JPH0473636B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0473636B2 JPH0473636B2 JP59096110A JP9611084A JPH0473636B2 JP H0473636 B2 JPH0473636 B2 JP H0473636B2 JP 59096110 A JP59096110 A JP 59096110A JP 9611084 A JP9611084 A JP 9611084A JP H0473636 B2 JPH0473636 B2 JP H0473636B2
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- JP
- Japan
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- boron
- radiation
- thermal neutron
- rays
- neutron
- 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.)
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- 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
- H10F30/29—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 the devices being sensitive to radiation having very short wavelengths, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation
- H10F30/295—Surface barrier or shallow PN junction radiation detectors, e.g. surface barrier alpha-particle detectors
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は熱中性子線を含む放射線を検出する半
導体放射線検出器に関する。
導体放射線検出器に関する。
半導体放射線検出器は、その代表例を第８図に
示すように、Ｐ形の高比抵抗シリコン板１にりん
拡散によつてｎ領域２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。
示すように、Ｐ形の高比抵抗シリコン板１にりん
拡散によつてｎ領域２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、それらによつて空乏層内に
電子−正孔対を生成する。すなわち、従来は検出
器のシリコン板１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３を装着し、熱
中性子線４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５を発生させ、こ
れを検出する。
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、それらによつて空乏層内に
電子−正孔対を生成する。すなわち、従来は検出
器のシリコン板１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３を装着し、熱
中性子線４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５を発生させ、こ
れを検出する。
本発明は、このように熱中性子線検出のため
に、前面に中性子核変換反応物質を装着する必要
のない半導体放射線検出器を提供することを目的
とする。
に、前面に中性子核変換反応物質を装着する必要
のない半導体放射線検出器を提供することを目的
とする。
この発明は、検出素子の半導体基体の表面また
は電極の表面にほう素よりなる被覆を形成し、そ
のほう素被覆中に存在する同位元素10Bの10B
（ｎ，α）反応を利用してα線を発生させ、この
α線の検出を行うことにより中性子線の検出を可
能にすることにある。
は電極の表面にほう素よりなる被覆を形成し、そ
のほう素被覆中に存在する同位元素10Bの10B
（ｎ，α）反応を利用してα線を発生させ、この
α線の検出を行うことにより中性子線の検出を可
能にすることにある。
以下図を引用して本発明の実施例について説明
する。各図において、第８図と共通の部分には同
一の符号を付している。第１図ないし第７図にお
いて６及び７はこの検出素子の両面に形成した電
極で、放射線が半導体基体１に入射したとき、逆
バイアス電圧印加状態で生じた空乏層内結晶と作
用して発生する電子−正孔対をパルス信号として
取り出すためのものである。
する。各図において、第８図と共通の部分には同
一の符号を付している。第１図ないし第７図にお
いて６及び７はこの検出素子の両面に形成した電
極で、放射線が半導体基体１に入射したとき、逆
バイアス電圧印加状態で生じた空乏層内結晶と作
用して発生する電子−正孔対をパルス信号として
取り出すためのものである。
第１図及び第２図は表面障壁形構造の検出素子
の場合で、例えばＰ形シリコンでは障壁金属６と
してアルミ、オーミツクコンタクト電極７として
金をそれぞれ真空蒸着したものである。ほう素被
覆８は前記電極６及び７の少くとも一方の表面に
