JPH06101577B2 - 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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- JPH06101577B2 JPH06101577B2 JP61010629A JP1062986A JPH06101577B2 JP H06101577 B2 JPH06101577 B2 JP H06101577B2 JP 61010629 A JP61010629 A JP 61010629A JP 1062986 A JP1062986 A JP 1062986A JP H06101577 B2 JPH06101577 B2 JP H06101577B2
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Classifications
-
- 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
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
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- G01T3/08—Measuring neutron radiation with semiconductor detectors
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- H—ELECTRICITY
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- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は3Heを用いて中性子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pn接合型やショットキー接合型な
どのダイオード構造を有する半導体単結晶板の接合部に
逆バイアスを印加して空乏層を広げ、その空乏層中に放
射線を入射させ、入射した放射線の飛跡に生ずる電子‐
正孔対を電流パルスとして取り出すことにより放射線を
検出するものである。この方法はα，β，γ線およびＸ
線のように半導体結晶と電離作用が行なわれる放射線に
対しては検出が可能である。
どのダイオード構造を有する半導体単結晶板の接合部に
逆バイアスを印加して空乏層を広げ、その空乏層中に放
射線を入射させ、入射した放射線の飛跡に生ずる電子‐
正孔対を電流パルスとして取り出すことにより放射線を
検出するものである。この方法はα，β，γ線およびＸ
線のように半導体結晶と電離作用が行なわれる放射線に
対しては検出が可能である。
しかし、放射線に含まれる中性子は電荷をもたないか
ら、核反応以外に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、電子‐正孔対は生じない。した
がって上述のような半導体放射線検出器は、そのまま用
いたのでは中性子を検出するには不適当である。これに
対して中性子を検出するために、（n,α）反応，（n,
p）反応すなわち弾性散乱による陽子の反跳，中性子に
よる核分裂など中性子と原子核との反応によって放出さ
れる電離性粒子が観測の手段として用いられている。こ
れらの手段のうち、例えばこれまで知られている3Heガ
スと中性子との（n,p）反応を用いた中性子検出用半導
体放射線検出器について第８図の要部断面図を参照して
説明する。
ら、核反応以外に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、電子‐正孔対は生じない。した
がって上述のような半導体放射線検出器は、そのまま用
いたのでは中性子を検出するには不適当である。これに
対して中性子を検出するために、（n,α）反応，（n,
p）反応すなわち弾性散乱による陽子の反跳，中性子に
よる核分裂など中性子と原子核との反応によって放出さ
れる電離性粒子が観測の手段として用いられている。こ
れらの手段のうち、例えばこれまで知られている3Heガ
スと中性子との（n,p）反応を用いた中性子検出用半導
体放射線検出器について第８図の要部断面図を参照して
説明する。
第８図の放射線検出器は容器本体16とこれをパッキング
により気密を保つ蓋17からなる密閉容器の中に、放射線
検出用の単結晶シリコン板1bが収納されており、単結晶
シリコン板1bの表裏両面からそれぞれリード線を引き出
し、一方はハーメチックシール18を介して外部の図示し
てない測定系へ導かれ、他方は密閉容器の内壁に接続し
て接地され、また密閉容器の一部側壁を気密状態に貫通
する配管19を備え、この配管19を通して図示してないボ
ンベから3Heガスが密閉容器内に充填されるようになっ
ている。
により気密を保つ蓋17からなる密閉容器の中に、放射線
検出用の単結晶シリコン板1bが収納されており、単結晶
シリコン板1bの表裏両面からそれぞれリード線を引き出
