KR100458277B1 - Method for fabricating PIN semiconductor detector on the low resistivity silicon substrate - Google Patents

Method for fabricating PIN semiconductor detector on the low resistivity silicon substrate

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KR100458277B1
KR100458277B1 KR10-2003-0025025A KR20030025025A KR100458277B1 KR 100458277 B1 KR100458277 B1 KR 100458277B1 KR 20030025025 A KR20030025025 A KR 20030025025A KR 100458277 B1 KR100458277 B1 KR 100458277B1
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Abstract

본 발명은 노출되는 방사선 피폭량을 검출할 수 있는 개인선량계용 PIN형 반도체 검출기의 저저항 Si 기판에서의 제작공정 및 상기의 공정에 의해 제조된 개인선량계용 PIN형 반도체 검출기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전산모사를 통해 PIN형 반도체 검출기의 p+층의 도핑 농도, 열처리에 의한 불순물 재분포와 절단면에서의 가드링(guard ring) 효과에 대한 실험치를 검출하는 제 1과정과; 제 1과정에 따른 실험치들로부터 최적의 변수들과 검출기의 구조가 결정되는 제 2과정; 및 제 2과정의 최적 변수들을 반도체집적회로 공정에 적용하여 PIN형 반도체 검출기를 제작하는 제 3과정을 포함하는 개인선량계용 PIN형 반도체 검출기의 저저항 Si 기판에서의 제작공정 및 상기 제작공정에 의해 제조된 개인선량계용 PIN형 반도체 검출기에 관한 것이며, 특히 Cs-137 방사선원에 대한 방사선 반응특성 시험에서 직선성이 양호한 것으로 나타났기 때문에 개인선량계의 검출기로서 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a fabrication process of a low-resistance Si substrate of a PIN-type semiconductor detector for personal dosimeters capable of detecting an exposed radiation dose, and a PIN-type semiconductor detector for a personal dosimeter manufactured by the above process. The first step of detecting the doping concentration of the p + layer of the PIN-type semiconductor detector, the redistribution of impurities by heat treatment and the effect of the guard ring on the cut surface through computer simulation; A second process of determining optimal variables and a structure of a detector from experimental values according to the first process; And a third step of fabricating the PIN type semiconductor detector by applying the optimum parameters of the second step to the semiconductor integrated circuit process, by the fabrication process on the low-resistance Si substrate of the PIN-type semiconductor detector for personal dosimeter, and by the fabrication process. The present invention relates to a manufactured PIN-type semiconductor detector for personal dosimeters, and particularly, it can be usefully used as a detector for personal dosimeters because the linearity of the radiation response characteristics of the Cs-137 radiation source is good.

Description

저저항 Si 기판에서의 PIN형 반도체 검출기 제작방법 {Method for fabricating PIN semiconductor detector on the low resistivity silicon substrate}Method for fabricating a PIN type semiconductor detector on a low resistance Si substrate {Method for fabricating PIN semiconductor detector on the low resistivity silicon substrate}

본 발명은 방사선 피폭량을 검출할 수 있는 저저항 Si 기판에서의 PIN형 반도체 검출기 제작방법에 관한 것으로, 특히 PIN형 반도체 검출기의 p+ 층의 도핑농도와 열처리에 의한 불순물 재 분포 및 절단면에서의 가드 링(guard ring) 효과를 전산모사하여 그에 따른 최적의 검출기 구조선별에 따른 제작방법을 제공함으로써 Cs-137 감마 선원에 의한 5mR/h ~ 25 R/h의 조사 선량률 범위에서 검출기의 방사선 반응 특성이 양호한 선형성을 얻을 수 있도록 하기 위한 저저항 Si 기판에서의 PIN형 반도체 검출기 제작방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for fabricating a PIN semiconductor detector in a low resistance Si substrate capable of detecting radiation exposure, and in particular, to redistribution of impurities by doping concentration and heat treatment of a p + layer of a PIN semiconductor detector, and to a guard ring at a cut surface. The radiation response characteristics of the detector are good in the radiation dose rate range of 5mR / h to 25R / h by Cs-137 gamma source by providing the fabrication method according to the optimal detection of the detector structure according to the simulation of the (guard ring) effect. A method of fabricating a PIN-type semiconductor detector in a low resistance Si substrate for obtaining linearity.

일반적으로, 원자력의 이용은 에너지원으로서의 이용과 원자로 내에서 생산되는 방사성 동위원소로서의 이용이라는 두가지 분야로 나누어진다.In general, the use of nuclear power is divided into two areas: as a source of energy and as a radioisotope produced in a reactor.

에너지원으로 이용되는 경우에는 발전, 선박 등 교통운수기관의 추진동력으로 이용되고, 공업용 증기의 발생이나 해수의 담수화나 많은 건물의 집중적인 난방등이 있다.When used as an energy source, it is used as a driving force for transportation and transportation agencies such as power generation and ships, and there are industrial steam generation, desalination of seawater, and intensive heating of many buildings.

방사성 동위원소로서 이용하는 경우에는 전술한 동력원으로의 사용보다 우리생활에 친숙한 것으로, 인공방사성 원소의 이용은 원자력의 부차적인 응용 분야에 속하지만, 주역인 동력으로서의 이용보다 한 발 앞서서 현대기술을 혁신시키고 있다. 이용분야는 의료, 공업, 이학연구를 비롯하여, 농업, 식품공업, 토목공업 등산업의 모든 분야에 걸쳐 있고, 동위원소를 다루는 사업소도 해마다 늘어나고 있다. 방사성 동위원소는 화학적 성질이 비방사성 원소와 같으면서도 방사능을 가지는 특징이 있고, 물질 또는 생명체에 대한 방사선의 조사효과를 이용하는 것이나 물질에 대한 방사선의 투과능의 차를 이용하는 것 등의 방사선원으로서 이용하는 방법이다. 이외에 비방사성 원소와의 화학적 동등성을 이용하는 방법도 사용된다.When used as a radioisotope, it is more familiar to our lives than the above-mentioned power source. The use of artificial radioactive elements belongs to the secondary application field of nuclear power, but it is a step ahead of the use as a main power source. have. The fields of use include medical, industrial, scientific research, agriculture, food industry, civil engineering, etc., and the number of establishments dealing with isotopes is increasing every year. Radioisotopes have the same chemical properties as non-radioactive elements and have radioactivity, and are used as a radiation source such as using a radiation effect on a substance or a living thing or using a difference in the radioactivity of a substance. to be. In addition, a method using chemical equivalence with non-radioactive elements is also used.