形成される。この表面障壁形構造の素子に逆電圧
を印加した状態で熱中性子線４が入射すると、ほ
う素被覆８において10B＋ｎ→7Li＋αの中性子核
変換反応によりα線５が発生し、このα線によつ
て空乏層内に電子・正孔対が生成されて電流が流
れるので熱中性子線が検出できる。第２図に示す
ように両電極６及び７の表面にそれぞれほう素被
膜８を形成させた場合は、裏面で発生したα線も
検出するので熱中性子の検出効率が第１図に示し
た実施例よりさらに高められる。
の場合で、例えばＰ形シリコンでは障壁金属６と
してアルミ、オーミツクコンタクト電極７として
金をそれぞれ真空蒸着したものである。ほう素被
覆８は前記電極６及び７の少くとも一方の表面に
形成される。この表面障壁形構造の素子に逆電圧
を印加した状態で熱中性子線４が入射すると、ほ
う素被覆８において10B＋ｎ→7Li＋αの中性子核
変換反応によりα線５が発生し、このα線によつ
て空乏層内に電子・正孔対が生成されて電流が流
れるので熱中性子線が検出できる。第２図に示す
ように両電極６及び７の表面にそれぞれほう素被
膜８を形成させた場合は、裏面で発生したα線も
検出するので熱中性子の検出効率が第１図に示し
た実施例よりさらに高められる。
第３図、第４図および第５図はPn接合形放射
線検出素子の場合で、ｎ形シリコン基板９に選択
的にほう素被覆８を形成する。ほう素被膜８の直
下のｎ形シリコン基板９にほう素侵入層、すなわ
ちP+層１０が形成される。このP+層は、1021〜
1022原子／cm3の極めて高いほう素濃度を有するた
め、熱中性子線を効率良く検出する。さらに熱中
性子線の検出効率を高めるため、第４図及び第５
図に示すように電極６及び７の表面にもほう素被
膜８を形成する。その結果第２図と同じ効果が得
られる。
線検出素子の場合で、ｎ形シリコン基板９に選択
的にほう素被覆８を形成する。ほう素被膜８の直
下のｎ形シリコン基板９にほう素侵入層、すなわ
ちP+層１０が形成される。このP+層は、1021〜
1022原子／cm3の極めて高いほう素濃度を有するた
め、熱中性子線を効率良く検出する。さらに熱中
性子線の検出効率を高めるため、第４図及び第５
図に示すように電極６及び７の表面にもほう素被
膜８を形成する。その結果第２図と同じ効果が得
られる。
第６図及び第７図はＰ形シリコン基板を用いた
表面障壁形及びPn接合形構造の検出素子であり、
ほう素被膜８の直下にP+層１０、すなわちオー
ミツクコンタクト層を形成し、さらに電極上にも
ほう素被膜８を形成している。
表面障壁形及びPn接合形構造の検出素子であり、
ほう素被膜８の直下にP+層１０、すなわちオー
ミツクコンタクト層を形成し、さらに電極上にも
ほう素被膜８を形成している。
上述のほう素被膜は、真空容器内に披着すべき
基体を収容して所定の温度、例えば300℃に加熱
し、前記容器にジボランガスを導入し、前記容器
内にグロー放電を発生させて上記ガスを分解し、
基体上にほう素被膜を堆積させるという方法で形
成するのが望ましい。この時のほう素濃度は1023
原子／cm3以上で、またほう素被膜の厚みは約500
Åである。なお、上記ほう素被膜の形成法ならび
にほう素被膜の被着による半導体基体表面の高ド
ープ領域の生成については、本出願人の出願に係
る特許願昭58−93218号および同58−93220号明細
書を参照されたい。もちろん、このほう素被膜に
は11Bと10Bが４：１の比率で含まれているので、
10Bの含有量は1/5にすぎない。しかるにこのよ
うにして形成したほう素被膜のほう素濃度は1023
原子／cm3以上であるため、例えば特開昭57−
85268号公報に示したような、10Bのみを質量分離
してほう素層を形成するイオン注入量にくらべ
て、より高濃度のほう素を含む被膜が容易に形成
でき、したがつて熱中性子線の検出効率が高めら
れる。
基体を収容して所定の温度、例えば300℃に加熱
し、前記容器にジボランガスを導入し、前記容器
内にグロー放電を発生させて上記ガスを分解し、
基体上にほう素被膜を堆積させるという方法で形
成するのが望ましい。この時のほう素濃度は1023
原子／cm3以上で、またほう素被膜の厚みは約500
Åである。なお、上記ほう素被膜の形成法ならび
にほう素被膜の被着による半導体基体表面の高ド
ープ領域の生成については、本出願人の出願に係
る特許願昭58−93218号および同58−93220号明細
書を参照されたい。もちろん、このほう素被膜に
は11Bと10Bが４：１の比率で含まれているので、
10Bの含有量は1/5にすぎない。しかるにこのよ
うにして形成したほう素被膜のほう素濃度は1023
原子／cm3以上であるため、例えば特開昭57−
85268号公報に示したような、10Bのみを質量分離
してほう素層を形成するイオン注入量にくらべ
て、より高濃度のほう素を含む被膜が容易に形成
でき、したがつて熱中性子線の検出効率が高めら
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、当然熱中性子線以外
の放射線も検出できる。例えばｒ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５図の曲線１１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
１２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
よつて叩き出されたプロトンが空乏層に入射して
電子・正孔対を生ずるので、他の放射線と同様に
検出できる。
