JPH0447992B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0447992B2 JPH0447992B2 JP59281421A JP28142184A JPH0447992B2 JP H0447992 B2 JPH0447992 B2 JP H0447992B2 JP 59281421 A JP59281421 A JP 59281421A JP 28142184 A JP28142184 A JP 28142184A JP H0447992 B2 JPH0447992 B2 JP H0447992B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- boron
- film
- present
- radiation
- generated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T3/00—Measuring neutron radiation
- G01T3/08—Measuring neutron radiation with semiconductor detectors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
本発明は熱中性子線を含む放射線を検出する半
導体放射線検出器の製造方法に関する。
導体放射線検出器の製造方法に関する。
半導体放射線検出器は、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にりん
拡散によつて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つて生ずる空乏層内に
放射線が入射した際発生する電子−正孔対に基づ
き、図示しない両面の両電極間に流れる電流によ
つ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つていないので、核
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、従つて電子−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線によつて空乏層内
に電子−正孔対を生成させる。このため従来は、
検出器のシリコン板２１に放射線が入射する窓の
部分に、例えばほう素を含むボラル板２３を装着
し、熱中性子線１１の入射の際にほう素中の中性
子吸収断面積の約５桁大きいほう素の同位元素
10Bの10B（ｎ，α）反応を利用してα線１２を発
生させこれを検出する方法をとつていた。しかし
α線は物質に吸収され易く、例えば5.5.MeVのエ
ネルギのα線の飛程は、空気中で約４cm、シリコ
ン中で約30μｍである。このため、中性子核変換
反応物質で発生したα線が反応物質と放射線検出
素子との間の空気層および検出素子の電極部や
pn接合領域などの不感領域で吸収され易いため
検出効率が悪い。この次点を除くために本発明者
等の発明に係り、特願昭59−96110号、特願昭59
−158414号によつて出願された放射線検出器にお
いては、空乏層が形成される半導体基板上に、例
えば10BによるジボランよりプラズマCVDによつ
て生成されるほう素被膜を設けてその中での10B
（ｎ，α）反応を利用していた。しかしｐ形半導
体基板を用いる場合、第３図に示すように裏面電
極６とp+オーム接触層２４の間に形成したほう
素被膜２で発生するα線１２を効率よく検出する
ためには、空乏層７がオーム接触層２４に達する
まで裏面電極６と表面電極５の間に高い逆バイア
ス電圧を印加する必要がある。一方、ｎ形半導体
基板の場合は、ほう素被膜をpn接合の表面側に
設けることができるため、ほう素被膜で発生した
α線が極めて効率よく空乏層領域に達し検出され
るので高い逆バイアス電圧の必要はない。しかし
このほう素被膜は導電性があるため不要部分に被
着した被膜を除去しなければならないが、ほう素
被膜は極めて耐薬品性が強く、半導体基板周囲の
不要な部分を選択的に除去することは困難で、そ
のために多くの工数を要していた。
示すようにｐ形の高比抵抗シリコン板２１にりん
拡散によつて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つて生ずる空乏層内に
放射線が入射した際発生する電子−正孔対に基づ
き、図示しない両面の両電極間に流れる電流によ
つ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つていないので、核
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、従つて電子−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線によつて空乏層内
に電子−正孔対を生成させる。このため従来は、
検出器のシリコン板２１に放射線が入射する窓の
部分に、例えばほう素を含むボラル板２３を装着
し、熱中性子線１１の入射の際にほう素中の中性
子吸収断面積の約５桁大きいほう素の同位元素
10Bの10B（ｎ，α）反応を利用してα線１２を発
生させこれを検出する方法をとつていた。しかし
α線は物質に吸収され易く、例えば5.5.MeVのエ