조사효과를 이용한 구체적 예로는 식품 또는 약품의 소독살균, 악성종양 치료, 작물의 품종개량 등이 있다. 투과능의 차를 이용한 예로는 동위원소를 이용한 액면계나 측후계 등이 있고, 공업계측으로서는 응용, 제품의 비파괴검사 등 동위원소를 이용한 기술이 상당히 보급되고 있으므로 현대인의 생활에 있어 원자력을 이용한 기술이 매우 친숙함으로 알 수 있다.Specific examples using the irradiation effect include disinfection sterilization of food or drugs, treatment of malignant tumors, and improvement of crop varieties. Examples of using the difference in permeability include isometry and isolometers using isotopes. Industrial measurements are widely used in applications such as application and nondestructive testing of products. Very familiar.

따라서 원자력을 이용한 발전소나 병원 등에 근무하는 방사선작업종사자들의 경우 방사능 피폭에 대한 규제와 조치가 필요하며, 그러한 조치의 일환으로 방사능 검출기 또는 선량계를 개개인이 휴대가능하도록 하고 있으며, 상기 방사능 피폭에 주의하도록 하고 있다.Therefore, radiation workers who work in nuclear power plants or hospitals need to regulate and take measures for radiation exposure, and as a part of such measures, they are required to carry a radiation detector or dosimeter for each person. Doing.

이를 위해 방사선작업종사자들에게 지급되어 있는 개인선량계의 일반적인 구성을 첨부한 도 1을 참조하여 살펴보면, 첨부한 도 1은 통상적인 개인 선량계의 구성 예시도로서, 핀 다이오드에서 방사선에 의해서 생성된 전기적 신호를 처리하기 위해서 검출기(401)에서 검출된 전기적 신호를 전치증폭기(Pre amp)와 증폭기(Amp)(402)를 이용하여 잡음 제거, 신호 정형 및 증폭을 한 후 디지털 펄스의 형태로 재구성(403)하여 이를 마이크로프로세서(404)로 보내면 마이크로프로세서는 입력된 디지털 펄스를 산술적 계산을 통해 선량을 계산하고 LCD 모니터(405)를 이용하여 전시하는 방법을 사용한다.For this purpose, referring to Figure 1, which is a general configuration of a personal dosimeter provided to radiation workers, the attached Figure 1 is an exemplary view of the configuration of a conventional personal dosimeter, the electrical signal generated by radiation in the pin diode In order to process the signal, the electrical signal detected by the detector 401 is removed using a preamplifier (Pre amp) and an amplifier (Amp) 402, and then reconstructed in the form of a digital pulse after noise reduction, signal shaping, and amplification (403). The microprocessor uses a method of calculating the dose through an arithmetic calculation and displaying it using the LCD monitor 405.

상술한 바와 같은 개인선량계에 있어 가장 중요한 구성이 바로 검출기(401)인데, 검출기로서 초기에는 GM계수관이 사용되었으나 최근에는 PIN형 반도체 검출기가 많이 사용되고 있다.The most important configuration of the personal dosimeter as described above is the detector 401. As a detector, a GM counter was initially used, but recently, a PIN-type semiconductor detector is widely used.

PIN형 반도체 검출기의 특성을 결정하는 인자는 검출기가 역바이어스에서 동작될 때 발생하게 되는 잡음에 있기 때문에 특성이 우수한 반도체 검출기를 제작하기 위해서는 잡음이 최소화되어야 할 것이다. 이러한 잡음을 발생시키는 주요 원인은 누설전류이며 누설전류는 반도체 소자에 존재하는 불순물인 소수캐리어에 의해서 증가한다.Since the factor determining the characteristic of the PIN-type semiconductor detector is the noise generated when the detector is operated in reverse bias, the noise should be minimized in order to manufacture the semiconductor detector having excellent characteristics. The main cause of such noise is leakage current, and leakage current is increased by a small number of carriers, which are impurities present in semiconductor devices.

상기 불순물은 제작 공정에서 오염물질의 침투에 의한 것으로서, 이러한 불순물들은 실리콘의 에너지 밴드 사이에서 포획준위를 형성하여 검출기에서 생성되는 캐리어의 이동도와 생성수명을 감소시켜 검출기의 특성을 저하시킨다. 특히, p+ 층면의 실리콘 기판과 실리콘 산화막(SiO2) 사이의 경계면에 열적으로 생성되는 옥사이드(oxide) 캐리어에 의해서 표면의 누설전류가 증가된다. 또한, p+층과 n+층을 형성하기 위한 이온주입(ion implantation)에 의하여 생성되는 결함과 Si 기판에서 개별 소자로 분리하기 위하여 기판을 절단하는 과정에서 생성되는 결함에 의해서도 누설전류가 크게 증가한다.The impurities are due to the infiltration of contaminants in the manufacturing process, and these impurities form trapping levels between the energy bands of silicon, thereby reducing the mobility and generation life of the carriers generated in the detector, thereby degrading the characteristics of the detector. In particular, the leakage current on the surface is increased by the oxide carrier thermally generated at the interface between the silicon substrate of the p + layer and the silicon oxide film (SiO 2 ). In addition, the leakage current is greatly increased by defects generated by ion implantation for forming the p + layer and the n + layer, and defects generated during the cutting of the substrate to separate the Si substrate into individual elements.

일반적으로 검출기는 누설전류를 적게 하기 위하여 수 kΩcm의 고저항 실리콘(Si) 기판위에 제작되고 있는 것으로 알려져 있으며, Kemmer는 오염 물질을 줄이기 위한 공정을 적용하여 누설전류가 공핍층 100 μcm에서 1 nA/cm2이하로 유지되는 것을 보고하였고, Holland는 일반적인 집적회로 공정에 게더링(getter ring)과 가드링(guard ring) 기술을 적용하여 누설전류가 공핍층 250- 300μcm에서 1~3 nA/cm2가 되는 것으로 보고하였다.In general, detectors are known to be fabricated on high-resistance silicon (Si) substrates of several kΩcm to reduce leakage currents. Kemmer employs a process to reduce contaminants, and leakage current is 1 nA / in a 100 μcm depletion layer. Holland reported that it maintains less than 2 cm and Holland uses getter ring and guard ring techniques for typical integrated circuit processes, resulting in leakage currents of 1 to 3 nA / cm 2 at 250–300 μcm of depletion layer. Reported.

따라서 PIN 반도체검출기의 누설전류를 더욱 감소시키고, 제작단가의 저하시키기 위한 저저항 Si 기판을 이용한 새로운 제작 공정을 개발과 전기적 특성이 우수한 검출기의 생산에 대한 연구 개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to develop a new fabrication process using a low-resistance Si substrate to further reduce the leakage current of the PIN semiconductor detector and to lower the manufacturing cost, and to research and develop a detector having excellent electrical characteristics.

