JPH0481352B2 - - Google Patents
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- JPH0481352B2 JPH0481352B2 JP58102381A JP10238183A JPH0481352B2 JP H0481352 B2 JPH0481352 B2 JP H0481352B2 JP 58102381 A JP58102381 A JP 58102381A JP 10238183 A JP10238183 A JP 10238183A JP H0481352 B2 JPH0481352 B2 JP H0481352B2
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- H01L31/00—Semiconductor 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
- H01L31/08—Semiconductor 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
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- H01L31/118—Devices 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
本発明は半導体内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。
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。
第１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１図ａ〜ｃの１はシリコン半導体基板であ
り、例えば、ｐ型シリコンであるとする。第１図
ａの３および第１図ｂの７はともに極薄酸化膜で
あり、約30ÅのアンドープのSiOXよりなり、基
板１と極薄酸化膜３または７の間に存在する電位
障壁に逆バイアス電圧を印加することによりキヤ
リアの欠乏した空乏層Ａが基板１内に広がる。ま
た、第１図ｃの８は、シリコン半導体基板１がｐ
型シリコンであるとすると、例えばリンを基板１
拡張或いはイオン注入して形成されたn+型の不
純物層である。そうして、第１図ｃの場合には、
ｐ型シリコン基板１とn+型の不純物層８の間に
逆バイアス電圧を印加することにより空乏層Ａが
基板１に広がる。
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１図ａ〜ｃの１はシリコン半導体基板であ
り、例えば、ｐ型シリコンであるとする。第１図
ａの３および第１図ｂの７はともに極薄酸化膜で
あり、約30ÅのアンドープのSiOXよりなり、基
板１と極薄酸化膜３または７の間に存在する電位
障壁に逆バイアス電圧を印加することによりキヤ
リアの欠乏した空乏層Ａが基板１内に広がる。ま
た、第１図ｃの８は、シリコン半導体基板１がｐ
型シリコンであるとすると、例えばリンを基板１
拡張或いはイオン注入して形成されたn+型の不
純物層である。そうして、第１図ｃの場合には、
ｐ型シリコン基板１とn+型の不純物層８の間に
逆バイアス電圧を印加することにより空乏層Ａが
基板１に広がる。
【発明が解決しようとする課題】
放射線を検出する場合は、表面障壁あるいはｐ
−ｎ接合に逆バイアスを印加して空乏層Ａを形成
させるが、そのときの逆漏れ電流が大きいと信号
対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が低下する。つまりエネル
ギー分解能が悪くなる。この逆漏れ電流は、検出
器の表面に沿つて流れる表面漏れ電流と検出器の
内部全体を流れる体積漏れ電流の二つの成分に分
けられる。表面漏れ電流は、検出器の製作方法、
表面汚染物の性質、そして表面保護膜に含まれる
可動イオン、イオン化したトラツプ、界面準位な
ど単結晶半導体表面の状態により決まる。一方、
体積漏れ電流は、空乏層Ａ中にキヤリアが拡散す
ることに起因する成分と空乏層Ａ内の捕獲中心で
キヤリアが発生することに起因する成分よりな
る。 第１図ａに示す表面障壁検出器は、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１の表面に保護用酸化膜２を形成し、そ
の酸化膜に明けられた窓部に極薄酸化膜３を介し
て電極金属薄膜４を蒸着したものである。しかし
この場合極薄酸化膜３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４を透過して
単結晶シリコン基板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。さらに保
