JPH0227776A - 半導体中性子線検出素子 - Google Patents

半導体中性子線検出素子

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JPH0227776A
JPH0227776A JP63176415A JP17641588A JPH0227776A JP H0227776 A JPH0227776 A JP H0227776A JP 63176415 A JP63176415 A JP 63176415A JP 17641588 A JP17641588 A JP 17641588A JP H0227776 A JPH0227776 A JP H0227776A
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則忠 佐藤
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱中性子線が入射した際ほう素の同位元g 
I * Bとの反応によって発生するα線を利用する半
導体中性子線検出素子に関する。
〔従来の技術〕
半導体放射4mm出出素子原理は、pn接合や半導体−
金属シッットキー接合または単結晶半導体と非晶質半導
体とのへテロ接合等、いずれかの方法でダイオード構造
を形成し、そのダイオードに逆バイアス電圧を印加し、
これにより半導体中に空乏層を拡げ、この空乏層中に清
来した放射線により発生する電子−正孔対を電流パルス
としてカウントし検出するものである。
放射線でも、X縞、α線、β線およびγ線は、半導体空
乏層内で直接電子−正孔対を生じさせるのでそのままで
放射線の検出が可能である。これに対して中性子線は電
荷をもっていないので、核反応以外には軌道電子や電子
核のクーロン場になんらの作用も及ぼさず、従って半導
体空乏層内で電子−正孔対は生じず、中性子線の検出は
上記の方法では不可能であゐ、このため中性子wA槍知
知方法して、中性子の吸収断面積の大きな物質に中性子
線を透過させ、中性子核変換反応によりα線を発生させ
、そのα線が半導体空乏層内で生成する電子−正孔対を
検知することによろ方法がある。
その具体的な例として、熱中性子線に対して散乱断面積
の大きなほう素の同位元素+03を用い、下記の弐で示
す反応に従って、熱中性子線が入射した際ほう素から発
生するα線(’Hθ)と’Li核を検出する方法がある
夏・B + n  −丁Li +  a (’1ie)
  −m−・・−−−111第2図はこの方法を用いた
、例えば特開昭61〜17477号公輯で公知の熱中性
子綿槍出素子の断面J#造と検出原理を示すもので、n
形シリコン基板2Iの上面を被覆する表面保護膜24の
窓部に、例えば特開昭59−218732号公報、特開
昭59−219462号公報により公知のように、プラ
ズマCVD法で成膜されたほう素被膜22が接触し、そ
の下にp″層23が形成され、ほう素被膜22の上面に
電極25が、基板21の下面に’IlP*2Gが設けら
れている。この素子に逆バイアス−vlを印加して空乏
Ji27が生じた状態で熱中性子valが照射されると
、ほう素彼膜22に含まれる+aBとの間で(11式の
中性子線変i負反応が生じ、互いに180@をなして飛
ぶ実線で示すα線3または破線で示す’Ll績4が空乏
1127に到達したとき電子−正孔対が生じ、これらが
図示していない増幅回路と計数回路を介して検出される
この素子の中性子感度を高めるためには(1)式かられ
かるように183の量を高めればよい、前記公報で公知
のプラズマCVD法で成膜したkfう素被膜中のほう素
澹度は1.OXl0j3原子/ciでほぼほう素濃度の
原子密度に近い値に達している。したがって、別の本出
願人の特許出願に係る特願昭62−323240号公報
