JPS5815279A - 半導体放射線検出器 - Google Patents

半導体放射線検出器

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JPS5815279A
JPS5815279A JP56112215A JP11221581A JPS5815279A JP S5815279 A JPS5815279 A JP S5815279A JP 56112215 A JP56112215 A JP 56112215A JP 11221581 A JP11221581 A JP 11221581A JP S5815279 A JPS5815279 A JP S5815279A
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semiconductor
semiconductor radiation
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Yasumasa Osawa
大沢 安正
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Komatsu Electronic Metals Co Ltd
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    • 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
    • H01L31/101Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明線高抵抗で高純度な半導体t−f用した半導体放
射線検出器に関する。
従来の半導体放射線検出器には、リチウム・ドリフト型
と高純度型がある。リチウム・ドリフト型は、特公昭4
B−7872に記載されているとと(Go・Sl・など
のPiIi半導体に、リチウムを熱拡散させ、更に逆方
向に数百ボルトの電圧をか1温[’i60℃位に上げ、
リチウムをドリフトさせたものである。このリチウムの
移動により、アクセッターが補償された真性領域全有感
層として放射gilt受は動作させるものである。
然し、リチウムの拡散係数が大きい丸め、リチウムは結
晶内で容易に移動し、検出器特性が変化し易いため、常
時液体窒素などての冷却が必要である欠点がある。
次に、高純度型検出器は、リチウム・ドリフト型のよう
にリチウムで補償して真性領域を作るのでなく、結晶成
兼時に補償領域全作ってこnk利用するものである。こ
の補償領域を作る方法としては、単結晶にゾーン・す7
アイニングをかけ、P型不純物、NfjI!不純物の偏
析係数の差を利用し。
ドナー、アクセクターの補償し合った懺城を作る。
然し乍ら、特公昭4g−10440に記載されているご
とく、この方式社、筒1図に示すように補償された真性
領域5のみを有感層として利用するために、放射線に対
する有感層が短くなる欠点がある。
本発明はこれらの問題点の解決、即ち放射−に対する有
感層を長くし九検出器を提供することを目的とするもの
である。
この目的は、本発明により、従来、使用されていなかっ
た真性vA域の両端にできるpg、N型が為抵抗となっ
た\め、この領域をも含めて有感層として利用すること
が可能になう九ことにより連成された。
本発明の要旨紘下記の通シである。
真性領域の両端に高抵抗Pfi領域およびNll領域を
有する半導体単結晶よ9111作される高抵抗、高純度
の半導体放射線検出器において、該PW、真性、N型の
全領域を有感層としたこと′t41黴とする半導体放射
線検出器。
1*Pl!、NfJ領域の両11に表面障壁tもえせ九
ことt%黴とする該半導体放射線検出器。
該P型、N型領域の両端表面に浅いPNN接合持持せ友
ことを特徴とする該半導体放射線検出器。
数回のゾーン・す7アイニングを行うことにょシ鹸搗抵
抗pm領域およびN型領域を作ることを善値とする該半
導体放射線検出器。
該半導体単結晶t450℃近傍の不活性ガス中で熱処理
し、咳半導体率結晶中に含有する酸素をドナー化して、
アクセプターを補償した領域を作ることによシ、該高抵
抗pfJおよびN型領域を作ること′を特徴とする半導
体放射線検出器。
紋半導体単結晶成長時の雰囲気ガスの不活性ガス中にL
O嘩以下の一定量の#l嵩ta酋して成長させることに
より、所望のa嵩量を骸半導体単結晶中に含有させるこ
とを特徴とする該半導体放射線検出器。
次に本発#4を図面および実施例管用いて詳述する。
高抵抗P型、Nmの内領域が両端にある補償−された真
性領域をもった単結晶の該PII!、真性、NIIkの
全領域を有感層とするために鉱、高抵抗P型、N型それ
ぞれの領域を空乏層にする必要がある〇その手段として
の第1の方法は、その電域の導電型により、表面障壁が
できる金属、例えば、P型に対しては、ム1.Mf 等
の金属、Ndに対してにPa、 Au・Or、 Ni等
の金属を端面に#着等の方法で付着させ表面障壁を作る
。そして、これらの両端に作られた表面障壁型ダイオー
ドに対して、P型、NW領領域厚さに応じた逆方向の電
圧tかける。j21Jち、P型領域側に(f)゛、N型
領域側に(−)を接続することによシ、gtP型、N型
領域ともに全体が空乏層となり゛、本方法で作られた半
導体放射縁検出゛器の有感層として働く。
第2の方法は、該高抵抗P型、N型領域の反対導電型を
形成する不純物をイオン・イーンプランテーション、又
線熱拡散などの方法で表面より氏い位置Kit−合部t
も゛たせ、それら内端に作られた接合型ダイオ′−ドに
、それぞれ逆方向に電圧がか\るようK、該高抵抗P型
領域側K(+)、該N型領域側に(−)を接続し、骸P
型、N溢gA城の厚さに応じた電圧をかけると、該P型
、Nu領領域も全体が9芝屑となシ、m記と同様に有感
層として鋤く。
鍍空芝屑の厚さと抵抗、印加電圧の関係は次の式で表さ
れる。
y=x、L戸    ・・・・曲用・ (幻こ\でWは
空乏層の厚さ、XはP型、NMにより異なる係数、fは
半導体結晶の抵抗率0個、Vはその半導体にか\る逆方
向電圧を示す。
向、該有感層となる半導体単結晶は次の手段を用いて作
ることができる。
例えは、シリコンに対しては抵抗率20にΩ信以上のN
、m半結晶kiil!りてゾーン・す7アイニング倉行