護用酸化膜２の中にはイオンが存在するためシリ
コン基板１の表面に反転層を生じ、シリコン基板
１に接触する電極３から裏面電極５に向けて経路
６を通じて表面漏れ電流が流れる。またSiO2膜
には放射線照射時に電荷が発生し、例えば105R
以上γ線を連続照射すると表面漏れ電流が増加す
る。そのほかシリコン基板１としてｎ形基板を用
い、電極金属薄膜４としてAuを蒸着すると機械
的衝撃に弱く、一部が剥離するなどの欠点があ
る。 第１図ｂに示す表面障壁型検出器は、単結晶シ
リコン基板１の上に第１図ａの極薄酸化膜３と同
様の約30ÅのアンドープのSiOXよりなる極薄酸
化膜７を形成したのち、その上にAl電極４を真
空蒸着法で形成し、裏面のオーム接触電極５とし
てはAuまたはAlを同様に真空蒸着したものであ
る。この場合も、第１図ａと同様に、表面漏れ電
流の問題が存在する。これらの逆漏れ電流の大き
い検出器は、大口径にするとＳ／Ｎ比が悪くなる
ため面積1000mm2以上の検出器には適用できない。 第１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に不純物層８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る
ため、前記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、この高温処理による母材単結晶の劣化を少く
するように熱処理温度を低くすると、 (1) 拡散法では、不純物濃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
になるとこと、 (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、従来の高温熱処理を経て製
造された半導体検出器においては、発生するノイ
ズが大きく、デバイス特性が阻害される。また、
この場合もSiOX膜２設けられているので、経路
６を通る表面漏れ電流および放射線照射に基づく
表面漏れ電流増加の欠点が存在する。 本発明の目的は、上述の欠陥を除去して、特性
の経時変化がなく、堅牢でしかもエネルギー分解
能の高い半導体放射線検出器を提供することであ
る。
−ｎ接合に逆バイアスを印加して空乏層Ａを形成
させるが、そのときの逆漏れ電流が大きいと信号
対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が低下する。つまりエネル
ギー分解能が悪くなる。この逆漏れ電流は、検出
器の表面に沿つて流れる表面漏れ電流と検出器の
内部全体を流れる体積漏れ電流の二つの成分に分
けられる。表面漏れ電流は、検出器の製作方法、
表面汚染物の性質、そして表面保護膜に含まれる
可動イオン、イオン化したトラツプ、界面準位な
ど単結晶半導体表面の状態により決まる。一方、
体積漏れ電流は、空乏層Ａ中にキヤリアが拡散す
ることに起因する成分と空乏層Ａ内の捕獲中心で
キヤリアが発生することに起因する成分よりな
る。 第１図ａに示す表面障壁検出器は、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１の表面に保護用酸化膜２を形成し、そ
の酸化膜に明けられた窓部に極薄酸化膜３を介し
て電極金属薄膜４を蒸着したものである。しかし
この場合極薄酸化膜３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４を透過して
単結晶シリコン基板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。さらに保
護用酸化膜２の中にはイオンが存在するためシリ
コン基板１の表面に反転層を生じ、シリコン基板
１に接触する電極３から裏面電極５に向けて経路
６を通じて表面漏れ電流が流れる。またSiO2膜
には放射線照射時に電荷が発生し、例えば105R
以上γ線を連続照射すると表面漏れ電流が増加す
る。そのほかシリコン基板１としてｎ形基板を用
い、電極金属薄膜４としてAuを蒸着すると機械
的衝撃に弱く、一部が剥離するなどの欠点があ
る。 第１図ｂに示す表面障壁型検出器は、単結晶シ
リコン基板１の上に第１図ａの極薄酸化膜３と同
様の約30ÅのアンドープのSiOXよりなる極薄酸
化膜７を形成したのち、その上にAl電極４を真
空蒸着法で形成し、裏面のオーム接触電極５とし
てはAuまたはAlを同様に真空蒸着したものであ
る。この場合も、第１図ａと同様に、表面漏れ電
流の問題が存在する。これらの逆漏れ電流の大き
い検出器は、大口径にするとＳ／Ｎ比が悪くなる
ため面積1000mm2以上の検出器には適用できない。 第１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に不純物層８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る
