する
場合は、通常のLSIのコンタクト等よりもリーク電流や
ブレークダウン電圧に対する要求が厳しくなり、前記し
た現象がリーク電流の増加やブレークダウン電圧の低下
と言う問題点となった。本発明はこれらの問題点を解決
し、リーク電流の少ない半導体放射線検出器を提供する
ものである。 問題点を解決するための手段 本発明は、一導電形の単結晶半導体基板上に非晶質半
導体層を形成し、前記非晶質半導体層の一部が逆導電形
領域をなして前記単結晶半導体基板を検出領域とし、前
記逆導電形領域はこの領域以外の前記非晶質半導体層に
よって少なくとも同一平面内で囲まれていることを特徴
とする。 作用 単結晶半導体基板上に堆積した非晶質半導体層の中の
一部領域をヘテロ接合のための逆導電形領域にし、残り
の部分が保護膜として前記逆導電形領域を同一平面内で
囲っている構造なので、逆導電形領域上に形成される金
属電極と単結晶半導体基板間には機械的な段差や逆導電
形領域と保護膜としての残りの非晶質半導体層との機械
的な接合もなくなり電界集中が生じないし、不純物汚染
にも強くなる。そのため、リーク電流が小さくブレーク
ダウン電圧の高い非晶質半導体膜と単結晶半導体とのヘ
テロ接合が得られる。 実 施 例 以下、本発明の第１の実施例について製造工程を半導
体放射線検出器の断面構成図も用いて表わした第１図を
用いて説明する。その製造工程は次の通りである。
（ａ）単結晶Si基板１にＮ形で比抵抗1kΩ−cm以上、厚
さ500μｍ、片面を鏡面研磨した5mm角のものを用いた。
比抵抗が1kΩcm以上であるのは空乏層を広げるための逆
バイアス電圧を50V以下にするためである。単結晶Si基
板１を純水，硫酸ボイル，フッ酸，硝酸等で表面層の洗
浄及び除去を行う。次に、SiH4ガスを用いて、圧力数To
rr,基板温度200〜400℃で高周波励起のプラズマCVDで単
結晶Si基板１の鏡面研磨した側の面上に不純物添加のな
い非晶質Si:H膜２を1000Å堆積する（ｂ）。逆導電形領
域の形成のために、フォトレジストを用いてフォトプロ
セスでドーピングマスク３を形成する。次に水素希釈の
0.5％B2H6ガスを13.56MHzの高周波数Wattと磁場数十Gau
ssによりプラズマにして制御し、そこから質量分離しな
いでイオンを取り出し、6kVに加速してボロンを1015/cm
2導入する。次にフォトレジストを除去後、100℃〜400
℃で約１時間程度N2中で熱処理することにより導入した
ボロンを活性化して3mm角の逆導電形領域４を前記非晶
質Si:H2の一部領域に形成する（ｃ）。 次に裏面にオーミックコンタクトのためのＮ形の高濃
度層５の形成を前記と同様にH2希釈の0.5％PH3ガスで6k
V,5×1014/cm2,基板温度100〜300℃で導入して行い、Al
電極6,7を4000Å蒸着で堆積し、100〜300℃,30分間N2中
で熱処理をして形成する（ｄ）。このようにして、領域
２に周囲を囲まれた領域４を有する検出器を形成した。 前記工程により作製した半導体放射線検出器のリーク
電流は従来の構造のものに対してリーク電流が1/2にな
り、ブレークダウン電圧も50Vから100Vに増加した。
又、非晶質Si:H層２の膜厚を1000Å以下としたのは、そ
の膜厚が放射線に対する不感層の厚さと同等になるため
に不感層を厚くしないためと、10kV以下の損傷を与えな
い低加速電圧で不純物導入を行い非晶質Si:Hを逆導電形
にできる膜厚が1000Å以下であることからである。そし
て、本実施例のような価電子制御のための不純物イオン
と同時に水素もドーピングを行って逆導電形領域を形成
する方法では水素が欠陥やドーピングによるダメージ等
を補償するので非晶質半導体層中に特性の良い逆導電形
の非晶質半導体領域の形成が容易である。 次に第２の実施例について、第１の実施例と同じ所は
同じ番号を用いて第２図に示して説明する。第１の実施
例と違う点はドーピングマスク３にフォトレジストでは
なくPCVD法でSiH4ガスとN2Oガスを用いて堆積した膜厚
１μｍのSiO2膜８を用い、それをそのまま残して、Al電
極６を形成したことである。本来、保護膜として考えて
いた非晶質Si:H2の上にそれよりも安定な絶縁体のSiO2
膜が堆積されているため第１の実施例よりも長時間の高
温高湿試験によっても安定な特性のものが得られた。な
お、SiO2のかわりに窒化膜でもよい。さらに、第1,第２
実施例ともに非晶質半導体層に非晶質SiC:Hを用いると