の検出器と同様であるから、当然熱中性子線以外
の放射線も検出できる。例えばｒ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５図の曲線１１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
１２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
よつて叩き出されたプロトンが空乏層に入射して
電子・正孔対を生ずるので、他の放射線と同様に
検出できる。
ここで使用される半導体基体は、上述のシリコ
ン、ゲルマニウムのほかにGaAs，CdTeなどの
化合物半導体であつても、ほう素被膜の形成温度
が300℃以下のため、結晶性を損うこともなく、
中性子線を含めた放射線検出器として有効であ
る。
ン、ゲルマニウムのほかにGaAs，CdTeなどの
化合物半導体であつても、ほう素被膜の形成温度
が300℃以下のため、結晶性を損うこともなく、
中性子線を含めた放射線検出器として有効であ
る。
この発明によれば、従来のように中性子核変換
反応物質を放射線検出素子の前面に装着すること
なく熱中性子線を検出することができる。しかも
このほう素被膜は、放射線検出素子に密接してい
るため、10Bによる10B（ｎ，α）反応を起して発
生したα線が効率よく半導体基体中に侵入するた
め、熱中性子線の検出効率が高められると同時
に、ほう素被膜の厚みも約500Åで不感層幅も極
めて薄くできる。その結果、α線や低エネルギの
β線及びｒ線の検出にもとくに支障がない。
反応物質を放射線検出素子の前面に装着すること
なく熱中性子線を検出することができる。しかも
このほう素被膜は、放射線検出素子に密接してい
るため、10Bによる10B（ｎ，α）反応を起して発
生したα線が効率よく半導体基体中に侵入するた
め、熱中性子線の検出効率が高められると同時
に、ほう素被膜の厚みも約500Åで不感層幅も極
めて薄くできる。その結果、α線や低エネルギの
β線及びｒ線の検出にもとくに支障がない。
第１図ないし第７図は本発明のそれぞれ異なる
実施例を示す断面図、第８図は従来の半導体放射
線検出器により熱中性子線を検出する例を示す断
面図、第９図は本発明による検出器の出力パルス
波高を例示する線図である。 １……Ｐ形シリコン基板、４……熱中性子線、
５……α線、６，７……電極、８……ほう素被
膜、９……ｎ形シリコン基板、１０……P+領域。
実施例を示す断面図、第８図は従来の半導体放射
線検出器により熱中性子線を検出する例を示す断
面図、第９図は本発明による検出器の出力パルス
波高を例示する線図である。 １……Ｐ形シリコン基板、４……熱中性子線、
５……α線、６，７……電極、８……ほう素被
膜、９……ｎ形シリコン基板、１０……P+領域。
Claims (1)
- １ 半導体基体の表面と、該半導体基体上に形成
した電極の表面の少なくともいずれか一方の表面
に、ジボランガスを含む雰囲気中でのグロー放電
により形成されたほう素被膜層を有することを特
徴とする半導体放射線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59096110A JPS60240161A (ja) | 1984-05-14 | 1984-05-14 | 半導体放射線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59096110A JPS60240161A (ja) | 1984-05-14 | 1984-05-14 | 半導体放射線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60240161A JPS60240161A (ja) | 1985-11-29 |
| JPH0473636B2 true JPH0473636B2 (ja) | 1992-11-24 |
Family
ID=14156247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59096110A Granted JPS60240161A (ja) | 1984-05-14 | 1984-05-14 | 半導体放射線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60240161A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01253683A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 中性子検出器および中性子検出器アレイ |
| JP2500886B2 (ja) * | 1992-02-25 | 1996-05-29 | アロカ株式会社 | 中性子検出装置 |
| JPH10325877A (ja) * | 1997-05-26 | 1998-12-08 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体中性子線検出素子 |
-
1984
- 1984-05-14 JP JP59096110A patent/JPS60240161A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60240161A (ja) | 1985-11-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |