RU2427942C1 - Интегральная ячейка детектора излучения на основе биполярного транзистора с сетчатой базой - Google Patents
Интегральная ячейка детектора излучения на основе биполярного транзистора с сетчатой базой Download PDFInfo
- Publication number
- RU2427942C1 RU2427942C1 RU2010113592/28A RU2010113592A RU2427942C1 RU 2427942 C1 RU2427942 C1 RU 2427942C1 RU 2010113592/28 A RU2010113592/28 A RU 2010113592/28A RU 2010113592 A RU2010113592 A RU 2010113592A RU 2427942 C1 RU2427942 C1 RU 2427942C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- base
- region
- collector
- cellular base
- type conductivity
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Изобретение относится к полупроводниковым координатным детекторам радиационных частиц. Пиксельная биполярная структура с сетчатой базой, согласно изобретению, содержит полупроводниковую подложку, в которой расположена область коллектора 1-го типа проводимости, на которой имеется электрод коллектора, в области коллектора расположена область базы, 2-го типа проводимости, в области базы расположена область эмиттера 1-го типа проводимости, на которой расположен электрод эмиттера. Область базы 2-го типа проводимости выполнена в виде сетки, при этом величина областей пространственного заряда, образованных р-n переходами коллектор-база, превышает расстояние между соседними линиями сетчатой базы. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности координатных детекторов и увеличение соотношения сигнал/шум. Конструкция с сетчатой базой позволяет улучшить собирание заряда, при этом сохранив высокий коэффициент усиления ионизационного тока, вызываемого радиационными частицами. 2 ил.
Description
Изобретение относится к полупроводниковым детекторам, применяемым в области приборостроения и, в частности, может быть использовано при создании приемников изображений оптического, рентгеновского или нейтронного излучений.
Известны ячейки детекторов релятивистских частиц, выполненных в виде диодных матриц (W.Lange at of Contribution to International Conference on Instrumentation for Colliding Beam Physics, J5-21 March 1990, Novosibirsk), либо биполярных структур (патент на изобретение №2197036 от 20.01.2003, заявка №2002118855, приоритет 7.07.2002). Недостатком таких ячеек является недостаточная чувствительность, т.к. ячейки не обеспечивают максимальный уровень собираемого ионизационного заряда и соответственно наилучшее соотношение сигнал-шум, из-за повышенной скорости рекомбинации в сильнолегированной области базы.
Наиболее близким по технической сущности решением (прототипом) является структура ячейки, представленная в (патент на изобретение №2197036 от 20.01.2003). Основными недостатками такой ячейки является также повышенная скорость рекомбинации ионизационного заряда в сильнолегированной области базы, образуемого излучениями в ультрафиолетовом оптическом или «мягком» рентгеновском спектре (с энергией квантов от 3 эВ до 10 кэВ), а также значительная паразитная емкость р-n перехода коллектор-база, приводящая к снижению коэффициента усиления ионизационного тока биполярной структурой.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение чувствительности детекторов излучения и улучшение соотношение сигнал-шум.
Данная цель достигается за счет выполнения области базы биполярной структуры в виде сетки (см. фиг.1а, б). Такая конструкция ячейки очевидно имеет меньшую емкость база-коллектор, по сравнению с емкостью база-коллектор обычного транзистора, при этом объем р+ базы, где возможна рекомбинация, минимален. Вокруг р+ областей сетчатой базы образуется область пространственного заряда (ОПЗ), которая перекрывает весь объем полупроводникового материала между р+ областями, препятствуя рекомбинации электронно-дырочных пар, образованных излучением. Это обстоятельство позволяет более эффективно усиливать первичный ионизационный ток, созданный радиационным излучением. И улучшить соотношение сигнал/шум.
Двухкоординатная реализация ячейки показана на фиг.2а, б.
Интегральная ячейка детектора излучения на основе биполярного транзистора с сетчатой базой работает следующим образом. При прохождении через подложку 1 радиационной частицы (см. фиг.1а) вдоль ее трека образуются электронно-дырочные пары, которые собираются полем в ОПЗ образованного в области р-n перехода коллектор-база при подаче на коллектор относительно эмиттера положительного напряжения +Vc. Образованные радиационным излучением электронно-дырочные пары в области ОПЗ не рекомбинируют, а разделяются полем и образуют первичный ионизационный ток коллекторного р-n перехода. Он усиливается биполярной структурой транзистора (в десятки-сотни раз) и образует токи коллектора и эмиттера.
Изобретение поясняется приведенными чертежами. На фиг.1а приведен схематический разрез ячейки (пикселы) детектора излучений по ортогональной оси А-А, а на фиг.1б представлен ее топологический чертеж, т.е. вид сверху. Ячейка детектора излучений с сетчатой базой содержит полупроводниковую подложку 1 первого (n) типа проводимости, которая образует область коллектора детектора. Нижняя часть подложки 1 сильно легирована и образует слой 2 для создания омического контакта к коллекторному электроду 3. В области коллектора-подложки 1 расположена область базы 4 второго (р) типа проводимости. В области базы 4 расположена область эмиттера 5 первого (n) типа проводимости, на которой расположен электрод эмиттера 6. На поверхности области коллектора-подложки 1 расположен диэлектрический слой 7.
Ниже приведены конкретные примеры реализации изобретения.
