JPH069254B2 - 半導体放射線検出素子の製造方法 - Google Patents
半導体放射線検出素子の製造方法Info
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- JPH069254B2 JPH069254B2 JP62310514A JP31051487A JPH069254B2 JP H069254 B2 JPH069254 B2 JP H069254B2 JP 62310514 A JP62310514 A JP 62310514A JP 31051487 A JP31051487 A JP 31051487A JP H069254 B2 JPH069254 B2 JP H069254B2
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- boron
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱中性子線を含む放射線を検出する半導体放射
線検出素子の製造方法に関する。
線検出素子の製造方法に関する。
半導体放射線検出素子は、その代表例を第２図に示すよ
うにｐ形の高比抵抗シリコン板21に酸化膜23をマスクと
してのりん拡散によってｎ領域22を形成し、このｐｎ接
合に対する逆電圧の印加によって生ずる空乏層10内に放
射線が入射した際発生する電子−正孔対に基づき、両面
の両電極24,25間に流れる電流によって放射線を検出す
るものである。しかし中性子線は電荷をもっていないの
で、格反応以外には軌道電子や原子核のクーロン場には
なんらの作用も及ぼさず、従って電子−正孔対が生じな
い。このため、中性子線を中性子吸収断面積の大きい物
質を透過させ、中性子核変換反応によりα線を発生さ
せ、このα線によって空乏層内に電子−正孔対を生成さ
せる。
うにｐ形の高比抵抗シリコン板21に酸化膜23をマスクと
してのりん拡散によってｎ領域22を形成し、このｐｎ接
合に対する逆電圧の印加によって生ずる空乏層10内に放
射線が入射した際発生する電子−正孔対に基づき、両面
の両電極24,25間に流れる電流によって放射線を検出す
るものである。しかし中性子線は電荷をもっていないの
で、格反応以外には軌道電子や原子核のクーロン場には
なんらの作用も及ぼさず、従って電子−正孔対が生じな
い。このため、中性子線を中性子吸収断面積の大きい物
質を透過させ、中性子核変換反応によりα線を発生さ
せ、このα線によって空乏層内に電子−正孔対を生成さ
せる。
第３図は特開昭61−17477号公報により開示された熱中
性子検出可能の半導体放射線検出素子の断面構造を示す
もので、ｎ形シリコン基板１，ほう素被膜２，電極31,3
2から構成されている。基板１のほう素被膜に接する部
分にｐ形ドーピング層４が形成されている。この検出素
子にｐｎ接合への逆電圧−ＶＢを印加した状態で熱中性
子線11が入射するとほう素被膜２において、10Ｂ＋ｎ→
7Li＋αの中性子核変換反応によりα粒子12と7Li核13が
発生し、このα粒子と7Li核によって空乏層10に電子−
正孔対が生成され、これが増幅回路15を通して検出され
る。
性子検出可能の半導体放射線検出素子の断面構造を示す
もので、ｎ形シリコン基板１，ほう素被膜２，電極31,3
2から構成されている。基板１のほう素被膜に接する部
分にｐ形ドーピング層４が形成されている。この検出素
子にｐｎ接合への逆電圧−ＶＢを印加した状態で熱中性
子線11が入射するとほう素被膜２において、10Ｂ＋ｎ→
7Li＋αの中性子核変換反応によりα粒子12と7Li核13が
発生し、このα粒子と7Li核によって空乏層10に電子−
正孔対が生成され、これが増幅回路15を通して検出され
る。
第４図(a)〜(e)は、第３図に示した検出素子の製造工程
の概要を示すもので、ｎ形シリコン基板１の表面に熱酸
化膜またはＣＶＤ酸化膜23を被着したのち(a図)、ホト
エッチング工程で窓26をあけ(b図)、プラズマＣＶＤ法
によりこの窓上にマスク27を通してほう素被膜２を形成
