JPH0923020A - 半導体粒子検出器およびその製造方法 - Google Patents
半導体粒子検出器およびその製造方法Info
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- JPH0923020A JPH0923020A JP8039997A JP3999796A JPH0923020A JP H0923020 A JPH0923020 A JP H0923020A JP 8039997 A JP8039997 A JP 8039997A JP 3999796 A JP3999796 A JP 3999796A JP H0923020 A JPH0923020 A JP H0923020A
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- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大規模な製造に適した構造で、位置検出器と
しても動作可能な半導体粒子検出器を提供する。 【解決手段】 粒子検出器は、第1の型の伝導性(N)
の第1および第2の層22,23と、第1および第2の
層の間に挿入された第2の型の伝導性(P)の第3の層
21と、第3の層との接合部の表面と反対の表面に配置
され、第1および第2の層と電気的に接続する第1およ
び第2の手段25,31;26,32と、第3の層と電
気的に接続する手段27,24とからなる半導体材料2
0のダイ上に形成される。大規模な工業的製造を可能に
するために、第3の層と電気的に接続する手段は、ダイ
の前面から第3の層ま延びる第2の型の伝導性(P)の
領域24と、この領域と表面が電気的に接触する手段2
7とからなる。
しても動作可能な半導体粒子検出器を提供する。 【解決手段】 粒子検出器は、第1の型の伝導性(N)
の第1および第2の層22,23と、第1および第2の
層の間に挿入された第2の型の伝導性(P)の第3の層
21と、第3の層との接合部の表面と反対の表面に配置
され、第1および第2の層と電気的に接続する第1およ
び第2の手段25,31;26,32と、第3の層と電
気的に接続する手段27,24とからなる半導体材料2
0のダイ上に形成される。大規模な工業的製造を可能に
するために、第3の層と電気的に接続する手段は、ダイ
の前面から第3の層ま延びる第2の型の伝導性(P)の
領域24と、この領域と表面が電気的に接触する手段2
7とからなる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子または核の粒
子を検出する装置に関し、特に、半導体粒子検出器およ
びその製造方法に関する。
子を検出する装置に関し、特に、半導体粒子検出器およ
びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】研究室において核反応の研究をする場
合、重い核子、即ち、原子番号の大きい原子のイオン、
核分裂片、核反応生成物を検出し、同定することが必要
である。また、一般的に、粒子の放出を伴う放射現象の
分析および宇宙線の分析にも上記同様に粒子の検出およ
び同定が必要である。
合、重い核子、即ち、原子番号の大きい原子のイオン、
核分裂片、核反応生成物を検出し、同定することが必要
である。また、一般的に、粒子の放出を伴う放射現象の
分析および宇宙線の分析にも上記同様に粒子の検出およ
び同定が必要である。
【0003】粒子を同定するためには、運動エネルギ
ー、運動量(方向)、原子質量および原子番号のような
粒子と関連する種々の量を測定することが必要である。
ー、運動量(方向)、原子質量および原子番号のような
粒子と関連する種々の量を測定することが必要である。
【0004】粒子の流路に配置された厚い半導体検出器
(典型的には厚さ300〜400μm)と薄い半導体検
出器(典型的には厚さ数μmから数十μm)を使用して
質量およびエネルギーを測定する方法が知られている。
粒子は、最初に薄い検出器と相互作用をし、そのエネル
ギー(ΔE)の一部のみを失い、次いで厚い検出器と相
互作用をし、その残りのエネルギー(E−ΔE)のすべ
てを与える(Eは薄い検出器との衝突の瞬間における粒
子の全エネルギーを示す)。薄い検出器を通るエネルギ
ーΔEの損失は、質量に正比例し、全エネルギーEに反
比例するので、ΔEおよびE−ΔEの測定により粒子の
質量がわかる。
(典型的には厚さ300〜400μm)と薄い半導体検
出器(典型的には厚さ数μmから数十μm)を使用して
質量およびエネルギーを測定する方法が知られている。
粒子は、最初に薄い検出器と相互作用をし、そのエネル
ギー(ΔE)の一部のみを失い、次いで厚い検出器と相
互作用をし、その残りのエネルギー(E−ΔE)のすべ
てを与える(Eは薄い検出器との衝突の瞬間における粒
子の全エネルギーを示す)。薄い検出器を通るエネルギ
ーΔEの損失は、質量に正比例し、全エネルギーEに反
比例するので、ΔEおよびE−ΔEの測定により粒子の
質量がわかる。
【0005】検出すべき粒子が特に重いか又は比較的低
いエネルギーを有する場合には、ΔE検出器は透過能が
低いことを考慮して非常に薄くなければならず、従っ
て、非常に壊れやすく非常に高価なものになる。さら
に、この検出器が粒子の空間分布についての情報も与え
ることができるようにしなければならない場合、即ち位
置検出器でなければならない場合には、その感知領域を
非常に広範囲にしなければならない。当然、この要求は
非常に薄くしなければならない要求と矛盾し、厚さを薄
くするための通常の技術によって可能な位置検出器の表
面積は非常に制限され、実際にはそれらの表面積は1c
m2 以上にできない。
いエネルギーを有する場合には、ΔE検出器は透過能が
低いことを考慮して非常に薄くなければならず、従っ
て、非常に壊れやすく非常に高価なものになる。さら
