JP3197512B2 - 半導体放射線検出器 - Google Patents
半導体放射線検出器Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放射線を検出する
半導体検出器に関する。
半導体検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】放射線検出器として半導体センサが活用
されている。半導体センサとしては、ＰＮ接合型、サー
フェイスバリア（表面障壁）型、リチウムドリフト型
（ＰＩＮ型）、などの各種のものが知られており、用途
に応じて使い分けられている。これらの半導体センサに
おいて、電離箱の電離空間に相当する空乏層やｉ層（真
性半導体層）に放射線が入射すると、そこで電子と正孔
の対が生成される。これが各電極部にて捕集され、その
結果、検出パルスが出力される。上記の各半導体センサ
は、シリコンやゲルマニウムなどのウエハ基板上に構成
されるものである。例えば、ＰＩＮ型の半導体センサで
は、基板の一方面にｎ層が形成され、他方面にｐ層が形
成され、それらの間の真性領域に電界を形成するために
両層間にバイアス電圧が印加される。
されている。半導体センサとしては、ＰＮ接合型、サー
フェイスバリア（表面障壁）型、リチウムドリフト型
（ＰＩＮ型）、などの各種のものが知られており、用途
に応じて使い分けられている。これらの半導体センサに
おいて、電離箱の電離空間に相当する空乏層やｉ層（真
性半導体層）に放射線が入射すると、そこで電子と正孔
の対が生成される。これが各電極部にて捕集され、その
結果、検出パルスが出力される。上記の各半導体センサ
は、シリコンやゲルマニウムなどのウエハ基板上に構成
されるものである。例えば、ＰＩＮ型の半導体センサで
は、基板の一方面にｎ層が形成され、他方面にｐ層が形
成され、それらの間の真性領域に電界を形成するために
両層間にバイアス電圧が印加される。
【０００３】近年、広いエネルギー領域に対応するた
め、複数の線種に対応するため、あるいは検出面を大面
積にするため、複数の半導体センサを集合させた検出器
が実用化されている。
め、複数の線種に対応するため、あるいは検出面を大面
積にするため、複数の半導体センサを集合させた検出器
が実用化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、個別複
数の半導体センサを複数備えた検出器において、各半導
体センサの感度には一定のばらつきがあるため感度補正
が必要である。ここで、感度の誤差要因として、例え
ば、物理的なウエハの厚みの相違やウエハの純度（比抵
抗）のばらつきがあげられる。いずれにしても感度調整
の煩雑さをできる限り解消させることが望まれる。
数の半導体センサを複数備えた検出器において、各半導
体センサの感度には一定のばらつきがあるため感度補正
が必要である。ここで、感度の誤差要因として、例え
ば、物理的なウエハの厚みの相違やウエハの純度（比抵
抗）のばらつきがあげられる。いずれにしても感度調整
の煩雑さをできる限り解消させることが望まれる。
【０００５】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、複数の半導体センサを備えた
放射線検出器において、各半導体センサの感度の均一化
を図ることにある。
ものであり、その目的は、複数の半導体センサを備えた
放射線検出器において、各半導体センサの感度の均一化
を図ることにある。
【０００６】本発明の他の目的は、１つの半導体センサ
でありながら、有感面積を簡単に切り換えられるように
することにある。
でありながら、有感面積を簡単に切り換えられるように
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、単一のウエハ基板上に、放射線を検出す
る複数の半導体センサを構成したことを特徴とする。上
記構成によれば、同じウエハ基板上に複数の半導体セン
サが構成されるため、各半導体センサ間では常にウエハ
の厚み及びウエハの純度が一定になり、その結果、動作
条件を均一にできる。この結果、特に複数の半導体セン
サを用いて１又は複数の種類の放射線の検出を行う場合
に、その測定精度を向上できる。なお、複数の半導体セ
ンサは直線配列され、あるいは二次元配列される。
に、本発明は、単一のウエハ基板上に、放射線を検出す
る複数の半導体センサを構成したことを特徴とする。上
記構成によれば、同じウエハ基板上に複数の半導体セン
サが構成されるため、各半導体センサ間では常にウエハ
の厚み及びウエハの純度が一定になり、その結果、動作
条件を均一にできる。この結果、特に複数の半導体セン
サを用いて１又は複数の種類の放射線の検出を行う場合
に、その測定精度を向上できる。なお、複数の半導体セ
ンサは直線配列され、あるいは二次元配列される。
