JPH058595B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH058595B2 JPH058595B2 JP59195990A JP19599084A JPH058595B2 JP H058595 B2 JPH058595 B2 JP H058595B2 JP 59195990 A JP59195990 A JP 59195990A JP 19599084 A JP19599084 A JP 19599084A JP H058595 B2 JPH058595 B2 JP H058595B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor substrate
- semiconductor
- rays
- depletion layer
- secondary electrons
- 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
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 62
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 37
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 32
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 claims description 21
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004347 surface barrier Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
- G01T1/241—Electrode arrangements, e.g. continuous or parallel strips or the like
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/03529—Shape of the potential jump barrier or surface barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/115—Devices sensitive to very short wavelength, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation
- H01L31/118—Devices sensitive to very short wavelength, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation of the surface barrier or shallow PN junction detector type, e.g. surface barrier alpha-particle detectors
- H01L31/1185—Devices sensitive to very short wavelength, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation of the surface barrier or shallow PN junction detector type, e.g. surface barrier alpha-particle detectors of the shallow PN junction detector type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
本発明はγ線計数用の半導体放射線検出器に、
とくに同一線量場におけるγ線エネルギーとγ計
数との関係特性を向上させた半導体放射線検出器
に関する。
とくに同一線量場におけるγ線エネルギーとγ計
数との関係特性を向上させた半導体放射線検出器
に関する。
従来、この種の検出器としてガイガーミユラー
計数管が使用されていたが、これは寿命が短く、
γ計数の線量率に対する直線性が悪く、さらに高
圧電源を要するなどの欠点を有していた。そこで
近年半導体の特性を利用した半導体放射線検出器
が提供され、実用に供せられるようになつてきて
いる。 この半導体放射線検出器は、例えばゲルマニウ
ム（Ge）やシリコン（Si）などのウエハにリチ
ウム（Li）を拡散させてγ線に対して空乏層を形
成するように高比抵抗化させたものである。γ線
