JPS6047471A - 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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- JPS6047471A JPS6047471A JP58156031A JP15603183A JPS6047471A JP S6047471 A JPS6047471 A JP S6047471A JP 58156031 A JP58156031 A JP 58156031A JP 15603183 A JP15603183 A JP 15603183A JP S6047471 A JPS6047471 A JP S6047471A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- 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
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
- H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic System
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の属する技術分野］
本発明は、半導体放射線検出器に関する。
［従来技術とその欠点］
この種半導体放射線検出器として、シリコン単結晶基板
上に水素添加アンドープの非晶質シリコン膜を被着せし
め、その上下に金属電極を形成したものが提案されてい
る（特願昭５８−１０２３８１号明細書参照）。これは
第１図に示す断面構造を持ち、１は単結晶シリコン、２
はその表面に被着された水素添加アンドープ非晶質シリ
コン膜であり、両面に金属電極３．４をそれぞれ備える
。電極３゜４間に逆バイアス電圧を印加し、１．２間の
へテロ接合部分に大きなエネルギー障壁を形成させ空乏
層を拡げて、そこへ飛来する放射線を捕獲し検出する。
上に水素添加アンドープの非晶質シリコン膜を被着せし
め、その上下に金属電極を形成したものが提案されてい
る（特願昭５８−１０２３８１号明細書参照）。これは
第１図に示す断面構造を持ち、１は単結晶シリコン、２
はその表面に被着された水素添加アンドープ非晶質シリ
コン膜であり、両面に金属電極３．４をそれぞれ備える
。電極３゜４間に逆バイアス電圧を印加し、１．２間の
へテロ接合部分に大きなエネルギー障壁を形成させ空乏
層を拡げて、そこへ飛来する放射線を捕獲し検出する。
しかし、この構造で用いられた前記水素添加アンドープ
非晶質シリコンにおいては、モビリティバンドギャップ
が決まっているため、単結晶シリコンと、前記水素添加
アンドープ非晶質シリコンとのへテロ接合部分のエネル
ギー障壁の大きさが一義的に決定されてしまうものであ
った。このため、逆方向漏れ電流の減少にも限界があり
、半導体放射線検出器としてノイズレベルの減少にも限
界があった。
非晶質シリコンにおいては、モビリティバンドギャップ
が決まっているため、単結晶シリコンと、前記水素添加
アンドープ非晶質シリコンとのへテロ接合部分のエネル
ギー障壁の大きさが一義的に決定されてしまうものであ
った。このため、逆方向漏れ電流の減少にも限界があり
、半導体放射線検出器としてノイズレベルの減少にも限
界があった。
［発明の目的］
本発明は、逆漏れ電流を減少させ、放射線検出効率を向
上させた半導体放射線検出、器を提供することを目的と
する。
上させた半導体放射線検出、器を提供することを目的と
する。
［発明の要点］
本発明は、非晶質半導体中にモビリティバンドギャップ
を拡げる不純物を添加し、単結晶半導体とのへテロ接合
面のエネルギー障壁を拡げ、検出器の逆漏れ電流を減少
させるようにしたものである。
を拡げる不純物を添加し、単結晶半導体とのへテロ接合
面のエネルギー障壁を拡げ、検出器の逆漏れ電流を減少
させるようにしたものである。
［発明の実施例］
実施例１
ｐ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シリコン単
結晶基板の表面に被着せしめるが、その際該非晶質シリ
コン膜中にリンを添加する。
プラズマＣＶＤ法により非晶質シリコン膜をシリコン単
結晶基板の表面に被着せしめるが、その際該非晶質シリ
コン膜中にリンを添加する。
まず、その製造装置の概観を第２図に示す。２１は反応
槽、２２．２３は放電電極板、２４は直流電源、２５は
排気系、２６は真空針、２７はシリコン単結晶、２８は
電極加熱ヒータ用電源、２９は電極加ｊｌ）ヒータ、３
０は排気量開整バルブ、３１はモノシランガスボンベ、
３２はフォスフインガスボンベ、３３はガス流量関整バ
ルブである。
槽、２２．２３は放電電極板、２４は直流電源、２５は
排気系、２６は真空針、２７はシリコン単結晶、２８は
電極加熱ヒータ用電源、２９は電極加ｊｌ）ヒータ、３
０は排気量開整バルブ、３１はモノシランガスボンベ、
３２はフォスフインガスボンベ、３３はガス流量関整バ
ルブである。
第２図に示す装置を用いて、シリコン単結晶基板の表面
にプラズマＣＶＤ法により、以下の条件でリン添加の非