に、この検出器が粒子の空間分布についての情報も与え
ることができるようにしなければならない場合、即ち位
置検出器でなければならない場合には、その感知領域を
非常に広範囲にしなければならない。当然、この要求は
非常に薄くしなければならない要求と矛盾し、厚さを薄
くするための通常の技術によって可能な位置検出器の表
面積は非常に制限され、実際にはそれらの表面積は1c
m2 以上にできない。
【0006】この制限を克服するために、図3に概略的
に示すような一片の半導体上に製造できるΔEとEの複
合検出器が提案されている(Nuclear Instruments and
Methods in Physics Reserch (1987, 365 〜377 頁))
。この検出器は、N型不純物をドープした半導体ウェ
ーハに高エネルギー(10. 8MeV)のホウ素
(B+)イオンを注入することによって製造される。こ
れは、注入面から約12μmの深さに埋め込まれた厚さ
約0. 6μmの高濃度にドープしたP+型層11、即
ち、2つのN型層12、13の間に挿入されたP+層を
生成する。次いで、このウェーハを所望の寸法の正方形
のダイ10に切断し、個々のダイについて高温でホウ素
の析出および拡散処理を行い、埋込れたP+層11の端
部と接触する両側面にP+型領域14を形成する。これ
らの2つの層および埋込れた層との電気接触を形成する
ために、前面と後面に両側面同様に、それぞれ金属電極
15、16および17を形成する。
に示すような一片の半導体上に製造できるΔEとEの複
合検出器が提案されている(Nuclear Instruments and
Methods in Physics Reserch (1987, 365 〜377 頁))
。この検出器は、N型不純物をドープした半導体ウェ
ーハに高エネルギー(10. 8MeV)のホウ素
(B+)イオンを注入することによって製造される。こ
れは、注入面から約12μmの深さに埋め込まれた厚さ
約0. 6μmの高濃度にドープしたP+型層11、即
ち、2つのN型層12、13の間に挿入されたP+層を
生成する。次いで、このウェーハを所望の寸法の正方形
のダイ10に切断し、個々のダイについて高温でホウ素
の析出および拡散処理を行い、埋込れたP+層11の端
部と接触する両側面にP+型領域14を形成する。これ
らの2つの層および埋込れた層との電気接触を形成する
ために、前面と後面に両側面同様に、それぞれ金属電極
15、16および17を形成する。
【0007】ダイの前後に電極15および16を形成す
る前に、N+領域8および9のようにN型不純物の濃度
を高める。
る前に、N+領域8および9のようにN型不純物の濃度
を高める。
【0008】このようにして、埋込れた層によって構成
される共通のアノードを有する2つのダイオードが同一
のダイに生成される。上側の薄いダイオードはΔE検出
器を構成し、下側の厚いダイオードはE検出器を構成す
る。
される共通のアノードを有する2つのダイオードが同一
のダイに生成される。上側の薄いダイオードはΔE検出
器を構成し、下側の厚いダイオードはE検出器を構成す
る。
【0009】動作中において、図中アース記号で示され
る共通の端子に関してそれぞれ2つの電圧V1、V2
が、上側電極15および下側電極16と側面電極17と
の間に印加され、これらの信号がこれらの2つのダイオ
ードを反対方向にバイアスする。このようにして2つ検
出器のための空乏領域、活性領域を構成する。破線の矢
印で示される検出すべき粒子は、複合検出器の前面に衝
突し、2つの空乏領域を通過して、パルス電流を生成す
る電極の方に移動する電子−正孔対を形成する。これら
の電流は、適当な回路18、19によって集められて増
幅され、次いで、ΔEおよびE−ΔEの量を示すため、
言い換えれば入射する粒子の質量を示すために、適当な
電気的装置7によって測定および表示される。上述した
ような従来の検出器では、ΔE検出器の部分は、より厚
いE検出器の部分と一体に形成されるので、壊れ易さの
問題がなく非常に薄く作ることができる。
る共通の端子に関してそれぞれ2つの電圧V1、V2
が、上側電極15および下側電極16と側面電極17と
の間に印加され、これらの信号がこれらの2つのダイオ
ードを反対方向にバイアスする。このようにして2つ検
出器のための空乏領域、活性領域を構成する。破線の矢
印で示される検出すべき粒子は、複合検出器の前面に衝
突し、2つの空乏領域を通過して、パルス電流を生成す
る電極の方に移動する電子−正孔対を形成する。これら
の電流は、適当な回路18、19によって集められて増
幅され、次いで、ΔEおよびE−ΔEの量を示すため、
言い換えれば入射する粒子の質量を示すために、適当な
電気的装置7によって測定および表示される。上述した
ような従来の検出器では、ΔE検出器の部分は、より厚
いE検出器の部分と一体に形成されるので、壊れ易さの
問題がなく非常に薄く作ることができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この検出器
は、(側方のP+領域の形成、電極の形成など)必要な
工程うちのかなりの工程をウェーハを切断した後の各々
のダイについて個々に行わなければならないので、大規
模の製造には適していない。さらに、この検出器は位置
検出器として動作することができない等の問題がある。
は、(側方のP+領域の形成、電極の形成など)必要な
工程うちのかなりの工程をウェーハを切断した後の各々
のダイについて個々に行わなければならないので、大規
模の製造には適していない。さらに、この検出器は位置
検出器として動作することができない等の問題がある。
【0011】従って、本発明は、大規模な製造に適した
構造の半導体粒子検出器を提供することを目的とする。
構造の半導体粒子検出器を提供することを目的とする。
【0012】また、本発明は、位置検出器として動作で