さらにリーク電流は約1/3以下に減少した。 以上のように、本発明により、保護膜のための非晶質
半導体層とヘテロ接合形成のための逆導電形領域との機
械的な接合をなくし、保護膜のための非晶質半導体層が
逆導電形領域を囲む構造になっているのでリーク電流が
少なく耐ブレークダウン電圧の高い半導体放射線検出器
を得た。又、非晶質半導体層の上に絶縁体の保護膜を形
成することにより長期的な信頼性が得られるようになっ
た。又、単結晶半導体基板にSi,非晶質半導体層に非晶
質SiC:Hを用いると非晶質Si:Hを非晶質半導体層に用い
た場合よりもリーク電流が約1/3以下であった。又、そ
の単結晶Si基板の比抵抗を1kΩ−cm以上にしたので、単
結晶Si基板の全体に空乏層を広げるための逆バイアス電
圧が50V以下にすることができた。 発明の効果 本発明により、リーク電流が少なく耐ブレークダウン
電圧が高く、信頼性の高い半導体放射線検出器を得るこ
とが可能となる。
導体放射線検出器に関するものである。 従来の技術 半導体放射線検出器を作製する上で重要な点は比抵抗
の高い高純度，低欠陥密度の単結晶半導体基板を用い、
リーク電流の少ない構造で、結晶欠陥の発生や重金属イ
オン等による汚染がなく低温で特性の良い接合を形成す
ることである。 従来の非晶質と単結晶半導体基板のヘテロ接合による
半導体放射線検出器は、例えば特開昭61−137374号公報
に示されているように、第３図のような構造になってい
る。すなわち、Ｐ形単結晶Si基板21上に不純物添加のな
い非晶質Si:H膜22を保護膜又はリーク電流対策のために
プラズマCVD法で堆積し、その非晶質Si:H（水素化非晶
質Si）膜22にヘテロ接合形成のための窓を開け、そのヘ
テロ接合部の窓の所に、プラズマCVD法でリン添加非晶
質Si:H膜23をＮ形の逆電導領域として堆積成形し、その
上に金属電極24と裏面の金属電極25を形成した構造にな
っている。 発明が解決しようとする問題点 従来の構造では保護膜の非晶質Si:H膜22とヘテロ接合
形成のためのリン添加非晶質Si:H膜23が別々に堆積して
形成されるため、金属電極24と単結晶Si基板21の間に機
械的な段差や非晶質Si:H膜22とリン添加非晶質Si:H膜23
との接合部ができ、その部分で電界の集上や不純物のト
ラップ等が生じる。そのため半導体放射線検出器のよう
に接合面積が数mm2で逆バイアス電圧数＋Ｖで使用する
場合は、通常のLSIのコンタクト等よりもリーク電流や
ブレークダウン電圧に対する要求が厳しくなり、前記し
た現象がリーク電流の増加やブレークダウン電圧の低下
と言う問題点となった。本発明はこれらの問題点を解決
し、リーク電流の少ない半導体放射線検出器を提供する
ものである。 問題点を解決するための手段 本発明は、一導電形の単結晶半導体基板上に非晶質半
導体層を形成し、前記非晶質半導体層の一部が逆導電形
領域をなして前記単結晶半導体基板を検出領域とし、前
記逆導電形領域はこの領域以外の前記非晶質半導体層に
よって少なくとも同一平面内で囲まれていることを特徴
とする。 作用 単結晶半導体基板上に堆積した非晶質半導体層の中の
一部領域をヘテロ接合のための逆導電形領域にし、残り
の部分が保護膜として前記逆導電形領域を同一平面内で
囲っている構造なので、逆導電形領域上に形成される金
属電極と単結晶半導体基板間には機械的な段差や逆導電
形領域と保護膜としての残りの非晶質半導体層との機械
的な接合もなくなり電界集中が生じないし、不純物汚染
にも強くなる。そのため、リーク電流が小さくブレーク
ダウン電圧の高い非晶質半導体膜と単結晶半導体とのヘ
テロ接合が得られる。 実 施 例 以下、本発明の第１の実施例について製造工程を半導
体放射線検出器の断面構成図も用いて表わした第１図を
用いて説明する。その製造工程は次の通りである。
（ａ）単結晶Si基板１にＮ形で比抵抗1kΩ−cm以上、厚
さ500μｍ、片面を鏡面研磨した5mm角のものを用いた。
比抵抗が1kΩcm以上であるのは空乏層を広げるための逆
バイアス電圧を50V以下にするためである。単結晶Si基
板１を純水，硫酸ボイル，フッ酸，硝酸等で表面層の洗
浄及び除去を行う。次に、SiH4ガスを用いて、圧力数To
rr,基板温度200〜400℃で高周波励起のプラズマCVDで単
結晶Si基板１の鏡面研磨した側の面上に不純物添加のな
い非晶質Si:H膜２を1000Å堆積する（ｂ）。逆導電形領
域の形成のために、フォトレジストを用いてフォトプロ