がこの空乏層を通過するときに生ずる光電効果、
コンプトン効果あるいは電子対生成のいずれかの
過程で二次電子が発生し、この二次電子がさらに
格子原子と作用して電子正孔対を生成し、これを
電流パルスとして検出してパルス数を計数するこ
とによりγ線量を計数することができる。
計数管が使用されていたが、これは寿命が短く、
γ計数の線量率に対する直線性が悪く、さらに高
圧電源を要するなどの欠点を有していた。そこで
近年半導体の特性を利用した半導体放射線検出器
が提供され、実用に供せられるようになつてきて
いる。 この半導体放射線検出器は、例えばゲルマニウ
ム（Ge）やシリコン（Si）などのウエハにリチ
ウム（Li）を拡散させてγ線に対して空乏層を形
成するように高比抵抗化させたものである。γ線
がこの空乏層を通過するときに生ずる光電効果、
コンプトン効果あるいは電子対生成のいずれかの
過程で二次電子が発生し、この二次電子がさらに
格子原子と作用して電子正孔対を生成し、これを
電流パルスとして検出してパルス数を計数するこ
とによりγ線量を計数することができる。
しかして、γ線線量計の本来の目的は、放射線
としてのγ線の個数を計数するものであるが、従
来の半導体放射線検出器は、次に述べる理由によ
り同一線量場においても個々のγ線のエネルギー
の高低によつて計数するパルスの数が異なる。す
なわち、計数パルスが正しくγ線量を示さないと
いう不都合がある。 半導体放射線検出器の作動原理は、第３図に示
すように、Ｐ形シリコン基板１に、例えば拡散法
によつてＮ層２を設けてPN接合を形成し、この
PN接合に対する逆バイアス電圧VBを両面の電極
３，４を介して印加することにより生じた空乏層
５を入射γ線６が通過するとき、光電効果Ａ、コ
ンプトン効果Ｂおよび電子対生成Ｃのいずれかの
過程で二次電子７が発生し、この二次電子がさら
に格子原子と作用して電子正孔対８が生じ、これ
が電流パルス９として検出され、このパルス９が
増幅器を内蔵したカウンタ１０によつて計数され
る。なお、一部のγ線は散乱γ線１１として空乏
層５の外につき抜ける。 このとき、単位線量率あたりのパルス数すなわ
ちγ計数Ｃは次の(1)式によつて表される。 Ｃ＝Ｋμsi・ｌ／μair・ＥＳ ………(1) ただし、 Ｋ：定数 μsi：放射線検出器（Si）の吸収係数 μair：空気の吸収係数 ｌ：γ線に対する空乏層の厚さ Ｓ：γ線に対する空乏層の面積 Ｅ：γ線のエネルギー しかし、(1)式から明らかなように空乏層５の厚
さｌ、シリコン板１の面方向における空乏層５の
面積Ｓが一定の場合にはＣはＥによつて変化す
る。すなわち、エネルギーの大きいγ線に対して
はＣが小さくなり、同一線量場における感度がγ
線のエネルギーにより変化しない特性、いわゆる
線質特性が悪くなる。 本発明は、上述の欠点を除去し、同一線量場に
おいて生ずる電流パルス数がγ線エネルギーに依
存しない半導体放射線検出器、すなわち線質特性
の向上した半導体放射線検出器を提供することを
目的とする。
としてのγ線の個数を計数するものであるが、従
来の半導体放射線検出器は、次に述べる理由によ
り同一線量場においても個々のγ線のエネルギー
の高低によつて計数するパルスの数が異なる。す
なわち、計数パルスが正しくγ線量を示さないと
いう不都合がある。 半導体放射線検出器の作動原理は、第３図に示
すように、Ｐ形シリコン基板１に、例えば拡散法
によつてＮ層２を設けてPN接合を形成し、この
PN接合に対する逆バイアス電圧VBを両面の電極
３，４を介して印加することにより生じた空乏層
５を入射γ線６が通過するとき、光電効果Ａ、コ
ンプトン効果Ｂおよび電子対生成Ｃのいずれかの
過程で二次電子７が発生し、この二次電子がさら
に格子原子と作用して電子正孔対８が生じ、これ
が電流パルス９として検出され、このパルス９が
増幅器を内蔵したカウンタ１０によつて計数され
る。なお、一部のγ線は散乱γ線１１として空乏
層５の外につき抜ける。 このとき、単位線量率あたりのパルス数すなわ
ちγ計数Ｃは次の(1)式によつて表される。 Ｃ＝Ｋμsi・ｌ／μair・ＥＳ ………(1) ただし、 Ｋ：定数 μsi：放射線検出器（Si）の吸収係数 μair：空気の吸収係数 ｌ：γ線に対する空乏層の厚さ Ｓ：γ線に対する空乏層の面積 Ｅ：γ線のエネルギー しかし、(1)式から明らかなように空乏層５の厚
さｌ、シリコン板１の面方向における空乏層５の
面積Ｓが一定の場合にはＣはＥによつて変化す
る。すなわち、エネルギーの大きいγ線に対して
はＣが小さくなり、同一線量場における感度がγ
線のエネルギーにより変化しない特性、いわゆる
線質特性が悪くなる。 本発明は、上述の欠点を除去し、同一線量場に
おいて生ずる電流パルス数がγ線エネルギーに依
存しない半導体放射線検出器、すなわち線質特性
の向上した半導体放射線検出器を提供することを
