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JPS6035834B2 - Semiconductor device for radiation detection - Google Patents
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JPS6035834B2 - Semiconductor device for radiation detection - Google Patents

Semiconductor device for radiation detection

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Publication number
JPS6035834B2
JPS6035834B2 JP54164560A JP16456079A JPS6035834B2 JP S6035834 B2 JPS6035834 B2 JP S6035834B2 JP 54164560 A JP54164560 A JP 54164560A JP 16456079 A JP16456079 A JP 16456079A JP S6035834 B2 JPS6035834 B2 JP S6035834B2
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JP
Japan
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case
semiconductor
junction
electrode
semiconductor substrate
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JP54164560A
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JPS5687380A (en
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好仁 雨宮
孝之 菅田
宜彦 水島
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F30/00Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20Individual 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
    • H10F30/21Individual 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 the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H10F30/22Individual 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 the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
    • H10F30/221Individual 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 the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a PN homojunction

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  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光、X線、y線、荷電粒子、核分裂片などの
幅射線を電気的に検出するために用いる幅射線検出用半
導体装道の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in a semiconductor device for detecting radiation radiation, which is used to electrically detect radiation radiation such as light, X-rays, y-rays, charged particles, and nuclear fission fragments.

このような幅射線検出用半導体装置として、従来、第1
図に示すような、例えばP型のゲルマニウムでなる半導
体基板1内に、その主面2側から、N型の半導体領域3
が、PN接合4を形成するように形成され、一方、半導
体基板1の主面2上に、例えばSi02でなる薄い保護
層5が形成され、その保護層5に、半導体領域3上の領
域において、環状の窓6が穿談され、しかして、半導体
領域3に、窓6を通じて、環状の電極7がオーミックに
付され、また、半導体基板1の主面2と対向している他
の主面8上に、電極9がオーミックに付されている構成
を有するものが提案されている。
Conventionally, as such a semiconductor device for detecting beam radiation, the first
As shown in the figure, an N-type semiconductor region 3 is formed in a semiconductor substrate 1 made of, for example, P-type germanium from the main surface 2 side.
is formed to form a PN junction 4, and on the other hand, a thin protective layer 5 made of, for example, Si02 is formed on the main surface 2 of the semiconductor substrate 1. , an annular window 6 is pierced, and an annular electrode 7 is ohmically attached to the semiconductor region 3 through the window 6, and another main surface facing the main surface 2 of the semiconductor substrate 1 8 has been proposed in which an electrode 9 is ohmically attached.

また、第1図との対応部分に同一符号を付して示してい
る第2図に示すような、例えばP型のゲルマニウムでな
る半導体基板1内に、その主面2側から、N型の半導体
領域3が、PN接合4を形成するように形成され、また
、半導体基板1内に、同様に、主面2側から、N型の半
導体領域10が、同様に、PN接合11を形成するよう
に、且つ半導体領域3をその外側からそれと連接して取
囲むように、半導体領域3に比し大なる深さを以つて、
環状に、所謂ガードリングとして形成され、一方、半導
体基板1の主面2上に、例えばSi02でなる薄い保護
層5が形成され、その保護層5に、例えば半導体領域1
0上の位置において、環状の窓6が穿設され、しかして
、半導体領域10‘こ、窓6を通じて、環状の電極7が
オーミックに付され、また、半導体基板1の主面2と対
向している他の主面8上に、電極9がオーミツクに付さ
れている構成を有するものも提案されている。
Further, as shown in FIG. 2, in which parts corresponding to those in FIG. A semiconductor region 3 is formed to form a PN junction 4, and an N-type semiconductor region 10 similarly forms a PN junction 11 in the semiconductor substrate 1 from the main surface 2 side. With a depth greater than that of the semiconductor region 3, so as to connect and surround the semiconductor region 3 from the outside,
On the other hand, a thin protective layer 5 made of Si02, for example, is formed on the main surface 2 of the semiconductor substrate 1, and a semiconductor region 1, for example, is formed in an annular shape as a so-called guard ring.
An annular window 6 is formed at a position above the semiconductor region 10', and an annular electrode 7 is ohmically attached to the semiconductor region 10' through the window 6, and also faces the main surface 2 of the semiconductor substrate 1. Another structure has been proposed in which an electrode 9 is attached to an ohmik on another main surface 8.