きる半導体粒子検出器を提供することを目的とする。
きる半導体粒子検出器を提供することを目的とする。
【0013】さらに、本発明は、新規な粒子検出器を製
造する方法を提供することを目的とする。
造する方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明による半導体材料のダイ20に形成された粒
子検出器は、ダイの前面に表面を有する第1の型の伝導
性(N)の第1の層22と、ダイの後面に表面を有する
第1の型の伝導性(N)の第2の層23と、第1の層と
第2の層との間に挿入され、ダイ20の端部から所定の
間隔で横方向に延びる、第2の型の伝導性(P)の第3
の層21と、それぞれ第1の層22および第2の層23
の上に配置され、第1の層および第2の層と電気的に接
続する第1の電気接続手段25,31および第2の電気
接続手段26,32と、第3の層21と電気的に接続す
る第3の電気接続手段27,24とからなり、第3の電
気接続手段が、ダイの前面から第3の層21まで延びる
第2の型の伝導性(P)の領域24と、この領域24と
表面が電気的に接触する電気接触手段27からなること
を特徴とする。
め、本発明による半導体材料のダイ20に形成された粒
子検出器は、ダイの前面に表面を有する第1の型の伝導
性(N)の第1の層22と、ダイの後面に表面を有する
第1の型の伝導性(N)の第2の層23と、第1の層と
第2の層との間に挿入され、ダイ20の端部から所定の
間隔で横方向に延びる、第2の型の伝導性(P)の第3
の層21と、それぞれ第1の層22および第2の層23
の上に配置され、第1の層および第2の層と電気的に接
続する第1の電気接続手段25,31および第2の電気
接続手段26,32と、第3の層21と電気的に接続す
る第3の電気接続手段27,24とからなり、第3の電
気接続手段が、ダイの前面から第3の層21まで延びる
第2の型の伝導性(P)の領域24と、この領域24と
表面が電気的に接触する電気接触手段27からなること
を特徴とする。
【0015】また、本発明による第1の型の伝導性
(N)の半導体材料のダイに粒子検出器を形成する方法
は、第1の型の伝導性(N)の半導体材料のダイの前面
および後面に表面を有する第1の型の伝導性の2つの層
22,23の間に挿入される第2の型の伝導性(P)の
層21を形成するようなドーズ量およびエネルギーでダ
イの前面からドーピング材料を注入する工程と、2つの
層22,23の表面に電気接続手段25,31;26,
32を形成する工程と、挿入された層21と電気的に接
続する電気接続手段27,24を形成する工程とからな
り、挿入された層21と電気的に接続する電気接続手段
を形成する工程が、ダイの前面から挿入された層21ま
で延びる第2の型の伝導性(P)の領域24を形成する
工程と、この領域と表面が電気的に接触する電気接触手
段27を形成する工程とからなることを特徴とする。
(N)の半導体材料のダイに粒子検出器を形成する方法
は、第1の型の伝導性(N)の半導体材料のダイの前面
および後面に表面を有する第1の型の伝導性の2つの層
22,23の間に挿入される第2の型の伝導性(P)の
層21を形成するようなドーズ量およびエネルギーでダ
イの前面からドーピング材料を注入する工程と、2つの
層22,23の表面に電気接続手段25,31;26,
32を形成する工程と、挿入された層21と電気的に接
続する電気接続手段27,24を形成する工程とからな
り、挿入された層21と電気的に接続する電気接続手段
を形成する工程が、ダイの前面から挿入された層21ま
で延びる第2の型の伝導性(P)の領域24を形成する
工程と、この領域と表面が電気的に接触する電気接触手
段27を形成する工程とからなることを特徴とする。
【0016】また、本発明による第1の型の伝導性
(N)の基板から半導体材料20のダイに粒子検出器を
形成する方法は、第1の型の伝導性(N)の基板の表面
にドーピングすることによって第2の型の伝導性(P)
の層21を形成する工程と、基板上のエピタキシャル成
長によって第2の型の伝導性(P)の層21上に第1の
型の伝導性(N)の層22を形成する工程と、基板の表
面に電気接続手段26,32;25,31を形成し、第
2の型の伝導性(P)の層21との接合部の表面と反対
の表面にエピタキシャル層を形成する工程と、エピタキ
シャル層の自由表面から第2の型の伝導性(P)の層2
1まで延びる第2の型の伝導性(P)の領域24の形成
およびこの領域24と表面が電気的に接触する電気接触
手段の形成によって、第2の型の伝導性(P)の層21
と電気的に接続する電気接続手段27,24を形成する
工程とからなることを特徴とする。
(N)の基板から半導体材料20のダイに粒子検出器を
形成する方法は、第1の型の伝導性(N)の基板の表面
にドーピングすることによって第2の型の伝導性(P)
の層21を形成する工程と、基板上のエピタキシャル成
長によって第2の型の伝導性(P)の層21上に第1の
型の伝導性(N)の層22を形成する工程と、基板の表
面に電気接続手段26,32;25,31を形成し、第
2の型の伝導性(P)の層21との接合部の表面と反対
の表面にエピタキシャル層を形成する工程と、エピタキ
シャル層の自由表面から第2の型の伝導性(P)の層2
1まで延びる第2の型の伝導性(P)の領域24の形成
およびこの領域24と表面が電気的に接触する電気接触
手段の形成によって、第2の型の伝導性(P)の層21
と電気的に接続する電気接続手段27,24を形成する
工程とからなることを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施例を説明する。
の実施例を説明する。
【0018】図1に示すように、本発明による検出器2
0は、半導体材料、例えば単結晶シリコン(Si)から
なる単一のダイに形成される。検出器20は、上側層2
