(57)【要約】【課題】信頼性及び歩留まりを向上させる。【解決手段】ｉ層（１）とそのｉ層（１）を取り巻くｐ層（５）とを有する略円柱状の半導体の一方の底面の中央部分にｎ面電極（３）を有し、他方の底面にｐ面電極（７）を有し、ｎ面電極（３）の周囲から半導体の周面までの底面を、ｎ面電極（３）の周囲から半導体の周面へと下がるテーパ面（８）とする。【効果】ドリフトの際にｉ層（１）が半導体の周面にまで広がってｉ層露出部が生じても、テーパ面（８）を形成するためにｉ層露出部が除去されてしまい、ｉ層（１）の周面全部をｐ層（５）が筒状に取り巻く構造を確保できる。これにより、信頼性および歩留まりを向上させることが出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｉ層とそのｉ層を取り巻くｐ層とを有する略円柱状の半導体の一方の底面の中央部分にｎ面電極を有し、他方の底面にｐ面電極を有する半導体Ｘ線検出素子であって、前記ｎ面電極の周囲から前記半導体の周面までの底面を、前記ｎ面電極の周囲から前記半導体の周面へと下がるテーパ面としたことを特徴とする半導体Ｘ線検出素子。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体Ｘ線検出素子において、X線有感領域であるi層の面積の最小部が２０平方ｍｍ以上であり、前記ｎ面電極の面積が３平方ｍｍ以下であることを特徴とする半導体Ｘ線検出素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体Ｘ線検出素子において、前記テーパ面の傾斜角度をθとするとき、０＜tanθ＜０．６であることを特徴とする半導体Ｘ線検出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体Ｘ線検出素子に関し、さらに詳しくは、エネルギー分解能を小さくすることが出来ると共に信頼性および歩留まりを向上させることが出来る半導体Ｘ線検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図１３に示すように、トップハット型の半導体Ｘ線検出素子のｉ層１のｎ面電極側の底面の面積よりもｎ+層２およびｎ面電極３の面積を小さくした半導体Ｘ線検出素子５０が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−１８３６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来のトップハット型の半導体Ｘ線検出素子５０では、ｉ層１のｎ面電極側の底面の面積よりｎ+層２およびｎ面電極３の面積を小さくすることによって、それ以前のトップハット型の半導体Ｘ線検出素子（ｉ層１のｎ面電極側の底面の面積とｎ+層２およびｎ面電極３の面積が等しい）に比べて小さいエネルギー分解能を得ている。
しかし、ｎ+層２およびｎ面電極３の面積がｉ層１のｎ面電極側の底面の面積の３３％以下になってくると、スペクトルの低エネルギー側にテールを引くなど、スペクトルの形状不良が極端に多くなってくる問題点があった。換言すれば、ｎ+層２およびｎ面電極３の面積をｉ層１のｎ面電極側の底面の面積より小さくするのに限界があり、そのため分解能を小さくするのにも限界のある問題点があった。
【０００４】
そこで、本願出願人は、図１４に示すように、ｉ層１の周面全部をｐ層５が筒状に取り巻く構造としたプレナー型の半導体Ｘ線検出素子６０を提案した（特願２００６−１５０７６６）。
このプレナー型の半導体Ｘ線検出素子では、トップハット型の半導体Ｘ線検出素子５０より小さいエネルギー分解能を得ることが出来た。
ところが、ｐ型Ｓｉ（シリコン）へのＬｉ（リチウム）のドリフト（Ｓｉの結晶内部にＬｉを移動させ固定化することで高抵抗領域を作り、Ｘ線有感領域とする）によりｉ層１を形成するときに、ｉ層１の広がりのバラツキにより、図１５に示す半導体Ｘ線検出素子６０‘のように、ｉ層１が広がり過ぎて、周面にｉ層露出部Ｘを生じてしまうことがあった。
ここで、ｉ層露出部Ｘを生じると、表面リーク電流が大きくなるおそれがある。また、ｉ層露出部Ｘの外側にはｐ層５がないため、i層露出部X付近には電界がうまくかからず、電荷の収集効率が悪くなり、特に高エネルギーのＸ線検出の場合に、スペクトルのピークの低エネルギー側にテールを引く現象が現れる。
つまり、製品の信頼性が低下するか又は歩留まりが悪くなる問題点がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、エネルギー分解能を小さくすることが出来ると共に信頼性および歩留まりを向上させることが出来る半導体Ｘ線検出素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の観点では、本発明は、ｉ層とそのｉ層を取り巻くｐ層とを有する略円柱状の半導体の一方の底面の中央部分にｎ面電極を有し、他方の底面にｐ面電極を有する半導体Ｘ線検出素子であって、前記ｎ面電極の周囲から前記半導体の周面までの底面を、前記ｎ面電極の周囲から前記半導体の周面へと下がるテーパ面としたことを特徴とする半導体Ｘ線検出素子を提供する。
上記第１の観点による半導体Ｘ線検出素子では、ｎ面電極の周囲から半導体の周面までの底面を、ｎ面電極の周囲から半導体の周面へと下がるテーパ面としている。このため、ドリフトの際にｉ層露出部Ｘが生じても、ｉ層露出部Ｘが除去されてしまい、ｉ層の周面全部をｐ層が筒状に取り巻く構造となる。これにより、前記プレナー型半導体Ｘ線検出素子６０の利点を生かし且つ欠点を解消できる。すなわち、エネルギー分解能を小さくすることが出来ると共に信頼性および歩留まりを向上させることが出来る。
【０００７】
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による半導体Ｘ線検出素子において、X線有感領域であるi層の面積の最小部が２０平方ｍｍ以上であり、前記ｎ面電極の面積が３平方ｍｍ以下であることを特徴とする半導体Ｘ線検出素子を提供する。
上記第２の観点による半導体Ｘ線検出素子では、ｎ面電極の面積をｉ層の最小部の面積の１５％以下に小さくするため、前記トップハット型半導体Ｘ線検出素子５０よりも十分に小さい分解能を得ることが出来る。
【０００８】
第３の観点では、本発明は、前記第１または第２の観点による半導体Ｘ線検出素子において、前記テーパ面の傾斜角度をθとするとき、０＜tanθ＜０．６であることを特徴とする半導体Ｘ線検出素子を提供する。
上記第３の観点による半導体Ｘ線検出素子では、０＜tanθ＜０．６とした。この傾斜角度θの範囲であれば、ｉ層の広がりのバラツキにほぼ対応することが出来た。なお、tanθ≧０．６とすると、Ｘ線有感領域であるｉ層の体積が少なくなり、特に高エネルギーX線についての感度が下がってしまう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の半導体Ｘ線検出素子によれば、エネルギー分解能を小さくすることが出来ると共に信頼性および歩留まりを向上させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１１】
図１は、実施例１に係る半導体Ｘ線検出素子１０を示す断面図である。
この半導体Ｘ線検出素子１０は、ｉ層１とそのｉ層１を取り巻くｐ層５とを有する略円柱状の半導体の一方の底面の中央部分にｎ+層２およびｎ面電極３を有し、他方の底面にｐ面リング電極４と入射窓６とｐ面電極７とを有している。そして、ｎ+層２およびｎ面電極３の周囲から半導体の周面までの底面は、ｎ+層２およびｎ面電極３の周囲から半導体の周面へと下がるテーパ面８となっている。また、テーパ面８は、保護膜９で保護されている。
【００１２】
X線有感領域であるｉ層１の面積の最小部はn面電極側と逆側（p面）の底面の面積である。この部分の面積が２０平方ｍｍ以上であるときi層１のn面電極側の底面の面積は更に大きくなる。また、ｎ+層２およびｎ面電極３の面積は３平方ｍｍ以下である。
【００１３】
ｎ+層２およびｎ面電極３の延長面に対して成すテーパ面８の角度を傾斜角θとするとき、０＜tanθ＜０．６である。
【００１４】
図２は、半導体Ｘ線検出素子１０を製造する過程を示すフロー図である。
ステップＳ１では、図３に示すように、ｐ型半導体結晶の円柱体ＰＣの上面にＬｉを蒸着する。ｐ型半導体結晶は、例えばｐ型Ｓｉウエハを素子の外形（タブレット）にくり抜き、両底面を鏡面研磨したものである。
【００１５】
ステップＳ２では、図４に示すように、Ｌｉを熱拡散させてｎ+層２ａを形成し、余分なＬｉは除去する。