본 발명은 상기 요구에 부응하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 저저항 실리콘 기판에서 PIN 반도체 검출기의 제작 공정을 개발하여 전기적 특성이 우수하고 제작단가가 저렴한 개인선량계용 PIN 반도체 검출기를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to meet the above requirements, and an object of the present invention is to develop a manufacturing process of a PIN semiconductor detector on a low-resistance silicon substrate to provide a PIN semiconductor detector for an individual dosimeter having excellent electrical characteristics and low manufacturing cost. will be.

도 1은 핀 다이오드를 이용한 선량측정장치의 블록 구성 예시도이고, 1 is an exemplary block diagram of a dosimetry device using a pin diode,

도 2는 필터설계를 위한 MCNP 전산모사(방사선 소스 및 핀 다이오드 단면도) 예시도이고, 2 is an exemplary view of MCNP simulation (radiation source and pin diode cross-sectional view) for filter design.

도 3는 p+ 영역의 폭에 따른 I-V 특성을 분석한 전산모사 예시도이고, 3 is an exemplary diagram illustrating computer simulations of IV characteristics according to a width of a p + region.

도 4는 p+ 영역에서 붕소의 농도에 따른 전류특성을 분석한 전산모사 예시도이고, 4 is an exemplary diagram illustrating computer simulations of current characteristics according to the concentration of boron in the p + region.

도 5내지도 6은 가드링의 효과를 나타내는 전산모사 예시도이고, 5 to 6 are examples of computer simulation showing the effect of the guard ring,

도 7은 도스 양에 따른 p+ 영역의 접합농도(junction profile) 및 접합깊이(junction depth)의 전산모사 예시도이고, FIG. 7 is an exemplary diagram illustrating computer simulation of a junction profile and a junction depth of a p + region according to a dose amount;

도 8은 열처리 과정에서의 불순물 재분포에 대한 전산모사 예시도이고, 8 is an exemplary view illustrating computer simulation of impurity redistribution during a heat treatment process.

도 9내지도 10은 방사선 반응 특성 전산모사 예시도이고, 9 to 10 is a diagram illustrating the radiation response characteristic computer simulation,

도 11내지도 17은 본 발명에 따른 검출기 제작 공정 순서도이고, 11 to 17 is a flow chart of the detector manufacturing process according to the present invention,

도 18내지도 21은 기존의 검출기와 특성을 비교한 비교도이다. 18 to 21 is a comparison diagram comparing the characteristics with the existing detector.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 개인선량계용 PIN형 반도체 검출기는, 저저항 Si 기판에서 PIN형 검출기를 제작하는 공정에 있어서, 전산모사를 통해 PIN반도체 검출기의 p+층의 도핑 농도, 열처리에 의한 불순물 재 분포와절단면에서의 가드링 효과에 대한 실험치를 검출하는 제 1과정, 상기 제 1과정에 따른 실험 치들로부터 최적의 변수들과 검출기의 구조가 결정되는 제 2과정, 및 상기 제 2과정의 변수들을 반도체 직접회로 공정에 적용하는 제 3과정을 포함하여 제작된다.In order to achieve the above object, the PIN-type semiconductor detector for personal dosimeter according to the present invention, in the process of manufacturing a PIN-type detector on a low-resistance Si substrate, the doping concentration of the p + layer of the PIN semiconductor detector through computer simulation, heat treatment A first step of detecting an experimental value for the impurity redistribution and a guard ring effect at the cutting plane, a second step of determining optimal variables and a structure of the detector from the experimental values according to the first step, and the second step It includes a third process that applies the parameters of the process to the semiconductor integrated circuit process.

또한, 본 발명에 따른 개인선량계용 PIN형 반도체 검출기는 상기 제 3과정 후, 개인선량계의 검출기로서 사용 가능성을 확인하기 위하여 MCNP 코드를 사용하여 100 keV이하에서의 에너지 보상용 에너지 필터를 설계하며, 20 keV ∼ 3 MeV 에너지 범위까지 검출기의 방사선 반응특성을 전사모사하는 제 4과정을 추가로 포함하여 제작될 수 있다.In addition, the PIN-type semiconductor detector for personal dosimeter according to the present invention, after the third process, to design the energy filter for energy compensation at 100 keV or less using MCNP code to confirm the possibility of use as a detector of the personal dosimeter, It can be produced by further comprising a fourth process of the transfer simulation of the radiation response characteristics of the detector to the energy range of 20 keV ~ 3 MeV.

상기 제 1과정에서 PIN반도체 검출기의 p+층의 도핑 농도, 열처리에 의한 불순물 재 분포와 절단면에서의 가드링 효과에 따른 실험치를 얻기 위한 전산모사 방식은 "DAVINCI" 프로그램을 이용할 수 있다.In the first process, a computer simulation method for obtaining an experimental value according to the doping concentration of the p + layer of the PIN semiconductor detector, the impurity redistribution by heat treatment, and the guard ring effect on the cut surface may use the "DAVINCI" program.

상기 제 2과정에서는 상기 제 1과정에 따른 실험 치들로부터 최적의 변수를 결정하기 위해 반도체 공정의 변수를 분석하는 "TSUPREM-IV"프로그램을 이용할 수 있다.In the second process, a "TSUPREM-IV" program that analyzes the variables of the semiconductor process may be used to determine the optimal parameters from the experimental values according to the first process.

상기 제 3과정에서 상기 제 2과정의 최적 변수들을 이용한 반도체직접회로 공정은 저저항 Si 기판상에 gettering 기술을 적용하며, 소자의 가장자리는 가드링 구조를 갖도록 할 수 있다.In the third process, the semiconductor integrated circuit process using the optimum parameters of the second process applies a gettering technique on the low resistance Si substrate, and the edge of the device may have a guard ring structure.

보다 구체적으로, 상기 제3과정은 저저항 실리콘기판의 앞면에 산화막을 형성하는 과정; 상기 산화막이 형성된 저저항 실리콘 기판의 양면에 다결정 실리콘을증착한후, 뒷면에 게터링을 위하여 이온을 주입하여 n+영역을 형성하는 과정; 전면의 다결정 실리콘을 제거하고 p+ 영역과 가드링 영역을 형성하기 위해서 창을 형성하고 붕소를 증착하는 과정; i 영역내의 불순물을 제거하기 위하여 열처리를 수행하고, 후속 공정을 위하여 불순물로 오염된 산화막을 제거하는 과정; 검출기의 전극을 증착시키기 위하여 실리콘 기판 앞면에 산화막을 형성하는 과정; 금속접합을 위해서 창을 열고 알루미늄을 증착하는 과정; 및 상기 알루미늄 위에 산화막을 형성하고 와이어 접합용 받침을 형성하기 위해서 창을 형성하는 과정으로 이루어진다.More specifically, the third process includes forming an oxide film on the front surface of the low resistance silicon substrate; Depositing polycrystalline silicon on both surfaces of the low-resistance silicon substrate on which the oxide film is formed, and then implanting ions on the back surface to form an n + region; Forming a window and depositing boron to remove the polycrystalline silicon on the front surface and form a p + region and a guard ring region; performing a heat treatment to remove impurities in region i and removing an oxide film contaminated with impurities for a subsequent process; Forming an oxide film on the front surface of the silicon substrate to deposit the electrode of the detector; Depositing aluminum by opening a window for metal bonding; And forming a window to form an oxide film on the aluminum and to form a support for wire bonding.

