JPS61156774A - 半導体放射線検出器 - Google Patents
半導体放射線検出器Info
- Publication number
- JPS61156774A JPS61156774A JP59280651A JP28065184A JPS61156774A JP S61156774 A JPS61156774 A JP S61156774A JP 59280651 A JP59280651 A JP 59280651A JP 28065184 A JP28065184 A JP 28065184A JP S61156774 A JPS61156774 A JP S61156774A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- hydrogen
- substrate
- type
- semiconductor substrate
- 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.)
- Pending
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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
- Light Receiving Elements (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、中性子線の入射によって生ずるプロートンに
よって空乏層内に電子−正孔対を生成させて速中性子線
を検出する半導体放射線検出器に関する。
よって空乏層内に電子−正孔対を生成させて速中性子線
を検出する半導体放射線検出器に関する。
中性子線の検出器としてはＢＦ３管を用いたガス封入型
の検出器がある。この検出器は中性子線がＢＦ３ガスを
封入した管内に入射したときに、中性子吸収断面積の大
きいほう素の同位元素＋６７３のｔｏ Ｂ （ｎα）反
応を利用してα線を発生させ、これを検出する仕組みに
なっている。このようなガス封入型の検出器は検出器の
入射面にガラスなどがあるために中性′子の一部が捕獲
されるほか、後述する半導体検出器に比べ構造が複雑と
なり、製造工程も多くなるという欠点があった。 一方、半導体放射線検出器は第２図に示すように、例え
ばｐ型の高比抵抗シリコン板ｌにりん拡散によってｎ
６Ｎ域２を形成し、このｐｎ接合に対する逆電圧の印加
によって生ずる空乏層内に放射線が入射した際発生する
電子−正孔対に基づいて図示しない両面の両電極間に流
れる電流によっ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っていないので、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、従って電子−正孔対は生じない、このため、中性
子線を水素原子を含む物質を透過させることによって水
素原子を励起してプロトンを発生させ、このプロトンに
よって空乏層内に電子−正孔対を生成する。すなわち、
従来は検出器の半導体基板１の放射線の入射する窓の部
分に、例えばポリエチレンのような水素を含む仮３を装
着し、速中性子線４の入射によるプロトン５を利用する
必要がある。
の検出器がある。この検出器は中性子線がＢＦ３ガスを
封入した管内に入射したときに、中性子吸収断面積の大
きいほう素の同位元素＋６７３のｔｏ Ｂ （ｎα）反
応を利用してα線を発生させ、これを検出する仕組みに
なっている。このようなガス封入型の検出器は検出器の
入射面にガラスなどがあるために中性′子の一部が捕獲
されるほか、後述する半導体検出器に比べ構造が複雑と
なり、製造工程も多くなるという欠点があった。 一方、半導体放射線検出器は第２図に示すように、例え
ばｐ型の高比抵抗シリコン板ｌにりん拡散によってｎ
６Ｎ域２を形成し、このｐｎ接合に対する逆電圧の印加
によって生ずる空乏層内に放射線が入射した際発生する
電子−正孔対に基づいて図示しない両面の両電極間に流
れる電流によっ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っていないので、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、従って電子−正孔対は生じない、このため、中性
子線を水素原子を含む物質を透過させることによって水
