JPH07169988A - Semiconductor radioactive rays detector - Google Patents

Semiconductor radioactive rays detector

Info

Publication number
JPH07169988A
JPH07169988A JP5312348A JP31234893A JPH07169988A JP H07169988 A JPH07169988 A JP H07169988A JP 5312348 A JP5312348 A JP 5312348A JP 31234893 A JP31234893 A JP 31234893A JP H07169988 A JPH07169988 A JP H07169988A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amorphous carbon
film
carbon film
window electrode
electrode
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
Application number
JP5312348A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noritada Sato
則忠 佐藤
Masakazu Ueno
正和 上野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP5312348A priority Critical patent/JPH07169988A/en
Publication of JPH07169988A publication Critical patent/JPH07169988A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent a window electrode from being corroded in the case of discriminating and measuring various alpha species involved in dust in a nitric acid vapor or alpha species in a uranium nitrate solution. CONSTITUTION:A depletion layer 6 is formed with a hetero junction of a semiconductor substrate 1 and an amorphous carbon film 2, and a window electrode 3 on the amorphous carbon film 2 is formed with a graphic film or an amorphous carbon film into which boron is doped, whereby there may be eliminated the use of a corrosive metal window electrode. Further surroundings of the window electrode 3 and an Al pad 5 to which a lead wire is connected are coated with the amorphous carbon film 7 for protection.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば原子力施設等の
作業環境中の硝酸の蒸気中のダストに含まれる種々のα
核種を弁別して測定するための半導体放射線検出素子に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to various α contained in dust in vapor of nitric acid in a working environment such as a nuclear facility.
The present invention relates to a semiconductor radiation detection element for discriminating and measuring nuclides.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体を用いる放射線検出素子として特
公昭61−61707 号公報に開示されたものがある。このシ
リコン半導体放射線検出素子においては、放射線が入射
する窓電極にアンチモンを含む金を用いている。窓電極
は0.5〜2%のアンチモンを含む金電極で、p形シリコ
ン基板にそのような金を蒸着したのち、シンターまたは
合金化熱処理をして金に含まれているアンチモンをシリ
コン基板内でドナー化しpn接合を形成する。このpn
接合に逆バイアス電圧を印加すると、空乏層が成長し窓
電極側から入射するα線を検知することができる。この
放射線検出素子の入射窓となる電極の主成分は金である
ため、硝酸ウラニウム溶液に対して耐食性があり、直接
この溶液に浸漬しても窓電極は腐食されることもなく溶
液中に含まれるα線を測定することができる。
2. Description of the Related Art A radiation detecting element using a semiconductor is disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-61707. In this silicon semiconductor radiation detecting element, gold containing antimony is used for the window electrode on which radiation enters. The window electrode is a gold electrode containing 0.5 to 2% of antimony. After depositing such gold on a p-type silicon substrate, sintering or alloying heat treatment is applied to the antimony contained in the gold in the silicon substrate. To form a donor and form a pn junction. This pn
When a reverse bias voltage is applied to the junction, the depletion layer grows and the α-ray incident from the window electrode side can be detected. Since the main component of the electrode that becomes the entrance window of this radiation detection element is gold, it has corrosion resistance to the uranium nitrate solution, and the window electrode is not corroded even if it is directly immersed in this solution, and is included in the solution. It is possible to measure the α ray.

【0003】特開平3−96284 号公報に開示されている
半導体放射線検出素子も同じ目的で、これは第一の非晶
質シリコン薄膜と単結晶シリコン基板との界面でヘテロ
接合を形成した素子で、さらに窓電極表面上とその周囲
に第二の非晶質シリコン薄膜を成長させて耐食性を増し
た素子である。この素子も上記の素子と同様の方法でα
線を検出する。平成5年特許願第203991号明細書に記載
されている半導体放射線検出素子も上記の二つの素子と
同じ目的で、上記の非晶質シリコン膜の代わりに水素化
非晶質カーボン膜を用いて耐食性を増した素子である。
The semiconductor radiation detecting element disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-96284 has the same purpose. It is an element in which a heterojunction is formed at the interface between the first amorphous silicon thin film and the single crystal silicon substrate. Further, a second amorphous silicon thin film is grown on and around the window electrode surface to improve the corrosion resistance. This element is also α
Detect lines. The semiconductor radiation detecting element described in Japanese Patent Application No. 203991 of 1993 also uses a hydrogenated amorphous carbon film instead of the above amorphous silicon film for the same purpose as the above two elements. It is an element with increased corrosion resistance.

【0004】これらの素子はいずれも硝酸の蒸気中のダ
ストに含まれるα線も検出することができる。
All of these elements can detect α rays contained in dust in the vapor of nitric acid.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公昭
61−61707 号公報および特開平3−96284 号公報に示さ
れた放射線検出素子は、いずれも近接したエネルギーを
放出するα線、例えば24 1 Am(5.426MeV)と242 Cm(5.796
MeV)を分離して検出することは困難であった。特公昭61
−61707 号公報に示された素子においては、金を主成分
とする窓電極を透過したα線を空乏層で検出するため、
α線が金属中で減衰し分解能が悪くなるという問題があ
った。そこでα線の減衰を減らそうとして金蒸着膜の厚
みを薄くすると、合金時の熱処理の際に金が粒状に分散
して一様なpn接合層が得られない。そのために、エネ
ルギー分解能が低下し上述のように近接したエネルギー
を放出するα線を弁別して検出することは困難である。
[Problems to be Solved by the Invention]
The radiation detecting elements disclosed in JP-A-61-61707 and JP-A-3-96284 are all α-rays that emit energy close to each other, for example, 24 1 Am (5.426 MeV) and 242 Cm (5.796
It was difficult to separate and detect MeV). Japanese Patent Office Sho 61
In the element disclosed in the -61707 publication, since α rays transmitted through the window electrode containing gold as a main component are detected in the depletion layer,
There is a problem that α rays are attenuated in the metal and the resolution deteriorates. Therefore, if the thickness of the gold vapor deposition film is reduced in order to reduce the attenuation of α rays, gold is dispersed in particles during the heat treatment during alloying, and a uniform pn junction layer cannot be obtained. Therefore, it is difficult to discriminate and detect the α-rays that emit energy close to each other because the energy resolution is lowered.