2および下側層23の2つのN型層と、高濃度にドープ
され、P+で示される埋め込まれたP型層、即ち、2つ
のN型層の間に挿入されたP+型層21の三層とからな
る。図1に示される従来の構造と異なり、P+層21
は、ダイの端部から所定の間隔で延びている。P+層2
1との電気接触のために、ダイの上面又は前面からP+
層21まで延びている高濃度にドープしたP型領域であ
り、表面に例えばアルミニウム(Al)の金属の帯27
の形態の接触部材を有する領域24が設けられている。
P+接触領域24は、上方から見て正方形のフレームの
形状を有するのが好ましい。しかし、単に1つ又は2つ
の帯によって構成することもでき、孤立した複数の領域
によって構成することもできる。同様に、金属接点を異
なった形状にすることもできる。
0は、半導体材料、例えば単結晶シリコン(Si)から
なる単一のダイに形成される。検出器20は、上側層2
2および下側層23の2つのN型層と、高濃度にドープ
され、P+で示される埋め込まれたP型層、即ち、2つ
のN型層の間に挿入されたP+型層21の三層とからな
る。図1に示される従来の構造と異なり、P+層21
は、ダイの端部から所定の間隔で延びている。P+層2
1との電気接触のために、ダイの上面又は前面からP+
層21まで延びている高濃度にドープしたP型領域であ
り、表面に例えばアルミニウム(Al)の金属の帯27
の形態の接触部材を有する領域24が設けられている。
P+接触領域24は、上方から見て正方形のフレームの
形状を有するのが好ましい。しかし、単に1つ又は2つ
の帯によって構成することもでき、孤立した複数の領域
によって構成することもできる。同様に、金属接点を異
なった形状にすることもできる。
【0019】上側層22および下側層23は、それぞれ
高濃度にドープされN+で示される2つのN型表面領域
31および32と電気的に接触し、それぞれ2つの金属
層25および26によって電気的に接触している。従来
の検出器について説明したように、金属層25、26
は、金属の帯27とともに検出器の端子電極を構成し、
検出器をバイアス電源、増幅回路、処理装置および表示
器に接続するためのものである。上側の電極は、入射し
た粒子に対する遮蔽効果をできるだけ減少させるために
非常に薄い層に形成するのが好ましい。あるいは、表面
領域31の全体にわたる代わりに、フレームと同様に、
一定周囲の領域に独立に形成することもできる。ダイの
上面は、絶縁材料の層、典型的には二酸化ケイ素(Si
O2 )の層33によって覆われて、その層33には、電
極25および27の接触のために正孔が形成されてい
る。
高濃度にドープされN+で示される2つのN型表面領域
31および32と電気的に接触し、それぞれ2つの金属
層25および26によって電気的に接触している。従来
の検出器について説明したように、金属層25、26
は、金属の帯27とともに検出器の端子電極を構成し、
検出器をバイアス電源、増幅回路、処理装置および表示
器に接続するためのものである。上側の電極は、入射し
た粒子に対する遮蔽効果をできるだけ減少させるために
非常に薄い層に形成するのが好ましい。あるいは、表面
領域31の全体にわたる代わりに、フレームと同様に、
一定周囲の領域に独立に形成することもできる。ダイの
上面は、絶縁材料の層、典型的には二酸化ケイ素(Si
O2 )の層33によって覆われて、その層33には、電
極25および27の接触のために正孔が形成されてい
る。
【0020】下側のダイオードの空乏領域、即ち、埋込
れたP+層21およびN層23によって形成された領域
は、N層23内に深く延びており、P+領域24まで横
方向に延びている。この構造は、P+領域24とダイ2
0のエッジとの間のN層23の部分が空乏領域の最大の
大きさよりも広くなるような大きさが好ましい。
れたP+層21およびN層23によって形成された領域
は、N層23内に深く延びており、P+領域24まで横
方向に延びている。この構造は、P+領域24とダイ2
0のエッジとの間のN層23の部分が空乏領域の最大の
大きさよりも広くなるような大きさが好ましい。
【0021】上述したような構造は、同一のシリコン
(Si)ウェーハから多数製造することができ、ウェー
ハをダイに切断した後の製造工程を必要としない。これ
により大規模な工業的製造が可能になる。
(Si)ウェーハから多数製造することができ、ウェー
ハをダイに切断した後の製造工程を必要としない。これ
により大規模な工業的製造が可能になる。
【0022】次に、本発明による検出器の2つの製造方
法について説明する。
法について説明する。
【0023】第1の方法は、N型単結晶シリコン(S
i)ウェーハについて行われる以下のような主な工程か
らなる。 (a)酸化雰囲気において高温で成長させることによっ
てウェーハの前面全体に二酸化ケイ素(SiO2 )層を
形成する。 (b)材料のマスキングおよび選択的な除去の通常の技
術によって、P+接触領域24に望ましい寸法に対応す
る寸法の開口部を二酸化ケイ素(SiO2 )層に形成す
る。 (c)高濃度のドーズ量(1014〜1015a/cm2 )
のホウ素(B+)イオンを低エネルギー(60〜80k
eV)でウェーハの前面に注入する。 (d)酸化雰囲気において高温拡散を行い、P+領域2
4を形成するとともに、ウェーハの前面の覆われていな
い領域に二酸化ケイ素(SiO2 )層を形成する。 (e)埋込れたP+ 層21に所定の寸法の開口部に二酸
化ケイ素(SiO2 )層を形成する。 (f)前面から1〜3μmの深さに厚さ0. 5〜1μm
のP+層21を形成するように、高濃度のドーズ量(1
014〜1015a/cm2 )のホウ素(B+)イオンを高
エネルギー(0. 5〜3MeV)で注入する。 (g)覆われていない前面領域に新しい二酸化ケイ素
(SiO2 )層を形成する。 (h)濃縮N+表面領域を形成するために望ましい寸法