目的とする。
上記目的を達成するために、本願第１発明にお
いては、一伝導形（例えばＰ形）の半導体基板１
とこの半導体基板に設けられた他伝導形（Ｎ形）
の領域２と、を有し、半導体基板１と他伝導形領
域２の間に形成されたPN接合に逆バイアス電圧
を印加することにより所定の広がりをもつ空乏層
５が形成され、半導体基板１にγ線が入射する際
に生ずる二次電子によつて空乏層５内に発生する
電子正孔対に基づくパルス電流を計数する半導体
放射線検出器において、他伝導形領域２を、中央
部２１，２３と、この中央部から突出した複数の
細長い突出部２２，２４と、を備えるものとし、
突出部２２，２４と半導体基板１の縁部との距離
を、少なくとも検出すべきγ線のうちの最大エネ
ルギーのγ線によつて生ずる二次電子の平均飛程
にほぼ等しくした。 また、第２発明においては、一伝導形（例えば
Ｐ形）の半導体基板１と、半導体基板１の一表面
に設けられたアンドープ非晶質半導体層１３と、
非晶質半導体層１３に設けられた第１電極３と、
半導体基板の他表面に設けられた第２電極４と、
を有し、第１電極３と第２電極４を介して半導体
基板１と非晶質半導体層１３の界面に逆バイアス
電圧を印加することにより所定の広がりをもつ空
乏層５が形成され、半導体基板にγ線が入射する
際に生ずる二次電子によつて空乏層５内に発生す
る電子正孔対に基づくパルス電流を計数する半導
体放射線検出器において、第１電極３を、第１発
明における他伝導形領域２と同様に、中央部と、
この中央部から突出した複数の細長い突出部と、
を備えるものとし、この突出部と半導体基板の縁
部との距離を、少なくとも検出すべきγ線のうち
の最大エネルギーのγ線によつて生ずる二次電子
の平均飛程にほぼ等しくした。
いては、一伝導形（例えばＰ形）の半導体基板１
とこの半導体基板に設けられた他伝導形（Ｎ形）
の領域２と、を有し、半導体基板１と他伝導形領
域２の間に形成されたPN接合に逆バイアス電圧
を印加することにより所定の広がりをもつ空乏層
５が形成され、半導体基板１にγ線が入射する際
に生ずる二次電子によつて空乏層５内に発生する
電子正孔対に基づくパルス電流を計数する半導体
放射線検出器において、他伝導形領域２を、中央
部２１，２３と、この中央部から突出した複数の
細長い突出部２２，２４と、を備えるものとし、
突出部２２，２４と半導体基板１の縁部との距離
を、少なくとも検出すべきγ線のうちの最大エネ
ルギーのγ線によつて生ずる二次電子の平均飛程
にほぼ等しくした。 また、第２発明においては、一伝導形（例えば
Ｐ形）の半導体基板１と、半導体基板１の一表面
に設けられたアンドープ非晶質半導体層１３と、
非晶質半導体層１３に設けられた第１電極３と、
半導体基板の他表面に設けられた第２電極４と、
を有し、第１電極３と第２電極４を介して半導体
基板１と非晶質半導体層１３の界面に逆バイアス
電圧を印加することにより所定の広がりをもつ空
乏層５が形成され、半導体基板にγ線が入射する
際に生ずる二次電子によつて空乏層５内に発生す
る電子正孔対に基づくパルス電流を計数する半導
体放射線検出器において、第１電極３を、第１発
明における他伝導形領域２と同様に、中央部と、
この中央部から突出した複数の細長い突出部と、
を備えるものとし、この突出部と半導体基板の縁
部との距離を、少なくとも検出すべきγ線のうち
の最大エネルギーのγ線によつて生ずる二次電子
の平均飛程にほぼ等しくした。
本発明は次の原理に基づく。第４図に示すよう
に空乏層５内に生じた二次電子７のほかに空乏層
周囲の領域１２に発生し、空乏層５内に達する二
次電子７１も電子正孔対の生成に寄与する。すな
わち第４図ａにハツチングして示した空乏層５の
周囲の領域１２もγ線の計数に寄与する。この領
域１２は入射γ線６のエネルギーが低いときは二
次電子の平均飛程が短いので狭く、γ線エネルギ
ーが高いときは二次電子の平均飛程が長いので広
くなる。 今、このような電子正孔対の形成に寄与する二
次電子発生の領域１２の面積をS′とすると、S′が
空乏層の面積Ｓに対してＳ〓S′のときは、γ線の
エネルギーが変化しても二次電子の発生に寄与す
る面積はほぼ一定で、(1)式によりγ計数Ｃはγ線
エネルギーＥによつて左右されることになる。一
方、Ｓ≦S′のちきは電子正孔対の形成に寄与する
二次電子の数は二次電子の平均飛程によつて変化
する。第１表は、(1)式におけるγ線のエネルギー
Ｅと二次電子の平均飛程ls、空気の吸収係数μair
およびSiの吸収係数μsiとの関係を示す。
に空乏層５内に生じた二次電子７のほかに空乏層
周囲の領域１２に発生し、空乏層５内に達する二
次電子７１も電子正孔対の生成に寄与する。すな
わち第４図ａにハツチングして示した空乏層５の
周囲の領域１２もγ線の計数に寄与する。この領