素原子を励起してプロトンを発生させ、このプロトンに
よって空乏層内に電子−正孔対を生成する。すなわち、
従来は検出器の半導体基板１の放射線の入射する窓の部
分に、例えばポリエチレンのような水素を含む仮３を装
着し、速中性子線４の入射によるプロトン５を利用する
必要がある。
本発明は、速中性子ｍｔ＊出のために半導体基板の前面
に水素を含む物質を備える必要がなく、半導体基板のみ
で速中性子線を検出することを目的とする。
に水素を含む物質を備える必要がなく、半導体基板のみ
で速中性子線を検出することを目的とする。
本発明によれば、−導電形の半導体基体に他導電形の領
域を設け、その領域の設けられた側に水素を含有する表
面層を有することにより、この水素を含む表面層を中性
子線が通過する際発生するプロトンを半導体基体のｐｎ
接合によって生じさせた空乏層内・に導いて電子−正孔
対を生成させて上記の目的を達成する。表面層の水素濃
度は半導体基体がシリコンからなるとき１０”原子７４
以上であることが望ましい。 第１図は本発明の一実施例を示し、第２図の場合と同様
にｎ領域２を存するｐ型シリコン基板１のｎ ｊｌ域側
の表面層に水素含有領域６が形成されている。 このｐｎ接合型放射線検出器に逆電圧を印加した状態で
速中性子ｉ４が入射すると、水素含有領域６においてプ
ロトン５が発生し、このプロトンにより空乏層内に電子
−正孔対が生成されて電流が流れるので、連中性子線を
検出できる。 第３図は、半導体基体１の表面に水素を含有させる装置
の一例を示したもので、真空容器１１．電極１２．１３
、真空排気系１４．水素を含むガスボンベ１５、その
ガスの圧力と流量を調整するための調整回路１６．グロ
ー放電用電源１７．電極１２のヒータ１８の加熱用電源
１９．グロー放電時の圧力を調整するための真空パルプ
２０および真空計２１から構成されている。 この装置を用い、電極１２の上に半導体基体としてのシ
リコン基板１を置き、真空排気系１４によって真空容器
１１内を排気し、約Ｉ Ｘ １Ｏ−７Ｔｏｒｒの高真空
にした後、真空バルブ２０を絞り、真空排気系１４の排
気速度を下げると同時に真空容器１１にボンベ１５から
水素を含むガスを調整回路１６を通して導入し、真空容
器１１の圧力を真空計２１を用いて０．１〜１０Ｔｏｒ
ｒに調整する。その後電極１２．１３間でグロー放電を
行わせると、ヒーター８に＋り任意の温度に加熱した電
極１２上の半導体基体１に水素を含む領域が形成される
。第４図はこのような方法で水素を含有する領域を形成
した一例で、線４１は半導体基体中に侵入した水素の濃
度分布を示すプロフィルであり、Ｙ軸は濃度、Ｘ軸は半
導体基体表面からの深さ方向の距離である。この実施例
ではドーピングガスとしてフォスフインを水素に混合し
ているので、水素のほかにりんが線４２に示すようにり
んも半導体基体中に侵入してｎ Ｉｆ域２が形成される
。 実施例の条件を以下に示す。 半導体気体；シリコン、ｐ如、比抵抗ｌＯ〜３０に０口
、鏡面仕上げ 反応温度８２００℃ 反応ガス：フォスフインを１０００ｐｐ＋ｌｌに水素で
希釈 グロー放電時の圧カニ ２． ＯＴｏｒｒ放電パワー：
ＤＣ７００Ｖ、 ０．６ｍＡ／ｃｊ電極間距離：５０
ｆｉ 放電時間二６０分 この水素およびりんの濃度分布測定には二次イオン質量
分析装置（ＳＩＭＳ）を用いた。Ｓ ＩＭＳとはイオン
ビームを試料に照射して、その試料表面から放出される
二次イオンを質量分析計に導き、質量電荷比に分けて検
出し、試料の表面から深さ方向への元素の濃度を分析す
る方法である。 第５図は、別の実施例を示すもので、第４図の場合と相
異する点は、水素とフォスフインの混合ガスを、水素と
ジボランの混合ガスとして点である。線５１は水素、線
５２はほう素の濃度分布を示すプロフィルである。従っ
てこの方法でｎ型基体にｐ ｔ＋１域を形成することが
できる。 本発明による検出器はもちろんα線、β線、Ｔ線の検出
も可能である。また半導体基体としてシリコンのみなら
ずゲルマニウムはもちろんＧａＡｓ＋ＣｄＴｅ等の化合
物半導体も用いることができる。
域を設け、その領域の設けられた側に水素を含有する表
面層を有することにより、この水素を含む表面層を中性
子線が通過する際発生するプロトンを半導体基体のｐｎ
接合によって生じさせた空乏層内・に導いて電子−正孔
対を生成させて上記の目的を達成する。表面層の水素濃
度は半導体基体がシリコンからなるとき１０”原子７４
