RU2061282C1 - Полупроводниковый детектор ионизирующего излучения - Google Patents
Полупроводниковый детектор ионизирующего излучения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2061282C1 RU2061282C1 RU93053365A RU93053365A RU2061282C1 RU 2061282 C1 RU2061282 C1 RU 2061282C1 RU 93053365 A RU93053365 A RU 93053365A RU 93053365 A RU93053365 A RU 93053365A RU 2061282 C1 RU2061282 C1 RU 2061282C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- region
- conductivity type
- type
- conductivity
- substrate
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Использование: микроэлектроника, полупроводниковые детекторы ионизирующего излучения. Сущность изобретения: полупроводниковый детектор содержит полупроводниковую подложку первого типа проводимости и сформированные в ней две области второго типа проводимости и область первого типа проводимости с высокой концентрацией примеси, а также область первого типа проводимости с высокой концентрацией примеси, сформированную в виде сплошного слоя на обратной стороне подложки. На поверхности областей второго типа проводимости, а также на области первого типа проводимости, расположенной на обратной стороне подложки, сформированы электроды. Детектор обладает повышенной чувствительностью к ионизирующему излучению. 2 ил.
Description
Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к полупроводниковым детекторам ионизирующего излучения, и может быть использовано при производстве средств измерения параметров ионизирующего излучения.
Известен полупроводниковый детектор ионизирующего излучения [1] включающий полупроводниковую подложку первого типа проводимости, сформированную в ней область второго типа проводимости и окружающую ее область первого типа проводимости с высокой концентрацией примеси, располагающуюся вдоль краев полупроводниковой подложки и, кроме того, на противоположной, по отношению к области второго типа проводимости, стороне подложки, первый электрод, расположенный на области второго типа проводимости, и второй электрод, расположенный на области первого типа проводимости.
Известный прибор не обеспечивает приемлемой чувствительности при измерении параметров ионизирующего излучения в диапазоне энергии от 80 кэВ до 3 МэВ, который является типичным для стандартных измерительных приборов вследствие относительно высокого уровня токов утечки. Приборы подобной конструкции имеют токи утечки порядка 10-7-10-8 А/см2, что связано с утечкой как в объеме полупроводника, так и по поверхности подложки, из-за образования инверсионного слоя. Уровень токов утечки таких приборов удовлетворяет производителей полупроводниковых микросхем, но недостаточен при производстве детекторов ионизирующего излучения, так как не позволяет обеспечить хорошей чувствительности, особенно на краях энергетического диапазона, что в свою очередь ведет к большой ошибке при измерении характеристик излучения.
Наиболее близким к изобретению является полупроводниковый детектор ионизирующего излучения [2] включающий полупроводниковую подложку первого типа проводимости, сформированные в ней область второго типа проводимости и первую область первого типа проводимости с высокой концентрацией примеси, располагающуюся по ее периметру, вторую область первого типа проводимости с высокой концентрацией примеси, расположенную в виде сплошного слоя на противоположной, по отношению к перечисленным областям, стороне подложки, первый электрод, расположенный на области второго типа проводимости, и второй электрод, расположенный на второй области первого типа проводимости.
Данное устройство позволяет снизить уровень токов утечки примерно на пол-порядка по сравнению с [1] что связано со снижением утечек по поверхности подложки. Хотя это и позволяет несколько повысить чувствительность детектора, но все равно этого недостаточно для того, чтобы обеспечить погрешность измерения параметров излучения на приемлемом уровне, т.е. хотя бы не выше ±30%
Цель изобретения повышение чувствительности полупроводникового детектора ионизирующего излучения за счет снижения токов утечки, причем как поверхностной, так и объемной составляющих.
Цель изобретения повышение чувствительности полупроводникового детектора ионизирующего излучения за счет снижения токов утечки, причем как поверхностной, так и объемной составляющих.