し、一方はハーメチックシール18を介して外部の図示し
てない測定系へ導かれ、他方は密閉容器の内壁に接続し
て接地され、また密閉容器の一部側壁を気密状態に貫通
する配管19を備え、この配管19を通して図示してないボ
ンベから3Heガスが密閉容器内に充填されるようになっ
ている。
この中性子検出用半導体検出器は（１）式の反応および
3Heと中性子との弾性散乱を利用している。3 He＋ｎ→3H＋Ｐ＋765KeV ………………（１） すなわち（１）式により、3Heとそれぞれ 中性子が反応した場合は765KeVに中性子の運動エネル
ギーが加わった反応生成核エネルギー， 熱中性子バックグラウンドによる反応生成核エネルギ
ー， 中性子と3Heとの弾性散乱によるプロトンを生じこれ
らを検出するものである。
3Heと中性子との弾性散乱を利用している。3 He＋ｎ→3H＋Ｐ＋765KeV ………………（１） すなわち（１）式により、3Heとそれぞれ 中性子が反応した場合は765KeVに中性子の運動エネル
ギーが加わった反応生成核エネルギー， 熱中性子バックグラウンドによる反応生成核エネルギ
ー， 中性子と3Heとの弾性散乱によるプロトンを生じこれ
らを検出するものである。
しかしながら、3Heガスと半導体放射線検出素子とを組
み合わせた第８図のような構造の検出器は、3Heガス中
で発生した荷電粒子が検出素子に到達するまで3Heガス
中を通過しなければならないために検出効率が低下し、
スペクトロメータの分解能に限界がある。しかも１〜５
気圧の3Heガスを密閉容器内に導入するため、密閉容器
は側壁を厚くするなど堅牢なものとする必要があり、重
量も増す。その他に3Heガスを検出素子まで導くための
配管や3Heを充填した図示してないボンベおよびガス流
量調整器など多くの付帯設備を要するので、重量や容積
の点でも従来けい帯用の中性子検出器として適切なもの
が得られなかった。
み合わせた第８図のような構造の検出器は、3Heガス中
で発生した荷電粒子が検出素子に到達するまで3Heガス
中を通過しなければならないために検出効率が低下し、
スペクトロメータの分解能に限界がある。しかも１〜５
気圧の3Heガスを密閉容器内に導入するため、密閉容器
は側壁を厚くするなど堅牢なものとする必要があり、重
量も増す。その他に3Heガスを検出素子まで導くための
配管や3Heを充填した図示してないボンベおよびガス流
量調整器など多くの付帯設備を要するので、重量や容積
の点でも従来けい帯用の中性子検出器として適切なもの
が得られなかった。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は中性子の検出効率が高く、しかも小形で軽量の半導
体放射線検出器を提供することにある。
的は中性子の検出効率が高く、しかも小形で軽量の半導
体放射線検出器を提供することにある。
本発明はダイオード構造を有する単結晶半導体基体に逆
バイアスを印加して生ずる空乏層中に入射した放射線に
よって生ずる電子‐正孔対を検知して放射線を検出する
半導体放射線検出器の半導体基体内部に、予め3Heをプ
ラズマドーピング法で導入することにより、3He（n,p）
反応を利用して中性子の検出も可能となるようにした半
導体放射線検出器である。
バイアスを印加して生ずる空乏層中に入射した放射線に
よって生ずる電子‐正孔対を検知して放射線を検出する
半導体放射線検出器の半導体基体内部に、予め3Heをプ
ラズマドーピング法で導入することにより、3He（n,p）
反応を利用して中性子の検出も可能となるようにした半
導体放射線検出器である。
次に本発明を実施例に基づき説明する。
本発明は単結晶シリコン基板やこのシリコン基板に設け
た電極中に3Heを侵入させたものを検出素子として用い
ることが主眼であって、以下そのための装置と得られた
検出素子の構成について述べる。
た電極中に3Heを侵入させたものを検出素子として用い
ることが主眼であって、以下そのための装置と得られた
検出素子の構成について述べる。
単結晶シリコン基板や電極に3Heを侵入させるには第１
図に配置と系統を示した概要図のように通常のプラズマ
発生装置を用いることができ、基本的には3Heガスを反
応槽内に導入し、電極間に直流電圧を印加して3Heプラ
ズマを発生させることにより行なわれる。第１図におい
て、反応槽７内に上部電極板８と下部電極板９とが対向
設置され、これらはそれぞれ反応槽７、外部の直流電源
10に接続され、また反応槽７にはガス流量調節器11を介
して3Heガスを反応槽７内に導入するための3Heガスボン
ベ12,排気系13,直空計14がいずれも配管によって外部か
ら接続されている。なお下部電極９は下面近傍にヒータ
15を備えている。
図に配置と系統を示した概要図のように通常のプラズマ
発生装置を用いることができ、基本的には3Heガスを反
応槽内に導入し、電極間に直流電圧を印加して3Heプラ
ズマを発生させることにより行なわれる。第１図におい
て、反応槽７内に上部電極板８と下部電極板９とが対向
設置され、これらはそれぞれ反応槽７、外部の直流電源
10に接続され、また反応槽７にはガス流量調節器11を介
して3Heガスを反応槽７内に導入するための3Heガスボン