【０００８】本発明の望ましい態様では、前記複数の半
導体センサの全部又は一部には、互いに異なるフィルタ
が設けられる。例えばγ線混在下でβ線のみの線量を測
定するような場合、エネルギー感度や線種感度が異なる
複数の半導体センサが必要になるが、そのような用途に
好適な半導体放射線検出器を構成できる。
導体センサの全部又は一部には、互いに異なるフィルタ
が設けられる。例えばγ線混在下でβ線のみの線量を測
定するような場合、エネルギー感度や線種感度が異なる
複数の半導体センサが必要になるが、そのような用途に
好適な半導体放射線検出器を構成できる。
【０００９】本発明の望ましい態様では、前記複数の半
導体センサの中の少なくとも１つは、有感領域の面積を
切り換え可能な構造を有する。有感面積を切り換え可能
にすれば、感度を切り換えられ、特に本発明によれば配
線の切り換えで感度切り換えを行える。ここで、例え
ば、前記複数の半導体センサの中の少なくとも１つは、
中央有感部分とそれに電気的に分離された周囲有感部分
とを有し、一方の部分のみの動作と両部分の同時動作と
を選択可能である。
導体センサの中の少なくとも１つは、有感領域の面積を
切り換え可能な構造を有する。有感面積を切り換え可能
にすれば、感度を切り換えられ、特に本発明によれば配
線の切り換えで感度切り換えを行える。ここで、例え
ば、前記複数の半導体センサの中の少なくとも１つは、
中央有感部分とそれに電気的に分離された周囲有感部分
とを有し、一方の部分のみの動作と両部分の同時動作と
を選択可能である。
【００１０】また上記目的を達成するために、本発明
は、単一のウエハ基板上に放射線を検出する少なくとも
１つの半導体センサが形成され、前記半導体センサは有
感領域の面積を切り換え可能な構造を有する。その電極
構造としては、各種のパターンが考えられる。また、本
発明は、単一のウエハ基板上に、放射線を検出する半導
体センサを形成し、前記半導体センサは、中央有感部分
とそれに電気的に分離された周囲有感部分とを有し、更
に、前記半導体センサは、前記中央有感部分に接続され
かつ信号線が接続された第１電極と、前記周囲有感部分
に接続された第２電極と、接地電極と、を有し、前記中
央有感部分のみを動作させる場合には前記第２電極と前
記接地電極とに跨ってジャンパー線が設けられ、前記中
央有感部分と前記周囲有感部分とを同時動作させる場合
には前記第１電極と前記第２電極とに跨ってジャンパー
線が設けられることを特徴とする。
は、単一のウエハ基板上に放射線を検出する少なくとも
１つの半導体センサが形成され、前記半導体センサは有
感領域の面積を切り換え可能な構造を有する。その電極
構造としては、各種のパターンが考えられる。また、本
発明は、単一のウエハ基板上に、放射線を検出する半導
体センサを形成し、前記半導体センサは、中央有感部分
とそれに電気的に分離された周囲有感部分とを有し、更
に、前記半導体センサは、前記中央有感部分に接続され
かつ信号線が接続された第１電極と、前記周囲有感部分
に接続された第２電極と、接地電極と、を有し、前記中
央有感部分のみを動作させる場合には前記第２電極と前
記接地電極とに跨ってジャンパー線が設けられ、前記中
央有感部分と前記周囲有感部分とを同時動作させる場合
には前記第１電極と前記第２電極とに跨ってジャンパー
線が設けられることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００１２】図１には、本発明の好適な実施形態が示さ
れており、図１は本発明に係る放射線測定装置における
放射線検出器の構造を示す模式図である。
れており、図１は本発明に係る放射線測定装置における
放射線検出器の構造を示す模式図である。
【００１３】図１において、例えばシリコンやゲルマニ
ウム等のウエハ基板１０には、以下に説明するようにそ
のウエハ基板１０を共通にして複数の半導体センサＡ〜
Ｅが構成される。
ウム等のウエハ基板１０には、以下に説明するようにそ
のウエハ基板１０を共通にして複数の半導体センサＡ〜
Ｅが構成される。
【００１４】ウエハ基板１０の一方面には、各半導体セ
ンサＡ〜Ｅごとに、例えばボロン等の不純物を選択的に
拡散させることによってｐ型領域が形成される。ちなみ
に、各半導体センサ間において、ｐ型領域はそれぞれ隔
てて形成されており、これによって素子間分離が行われ
ている。後述するように、半導体センサＡ及びＢのｐ型
領域は後に図２で示すように正方形を有しており、一
方、半導体センサＣ〜Ｅにおいてはｐ型領域が中央部分
と周囲部分とに分割されている。
ンサＡ〜Ｅごとに、例えばボロン等の不純物を選択的に
拡散させることによってｐ型領域が形成される。ちなみ
に、各半導体センサ間において、ｐ型領域はそれぞれ隔
てて形成されており、これによって素子間分離が行われ
ている。後述するように、半導体センサＡ及びＢのｐ型