Цель достигается тем, что полупроводниковый детектор ионизирующего излучения, включающий полупроводниковую подложку первого типа проводимости, сформированные в ней первую область второго типа проводимости, первую область первого типа проводимости с высокой концентрацией примеси, расположенную по периметру первой области второго типа проводимости, вторую область первого типа проводимости с высокой концентрацией примеси, сформированную в виде сплошного слоя на противоположной, по отношению к перечисленным областям, стороне подложки, первый электрод, сформированный на первой области второго типа проводимости, и второй электрод, сформированный на второй области первого типа проводимости с высокой концентрацией примеси, дополнительно содержит вторую область второго типа проводимости, сформированную в подложке по периметру первой области второго типа проводимости, между ней и первой областью первого типа проводимости, и третий электрод, расположенный на всей поверхности второй области второго типа проводимости, причем его размер превышает внешний размер второй области второго типа проводимости по крайней мере на две длины области пространственного заряда (ОПЗ), а внешний размер первого электрода превышает по периметру размер первой области второго типа проводимости на величину, равную или большую половины расстояния между первой и второй областями второго типа проводимости.
Заявляемый прибор, снабженный дополнительной областью второго типа проводимости, дополнительным электродом и с размерами электродов, выбранными в соответствии с изобретением, позволяет уменьшить ток утечки до 5·10-10 А/см2 при напряжении 50 В, что обеспечивает измерение параметров радиоактивного излучения даже на краях энергетического диапазона с точностью не хуже ±25%
На фиг. 1 дана схема предлагаемого детектора, поперечный разрез; на фиг. 2 то же, вариант.
На фиг. 1 дана схема предлагаемого детектора, поперечный разрез; на фиг. 2 то же, вариант.
Полупроводниковый детектор ионизирующего излучения содержит полупроводниковую подложку 1 из кремния n-типа с удельным сопротивлением 3 кОм·см, сформированные в ней первую область р+-типа 2, выполненную в виде квадрата с размером 10х10 мм, первую область n+-типа 3, расположенную по периметру первой области р+-типа, вторую область n+-типа 4, расположенную на противоположной, по отношению к первой области р+-типа, стороне подложки 1, вторую область р+-типа 5, расположенную между первой областью р+-типа и первой областью n+-типа на расстоянии 500 мкм от первой области n+-типа и имеющую внешний размер 12,1х12,1 мм, первый алюминиевый электрод 6, расположенный на первой области р+-типа и имеющий размер 10,5х10,5 мм, т.е. превышает размер первой области второго типа проводимости на величину расстояния между областями, второй алюминиевый электрод 7, расположенный на второй области n+-типа, и третий алюминиевый электрод 8, расположенный на второй области р+-типа и имеющий внешний размер 12,8х12,8 мм, что превышает внешний размер второй области р+-типа проводимости более, чем на две величины ОПЗ. Расчет длины ОПЗ проводился по формуле:
D= 0,3 где U рабочее напряжение детектора, В; ρ- удельное сопротивление подложки, Ом·см; D длина ОПЗ, мкм. Для изготовления рассматриваемого варианта реализации дозиметра использовались традиционные методы технологии микроэлектронных приборов: контактная литография, термическое окисление, ионное легирование, магнетронное распыление и химическое травление.
D= 0,3 где U рабочее напряжение детектора, В; ρ- удельное сопротивление подложки, Ом·см; D длина ОПЗ, мкм. Для изготовления рассматриваемого варианта реализации дозиметра использовались традиционные методы технологии микроэлектронных приборов: контактная литография, термическое окисление, ионное легирование, магнетронное распыление и химическое травление.
Заявляемый прибор работает следующим образом.
Между электродами 6 и 7 и 8 и 7 прикладывается напряжение 50 В с целью формирования двух обратно смещенных р-n-переходов и соответственно двух ОПЗ 9 и 10. Падающее излучение, взаимодействуя с материалом полупроводника или вследствие Комптоновского рассеяния, приводит к возникновению вторичных электронов, которые, двигаясь в ОПЗ, создают электронно-дырочные пары, что в свою очередь приводит к импульсу электрического тока, который можно регистрировать подключением к электроду 6 измерительного прибора. Наличие второй области второго типа проводимости позволяет исключить из измерения электронно-дырочные пары, возникающие в объеме полупроводника вне области ОПЗ первого p-n-перехода вследствие генерационных процессов, а наличие электродов предложенной конфигурации и размеров позволяет предотвратить утечку, связанную с поглощением света. Поэтому заявляемый детектор обладает повышенной чувствительностью к ионизирующему излучению и может быть использован, в частности, при изготовлении дозиметров ионизирующего излучения высокой точности как профессиональных, так и широкого потребления.