以上であることが望ましい。 第１図は本発明の一実施例を示し、第２図の場合と同様
にｎ領域２を存するｐ型シリコン基板１のｎ ｊｌ域側
の表面層に水素含有領域６が形成されている。 このｐｎ接合型放射線検出器に逆電圧を印加した状態で
速中性子ｉ４が入射すると、水素含有領域６においてプ
ロトン５が発生し、このプロトンにより空乏層内に電子
−正孔対が生成されて電流が流れるので、連中性子線を
検出できる。 第３図は、半導体基体１の表面に水素を含有させる装置
の一例を示したもので、真空容器１１．電極１２．１３
、真空排気系１４．水素を含むガスボンベ１５、その
ガスの圧力と流量を調整するための調整回路１６．グロ
ー放電用電源１７．電極１２のヒータ１８の加熱用電源
１９．グロー放電時の圧力を調整するための真空パルプ
２０および真空計２１から構成されている。 この装置を用い、電極１２の上に半導体基体としてのシ
リコン基板１を置き、真空排気系１４によって真空容器
１１内を排気し、約Ｉ Ｘ １Ｏ−７Ｔｏｒｒの高真空
にした後、真空バルブ２０を絞り、真空排気系１４の排
気速度を下げると同時に真空容器１１にボンベ１５から
水素を含むガスを調整回路１６を通して導入し、真空容
器１１の圧力を真空計２１を用いて０．１〜１０Ｔｏｒ
ｒに調整する。その後電極１２．１３間でグロー放電を
行わせると、ヒーター８に＋り任意の温度に加熱した電
極１２上の半導体基体１に水素を含む領域が形成される
。第４図はこのような方法で水素を含有する領域を形成
した一例で、線４１は半導体基体中に侵入した水素の濃
度分布を示すプロフィルであり、Ｙ軸は濃度、Ｘ軸は半
導体基体表面からの深さ方向の距離である。この実施例
ではドーピングガスとしてフォスフインを水素に混合し
ているので、水素のほかにりんが線４２に示すようにり
んも半導体基体中に侵入してｎ Ｉｆ域２が形成される
。 実施例の条件を以下に示す。 半導体気体；シリコン、ｐ如、比抵抗ｌＯ〜３０に０口
、鏡面仕上げ 反応温度８２００℃ 反応ガス：フォスフインを１０００ｐｐ＋ｌｌに水素で
希釈 グロー放電時の圧カニ ２． ＯＴｏｒｒ放電パワー：
ＤＣ７００Ｖ、 ０．６ｍＡ／ｃｊ電極間距離：５０
ｆｉ 放電時間二６０分 この水素およびりんの濃度分布測定には二次イオン質量
分析装置（ＳＩＭＳ）を用いた。Ｓ ＩＭＳとはイオン
ビームを試料に照射して、その試料表面から放出される
二次イオンを質量分析計に導き、質量電荷比に分けて検
出し、試料の表面から深さ方向への元素の濃度を分析す
る方法である。 第５図は、別の実施例を示すもので、第４図の場合と相
異する点は、水素とフォスフインの混合ガスを、水素と
ジボランの混合ガスとして点である。線５１は水素、線
５２はほう素の濃度分布を示すプロフィルである。従っ
てこの方法でｎ型基体にｐ ｔ＋１域を形成することが
できる。 本発明による検出器はもちろんα線、β線、Ｔ線の検出
も可能である。また半導体基体としてシリコンのみなら
ずゲルマニウムはもちろんＧａＡｓ＋ＣｄＴｅ等の化合
物半導体も用いることができる。
本発明によれば、従来のように速中性子線検出のだめの
水素含有物質を放射線検出器の前面に装着するかわりに
、半導体基体表面に直接高濃度の水素含有層を形成する
ので、構造が簡単になり装着の手数も不要になる。また
、水素含有領域と半導体検出素体との間に空間がないの
で、水素含有層で発生したプロトンの空気中での消滅が
なく、収集効率も向上する。この水素含有層を水素とフ
ォスフインまたは水素とジボラン等の混合ガスをグロー
放電することにより形成すれば、半導体基体中への水素
のドーピングと同時にｎ型またはｐ型の拡散層を同時に
有効に形成できる。−
水素含有物質を放射線検出器の前面に装着するかわりに
、半導体基体表面に直接高濃度の水素含有層を形成する
ので、構造が簡単になり装着の手数も不要になる。また
、水素含有領域と半導体検出素体との間に空間がないの
で、水素含有層で発生したプロトンの空気中での消滅が
なく、収集効率も向上する。この水素含有層を水素とフ
ォスフインまたは水素とジボラン等の混合ガスをグロー
放電することにより形成すれば、半導体基体中への水素
のドーピングと同時にｎ型またはｐ型の拡散層を同時に
有効に形成できる。−
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は従来の半
導体放射線検出器によって速中性子線を検出する例を示
す断面図、第３図は本発明に基づき水素含有表面層を形
成するための装置の配置図、第４図は本発明の一実施例
の半導体基体中の濃度分布線図、第５図は他の実施例の
半導体基体中の濃度分布線図である。 １：ｐ型シリコン基板、２：ｎ゛拡散領域、４：連中性
子線、５：プロトン、６：水素含有領域。 ７２ 図 ７３ 図 東面かうのう束′！（ｎ雇） ？ ４− 図 泉面かう例冴さくｒｔｙｔフ Ｔ ５ ロ
導体放射線検出器によって速中性子線を検出する例を示
す断面図、第３図は本発明に基づき水素含有表面層を形
成するための装置の配置図、第４図は本発明の一実施例
の半導体基体中の濃度分布線図、第５図は他の実施例の
半導体基体中の濃度分布線図である。 １：ｐ型シリコン基板、２：ｎ゛拡散領域、４：連中性
子線、５：プロトン、６：水素含有領域。 ７２ 図 ７３ 図 東面かうのう束′！（ｎ雇） ？ ４− 図 泉面かう例冴さくｒｔｙｔフ Ｔ ５ ロ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）一導電形の半導体基体に他導電形の領域を設け、該
領域の設けられた側に水素を含有する表面層を有するこ
とを特徴とする半導体放射線検出器。 ２）特許請求の範囲第１項記載の検出器において、半導
体基体がシリコンからなり、表面層の水素濃度が１０＾
２＾１原子／ｃｍ＾３以上であ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 |
|---|---|---|---|
| JP59280651A JPS61156774A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 半導体放射線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59280651A JPS61156774A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 半導体放射線検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61156774A true JPS61156774A (ja) | 1986-07-16 |
Family
ID=17628023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59280651A Pending JPS61156774A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 半導体放射線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61156774A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6439778A (en) * | 1987-08-06 | 1989-02-10 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor radiation detection element |
| JPH05232239A (ja) * | 1992-02-25 | 1993-09-07 | Aloka Co Ltd | 中性子検出装置 |
| JPH063164U (ja) * | 1992-06-25 | 1994-01-18 | 大信鉄工株式会社 | 花 器 |
-
1984
- 1984-12-27 JP JP59280651A patent/JPS61156774A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6439778A (en) * | 1987-08-06 | 1989-02-10 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor radiation detection element |
| JPH05232239A (ja) * | 1992-02-25 | 1993-09-07 | Aloka Co Ltd | 中性子検出装置 |
| JPH063164U (ja) * | 1992-06-25 | 1994-01-18 | 大信鉄工株式会社 | 花 器 |
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