ネルギのα線の飛程は、空気中で約４cm、シリコ
ン中で約30μｍである。このため、中性子核変換
反応物質で発生したα線が反応物質と放射線検出
素子との間の空気層および検出素子の電極部や
pn接合領域などの不感領域で吸収され易いため
検出効率が悪い。この次点を除くために本発明者
等の発明に係り、特願昭59−96110号、特願昭59
−158414号によつて出願された放射線検出器にお
いては、空乏層が形成される半導体基板上に、例
えば10BによるジボランよりプラズマCVDによつ
て生成されるほう素被膜を設けてその中での10B
（ｎ，α）反応を利用していた。しかしｐ形半導
体基板を用いる場合、第３図に示すように裏面電
極６とp+オーム接触層２４の間に形成したほう
素被膜２で発生するα線１２を効率よく検出する
ためには、空乏層７がオーム接触層２４に達する
まで裏面電極６と表面電極５の間に高い逆バイア
ス電圧を印加する必要がある。一方、ｎ形半導体
基板の場合は、ほう素被膜をpn接合の表面側に
設けることができるため、ほう素被膜で発生した
α線が極めて効率よく空乏層領域に達し検出され
るので高い逆バイアス電圧の必要はない。しかし
このほう素被膜は導電性があるため不要部分に被
着した被膜を除去しなければならないが、ほう素
被膜は極めて耐薬品性が強く、半導体基板周囲の
不要な部分を選択的に除去することは困難で、そ
のために多くの工数を要していた。
本発明は、上述の欠点を除き、pn接合を有す
るｎ型半導体基板のｐ領域側の表面に、選択的な
除去の必要のないほう素被膜が形成された半導体
放射線検出器の製造方法を提供することを目的と
する。
るｎ型半導体基板のｐ領域側の表面に、選択的な
除去の必要のないほう素被膜が形成された半導体
放射線検出器の製造方法を提供することを目的と
する。
本発明は、ｎ形半導体基板の一方の面にマスク
を通して選択的にほう素被膜を被着したのち、加
熱してほう素被膜の下にｐ形のほう素侵入領域を
形成することによつて上記の目的を達成する。
を通して選択的にほう素被膜を被着したのち、加
熱してほう素被膜の下にｐ形のほう素侵入領域を
形成することによつて上記の目的を達成する。
以下図を引用して本発明の実施例について説明
する。既に説明した第２図、第３図を含めて各図
に共通な部分には同一の符号が付されている。第
１図は本発明の一実施例の工程と動作原理を示す
もので、ｎ形シリコン基板１の表面にマスク１３
を通してほう素被膜２を形成したのち、該シリコ
ン基板を熱処理用電気炉に挿入して、例えば900
℃で10〜20分乾燥窒素中でアニールを行い、該シ
リコン基板中に侵入したほう素３をさらに電気的
に活性化し、p+領域４を形成する。（ａおよびｂ
図）。次に、マスク１３より100〜120μｍ口径の
小さいマスク１４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５
を、またシリコン基板１の裏面に電極６を形成す
る（ｃ図）。素子作製条件は次のとおりである。 (1) 基板：シリコン単結晶、ｎ形、比抵抗10kΩ
cm以上 (2) ほう素被膜：ジボラン〔B2H6（1000ppmH2
ベース）〕を用いたＤ，ＣプラズマCVD法で作
製。 (3) プラズマCVD法 基板温度：200℃ 圧 力：2.0Torr 印加電圧：560V 第１図ｄに示すようにこの検出素子に逆電圧−
VEを印加した状態で熱中性子線１１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線１２が発生し、このα線に
よつて空乏層７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。特にこの場
合、ほう素被膜２の直下に侵入したほう素原子
層、すなわちp+層４の厚さが約0.1μｍのため放射
線に対する不感層幅が極めて薄く熱中性子の検出
効率が高い。 第４図は本発明の別の実施例を示すもので、第
３図と異なる点はｎ形シリコン基板１の表面に熱
酸化膜またはCVD酸化膜８を被着したのち（ａ
図）、ホトエツチング工程で窓９をあけ（ｂ図）、
この窓上にマスク１３を通してほう素被膜２を形
成した点である（ｃおよびｄ図）。第４図ｅは第
１図ｃと同様の工程であるが、この結果第４図ｆ
に示すように酸化膜８が表面保護膜として存在す
るため、信頼性の良い検出器が得られるという利
点がある。 第５図および第６図は第１図および第４図に示
す実施例の変形例を示すもので、ｎ形シリコン基
板１の表面のほか、裏面にもほう素被膜２を形成
した点である。その結果、裏面で発生したα線１
２も検出するので第３図および第４図に示す実施
例よりさらに検出感度が高められる。 本発明による放射線検出器の構造自体は従来の
検出器と同様であるから、当然熱中性子以外の放
射線も検出できる。例えばγ線の場合には、光電
効果、コンプトン効果による二次電子線を検出す
るため、第７図の曲線７１のように出力はパルス
波高に対し連続スペクトルを示すから、曲線７２
に示す熱中性子線のパルス波高と明確に判別でき
る。また入射窓にポリエチレン板をおけば速中性
子線の検出も可能である。すなわち、速中性子線
がポリエチレン板に入射すると、弾性衝突によつ
てたたき出されたプロトンが空乏層に入射して電
子−正孔対を生じるので、他の放射線と同様に検
出できる。