域１２は入射γ線６のエネルギーが低いときは二
次電子の平均飛程が短いので狭く、γ線エネルギ
ーが高いときは二次電子の平均飛程が長いので広
くなる。 今、このような電子正孔対の形成に寄与する二
次電子発生の領域１２の面積をS′とすると、S′が
空乏層の面積Ｓに対してＳ〓S′のときは、γ線の
エネルギーが変化しても二次電子の発生に寄与す
る面積はほぼ一定で、(1)式によりγ計数Ｃはγ線
エネルギーＥによつて左右されることになる。一
方、Ｓ≦S′のちきは電子正孔対の形成に寄与する
二次電子の数は二次電子の平均飛程によつて変化
する。第１表は、(1)式におけるγ線のエネルギー
Ｅと二次電子の平均飛程ls、空気の吸収係数μair
およびSiの吸収係数μsiとの関係を示す。
【表】
従つて領域S′が十分広いときは、電子正孔対の
発生に寄与する二次電子の数はＥによつて変化
し、Ｅが大きくなるにつれてその数が増大し、(1)
式中のμsi／μairＥの項を相殺する方向に進む。そ
れ故、γ計数Ｃのエネルギー依存性はより少なく
なり、前記線質特性が改善される。領域S′は、そ
の中に入射するγ線によつて生ずる二次電子がす
べて空乏層内に到達するだけの広さがあれば十分
である。従つて半導体基板１の周縁と空乏層の周
辺との距離は検出すべきγ線のうちの最大エネル
ギーをもつものによつて生ずる二次電子の平均飛
程だけあればよい。すなわち、６〜0.1MeVの範
囲のγ線に対して良好な線質特性を得るために
は、空乏層の外側に幅4600μm以上の領域があれ
ばよい。 さらに本発明は、空乏層外の領域１２で生成し
た二次電子７１が空乏層５に到達する確立を高め
るため、空乏層の板面に平行な面内における形状
に細長い突出部を形成している。 上記のことは、空乏層の面積Ｓと空乏層の外側
の二次電子発生領域の面積S′との関係が、Ｓ≦
S′となることを前提としており、また、第４図ａ
に示すように、空乏層５は、基板の厚さ方向にお
碗状に形成されるので、実際上は、空乏層５の周
辺をＮ形領域２の周辺として、半導体放射線検出
器のＮ形領域２の形状を定めても支障はない。
発生に寄与する二次電子の数はＥによつて変化
し、Ｅが大きくなるにつれてその数が増大し、(1)
式中のμsi／μairＥの項を相殺する方向に進む。そ
れ故、γ計数Ｃのエネルギー依存性はより少なく
なり、前記線質特性が改善される。領域S′は、そ
の中に入射するγ線によつて生ずる二次電子がす
べて空乏層内に到達するだけの広さがあれば十分
である。従つて半導体基板１の周縁と空乏層の周
辺との距離は検出すべきγ線のうちの最大エネル
ギーをもつものによつて生ずる二次電子の平均飛
程だけあればよい。すなわち、６〜0.1MeVの範
囲のγ線に対して良好な線質特性を得るために
は、空乏層の外側に幅4600μm以上の領域があれ
ばよい。 さらに本発明は、空乏層外の領域１２で生成し
た二次電子７１が空乏層５に到達する確立を高め
るため、空乏層の板面に平行な面内における形状
に細長い突出部を形成している。 上記のことは、空乏層の面積Ｓと空乏層の外側
の二次電子発生領域の面積S′との関係が、Ｓ≦
S′となることを前提としており、また、第４図ａ
に示すように、空乏層５は、基板の厚さ方向にお
碗状に形成されるので、実際上は、空乏層５の周
辺をＮ形領域２の周辺として、半導体放射線検出
器のＮ形領域２の形状を定めても支障はない。
第１図は、本願第１発明の一実施例を示し、一
辺43mmのＰ形シリコン板１に中央部の直径１mmの
円２１から幅0.2mm、長さ16mmの長方形状の突出
部２２が放射状に出ている形状を有するＮ形領域
２が形成されている。この結果、Ｐ形基板１をＮ
形領域２の間に形成されるPN接合に、例えば
20Vの逆バイアスを印加したときに生ずる空乏層
５の外側に最も狭いところでも、最大6MeVのエ
ネルギーを持つγ線により発生する二次電子は、
長い周辺長を有するＮ領域２の周囲の空乏層５の
中に高い確率で入つて電子正孔対の発生に寄与
し、放射線検出器の感度のエネルギー依存性を弱
める。第５図の曲線５１は、この実施例の検出器
の標準線量率場を用いて校正したのち得られた相
対γ計数比とγ線エネルギーとの関係を示し、同
じ大きさのＰ形シリコン基板に第４図に示すよう
な直径１mmの円形Ｎ形領域を形成した検出器によ
つて得られた曲線５２に比して水平に近くなり、
著しく線質特性が改善されていることが分かる。
なお、低エネルギー側で曲線５１および５２の相
対γ計数比が低下しているのは、カウンタ１０
（第３図参照）の識別レベルを0.06MeVにして、
0.06MeV以下のレベルのパルス９を計数しない
ようにしたためである。 第２図は別の実施例を示し、この場合はＮ形領
域２は帯状中央部２３から両側にくしの歯状に出
る突出部２４を有する形状を有している。 本発明は表面障壁形構造の半導体の場合や単結