ベ12,排気系13,直空計14がいずれも配管によって外部か
ら接続されている。なお下部電極９は下面近傍にヒータ
15を備えている。
以上の装置を用いて、例えば比抵抗10kΩcm以上のｐ形
単結晶シリコン基板1aを下部電極板９の上に載置し、ヒ
ータ15により例えば200℃に加熱すると同時に、排気系1
3により減圧された反応槽７の内部圧力が例えば4Torrと
なるように3Heガスボンベ12から3Heガスを反応槽７内へ
導入し、上部電極板８と下部電極板９との間に直流電源
10を用いて550Vを印加する。この電圧印加によって両電
極板8,9の間にプラズマが発生する。かくして下部電極
板９の上に載置した単結晶シリコン基板1aの表面から多
量の3Heが侵入する。このような低温プラズマドーピン
グ法については本発明者らの発明として特開昭59-21872
7〜218728号公報に詳しく開示されている。
単結晶シリコン基板1aを下部電極板９の上に載置し、ヒ
ータ15により例えば200℃に加熱すると同時に、排気系1
3により減圧された反応槽７の内部圧力が例えば4Torrと
なるように3Heガスボンベ12から3Heガスを反応槽７内へ
導入し、上部電極板８と下部電極板９との間に直流電源
10を用いて550Vを印加する。この電圧印加によって両電
極板8,9の間にプラズマが発生する。かくして下部電極
板９の上に載置した単結晶シリコン基板1aの表面から多
量の3Heが侵入する。このような低温プラズマドーピン
グ法については本発明者らの発明として特開昭59-21872
7〜218728号公報に詳しく開示されている。
基板1aに侵入した3Heの濃度を二次イオン質量分析装置
（SIMS）を用いて測定した結果を第２図に示す。第２図
は横軸を基板1aの表面からの深さ、縦軸を3Heの濃度と
してプロットした線図であって、第２図からわかるよう
に、単結晶シリコン基板1aの表面には２×1022原子/cm3
の3Heが侵入している。本発明はこの単結晶シリコン基
板1aの中に侵入した3Heを利用することにより、前述し
た（１）式の反応に基づき中性子の検出を可能としたも
のであり、そのための検出素子の構成を第３図ないし第
７図に示したが共通部分は同一符号で表わしてある。
（SIMS）を用いて測定した結果を第２図に示す。第２図
は横軸を基板1aの表面からの深さ、縦軸を3Heの濃度と
してプロットした線図であって、第２図からわかるよう
に、単結晶シリコン基板1aの表面には２×1022原子/cm3
の3Heが侵入している。本発明はこの単結晶シリコン基
板1aの中に侵入した3Heを利用することにより、前述し
た（１）式の反応に基づき中性子の検出を可能としたも
のであり、そのための検出素子の構成を第３図ないし第
７図に示したが共通部分は同一符号で表わしてある。
例えば第３図はショットキー接合型の検出素子を示した
要部断面図である。第３図は単結晶シリコン基板１の一
表面に設けた3He侵入領域２の上に単結晶シリコン基板
１とショットキー障壁を形成する金属の電極３を被着
し、これと反対面の単結晶シリコン基板１の表面にはオ
ーミック電極４を被着したものである。この両電極3,4
の間に逆バイアスを印加して電極３の下部に空乏層を形
成させ、この空乏層に入射した放射線の中性子が3He侵
入領域２の3Heと（１）式の反応を生ずる。このとき反
応生成物であるトリトン（3H）と陽子が空乏層内で電子
‐正孔対を発生させ、これがパルスとして計数され、そ
の結果中性子を検出することができるのである。
要部断面図である。第３図は単結晶シリコン基板１の一
表面に設けた3He侵入領域２の上に単結晶シリコン基板
１とショットキー障壁を形成する金属の電極３を被着
し、これと反対面の単結晶シリコン基板１の表面にはオ
ーミック電極４を被着したものである。この両電極3,4
の間に逆バイアスを印加して電極３の下部に空乏層を形
成させ、この空乏層に入射した放射線の中性子が3He侵
入領域２の3Heと（１）式の反応を生ずる。このとき反
応生成物であるトリトン（3H）と陽子が空乏層内で電子
‐正孔対を発生させ、これがパルスとして計数され、そ
の結果中性子を検出することができるのである。
第３図はショットキー接合型の検出素子として最も簡単
な構造をもつ例を示したが、このほかに種々の改良型を
作製することができる。例えば第４図は前述した低温プ
ラズマドーピング法により単結晶シリコン基板１に3He
を侵入させるときに、単結晶シリコン基板１の両面から
行なうことにより、3He侵入領域２を基板１の表面と裏
面の双方に形成し、それらの上に電極3,4を備えた構造
の検出素子であって、第３図のものと比べてオーミック
電極４側にも3He侵入領域２があるから、トリトンと陽
子が発生する機会を増すことができる。
な構造をもつ例を示したが、このほかに種々の改良型を
作製することができる。例えば第４図は前述した低温プ
ラズマドーピング法により単結晶シリコン基板１に3He
を侵入させるときに、単結晶シリコン基板１の両面から
行なうことにより、3He侵入領域２を基板１の表面と裏
面の双方に形成し、それらの上に電極3,4を備えた構造