セスでドーピングマスク３を形成する。次に水素希釈の
0.5％B2H6ガスを13.56MHzの高周波数Wattと磁場数十Gau
ssによりプラズマにして制御し、そこから質量分離しな
いでイオンを取り出し、6kVに加速してボロンを1015/cm
2導入する。次にフォトレジストを除去後、100℃〜400
℃で約１時間程度N2中で熱処理することにより導入した
ボロンを活性化して3mm角の逆導電形領域４を前記非晶
質Si:H2の一部領域に形成する（ｃ）。 次に裏面にオーミックコンタクトのためのＮ形の高濃
度層５の形成を前記と同様にH2希釈の0.5％PH3ガスで6k
V,5×1014/cm2,基板温度100〜300℃で導入して行い、Al
電極6,7を4000Å蒸着で堆積し、100〜300℃,30分間N2中
で熱処理をして形成する（ｄ）。このようにして、領域
２に周囲を囲まれた領域４を有する検出器を形成した。 前記工程により作製した半導体放射線検出器のリーク
電流は従来の構造のものに対してリーク電流が1/2にな
り、ブレークダウン電圧も50Vから100Vに増加した。
又、非晶質Si:H層２の膜厚を1000Å以下としたのは、そ
の膜厚が放射線に対する不感層の厚さと同等になるため
に不感層を厚くしないためと、10kV以下の損傷を与えな
い低加速電圧で不純物導入を行い非晶質Si:Hを逆導電形
にできる膜厚が1000Å以下であることからである。そし
て、本実施例のような価電子制御のための不純物イオン
と同時に水素もドーピングを行って逆導電形領域を形成
する方法では水素が欠陥やドーピングによるダメージ等
を補償するので非晶質半導体層中に特性の良い逆導電形
の非晶質半導体領域の形成が容易である。 次に第２の実施例について、第１の実施例と同じ所は
同じ番号を用いて第２図に示して説明する。第１の実施
例と違う点はドーピングマスク３にフォトレジストでは
なくPCVD法でSiH4ガスとN2Oガスを用いて堆積した膜厚
１μｍのSiO2膜８を用い、それをそのまま残して、Al電
極６を形成したことである。本来、保護膜として考えて
いた非晶質Si:H2の上にそれよりも安定な絶縁体のSiO2
膜が堆積されているため第１の実施例よりも長時間の高
温高湿試験によっても安定な特性のものが得られた。な
お、SiO2のかわりに窒化膜でもよい。さらに、第1,第２
実施例ともに非晶質半導体層に非晶質SiC:Hを用いると
さらにリーク電流は約1/3以下に減少した。 以上のように、本発明により、保護膜のための非晶質
半導体層とヘテロ接合形成のための逆導電形領域との機
械的な接合をなくし、保護膜のための非晶質半導体層が
逆導電形領域を囲む構造になっているのでリーク電流が
少なく耐ブレークダウン電圧の高い半導体放射線検出器
を得た。又、非晶質半導体層の上に絶縁体の保護膜を形
成することにより長期的な信頼性が得られるようになっ
た。又、単結晶半導体基板にSi,非晶質半導体層に非晶
質SiC:Hを用いると非晶質Si:Hを非晶質半導体層に用い
た場合よりもリーク電流が約1/3以下であった。又、そ
の単結晶Si基板の比抵抗を1kΩ−cm以上にしたので、単
結晶Si基板の全体に空乏層を広げるための逆バイアス電
圧が50V以下にすることができた。 発明の効果 本発明により、リーク電流が少なく耐ブレークダウン
電圧が高く、信頼性の高い半導体放射線検出器を得るこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例の検出器の製造工程断面
図、第２図は本発明の第２の実施例の検出器の断面構成
図、第３図は従来の検出器の断面構成図である。 １……Ｎ形単結晶Si基板、２……ａ−Si:H、３……ドー
ピングマスク、４……逆導電形領域、6,7……Al電極、
８……SiO2膜。
図、第２図は本発明の第２の実施例の検出器の断面構成
図、第３図は従来の検出器の断面構成図である。 １……Ｎ形単結晶Si基板、２……ａ−Si:H、３……ドー
ピングマスク、４……逆導電形領域、6,7……Al電極、
８……SiO2膜。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．一導電形の単結晶半導体基板上に非晶質半導体層を
形成し、前記非晶質半導体層の一部が逆導電形領域をな
して前記単結晶半導体基板を検出領域とし、前記逆導電
形領域はこの領域以外の前記非晶質半導体層によって少
なくとも同一平面内で囲まれていることを特徴とする半