晶半導体基板上非晶質半導体膜を被着させたヘテ
ロ接合構造の半導体の場合にも適用できることは
もちろんである。第６図は、本願第２発明に係る
ヘテロ接合構造の半導体を用いた放射線検出器を
示し、Ｐ形シリコン基板１の表面上にアンドープ
非晶質シリコン層１３が被着され、裏面側にP+
層が形成されている。非晶質シリコン層１３の上
に第１、第２図のＮ形領域２のような形状を有す
る金属電極３を、例えばAlの蒸着、パターニン
グにより形成し、裏面のP+層には全面に金属電
極４を形成する。この両電極間に金属電極３側が
正になるような電圧Ｖを印加すると、電極３の形
状に応じて第１、第２図の同様な形状の空乏層５
が生ずる。この空乏層５の周辺と基板１の縁部と
の距離ｄを、少なくとも検出すべき入射γ線のう
ちの最大エネルギーのγ線によつて生ずる二次電
子の平均飛程とほぼ等しい値にすれば、空乏層５
の外側の基板に入射した最大エネルギーのγ線に
よつて生ずる二次電子のほとんどが空乏層内での
電子正孔対発生に寄与する。
辺43mmのＰ形シリコン板１に中央部の直径１mmの
円２１から幅0.2mm、長さ16mmの長方形状の突出
部２２が放射状に出ている形状を有するＮ形領域
２が形成されている。この結果、Ｐ形基板１をＮ
形領域２の間に形成されるPN接合に、例えば
20Vの逆バイアスを印加したときに生ずる空乏層
５の外側に最も狭いところでも、最大6MeVのエ
ネルギーを持つγ線により発生する二次電子は、
長い周辺長を有するＮ領域２の周囲の空乏層５の
中に高い確率で入つて電子正孔対の発生に寄与
し、放射線検出器の感度のエネルギー依存性を弱
める。第５図の曲線５１は、この実施例の検出器
の標準線量率場を用いて校正したのち得られた相
対γ計数比とγ線エネルギーとの関係を示し、同
じ大きさのＰ形シリコン基板に第４図に示すよう
な直径１mmの円形Ｎ形領域を形成した検出器によ
つて得られた曲線５２に比して水平に近くなり、
著しく線質特性が改善されていることが分かる。
なお、低エネルギー側で曲線５１および５２の相
対γ計数比が低下しているのは、カウンタ１０
（第３図参照）の識別レベルを0.06MeVにして、
0.06MeV以下のレベルのパルス９を計数しない
ようにしたためである。 第２図は別の実施例を示し、この場合はＮ形領
域２は帯状中央部２３から両側にくしの歯状に出
る突出部２４を有する形状を有している。 本発明は表面障壁形構造の半導体の場合や単結
晶半導体基板上非晶質半導体膜を被着させたヘテ
ロ接合構造の半導体の場合にも適用できることは
もちろんである。第６図は、本願第２発明に係る
ヘテロ接合構造の半導体を用いた放射線検出器を
示し、Ｐ形シリコン基板１の表面上にアンドープ
非晶質シリコン層１３が被着され、裏面側にP+
層が形成されている。非晶質シリコン層１３の上
に第１、第２図のＮ形領域２のような形状を有す
る金属電極３を、例えばAlの蒸着、パターニン
グにより形成し、裏面のP+層には全面に金属電
極４を形成する。この両電極間に金属電極３側が
正になるような電圧Ｖを印加すると、電極３の形
状に応じて第１、第２図の同様な形状の空乏層５
が生ずる。この空乏層５の周辺と基板１の縁部と
の距離ｄを、少なくとも検出すべき入射γ線のう
ちの最大エネルギーのγ線によつて生ずる二次電
子の平均飛程とほぼ等しい値にすれば、空乏層５
の外側の基板に入射した最大エネルギーのγ線に
よつて生ずる二次電子のほとんどが空乏層内での
電子正孔対発生に寄与する。
以上の説明から明らかなように、本願第１発明
においては、PN接合形半導体放射線検出器に
PN接合形成のために設けられる半導体基板とは
異なる伝導形の領域を、中央部とこの中央部から
突出した複数の細長い突出部を有するものとし、
この突出部と半導体基板の縁部との距離を、少な
くとも検出すべきγ線のうちの最大エネルギーの
γ線によつて生ずる二次電子の平均飛程にほぼ等
しく、また本願第２発明においては、ヘテロ接合
形半導体放射線検出器のヘテロ接合形成のために
半導体基板に設けられるアンドープの非晶質半導
体層上に設置される電極を、中央部とこの中央部
から突出した複数の細長い突出部を有するものと
し、この突出部と半導体基板の縁部との距離を、
少なくとも検出すべきγ線のうちの最大エネルギ
ーのγ線によつて生ずる二次電子の平均飛程にほ
ぼ等しくして、いずれの場合にも実効的に、空乏
層の形状を放射状もしくはくし歯状のような突出
部を有する形状とし、その周囲に測定すべきγ線
のうちの最大エネルギーのγ線に対する有効二次
電子発生領域を備えることにより、高エネルギー
のγ線の計数の場合にもエネルギー依存性を示さ
ない良好な線質特性を示し、従来のγ線線量計に
くらべて広いγ線エネルギー範囲で信頼性の高い
γ線線量計として使用できる半導体放射線検出器
が得られる。