領域は後に図２で示すように正方形を有しており、一
方、半導体センサＣ〜Ｅにおいてはｐ型領域が中央部分
と周囲部分とに分割されている。
【００１５】ウエハ基板１０の他方面にはその全面に渡
ってリン等の不純物拡散により電極層としてのｎ+領域
が形成される。このｎ+領域の下側には金属からなる取
出し用電極としての電極１４が形成される。
ってリン等の不純物拡散により電極層としてのｎ+領域
が形成される。このｎ+領域の下側には金属からなる取
出し用電極としての電極１４が形成される。
【００１６】半導体センサＡ及びＢにおいて、ｐ型領域
上には電圧印加のための電極１２が形成される。また、
半導体センサＣ〜Ｅには、各部分領域に電圧を印加する
ために、中央部分には電極１２Ａが形成され、周囲部分
には電極１２Ｂが形成される。これらの電極１２は、で
きる限り放射線の検出を妨げない大きさ及び形態に形成
するのが望ましい。ちなみに、電極１２は例えばアルミ
ニウム等の金属で構成される。
上には電圧印加のための電極１２が形成される。また、
半導体センサＣ〜Ｅには、各部分領域に電圧を印加する
ために、中央部分には電極１２Ａが形成され、周囲部分
には電極１２Ｂが形成される。これらの電極１２は、で
きる限り放射線の検出を妨げない大きさ及び形態に形成
するのが望ましい。ちなみに、電極１２は例えばアルミ
ニウム等の金属で構成される。
【００１７】図１に示されるように、本実施形態では、
ウエハ基板１０の上面に例えば酸化膜等からなる表面保
護層１１が形成される。
ウエハ基板１０の上面に例えば酸化膜等からなる表面保
護層１１が形成される。
【００１８】各半導体センサにおいて、ｐ型領域とｎ+
領域との間には電極１２，１４間に逆電圧が印加され、
これによっていわゆる真性領域Ｉが形成される。すなわ
ち、本実施形態の半導体センサはＰＩＮ型センサであ
る。もちろん、本発明は他のタイプの半導体センサにも
適用できる。
領域との間には電極１２，１４間に逆電圧が印加され、
これによっていわゆる真性領域Ｉが形成される。すなわ
ち、本実施形態の半導体センサはＰＩＮ型センサであ
る。もちろん、本発明は他のタイプの半導体センサにも
適用できる。
【００１９】図２には、半導体センサＡ及びＢの上面図
が示されている。ｐ型領域は例えば四角形で構成され、
その大きさは３ｍｍ×３ｍｍである。そのｐ型領域には
電極１２が接続され、その電極には抵抗を介して例えば
−１００Ｖが印加される。また、その電極１２から放射
線検出信号が取り出される。図１に示した電極１４には
例えば＋１００Ｖの電圧が印加される。
が示されている。ｐ型領域は例えば四角形で構成され、
その大きさは３ｍｍ×３ｍｍである。そのｐ型領域には
電極１２が接続され、その電極には抵抗を介して例えば
−１００Ｖが印加される。また、その電極１２から放射
線検出信号が取り出される。図１に示した電極１４には
例えば＋１００Ｖの電圧が印加される。
【００２０】図３には、半導体センサＣ〜Ｅの上面図が
示されている。上述したように、ｐ型領域は、中央領域
と周囲領域とに区分されており、中央の部分領域は四角
形に構成され、周囲領域はコ字型に形成されている。中
央領域には電極１２Ａが接続され、周囲領域には電極１
２Ｂが接続されている。これらの電極１２Ａ，１２Ｂに
はスイッチＳを介して例えば−１００Ｖの電圧が印加さ
れる。ここで、スイッチＳは例えばジャンパー線で構成
され、そのジャンパー線がａの位置にある場合には、上
記の高電圧源が電極１２Ａ及び１２Ｂの両者に並列接続
され、一方、ジャンパー線がｂの位置にある場合には、
電極Ａのみに対して高電圧が印加される。この場合、電
極１２Ｂは接地されることになる。したがって、スイッ
チＳがａの位置にある場合には、中央領域及び周囲領域
の領域を合わせた部分が有感領域となり、一方、スイッ
チＳがｂの位置にある場合には、中央領域のみが有感領
域として機能する。なお、この半導体センサにおいても
電極Ａ，Ｂと高電圧源との間から放射線検出信号が取り
出されている。
示されている。上述したように、ｐ型領域は、中央領域
と周囲領域とに区分されており、中央の部分領域は四角
形に構成され、周囲領域はコ字型に形成されている。中
央領域には電極１２Ａが接続され、周囲領域には電極１
２Ｂが接続されている。これらの電極１２Ａ，１２Ｂに
はスイッチＳを介して例えば−１００Ｖの電圧が印加さ
れる。ここで、スイッチＳは例えばジャンパー線で構成
され、そのジャンパー線がａの位置にある場合には、上
記の高電圧源が電極１２Ａ及び１２Ｂの両者に並列接続
され、一方、ジャンパー線がｂの位置にある場合には、
電極Ａのみに対して高電圧が印加される。この場合、電
極１２Ｂは接地されることになる。したがって、スイッ
チＳがａの位置にある場合には、中央領域及び周囲領域
の領域を合わせた部分が有感領域となり、一方、スイッ
チＳがｂの位置にある場合には、中央領域のみが有感領