晶質シリコン膜を作成した。
にプラズマＣＶＤ法により、以下の条件でリン添加の非
晶質シリコン膜を作成した。
１）シリコン単結晶；比抵抗１０にΩｃｍ、 ｎ型２）
基板温度 ：２００℃ ３）使用ガス ・ ■モノシラン（１０％水素希釈） ■フォスフイン（１０００ｐｐｍ水素希釈）４）ガス圧
： ＩＱ、０Ｔｏｒｒ ５）印加電圧 ：ＤＣ４００〜８００Ｖ上記条件で作成
したリン添加の非晶質シリコンは、強いｎ型を示し、従
って基板のｐ型車結晶シリコン膜とは、ペテロのｐｎ接
合を形成する。その断面構造は、第３図に示すようにな
る。３８はリン添加の非晶質シリコン膜である。このも
のは、簡易型の放射線検出器に通用すればまさに好適で
ある。
基板温度 ：２００℃ ３）使用ガス ・ ■モノシラン（１０％水素希釈） ■フォスフイン（１０００ｐｐｍ水素希釈）４）ガス圧
： ＩＱ、０Ｔｏｒｒ ５）印加電圧 ：ＤＣ４００〜８００Ｖ上記条件で作成
したリン添加の非晶質シリコンは、強いｎ型を示し、従
って基板のｐ型車結晶シリコン膜とは、ペテロのｐｎ接
合を形成する。その断面構造は、第３図に示すようにな
る。３８はリン添加の非晶質シリコン膜である。このも
のは、簡易型の放射線検出器に通用すればまさに好適で
ある。
火遊１ＬＬ
ｐ型シリコン単結晶を基板とし、その−主面上にマスク
を置いて、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シリコン膜を被着せしめる。その条
件は次のとおりである。
を置いて、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シリコン膜を被着せしめる。その条
件は次のとおりである。
１）基板温度 ：２００℃
２）使用ガス ：モノシラン（１０％水素希釈）３）ガ
ス圧 ＝ １０．０Ｔｏｒｒ ４）印加電圧 １Ｄｃ４００〜８００■次に上記マスク
を取り外し、逆に基板−主面のみが露出するように第２
のマスクをおいて、実施例工で述べたのと同一の条件で
リンドープの非晶質シリコン膜を被着せしめる。さらに
基板と上記膜上に金属電極を設ける。
ス圧 ＝ １０．０Ｔｏｒｒ ４）印加電圧 １Ｄｃ４００〜８００■次に上記マスク
を取り外し、逆に基板−主面のみが露出するように第２
のマスクをおいて、実施例工で述べたのと同一の条件で
リンドープの非晶質シリコン膜を被着せしめる。さらに
基板と上記膜上に金属電極を設ける。
第４図には、その断面構造を示す。図において、２はア
ンドープ非晶質シリコン膜、３８はリンドープ非晶質シ
リコン膜である。
ンドープ非晶質シリコン膜、３８はリンドープ非晶質シ
リコン膜である。
この放射線検出器は、アンドープ非晶質シリコン膜を付
加したことにより、実施例１で述べたものと比べて、放
射線検出効率が１０〜１５％向上する。
加したことにより、実施例１で述べたものと比べて、放
射線検出効率が１０〜１５％向上する。
従って、高分解能の半導体放射線検出器として通してい
る。
る。
実施例１．２について、バンドギャップのエネルギー分
布の面から考えると次のようになる。
布の面から考えると次のようになる。
第５図には、従来の半導体放射線検出器のエネルギー状
態を示す。ここでＣＢはコンダクションバンド、ＶＢは
バレンスパント、ＥＥはフェルミレベルである。また５
０は電子、５１は正孔を示している。第５図に示すよう
に、逆バイアス電圧の印加により電子５０、正孔５１に
対してそれぞれエネルギー障壁が高くなり、その結果漏
れ電流が減少する。第６図は、リンを添加した非晶質シ
リコン膜をシリコン単結晶表面に形成した場合、即ち実
施例１，２のエネルギー図である。第６図における記号
ＣＢ、 ＶＢ、 ＥＦ 、 ５０．５１はそれぞれｍ５
図と同じ意味である。単結晶シリコンは第５図と同じも
ので変わりないが、非晶質シリコンにおいてはリンが添
加されたため、フェルミレベルＥＦがコンダクショ、ン
バンド側に移動している。このためへテロ接合部は、第
５図に示す従来型の構造の検出器よりもエネルギー障壁
が増加し、これに逆バイアスを印加するとさらに大きな
障壁となるため、漏れ電流が減少する。エネルギー暉壁
の落差を大きくするという目的から、勿論単結晶シリコ
ンより強いｐ型にすることや、その両者を用いる方法、
即ち単結晶シリコンをより強いｐ型にし、非晶質シリコ
ンを強いｎ型にする方法なども十分考えられる。
態を示す。ここでＣＢはコンダクションバンド、ＶＢは
バレンスパント、ＥＥはフェルミレベルである。また５
０は電子、５１は正孔を示している。第５図に示すよう
に、逆バイアス電圧の印加により電子５０、正孔５１に
対してそれぞれエネルギー障壁が高くなり、その結果漏
れ電流が減少する。第６図は、リンを添加した非晶質シ
リコン膜をシリコン単結晶表面に形成した場合、即ち実
施例１，２のエネルギー図である。第６図における記号
ＣＢ、 ＶＢ、 ＥＦ 、 ５０．５１はそれぞれｍ５
図と同じ意味である。単結晶シリコンは第５図と同じも
ので変わりないが、非晶質シリコンにおいてはリンが添
加されたため、フェルミレベルＥＦがコンダクショ、ン
バンド側に移動している。このためへテロ接合部は、第
５図に示す従来型の構造の検出器よりもエネルギー障壁
が増加し、これに逆バイアスを印加するとさらに大きな
