JPH0198268A - 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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- JPH0198268A JPH0198268A JP62256554A JP25655487A JPH0198268A JP H0198268 A JPH0198268 A JP H0198268A JP 62256554 A JP62256554 A JP 62256554A JP 25655487 A JP25655487 A JP 25655487A JP H0198268 A JPH0198268 A JP H0198268A
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- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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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へ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。
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
ン等にょる汚洗がなく低温で特性の良い接合を形成する
ことである。
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
ン等にょる汚洗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へテロ接合による半
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
形成のだめの窓を開け、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
形の逆軍導領域として堆積成形し、その上に金属電極2
4と裏面の金属電極25を形成した構造になっている。
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
形成のだめの窓を開け、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
形の逆軍導領域として堆積成形し、その上に金属電極2
4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とへテロ
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St
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
部分で電界の集土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M2 で
逆バイアス電圧数+Vで使用する場合は、通常のLSI
のコンタクト等よシ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。
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St
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
部分で電界の集土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M2 で
逆バイアス電圧数+Vで使用する場合は、通常のLSI
のコンタクト等よシ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
本発明は前記問題点を解決するだめに、ヘテロ接合の構
造を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影領域にな
っていて、その領域ばそめ領域以外の非晶質半導体層に
よって少なくとも同一平面内で全体が囲まれているよう
にする。
造を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影領域にな
っていて、その領域ばそめ領域以外の非晶質半導体層に
よって少なくとも同一平面内で全体が囲まれているよう
にする。
作 用
単結晶半導体基板上だ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影領域にし、残シの
部分が保護膜として@記逆導電形領域を同一平面内で囲
っている構造なので、逆導電影領域上に形成される金属
置版と単結晶半導体基板間には機械的な段差や逆導電影
領域と保護膜としての残シの非晶質半導体層との機械的
な接合もなくなシミ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へテ
ロ接合が得られる。
部領域をヘテロ接合のための逆導電影領域にし、残シの
部分が保護膜として@記逆導電形領域を同一平面内で囲
っている構造なので、逆導電影領域上に形成される金属
置版と単結晶半導体基板間には機械的な段差や逆導電影
領域と保護膜としての残シの非晶質半導体層との機械的
な接合もなくなシミ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へテ
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81基板1kN形で比抵抗1 kQ−(7)以上
、厚さSOOμm1片面を鏡面研磨した5叩角のものを
用いた。比抵抗が1kQcn1以上であるのは空乏層を
広げるだめの逆バイアス電圧をsoV以下にするためで
ある。単結晶SL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、5IH4
ガスを用いて、圧力数Torr、基板温度200〜4o
o℃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1000人堆積する伽)。逆導電影領域の形
成のために、フォトレジストを用いてフォトプロセスで
下−ピングマスク3を形成する。
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81基板1kN形で比抵抗1 kQ−(7)以上
、厚さSOOμm1片面を鏡面研磨した5叩角のものを
用いた。比抵抗が1kQcn1以上であるのは空乏層を
広げるだめの逆バイアス電圧をsoV以下にするためで
ある。単結晶SL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、5IH4
ガスを用いて、圧力数Torr、基板温度200〜4o
o℃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1000人堆積する伽)。逆導電影領域の形
成のために、フォトレジストを用いてフォトプロセスで
下−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13158
MHzの高周波数Wa t tと磁場数十Gaussに
よシプラズマにして制御し、そこから質量分離しないで
イオンを取シ出し、ekVに加速してボロンを1o15
内導入する。次にフォトレジストを除去後、1oo′c
〜400″C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角の逆導電影領
域4を前記非晶質SL: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だめのN形の高濃度
層6の形成を前記と同様にH2希釈の0.5%P H3
/’F ステロ kV 、 5 X 10 ” /d
、基板温度10o〜3oo0cで導入して行い、Al電
極6゜7を4000人蒸着で堆積し、100〜300°
C930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。
MHzの高周波数Wa t tと磁場数十Gaussに
よシプラズマにして制御し、そこから質量分離しないで
イオンを取シ出し、ekVに加速してボロンを1o15
内導入する。次にフォトレジストを除去後、1oo′c
〜400″C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角の逆導電影領
域4を前記非晶質SL: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だめのN形の高濃度
層6の形成を前記と同様にH2希釈の0.5%P H3
/’F ステロ kV 、 5 X 10 ” /d
、基板温度10o〜3oo0cで導入して行い、Al電
極6゜7を4000人蒸着で堆積し、100〜300°
C930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。
前記工程によシ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%になり、
ブレークダウン電圧も5oVから100vに増加した。
流は従来の構造のものに対してリーク電流が%になり、
ブレークダウン電圧も5oV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S
i:Hを逆導電形にできる膜厚が1o0〇八以下である
ことからである。そして、本実施例のような価電子制御
のだめの不純物イオンと同時に水素もドーピングを行っ
て逆導電影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。
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S
i:Hを逆導電形にできる膜厚が1o0〇八以下である
ことからである。そして、本実施例のような価電子制御
のだめの不純物イオンと同時に水素もドーピングを行っ
て逆導電影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。
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S*H4ガスとN2oガス
を用いて堆積した膜厚1μmの8102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:N2の上
にそれよりも安定な絶縁体のS x 02膜が堆積され
ているため第1の実施例よシ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、5i02
のかわシに窒化膜でもよい。さらに、第1.第2実施例
ともに非晶質半導体層に非晶質S i C: Hを用い
るとさらにリーク電流は約%以下に減少した。
ジストではなくPCVD法でS*H4ガスとN2oガス
を用いて堆積した膜厚1μmの8102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:N2の上
にそれよりも安定な絶縁体のS x 02膜が堆積され
ているため第1の実施例よシ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、5i02
のかわシに窒化膜でもよい。さらに、第1.第2実施例
ともに非晶質半導体層に非晶質S i C: Hを用い
るとさらにリーク電流は約%以下に減少した。
以上のように、本発明によシ、保護膜のための非晶質半
導体層とへテロ接合形成のための逆導電影領域との機械
的な接合をなくし、保護膜のための非晶質半導体層が逆
導電影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
することによシ長期的な信頼性が得られるようになった
。
導体層とへテロ接合形成のための逆導電影領域との機械
的な接合をなくし、保護膜のための非晶質半導体層が逆
導電影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
することによシ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St、 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
層に用いた場合よシもリーク電流が約イ以下であった。
質SiC:Hを用いると非晶質Si:Hを非晶質半導体
層に用いた場合よシもリーク電流が約イ以下であった。
又、その単結晶Si基板の比抵抗を1kΩ−σ 以上に
したので、単結晶SL基板の全体に空乏層を広げるだめ
の逆バイアス電圧が50V以下にすることができた。
したので、単結晶SL基板の全体に空乏層を広げるだめ
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
本発明によシ、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。
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。
第1図は本発明の第1の実施例の検出器の製造7 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
−8i:H。 3・・・・・・ドーピングマスク、4・・・・・・逆導
電影領域、6.7・・・・・・Alx極、8・・・・・
・S 102膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 fffffff、。
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
−8i:H。 3・・・・・・ドーピングマスク、4・・・・・・逆導
電影領域、6.7・・・・・・Alx極、8・・・・・
・S 102膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 fffffff、。
Claims (5)
- (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、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全体が囲まれて
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、前記非晶質半導体
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−_c_m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1000Å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 true JPH0198268A (ja) | 1989-04-17 |
JP2707555B2 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) |
Cited By (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 |
JP2007059551A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 放射線検出デバイス |
Citations (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
Patent Citations (4)
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