さらに、第1図及び第2図との対応部分に同一符号を付
して示している第3図に示すような、例えばP型のゲル
マニウムでなる半導体基板1の主面2上に、例えばSi
02でなる保護層5が形成され、その保護層5に、比較
的大なる窓6が穿設され、しかして、半導体基板1の主
面2上に、半導体基板1との間でショットキ接合を形成
し得る金属でなる電極を兼ねている金属層12が、ショ
ットキ接合13を形成するように形成され、一方、半導
体基板1の主面2と対向している他の主面8上に、電極
9がオーミックに付されている構成を有するものも提案
されている。
Further, as shown in FIG. 3, in which parts corresponding to those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, Si
02 is formed, a relatively large window 6 is formed in the protective layer 5, and a Schottky junction is formed between the main surface 2 of the semiconductor substrate 1 and the semiconductor substrate 1. A metal layer 12 that also serves as an electrode made of a metal that can be formed is formed to form a Schottky junction 13, while an electrode is formed on the other main surface 8 facing the main surface 2 of the semiconductor substrate 1. A structure in which 9 is attached to ohmic has also been proposed.

ところで、第1図及び第2図に示す幅射線検出用半導体
装置の場合、電極7及び接地間に負荷15を接続し、且
つ電極9及び俊地間に電極9側を負とするバイアス電源
16を接続して、第1図の場合PN接合4に、第2図の
場合PN酸合4及び11に所定の動作用逆バイアス電圧
を与え、しかして、半導体基板1内に、第1図の場合P
N接合4から拡がる、第2図の場合PN接合4及び1
1から拡がる空乏層17を得、また、第3図に示す幅射
線検出用半導体装置の場合、金属層12を電極として、
それと接地との間に負荷15を接続し、且つ第1図及び
第2図の場合と同様に電極9及び接地間に電極9側を負
とするバイアス用電源16を接続して、ショットキ接合
13に所定の動作用逆バイアス電源を与え、しかして、
半導体基板1内に、ショットキ接合13から舷から拡が
る空乏層17を得、そして、このように空乏層17を得
た状態で、第1図、第2図及び第3図に示す幅射線検出
用半導体装置のいずれの場合でも、上述したように得ら
れている空乏層17内に、半導体基板1の主面2側、幅
射線を入射させれば、負荷15に、幅射線の入射量に応
じた電源を供給し得る。
Incidentally, in the case of the semiconductor device for detecting beam radiation shown in FIGS. 1 and 2, a load 15 is connected between the electrode 7 and the ground, and a bias power source is connected between the electrode 9 and the ground with the electrode 9 side being negative. 16 to apply a predetermined operational reverse bias voltage to the PN junction 4 in the case of FIG. 1 and to the PN junctions 4 and 11 in the case of FIG. If P
Spreading out from N junction 4, in the case of Fig. 2, PN junctions 4 and 1
1, and in the case of the semiconductor device for detecting beam radiation shown in FIG. 3, the metal layer 12 is used as an electrode.
A load 15 is connected between it and the ground, and a bias power supply 16 with the electrode 9 side being negative is connected between the electrode 9 and the ground as in the case of FIGS. 1 and 2, and the Schottky junction 13 gives a reverse bias power supply for a given operation, and then
A depletion layer 17 extending from the Schottky junction 13 from the side is obtained in the semiconductor substrate 1, and with the depletion layer 17 obtained in this way, the beam detection shown in FIGS. 1, 2, and 3 is performed. In any case of a semiconductor device for use in semiconductor devices, if a lateral ray is incident on the main surface 2 side of the semiconductor substrate 1 into the depletion layer 17 obtained as described above, the lateral ray will be incident on the load 15. It can supply power according to the amount.

従って、第1図、第2図及び第3図に示す幅射線検出用
半導体装置は、幅射線検出用装置としての機能を呈する
Therefore, the semiconductor device for ray detection shown in FIGS. 1, 2, and 3 functions as a ray detection device.

しかしながら、第1図、第2図及び第3図に示す幅射線
検出用半導体装置のいずれの場合でも、{aー 半導体
基板1の主面2上における、上述したように得られる空
乏層17が臨む領域Aの表面準位から、半導体基板1の
主面側に生成されるキャリア(この場合、半導体基板1
がP型であるので電子)が、第1図の場合半導体層3に
、第2図の場合半導体層10を介して半導体層3に、第
3図の場合金属層12に到達することによるキャリア電
流成分と、‘b’半導体基板1の主面2上における、空
乏層17が臨む領域Aの外縁位置からキャリアの拡散距
離だけとった位魔までの間の領域bの表面準位から、同
様に、半導体基板1の主面側に生成される同様のキャリ
アが、空乏層17まで拡散して生じ、そして、そのキャ
リアが、空乏層17を通って、上述したように、第1図
及び第2図の場合半導体層3に、第3図の場合金属層1
2に到達することによるキャリア拡散電流成分とからな
る表面漏れ電流が、負荷15に脂電流の一として流れ、
しかして、それが無視し得ないものであった。
However, in any case of the semiconductor device for ray detection shown in FIGS. 1, 2, and 3, the depletion layer 17 obtained as described above on the main surface 2 of the semiconductor substrate 1 Carriers generated on the main surface side of the semiconductor substrate 1 from the surface level of the region A facing
is P type, so electrons) reach the semiconductor layer 3 in the case of FIG. 1, the semiconductor layer 3 via the semiconductor layer 10 in the case of FIG. 2, and the metal layer 12 in the case of FIG. Similarly, from the current component and the surface level of region b on the main surface 2 of the semiconductor substrate 1, from the outer edge of region A where the depletion layer 17 faces to the distance corresponding to the carrier diffusion distance, Similar carriers generated on the main surface side of the semiconductor substrate 1 are generated by diffusing to the depletion layer 17, and the carriers pass through the depletion layer 17, as described above, in FIGS. In the case of Fig. 2, the semiconductor layer 3, in the case of Fig. 3, the metal layer 1.
2, a surface leakage current consisting of a carrier diffusion current component flows to the load 15 as a fat current,
However, it was something that could not be ignored.

とくに、半導体基板1がゲルマニウムでなる場合、一般
に、その表面状態が、比較的不安定であるため、なおさ
らであった。
This is especially true when the semiconductor substrate 1 is made of germanium, since its surface condition is generally relatively unstable.

また、全体を小型化させるために、第1図及び第2図の
場合PN接合4の面積を、第3図の場合ショットキ接合
13の面積を小とすれば、それに応じて上述した表面漏
れ電流の、負荷15に得られる幅射線の入射量に応じた
電流に対する割合が、大になるため、なおさらであった
Furthermore, in order to reduce the overall size, if the area of the PN junction 4 in FIGS. 1 and 2 is made small, and the area of the Schottky junction 13 in FIG. This is especially the case since the ratio of the current to the current depending on the amount of incident beams obtained on the load 15 becomes large.

よって、本発明は、第1図、第2図及び第3図で上述し
た幅射線検出用半導体装置を基礎としているが、階電流
の一部とての表面漏れ電流が、無視し得るものとしてし
か得られない、という新規な幅射線検出用半導体装置を
提案せんとするもので、以下、詳述するところから明ら
かとなるであろう。
Therefore, although the present invention is based on the semiconductor device for detecting beam radiation described above in FIGS. 1, 2, and 3, the surface leakage current as a part of the floor current is negligible. This will become clear from the detailed description below.

第4図、第5図及び第6図は、それぞれ第1図、第2図
及び第3図で上述した従来の幅射線検出用半導体装置を
基礎としている本発明による幅射線検出用半導体装置の
実施例を示し、それぞれ第1図、第2図及び第3図との
対応部分には同一符号を付して示すが、第4図の場合、
半導体基板1内に、その主面2側から、半導体領域3と
同じ導電型を有するN型の半導体領域20が、PN接合
21を形成するように、且つ半導体領域3をそれと連接
することないこ外側から取囲むように形成されているこ
とを除いて、第1図の場合と同様の構成されていること
を除いて、第1図の場合と同様の構成を有する。
4, 5, and 6 show a semiconductor device for ray detection according to the present invention, which is based on the conventional semiconductor device for ray detection described above in FIGS. 1, 2, and 3, respectively. An embodiment of the apparatus is shown, and parts corresponding to those in FIGS. 1, 2, and 3 are given the same reference numerals, but in the case of FIG. 4,
In the semiconductor substrate 1, from the main surface 2 side, an N-type semiconductor region 20 having the same conductivity type as the semiconductor region 3 forms a PN junction 21, and the semiconductor region 3 is not connected thereto. It has the same configuration as in FIG. 1 except that it is formed so as to surround it from the outside.