障壁となるため、漏れ電流が減少する。エネルギー暉壁
の落差を大きくするという目的から、勿論単結晶シリコ
ンより強いｐ型にすることや、その両者を用いる方法、
即ち単結晶シリコンをより強いｐ型にし、非晶質シリコ
ンを強いｎ型にする方法なども十分考えられる。
夾り逆ロー
ｐ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被着せしめ
るが、その際非晶質シリコン中に炭素を添加する。
プラズマＣＶＤ法により非晶質シリコン膜を被着せしめ
るが、その際非晶質シリコン中に炭素を添加する。
その製造装置は第２図に示したものと同様で、フォスフ
インガスボンベ３２の代わりにメタンガスボンベを用い
る。
インガスボンベ３２の代わりにメタンガスボンベを用い
る。
この装置を用いて、単結晶シリコン表面にプラズマＣＶ
Ｄ法により、以下に示す条件の許で炭素添加の非晶質シ
リコン膜を作成した。
Ｄ法により、以下に示す条件の許で炭素添加の非晶質シ
リコン膜を作成した。
１）シリコン単結晶：比抵抗１０にΩｃｍ、 ｐ型２）
基板温度 ＝２００℃ ３）使用ガス 。
基板温度 ＝２００℃ ３）使用ガス 。
■モノシラン（１０％水素希釈）
■メタン （１０％水素希釈）
４）ガス圧 ： １０．０Ｔｏｒｒ
５）印加電圧 ：Ｄ０４００〜８００■上記条件のプラ
ズマＣＶＤ法で作成した炭素添加の非晶質シリコンは、
従来型に使用したアンドープ非晶質シリコンと比べてモ
ビリティバンドギヤツブが拡がるため、単結晶シリコン
とのへテロ接合では、第１図に示す従来型の検出器に比
べて逆漏れ電流が１０％以上減少する。その結果、検出
効率は、従来型の検出器に比べ１５％以上の増加があっ
た。なお、この実施例の半導体放射線検出器の構造を第
７図に示した。第７図において、■はｐ型シリコン単結
晶、３．４は金属電極、７０は炭素添加の非晶質シリコ
ン膜である。
ズマＣＶＤ法で作成した炭素添加の非晶質シリコンは、
従来型に使用したアンドープ非晶質シリコンと比べてモ
ビリティバンドギヤツブが拡がるため、単結晶シリコン
とのへテロ接合では、第１図に示す従来型の検出器に比
べて逆漏れ電流が１０％以上減少する。その結果、検出
効率は、従来型の検出器に比べ１５％以上の増加があっ
た。なお、この実施例の半導体放射線検出器の構造を第
７図に示した。第７図において、■はｐ型シリコン単結
晶、３．４は金属電極、７０は炭素添加の非晶質シリコ
ン膜である。
本実施例では、モノシラン対メタンのガス流量比を３対
７としたが、その割合を変えることにより、他の流量比
でも非晶質シリコンのモビリティバンドギャップを同様
に変化させることが可能である。勿論、この流量比を変
えてシリコンカーバイド層を非晶質シリコンの代わりに
用いた場合も同様に有効である。
７としたが、その割合を変えることにより、他の流量比
でも非晶質シリコンのモビリティバンドギャップを同様
に変化させることが可能である。勿論、この流量比を変
えてシリコンカーバイド層を非晶質シリコンの代わりに
用いた場合も同様に有効である。
また、モノシランを使用せず、メタンガスのみで非晶質
カーボンを非晶質シリコンの代わりに使用することも有
効で十分考えられる。
カーボンを非晶質シリコンの代わりに使用することも有
効で十分考えられる。
さらに非晶質シリコンのモビリティバンドギャップを拡
げることを目的とすれば、モノシラン中に酸素や窒素を
添加した非晶質シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により形
成する方法も有効である。
げることを目的とすれば、モノシラン中に酸素や窒素を
添加した非晶質シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により形
成する方法も有効である。
またｎ型単結晶シリコンにｐ型の非晶質シリコン膜を被
着せしめた場合も同様に有効である。
着せしめた場合も同様に有効である。
［発明の効果］
本発明によれば、従来の半導体放射線検出器に使用して
いたアンドープ非晶質シリコンに不純物を添加するだけ
で、逆漏れ電流を減少することが可能となったため、放
射線検出効率が従来のものと比較して１０％以上向上す
るという効果が得られる。
いたアンドープ非晶質シリコンに不純物を添加するだけ
で、逆漏れ電流を減少することが可能となったため、放
射線検出効率が従来のものと比較して１０％以上向上す
るという効果が得られる。
第１図は従来の半導体放射線検出器の断面図、第２図は
本発明の検出器を製造するにあたり使用する装置の断面
図、第３図および第４図は本発明のそれぞれ異なる実施
例を示す断面図、第５図および第６図はそれぞれ従来の
検出器および本発明によるそれにおけるヘテロ接合部の
エネルギー分布を示す線図、第７図は本発明のさらに異
なる実施例を示す断面図である。 １：１１結晶シリコン、２：アンドープ非晶質シリコン
膜、３．４二金属電極、３８ニリン添加非晶質シリコン
膜、７０：炭素添加非晶質シリコン膜。 才１図 才Ｚ 聞 才４図 オフ図
本発明の検出器を製造するにあたり使用する装置の断面
図、第３図および第４図は本発明のそれぞれ異なる実施
例を示す断面図、第５図および第６図はそれぞれ従来の
