JPH0447991B2 - - Google Patents

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JPH0447991B2
JPH0447991B2 JP59260158A JP26015884A JPH0447991B2 JP H0447991 B2 JPH0447991 B2 JP H0447991B2 JP 59260158 A JP59260158 A JP 59260158A JP 26015884 A JP26015884 A JP 26015884A JP H0447991 B2 JPH0447991 B2 JP H0447991B2
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JP
Japan
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single crystal
substrate
type
amorphous silicon
film
Prior art date
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JP59260158A
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JPS61137374A (ja
Inventor
Yasukazu Seki
Noritada Sato
Yoichi Shindo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd, Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPS61137374A publication Critical patent/JPS61137374A/ja
Publication of JPH0447991B2 publication Critical patent/JPH0447991B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/115Devices sensitive to very short wavelength, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation
    • H01L31/118Devices sensitive to very short wavelength, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation of the surface barrier or shallow PN junction detector type, e.g. surface barrier alpha-particle detectors

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Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体に形成された空乏層中への放
射線の入射により生ずるキヤリアを利用した半導
体放射線検出器に関する。
【従来技術とその問題点】
第4図aないしcは従来の半導体放射線検出器
の断面構造を示し、a,bは表面障壁形、cはp
−n接合形検出器と呼ばれる。第4図aに示す表
面障壁形検出器は、化学的エツチングにより表面
の加工歪層を除去した単結晶シリコン板11の表
面に保護用酸化膜12を形成し、その酸化膜に明
けられた窓部に極薄酸化膜13を介して電極金属
薄膜3を蒸着し、同様に裏面に電極4を形成した
ものである。しかしこの場合極薄酸化膜13は不
安定なSiOxの組成を有し、空気中の酸素が電極
金属薄膜3を透過してシリコン基板1の表面にお
いてさらに化学的に結合してより安定な酸化膜で
あるSiO2に変化するため、特性の経時変化が生
ずる。第4図bに示す表面障壁形検出器は、単結
晶シリコン基板11の上に抵抗加熱方式の蒸着法
でシリコン薄膜14を付着させたのち、その上に
Al電極3を真空蒸着法で形成し、裏面のオーム
接触電極4としてAuまたはAlを同様に真空蒸着
したものである。この場合は極薄酸化膜を用いな
いので、不安定酸化物の安定化に基づく経時変化
の問題はない。しかし、いずれの表面障壁形検出
器も大面積の均一な表面障壁を形成することは困
難である。 第4図cに示すp−n接合型検出器は、通常熱
拡散、またはイオン注入により、単結晶シリコン
基板1に異なる導電形の不純物添加量15が形成
されるが、そのとき800〜1200℃の熱処理工程が
必要である。このような高温熱処理を行うと、単
結晶半導体基板内に結晶欠陥の発生、重金属イオ
ンの侵入などが起こるため、体積漏れ電流が増加
する原因となる。そのほかにシリコン単結晶では
その中に含まれる酸素が前記高温熱処理中にドナ
ー化するため、単結晶半導体の比抵抗が低下する
場合がある。しかし、この高温熱処理による母材
単結晶の劣化を少なくするように熱処理温度を低
くすると、 (1) 拡散法では、不純物温度のばらつきが極端に
大きくなるか、または不純物層の形成が不可能
になること、 (2) イオン注入法では、打込まれた不純物イオン
による結晶欠陥の回復が不完全であり、また打
込まれた不純物を格子位置に置換するための活
性化が不充分になること、 などの欠点があり、800℃以下の低い温度では不
可能に近い。従つて、高温熱処理を経て製造され
るp−n接合型検出器においては、発生するノイ
ズが大きく、デバイス特性が阻害される。
【発明の目的】
本発明の目的は、上述の欠点を除去して高温熱
処理工程を必要とせず、経年変化がなく、大面積
の有感面積を有する素子を容易に製造できる半導
体放射線検出器を提供することを目的とする。
【発明の要点】
本発明による半導体放射線検出器は一導電形の
単結晶半導体基板上に不純物の添加によつて逆導
電形にされた非晶質半導体が被着されて成るヘテ
ロ接合を有することによつて上記の目的を達成す
るものである。
【発明の実施例】
本発明により単結晶半導体板上に被着される非
晶質半導体層は公知のプラズマCVD法により形
成される。第5図はプラズマCVD装置の一例を
示し、反応槽31の中に対向配置される電極板3
2,33は直流電源34に接続されており、一方
の電極板33の上に支持されるシリコン単結晶3
5を加熱するため、電源36に接続された電極加
熱用ヒータ37が備えられている。反応槽31は
排気量調整バルブ38を介して排気系39に接続
され、槽内の真空度制御のための真空計40を備
えている。反応槽31内を真空排気後、モノシラ
ンガスボンベ41と添加不純物源ガスボンベ42
から減圧弁43、ガス流量調整バルブ44を介し
て反応ガスを導入し、所定のガス圧のもので電極
板32,33間にグロー放電を発生させて反応ガ
スを分解し、単結晶基板35の上に非晶質シリコ
ン膜を堆積させる。 実施例 1 第5図に示した装置を用いて、以下の条件でり
ん添加非晶質シリコン膜を作成した。 (1) シリコン単結晶:比抵抗10kΩcm、p型 (2) 基板温度:200℃ (3) 使用ガス: モノシラン(10%に水素で希釈) フオスフイン(1000ppmに水素で希釈) (4) ガス圧:10.0Torr (5) 印加電圧:DC400〜800V 上記条件で作成したりん添加の非晶質シリコン
は強いn型を示し、10〜100Ωcmの比抵抗とする
ことが可能である。従つて第1図に示すでき上が
つた断面構造において、基板1のp型シリコン単
結晶とn型非晶質シリコン膜2との間にヘテロの
p−n接合を形成する。非晶質シリコン膜2と基
板1の表面に電極3,4を形成することにより簡
単に検出器が得られるので、簡易型の放射線検出
器に適用すればまさに好適である。 実施例 2 第2図において、p型シリコン単結晶を基板1
とし、その上面上にマスクを置いて第5図に示す
装置を用い、ボンベ41からのモノシランガスの
みを反応ガスとしてアンドープ非晶質シリコン膜
5を側面に被着せしめる。その条件は次のとおり
である。 (1) シリコン単結晶:比抵抗10kΩcm、p型 (2) 基板温度:200℃ (3) 使用ガス:モノシラン(10%に水素で希釈) (4) ガス圧:10.0Torr (5) 印加電圧:DC400〜1000V 次に上記マスクを取り外し、逆に基板1の上面
のみが露出するように第二のマスクを置いて、実
施例1で述べたものと同一の条件でりん添加の非
晶質シリコン膜2を被着せしめる。さらに基板1
の下面とりん添加膜2の上に金属電極4,3を設
ける。この放射線検出器は、両電極の間が高比抵
抗のアンドープ非晶質シリコンからなる保護膜5
によつて覆われているため、表面漏れ電流の経路
がしや断され、表面漏れ電流が減少するので、実
施例1で述べた検出器にくらべて放射線検出効率
が10〜15%に向上する。従つて高分解能の半導体
放射線検出器として適している。 実施例 3 実施例2で示した構成における保護膜としての
アンドープ非晶質シリコン膜を、第3図に示すよ
うに炭素を添加した非晶質シリコン膜6に変えた
ものである。p型シリコン単結晶基板1の上面上
にマスクを置き、第5図に示す装置を用いるプラ
ズマCVD法により炭素添加の非晶質シリコン膜
6を添加せしめる。その条件は以下の通りであ
る。 (1) シリコン単結晶:比抵抗10kΩcm、p型 (2) 基板温度:200℃ (3) 使用ガス: モノシラン(10%に水素で希釈) メタン(10%に水素で希釈) (4) ガス圧:10.0Torr (5) 印加電圧:DC400〜1000V 次に上記マスクを取り外し、逆に基板1の上面
のみが露出するように第二のマスクを置いて、実
施例1で述べたのと同一の条件でりん添加の非晶
質シリコン膜2を被着せしめる。さらに基板1と
膜5の上に金属電極4,3を設ける。 この放射線検出器は、実施例2で述べた保護膜
として電気比抵抗の高い炭素添加の非晶質シリコ
ン膜を使用したもので、実施例1で述べたものと
比較して放射線検出効率は15〜20%向上する。 実施例1〜3ではp型シリコン単結晶基板を用
いた半導体放射線検出器について述べたが、次に
n型シリコン単結晶を用いた半導体放射線検出器
について述べる。 実施例 4 n型シリコン単結晶を基板とし、直流グロー放
電によるプラズマCVD法により非晶質シリコン
膜を単結晶基板表面を被着せしめるが、その際非
晶質シリコン膜中にほう素を添加する。使用装置
は第5図に示したもので、添加不純物源ガスボン
ベ42をジボランガスボンベに変更する。 以下の条件のプラズマCVD法により、非晶質
シリコン膜を作成した。 (1) シリコン単結晶:比抵抗10kΩcm、p型 (2) 基板温度:200℃ (3) 使用ガス: モノシラン(10%に水素で希釈) シボラン(1000ppmに水素で希釈) (4) ガス圧:10.0Torr (5) 印加電圧:DC400〜1000V 上記条件で作製したほう素添加の非晶質シリコ
ンは、強いp型を示し、100Ωcm以下の比抵抗と
することが可能である。従つて第6図に示す基板
7のn型のシリコン単結晶とほう素添加のp型非
晶質シリコン膜8とはヘテロのpn接合を形成す
る。これも実施例1と同様に簡易型の放射線検出
器に適用すればまさに好適である。 実施例 5 第7図に示すn型シリコン単結晶基板7の上面
上にマスクを置き、直流グロー放電によるプラズ
マCVD法により、アンドープ非晶質膜5を被着
せしめる。その条件は以下の通りである。 (1) シリコン単結晶:比抵抗10kΩcm、n型 (2) 基板温度:200℃ (3) 使用ガス:モノシラン(10%に水素で希釈) (4) ガス圧:10.0Torr (5) 印加電圧:DC400〜1000V 次に上記マスクを取り外し、逆に基板7の上面
のみが露出するように第二のマスクを置いて、実
施例4で述べたものと同一の条件でほう素添加の
比晶質シリコン膜8を被着せしめる。さらに基板
と膜15上に金属電極4,3を設ける。 この放射線検出器は、実施例4で述べたものに
保護膜としてアンドープ非晶質シリコン膜5を設
けたもので、実施例4で述べたものと比べて放射
線線効率は10〜15%向上する。従つて高分解能の
半導体放射線検出器として適している。 以上、上記した実施例2、3、5では保護膜の
材料として非晶質半導体を用いたが、電気的に絶
縁性の物質ならば他の物質も有効で、例えば
SiO2などが考えられる。
【発明の効果】
放射線は、半導体放射線検出器の空乏層形成の
ために一導電形の単結晶半導体基板とその上に被
着された非晶質半導体層の間のヘテロ接合を利用
したもので、非晶質半導体層の形成が基板を低温
に保つたままできるため、単結晶基板の悪影響を
及ぼすことがなく、またヘテロ接合形成の両材料
が安定であるため経年変化がない。さらにpn接
合部分のエネルギ障壁を非晶質シリコン中への適
当な不純物添加によつて大きくでき、体積逆漏れ
電流を低減させることもできる。あるいは、不純
物の添加により素子の抵抗を下げ、多くの検出信
号が流れ込むようにもできる。この半導体検出器
は製造工程が簡単であり、あらためてパツシベー
シヨンを行なう必要がないなどコストダウンが可
能である。そのほか、本発明によれば大面積の均
一な接合が得られるので大面積の半導体放射線検
出器を製造することも可能になるなど得られる効
果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第一の実施例の断面図、第2
図は第二の実施例の断面図、第3図は第三の実施
例の断面図、第4図は従来の半導体放射線検出器
の断面図で、a,bは表面障壁形、cはp−n接
合形、第5図は本発明の実施に用いられる非晶質
シリコン生成装置の一例の配置図、第6図、第7
図はそれぞれ本発明の第四、第五の実施例の断面
図である。 1:p型単結晶シリコン板、2:りん添加非晶
質シリコン膜、3,4:金属電極、5:アンドー
プ非晶質シリコン膜、6:炭素添加非晶質シリコ
ン膜、7:n型単結晶シリコン板、8:ほう素添
加非晶質シリコン膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一導電形の単結晶半導体基板上に不純物の添
    加によつて逆導電形にされた非晶質半導体層が被
    着されて成るヘテロ接合を有することを特徴とす
    る半導体放射線検出器。
JP59260158A 1984-12-10 1984-12-10 半導体放射線検出器 Granted JPS61137374A (ja)

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JP59260158A JPS61137374A (ja) 1984-12-10 1984-12-10 半導体放射線検出器

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JP59260158A JPS61137374A (ja) 1984-12-10 1984-12-10 半導体放射線検出器

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JPS61137374A JPS61137374A (ja) 1986-06-25
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JP59260158A Granted JPS61137374A (ja) 1984-12-10 1984-12-10 半導体放射線検出器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0732135B2 (ja) * 1987-10-07 1995-04-10 松下電器産業株式会社 ヘテロ接合素子の製造方法
JP2707555B2 (ja) * 1987-10-12 1998-01-28 松下電器産業株式会社 半導体放射線検出器

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JPS61137374A (ja) 1986-06-25

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