Пример 1
Двумерная матрица пиксел детектора может быть выполнена по стандартной технологии, используемой при изготовлении интегральных схем. Пример технологической реализации показан на фиг.1, который заключается в выполнении нижеперечисленных технологических операций:
а) формировании n+ - контактной области к коллектору, например диффузией фосфора в обратную сторону пластины кремния с омическим сопротивлением R~5 кОм/см;
б) окислении поверхности кремния и формировании в оксиде окон для базовых областей 4 с помощью процесса фотолитографии и формировании областей базы путем имплантации атомов бора и последующем режиме отжига и разгонки базовой примеси в глубину подложки;
в) осаждении поликристаллического слоя кремния на поверхность пластины с последующей имплантация в него, например, атомов мышьяка, термическом отжиге и разгонке мышьяка из поликремния в подложку, т.е. формировании области эмиттера и проведении фотолитографии по поликремнию для формирования областей эмиттера 5;
г) осаждении 2-го слоя диэлектрика, формировании в нем контактных окон, осаждении алюминия - 6.
Claims (1)
- Пиксельная биполярная структура с сетчатой базой, содержащая полупроводниковую подложку, в которой расположена область коллектора 1-го типа проводимости, на которой имеется электрод коллектора, в области коллектора расположена область базы 2-го типа проводимости, в области базы расположена область эмиттера 1-го типа проводимости, на которой расположен электрод эмиттера, отличающаяся тем, что область базы 2-го типа проводимости выполнена в виде сетки, при этом величина областей пространственного заряда образованных р-n переходами коллектор - база превышает расстояние между соседними линиями сетчатой базы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010113592/28A RU2427942C1 (ru) | 2010-04-08 | 2010-04-08 | Интегральная ячейка детектора излучения на основе биполярного транзистора с сетчатой базой |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010113592/28A RU2427942C1 (ru) | 2010-04-08 | 2010-04-08 | Интегральная ячейка детектора излучения на основе биполярного транзистора с сетчатой базой |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2427942C1 true RU2427942C1 (ru) | 2011-08-27 |
Family
ID=44756913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010113592/28A RU2427942C1 (ru) | 2010-04-08 | 2010-04-08 | Интегральная ячейка детектора излучения на основе биполярного транзистора с сетчатой базой |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2427942C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8895995B2 (en) | 2012-09-24 | 2014-11-25 | International Business Machines Corporation | Lateral silicon-on-insulator bipolar junction transistor radiation dosimeter |
| RU2583857C1 (ru) * | 2014-11-10 | 2016-05-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Биполярная ячейка координатного фотоприемника - детектора излучений |
-
2010
- 2010-04-08 RU RU2010113592/28A patent/RU2427942C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8895995B2 (en) | 2012-09-24 | 2014-11-25 | International Business Machines Corporation | Lateral silicon-on-insulator bipolar junction transistor radiation dosimeter |
| US8912030B2 (en) | 2012-09-24 | 2014-12-16 | International Business Machines Corporation | Method for radiation monitoring |
| RU2583857C1 (ru) * | 2014-11-10 | 2016-05-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Биполярная ячейка координатного фотоприемника - детектора излучений |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7968959B2 (en) | Methods and systems of thick semiconductor drift detector fabrication | |
| US20120313196A1 (en) | 3-d trench electrode detectors | |
| US20100148040A1 (en) | Geiger-mode photodiode with integrated and adjustable quenching resistor, photodiode array, and manufacturing method thereof | |
| CN101356654B (zh) | 为检测可见光而优化的半导体辐射探测器 | |
| US10411051B2 (en) | Coplanar electrode photodiode array and manufacturing method thereof | |
| US9087936B2 (en) | Semiconductor photomultiplier device | |
| US8183655B2 (en) | Radiation detector of the ΔE-E type with insulation trenches | |
| US7928533B2 (en) | Nano-multiplication region avalanche photodiodes and arrays | |
| WO2006005803A1 (en) | Semiconductor radiation detector | |
| US10290760B2 (en) | Process of manufacturing an avalanche diode | |
| RU2427942C1 (ru) | Интегральная ячейка детектора излучения на основе биполярного транзистора с сетчатой базой | |
| RU2383968C2 (ru) | Интегральная би-моп ячейка детектора излучений | |
| CN213093204U (zh) | 一种硅漂移探测器与结型场效应晶体管集成的芯片 | |
| JP2662061B2 (ja) | 光電変換装置 | |
| JP6500413B2 (ja) | 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ及びその製造方法 | |
| JP4116123B2 (ja) | 半導体放射線検出器 | |
| RU2583857C1 (ru) | Биполярная ячейка координатного фотоприемника - детектора излучений | |
| KR101301897B1 (ko) | 마이크로채널 애벌란시 포토다이오드 | |
| KR101283534B1 (ko) | 실리콘 광전자 증배 소자의 제조방법 | |
| CN117995893B (zh) | 一种高压抗核辐射功率晶体管结构及制备方法 | |
| CN216749923U (zh) | 单光子雪崩二极管 | |
| CN108417662A (zh) | 一种自带信号放大功能氮化镓基射线探测器及其制备方法 | |
| US20240120412A1 (en) | Semiconductor device | |
| Doblas et al. | Proton Low Gain Avalanche Detector (pLGAD) for Low Energy Particles Detection | |
| US10644114B1 (en) | Reticulated shallow etch mesa isolation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160409 |