検出器および本発明によるそれにおけるヘテロ接合部の
エネルギー分布を示す線図、第７図は本発明のさらに異
なる実施例を示す断面図である。 １：１１結晶シリコン、２：アンドープ非晶質シリコン
膜、３．４二金属電極、３８ニリン添加非晶質シリコン
膜、７０：炭素添加非晶質シリコン膜。 才１図 才Ｚ 聞 才４図 オフ図
Claims (1)
- 半導体基板上に非晶質半導体膜を被着させた構造を有す
る半導体放射線検出器において、非晶質半導体中にその
モビリティバンドギャップを拡げる不純物を添加したこ
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 |
|---|---|---|---|
| JP58156031A JPS6047471A (ja) | 1983-08-26 | 1983-08-26 | 半導体放射線検出器 |
| US06/640,659 US4611224A (en) | 1983-08-26 | 1984-08-14 | Semiconductor radiation detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58156031A JPS6047471A (ja) | 1983-08-26 | 1983-08-26 | 半導体放射線検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6047471A true JPS6047471A (ja) | 1985-03-14 |
Family
ID=15618796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58156031A Pending JPS6047471A (ja) | 1983-08-26 | 1983-08-26 | 半導体放射線検出器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4611224A (ja) |
| JP (1) | JPS6047471A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3587737T2 (de) * | 1984-11-12 | 1994-05-05 | Semiconductor Energy Lab | Flüssigkristallanzeigeschirm und Verfahren zu seiner Herstellung. |
| JPS61131568A (ja) * | 1984-11-30 | 1986-06-19 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体放射線検出器 |
| US4785186A (en) * | 1986-10-21 | 1988-11-15 | Xerox Corporation | Amorphous silicon ionizing particle detectors |
| US5117114A (en) * | 1989-12-11 | 1992-05-26 | The Regents Of The University Of California | High resolution amorphous silicon radiation detectors |
| US6114714A (en) * | 1995-11-07 | 2000-09-05 | Gangopadhyay; Shubhra | Antifuse development using α-c:h,n,f thin films |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5564350A (en) * | 1978-11-08 | 1980-05-15 | Hitachi Ltd | Radioactive-ray receiving face |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5760875A (en) * | 1980-09-25 | 1982-04-13 | Sharp Corp | Photoelectric conversion element |
-
1983
- 1983-08-26 JP JP58156031A patent/JPS6047471A/ja active Pending
-
1984
- 1984-08-14 US US06/640,659 patent/US4611224A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5564350A (en) * | 1978-11-08 | 1980-05-15 | Hitachi Ltd | Radioactive-ray receiving face |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4611224A (en) | 1986-09-09 |
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