に対応する寸法の開口部を形成する。 (i)高濃度のドーズ量(約1015a/cm2 )のヒ素
(As)を低エネルギー(40〜80keV)でウェー
ハの前面に注入する。 (l)高濃度のドーズ量(1015〜1016a/cm2 )
のリン(P+)イオンを低エネルギー(80keV)で
ウェーハの後部に注入する。 (m)覆われていない前面領域に新しい二酸化ケイ素
(SiO2 )層を形成する。 (n)電極25および27のための接点を形成するため
に望ましい寸法に対応する寸法の開口部を形成する。 (o)アルミニウム(Al)層をウェーハの前面に蒸着
する。 (p)電極25および27を形成するためにその層から
アルミニウム(Al)を選択的に除去する。 (q)アルミニウム(Al)層をウェーハの後部に蒸着
する。 (r)ウェーハをダイに分割する。
i)ウェーハについて行われる以下のような主な工程か
らなる。 (a)酸化雰囲気において高温で成長させることによっ
てウェーハの前面全体に二酸化ケイ素(SiO2 )層を
形成する。 (b)材料のマスキングおよび選択的な除去の通常の技
術によって、P+接触領域24に望ましい寸法に対応す
る寸法の開口部を二酸化ケイ素(SiO2 )層に形成す
る。 (c)高濃度のドーズ量(1014〜1015a/cm2 )
のホウ素(B+)イオンを低エネルギー(60〜80k
eV)でウェーハの前面に注入する。 (d)酸化雰囲気において高温拡散を行い、P+領域2
4を形成するとともに、ウェーハの前面の覆われていな
い領域に二酸化ケイ素(SiO2 )層を形成する。 (e)埋込れたP+ 層21に所定の寸法の開口部に二酸
化ケイ素(SiO2 )層を形成する。 (f)前面から1〜3μmの深さに厚さ0. 5〜1μm
のP+層21を形成するように、高濃度のドーズ量(1
014〜1015a/cm2 )のホウ素(B+)イオンを高
エネルギー(0. 5〜3MeV)で注入する。 (g)覆われていない前面領域に新しい二酸化ケイ素
(SiO2 )層を形成する。 (h)濃縮N+表面領域を形成するために望ましい寸法
に対応する寸法の開口部を形成する。 (i)高濃度のドーズ量(約1015a/cm2 )のヒ素
(As)を低エネルギー(40〜80keV)でウェー
ハの前面に注入する。 (l)高濃度のドーズ量(1015〜1016a/cm2 )
のリン(P+)イオンを低エネルギー(80keV)で
ウェーハの後部に注入する。 (m)覆われていない前面領域に新しい二酸化ケイ素
(SiO2 )層を形成する。 (n)電極25および27のための接点を形成するため
に望ましい寸法に対応する寸法の開口部を形成する。 (o)アルミニウム(Al)層をウェーハの前面に蒸着
する。 (p)電極25および27を形成するためにその層から
アルミニウム(Al)を選択的に除去する。 (q)アルミニウム(Al)層をウェーハの後部に蒸着
する。 (r)ウェーハをダイに分割する。
【0024】第2の方法は、N型単結晶シリコン(S
i)ウェーハについて行われる以下のような主な工程か
らなる。 (1)第1の方法の工程(a)と同様に最初の酸化を行
う。 (2)第1の方法の工程(b)と同様に開口部を形成す
る。 (3)高濃度のドーズ量(1014〜1015a/cm2 )
のホウ素(B)を低エネルギー(40〜80keV)で
注入する。 (4)高温(900〜1100℃)で熱処理してホウ素
(B)を約1μmの深さまで拡散させる。 (5)前の工程中に形成された二酸化ケイ素(Si
O2 )を除去する。 (6)高温でエピタキシャル成長させることによってウ
ェーハの前面にN型単結晶層を形成し、N層22を生成
する。 (7)ウェーハの前面(エピタキシャル層の表面)に二
酸化ケイ素(SiO2 )層を形成する。 (8)第1の方法の工程(b)〜(d)と同様にP+接
触領域24を形成する。 (9)第1の方法の工程(h)〜(q)と同様にウェー
ハの前面および後部に濃縮領域および電極を形成する。 (10)ウェーハをダイに分割する。
i)ウェーハについて行われる以下のような主な工程か
らなる。 (1)第1の方法の工程(a)と同様に最初の酸化を行
う。 (2)第1の方法の工程(b)と同様に開口部を形成す
る。 (3)高濃度のドーズ量(1014〜1015a/cm2 )
のホウ素(B)を低エネルギー(40〜80keV)で
注入する。 (4)高温(900〜1100℃)で熱処理してホウ素
(B)を約1μmの深さまで拡散させる。 (5)前の工程中に形成された二酸化ケイ素(Si
O2 )を除去する。 (6)高温でエピタキシャル成長させることによってウ
ェーハの前面にN型単結晶層を形成し、N層22を生成
する。 (7)ウェーハの前面(エピタキシャル層の表面)に二
酸化ケイ素(SiO2 )層を形成する。 (8)第1の方法の工程(b)〜(d)と同様にP+接
触領域24を形成する。 (9)第1の方法の工程(h)〜(q)と同様にウェー
ハの前面および後部に濃縮領域および電極を形成する。 (10)ウェーハをダイに分割する。
【0025】図2の実施例は位置検出器を示している。
この実施例では、図1同じ部分には同一の参照符号を付
している。図1の構造と比較して異なっているのは、ダ
イの前面に単一の接点を設ける代わりに4つの平行な接
触ストリップ25a,25b,25cおよび25dが設
けられ、単一の濃縮N+領域の代わりに接触のための帯
の数と等しい数の複数の領域31a,31b,31cお
よび31dが設けられていることだけである。
この実施例では、図1同じ部分には同一の参照符号を付
している。図1の構造と比較して異なっているのは、ダ
イの前面に単一の接点を設ける代わりに4つの平行な接
触ストリップ25a,25b,25cおよび25dが設
けられ、単一の濃縮N+領域の代わりに接触のための帯
の数と等しい数の複数の領域31a,31b,31cお
よび31dが設けられていることだけである。
【0026】各々の電極は、下にある空乏領域の帯状内
に生ずるパルス電流を測定することにより入射する粒子
の相対位置を明らかにするための基準点を提供するよう
に電極同志は互いに接続されておらず、個々の電極でパ
ルス電流を測定することになる。
に生ずるパルス電流を測定することにより入射する粒子
の相対位置を明らかにするための基準点を提供するよう
に電極同志は互いに接続されておらず、個々の電極でパ
ルス電流を測定することになる。
【0027】粒子の衝突位置をさらに一層正確に決定す
ることができる本発明の他の実施例によれば、独立した
カソード電極と同様に小さい寸法の複数の接触部材がダ
イの前面に設けられている。
ることができる本発明の他の実施例によれば、独立した
カソード電極と同様に小さい寸法の複数の接触部材がダ
イの前面に設けられている。
【0028】上述したことから明らかなように、本発明
による検出器は、非常に広い活性面による問題を生ずる
ことなく、既に述べたように、大規模な工業的製造方法
によって製造できる。以上、本発明の2つの実施例のみ
について説明したが、本発明では様々な変形が可能であ
る。例えば、一連のNP+N層によって形成する代わり
に、一連のPN+P層によって構成し、それに対応し
て、全体的に同様の技術を使用して反対の形をドープす
るように製造方法を変形することも可能である。
による検出器は、非常に広い活性面による問題を生ずる
ことなく、既に述べたように、大規模な工業的製造方法
によって製造できる。以上、本発明の2つの実施例のみ
について説明したが、本発明では様々な変形が可能であ
る。例えば、一連のNP+N層によって形成する代わり
に、一連のPN+P層によって構成し、それに対応し
て、全体的に同様の技術を使用して反対の形をドープす
るように製造方法を変形することも可能である。
【0029】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、大規
模な製造に適した構造の半導体粒子検出器および位置検
出器として動作できる半導体粒子検出器を提供すること
ができる。
模な製造に適した構造の半導体粒子検出器および位置検
出器として動作できる半導体粒子検出器を提供すること
ができる。
【図1】本発明による粒子検出器の一実施例である。
【図2】本発明による粒子検出器の他の実施例である。
【図3】従来の粒子検出器およびその検出器による粒子
検出装置である。
検出装置である。
20 検出器 21 P型層(埋込れたP+層) 22 上側N型層 23 下側N型層 24 P+接触領域 25、26 金属層 27 金属帯 31,32 N型表面領域 33 二酸化ケイ素層(SiO2 層)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピエロ ジョルジョ ファッリカ イタリア国 95129 カタニア ヴィア ヴー. オニーナ 80/エー
Claims (9)
- 【請求項1】 第1の型の伝導性(N)の第1の層(22)
と、第1の型の伝導性(N)の第2の層(23)と、前記第
1の層と第2の層との間に挿入されダイ(20)の端部から
所定の間隔で横方向に延びる第2の型の伝導性(P)の
第3の層(21)と、前記第1の層(22)および第2の層(23)
の上にそれぞれ配置された第1の層および第2の層と電
気的に接続する第1の電気接続手段(25,31) および第2
の電気接続手段(26,32) と、前記第3の層(21)と電気的
に接続する第3の電気接続手段(27,24) とからなる半導
体材料のダイ(20)に形成された粒子検出器において、前
記第3の電気接続手段が、ダイの前面から前記第3の層
(21)まで延びる第2の型の伝導性(P)の領域(24)と、
この領域(24)と表面が電気的に接触する電気接触手段(2
7)とから構成されるていることを特徴とする粒子検出
器。 - 【請求項2】 前記第1の層(22)が前記第2の層(2
3)よりも薄いことを特徴とする請求項1に記載の粒子
検出器。 - 【請求項3】 前記第2の型の伝導性(P)の領域(2
4)が、前記第3の層(21)の端部領域に接触し、前記
ダイ(20)の端部から所定の間隔で横方向に延びること
を特徴とする請求項1又は2に記載の粒子検出器。 - 【請求項4】 前記第1の層(22)と電気的に接続する
前記第1の電気接続手段が、互いに隔離された複数の導
電性材料の帯(25a〜25d)からなることを特徴とする
請求項1乃至3のいずれかに記載の粒子検出器。 - 【請求項5】 前記第1の層(22)と電気的に接続する
前記第1の電気接続手段が、互いに隔離された複数の接
触部材からなることを特徴とする、請求項1乃至3のい
ずれかに記載の粒子検出器。 - 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載された
粒子検出器と、前記第1、第2および第3の電気接続手
段に接続され、前記第1の層(22)と第3の層(23)の
間および前記第2の層(23)と第3の層(21)の間に形
成された2つの接合部を反対方向にバイアスし、これら
の接合部を通る電流を検出し、検出された電流と関連す
る信号を得て、これらの信号を処理し、これらの信号の
処理の結果を表示する手段(18,19, 7,V1,V2)を含
むことを特徴とする粒子検出装置。 - 【請求項7】 第1の型の伝導性(N)の半導体材料の
ダイの前面および後面に表面を有する第1の型の伝導性
の2つの層(22,23)の間に挿入される第2の型の伝導
性(P)の層(21)を形成するようなドーズ量およびエ
ネルギーで、ダイの前面からドーピング材料を注入する
工程と、前記2つの層(22,23)の表面に電気接続手段
(25,31;26,32)を形成する工程と、前記挿入された
層(21)と電気的に接続する電気接続手段(27,24)を
形成する工程とからなる粒子検出器を形成する方法にお
いて、前記挿入された層(21)と電気的に接続する電気
接続手段を形成する工程が、前記ダイの前面から前記挿