においては、PN接合形半導体放射線検出器に
PN接合形成のために設けられる半導体基板とは
異なる伝導形の領域を、中央部とこの中央部から
突出した複数の細長い突出部を有するものとし、
この突出部と半導体基板の縁部との距離を、少な
くとも検出すべきγ線のうちの最大エネルギーの
γ線によつて生ずる二次電子の平均飛程にほぼ等
しく、また本願第２発明においては、ヘテロ接合
形半導体放射線検出器のヘテロ接合形成のために
半導体基板に設けられるアンドープの非晶質半導
体層上に設置される電極を、中央部とこの中央部
から突出した複数の細長い突出部を有するものと
し、この突出部と半導体基板の縁部との距離を、
少なくとも検出すべきγ線のうちの最大エネルギ
ーのγ線によつて生ずる二次電子の平均飛程にほ
ぼ等しくして、いずれの場合にも実効的に、空乏
層の形状を放射状もしくはくし歯状のような突出
部を有する形状とし、その周囲に測定すべきγ線
のうちの最大エネルギーのγ線に対する有効二次
電子発生領域を備えることにより、高エネルギー
のγ線の計数の場合にもエネルギー依存性を示さ
ない良好な線質特性を示し、従来のγ線線量計に
くらべて広いγ線エネルギー範囲で信頼性の高い
γ線線量計として使用できる半導体放射線検出器
が得られる。
第１図は本願第１発明の一実施例の半導体基板
の平面図、第２図は別の実施例の半導体基板の平
面図、第３図は半導体放射線検出器の動作原理を
示す断面図、第４図は半導体放射線検出器の空乏
層外への入射γ線の影響を示し、ａは断面図、ｂ
は平面図、第５図は本発明による半導体放射線検
出器の線質特性を従来例の検出器のそれと比較し
て示す線図、第６図は本願第２発明の一実施例の
断面図である。 １：Ｐ形シリコン基板、２：Ｎ形領域、２１，
２３：Ｎ形領域中央部、２２，２４：Ｎ形領域突
出部、５：空乏層、６：γ線、７，７１：二次電
子。
の平面図、第２図は別の実施例の半導体基板の平
面図、第３図は半導体放射線検出器の動作原理を
示す断面図、第４図は半導体放射線検出器の空乏
層外への入射γ線の影響を示し、ａは断面図、ｂ
は平面図、第５図は本発明による半導体放射線検
出器の線質特性を従来例の検出器のそれと比較し
て示す線図、第６図は本願第２発明の一実施例の
断面図である。 １：Ｐ形シリコン基板、２：Ｎ形領域、２１，
２３：Ｎ形領域中央部、２２，２４：Ｎ形領域突
出部、５：空乏層、６：γ線、７，７１：二次電
子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一伝導形の半導体基板と、この半導体基板に
設けられた他伝導形の領域と、を有し、前記半導
体基板と前記他伝導形領域の間に形成されたPN
接合に逆バイアス電圧を印加することにより所定
の広がりをもつ空乏層が形成され、前記半導体基
板にγ線が入射する際に生ずる二次電子によつて
前記空乏層内に発生する電子正孔対に基づくパル
ス電流を計数する半導体放射線検出器において、 前記他伝導形領域は、中央部と、この中央部か
ら突出した複数の細長い突出部と、を備え、 この突出部と前記半導体基板の縁部との距離
が、少なくとも検出すべきγ線のうちの最大エネ
ルギーのγ線によつて生ずる二次電子の平均飛程
にほぼ等しい、 ことを特徴とする半導体放射線検出器。 ２ 一伝導形の半導体基板と、この半導体基板の
一表面に設けれられたアンドープ非晶質半導体層
と、この非晶質半導体層に設けられた第１電極
と、前記半導体基板の前記一表面に対向した他表
面に設けられた第２電極と、を有し、前記第１電
極と前記第２電極を介して前記半導体基板と前記
非晶質半導体層の界面に逆バイアス電圧を印加す
ることにより所定の広がりをもつ空乏層が形成さ
れ、前記半導体基板にγ線が入射する際に生ずる
二次電子によつて前記空乏層内に発生する電子正
孔対に基づくパルス電流を計数する半導体放射線
検出器において、 前記第１電極は、中央部と、この中央部から突
出した複数の細長い突出部と、を備え、 この突出部と前記半導体基板の縁部との距離
が、少なくとも検出すべきγ線のうちの最大エネ
ルギーのγ線によつて生ずる二次電子の平均飛程
にほぼ等しい、 ことを特徴とする半導体放射線検出器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59195990A JPS6174375A (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 | 半導体放射線検出器 |
| US06/771,622 US4689649A (en) | 1984-09-19 | 1985-09-03 | Semiconductor radiation detector |