の検出素子であって、第３図のものと比べてオーミック
電極４側にも3He侵入領域２があるから、トリトンと陽
子が発生する機会を増すことができる。
第５図は単結晶シリコン基板１の3He侵入領域２を形成
してない表面に電極４との良好なオーム接触性を得るた
めにp+層５が介在するようにしたものであり、p+層５の
形成は同じく低温プラズマドーピング法で単結晶シリコ
ン基板１にほう素を高濃度に侵入させた所に特徴があ
り、その他は第３図と同じ構造とした検出素子である。
してない表面に電極４との良好なオーム接触性を得るた
めにp+層５が介在するようにしたものであり、p+層５の
形成は同じく低温プラズマドーピング法で単結晶シリコ
ン基板１にほう素を高濃度に侵入させた所に特徴があ
り、その他は第３図と同じ構造とした検出素子である。
第６図は比抵抗10kΩcm以上のｐ形高純度単結晶シリコ
ン基板１の一表面に設けた3He侵入領域２の上にモノシ
ランガスを用いたプラズマCVD法により非晶質シリコン
層６を堆積させ、単結晶シリコンと非晶質シリコンとの
ヘテロ接合を形成した後、その上にオーミック電極4aを
被着し、これらと反対側の基板１の面にはオーミック電
極４のみを被着してなる検出素子である。すなわち単結
晶シリコン基板１にあらかじめ前述の方法により3Heを
形成しおき、その後プラズマCVD法を用いて非晶質シリ
コン層６を堆積し、オーミック電極4aおよび４は抵抗加
熱真空蒸着法や電子ビーム法もしくはスパッタ法などに
より被着したものである。
ン基板１の一表面に設けた3He侵入領域２の上にモノシ
ランガスを用いたプラズマCVD法により非晶質シリコン
層６を堆積させ、単結晶シリコンと非晶質シリコンとの
ヘテロ接合を形成した後、その上にオーミック電極4aを
被着し、これらと反対側の基板１の面にはオーミック電
極４のみを被着してなる検出素子である。すなわち単結
晶シリコン基板１にあらかじめ前述の方法により3Heを
形成しおき、その後プラズマCVD法を用いて非晶質シリ
コン層６を堆積し、オーミック電極4aおよび４は抵抗加
熱真空蒸着法や電子ビーム法もしくはスパッタ法などに
より被着したものである。
単結晶シリコン基板１上に非晶質シリコン層６を堆積さ
せるプラズマCVDの諸条件は次の通りである。
せるプラズマCVDの諸条件は次の通りである。
使用ガス：モノシラン（SiH4）10％水素ベース 圧力:10Torr 印加電圧:DC800V 電極板温度:200℃ 上記の条件によりおよそ１μｍの厚さを有する非晶質シ
リコン層６が形成される。
リコン層６が形成される。
第７図は第６図に示した検出素子の改良型であり、第５
図の場合と同様に3He侵入領域２を設けてない側の単結
晶シリコン基板１の表面に、オーム接触性を高めるため
のほう素の低温プラズマドーピングによるp+層５を形成
しその上にオーミック電極４を備えた構造としたもので
ある。3He侵入領域2,オーミック電極4a,4は第６図のも
のと同じ方法を用いて形成することができる。第７図に
示した検出素子は第６図のものよりノイズレベルが減少
し、温度特性も向上するという利点がある。なお第６
図，第７図ではいずれも3He侵入領域を単結晶シリコン
基板１に形成した例について説明したが、本発明では3H
e侵入領域を非晶質シリコン層６の電極と接する面に設
けても同様の効果を得ることができる。
図の場合と同様に3He侵入領域２を設けてない側の単結
晶シリコン基板１の表面に、オーム接触性を高めるため
のほう素の低温プラズマドーピングによるp+層５を形成
しその上にオーミック電極４を備えた構造としたもので
ある。3He侵入領域2,オーミック電極4a,4は第６図のも
のと同じ方法を用いて形成することができる。第７図に
示した検出素子は第６図のものよりノイズレベルが減少
し、温度特性も向上するという利点がある。なお第６
図，第７図ではいずれも3He侵入領域を単結晶シリコン
基板１に形成した例について説明したが、本発明では3H
e侵入領域を非晶質シリコン層６の電極と接する面に設
けても同様の効果を得ることができる。
以上のごとく半導体放射線検出器に用いる単結晶シリコ
ン基板は通常のICや個別半導体素子に用いるものと異な
り高純度で高比抵抗であるから、通常の半導体素子を製
造するときのような高温プロセスは結晶欠陥の発生や比
抵抗の変動などが発生するという点で適用することがで
きず、実施例に述べた検出素子はすべて200℃以下の低
温プロセスを用いて単結晶シリコン本来の特性を劣化す
ることなく製造することが可能である。
ン基板は通常のICや個別半導体素子に用いるものと異な
り高純度で高比抵抗であるから、通常の半導体素子を製
造するときのような高温プロセスは結晶欠陥の発生や比
抵抗の変動などが発生するという点で適用することがで
きず、実施例に述べた検出素子はすべて200℃以下の低
温プロセスを用いて単結晶シリコン本来の特性を劣化す
ることなく製造することが可能である。
また実施例に示した構造の検出素子のほかにも図示して
ないが、pn接合型の単結晶シリコン基板を用いたもの
や、基板ではなく電極の方に3He侵入領域を形成した検
出素子も実施例に示したのと全く同様の効果を得ること
ができる。