Claims (1)
- Полупроводниковый детектор ионизирующего излучения, включающий полупроводниковую подложку первого типа проводимости, сформированные в ней первую область второго типа проводимости, первую область первого типа проводимости с высокой концентрацией примеси, расположенную по периметру первой области второго типа проводимости, вторую область первого типа проводимости с высокой концентрацией примеси, сформированную в виде сплошного слоя на противоположной по отношению к перечисленным областям стороне подложки, первый электрод, сформированный на первой области второго типа проводимости, и второй электрод сформированный на второй области первого типа проводимости с высокой концентрацией примеси, отличающийся тем, что он содержит вторую область второго типа проводимости, сформированную в подложке по периметру первой области второго типа проводимости между ней и первой областью первого типа проводимости с высокой концентрацией примеси, и третий электрод, расположенный на всей поверхности второй области второго типа проводимости, причем его размер превышает внешний размер второй области второго типа проводимости по крайней мере на две длины области пространственного заряда, а размер первого электрода превышает по периметру внешний размер первой области второго типа проводимости на величину, равную или большую половины расстояния между первой и второй областями второго типа проводимости.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93053365A RU2061282C1 (ru) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | Полупроводниковый детектор ионизирующего излучения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93053365A RU2061282C1 (ru) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | Полупроводниковый детектор ионизирующего излучения |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2061282C1 true RU2061282C1 (ru) | 1996-05-27 |
RU93053365A RU93053365A (ru) | 1997-01-20 |
Family
ID=20149704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93053365A RU2061282C1 (ru) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | Полупроводниковый детектор ионизирующего излучения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2061282C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2589350C1 (ru) * | 2015-04-21 | 2016-07-10 | Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Устройство защиты радиоэлектронной аппаратуры при воздействии на неё импульсного ионизирующего излучения |
-
1993
- 1993-11-30 RU RU93053365A patent/RU2061282C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Европейский патент N 0363069, кл. H 01L 31/103, 1989. 2. Европейский патент N 0279248, кл. H 01L 31/10, 1988. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2589350C1 (ru) * | 2015-04-21 | 2016-07-10 | Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Устройство защиты радиоэлектронной аппаратуры при воздействии на неё импульсного ионизирующего излучения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4170411B2 (ja) | 高速型放射線検出器 | |
JPS61120466A (ja) | 半導体光検出素子 | |
EP0642178A2 (en) | Semiconductor device for converting light and radiations into electricity | |
US20100140489A1 (en) | Radiation detector of the delta e-e type with insulation trenches | |
Kosyachenko et al. | Surface-barrier p-CdTe-based photodiodes | |
RU2061282C1 (ru) | Полупроводниковый детектор ионизирующего излучения | |
US3619621A (en) | Radiation detectors having lateral photovoltage and method of manufacturing the same | |
CN112071945A (zh) | 一种螺旋环电极硅阵列探测器 | |
US4140909A (en) | Radiation detector | |
US4385309A (en) | Semiconductor device for optical dosage measurement | |
Scharf et al. | Steady-State Response of silicon radiation detectors of the diffused pn junction type to X rays. I: Photovoltaic mode of Operation | |
Webb et al. | Large area reach-through avalanche diodes for radiation monitoring | |
US4101924A (en) | Semiconductor radiation detector | |
US4835587A (en) | Semiconductor device for detecting radiation | |
JPH114012A (ja) | Pinフォトダイオード | |
JPH0550857B2 (ru) | ||
Kanno et al. | Radiation measurements by a cryogenic pn junction InSb detector with operating temperatures up to 115 K | |
JPH0546709B2 (ru) | ||
Park et al. | Development of double-sided silicon strip position sensor | |
US3205357A (en) | Solid state radiation detector | |
JP2963104B2 (ja) | 局在準位密度の測定方法及びその装置 | |
RU2185689C2 (ru) | Лавинный фотоприемник (варианты) | |
JPS6035834B2 (ja) | 輻射線検出用半導体装置 | |
JPS6327868B2 (ru) | ||
RU2086047C1 (ru) | Лавинный фотоприемник |