| EP85111873A EP0175369B1 (en) | 1984-09-19 | 1985-09-19 | Semiconductor radiation detector |
| DE8585111873T DE3583095D1 (de) | 1984-09-19 | 1985-09-19 | Halbleiterstrahlungsdetektor. |
| US07/103,917 US4835587A (en) | 1984-09-19 | 1987-10-01 | Semiconductor device for detecting radiation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59195990A JPS6174375A (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 | 半導体放射線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6174375A JPS6174375A (ja) | 1986-04-16 |
| JPH058595B2 true JPH058595B2 (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=16350379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59195990A Granted JPS6174375A (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 | 半導体放射線検出器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4689649A (ja) |
| EP (1) | EP0175369B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6174375A (ja) |
| DE (1) | DE3583095D1 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2592058B2 (ja) * | 1986-10-03 | 1997-03-19 | 富士電機株式会社 | 半導体放射線検出素子 |
| JPS63193088A (ja) * | 1987-02-06 | 1988-08-10 | Hitachi Ltd | 半導体放射線検出器 |
| US4891521A (en) * | 1987-10-20 | 1990-01-02 | Michael Danos | Photon counting structure and system |
| FR2660761B1 (fr) * | 1990-04-06 | 1995-10-06 | Thomson Csf | Dispositif de detection de rayonnements dangereux pour les etres vivants. |
| US5621238A (en) * | 1994-02-25 | 1997-04-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Narrow band semiconductor detector |
| US7947959B2 (en) * | 2009-04-21 | 2011-05-24 | Honeywell International Inc. | Enhanced sensitivity solid state radiation detector |
| CN110611009B (zh) * | 2019-09-06 | 2021-02-02 | 湘潭大学 | 嵌套式三维沟槽电极硅探测器 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2543065A1 (de) * | 1975-09-26 | 1977-03-31 | Siemens Ag | Verfahren zum herstellen einer ortsaufloesenden detektoranordnung |
| JPS5841666B2 (ja) * | 1977-05-19 | 1983-09-13 | 株式会社東芝 | 半導体放射線検出器 |
| FR2443745A1 (fr) * | 1978-12-05 | 1980-07-04 | Thomson Csf | Localisateur d'impacts de particules ionisantes a l'etat solide et tube a image comportant un tel localisateur |