ため、前記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、この高温処理による母材単結晶の劣化を少く
するように熱処理温度を低くすると、 (1) 拡散法では、不純物濃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
になるとこと、 (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、従来の高温熱処理を経て製
造された半導体検出器においては、発生するノイ
ズが大きく、デバイス特性が阻害される。また、
この場合もSiOX膜２設けられているので、経路
６を通る表面漏れ電流および放射線照射に基づく
表面漏れ電流増加の欠点が存在する。 本発明の目的は、上述の欠陥を除去して、特性
の経時変化がなく、堅牢でしかもエネルギー分解
能の高い半導体放射線検出器を提供することであ
る。
上記目的を達成すために、本願第１発明による
半導体放射線検出器は、一導電形の半導体基板
と、たの半導体基板の一表面を覆うように被着さ
れた高比抵抗の非晶質半導体層と、半導体基板と
非晶質半導体との接合面に逆バイアス電圧を印加
して接合面から半導体基板内に空乏層を形成する
べく非晶質半導体層と半導体基板の他表面上とに
それぞれ設けられた一対の電極と、を備えるもの
とする。 また、本願第２発明による半導体放射線検出器
は、一導電形の半導体基板と、この半導体基板の
一表面と他表面を覆うように被着された高比抵抗
の非晶質半導体層と、半導体基板とこの半導体基
板の一表面を覆う非晶質半導体層との接合面に逆
バイアス電圧を印加して接合面から半導体基板内
に空乏層を形成するべく非晶質半導体層の両表面
上に設けられた一対の電極と、を備えるものとす
る。
半導体放射線検出器は、一導電形の半導体基板
と、たの半導体基板の一表面を覆うように被着さ
れた高比抵抗の非晶質半導体層と、半導体基板と
非晶質半導体との接合面に逆バイアス電圧を印加
して接合面から半導体基板内に空乏層を形成する
べく非晶質半導体層と半導体基板の他表面上とに
それぞれ設けられた一対の電極と、を備えるもの
とする。 また、本願第２発明による半導体放射線検出器
は、一導電形の半導体基板と、この半導体基板の
一表面と他表面を覆うように被着された高比抵抗
の非晶質半導体層と、半導体基板とこの半導体基
板の一表面を覆う非晶質半導体層との接合面に逆
バイアス電圧を印加して接合面から半導体基板内
に空乏層を形成するべく非晶質半導体層の両表面
上に設けられた一対の電極と、を備えるものとす
る。
特性の経時変化が少なく安定であり、放射線損
傷が少なく、半導体基板の表面に反転層を生じる
ようなイオンを含む虞が少なく、またその形成に
際して高温の熱処理を必要としない高比抵抗の非
晶質半導体層を半導体基板の少なくとも一表面に
被着して、表面障壁型の検出器とすることによ
り、表面漏れ電流の発生要因が除去される。
傷が少なく、半導体基板の表面に反転層を生じる
ようなイオンを含む虞が少なく、またその形成に
際して高温の熱処理を必要としない高比抵抗の非
晶質半導体層を半導体基板の少なくとも一表面に
被着して、表面障壁型の検出器とすることによ
り、表面漏れ電流の発生要因が除去される。
第２図ａ，ｂは本願第１発明の一実施例に係る
半導体放射線検出器の製造工程を示す。先ず、脱
脂洗浄及び化学的エツチングで加工歪層を除去し
た例えば10kΩcm以上の比抵抗を有する単結晶シ
リコン基板１の表面及び側面にドーパントを含ま
ない高比抵抗非晶質シリコン層９を、後述の成長
条件で厚さ1μｍだけ成長させる〔第１図ａ〕。こ
の非晶質シリコン層は、例えば約1010Ωcmの比抵
抗を有し、このような高比抵抗は蒸着シリコンで
は得ることができない。非晶質シリコンの成長技
術それ自体は既によく知られているのでその説明
は省略するが反応中の基板の温度は100〜300℃の
低温に保持される。このあと第２図ｂに示すよう
に、例えばAlからなる0.1μｍの厚さの電極４と、
Auからなる0.05μｍの厚さのオーム接触電極５を
それぞれ約100mm2の面積に蒸着する。 非晶質シリコン層９の成長条件は次の通りであ
る。 単結晶シリコン基板：Ｐ形、比抵抗10kΩ−cm以
上、直径40mm、厚さ350μｍ 反応温度：200℃ 反応ガス：水素により10％に希釈したモノシラン 反応ガスの圧力：10Torr 放電時の電圧および電流密度：DS700V、0.1ｍ
Ａ／cm2 放電時間：30分 電極間距離：50mm でき上つた検出器においては、シリコン基板１
と電極金属４の間に高比抵抗の非晶質シリコン層
９が存在するため、表面漏れ電流の経路がしや断
され、また基板表面に反転層も生じないため表面
漏れ電流が小さくなる。また、その熱膨張係数が
半導体結晶に適合し、高温、真空、放射線などに
よく耐えるほか、熱形成SiO2膜にくらべて放射
線損傷が少ないという点で保護膜として適してい
る。すなわち両電極４，５間に逆バイアスを印加
した際、非晶質シリコン層９と結晶シリコン基板
１の接合部から印加電圧の増加と共に空乏層が広
がると同時に、電極周辺で非結晶シリコン層９が
表面保護膜として役立つ。さらにこの非晶質シリ
コン層は低温で成長させるため、基板１の本来の
結晶性を維持し、体積漏れ電流の増加もない。 なお、第２図ｂには、シリコン基板１がｐ型シ
リコンであるとしたときの、空乏層Ａをシリコン
基板１内に広げるための、逆バイアス電圧の印加
の仕方を併記した。 この検出器を用いて得られた特性を次に示す。
第３図は逆方向−特性を示すもので、ライフ
タイム1000μsecより求めた体積漏れ電流（Ｖ＝
40Vの時）とほぼ一致し、これは電極の面積が
1000mm2でも表面漏れ電流は非常に少ないと考えら
れる。また、電極４，５形成１時間後と１年経過
後の測定値は変化せず従来の表面障壁形検出器の
ような経時変化はない。 第４図ないし第６図はこの検出器を用いて得ら
れたスペクトルを示し、第４図はα線（239Pu、
241Am、244Cm）、第５図はβ線（207Bi）、第６図
はγ線（241Am）のそれぞれのスペクトルであつ
て、従来の表面障壁形検出器と同等の検出特性で
ある。 第７図ａないしｃは、本願第２発明の一実施例
を示し、この場合には、単結晶シリコン基板１の
表面及び側面にドーパントを含まない非晶質シリ
コン膜９を成長させたのち〔第３図ａ〕、該基板
１の裏面及び側面にさらに前記非晶質シリコン膜
１０を成長させる〔第３図ｂ〕。しかるのち、通
常の真空蒸着法により両面に、例えばAlからな
る金属電極４を形成する〔第３図ｃ〕。この構造
では逆バイアス電圧を印加した方の電極４の下に
空乏層Ａが広がり、他方の電極４は順方向バイア
ス電圧印加になるためその下に空乏層が広がらな
い。従つてこのシリコン基板１はどちらの向きに
も使うことができる。例えば非晶質シリコン層
９，１０の一方にピンホールが存在した場合で
も、他方の非晶質シリコン層の上の電極に逆バイ
アス電圧を印加すれば表面漏れ電流が増加しない
利点がある。 なお、第２図ｂ及び第７図には、非晶質シリコ
ン層９および１０がシリコン基板１の側面まで延
びている例を記載したが、非晶質シリコン層９ま
たは１０がシリコン基板１の側面まで延在してい
なくとも充分にその設置目的を達成することがで
きる。 上記の実施例では単結晶半導体基板として比抵
抗が10Ωcm以上のシリコンを用いた。これは低い
逆バイアス電圧印加で空乏層幅をできるだけ拡
げ、放射線に対する感度を高めるためである。一
方、10R以上の高線量のｘ線やγ線を検出する場
合には空乏層幅は薄い方がよい。すなわち、高線
量では空乏層内で発生した電子と正孔が電極に達
する前に次に入つて来るｘ線またはγ線により電
子と正孔が生じる場合や、この電子−正孔対によ
つて生じたパルスが計数回路で一個のパルスとし
て計数される前に次のパルスが計数回路に入る場
合のように個々のｘ線またはγ線が分離できなく
なる現象、いわゆるパイルアツプ現象が生じる。
高線量でも続いて入射して来るｘ線またはγ線を
分離して計数するためには空乏層体積は小さい方
がよい。そのためには10kΩcm以下、例えば、線
量が100R以上の場合には数Ωcmの単結晶シリコ
ン基板を用いればよい。もちろん、非晶質シリコ
ン層には上述と同様の成長条件を用いることがで
きる。 以上の説明では単結晶シリコン基板上に非晶質
シリコン層を被着させた例を述べたが、単結晶基
板としてGe、GaAs、CdTeを用い、非晶質半導
体層としては非晶質Ge、GaAs、CdTeも有効で、
異なつた物質の組合せ、例えば単結晶Geに非晶
質シリコンを成長させた場合にも有効である。非
晶質Geの成長条件は上述の非晶質シリコン膜の
場合とほぼ同じである。異なる点はモノシランの
代りにゲルマンを用いればよく、好ましくは10％
に水素で希釈した反応ガスを用いる。 Ge、GaAs、CdTeはシリコンより高い原子番
号のため、とくにγ線に対して検出効率のよい検
出器が得られる。
半導体放射線検出器の製造工程を示す。先ず、脱
脂洗浄及び化学的エツチングで加工歪層を除去し
た例えば10kΩcm以上の比抵抗を有する単結晶シ
リコン基板１の表面及び側面にドーパントを含ま
ない高比抵抗非晶質シリコン層９を、後述の成長
条件で厚さ1μｍだけ成長させる〔第１図ａ〕。こ
の非晶質シリコン層は、例えば約1010Ωcmの比抵
抗を有し、このような高比抵抗は蒸着シリコンで
は得ることができない。非晶質シリコンの成長技
術それ自体は既によく知られているのでその説明
は省略するが反応中の基板の温度は100〜300℃の
低温に保持される。このあと第２図ｂに示すよう
に、例えばAlからなる0.1μｍの厚さの電極４と、
Auからなる0.05μｍの厚さのオーム接触電極５を
それぞれ約100mm2の面積に蒸着する。 非晶質シリコン層９の成長条件は次の通りであ
る。 単結晶シリコン基板：Ｐ形、比抵抗10kΩ−cm以
上、直径40mm、厚さ350μｍ 反応温度：200℃ 反応ガス：水素により10％に希釈したモノシラン 反応ガスの圧力：10Torr 放電時の電圧および電流密度：DS700V、0.1ｍ
Ａ／cm2 放電時間：30分 電極間距離：50mm でき上つた検出器においては、シリコン基板１
と電極金属４の間に高比抵抗の非晶質シリコン層
９が存在するため、表面漏れ電流の経路がしや断
され、また基板表面に反転層も生じないため表面
漏れ電流が小さくなる。また、その熱膨張係数が
半導体結晶に適合し、高温、真空、放射線などに
よく耐えるほか、熱形成SiO2膜にくらべて放射
線損傷が少ないという点で保護膜として適してい
る。すなわち両電極４，５間に逆バイアスを印加
した際、非晶質シリコン層９と結晶シリコン基板
１の接合部から印加電圧の増加と共に空乏層が広
がると同時に、電極周辺で非結晶シリコン層９が
表面保護膜として役立つ。さらにこの非晶質シリ
コン層は低温で成長させるため、基板１の本来の
結晶性を維持し、体積漏れ電流の増加もない。 なお、第２図ｂには、シリコン基板１がｐ型シ
リコンであるとしたときの、空乏層Ａをシリコン
基板１内に広げるための、逆バイアス電圧の印加
の仕方を併記した。 この検出器を用いて得られた特性を次に示す。
第３図は逆方向−特性を示すもので、ライフ
タイム1000μsecより求めた体積漏れ電流（Ｖ＝
40Vの時）とほぼ一致し、これは電極の面積が
1000mm2でも表面漏れ電流は非常に少ないと考えら
れる。また、電極４，５形成１時間後と１年経過
後の測定値は変化せず従来の表面障壁形検出器の
ような経時変化はない。 第４図ないし第６図はこの検出器を用いて得ら
れたスペクトルを示し、第４図はα線（239Pu、
241Am、244Cm）、第５図はβ線（207Bi）、第６図
はγ線（241Am）のそれぞれのスペクトルであつ
て、従来の表面障壁形検出器と同等の検出特性で
ある。 第７図ａないしｃは、本願第２発明の一実施例
を示し、この場合には、単結晶シリコン基板１の
表面及び側面にドーパントを含まない非晶質シリ
コン膜９を成長させたのち〔第３図ａ〕、該基板
１の裏面及び側面にさらに前記非晶質シリコン膜
１０を成長させる〔第３図ｂ〕。しかるのち、通
常の真空蒸着法により両面に、例えばAlからな
る金属電極４を形成する〔第３図ｃ〕。この構造
では逆バイアス電圧を印加した方の電極４の下に
空乏層Ａが広がり、他方の電極４は順方向バイア
ス電圧印加になるためその下に空乏層が広がらな
い。従つてこのシリコン基板１はどちらの向きに
も使うことができる。例えば非晶質シリコン層
９，１０の一方にピンホールが存在した場合で
も、他方の非晶質シリコン層の上の電極に逆バイ
アス電圧を印加すれば表面漏れ電流が増加しない
利点がある。 なお、第２図ｂ及び第７図には、非晶質シリコ
ン層９および１０がシリコン基板１の側面まで延
びている例を記載したが、非晶質シリコン層９ま
たは１０がシリコン基板１の側面まで延在してい
なくとも充分にその設置目的を達成することがで
きる。 上記の実施例では単結晶半導体基板として比抵
抗が10Ωcm以上のシリコンを用いた。これは低い
逆バイアス電圧印加で空乏層幅をできるだけ拡
げ、放射線に対する感度を高めるためである。一
方、10R以上の高線量のｘ線やγ線を検出する場
合には空乏層幅は薄い方がよい。すなわち、高線
量では空乏層内で発生した電子と正孔が電極に達
する前に次に入つて来るｘ線またはγ線により電
子と正孔が生じる場合や、この電子−正孔対によ
つて生じたパルスが計数回路で一個のパルスとし
て計数される前に次のパルスが計数回路に入る場
合のように個々のｘ線またはγ線が分離できなく
なる現象、いわゆるパイルアツプ現象が生じる。
高線量でも続いて入射して来るｘ線またはγ線を
分離して計数するためには空乏層体積は小さい方
がよい。そのためには10kΩcm以下、例えば、線
量が100R以上の場合には数Ωcmの単結晶シリコ
ン基板を用いればよい。もちろん、非晶質シリコ
ン層には上述と同様の成長条件を用いることがで
きる。 以上の説明では単結晶シリコン基板上に非晶質
シリコン層を被着させた例を述べたが、単結晶基
板としてGe、GaAs、CdTeを用い、非晶質半導
体層としては非晶質Ge、GaAs、CdTeも有効で、
異なつた物質の組合せ、例えば単結晶Geに非晶
質シリコンを成長させた場合にも有効である。非
晶質Geの成長条件は上述の非晶質シリコン膜の
場合とほぼ同じである。異なる点はモノシランの
代りにゲルマンを用いればよく、好ましくは10％
に水素で希釈した反応ガスを用いる。 Ge、GaAs、CdTeはシリコンより高い原子番
号のため、とくにγ線に対して検出効率のよい検
出器が得られる。
この発明によれば、単結晶半導体基板の少なく
とも一表面に100〜300℃の低い温度で非晶質半導
体層を被着させ、前記非晶質半導体層あるいは半
導体層上に電極を形成したので、次の効果が得ら
れ、従つてエネルギー分解能の優れた信頼性の高
い堅牢な検出器が容易に得られる。 (1) すべての処理が低温で行われるため、処理工
程における結晶の比抵抗の変化と小数キヤリア
ーのライフタイム低下がなく、従つて体積漏れ
電流が少ない。 (2) 高比抵抗の非晶質半導体層を側面まで延在さ
せれば、表面漏れ電流成分をより完全に阻止で
きる。 (3) シリコン単結晶基板を用いた検出器の場合、
表面の電極金属と単結晶半導体基板との間に非
晶質半導体層が存在するため、従来の表面障壁
形検出器のように空気中の酸素は単結晶基板ま
で到達しない。従つて従来の表面障壁形検出器
のような特性の経時変化がない。 (4) 表面保護膜として非晶質半導体膜を用いるた
め、検出器の耐放射線性が増加する。 (5) 製造工程が単純で少ないため、製造歩留まり
が良い。 (6) 前記非晶質半導体膜の厚みはpn接合層にく
らべて非常に薄いので、α線やβ線のような荷
電粒子に対しても不感領域が少なく、高感度化
できる。
とも一表面に100〜300℃の低い温度で非晶質半導
体層を被着させ、前記非晶質半導体層あるいは半
導体層上に電極を形成したので、次の効果が得ら
れ、従つてエネルギー分解能の優れた信頼性の高
い堅牢な検出器が容易に得られる。 (1) すべての処理が低温で行われるため、処理工
程における結晶の比抵抗の変化と小数キヤリア
ーのライフタイム低下がなく、従つて体積漏れ
電流が少ない。 (2) 高比抵抗の非晶質半導体層を側面まで延在さ
せれば、表面漏れ電流成分をより完全に阻止で
きる。 (3) シリコン単結晶基板を用いた検出器の場合、
表面の電極金属と単結晶半導体基板との間に非
晶質半導体層が存在するため、従来の表面障壁
形検出器のように空気中の酸素は単結晶基板ま
で到達しない。従つて従来の表面障壁形検出器
のような特性の経時変化がない。 (4) 表面保護膜として非晶質半導体膜を用いるた
め、検出器の耐放射線性が増加する。 (5) 製造工程が単純で少ないため、製造歩留まり
が良い。 (6) 前記非晶質半導体膜の厚みはpn接合層にく
らべて非常に薄いので、α線やβ線のような荷
電粒子に対しても不感領域が少なく、高感度化
できる。
第１図ａ〜ｃは従来の半導体検出器の三つの例
のそれぞれの断面図、第２図ａ，ｂは本願第１発
明の一実施例の製造工程を示す断面図、第３図は
本願第１発明の一実施例による検出器の逆方向
−特性線図、第４図は本願第１発明の一実施例
による検出器により得られたα線のスペクトル
図、第５図は同じくβ線（207Bi）のスペクトル
図、第６図は同じくγ線（241Am）のスペクトル
図、第７図ａ〜ｃは本願第２発明の一実施例の製
造工程を示す断面図である。 符号説明、１……単結晶シリコン基板、４……
金属電極、５……オーム接触電極、９，１０……
非晶質シリコン層、Ａ……空乏層。
のそれぞれの断面図、第２図ａ，ｂは本願第１発
明の一実施例の製造工程を示す断面図、第３図は
本願第１発明の一実施例による検出器の逆方向
−特性線図、第４図は本願第１発明の一実施例
による検出器により得られたα線のスペクトル
図、第５図は同じくβ線（207Bi）のスペクトル
図、第６図は同じくγ線（241Am）のスペクトル
図、第７図ａ〜ｃは本願第２発明の一実施例の製
造工程を示す断面図である。 符号説明、１……単結晶シリコン基板、４……
金属電極、５……オーム接触電極、９，１０……
非晶質シリコン層、Ａ……空乏層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一導電形の半導体基板と、この半導体基板の
一表面を覆うように披着された高比抵抗の非晶質
半導体層と、前記半導体基板と前記非晶質半導体
層との接合面に逆バイアス電圧を印加して前記接
合面から前記半導体基板内に空乏層を形成するべ
く前記非晶質半導体層と前記半導体基板の他表面
上とにそれぞれ設けられた一対の電極と、を備え
たことを特徴とする半導体放射線検出器。 ２ 一導電形の半導体基板と、この半導体基板の
一表面と他表面を覆うように披着された高比抵抗
の非晶質半導体層と、前記半導体基板とこの半導
体基板の前記一表面を覆う前記非晶質半導体層と
の接合面に逆バイアス電圧を印加して前記接合面
から前記半導体基板内に空乏層を形成するべく前
記非晶質半導体層の両表面上に設けられた一対の
電極と、を備えたことを特徴とする半導体放射線
検出器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58102381A JPS59227168A (ja) | 1983-06-08 | 1983-06-08 | 半導体放射線検出器 |
| US06/613,890 US4692782A (en) | 1983-06-08 | 1984-05-24 | Semiconductor radioactive ray detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58102381A JPS59227168A (ja) | 1983-06-08 | 1983-06-08 | 半導体放射線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59227168A JPS59227168A (ja) | 1984-12-20 |
| JPH0481352B2 true JPH0481352B2 (ja) | 1992-12-22 |
Family
ID=14325872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58102381A Granted JPS59227168A (ja) | 1983-06-08 | 1983-06-08 | 半導体放射線検出器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4692782A (ja) |
| JP (1) | JPS59227168A (ja) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61131568A (ja) * | 1984-11-30 | 1986-06-19 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体放射線検出器 |
| JPS61152083A (ja) * | 1984-12-25 | 1986-07-10 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体放射線検出素子 |
| JPS6281020U (ja) * | 1985-11-08 | 1987-05-23 | ||
| US5156979A (en) * | 1986-01-21 | 1992-10-20 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor-based radiation-detector element |
| JPS62293681A (ja) * | 1986-06-12 | 1987-12-21 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体放射線検出素子 |
| JP2697767B2 (ja) * | 1986-07-23 | 1998-01-14 | 浜松ホトニクス 株式会社 | 放射線撮像装置 |
| JP2568536B2 (ja) * | 1987-02-09 | 1997-01-08 | 株式会社島津製作所 | エネルギ分散型ｘ線検出装置 |
| JPS63140648U (ja) * | 1987-03-06 | 1988-09-16 | ||
| EP0283699B1 (en) * | 1987-03-23 | 1994-06-15 | Hitachi, Ltd. | Photoelectric conversion device |
| US5070027A (en) * | 1989-02-23 | 1991-12-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of forming a heterostructure diode |
| JPH02260466A (ja) * | 1989-03-30 | 1990-10-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体放射線検出器 |
| US5166757A (en) * | 1989-03-31 | 1992-11-24 | Nippon Steel Corporation | Dry-etched amorphous silicon device with recessed electrode |
| GB9416149D0 (en) * | 1994-08-10 | 1994-09-28 | Univ Strathclyde | Vesicle formulation |
| IL110637A (en) * | 1994-08-11 | 2001-10-31 | Urigal Techn Ltd | Apparatus, system and method for gamma-ray and x-ray detection |
| US6011264A (en) * | 1994-08-11 | 2000-01-04 | Urigal Technologies, Ltd. | Apparatus, system and method for gamma ray and x-ray detection |
| DE19680300D2 (de) * | 1995-05-05 | 1998-04-23 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Detektor zum Anzeigen einer ionisierenden Strahlung und Verfahren für seine Herstellung |
| US5677539A (en) * | 1995-10-13 | 1997-10-14 | Digirad | Semiconductor radiation detector with enhanced charge collection |
| US6037595A (en) * | 1995-10-13 | 2000-03-14 | Digirad Corporation | Radiation detector with shielding electrode |
| US6046454A (en) * | 1995-10-13 | 2000-04-04 | Digirad Corporation | Semiconductor radiation detector with enhanced charge collection |
| GB2307785B (en) * | 1995-11-29 | 1998-04-29 | Simage Oy | Forming contacts on semiconductor substrates for radiation detectors and imaging devices |
| US6486476B1 (en) | 1998-12-22 | 2002-11-26 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor radiation detector and manufacture thereof |
| AUPR174800A0 (en) | 2000-11-29 | 2000-12-21 | Australian National University, The | Semiconductor processing |
| CN1613155B (zh) * | 2001-11-29 | 2010-05-05 | 源太阳能股份有限公司 | 半导体结构化工艺 |
| JP2007109905A (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-26 | Hitachi Ltd | 放射線検出器 |
| GB0908583D0 (en) * | 2009-05-19 | 2009-06-24 | Durham Scient Crystals Ltd | Semiconductor device contacts |
| KR102630173B1 (ko) * | 2017-12-27 | 2024-01-26 | 엘지디스플레이 주식회사 | 엑스레이검출장치 |
| JP7015959B1 (ja) * | 2021-07-29 | 2022-02-03 | 株式会社堀場製作所 | 放射線検出素子の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3278811A (en) * | 1960-10-04 | 1966-10-11 | Hayakawa Denki Kogyo Kabushiki | Radiation energy transducing device |
| US3668480A (en) * | 1970-07-21 | 1972-06-06 | Ibm | Semiconductor device having many fold iv characteristics |
| US4214253A (en) * | 1977-06-13 | 1980-07-22 | General Electric Company | Radiation detector |
-
1983
- 1983-06-08 JP JP58102381A patent/JPS59227168A/ja active Granted
-
1984
- 1984-05-24 US US06/613,890 patent/US4692782A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4692782A (en) | 1987-09-08 |
| JPS59227168A (ja) | 1984-12-20 |
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