상기 제 4과정의 MCNP 코드는 평면선원이 검출기의 윗면에서 입사하는 데 있다. 상기 평면선원은 검출기의 유효반응 면적내로만 입사된다고 가정하며, 방사선 에너지 필터인 Al의 두께에 따라서 검출기의 방사선적 특성을 분석. MCNP 전산모사 결과를 이용하여 Al 필터의 두께를 1.1 mm로 결정하는 데 있다.In the fourth MCNP code, the planar source is incident on the upper surface of the detector. Assume that the planar source is incident only within the effective response area of the detector, and analyze the radiation characteristics of the detector according to the thickness of Al, the radiation energy filter. The thickness of the Al filter was determined to be 1.1 mm using the MCNP simulation results.

본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above object and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.

도 2는 필터설계를 위한 MCNP전산모사(방사선 소스 및 핀 다이오드 단면도) 예시도이다.2 is an exemplary diagram of MCNP simulation (radiation source and pin diode cross-sectional view) for filter design.

도 2의 필터설계를 위한 MCNP전산모사에 있어서 고려해야 하는 중요한 변수는 방사선 입사방법의 선택이다.An important parameter to consider in MCNP computational simulation for the filter design of FIG. 2 is the choice of radiation incidence method.

특히 MCNP 코드는 점선원, 선선원, 평면선원, 부피선원 등 다양한 선원 분포를 모사할 수 있다. 그러나 실험 환경과 최대한 유사하게 모사하기 위해서는 정확한 선원 분포를 선택해야 한다.In particular, the MCNP code can simulate various source distributions such as dotted line, line source, planar source, and volume source. However, to simulate as closely as possible the experimental environment, it is necessary to select the correct source distribution.

도 2에서의 MCNP전산모사 또한 실험환경과 최대한 유사하게 모사하기 위하여 평면선원 분포를 선택하여 전산모사 하였다.MCNP simulation in Figure 2 was also simulated by selecting a planar source distribution in order to simulate as closely as possible to the experimental environment.

도 2를 보면 평면선원(101)은 핀 다이오드 단면도 즉 검출기의 유효반응 면적(102)내로만 입사된다고 가정하였으며, 방사선 에너지 필터인 Al의 두께에 따라서 검출기의 방사선적 특성을 분석했다.Referring to FIG. 2, it is assumed that the planar source 101 is incident only within the cross-sectional view of the pin diode, that is, the effective response area 102 of the detector, and the radiation characteristics of the detector are analyzed according to the thickness of Al, which is a radiation energy filter.

MCNP 전산모사 결과를 이용하여 Al 필터의 두께를 1.1 mm로 결정하였으며, 또한 방사선 입사에너지를 20 keV ∼ 3 MeV 범위에서 방사선의 입사에너지를 변화시키면서 전산모사를 수행하였다.Using the MCNP simulation results, the Al filter thickness was determined to be 1.1 mm, and the computer simulation was performed while varying the incident energy of radiation in the range of 20 keV to 3 MeV.

첨부한 도 3은 p+ 영역의 폭에 따른 I-V 특성을 분석한 전산모사 예시도이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a computer simulation of analyzing I-V characteristics according to the width of the p + region.

첨부한 도 3은 전압(V)의 증가에 따른 누설전류(Leakage current)의 상환 그래프로, -●-로 지칭되어진 p+ 영역의 폭이 0.5um 일때 전압이 증가함에 따른 암 전류의 변화를 보여주는 그래프와 -■-로 지칭되어진 p+ 영역의 폭이 1.0um 일때 전압이 증가함에 따른 암 전류의 변화를 보여주는 그래프를 나타내는 것이다.FIG. 3 is a redundancy graph of leakage current with increasing voltage (V), and shows a change in dark current with increasing voltage when the width of the p + region, denoted as-●-, is 0.5 u m. The graph shows a graph showing the change of the dark current with increasing voltage when the width of the p + region called-■-is 1.0 u m.

두개의 그래프를 비교하여 보면 전류는 p+ 영역의 폭에 크게 종속하지 않으며 단순히 활성 영역(active area)의 크기에 따라 선형적으로 비례하는 것을 알 수 있다.Comparing the two graphs, it can be seen that the current is not highly dependent on the width of the p + region, but is linearly proportional to the size of the active region.

첨부한 도 4는 p+ 영역에서 붕소의 농도에 따른 전류특성을 분석한 전산모사예시도이다.4 is an example of computer simulations in which current characteristics are analyzed according to the concentration of boron in the p + region.

첨부한 도 4 또한 전압(V)의 증가에 따른 누설전류(Leakage current)의 상환 그래프로, -■-로 지칭되어진 붕소의 농도가 3x1014cm-2일때 와 -●-로 지칭되어진 붕소의 농도가 4x1015cm-2일때 와 -▲-로 지칭되어진 8x1016cm-2일때의 전압이 증가함에 따른 암 전류의 변화를 나타내는 그래프이다.4 is also a graph of repayment of leakage current with increasing voltage (V), when the concentration of boron referred to as-■-is 3x10 14 cm -2 and the concentration of boron referred to as-●- Is a graph showing the change of the dark current with increasing voltage at 4x10 15 cm -2 and 8x10 16 cm -2, which is referred to as-▲-.

세 종류의 그래프를 비교하여 보면 p+ 영역에서 붕소의 농도에 따른 전류특성은 비교적 큰 차이를 보이는 것으로 관찰되었으며, 농도가 증가함에 따라 누설전류가 감소하는 것을 알 수 있다.Comparing the three types of graphs, it was observed that the current characteristics according to the concentration of boron showed a relatively large difference in the p + region, and the leakage current decreased as the concentration increased.

이는 농도가 높을수록 소수 캐리어(minority carrier) 농도는 작아지고 따라서 i 영역에 주입되는 소수 캐리어의 수가 감소하기 때문에 누설전류가 적어지게 됨을 예상할 수 있다.It can be expected that the higher the concentration, the smaller the minority carrier (minority carrier) concentration, and therefore the leakage current decreases because the number of minority carriers injected into the i region is reduced.

첨부한 도 5내지 도 6은 가드링의 효과를 나타내는 전산모사 예시도 이다.5 to 6 are exemplified computer simulations showing the effect of the guard ring.

첨부한 도 5는 가드링이 있는 경우로 검출기의 윗부분 가장자리의 빗금친 부분이 가드링이고 가운데 빗금친 부분이 p+ 영역이다. 검출기의 가장자리에서 발생한 전자-정공쌍은 p+ 영역으로 이동하기보다는 가드링 쪽으로 흐르게 되는 반면 첨부한 도 6은 가드링이 없는 경우로 이러한 전자-정공 쌍이 p+ 영역으로 이동하여 누설전류의 증가를 초래함을 알 수 있다.5 is a case where there is a guard ring, the hatched portion of the upper edge of the detector is the guard ring and the center hatched portion is the p + region. The electron-hole pair generated at the edge of the detector flows toward the guard ring rather than moving to the p + region, while the attached Fig. 6 is without the guard ring, which causes the electron-hole pair to move to the p + region, resulting in an increase in leakage current. It can be seen.

이는 가드링이 없는 경우 p+ 영역에 의한 공핍층이 검출기의 가장자리까지 영향을 줄 수 있는 반면 가드링이 있는 경우에는 가드링에 의한 공핍층이 p+ 영역에 의한 공핍층을 검출기의 가장자리까지 뻗치는 현상을 방지하기 때문이다.In the absence of the guard ring, the depletion layer by the p + region can affect the edge of the detector, whereas in the case of the guard ring, the depletion layer by the guard ring extends the depletion layer by the p + region to the edge of the detector. Because it prevents.

첨부한 도 7은 도스양에 따른 p+ 영역의 접합농도(junction profile) 및 접합깊이(junction depth)의 전산모사 예시도이다.FIG. 7 is an exemplary view illustrating computer simulation of the junction profile and junction depth of the p + region according to the dose.

도 7의 그래프는 접착면의 거리에 따른 붕소 농도의 변화를 나타내고 있다.The graph of FIG. 7 shows the change of boron concentration with the distance of an adhesion surface.

상기 예시도의 두개의 그래프는 붕소 농도가 5x1014cm-2와 4x1015cm-2일때를 비교하여 보여주고 있다.The two graphs in the above figure show the comparison of boron concentration at 5x10 14 cm -2 and 4x10 15 cm -2 .

첨부한 도 7의 두개의 그래프를 비교해 보면 농도 차이에 따라 접합 깊이에는 큰 영향을 주지 않는 것을 볼 수 있다.Comparing the two graphs of FIG.

첨부한 도 8은 열처리 과정에서의 불순물 재분포에 대한 전산모사 예시도 이다.8 is a diagram illustrating a computer simulation of impurity redistribution during the heat treatment process.

도 8의 그래프는 접착면의 거리에 따른 불순물 농도의 변화를 나타내고 있다.The graph of FIG. 8 shows the change of impurity concentration with the distance of an adhesion surface.

상기 예시도의 두개의 그래프는 열처리전과 열처리후의 결과를 비교하여 보여주고 있다.The two graphs of the exemplary diagrams compare the results before and after the heat treatment.

첨부한 도 8의 두개의 그래프를 비교하여 보면 알 수 있듯이 열처리 과정에서 불순물은 기판 깊숙이 침투하여 비교적 균일한 농도를 갖는 p+영역을 형성하게 되며, 이 때의 peak 농도 값은 감소하게 된다. 아울러 p+ 영역 위에 산화막이 없는 경우에는 상당 양의 불순물이 대기로 확산되는 것을 알 수 있다.As can be seen by comparing the two graphs of FIG. 8, during the heat treatment, impurities penetrate deep into the substrate to form a p + region having a relatively uniform concentration, and the peak concentration value at this time is reduced. In addition, it can be seen that when there is no oxide film on the p + region, a considerable amount of impurities diffuse into the atmosphere.

반면 p+ 영역 위에 산화막이 있는 경우에는 이온주입시에 불순물들은 기판으로 침투하지 못하고 산화막 내에 존재하게 되며 열처리 과정 중에도 이들 불순물이 기판으로 침투하는 현상은 무시할 수 있을 정도로 작은 것을 보여준다. 이것은 누설전류를 작게 할 수 있음을 의미한다.On the other hand, when the oxide film is on the p + region, impurities do not penetrate into the substrate during ion implantation and exist in the oxide film, and the phenomenon that these impurities penetrate into the substrate during the heat treatment process is negligibly small. This means that the leakage current can be made small.

첨부한 도 9내지 도 10은 방사선반응 특성 전산모사 예시도 이다.9 to 10 are exemplified computer simulations of radiation response characteristics.

첨부한 도 9는 입사 에너지가 22.2keV일때의 결과를 그래프를 이용하여 보여주고 있다.9, the graph shows the results when the incident energy is 22.2 keV.

상기 그래프를 보면 22.2 keV의 입사 에너지에서 보이는 것처럼 광전효과(photo electric effect)에 의한 peak가 보이고 다른 에너지에서는 나타나지 않았다.The graph shows a peak due to the photo electric effect as shown at an incident energy of 22.2 keV and no other energy.

그 이유는 높은 에너지 방사선이 입사했을 때, 주로 컴프턴 산란(Compton scattering)과 전자전공쌍 생성(pair production)에 의한 효과가 커지기 때문이다.The reason is that when high energy radiation is incident, the effects mainly due to Compton scattering and electron pair pair production are increased.

즉 입사한 방사선이 모두 검출기에 흡수되지 않고 일부분은 외부로 빠져나가게 된다.That is, all of the incident radiation is not absorbed by the detector, and part of the radiation exits to the outside.

이런 경향은 입사방사선의 에너지가 높을수록 커지게 되며, 이런 이유로 입사된 방사선 에너지에 따라서 검출기의 특성이 달라지게 된다This tendency becomes larger as the energy of incident radiation becomes higher, which is why the characteristics of the detector vary according to the incident radiation energy.

첨부한 도 10은 보면 20 keV부터 3 MeV까지 입사에너지 변화에 따른 검출기내에서의 전자생성을 전산모사한 예시도 이다.10 is an exemplary view of computer simulation of electron generation in a detector according to incident energy changes from 20 keV to 3 MeV.

전자의 생성수는 약 60 keV의 입사에너지에서 최소값을 갖는데, 이 에너지에서 단위 입사 방사선당 70∼80개의 전자가 생성되었다. 이 값에 해당되는 신호의 크기는, 본 발명에서 설계한 검출기의 문턱치(threshold value)보다 크다. 따라서설계된 검출기는 위에서 언급한 전 영역의 에너지에서 사용 가능하다.The number of electrons produced has a minimum value at an incident energy of about 60 keV, from which 70 to 80 electrons are generated per unit incident radiation. The magnitude of the signal corresponding to this value is larger than the threshold value of the detector designed in the present invention. Therefore, the designed detector can be used in the full range of energy mentioned above.

20 keV 이하에서는 Al 필터에 의한 차폐 효과때문에 전혀 전자가 생성되지 않았다. 또한 1.5 MeV 이상에서는 에너지에 따라서 전자생성수의 증가가 선형적이지 않은데, 그 이유는 산란에 의해서 입사방사선이 검출기의 외부로 빠져나가기 때문이다. 전자 생성수가 에너지에 따라서 선형적이지 않기 때문에, 설계된 검출기를 이용해서 1.5 MeV 이상의 에너지에서는 스펙트럼을 측정하기 어려울 것이다.Below 20 keV, no electrons were produced at all because of the shielding effect by the Al filter. Also, above 1.5 MeV, the increase in the number of generated electrons is not linear with energy because the incident radiation escapes to the outside of the detector by scattering. Since the number of electrons produced is not linear with energy, it will be difficult to measure spectra at energies above 1.5 MeV using designed detectors.

또한 주요 공정변수로 p+ 영역 조성을 위한 이온주입 과정에서의 에너지 및 도스의 양, n+ 영역 조성을 위한 공정과정, gettering에 위한 캐리어의 수명 변화 및 이 과정에서 발생하는 도핑 물질의 재분포 등이 있는데 이 중 캐리어의 수명 변화는 전산모사가 불가능하여 다른 변수를 설정하였다.In addition, the main process variables include the amount of energy and dose in the ion implantation process for p + region composition, the process for n + region composition, the change of carrier life for gettering, and the redistribution of doping materials in this process. Changes in the lifespan of the carriers were not possible because of computer simulations and other variables were set.

상기 도 4내지 도 8의 PIN반도체 검출기의 p+층의 도핑 농도, 열처리에 의한 불순물 재 분포와 절단면에서의 가드링 효과의 전산모사는 DAVINCI프로그램을 이용하였으며, 이상의 전산 모사 결과를 토대로 설계된 검출기는 20 keV에서 3 MeV의 방사선 에너지 환경에서 사용될 수 있음을 확인할 수 있다.Computational simulations of the doping concentration of the p + layer, the impurity redistribution by heat treatment, and the guard ring effect at the cut surface of the PIN semiconductor detector of FIGS. 4 to 8 were performed using the DAVINCI program. It can be seen that keV can be used in a radiation energy environment of 3 MeV.

첨부한 도 11내지 도 17은 본 발명에 따른 검출기 제작 공정 순서도 이다.11 to 17 are flowcharts of a detector fabrication process according to the present invention.

상기 도 3내지 도 10에서 실험한 전산모사를 통하여 나온 변수에서 최적의 변수를 결정하기 위해 반도체 공정의 변수를 분석하는 프로그램인 TSUPREM-IV를 이용하여 변수를 설정하였고 설정한 공정변수와 전산모사를 통하여 설계된 PIN 반도체검출기의 구조를 사용하여 검출기를 제작하였다.In order to determine the optimal variable from the computer simulation simulated in FIGS. 3 to 10, TSUPREM-IV, which is a program for analyzing the variable of the semiconductor process, was used to set the variable, and the set process variable and the computer simulation The detector was fabricated using the structure of the PIN semiconductor detector designed through.

제작 공정에 사용된 실리콘 기판은 부유대역(floating zone) 기판으로서 두께 250 ㎛, 직경 4 inch, 저항 400 Ωcm, 격자 방향이 <100>인 p형 기판을 사용하였다.The silicon substrate used in the fabrication process used a p-type substrate having a thickness of 250 μm, a diameter of 4 inches, a resistance of 400 Ωcm, and a lattice direction of <100> as a floating zone substrate.

제작 공정은 먼저 첨부한 도 11에서 상기의 저저항 실리콘기판(201)의 앞면에 1 ㎛의 산화막(200)을 형성 시켰다.In the fabrication process, an oxide film 200 having a thickness of 1 μm was formed on the front surface of the low resistance silicon substrate 201 in FIG. 11.

첨부한 도 12에서 상기 산화막(200)이 형성된 저저항 실리콘 기판(201)의 양면에 LPCVD로 1 ㎛의 다결정 실리콘(poly silicon)(202)을 증착한후, 뒷면에 게터링 (gettering) 을 위하여 이온주입(ion implantation)(203)으로 균일하게 인(phosphorous ; 50 keV, 4x1015atoms/cm-2)을 도핑(doping)하여 n+영역을 형성하였다.In FIG. 12, polysilicon 202 having a thickness of 1 μm is deposited on both sides of the low resistance silicon substrate 201 on which the oxide film 200 is formed, and then gettered on the back surface. Phosphorous (50 keV, 4 × 10 15 atoms / cm −2 ) was uniformly doped with ion implantation 203 to form n + regions.

첨부한 도 13에서 전면의 다결정 실리콘(poly silicon)(202)을 제거하고 사진제판(photolithography)을 사용하여 p+ 영역과 가드링 영역을 형성하기 위한 창을 형성하고 붕소(boron ; 50 keV, 4x1015atoms/cm-2)를 1 ㎛ 증착(204)하였다.13, the polysilicon 202 on the front side is removed, a window for forming the p + region and the guard ring region is formed using photolithography and boron (50 keV, 4x10 15). atoms / cm −2 ) were deposited at 1 μm.

첨부한 도 14에서 i 영역내의 불순물을 제거하기 위하여 900℃에서 2 시간동안 열처리를 실행하였으며, 후속 공정을 위하여 불순물 등으로 오염된 산화막을 모두 습식 식각을 사용하여 제거하였다.In FIG. 14, heat treatment was performed at 900 ° C. for 2 hours to remove impurities in region i, and all oxide films contaminated with impurities were removed by wet etching.

첨부한 도 15에서 검출기의 전극을 증착시키기 위하여 실리콘 기판 앞면에 다시 산화막(205)을 형성하였다.In FIG. 15, an oxide film 205 was formed again on the front surface of the silicon substrate in order to deposit the electrode of the detector.

첨부한 도 16에서 사진제판(photolithography)을 사용하여 금속접합을 위한 창을 형성하고 서포터(sputter)로 알루미늄을 0.1 ㎛ 증착(206)하였다.In FIG. 16, photolithography was used to form a window for metal bonding, and 0.1 μm of aluminum was deposited 206 using a sputter.