| US4394676A (en) * | 1980-12-17 | 1983-07-19 | Agouridis Dimitrios C | Photovoltaic radiation detector element |
| JPS5952884A (ja) * | 1982-09-18 | 1984-03-27 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 放射線または光検出用半導体素子の製造方法 |
-
1984
- 1984-09-19 JP JP59195990A patent/JPS6174375A/ja active Granted
-
1985
- 1985-09-03 US US06/771,622 patent/US4689649A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-09-19 DE DE8585111873T patent/DE3583095D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1985-09-19 EP EP85111873A patent/EP0175369B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0175369B1 (en) | 1991-06-05 |
| EP0175369A3 (en) | 1986-09-03 |
| US4689649A (en) | 1987-08-25 |
| EP0175369A2 (en) | 1986-03-26 |
| JPS6174375A (ja) | 1986-04-16 |
| DE3583095D1 (de) | 1991-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3140052B2 (ja) | 中性子検出装置 | |
| EP0279248B1 (en) | Semiconductor radiation detector | |
| JP4170411B2 (ja) | 高速型放射線検出器 | |
| Hartmann et al. | Ultrathin entrance windows for silicon drift detectors | |
| US7161155B1 (en) | X-ray detector with increased detective quantum efficiency | |
| JPH058595B2 (ja) | ||
| US4835587A (en) | Semiconductor device for detecting radiation | |
| US10797195B2 (en) | Ionizing radiation sensor based on float-zone silicon with p-type conductivity | |
| JP3358617B2 (ja) | 中性子線量率計 | |
| US3925669A (en) | Stripline radiation detection apparatus | |
| JPS59114875A (ja) | 半導体放射線検出器 | |
| JPH053550B2 (ja) | ||
| JP2592058B2 (ja) | 半導体放射線検出素子 | |
| JPS6327868B2 (ja) | ||
| JPH0736447B2 (ja) | 半導体中性子線検出素子 | |
| JPH022312B2 (ja) | ||
| US20240210579A1 (en) | Large-area semiconductor drift detector for radiation detection | |
| Fernández-Martínez et al. | Linear mode reach—through avalanche photodiodes for medium energy x-ray detection | |
| JPH0473636B2 (ja) | ||
| JPS6142433B2 (ja) | ||
| JPS59108367A (ja) | 半導体放射線線量計 | |
| JPH069255B2 (ja) | 半導体中性子線検出素子の製造方法 | |
| JPH0464264A (ja) | 半導体放射線検出器 | |
| JPH0574029B2 (ja) | ||
| JPS6328076A (ja) | 半導体放射線検出器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |