JPH0521353B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ 「発明の目的」 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体を利用した放射線検出装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来の半導体を利用した放射線検出装置の構成
例を第５図と第６図に示す。第５，６図は、放射
線検出装置の要部の断面図であり、同図におい
て、１は半導体基板であり、例えばカドミウムテ
ルルCdTe等で構成される。３はこの半導体基板
１と異なる伝導タイプの半導体であり、例えば半
導体基板１がｐ型であれば、３はｎ型の半導体で
構成される。従つて、半導体基板１と半導体３の
境界は、pn接合部を成しており、内部電界が発
生している。その結果、このpn接合部、及びこ
の接合部の両側に存在している拡散層は、ｘ線に
対する有感層８を構成する。５は信号電極であ
り、例えばアルミニウム（Al）で構成され、各
半導体３の上に形成されている。７は共通電極で
あり、例えば金（Au）で構成されたオーミツク
電極である。

第５図のような構成の放射線検出装置におい
て、放射線が照射されると、有感層８内に放射線
の強さに応じた量のキヤリア（電子・正孔対）が
生じる。これが空乏層（pn接合部）の電界によ
り流れて、各信号電極５と共通電極７間に接続さ
れた検出器（図示せず）で検出される。この時に
流れる電流の量は、入射した放射線の強さに比例
するので放射線の量を測定することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、以上のような手段は次の問題点を有し
ている。

第５図に示すように、放射線が異なるＡ，Ｂ，
Ｃの方向から入射したとする。有感層８は、各
Ａ，Ｂ，Ｃの３方向について、ほぼ同じ厚さとな
つているので、Ａ，Ｂ，Ｃとも同じ検出電流とな
る。即ち、第５図の放射線検出装置は、指向性が
悪いという問題点がある。

また、このような放射線検出装置においては、
検出感度を高くすることが重要な点である。そこ
で、放射線が入射してから半導体中で減衰するま
での間、キヤリアを効率よく生成するように、有
感層８を半導体基板１の深くまで形成する手段が
とられている。

しかし、この手段によれば、各有感層８（半導
体３）が、深さ方向だけでなく、横方向にも広が
るため、各素子が有感層８で互いに接続してしま
うため、各素子間の信号の分離ができなくなる問
題が生じる。

そのため、第６図のように各素子の間にスリツ
ト１０を設け、各素子を完全に分離する必要があ
つた。しかし、この第６図によれば、電極形成プ
ロセス、素子の分離加工等で余計な工程が必要で
あり、安価に放射線検出装置を生産する上におい
て、好ましいことではなかつた。

本発明は、以上の点に鑑みて成されたものであ
り、指向性が良く、かつ検出感度の高い放射線検
出装置を提供しようとするものである。

ロ 「発明の構成」 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、上記問題点を解決するために放射線
検出装置を、 半導体基板１と、 この半導体基板１の一方の面へ或る間隔で刻ま
れた複数の溝１１と、 この各溝を形成する面に沿つて設けられ、前記
半導体基板１と異なる伝導タイプの半導体層１２
と、 各溝１１部の表面に設けられた信号電極と、 半導体基板１の他方の面に設けられた共通電極
と、 で構成され、 且つ、前記隣接する半導体層１２同士の領域が
接触しないように形成したものである。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明を詳しく説明する。

第１図は、本発明に係る放射線検出装置の要部
外観例を示した図、第２図は第１図の断面図、第
３図はｘ線が半導体の深さ方向へ進行する場合の
透過度を示す図、第４図は半導体により放射線を
検出する場合の動作原理図である。

第１図、第２図において、１は従来装置と同じ
半導体基板であり、例えばカドミウムテルル等の
ようなものである。７はこの半導体基板の一方の
面に設けられた共通電極であり、例えばAuで構
成される。以上までの構成は従来例の第５，６図
と同じであるが、本発明においては以下に説明す
る部分が異なつている。

前記共通電極７と相対する半導体基板１の他方
の面ヘアレイ状に複数の溝１１を設けている。こ
の溝１１は第６図のように、半導体基板１を完全
に切断するものでなく、第３図のように測定対象
の放射線が半導体基板に入射してからほぼ吸収さ
れてしまう程度の深さで良い。１２は半導体層で
あり、半導体基板１と異なる伝導タイプの半導体
である。例えば、半導体基板１がｐ型であれば、
この半導体層１２はｎ型のものである。１３は信
号電極であり、各溝１１の表面部に沿つて設けら
れている。この信号電極１３は例えばAlで構成
される。