する(c図)。次いで、このシリコン基板を赤外線照射ア
ニール炉に挿入して、例えば900℃で10秒間乾燥窒素中
でアニールを行い、シリコン基板１中に浸入したほう素
28をさらに電気的に活性化し、Ｐ＋領域４を形成する(d
図)。次に、マスク27より100〜200μｍ口径の小さいマ
スク29を通して、例えばアルミニウムの真空蒸着法でほ
う素被膜２の表面上に電極31を、またシリコン基板１の
裏面に電極32を形成する(e図)。
の概要を示すもので、ｎ形シリコン基板１の表面に熱酸
化膜またはＣＶＤ酸化膜23を被着したのち(a図)、ホト
エッチング工程で窓26をあけ(b図)、プラズマＣＶＤ法
によりこの窓上にマスク27を通してほう素被膜２を形成
する(c図)。次いで、このシリコン基板を赤外線照射ア
ニール炉に挿入して、例えば900℃で10秒間乾燥窒素中
でアニールを行い、シリコン基板１中に浸入したほう素
28をさらに電気的に活性化し、Ｐ＋領域４を形成する(d
図)。次に、マスク27より100〜200μｍ口径の小さいマ
スク29を通して、例えばアルミニウムの真空蒸着法でほ
う素被膜２の表面上に電極31を、またシリコン基板１の
裏面に電極32を形成する(e図)。
上述の製造工程は、熱酸化膜またはＣＶＤ酸化膜を形成
するための酸化膜生成装置，赤外線照射アニール炉，ホ
トエッチング装置およびプラズマＣＶＤ装置，真空蒸着
装置を少なくとも必要とする。したがって、放射線検出
素子の製造には多くの工程と日数を要し、そのほかに高
価な酸化膜生成装置やホトエッチング装置はその取扱い
に高度の技術を要するという欠点があった。
するための酸化膜生成装置，赤外線照射アニール炉，ホ
トエッチング装置およびプラズマＣＶＤ装置，真空蒸着
装置を少なくとも必要とする。したがって、放射線検出
素子の製造には多くの工程と日数を要し、そのほかに高
価な酸化膜生成装置やホトエッチング装置はその取扱い
に高度の技術を要するという欠点があった。
本発明の目的は上述の欠点を除き、比較的簡単な製造設
備と短期間の技術教育で、熱中性子線の検出も可能で特
性良好な半導体放射線検出素子の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
備と短期間の技術教育で、熱中性子線の検出も可能で特
性良好な半導体放射線検出素子の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の方法は、ｎ形半
導体基板の一面の所定の領域にほう素膜を被着し、その
半導体基板にほう素被膜と接触するｐ形領域を設けて半
導体基板本来の部分との間にｐｎ接合を形成するに際
し、ｎ形半導体基板の一面にシリコン化合物ガスを用い
てのプラズマＣＶＤ法により非晶質シリコン膜を被着し
たのち、エッチング用ガスを用いてのプラズマエッチン
グにより非晶質シリコン膜をマスクを介して選択的に除
去し、次いでほう素化合物ガスを用いてのプラズマＣＶ
Ｄ法により基板面の非晶質シリコン膜除去部にほう素膜
を被着すると共に、ほう素原子を基板内に侵入させてｐ
層を形成するものとする。
導体基板の一面の所定の領域にほう素膜を被着し、その
半導体基板にほう素被膜と接触するｐ形領域を設けて半
導体基板本来の部分との間にｐｎ接合を形成するに際
し、ｎ形半導体基板の一面にシリコン化合物ガスを用い
てのプラズマＣＶＤ法により非晶質シリコン膜を被着し
たのち、エッチング用ガスを用いてのプラズマエッチン
グにより非晶質シリコン膜をマスクを介して選択的に除
去し、次いでほう素化合物ガスを用いてのプラズマＣＶ
Ｄ法により基板面の非晶質シリコン膜除去部にほう素膜
を被着すると共に、ほう素原子を基板内に侵入させてｐ
層を形成するものとする。
プラズマＣＶＤ法により形成後プラズマエッチングでパ
ターニングされた非晶質シリコン膜が従来の酸化膜に代
わってｐ層形成のマスクとして働き、プラズマＣＶＤ法
によるほう素膜の被着と同時にグロー放電による基板の
温度上昇によりほう素のドーピングが行われる。従っ
て、各工程が同一のプラズマ反応装置で実施可能であ
る。