ないが、pn接合型の単結晶シリコン基板を用いたもの
や、基板ではなく電極の方に3He侵入領域を形成した検
出素子も実施例に示したのと全く同様の効果を得ること
ができる。
さらに本発明により得られる放射線検出素子は3He侵入
領域がすでに半導体基板内に形成されているほかには通
常の半導体放射線検出器に用いられる検出素子と同様の
構成となっているので、第８図に示す従来の検出器だけ
でなく他のよく知られた構造の検出器とすることがで
き、その結果中性子のみならずα，β，γおよびＸ線の
検出が可能なことは自明である。使用される半導体基板
についても単結晶シリコンに限ることなくGaAs,CdTeな
どの化合物半導体の結晶を用いることができ、3He侵入
領域の形成には前述したプラズマCVD法のほかにイオン
注入法を用いてもよく、いずれも勿論本実施例の場合と
同様な効果が得られる。
領域がすでに半導体基板内に形成されているほかには通
常の半導体放射線検出器に用いられる検出素子と同様の
構成となっているので、第８図に示す従来の検出器だけ
でなく他のよく知られた構造の検出器とすることがで
き、その結果中性子のみならずα，β，γおよびＸ線の
検出が可能なことは自明である。使用される半導体基板
についても単結晶シリコンに限ることなくGaAs,CdTeな
どの化合物半導体の結晶を用いることができ、3He侵入
領域の形成には前述したプラズマCVD法のほかにイオン
注入法を用いてもよく、いずれも勿論本実施例の場合と
同様な効果が得られる。
以上述べてきたように、本発明の放射線検出器は検出素
子に用いる半導体基板自体に3Heが固定されているの
で、従来のように3Heガスを使用する必要がなくなり、3
Heガスのために用意する付帯装置は除かれ、取り扱いが
容易となった上に、長期間の寿命を保持することを可能
とした極めて利用価値の高い中性子検出器である。
子に用いる半導体基板自体に3Heが固定されているの
で、従来のように3Heガスを使用する必要がなくなり、3
Heガスのために用意する付帯装置は除かれ、取り扱いが
容易となった上に、長期間の寿命を保持することを可能
とした極めて利用価値の高い中性子検出器である。
放射線に含まれる中性子を検出する半導体放射線検出器
は従来検出素子として用いる半導体基板と3Heガスとの
反応を利用したものであって、検出効率も低く、重量容
器や3Heガスを使用するための多くの付帯設備を必要と
するので携帯用検出器として好ましいものでなかったの
に対し、本発明の検出器は実施例で説明したように、検
出素子をライフタイムの長い半導体結晶基板の表面と裏
面，基板上に設ける上部電極と下部電極の被着面のうち
の少なくとも一面に、プラズマドーピング法という独自
の方法を用いて3Heの侵入した領域を形成することによ
り、3Heが半導体基板または電極と一体化した構造とし
たために、中性子の検出器として3Heガスを用いること
なく、したがってガスボンベやガス回路を始めとする3H
eガスを用いるために必要な多くの付帯設備は不要とな
り、従来の気体をセンサ媒体とする電離箱に代って、単
に金属ケースに封入した小型軽量で持ち運びの容易な極
めて取り扱いやすい検出器を得ることができ、しかも検
出素子には3He濃度が平均1021原子/cm3を有する領域が
形成されているから、検出効率も高く人体保護を目的と
する中性子の検出器として用いるとき、10年以上の寿命
を安定状態に確保することができるなど多くの点で実用
性にすぐれた大きな効果をもつものである。
は従来検出素子として用いる半導体基板と3Heガスとの
反応を利用したものであって、検出効率も低く、重量容
器や3Heガスを使用するための多くの付帯設備を必要と
するので携帯用検出器として好ましいものでなかったの
に対し、本発明の検出器は実施例で説明したように、検
出素子をライフタイムの長い半導体結晶基板の表面と裏
面，基板上に設ける上部電極と下部電極の被着面のうち
の少なくとも一面に、プラズマドーピング法という独自
の方法を用いて3Heの侵入した領域を形成することによ
り、3Heが半導体基板または電極と一体化した構造とし
たために、中性子の検出器として3Heガスを用いること
なく、したがってガスボンベやガス回路を始めとする3H
eガスを用いるために必要な多くの付帯設備は不要とな
り、従来の気体をセンサ媒体とする電離箱に代って、単
に金属ケースに封入した小型軽量で持ち運びの容易な極
めて取り扱いやすい検出器を得ることができ、しかも検
出素子には3He濃度が平均1021原子/cm3を有する領域が
形成されているから、検出効率も高く人体保護を目的と
する中性子の検出器として用いるとき、10年以上の寿命
を安定状態に確保することができるなど多くの点で実用
性にすぐれた大きな効果をもつものである。
第１図は本発明に適用される3Heプラズマ発生装置の要
部構成概要図、第２図は3Heを導入した単結晶シリコン
基板中の3He濃度分布線図、第３図ないし第７図はそれ
ぞれ本発明の検出器に用いられ異なる構造をもった検出
素子の断面図、第８図は従来の3Heガスを用いた中性子
検出用半導体放射線検出器の要部断面図である。 1,1a,1b……単結晶シリコン基板、３……ショットキー
障壁電極、4,4a……オーミック電極、５……p+層、６…
…非晶質シリコン層、７……反応槽、８……上部電極
板、９……下部電極板、12……3Heガスボンベ、15……
ヒータ、16……容器本体、17……蓋、19……配管。
部構成概要図、第２図は3Heを導入した単結晶シリコン
基板中の3He濃度分布線図、第３図ないし第７図はそれ
ぞれ本発明の検出器に用いられ異なる構造をもった検出
素子の断面図、第８図は従来の3Heガスを用いた中性子
検出用半導体放射線検出器の要部断面図である。 1,1a,1b……単結晶シリコン基板、３……ショットキー
障壁電極、4,4a……オーミック電極、５……p+層、６…
…非晶質シリコン層、７……反応槽、８……上部電極
板、９……下部電極板、12……3Heガスボンベ、15……
ヒータ、16……容器本体、17……蓋、19……配管。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板と、その両面に設けられた一対
の電極板と、一面に平行なダイオード接合とを有するダ
イオード構造が、少なくともダイオード接合のある面側
に3Heの侵入領域を有することを特徴とする半導体放射
線検出器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61010629A JPH06101577B2 (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | 半導体放射線検出器 |
| US07/282,612 US5019886A (en) | 1986-01-21 | 1988-12-12 | Semiconductor-based radiation-detector element |
| US07/664,825 US5156979A (en) | 1986-01-21 | 1991-05-07 | Semiconductor-based radiation-detector element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61010629A JPH06101577B2 (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | 半導体放射線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62169371A JPS62169371A (ja) | 1987-07-25 |
| JPH06101577B2 true JPH06101577B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=11755509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61010629A Expired - Lifetime JPH06101577B2 (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | 半導体放射線検出器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5019886A (ja) |
| JP (1) | JPH06101577B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3119693B2 (ja) * | 1991-10-08 | 2000-12-25 | エム・セテック株式会社 | 半導体基板の製造方法及びその装置 |
| 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 |
| DE19532415C2 (de) * | 1995-09-01 | 1998-10-15 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Neutronendetektors sowie Neutronendetektor |
| US5780913A (en) * | 1995-11-14 | 1998-07-14 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photoelectric tube using electron beam irradiation diode as anode |
| US5707879A (en) * | 1997-01-08 | 1998-01-13 | Reinitz; Karl | Neutron detector based on semiconductor materials |
| US6075261A (en) * | 1997-08-22 | 2000-06-13 | Advanced Micro Devices | Neutron detecting semiconductor device |