する。既に説明した第２図、第３図を含めて各図
に共通な部分には同一の符号が付されている。第
１図は本発明の一実施例の工程と動作原理を示す
もので、ｎ形シリコン基板１の表面にマスク１３
を通してほう素被膜２を形成したのち、該シリコ
ン基板を熱処理用電気炉に挿入して、例えば900
℃で10〜20分乾燥窒素中でアニールを行い、該シ
リコン基板中に侵入したほう素３をさらに電気的
に活性化し、p+領域４を形成する。（ａおよびｂ
図）。次に、マスク１３より100〜120μｍ口径の
小さいマスク１４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５
を、またシリコン基板１の裏面に電極６を形成す
る（ｃ図）。素子作製条件は次のとおりである。 (1) 基板：シリコン単結晶、ｎ形、比抵抗10kΩ
cm以上 (2) ほう素被膜：ジボラン〔B2H6（1000ppmH2
ベース）〕を用いたＤ，ＣプラズマCVD法で作
製。 (3) プラズマCVD法 基板温度：200℃ 圧 力：2.0Torr 印加電圧：560V 第１図ｄに示すようにこの検出素子に逆電圧−
VEを印加した状態で熱中性子線１１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線１２が発生し、このα線に
よつて空乏層７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。特にこの場
合、ほう素被膜２の直下に侵入したほう素原子
層、すなわちp+層４の厚さが約0.1μｍのため放射
線に対する不感層幅が極めて薄く熱中性子の検出
効率が高い。 第４図は本発明の別の実施例を示すもので、第
３図と異なる点はｎ形シリコン基板１の表面に熱
酸化膜またはCVD酸化膜８を被着したのち（ａ
図）、ホトエツチング工程で窓９をあけ（ｂ図）、
この窓上にマスク１３を通してほう素被膜２を形
成した点である（ｃおよびｄ図）。第４図ｅは第
１図ｃと同様の工程であるが、この結果第４図ｆ
に示すように酸化膜８が表面保護膜として存在す
るため、信頼性の良い検出器が得られるという利
点がある。 第５図および第６図は第１図および第４図に示
す実施例の変形例を示すもので、ｎ形シリコン基
板１の表面のほか、裏面にもほう素被膜２を形成
した点である。その結果、裏面で発生したα線１
２も検出するので第３図および第４図に示す実施
例よりさらに検出感度が高められる。 本発明による放射線検出器の構造自体は従来の
検出器と同様であるから、当然熱中性子以外の放
射線も検出できる。例えばγ線の場合には、光電
効果、コンプトン効果による二次電子線を検出す
るため、第７図の曲線７１のように出力はパルス
波高に対し連続スペクトルを示すから、曲線７２
に示す熱中性子線のパルス波高と明確に判別でき
る。また入射窓にポリエチレン板をおけば速中性
子線の検出も可能である。すなわち、速中性子線
がポリエチレン板に入射すると、弾性衝突によつ
てたたき出されたプロトンが空乏層に入射して電
子−正孔対を生じるので、他の放射線と同様に検
出できる。
【発明の効果】
本発明によれば、マスクを通してｎ形半導体基
板上に選択的にほう素被膜を形成するため、耐薬
品性の強いほう素被膜を一旦、基板の一方の面全
体に形成したのち、化学的なエツチングやスパツ
タリングなどの方法で不要部分を除去する従来の
方法にくらべて製造工程が大幅に短縮できる。し
かも本発明ではｎ形半導体基板上に被着したほう
素被膜からのほう素の侵入により、ほう素被膜直
下にpn接合が生じ、それによつて空乏層が形成
されるので、放射線に対する不感層幅を極めて薄
くできる。その結果、10B（ｎ，α）反応を起こし
て発生したα線、すなわち熱中性子線が効率よく
検出できる。
板上に選択的にほう素被膜を形成するため、耐薬
品性の強いほう素被膜を一旦、基板の一方の面全
体に形成したのち、化学的なエツチングやスパツ
タリングなどの方法で不要部分を除去する従来の
方法にくらべて製造工程が大幅に短縮できる。し
かも本発明ではｎ形半導体基板上に被着したほう
素被膜からのほう素の侵入により、ほう素被膜直
下にpn接合が生じ、それによつて空乏層が形成
されるので、放射線に対する不感層幅を極めて薄
くできる。その結果、10B（ｎ，α）反応を起こし
て発生したα線、すなわち熱中性子線が効率よく
検出できる。
第１図は本発明の一実施例の工程および動作原
理を順次示す断面図、第２図および第３図は従来
の半導体放射線検出器の動作原理をそれぞれ示す
断面図、第４図は別の実施例の工程および動作原
理を順次示す断面図、第５図、第６図はさらに異
なる二つの実施例により得られた検出器のそれぞ
れの断面図、第７図は本発明による検出器の出力
パルス波高を示す線図である。 １：ｎ形シリコン基板、２：ほう素被膜、４：
P+領域、５，６：電極、７：空乏層、１１：中
性子線、１２：α線。
理を順次示す断面図、第２図および第３図は従来
の半導体放射線検出器の動作原理をそれぞれ示す
断面図、第４図は別の実施例の工程および動作原
理を順次示す断面図、第５図、第６図はさらに異
なる二つの実施例により得られた検出器のそれぞ
れの断面図、第７図は本発明による検出器の出力
パルス波高を示す線図である。 １：ｎ形シリコン基板、２：ほう素被膜、４：
P+領域、５，６：電極、７：空乏層、１１：中
性子線、１２：α線。
Claims (1)