ターニングされた非晶質シリコン膜が従来の酸化膜に代
わってｐ層形成のマスクとして働き、プラズマＣＶＤ法
によるほう素膜の被着と同時にグロー放電による基板の
温度上昇によりほう素のドーピングが行われる。従っ
て、各工程が同一のプラズマ反応装置で実施可能であ
る。
以下図を引用して本発明の一実施例について説明する。
第５図は本発明の実施に用いられるプラズマ反応装置を
示し、真空容器51内に対向する電極52,53が配置され、
電源54に接続されている。一方の電極53の下には、電極
上に載置される半導体基板１を加熱できるように電源55
に接続されたヒータ56を備えている。真空排気系57は真
空計59で測定される容器内圧力調整のためのバルブ58を
介して真空容器51に接続され、一方各種のガスのボンベ
61,62,63はガスの圧力と流量を調整するための調整回路
64を介して真空容器に接続されている。この装置を用い
ての製造工程を第１図(a)〜(d)に示す。まず、比抵抗10
00Ωcmのｎ形シリコン基板１を鏡面を上にして負電極53
の上に載置し、例えば水素で10％に希釈したSiH4ガスを
ボンベ61から真空容器51に導入し、ガス圧力１〜10Torr
で電極52,53間に600〜800Ｖの電圧を印加してグロー放
電を発生させ、ヒータ56により200℃に加熱された基板
の表面に厚さ１μｍの非晶質シリコン膜５を被着させる
（a図）。次に所定の形状の金属マスク６を前記非晶質
シリコン膜５上に配置したのち、ボンベ62からSF6ガス
を前記真空容器１に導入し、ガス圧力0.2Torrで800Ｖの
放電電圧でグロー放電を発生させると、金属マスクで覆
われていない窓の部分はSF6ガスと反応して非晶質シリ
コン膜５の領域７がドライエッチングによって除去され
る(b図)。次いで、例えばほう素の同位元素10Ｂを94％
以上含有したジボラン(B2H6)を水素で1000ppmに希釈し
たガスをボンベ63から真空容器51に導入してガス圧力２
〜６Torrで400〜700Ｖの放電電圧により同様にグロー放
電を発生させ、膜厚0.6μｍのほう素被膜２を温度200℃
のシリコン基板１の領域７の上に被着させる。このほう
素被膜形成時にほう素原子はｎ形シリコン基板１に侵入
し、表面濃度：１〜３×1015原子／cm3，深さ：約0.3μ
ｍのＰ形ドーピング層４が生じ、ｐｎ接合が形成される
(c図)。
第５図は本発明の実施に用いられるプラズマ反応装置を
示し、真空容器51内に対向する電極52,53が配置され、
電源54に接続されている。一方の電極53の下には、電極
上に載置される半導体基板１を加熱できるように電源55
に接続されたヒータ56を備えている。真空排気系57は真
空計59で測定される容器内圧力調整のためのバルブ58を
介して真空容器51に接続され、一方各種のガスのボンベ
61,62,63はガスの圧力と流量を調整するための調整回路
64を介して真空容器に接続されている。この装置を用い
ての製造工程を第１図(a)〜(d)に示す。まず、比抵抗10
00Ωcmのｎ形シリコン基板１を鏡面を上にして負電極53
の上に載置し、例えば水素で10％に希釈したSiH4ガスを
ボンベ61から真空容器51に導入し、ガス圧力１〜10Torr
で電極52,53間に600〜800Ｖの電圧を印加してグロー放
電を発生させ、ヒータ56により200℃に加熱された基板
の表面に厚さ１μｍの非晶質シリコン膜５を被着させる
（a図）。次に所定の形状の金属マスク６を前記非晶質
シリコン膜５上に配置したのち、ボンベ62からSF6ガス
を前記真空容器１に導入し、ガス圧力0.2Torrで800Ｖの
放電電圧でグロー放電を発生させると、金属マスクで覆
われていない窓の部分はSF6ガスと反応して非晶質シリ
コン膜５の領域７がドライエッチングによって除去され
る(b図)。次いで、例えばほう素の同位元素10Ｂを94％
以上含有したジボラン(B2H6)を水素で1000ppmに希釈し
たガスをボンベ63から真空容器51に導入してガス圧力２
〜６Torrで400〜700Ｖの放電電圧により同様にグロー放
電を発生させ、膜厚0.6μｍのほう素被膜２を温度200℃