入された層まで延びる第2の型の伝導性(P)の領域
(24)を形成する工程と、この領域と表面が電気的に接
触する電気接触手段(27)を形成する工程とからなるこ
とを特徴とする粒子検出器を形成する方法。 - 【請求項8】 前記挿入された層(21)を形成するため
の注入工程の前に、前記第2の型の伝導性(P)の領域
(24)を形成する工程がドーピング材料を注入および拡
散することによって行われることを特徴とする、請求項
7に記載の方法。 - 【請求項9】 第1の型の伝導性(N)の基板の表面に
ドーピングすることによって第2の型の伝導性(P)の
層(21)を形成する工程と、前記基板上のエピタキシャ
ル成長によって前記第2の型の伝導性(P)の層(21)
上に第1の型の伝導性(N)の層(22)を形成する工程
と、前記基板の表面に電気接続手段(26,32;25,31)
を形成し、前記第2の型の伝導性(P)の層(21)との
接合部の表面と反対の表面にエピタキシャル層を形成す
る工程と、前記エピタキシャル層の自由表面から前記第
2の型の伝導性 (P)の層(21)まで延びる第2の型
の伝導性(P)の領域(24)の形成およびこの領域(2
4)と表面が電気的に接触する電気接触手段の形成によ
って、前記第2の型の伝導性(P)の層(21)と電気的
に接続する電気接続手段(27,24)を形成する工程とか
らなる、第1の型の伝導性(N)の基板から半導体材料
(20)のダイに粒子検出器を形成する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT95830060.0 | 1995-02-27 | ||
| EP95830060A EP0730304B1 (en) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | A semiconductor particle-detector and methods for the manufacture thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0923020A true JPH0923020A (ja) | 1997-01-21 |
| JP2854550B2 JP2854550B2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=8221859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8039997A Expired - Fee Related JP2854550B2 (ja) | 1995-02-27 | 1996-02-27 | 半導体粒子検出器およびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5854506A (ja) |
| EP (1) | EP0730304B1 (ja) |
| JP (1) | JP2854550B2 (ja) |
| DE (1) | DE69523285D1 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69935664D1 (de) | 1999-06-15 | 2007-05-10 | St Microelectronics Srl | Monolithischer Halbleiterteilchendetektor und Verfahren zu seiner Herstellung |
| SE519103C2 (sv) * | 2000-06-02 | 2003-01-14 | Sitek Electro Optics Ab | Strålningspositionsdetektor |
| US6545330B1 (en) | 2000-07-12 | 2003-04-08 | International Business Machines Corporation | On chip alpha-particle detector |
| US6717146B2 (en) * | 2001-05-24 | 2004-04-06 | Applied Materials, Inc. | Tandem microchannel plate and solid state electron detector |
| US7148485B2 (en) * | 2004-05-28 | 2006-12-12 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Low-energy charged particle detector |
| CN101401208A (zh) * | 2006-03-15 | 2009-04-01 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于辐射检测的半导体器件 |
| RU2383968C2 (ru) * | 2006-03-20 | 2010-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ПИКСЕЛЬ" | Интегральная би-моп ячейка детектора излучений |
| US20080054180A1 (en) * | 2006-05-25 | 2008-03-06 | Charles Silver | Apparatus and method of detecting secondary electrons |
| DE602006018272D1 (de) * | 2006-06-05 | 2010-12-30 | St Microelectronics Srl | DELTA E-E-Strahlungsdetektor mit Isolationsgräben und seine Herstellungsmethode |