域として機能する。なお、この半導体センサにおいても
電極Ａ，Ｂと高電圧源との間から放射線検出信号が取り
出されている。
【００２１】図３において、コ字型の周囲電極の外形は
例えば３ｍｍ×３ｍｍであり、その幅は例えば１ｍｍで
ある。中央領域の大きさは例えば０．５ｍｍ×０．５ｍ
ｍである。
例えば３ｍｍ×３ｍｍであり、その幅は例えば１ｍｍで
ある。中央領域の大きさは例えば０．５ｍｍ×０．５ｍ
ｍである。
【００２２】図１に戻って、各半導体センサには、本実
施形態において互いに異なるフィルタ２０〜２８が設け
られる。具体的には、放射線有感領域側に各フィルタが
設けられている。なお、図１においては各フィルタを支
持するフレームなどが図示省略されている。本実施形態
の放射線測定装置では、例えばガンマ線混在下における
β線の真の線量を推定するために、互いにエネルギー感
度及び線種感度が異なる複数の半導体センサが構成され
ている。なお、本実施形態では、複数の半導体センサが
一次元的に配列されていたが、もちろん二次元的に複数
の半導体センサが配列されていてもよい。また、そのよ
うな構成によって大面積型の放射線検出器を構成する場
合には、必ずしも各半導体センサに互いに異なるフィル
タを設ける必要はない。
施形態において互いに異なるフィルタ２０〜２８が設け
られる。具体的には、放射線有感領域側に各フィルタが
設けられている。なお、図１においては各フィルタを支
持するフレームなどが図示省略されている。本実施形態
の放射線測定装置では、例えばガンマ線混在下における
β線の真の線量を推定するために、互いにエネルギー感
度及び線種感度が異なる複数の半導体センサが構成され
ている。なお、本実施形態では、複数の半導体センサが
一次元的に配列されていたが、もちろん二次元的に複数
の半導体センサが配列されていてもよい。また、そのよ
うな構成によって大面積型の放射線検出器を構成する場
合には、必ずしも各半導体センサに互いに異なるフィル
タを設ける必要はない。
【００２３】上記実施形態において、各半導体センサに
フィルタを通して放射線が入射すると、そのエネルギー
に応じて上記Ｉ領域を通過して電荷が流れ、これによっ
て検出パルスとして放射線検出結果を得ることができ
る。この場合、その検出パルスの波高値はエネルギーに
依存する。
フィルタを通して放射線が入射すると、そのエネルギー
に応じて上記Ｉ領域を通過して電荷が流れ、これによっ
て検出パルスとして放射線検出結果を得ることができ
る。この場合、その検出パルスの波高値はエネルギーに
依存する。
【００２４】本実施形態の放射線検出器によれば、各半
導体センサが同一の基板上に構成されているため、ウエ
ハの厚みの相違やウエハの純度（比抵抗）の相違に起因
する感度のばらつきといった問題が生じず、各半導体セ
ンサ間における動作条件を一致させることができる。し
たがって高精度の測定を行うことができる。また、各半
導体センサのスライスが不要となり、さらに電極１４等
を共通形成できるため、製造コストを低減できるという
利点もある。なお、各半導体センサ間におけるギャップ
は例えば２ｍｍである。
導体センサが同一の基板上に構成されているため、ウエ
ハの厚みの相違やウエハの純度（比抵抗）の相違に起因
する感度のばらつきといった問題が生じず、各半導体セ
ンサ間における動作条件を一致させることができる。し
たがって高精度の測定を行うことができる。また、各半
導体センサのスライスが不要となり、さらに電極１４等
を共通形成できるため、製造コストを低減できるという
利点もある。なお、各半導体センサ間におけるギャップ
は例えば２ｍｍである。
【００２５】ちなみに、本発明は、上記のＰＩＮ型の半
導体センサに限られず、ＰＮ接合型、サーフェイスバリ
ア型、等の各種のタイプの半導体センサに適用すること
ができる。
導体センサに限られず、ＰＮ接合型、サーフェイスバリ
ア型、等の各種のタイプの半導体センサに適用すること
ができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の半導体センサを備えた放射線検出器において、各
半導体センサの動作条件の均一化を図ることができ、ま
た、本発明によれば１つの半導体センサでありながら有
感面積を簡単に切り替えることができる。
複数の半導体センサを備えた放射線検出器において、各
半導体センサの動作条件の均一化を図ることができ、ま
た、本発明によれば１つの半導体センサでありながら有
感面積を簡単に切り替えることができる。
【図１】 本発明に係る放射線検出器の構造を示す模式
図である。
図である。
【図２】 半導体センサＡ及びＢの上面図である。
【図３】 半導体センサＣ〜Ｅの上面図である。
１０ ウエハ基板、１１ 表面保護層、１２ 電極、１
４ 電極、２０〜２８フィルタ。
４ 電極、２０〜２８フィルタ。
Claims (3)
- 【請求項１】 単一のウエハ基板上に、放射線を検出す
る複数の半導体センサを形成し、 前記複数の半導体センサの中の少なくとも１つは、中央
有感部分とそれに電気的に分離された周囲有感部分とを
有し、一方の部分のみの動作と両部分の同時動作とを選
択可能である ことを特徴とする半導体射線検出器。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体放射線検出器にお
いて、 前記複数の半導体センサの全部又は一部には、互いに異
なるフィルタが設けられたことを特徴とする半導体放射
線検出器。 - 【請求項３】 単一のウエハ基板上に、放射線を検出す
る半導体センサを形成し、 前記半導体センサは、中央有感部分とそれに電気的に分
離された周囲有感部分とを有し、 更に、前記半導体センサは、前記中央有感部分に接続さ
れかつ信号線が接続された第１電極と、前記周囲有感部
分に接続された第２電極と、接地電極と、を有し、 前記中央有感部分のみを動作させる場合には前記第２電
極と前記接地電極とに跨ってジャンパー線が設けられ、 前記中央有感部分と前記周囲有感部分とを同時動作させ
る場合には前記第１電極と前記第２電極とに跨ってジャ
ンパー線が設けられる 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 |
|---|---|---|---|
| JP19971997A JP3197512B2 (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | 半導体放射線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19971997A JP3197512B2 (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | 半導体放射線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1144769A JPH1144769A (ja) | 1999-02-16 |
| JP3197512B2 true JP3197512B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=16412482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19971997A Expired - Fee Related JP3197512B2 (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | 半導体放射線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3197512B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007136050A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | National Univ Corp Shizuoka Univ | Ｘ線検出器アレイ |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101373783B (zh) * | 2003-03-10 | 2010-06-23 | 浜松光子学株式会社 | 光电二极管阵列及其制造方法 |
| US7157300B2 (en) * | 2004-11-19 | 2007-01-02 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Fabrication of thin film germanium infrared sensor by bonding to silicon wafer |
| KR20150073239A (ko) * | 2013-12-20 | 2015-07-01 | 한국원자력연구원 | 이종 방사선 측정 센서 및 그 제조 방법 |
-
1997
- 1997-07-25 JP JP19971997A patent/JP3197512B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007136050A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | National Univ Corp Shizuoka Univ | Ｘ線検出器アレイ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1144769A (ja) | 1999-02-16 |
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