のシリコン基板１の領域７の上に被着させる。このほう
素被膜形成時にほう素原子はｎ形シリコン基板１に侵入
し、表面濃度：１〜３×1015原子／cm3，深さ：約0.3μ
ｍのＰ形ドーピング層４が生じ、ｐｎ接合が形成される
(c図)。
次に、このｎ形シリコン基板１を真空容器51から取り出
しマスク８を用いて、第４図の場合と同様に例えばアル
ミニウム層を真空蒸着法でほう素被膜２上および基板１
の裏面に形成し、電極31，32を得る(d図)。なお、各反
応ガスを真空容器51に導入する前には真空排気系57によ
り真空度を１×10-6Torrに保持したのちに各工程を行っ
た。
しマスク８を用いて、第４図の場合と同様に例えばアル
ミニウム層を真空蒸着法でほう素被膜２上および基板１
の裏面に形成し、電極31，32を得る(d図)。なお、各反
応ガスを真空容器51に導入する前には真空排気系57によ
り真空度を１×10-6Torrに保持したのちに各工程を行っ
た。
このようにして製造された素子の構造自体は第４図の工
程で製造された第３図の素子と同様であるが、表面保護
膜として酸化膜の代わりに非晶質シリコン膜を用い、非
晶質シリコン膜の窓あけ工程をホトエッチングの代わり
に金属マスクを用いてのドライエッチングで行う点が異
なっている。プラズマＣＶＤ法による非晶質シリコン膜
の比抵抗は１〜３×1010Ωcmで、熱酸化膜やＣＶＤ酸化
膜の1014〜1015Ωcmにくらべて低いため、放射線照射時
に生じる電荷が表面保護膜中に蓄積されにくく、耐放射
線性の強い素子が得られる。特に中性子線検出に用いる
場合は、混在するｒ線が多いためその効果が大きい。
程で製造された第３図の素子と同様であるが、表面保護
膜として酸化膜の代わりに非晶質シリコン膜を用い、非
晶質シリコン膜の窓あけ工程をホトエッチングの代わり
に金属マスクを用いてのドライエッチングで行う点が異
なっている。プラズマＣＶＤ法による非晶質シリコン膜
の比抵抗は１〜３×1010Ωcmで、熱酸化膜やＣＶＤ酸化
膜の1014〜1015Ωcmにくらべて低いため、放射線照射時
に生じる電荷が表面保護膜中に蓄積されにくく、耐放射
線性の強い素子が得られる。特に中性子線検出に用いる
場合は、混在するｒ線が多いためその効果が大きい。
本発明によれば、プラズマＣＶＤ法により形成できる非
晶質シリコン膜を表面保護膜として用い、その膜にプラ
ズマエッチングにより開けられた窓部に、プラズマＣＶ
Ｄ法により同位元素を含むほう素被膜の形成とドーピン
グを同時に行ってＮ形シリコン基板中にＰＮ接合を形成
することにより、同一装置内で連続してプラズマ反応を
利用して大気中に素子基板をさらすことなく各工程を行
うことができる。従って清浄なシリコン基板面にほう素
被膜が膜厚の再現性および密着性よく形成でき、またマ
スクを用いてのドライエッチングによりホトエッチング
工程が不要となり、酸化膜生成工程の不要となるのと相
まって製造設備の節減，製造工程の大幅な簡略化がで
き、中性子線検出可能の耐放射線性の強い半導体放射線
素子の製造コストの低減が可能となった。
晶質シリコン膜を表面保護膜として用い、その膜にプラ
ズマエッチングにより開けられた窓部に、プラズマＣＶ
Ｄ法により同位元素を含むほう素被膜の形成とドーピン
グを同時に行ってＮ形シリコン基板中にＰＮ接合を形成
することにより、同一装置内で連続してプラズマ反応を
利用して大気中に素子基板をさらすことなく各工程を行
うことができる。従って清浄なシリコン基板面にほう素
被膜が膜厚の再現性および密着性よく形成でき、またマ
スクを用いてのドライエッチングによりホトエッチング
工程が不要となり、酸化膜生成工程の不要となるのと相
まって製造設備の節減，製造工程の大幅な簡略化がで
き、中性子線検出可能の耐放射線性の強い半導体放射線
素子の製造コストの低減が可能となった。
第１図(a)〜(d)は本発明の一実施例の製造工程を順次示
す断面図、第２図は半導体放射線検出素子の断面図、第
３図は中性子線検出可能の半導体放射線検出素子の断面
図、第４図(a)〜(e)は第３図の素子の従来の製造工程の