明細書に記載した濃縮”Bを含むジボランガスよりほう
素被膜を厚く形成すれば高感度の中性子線検出素子が得
られる。
濃縮した10Bを用いる方法としては、例、えば、濃縮
したIIBを含む溶液をシリコンウェハに刷毛で塗布し
たのち、熱処理をしてpn接合を形成し、(1)式の反
応を用いて熱中性子を検出する方法が11゜M、Man
n and F、J、Jaaarekにより米国雑誌 
IRETrans、”N S  9.No3(1962
)200ページ、”Bをシリコン基板表面にイオン注入
法で注入したのち熱処理を施してpn接合を形成する方
法力月、G、Gverdtsltellその他によりソ
連雑誌Pr1b、Tekhl’ksp。
No、3. (1979)81ページに述べられテイル
〔発明が解決しようとする&!題〕
上記のような方法で1113を多く含む被膜を形成し、
+11式によるα線を多く発生させた上にさらに感度を
高めるためには、α線または’Ll核空乏層内に達して
生ずる電子−正孔対の数を多くしなければならない。
本発明の目的は、α線および’Ll核を多く発生させる
手段ばかりでなく、発生したα線あるいは’LiJAi
を電子−正孔対の生成のために有効に利用する半導体中
性子″41A積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〕
上記の課題の達成のために、本発明は、n形半導体基体
上に濃縮した同位元素I@Bを含むほう素被膜が被着さ
れ、その被膜の下にp形ドーピング層を存する中性子線
検出素子において、ほう素被膜の厚さがα線のほう素被
膜中での飛程より薄いものとする。
〔作用〕
ほう素被膜中のα線の飛程は約4.4μ、’Li核の飛
程は約1.4μと掻めて短いので、ほう素被膜は厚過ぎ
ると、ほう素被膜の表面近傍で生じたα線と’Ll核は
単にほう素被膜中に吸収され空乏層に達しない、そこで
ほう素被膜の厚さを7L1核の場合より長いα線のほう
素被膜の飛程より薄くすれば、少なくとも空乏層側に飛
ぶα線のほとんどすべてが電子−正孔対の生成に寄与し
、中性子線感度が向上する。
〔実施例〕
第1図は第2図に示したほう素被1!22.p’層23
および空乏層27の部分拡大図で、ほう素被膜22はd
++P”層23はd、の厚さを有するものとする。
一方、ほう素被膜中でのα12の飛程を’+、’Li槍
4の飛程を11とする。
今、ほう素被膜22の表面近傍で熱中性子線101iカ
”B 5 ト反t5LテcxtlA 3 、?tt核4
が発生シタ場合、d、>j、、d、>7.とすると全て
のα線3と’LiA’4はその被1!22内に吸収され
、空乏層27に達しないので中性子感度に寄与しない、
熱中性子線12が表面より深い位置でl0BSと反応し
た場合はα線31,32.’Ll核41,42のうち3
2のように空乏層27に向かうα線のみが空乏層に到達
し中性子感度に寄与する。また、熱中性子線13.14
のように、ほう素被膜22七半導体基体2】との界面近
傍で1085と反応シタ場合、a iJl 3 ヤ’L
I 4144:!、43.3417)ようなほう1jf
:被膜側に行くものを除き、はぼ1/2の確率で中性子
感度に寄与する。
上述の説明かられかるように、ほう素′#IB 22の
厚みd+がα線や’Ll核のほう素抜膜なかでの各々の
飛程j!、、j、より厚い場合は、15〜19のような
X111の熱中性子線がほう素抜膜22中の1・B5と
反応しても、15〜17により生ずるα&1135,3
6.37のようにその破膜中に吸収されるものがあり、
中性子感度に寄与するものは、被膜22と半導体基体2
1との界面近傍で1135と反応した熱中性子線17〜
19に生ずるα線3と’Ll檎4に限られるため中性子
感度は低下する。
これらの事実を以下に式を用いて説明する。
+11 d 、≦2.の場合 厚みd、のほう素抜膜に照射する中性子線の強度を1.
(個/ cd・S)とすると、その被膜中で発生するα
線と’Li槍の空乏層に達する個数はそれぞれi o 
(1−e−”’嘗)であられされる、ここでNはほう素
抜膜中の1113の数、σは+63の散乱断面積である
(2)1重≦d、≦11の場合 ほう素抜膜中で発生し空乏層に達するα線の個数はIo
 (1e−””)と変わらないが、’Ll核の個数はI
o  ((1−a ″””)−(1−e−”L ′。
−l曹))〕になる。
+31 d 、≧l、の場合 熱中性子線との反応によりほう素抜膜中で発生し空乏層
に達するα線および’Ll核の個数は、それぞれIo 
 ((1e−Mt’t)  (1、−5t(4゜!・)
)〕および■。((1−8−”〜)−(1−e−H#j
4ビー會))〕 となる。
第3図の曲M61はl t −4,44,1g −1,
4mと仮定した時、上記+11. (21,+31の数
値から計算した結果を示すもので、横軸はほう素抜膜の
膜厚を示し、たて軸は熱中性子線感度の相対比を示す。
熱中性子線相対感度はd、の増大と共に増すものの、そ
の傾斜は上記(1)、(2)、(3)の条件で変わる0
曲線62は種々の厚みのほう素抜膜を形成した中性子線
検出素子に、厚み40鶴のポリエチレン減速材を介して
、中性子標準線B aSλGを照射した時に得られた測
定結果の相対比を示す。曲線62が曲線61と一致しな
い理由は、発生したα線や’Ll核はある確率で空乏層
に達することおよびp°層23の不感層のほかほう素抜
M422の内部で生成したα線や’Ll核にはほう素抜
膜が不惑層となり、これらの不感層を通過したのち空乏
層に達するため、最大出力パルス波高が小さくなること
、そのほかに混在するrHIA成分を除去するため、所
定の大きさ以上の出力パルス波高のみを計数することな
どによる。
第3図より、IOBを含むほうT:被膜の厚さd、と熱
中性子線感度の関係が明らかになり、最大熱中性子線感
度はほう素抜膜の厚さd、がほう素抜膜中のα線の飛程
11より薄いときに得られることが判明した。
〔発明の効果〕
本発明によれば、IOBを含むほう素抜膜の厚さがほう
素抜膜中のα線の飛程を越えると熱中性子線感度が低下
する事実に基づき、ほう素抜膜の厚さをα線の飛程より
薄くすることにより中性子感度の高い検出素子を得るこ
とができる。したがって、従来のように不必要な厚い被
膜を形成することがないので製造工程が短縮され、コス
トダウンが可能になった。また、本発明に基づくほう素
抜膜の最適厚みは、もちろんガスを用いた中性子検出用
比例計数管の内壁に被覆する場合にも同様に適用できる
0本発明で得られた熱中性子線検出素子は、所定の形状
のパラフィンなど中性子線に対する減速材とを組合わせ
ると軽量で小型の、従来は不可能であった個人用の高感
度中性子線被曝管理用線量計が容易に得られるようにな
った。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における熱中性子線とIOB
との反応発生部位付近を概念的に示す断面図、第2図は
本発明の一実施例の検出素子の断面図、第3図はほう素
抜膜厚さと熱中性子mi度との関係を示す線図である。 10〜19:熱中性子線、21:n形シリコン&板、2
2:ほう素抜膜、23:p”層、25,26:電極、2
7:空乏層、3:α線、4:フLi核、5;l1lB。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)n形半導体基体上に濃縮した同位元素^1^0Bを
    含むほう素被膜が被着され、そのほう素被膜の下にp形
    ドーピング層を有するものにおいて、ほう素被膜の厚さ
    がα線のほう素被膜中での飛程より薄いことを特徴とす
    る半導体中性子線検出素子。
JP63176415A 1988-07-15 1988-07-15 半導体中性子線検出素子 Expired - Lifetime JPH0736447B2 (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5501740A (en) * 1993-06-04 1996-03-26 Applied Science And Technology, Inc. Microwave plasma reactor
US5556475A (en) * 1993-06-04 1996-09-17 Applied Science And Technology, Inc. Microwave plasma reactor
US5726453A (en) * 1996-09-30 1998-03-10 Westinghouse Electric Corporation Radiation resistant solid state neutron detector
US5880471A (en) * 1995-09-01 1999-03-09 Forschungszentrum Julich Neutron detector
JP2018505396A (ja) * 2014-12-19 2018-02-22 コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ 中性子検出器を実現するための方法及び中性子検出器
JP2021144995A (ja) * 2020-03-10 2021-09-24 富士電機株式会社 半導体装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5501740A (en) * 1993-06-04 1996-03-26 Applied Science And Technology, Inc. Microwave plasma reactor
US5556475A (en) * 1993-06-04 1996-09-17 Applied Science And Technology, Inc. Microwave plasma reactor
US5880471A (en) * 1995-09-01 1999-03-09 Forschungszentrum Julich Neutron detector
US5726453A (en) * 1996-09-30 1998-03-10 Westinghouse Electric Corporation Radiation resistant solid state neutron detector
JP2018505396A (ja) * 2014-12-19 2018-02-22 コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ 中性子検出器を実現するための方法及び中性子検出器
JP2021144995A (ja) * 2020-03-10 2021-09-24 富士電機株式会社 半導体装置

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