- １ ｎ形半導体基板の一方の面にマスクを通して
選択的にほう素被膜を被着したのち、加熱してほ
う素被膜の下にｐ形のほう素侵入領域を形成する
ことを特徴とする半導体放射線検出器の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59281421A JPS61152082A (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | 半導体放射線検出器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59281421A JPS61152082A (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | 半導体放射線検出器の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61152082A JPS61152082A (ja) | 1986-07-10 |
| JPH0447992B2 true JPH0447992B2 (ja) | 1992-08-05 |
Family
ID=17638922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59281421A Granted JPS61152082A (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | 半導体放射線検出器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61152082A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH053337A (ja) * | 1990-11-28 | 1993-01-08 | Hitachi Ltd | 半導体放射線検出装置及び半導体放射線検出器並びにその製造方法 |
-
1984
- 1984-12-25 JP JP59281421A patent/JPS61152082A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61152082A (ja) | 1986-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5940460A (en) | Solid state neutron detector array | |
| US5719414A (en) | Photoelectric conversion semiconductor device with insulation film | |
| US5164809A (en) | Amorphous silicon radiation detectors | |
| Perez-Mendez et al. | Hydrogenated amorphous silicon pixel detectors for minimum ionizing particles | |
| Navick et al. | 320 g ionization-heat bolometers design for the EDELWEISS experiment | |
| JPH06101577B2 (ja) | 半導体放射線検出器 | |
| US5156979A (en) | Semiconductor-based radiation-detector element | |
| JPH0447992B2 (ja) | ||
| JPS6135384A (ja) | 中性子検出装置 | |
| US3742215A (en) | Method and apparatus for a semiconductor radiation detector | |
| JPH0476515B2 (ja) | ||
| JPS61152084A (ja) | 半導体中性子検出器 | |
| JPH0473636B2 (ja) | ||
| Tove | The role of contacts to nuclear radiation detectors | |
| JPH0736447B2 (ja) | 半導体中性子線検出素子 | |
| JPH0513390B2 (ja) | ||
| JPS6111474B2 (ja) | ||
| Rancoita et al. | Silicon detectors in electromagnetic and hadronic calorimetry | |
| Dearnaley | Semiconductor nuclear radiation detectors | |
| JPH0716024B2 (ja) | 半導体放射線検出素子の製造方法 | |
| JPH06180370A (ja) | 中性子モニタ | |
| JPS6142433B2 (ja) | ||
| JPH01151242A (ja) | 半導体放射線検出素子の製造方法 | |
| CN108281480A (zh) | 一种同时产生电离和位移缺陷信号的器件及其制备方法 | |
| Dearnaley | Semiconductor Counters |