また、第5図の場合、半導体基板内に、その主面2側か
ら、第4図の場合に準じて、N型の半導体領域20が、
PN接合21を形成するように、且つ半導体領域3を半
導体領域10とともにそれら半導体領域3及び10と連
接することないこ外側から取囲むように形成されている
ことを除いて、第2図の場合と同様の構成を有する。
In addition, in the case of FIG. 5, an N-type semiconductor region 20 is formed in the semiconductor substrate from the main surface 2 side, similar to the case of FIG.
In the case of FIG. 2, except that the semiconductor region 3 is formed with the semiconductor region 10 so as to form a PN junction 21 and to surround it from the outside without being connected to the semiconductor regions 3 and 10. It has a similar configuration.

さらに、第6図の場合、半導体基板1の主面2上に、半
導体基板1とショットキ接合を形成し得る金属でなる金
属層22が、ショットキ接合23を形成するように、且
つ金属層12をそれと連接することないこ外側から取囲
むように形成されていることを除いて、第3図の場合と
同様の構成を有する。
Furthermore, in the case of FIG. 6, the metal layer 22 made of a metal capable of forming a Schottky junction with the semiconductor substrate 1 is formed on the main surface 2 of the semiconductor substrate 1 so as to form a Schottky junction 23, and the metal layer 12 is It has the same structure as that shown in FIG. 3, except that it is surrounded from the outside without being connected to it.

ただし、第4図及び第5図の場合、絶縁層5に、半導体
領域20を外部に臨ませる窓24が穿設され、しかして
、半導体領域20に、窓24を通じて電極25が付され
ている。
However, in the case of FIGS. 4 and 5, a window 24 is provided in the insulating layer 5 to expose the semiconductor region 20 to the outside, and an electrode 25 is attached to the semiconductor region 20 through the window 24. .

以上が、第1図、第2図及び第3図で上述した従来の幅
射線検出用半導体装置を基礎としている、本発明による
幅射線検出用半導体装置の実施例の構成である。
The above is the configuration of the embodiment of the semiconductor device for ray detection according to the present invention, which is based on the conventional semiconductor device for ray detection described above in FIGS. 1, 2, and 3.

このような第4図、第5図及び第6図で上述した構成を
有する本発明による幅射線検出用半導体袋魔によれば、
それらが、それぞれ上述した事項を除いて、第1図、第
2図及び第3図で上述した従来の幅射線検出用半導体装
置と同機の構成を有するので、第4図及び第5図に示す
幅射線検出用半導体装置の場合、それぞれ第1図及び第
2図で上述した従釆の幅射線検出用半導体装置の場合と
同様に、電極7及び接地間に負荷15を接続し、且つ電
極9及び接地間に電極9側を負とするバイアス用電源1
6を接続して、第4図の場合PN接合4に、第5図の場
合PN接合4及び1 1に所定の動作用逆バイアス電圧
を与え、しかして、半導体基板1内に、第4図の場合P
N接合4から、第5図の場合PN接合4及び1 1から
拡がる空乏層17を得、また、第6図に示す幅射線検出
用半導体装置の場合、第3図で上述した従来の幅射線検
出用半導体装置の場合と同様に、金属層12及び接地間
に負荷15を接続し、且つ電極9及び接地間に電極9側
を負とするバイアス用電源16を接続して、ショツトキ
接合13に所定の動作用逆バイアス電圧を与え、しかし
て、半導体基板1内に、ショットキ接合13から拡がる
空乏層17を得、そして、このように空乏層17を得た
状態で、第4図、第5図及び第6図のいずれの場合でも
、上述したように得られる空乏層17内に、半導体基板
1の主面2側から幅射線を入射せしめれば、負荷15に
、幅射線の入射量に応じた電流を供給し得る。
According to the semiconductor device for ray detection according to the present invention having the configuration described above in FIGS. 4, 5, and 6,
Since they have the same configuration as the conventional semiconductor device for beam detection shown in FIGS. 1, 2, and 3, except for the matters mentioned above, FIGS. In the case of the semiconductor device for ray detection shown in FIG. In addition, a bias power supply 1 is provided between the electrode 9 and the ground, with the electrode 9 side being negative.
6 and apply a predetermined operating reverse bias voltage to the PN junction 4 in the case of FIG. 4 and to the PN junctions 4 and 11 in the case of FIG. If P
From the N junction 4, a depletion layer 17 extending from the PN junctions 4 and 11 in the case of FIG. 5 is obtained, and in the case of the semiconductor device for beam detection shown in FIG. As in the case of the semiconductor device for radiation detection, a load 15 is connected between the metal layer 12 and the ground, and a bias power source 16 with the electrode 9 side being negative is connected between the electrode 9 and the ground to form a Schottky junction. 13 is applied with a predetermined operating reverse bias voltage, a depletion layer 17 extending from the Schottky junction 13 is obtained in the semiconductor substrate 1, and with the depletion layer 17 obtained in this manner, FIG. In either case of FIG. 5 or FIG. It is possible to supply a current according to the amount of incident light.