導体放射線検出器。 ２．単結晶半導体基板をSiとし、非晶質半導体層が水素
化非晶質Siまたは非晶質SiCであることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の半導体放射線検出器。 ３．非晶質半導体層上に絶縁体酸化膜又は窒化膜を形成
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
体放射線検出器。 ４．単結晶半導体基板が比抵抗1kΩ−cm以上のSiである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体放
射線検出器。 ５．非晶質半導体層の膜厚が1000オングストローム以下
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半
導体放射線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62256554A JP2707555B2 (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 半導体放射線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62256554A JP2707555B2 (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 半導体放射線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0198268A JPH0198268A (ja) | 1989-04-17 |
| JP2707555B2 true JP2707555B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=17294252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62256554A Expired - Lifetime JP2707555B2 (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 半導体放射線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2707555B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5070027A (en) * | 1989-02-23 | 1991-12-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of forming a heterostructure diode |
| JP4678259B2 (ja) * | 2005-08-23 | 2011-04-27 | 富士電機ホールディングス株式会社 | 放射線検出デバイス |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51113481A (en) * | 1975-03-28 | 1976-10-06 | Sony Corp | Semiconductor device |
| JPS5963778A (ja) * | 1982-10-01 | 1984-04-11 | Hamamatsu Tv Kk | シリコンホトダイオ−ド装置およびその製造方法 |
| JPS60235458A (ja) * | 1984-05-08 | 1985-11-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光電変換装置 |
| JPS61137374A (ja) * | 1984-12-10 | 1986-06-25 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 半導体放射線検出器 |
-
1987
- 1987-10-12 JP JP62256554A patent/JP2707555B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0198268A (ja) | 1989-04-17 |
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