| US7372009B1 (en) * | 2002-12-18 | 2008-05-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Solid-state thermal neutron detector |
| US20090302226A1 (en) * | 2005-02-08 | 2009-12-10 | Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem | Solid-state neutron and alpha particles detector and methods for manufacturing and use thereof |
| US8436289B1 (en) | 2008-06-09 | 2013-05-07 | Spansion Llc | System and method for detecting particles with a semiconductor device |
| US8232515B2 (en) | 2008-06-09 | 2012-07-31 | Spansion Llc | Imaging device having a radiation detecting structure disposed at a semiconductor substrate with a thermalizing material and a first radiation-reactive material sensitive to neutron radiation |
| US7902517B1 (en) | 2008-06-18 | 2011-03-08 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Semiconductor neutron detector |
| US9962523B2 (en) | 2008-06-27 | 2018-05-08 | Merit Medical Systems, Inc. | Catheter with radiopaque marker |
| US20110049379A1 (en) * | 2009-08-26 | 2011-03-03 | The Regents Of The University Of California | Neutron detectors made of inorganic materials and their method of fabrication |
| US8558187B1 (en) | 2010-02-09 | 2013-10-15 | The Boeing Company | Neutron detection |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5785268A (en) * | 1980-11-18 | 1982-05-27 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor radiation detector |
| US4419578A (en) * | 1981-06-15 | 1983-12-06 | United States Of America | Solid state neutron detector |
| USH147H (en) * | 1983-05-31 | 1986-11-04 | At&T Bell Laboratories | High resistivity group III-V compounds by helium bombardment |
| US4539431A (en) * | 1983-06-06 | 1985-09-03 | Sera Solar Corporation | Pulse anneal method for solar cell |
| JPS6135384A (ja) * | 1984-07-28 | 1986-02-19 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 中性子検出装置 |
| JPS61131568A (ja) * | 1984-11-30 | 1986-06-19 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体放射線検出器 |
-
1986
- 1986-01-21 JP JP61010629A patent/JPH06101577B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-12-12 US US07/282,612 patent/US5019886A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62169371A (ja) | 1987-07-25 |
| US5019886A (en) | 1991-05-28 |
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