なえばシリコン中のPm不純物内えばボロンの偏析係数
0.8、Nfi不純物例えばリンの偏析係数0.85の
差を利用すると高抵抗のPAN型領域が両側にでき、補
償された真性領域會中夫にもつ所望の単結晶を作ること
ができる。
父、次の方法でも作ることができる。即ちシリコン単結
晶中に存在するIIl素が460℃近傍の熱処理でドナ
ー化する性質を利用して、皺準結晶t4f)QC近傍の
不活性ガス中で熱処理し、該単結晶中の酸素をドナー化
して、アクセンター會補償し7た領域全作り、その両端
にできたP型、N型の高抵抗領域を利用する方法である
。μノ、−単結晶中の#木酸fを一定tK制御するには
、鮎晶成艮時の雰囲気ガスの不活性ガス中に約L(J%
以ドの一定量の酸素t−混合して成長させればよい。
次に各jiI篇例を述べる。
実施例(幻 該半導体準結晶τ使用して1表Ukiv#i穢tもたせ
た放射婦検出器を作る1実施例tM2図を用いて説明す
る。該単結晶を作成した後、その1148面抵抗I!を
測足し抵抗プロファイルに得る。まず、補償により作ら
れた真性領域90位mt定め、M 4 &Cできた高抵
抗のP型領域8、Nu饋城1υの部分の長さ倉、設計さ
れた逆方同電圧値eこ応じて、前記式(1)により空乏
層の厚さt求め、そのPli、N型領域の個7′frt
−切断する。切断さ扛たそれぞれの面を研摩し、エツチ
ングして一面とし、vc浄、乾燥する。P型領域8の鏡
面の端面にA/金属躊験11i約600^、f111面
N型領Hruo鏡m錫面K A u O金属薄m12f
:約booXisytit、c、そ(DM11j5tm
6.7′に各金M薄j[11,12に接続する。
実施例(2) 次に、Pf!!!、 N型領域の両端表面に浅いPN接
合【持たせた半導体放射縁検出器を作る方法のl実施例
をma図を用いて説明する。鉄単結晶を作成した恢その
側面抵抗を測定し、抵抗プロファイルt−祷る。まず、
補償により作られた真性領域19の位置を定め1両端に
できた高抵抗のP蓋愉域18、Nfi領域20の部分の
長さt設計された逆方同電圧値に応じて前記式(13K
より空乏層の厚さを求め、そのPWi、NfJi内領域
の個所を切断するそれぞれの切断面を研摩し、エツチン
グして鏡面にし、洗浄、乾燥する。PJ領域18の一面
端面よりN[不純物として例えばリン、N型領域20の
鏡面端面よりpm不純物として、例えばボロンを、例え
ばm布熱波歓、又はイオン・インプランテーションによ
り、表面から約0.8声の位置に接合部を持たせるごと
く、N型拡散層l?、P型拡散M21’i作る。拡散層
17、および21の一6表面の一部分にムu、A /な
どの金属電極15.16を例えば蒸着法で形成し、その
各々より1を極1814を接続する。
実施例(8) ゾーン・リファイニングにより該、l1li抵抗P型憤
域およびN型領域を作る方法のl実地例金第4図を用い
て説明する。例えば、シリコンのN型で抵抗率20KO
−の単結晶を真空屓4xl(J” トールでゾーン・リ
ファイニングt−8回実施することにより第4図eこ示
すような砥抗櫨のグロファ、イルが祷られた。#i4a
!にお妙るPル慣城の抵抗値は約80KOcMてあり、
N型領域tユ約25にΩ備であるから、該P型、N型領
域共に該有感層として充分利用することができる。
実施例(4) 該半導体羊結晶中に所望の酸素−をよ南させる方法のl
実施例として、単結晶成*時に不活性カスとしてのアル
ゴン中にtIIt本’k Ll、 8−通合して成長さ
せたところ、該シリコン単結晶中のML索員夏は4X1
016ケ/cdでP型、抵抗率90にΩ鋼のものが得ら
れた。該単結晶を約8.5時間、490℃で熱処理した
ところ、第4図のごとく、結晶内の酸素の一部がドナー
化され、シード側がN型に反転し、約85に0国となり
、アクセプターが補償されて真性領域が中間にでき、又
約110にΩ傷のP型饋城が得られた。従って該P型、
N型領域共に該有感層として光分利用することができる
次に1本発明の作用効果について述べる。
有感層が厚いほど、エネルギーの大きい放射線を精度よ
< $11定することができる。即ち、検出器の信号は
入射された放射線の有感層での吸収の量とその有感層の
変換効率との積で決まる。そこで有感層の母材を定めれ
ば、変換効率ははソ一定となり、あとは吸収の量に応す
ることになる。更に精度よく信号を得るには人射鷲に対
しての吸収量の割合が大きいほどよい。
rlliに対して例會とれば、その吸収の割金鉱次の式
となる。
/=1−ぜ′  ・・・・・・・・・・・・(2)こ\
で、fは吸収された放射線の割合、μは吸収係数〜−1
,dは有感層の厚さ傷、を示す。
例えば、シリコンを使用した場合、放射エネルギl −が1りOK えVでμは01番30  となる。
前記本発明の実施例(8)および縞4図において、ム性
領域のみの場合の有感層の厚さは約2備であるが、高抵
抗のP型、N屋領域と真性領域の全電域を有感層とした
場合の厚さは約4−となる。
従って、吸収された放射線の割合!#′i、前記式(2
)K、それぞれの数値を代入して算出すると、真性領域
のみの場合は58チとなるのに対し、本発明の高抵抗P
型、真性、N型の全領域の場合は82−となる。
この結果、本発明の放射線検出器を便用したj#笛は従
来の検出器に比べ、その吸収放射m皺は約165倍とな
り、一定精度を著しく向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体放射線検出器の#造、第2図は本
発明の表面障壁型検出器。 第8図は本発明のPNi1合型検出器。 第4図は本発明のゾーン・す7アイニングによる結晶の
抵抗プロファイル、第5図は本発明の熱処理による結晶
の抵抗プロファイルを示す。 1、2・・・・・・電極・8.4・・・・・・金属薄膜
、5 ・・・・・・ 補償により作られた真性領域、6
.7・・−・・・電健、8・旧・・P型高抵抗領域、9
・・・・・・補償により作られた真性領域、10・・・
・−・N型高抵抗領域、11.12 ・・・・・・金属
薄膜、18.14・・・・・・電極、15.1tj・・
・・・・金^電極、1?・・・・・・PI!拡散層、1
8・・・・・・N型^抵抗領域、19・・・・・・補償
により作られた真性領域。 20・・・・・・P型高抵抗領域、21・・・・・・N
型拡赦層。 特許出願人 小松電子金属株式会社 代表者 油 井   −・1・4 ゛1ψ′ ざ 才/lす !2 才 2 珊 才31す

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)真性領域の両JIIK高抵抗1M1領域およびN!
    [領域t′有する半導体単結晶より製作される高抵抗、
    高純度の半導体放射線検出器において鍍PJi1.真性
    、N 110全領域を有感層としたことを畳倣とする半
    導体放射線検出器。 2)前記特許請求の範8菖1]J4D半導体放射線検出
    器において、咳Pa11. N臘領域O両趨に表面障壁
    をもたせたことt4I微とする半導体放射−検出器。 5)tII記特許請求の範囲第1項の半導体放射線検出
    器において、鋏I’11. N1M領域の両端表両に浅
    いPH績会を持たせたことを特徴とする半導体放射−検
    出器。 4)sl記特許請求の範囲第1項の半導体放射線検出1
    )Kおiて、数回のゾーン・す7アイニングを行うこと
    により、該高抵抗Pd偵域およびN型領域を作ることに
    %Jとする半導体放射線検出器。 5)前記特許請求の範囲第1lIJの半導体放射線検出
    器において、該半導体単結晶全450℃近傍の不活性ガ
    ス中で熱処理し、該半導体単結晶中に含有する酸素倉ド
    ナー化して、アクセプターを補償した領域を作ることに
    より、該高抵抗P型およびN型領域を作ることt特徴と
    する半導体放射線検出器。 6)前記特許請求の範囲第5項の半導体放射線検出器に
    おいて、該半導体単結晶成長時の雰囲気ガスの不活性ガ
    ス中に10−以下の一定量の酸素を混合して成長させる
    ことにより、所望のa嵩量t−咳半導体単結晶中に含有
    させることt−特徴とする半導体放射線検出器。
JP56112215A 1981-07-20 1981-07-20 半導体放射線検出器 Granted JPS5815279A (ja)

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JPH0642813U (ja) * 1991-06-24 1994-06-07 末広 石川 コンクリート製側溝フタ持ち上げ移動器具

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JPS6216556B2 (ja) 1987-04-13

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