以上の半導体層１２、信号電極１３は、次のよ
うにして形成することができる。例えば、半導体
基板１がCdTe（ｐ型半導体）である場合、まず、
例えばワイヤーソウ等のマシンを使用して第１図
の如く、アレイ状に溝１１を設ける。そして、こ
の溝１１の凹部表面に沿つてAl蒸着を行なう。
その後熱処理を施すと、Al蒸着のAlがCdTe内部
へ浸透・結合し、その部分は、ｎ型の半導体層１
２となる。即ち、pn接合部が形成される。

以上のように形成された第１図装置の動作を次
に説明する。第４図は半導体を利用した放射線検
出装置の原理を示した図である。同図に示すよう
にpn接合部（空乏層Ｍ）においては、内部電界
が発生している。そこで、放射線が例えば、同図
のように入射すると、その強さに応じて、放射線
が通過したCdTe半導体内では電子ｅ・正孔ｈ対
が生じる。この生じた電子・正孔対のうち、空乏
層Ｍの部分で生じたものは、空乏層の電界により
流れる。

また、空乏層Ｍの両側に隣接している拡散層１
６に生じた電子・正孔対は、電子・正孔の濃度差
により流れ、やはり、放射線有感層を形成する。

一方、放射線有感層（空乏層と拡散層）以外の
部分で生じた電子・正孔対は、伝導に寄与せず、
近傍にある電子・正孔と結合して、消滅する。

このような原理の下に、第１図の装置へ放射線
が照射されると、、半導体内で電子・正孔対を生
成しながら放射線は減衰していく。そして、この
生成した電子・正孔対が、有感層内であれば空乏
層Ｍ内の電界により、信号電極１３まで取出さ
れ、応答信号となる。

もし第２図のＡで示す方向から放射線が入射し
た場合は、実行的に有感層が厚くなつているので
放射線によつて生じる電子・正孔対のほとんどは
信号電流として取出すことができる。

一方、第２図のＢ方向の場合には、有感層に放
射線が到達する前に、半導体基板１のｓ部分で、
大きく放射線が減衰してしまうので、有感層に届
いた放射線の量は微弱である。更に、放射線は斜
めに有感層を横切るので、有感層部分に生じる電
子・正孔対は、僅かなものとなる。

このように、第１図の装置においては、溝１１
とほぼ垂直な方向Ａの放射線に対してのみ感度を
有する指向性を持つている。

なお、以上の説明では、有感層の形成手段とし
てpn接合を設け、その空乏層と拡散層を利用す
ると説明したが、これに限定するわけではなく、
例えばシヨツトキ接合によつて、有感層を得るよ
うにしてもよい。

また、半導体基板１を構成する材料もCdTeに
限定するものではない。

ハ 「本発明の効果」 以上述べたように、本発明によれば、次の効果
が得られる。

指向性の優れた放射線検出装置とすることが
できる。

各信号電極から大きなレベルの応答信号を得
ることができる。

従来の装置（第５図）では、各素子間の有感
層が接触しないように、各素子間の距離を充分
にとらなければならず、放射線の入射位置の分
解能を充分に得ることができなかつた。

しかし、本発明によれば、特定の方向に対して
は、充分の厚さの有感層とすることができるの
で、大きなレベルの信号を得ることができる。そ
のため、各素子間（信号電極）の距離も近接する
ことができ、分解能の点についても従来例より優
れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る放射線検出装置の要部外
観例を示した図、第２図は第１図の断面図、第３
図はｘ線が半導体の深さ方向へ進行する場合の透
過度を示す図、第４図は半導体により放射線を検
出する場合の動作原理図、第５図と第６図は従来
の放射線検出装置の構成例を示す図である。 １……半導体基板、７……共通電極、１１……
溝、１２……半導体層、１３……信号電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板１と、 この半導体基板１の一方の面へ或る間隔で刻ま
   れた複数の溝１１と、 この各溝を形成する面に沿つて設けられ、前記
   半導体基板１と異なる伝導タイプの半導体層１２
   と、 各溝１１部の表面に設けられた信号電極と、 半導体基板１の他方の面に設けられた共通電極
   と、 で構成され、 且つ、前記隣接する半導体層１２同士の領域が
   接触しないように形成されたことを特徴とする放
   射線検出装置。