【００１６】
ステップＳ３では、図５に示すように、Ｎｉ／Ａｕを蒸着して、ｎ面電極３ａを形成する。
【００１７】
ステップＳ４では、図６に示すように、ｎ+層２の底面だけがｐ型半導体結晶と接合している状態になるように僅かにｎ+層２より深く且つ所望の面積のｎ+層２およびｎ面電極３になるように円柱体ＰＣに円周状の溝Ｇを形成する。
【００１８】
ステップＳ５では、温度を上げながら図７に示すように電源ＤＥにより電界を加え、図８に示すようにＬｉをドリフトさせてｉ層１を形成する。ｉ層１の周面全部を覆う円筒状にｐ層５を残すのが好ましいが、ドリフトのバラツキによって、ｉ層露出部Ｘが生じたものとする。
【００１９】
ステップＳ６では、図９に示すように、ｎ+層２およびｎ面電極３の周囲から半導体の周面までの底面を研磨し、ｎ+層２およびｎ面電極３の周囲から半導体の周面へと下がるテーパ面８を形成する。
数値例を示すと、円柱体ＰＣの直径を１０．０ｍｍとし、ｎ+層２およびｎ面電極３の直径を２．０ｍｍとし、tanθ＝０．３とすると、ｎ+層２およびｎ面電極３の周囲から半導体の周面までの水平距離は４．０ｍｍであるから、円柱体ＰＣの周面で除去される垂直長さは１．２ｍｍになる。
【００２０】
ステップＳ７では、ｎ+層２およびｎ面電極３と反対側のｉ層１の露出面積が所望の面積（例えば２０平方ｍｍ）になるようにｎ+層２およびｎ面電極３と反対側のｉ層１およびｐ層５の底面を研磨し、次いで図１０に示すように、底面にＡｕを蒸着し、ｐ面電極４ａを形成する。
【００２１】
ステップＳ８では、図１１に示すように、例えばエッチングにより入射窓６を形成する。これにより、ｐ面電極４ａは、ｐ面リング電極４になる。
【００２２】
ステップＳ９では、図１２に示すように、底面にＮｉを蒸着し、ｐ面電極７を形成する。
【００２３】
ステップＳ１０では、図１に示すように、例えばシリコン系樹脂を塗布し、保護膜９を形成する。
【００２４】
実施例１の半導体Ｘ線検出素子１０によれば、プレナー型半導体Ｘ線検出素子６０の利点を生かし且つ欠点を解消できる。すなわち、分解能を小さくすることが出来ると共に信頼性および歩留まりを向上させることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の半導体Ｘ線検出素子は、エネルギー分散型Ｘ線分析装置の検出器として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１に係る半導体Ｘ線検出素子を示す断面図である。
【図２】実施例１に係る半導体Ｘ線検出素子の製造方法を示すフロー図である。
【図３】Ｌｉの蒸着工程を示す説明図である。
【図４】Ｌｉの熱拡散工程を示す説明図である。
【図５】ｎ面電極の形成工程を示す説明図である。
【図６】円周溝を形成する工程を示す説明図である。
【図７】Ｌｉのドリフト工程を示す説明図である。
【図８】ｉ層およびｐ層の形成工程を示す説明図である。
【図９】テーパ面の形成工程を示す説明図である。
【図１０】ｐ面電極（Ａｕ）の形成工程を示す説明図である。
【図１１】入射窓の形成工程を示す説明図である。
【図１２】ｐ面電極（Ｎｉ）の形成工程を示す説明図である。
【図１３】従来のトップハット型半導体Ｘ線検出素子を示す断面図である。
【図１４】従来のプレナー型半導体Ｘ線検出素子を示す断面図である。
【図１５】従来のプレナー型半導体Ｘ線検出素子の問題点を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１                      ｉ層
２                      ｎ+層
３                      ｎ面電極
４                      ｐ面リング電極
５                      ｐ層
７                      ｐ面電極
８                      テーパ面
１０                    半導体Ｘ線検出素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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