첨부한 도 17에서 이 위에 다시 한 번 산화막(207)을 형성하고 와이어 접합(wire bonding)용 받침(pad)을 형성하기 위한 창을 형성하여 검출기 제작 공정을 완료하였다.In FIG. 17, an oxide film 207 was formed on the substrate and a window for forming a pad for wire bonding was completed to complete the detector fabrication process.

상기의 제작 공정을 이용하여 검출기를 제작할 경우 전극단자는 우선 구리 포일(foil)에 마스크를 사용하여 전극단자의 패턴을 제작한 다음 은을 코팅하였으며 특히 검출기의 옆면에 연결되는 전극단자의 경우에는 핀과 전극단자 패턴을 실버 솔더링(silver soldering)을 사용하여 접합하였다.When fabricating the detector using the above manufacturing process, the electrode terminal first manufactured the pattern of the electrode terminal using a mask on a copper foil, and then coated silver, especially in the case of the electrode terminal connected to the side of the detector. The electrode terminal pattern was bonded using silver soldering.

검출기와 와이어 접합(wire bonding)을 하여 전극 단자를 연결한 후 에폭시 수지(epoxy resin)로 패시베이션(passivation)을 하고 검출기의 앞면에 에너지 필터인 1.1 mm의 알루미늄을 부착시키고 최종적으로 에폭시(epoxy)로 코팅하여 PIN 반도체 검출기를 제작하였다.Connect the electrode terminal by wire bonding with the detector, passivation with epoxy resin, attach 1.1 mm aluminum energy filter on the front of the detector, and finally with epoxy The coating produced a PIN semiconductor detector.

첨부한 도 18 ~ 도21은 기존의 검출기와 특성을 비교한 비교도로서 -■-지칭되어진 그래프는 종래기술에 따른 반도체 검출기의 특성을 나타낸 것이고 -●-지칭되어진 그래프는 본 발명에 따른 반도체 검출기의 특성을 나타내는 것이다.18 to 21 are comparison diagrams comparing characteristics of a conventional detector, and the graph labeled-■-represents the characteristics of the semiconductor detector according to the prior art, and the graph labeled −-- is the semiconductor detector according to the present invention. It indicates the characteristics of.

첨부한 도 18은 온도에 따른 암전류(nA)의 변화 그래프로 온도에 따른 검출기의 암전류는 60 ℃에서 2 nA로 측정되었다. 첨부한 도 19는 역바이어스에 따른 누설전류(pA)의 변화 그래프로 누설전류는 공핍층 두께 250 ㎛, 역바이어스 3.6 V에서 0.165 nA로 측정되었으며, 첨부한 도 20은 역바이어스에 따른 암전류(uA)의 변화 그래프로 항복전압(breakdown voltage)은 기존 검출기에서 보다 큰 55 V 인 것으로 나타났다.18 is a graph showing a change in the dark current ( n A) according to the temperature, and the dark current of the detector according to the temperature was measured as 2 nA at 60 ° C. 19 is a graph showing a change in leakage current p A according to reverse bias. The leakage current was measured at a depletion layer thickness of 250 μm and a reverse bias of 3.6 V at 0.165 nA, and FIG. 20 shows a dark current according to reverse bias. u A) shows a breakdown voltage of 55 V, which is larger than that of conventional detectors.

따라서 제작된 검출기의 전기적 특성은 첨부한 표 1과 같이 기존 검출기보다 우수한 것으로 나타났다.Therefore, the electrical characteristics of the fabricated detector are shown to be superior to the existing detector as shown in Table 1 attached.

전기적 특성Electrical characteristics 종래기술에 따른반도체 검출기Semiconductor detector according to the prior art 본 발명에 따른반도체 검출기Semiconductor detector according to the present invention 바이어스 전압Bias voltage 3.6 V3.6 V 3.6 V3.6 V 누설 전류 at 3.6 VLeakage Current at 3.6 V < 3nA<3 nA < 0.165 nA<0.165 nA 캐패시턴트 = 1MHz, 3.6 VCapacitor = 1 MHz, 3.6 V 23 pF23 pF 8.3 pF8.3 pF 항복 전압Breakdown voltage 32 V32 V 55 V55 V 암 전류 at 60oCDark current at 60 o C 55 nA55 nA 2 nA2 nA 암 전류 at 20 VDark current at 20 V 3800 nA3800 nA 450 nA450 nA

또한, 개인선량계의 검출기로서 사용 가능성을 시험하기 위하여 Cs-137 선원을 이용하여 조사선량률 5 mR/h ∼ 25 R/h의 범위로 조사하였다.In addition, in order to test the possibility of use as a detector of a personal dosimeter, the irradiation dose rate was irradiated in the range of 5 mR / h-25 R / h using the Cs-137 source.

제작된 검출기의 방사선 반응 특성은 첨부한 도 21에서 보는 바와 같이 조사 선량률에 따른 방사선 계수의 변화를 보면 양호한 직선성을 보여주고 있다.The radiation response characteristics of the manufactured detector show good linearity when the radiation coefficient is changed according to the irradiation dose rate as shown in FIG. 21.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.While the invention has been shown and described in connection with specific embodiments thereof, it is well known in the art that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention as indicated by the claims. Anyone who owns it can easily find out.

상술한 바와 같이 구현되어진 본 발명에 따른 저저항 Si 기판에서의 PIN형 반도체 검출기 제작공정에 의한 검출기는 다양한 전산모사를 통하여 p+층의 도핑농도, 열처리에 의한 불순물의 재분포, 가드링에 의한 절단면에서의 전류의 분포 및 공정시 SiO2에 의한 불순물의 차단 효과를 분석하여 누설전류가 감소되는 것을 확인하였으며, 그에 따른 전산모사 결과에서 얻어진 변수들을 적용함에 의해 저저항 실리콘 기판위에서 특성이 우수한 효과가 있다.또한, 본 발명에 따른 개인선량계용 PIN형 반도체 검출기 제작공정에 의한 검출기의 방사선 측정 에너지 범위는 20 keV - 3 MeV까지 사용될 수 있음이 확인되었으며, Cs-137 방사선원에 대한 방사선 반응특성 시험에서 직선성이 양호한 것으로 나타났으므로 개인선량계의 검출기로서 사용될 수 있다는 효과가 있다.The detector of the PIN-type semiconductor detector manufacturing process in the low-resistance Si substrate according to the present invention implemented as described above is a p-layer doping concentration, redistribution of impurities by heat treatment, cutting surface by the guard ring through various computer simulation The leakage current is reduced by analyzing the distribution of currents and the blocking effect of impurities by SiO 2 during the process, and by applying the variables obtained from the computer simulation results, the effect of excellent characteristics on the low-resistance silicon substrate is obtained. In addition, the radiation measurement energy range of the detector by the PIN-type semiconductor detector manufacturing process for personal dosimeter according to the present invention was confirmed that can be used up to 20 keV-3 MeV, in the radiation response characteristics test for Cs-137 radiation source Since the linearity has been shown to be good, it can be used as a detector for personal dosimeters. The.