| US8642944B2 (en) * | 2007-08-31 | 2014-02-04 | Schlumberger Technology Corporation | Downhole tools with solid-state neutron monitors |
| US8158449B2 (en) * | 2008-10-08 | 2012-04-17 | International Business Machines Corporation | Particle emission analysis for semiconductor fabrication steps |
| EP3821276B1 (en) | 2018-07-12 | 2023-10-18 | Istituto Nazionale di Fisica Nucleare | Silicon carbide ionizing radiation detector |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6175569A (ja) * | 1984-09-21 | 1986-04-17 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置 |
| JPS6437879A (en) * | 1987-07-17 | 1989-02-08 | Suisse Electronique Microtech | Ionized particle detector |
| JPH06302844A (ja) * | 1993-04-19 | 1994-10-28 | Sharp Corp | 受光素子 |
| JPH06310702A (ja) * | 1993-04-26 | 1994-11-04 | Matsushita Electron Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4174562A (en) * | 1973-11-02 | 1979-11-20 | Harris Corporation | Process for forming metallic ground grid for integrated circuits |
| US4055765A (en) * | 1976-04-27 | 1977-10-25 | The Ohio State University | Gamma camera system with composite solid state detector |
| JPH01117375A (ja) * | 1987-10-30 | 1989-05-10 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体装置 |
| NL8900343A (nl) * | 1989-02-13 | 1990-09-03 | Univ Delft Tech | Plaatsgevoelige stralingsdetector. |
| US5286986A (en) * | 1989-04-13 | 1994-02-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having CCD and its peripheral bipolar transistors |
-
1995
- 1995-02-27 EP EP95830060A patent/EP0730304B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-02-27 DE DE69523285T patent/DE69523285D1/de not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-02-27 JP JP8039997A patent/JP2854550B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-02-27 US US08/607,511 patent/US5854506A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6175569A (ja) * | 1984-09-21 | 1986-04-17 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置 |
| JPS6437879A (en) * | 1987-07-17 | 1989-02-08 | Suisse Electronique Microtech | Ionized particle detector |
| JPH06302844A (ja) * | 1993-04-19 | 1994-10-28 | Sharp Corp | 受光素子 |
| JPH06310702A (ja) * | 1993-04-26 | 1994-11-04 | Matsushita Electron Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
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|---|---|
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| EP0730304B1 (en) | 2001-10-17 |
| EP0730304A1 (en) | 1996-09-04 |
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