順次示す断面図、第５図は本発明の一実施例に用いるプ
ラズマ反応装置の構成図である。 １：ｎ形シリコン基板、２：ほう素被膜、４：ｐ形ドー
ピング層、５：非晶質シリコン膜、６：マスク。
す断面図、第２図は半導体放射線検出素子の断面図、第
３図は中性子線検出可能の半導体放射線検出素子の断面
図、第４図(a)〜(e)は第３図の素子の従来の製造工程の
順次示す断面図、第５図は本発明の一実施例に用いるプ
ラズマ反応装置の構成図である。 １：ｎ形シリコン基板、２：ほう素被膜、４：ｐ形ドー
ピング層、５：非晶質シリコン膜、６：マスク。
Claims (1)
- 【請求項１】ｎ形半導体基板の一面の所定の領域にほう
素膜を被着し、該半導体基板のほう素被膜と接触するｐ
形領域を設けて半導体基板本来の部分との間にｐｎ接合
を形成するに際し、ｎ形半導体基板の一面にシリコン化
合物ガスを用いてのプラズマＣＶＤ法により非晶質シリ
コン膜を被着したのち、エッチング用ガスを用いてのプ
ラズマエッチングにより該非晶質シリコン膜をマスクを
介して選択的に除去し、次いでほう素化合物ガスを用い
てのプラズマＣＶＤ法により基板面の前記非晶質シリコ
ン膜除去部にほう素膜を被着すると共にほう素原子を基
板内に浸入させてｐ層を形成することを特徴とする半導
体放射線検出素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62310514A JPH069254B2 (ja) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | 半導体放射線検出素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62310514A JPH069254B2 (ja) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | 半導体放射線検出素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01151242A JPH01151242A (ja) | 1989-06-14 |
| JPH069254B2 true JPH069254B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=18006145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62310514A Expired - Lifetime JPH069254B2 (ja) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | 半導体放射線検出素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH069254B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100405083C (zh) * | 2004-11-11 | 2008-07-23 | 中国科学院近代物理研究所 | 核辐射探测器及其制作工艺 |
| FR3030781B1 (fr) * | 2014-12-19 | 2016-12-16 | Commissariat Energie Atomique | Procede de realisation d'un detecteur de neutrons et detecteur de neutrons |
-
1987
- 1987-12-08 JP JP62310514A patent/JPH069254B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01151242A (ja) | 1989-06-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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