Claims (8)

저저항 Si 기판에서 PIN형 검출기를 제작하는 방법에 있어서,In the method for manufacturing a PIN detector on a low resistance Si substrate, 전산모사를 통해 PIN형 반도체 검출기의 p+층의 도핑 농도, 열처리에 의한 불순물 재 분포와 절단면에서의 가드링 효과에 대한 실험치를 검출하는 제 1과정과;A first step of detecting an experimental value of the doping concentration of the p + layer of the PIN type semiconductor detector, the redistribution of impurities by heat treatment, and the guard ring effect on the cut surface through computer simulation; 상기 제 1과정에 따른 실험치들로부터 최적의 변수들과 검출기의 구조가 결정되는 제 2과정; 및A second step of determining optimal variables and a structure of a detector from the experimental values according to the first step; And 상기 제 2과정의 변수들을 반도체집적회로 공정에 적용하여 PIN형 반도체 검출기를 제작하는 제 3과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 저저항 Si 기판에서의 PIN형 반도체 검출기 제작방법.And a third process of applying the variables of the second process to a semiconductor integrated circuit process to fabricate a PIN-type semiconductor detector. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 3과정에 따라 제작된 PIN형 반도체 검출기가 개인선량계의 검출기로서 사용 가능성을 확인하기 위하여 MCNP 코드를 사용하여 100 keV 이하에서의 에너지 보상용 에너지 필터를 설계하며, 20 keV 내지 3 MeV의 에너지 범위에서 검출기의 방사선 반응특성을 전사모사하는 제 4과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저저항 Si 기판에서의 PIN형 반도체 검출기 제작방법.In order to confirm the possibility that the PIN-type semiconductor detector manufactured according to the third process can be used as a detector of a personal dosimeter, an energy compensation energy filter for 100 keV or less is designed using an MCNP code, and energy of 20 keV to 3 MeV is used. And a fourth process of transferring the radiation response characteristics of the detector in a range. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1과정에서 PIN형 반도체 검출기의 p+층의 도핑 농도, 열처리에 의한 불순물 재분포와 절단면에서의 가드링 효과에 따른 실험치를 얻기 위한 전산모사 방식으로 DAVINCI 프로그램을 이용하는 것을 특징으로 하는 저저항 Si 기판에서의 PIN형 반도체 검출기 제작방법.Low-resistance Si using the DAVINCI program as a computer simulation method to obtain the experimental value according to the doping concentration of the p + layer of the PIN-type semiconductor detector, the redistribution of impurities by heat treatment and the guard ring effect on the cut surface in the first step Method of manufacturing a PIN semiconductor detector on a substrate. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2과정에서 상기 제 1과정에 따른 실험치들로부터 최적의 변수를 결정하기 위해 반도체 공정의 변수를 분석하는 TSUPREM-IV 프로그램을 이용하는 것을 특징으로 하는 저저항 Si 기판에서의 PIN형 반도체 검출기 제작방법.In the second process, a method of manufacturing a PIN-type semiconductor detector on a low-resistance Si substrate using a TSUPREM-IV program for analyzing the variables of the semiconductor process to determine the optimal parameters from the experimental values according to the first process. . 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 3과정을 통한 상기 제 2과정의 최적 변수들을 이용한 반도체집적회로 공정은 저저항 Si 기판상에 게더링 기술을 적용하며, 소자의 가장자리는 가드링 구조를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 저저항 Si 기판에서의 PIN형 반도체 검출기 제작방법.The semiconductor integrated circuit process using the optimal parameters of the second process through the third process applies a gathering technique on the low-resistance Si substrate, and the low-resistance Si substrate, characterized in that the edge of the device has a guard ring structure Method of manufacturing PIN type semiconductor detector in. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제 4과정의 MCNP 코드는 평면선원이 검출기의 윗면에서 입사하는 것을 특징으로 하는 저저항 Si 기판에서의 PIN형 반도체 검출기 제작방법.The method of manufacturing a PIN-type semiconductor detector in a low resistance Si substrate, wherein the MCNP code of the fourth step is a planar source is incident on the upper surface of the detector. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 평면선원은 검출기의 유효반응 면적내로만 입사된다고 가정하며, 방사선 에너지 필터인 Al의 두께에 따라서 검출기의 방사선적 특성을 분석하고, MCNP 전산모사 결과를 이용하여 Al 필터의 두께를 1.1 mm로 결정하는 것을 특징으로 하는 저저항 Si 기판에서의 PIN형 반도체 검출기 제작방법.Assuming that the planar source is incident only within the effective response area of the detector, the radiation characteristics of the detector are analyzed according to the thickness of Al, which is a radiation energy filter, and the thickness of the Al filter is determined to be 1.1 mm using MCNP computational results. A method of fabricating a PIN type semiconductor detector in a low resistance Si substrate. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제3과정은The third process is 저저항 실리콘기판의 앞면에 산화막을 형성하는 과정;Forming an oxide film on the front surface of the low resistance silicon substrate; 상기 산화막이 형성된 저저항 실리콘 기판의 양면에 다결정 실리콘을 증착한후, 뒷면에 게터링을 위하여 이온을 주입하여 n+영역을 형성하는 과정;Depositing polycrystalline silicon on both surfaces of the low resistance silicon substrate on which the oxide film is formed, and then implanting ions for gettering on the back surface to form an n + region; 전면의 다결정 실리콘을 제거하고 p+ 영역과 가드링 영역을 형성하기 위해서 창을 형성하고 붕소를 증착하는 과정;Forming a window and depositing boron to remove the polycrystalline silicon on the front surface and form a p + region and a guard ring region; i 영역내의 불순물을 제거하기 위하여 열처리를 수행하고, 후속 공정을 위하여 불순물로 오염된 산화막을 제거하는 과정;performing a heat treatment to remove impurities in region i and removing an oxide film contaminated with impurities for a subsequent process; 검출기의 전극을 증착시키기 위하여 실리콘 기판 앞면에 산화막을 형성하는 과정;Forming an oxide film on the front surface of the silicon substrate to deposit the electrode of the detector; 금속접합을 위해서 창을 열고 알루미늄을 증착하는 과정;Depositing aluminum by opening a window for metal bonding; 상기 알루미늄 위에 산화막을 형성하고 와이어 접합용 받침을 형성하기 위해서 창을 형성하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 저저항 Si 기판에서의 PIN형 반도체 검출기 제작방법.And forming a window for forming an oxide film on the aluminum and forming a support for wire bonding.
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