従って、第4図、第5図及び第6図に示す本発明による
幅射線検出用半導体装置の場合も、第1図、第2図及び
第3図で上述した従来の幅射線検出用半導体装置の場合
と同様に、幅射線検出用装置としての機能を呈する。
Therefore, in the case of the semiconductor device for lateral ray detection according to the present invention shown in FIGS. 4, 5, and 6, the conventional lateral ray detection semiconductor device shown in FIGS. As in the case of a semiconductor device, it functions as a ray detection device.

しかしながら、第4図、第5図及び第6図に示す本発明
による幅射線検出用半導体装置の場合、第4図及び第5
図の場合PN接合21を形成している半導体層20及び
それにオーミックに付された電極25を、第6図の場合
ショットキ接合23を形成している電極を兼ねた金属層
22を有するので、第4図及び第5図の場合電極25及
び接地間に、第6図の場合金属層22及び接地間に抵抗
26を接続すれば、第4図及び第5図の場合PN接合2
1に、第6図の場合ショットキ接合23に上述した動作
用逆バイアス電圧と同じ逆バイアス電圧が与えられるた
め、第4図の場合半導体領域3及び20間、第5図の場
合半導体領域10及び20間、第6図の場合金属層12
及び22間の距離を適当に選んでおくことによって、半
導体基板1内に、上述したように得られる空乏層17に
連接してなる空乏層27が、第4図及び第5図の場合P
N接合21から、第6図の場合ショットキ接合23から
拡がって得られる。
However, in the case of the semiconductor device for width ray detection according to the present invention shown in FIGS. 4, 5, and 6,
In the case of the figure, there is a semiconductor layer 20 forming a PN junction 21 and an electrode 25 attached thereto ohmically, whereas in the case of FIG. If a resistor 26 is connected between the electrode 25 and the ground in the case of FIGS. 4 and 5, and between the metal layer 22 and the ground in the case of FIG.
1, since the same reverse bias voltage as the operating reverse bias voltage mentioned above is applied to the Schottky junction 23 in the case of FIG. 6, the voltage between the semiconductor regions 3 and 20 in the case of FIG. 20, in the case of FIG. 6 the metal layer 12
By appropriately selecting the distance between P and 22, the depletion layer 27 formed in the semiconductor substrate 1 and connected to the depletion layer 17 obtained as described above is formed in the case of P in FIGS. 4 and 5.
It is obtained by extending from the N junction 21 or, in the case of FIG. 6, from the Schottky junction 23.

また、このように空乏層27が得られれば、‘a} 半
導体基板1の主面2上における、空乏層27が臨む、第
4図及び第5図の半導体領域20の、第6図の場合ショ
ットキ接合23の外縁位置から外側の領域A′の表面準
位から生成されるキャリアが、第4図及び第5図の場合
半導体領域20‘こ、第6図の場合金属層22に到達す
ることによるキャリア電流成分と、‘b} 半導体基板
1の主面2上における、領域A′の外縁位置からキャリ
アの拡散距離だけとった位置までの間の領域8の表面準
位から生成されるキャリアが、空乏層27まで拡散して
生じ、そのキャリアが、空乏層27を通って、上述した
ように、第4図及び第6図の場合半導体領域2川こ、第
6図の場合金属層22に到達することによるキャリア拡
散電流成分と、{c} 半導体基板1の主面2上におけ
る、第4図の場合半導体領域3及び20間、第5図の場
合半導体領域10及び20間、第6図の場合ショツトキ
接合13及び23間の領域Cの表面準位から生成される
キャリアが、第4図の場合半導体領域3及び201こ、
第5図の場合半導体領域3,10及び20に、第6図の
場合金属層12及び22に到達することによるキャリア
電流成分と、からなる表面漏れ電流が生ずる。
Moreover, if the depletion layer 27 is obtained in this way, 'a} In the case of FIG. 6 of the semiconductor region 20 of FIGS. 4 and 5, where the depletion layer 27 faces the main surface 2 of the semiconductor substrate 1, Carriers generated from the surface level of the region A' outside the outer edge position of the Schottky junction 23 reach the semiconductor region 20' in the case of FIGS. 4 and 5, and the metal layer 22 in the case of FIG. 'b} The carriers generated from the surface level of the region 8 on the main surface 2 of the semiconductor substrate 1 between the outer edge position of the region A' and the position corresponding to the carrier diffusion distance are , which are generated by diffusion to the depletion layer 27, and the carriers pass through the depletion layer 27 to the semiconductor region 2 in the case of FIGS. 4 and 6, and to the metal layer 22 in the case of FIG. The carrier diffusion current component due to reaching {c} on the main surface 2 of the semiconductor substrate 1, between the semiconductor regions 3 and 20 in the case of FIG. 4, between the semiconductor regions 10 and 20 in the case of FIG. In the case of FIG. 4, the carriers generated from the surface level of the region C between the Schottky junctions 13 and 23 are
A surface leakage current is generated in the semiconductor regions 3, 10, and 20 in the case of FIG. 5, and consists of a carrier current component due to reaching the metal layers 12 and 22 in the case of FIG.

しかしながら、この場合、半導体基板1の領域C下の領
域には、電位障壁が形成されているので、その表面漏れ
電流中、領域Cの表面準泣から生成されるキャリアに基
くキャリア電流成分のほぼ半分が、その電流成分になる
キャリアが第4図の場合半導体領域3に、第5図の場合
半導体領域3及び10‘こ、第6図の場合金属層12に
到達するので、第4図及び第5図の場合電極7を、第6
図の場合金属層12を通って負荷15に流れるとしても
、領域Cの表面準位から生成されるキャリアに塞くキャ
リア電流成分の他のほぼ半分と、領域A′の表面準位か
ら生成されるキャリアに塞くキャリア電流成分と、領域
B′の表面準位から生成されるキャリアに塞くキャリア
拡散電流成分とは、それらの電流成分になるキャリアが
、第4図の場合半導体領域3に、第5図の場合半導体領
域3及び10に、第6図の場合金属層12に吸収されな
いで、第4図及び第5図の場合半導体領域20‘こ、第
6図の場合金属層22に吸収され、よって、第4図及び
第5図の場合電極7を、第6図の場合金属層12を通っ
て流れず、第4図及び第5図の場合電極25を、第6図
の場合金属層を通って抵抗26に流れる。
However, in this case, since a potential barrier is formed in the region below region C of semiconductor substrate 1, almost all of the carrier current component based on carriers generated from surface leakage in region C in the surface leakage current is Half of the carriers, which become the current component, reach the semiconductor region 3 in the case of FIG. 4, the semiconductor regions 3 and 10' in the case of FIG. 5, and the metal layer 12 in the case of FIG. In the case of FIG. 5, the electrode 7 is
In the case of the figure, even though it flows through the metal layer 12 to the load 15, the other half of the carrier current component blocks the carriers generated from the surface level of region C, and the other half of the carrier current component is generated from the surface level of region A'. The carrier current component that blocks the carriers generated from the surface level of region B' and the carrier diffusion current component that blocks the carriers generated from the surface level of region B' are the carrier current components that block the carriers generated from the surface level of region B'. , in the semiconductor regions 3 and 10 in the case of FIG. 5, and in the metal layer 12 in the case of FIG. is absorbed and therefore does not flow through the electrode 7 in the case of FIGS. 4 and 5, through the metal layer 12 in the case of FIG. 6, and through the electrode 25 in the case of FIGS. It flows through the metal layer to resistor 26.

しかして、領域Cの表面準位から生成されるキャリアに
塞く、負荷15に流れるキャリア電流成分は、第1図〜
第3図で上述した従来の場合での領域Aの表面準位から
生成されるキャリア電流成分に対応している。
Therefore, the carrier current component flowing through the load 15, which blocks the carriers generated from the surface states of the region C, is as shown in FIGS.
This corresponds to the carrier current component generated from the surface level of region A in the conventional case described above in FIG.

従って、第4図〜第6図で上述した本発明による幅射線
検出用半導体装置によれば、晴電流の一部としての表面
漏れ電流が、無視し得るものとしてしか得られない、と
いう大なる特徴を有する。
Therefore, according to the semiconductor device for detecting beam radiation according to the present invention described above with reference to FIGS. It has the following characteristics.

ちなみに、第1図〜第3図で上述した従来の幅射線検出
用半導体装置の場合、階電流の一部としての表面漏れ電
流が、0.25〃Aである場合、第4図〜第6図で上述
した本発明による幅射線検出用半導体装置の場合、階電
流の一部としての表面漏れ電流が、0.04仏Aであっ
た。また、ちなみに、第5図で上述した本発明による幅
射線検出用半導体装置と見掛上同様の構成を有している
が、半導体領域20が半導体領域10に対して、電極9
及び25間に電極9及び7に与える動作用逆バイアス電
圧と同じ逆バイアス電圧を与えたときに半導体基板1内
にPN接合21から拡がって得られる空乏層27カギP
N接合4及び1 1から拡がって得られる空乏層17と
連接して得られない、という大きな距離を保っている本
発明によらざる幅射線検出用半導体装置の場合、半導体
基板1の空乏層17及び27間の領域の表面準&から生
成されるキャリア電流成分の一部が半導体領域20に吸
収されることによって、その分、表面漏れ電流が半導体
領域20を設けない場合に比し少ないとしても、半導体
基板1の空乏層17が形成されている領域の表面準位か
ら生成されるキャリア電流成分は、ほとんど半導体領域
20に吸収されないので、表面漏れ電流が、第4図、第
5図及び第6図で上述した本発明による幅射線検出用半
導体装置の場合のように無視し得るものとはならない。
Incidentally, in the case of the conventional semiconductor device for detecting beam radiation as described above in FIGS. 1 to 3, if the surface leakage current as a part of the floor current is 0.25 A, the In the case of the semiconductor device for detecting beam radiation according to the present invention described above in FIG. 6, the surface leakage current as a part of the floor current was 0.04 French A. Incidentally, although the structure is apparently similar to that of the semiconductor device for detecting rays of radiation according to the present invention described above in FIG.
When the same reverse bias voltage as the operating reverse bias voltage applied to the electrodes 9 and 7 is applied between the electrodes 9 and 7, a depletion layer 27 is obtained by expanding from the PN junction 21 in the semiconductor substrate 1.
In the case of a semiconductor device for beam detection not according to the present invention in which the depletion layer 17 obtained by expanding from the N junctions 4 and 11 is maintained at a large distance so that it cannot be obtained by being connected, the depletion layer of the semiconductor substrate 1 As a part of the carrier current component generated from the surface semi-conductor in the region between 17 and 27 is absorbed by the semiconductor region 20, the surface leakage current is reduced by that much compared to the case where the semiconductor region 20 is not provided. Also, since the carrier current component generated from the surface level of the region of the semiconductor substrate 1 where the depletion layer 17 is formed is hardly absorbed by the semiconductor region 20, the surface leakage current is as shown in FIGS. This does not become negligible as in the case of the semiconductor device for ray detection according to the present invention described above with reference to FIG.

なお、上述においては、本発明の僅かな例を示したに留
まり、第4図及び第5図で上述した構成において、その
半導体領域20及びそれに付された電極25の構成を、
第6図で上述した構成における金属層22の構成に置換
している、または、逆に、第6図で上述した構成におけ
る金属層22の構成を、第4図及び第5図の構成におけ
る半導体領域20及びそれに付された電極25の構成に
置換している構成とすることもでき、その他、本発明の
精神を脱することないこ、種々の変型、変更をなし得る
であろう。
Note that the above description has only shown a few examples of the present invention, and in the configuration described above in FIGS. 4 and 5, the configuration of the semiconductor region 20 and the electrode 25 attached thereto is as follows.
The configuration of the metal layer 22 in the configuration described above in FIG. 6 is replaced with the configuration of the metal layer 22 in the configuration described above in FIG. The configuration of the region 20 and the electrode 25 attached thereto may be replaced, and various other modifications and changes may be made without departing from the spirit of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第2図及び第3図は、それぞれ従来の幅射線検
出用半導体装置を示す略線的断面図である。 第4図、第5図及び第6図は、それぞれ本発明による幅
射線検出用半導体装置の実施例を示す略線的断面図であ
る。1・・・・・・半導体基板、2・・・・・・主面、
3,20・…・・半導体領域、4,11,21・・・…
PN接合、7,9,25……電極、12,22・・・…
金属層、13,23…・・・ショットキ酸合。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図
FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 3 are schematic cross-sectional views each showing a conventional semiconductor device for detecting beam radiation. FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 6 are schematic cross-sectional views each showing an embodiment of a semiconductor device for detecting beam radiation according to the present invention. 1...Semiconductor substrate, 2...Main surface,
3, 20... Semiconductor region, 4, 11, 21...
PN junction, 7, 9, 25... electrode, 12, 22...
Metal layer, 13, 23... Schottky acid synthesis. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 第1の導電型を有し且つ第1の電極が付されている
半導体基板内にその主両側から第1の導電型とは逆の第
2の導電型を有し且つ第2の電極が付されている第1の
半導体領域が第1のPN接合を形成するように、または
上記半導体基板の主面上に上記第2の電極を兼ねている
第1の金属層が第1のシヨツトキ接合を形成するように
形成されている構成を有する幅射線検出用半導体装置に
おいて、 上記半導体基板内にその主面側から上記第1
の半導体領域と同じ第2の導電型を有し且つ第3の電極
が付されている第2の半導体領域が第2のPN接合を形
成するように、または上記半導体基板の主面上に上記第
3の電極を兼ねている第2の金属層が第2のシヨツトキ
接合を形成するように、且つ上記第1の半導体領域また
は上記第1の金属層をそれと連接することなしに外側よ
り取囲むように形成され、 上記第2の半導体領域また
は上記第2の金属層が、上記第1の半導体領域または上
記第1の金属層に対して、上記第1及び第3の電極間に
上記第1及び第2の電極間に与える動作用逆バイアス電
圧と同じ逆バイアス電圧を与えたときに上記半導体基板
内に上記第2のPN接合または上記第2のシヨツトキ接
合から拡がつて得られる第2の空乏層が上記第1のPN
接合または上記第1のシヨツトキ接合から拡がつて得ら
れる第1の空乏層と連接して得られるのに十分な距離を
保つていることを特徴とする幅射線検出用半導体装置。
1 A semiconductor substrate having a first conductivity type and having a first electrode attached thereto has a second conductivity type opposite to the first conductivity type from both main sides of the semiconductor substrate and a second electrode having a second conductivity type opposite to the first conductivity type. A first semiconductor region attached thereto forms a first PN junction, or a first metal layer doubling as the second electrode on the main surface of the semiconductor substrate forms a first shot junction. In the semiconductor device for detecting radial rays, the first beam is inserted into the semiconductor substrate from the main surface side thereof.
A second semiconductor region having the same second conductivity type as the semiconductor region and to which a third electrode is attached forms a second PN junction, or on the main surface of the semiconductor substrate. A second metal layer, which also serves as a third electrode, surrounds the first semiconductor region or the first metal layer from the outside so as to form a second shot junction without being connected thereto. The second semiconductor region or the second metal layer is formed between the first and third electrodes with respect to the first semiconductor region or the first metal layer. and a second PN junction obtained by expanding from the second PN junction or the second Schottky junction into the semiconductor substrate when the same reverse bias voltage as the operating reverse bias voltage is applied between the second electrodes. The depletion layer is the first PN
1. A semiconductor device for detecting beam radiation, characterized in that the semiconductor device maintains a distance sufficient to be connected to a first depletion layer obtained by expanding from a junction or the first shot junction.
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