【0006】特開平3−96284 号公報に示された放射線
検出素子は上記のpn接合を用いた素子にくらべ空乏層
に達するまでのα線の減衰率の低下が少なく分解能が向
上したが、この素子でも上記の近接したエネルギーを持
つα線を分離して検出することは難しい。その理由は、
第一の非晶質シリコン層の厚みが0.5〜1μm、第二の
非晶質シリコン層の厚みも1μm以上で、これらの非晶
質シリコン層および電極の金属層にα線が斜め方向に入
射する場合、その減衰率が大きい。従って、窓電極面に
対し垂直方向に入射したα線のほかに、このようにエネ
ルギーが減衰したα線が加わるので分解能が低下する。
The radiation detecting element disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-96284 has a smaller decrease in the attenuation rate of α rays until reaching the depletion layer and an improved resolution as compared with the element using the pn junction described above. Even with the element, it is difficult to separate and detect the α rays having the above-mentioned energy close to each other. The reason is,
The thickness of the first amorphous silicon layer is 0.5 to 1 μm, the thickness of the second amorphous silicon layer is 1 μm or more, and α rays are oblique to the amorphous silicon layer and the metal layer of the electrode. When incident on, the attenuation rate is large. Therefore, in addition to the α rays incident in the direction perpendicular to the window electrode surface, the α rays whose energy has been attenuated in this way are added, so that the resolution is lowered.

【0007】平成5年特許願第203991号明細書に記載さ
れた別の素子は、上記二つの素子を改良したもので、窓
電極の表面に第二の水素化非晶質カーボン膜を形成して
耐薬品性を高めた素子である。すなわち、図2に示すよ
うにp形シリコン基板1の上に水素化非晶質カーボン膜
21を被着し、その上にAl電極31を設け、さらに第二の水
素化非晶質カーボン膜22で被覆したものである。そし
て、Al電極31にはリード線51が接続され、基板1の裏面
に被着するAl電極4にはリード線52が接続されており、
この両リード線51、52の間に第一の非晶質カーボン膜21
とシリコン基板1との間のヘテロ接合の逆バイアス電圧
を印加することにより、空乏層6を成長させる。しか
し、この方法でも、Al電極31を保護するために第二の非
晶質カーボン膜22の厚みを約0.2 μmにするため、エネ
ルギー分解能が低下する場合がある。
Another element described in Japanese Patent Application No. 203991 of 1993 is an improvement of the above two elements, in which a second hydrogenated amorphous carbon film is formed on the surface of the window electrode. It is an element with improved chemical resistance. That is, as shown in FIG. 2, a hydrogenated amorphous carbon film is formed on the p-type silicon substrate 1.
21 is deposited, an Al electrode 31 is provided thereon, and a second hydrogenated amorphous carbon film 22 is coated thereon. The lead wire 51 is connected to the Al electrode 31, and the lead wire 52 is connected to the Al electrode 4 attached to the back surface of the substrate 1.
The first amorphous carbon film 21 is provided between the lead wires 51 and 52.
The depletion layer 6 is grown by applying a reverse bias voltage of the heterojunction between the silicon substrate 1 and the silicon substrate 1. However, even in this method, since the thickness of the second amorphous carbon film 22 is set to about 0.2 μm to protect the Al electrode 31, the energy resolution may decrease.

【0008】本発明の目的は、上述の欠点を解消し、空
乏層に到達するまでにα線が窓電極で吸収されにくいよ
うにして分解能を高め、しかも硝酸を含むダストと接触
しても十分に耐える窓電極を持った半導体放射線検出素
子を提供することにある。
The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, to make α-rays less likely to be absorbed by the window electrode before reaching the depletion layer, thereby improving the resolution, and even when contacting with dust containing nitric acid. Another object of the present invention is to provide a semiconductor radiation detection element having a window electrode capable of withstanding the temperature.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体放射線検出素子は、裏面に対向電
極の設けられた半導体基板の表面に、その基板とヘテロ
接合を形成する非晶質カーボン膜が被着し、その非晶質
カーボン膜の上にグラファイト膜からなる窓電極が設け
られたものとする。あるいは、裏面に対向電極の設けら
れた半導体基板の表面に非晶質カーボン膜が被着し、そ
の非晶質カーボン膜の上に金属質の非晶質カーボン膜か
らなる窓電極が設けられたものとする。その場合、金属
質の非晶質カーボン膜がほう素をドープした非晶質カー
ボン膜であることが有効である。また、いずれの場合
も、ヘテロ接合を形成する非晶質カーボン膜の窓電極の
周囲に露出する面、あるいは窓電極に出力引出しのため
の導線が接続された個所が保護膜により被覆されたこと
が良く、保護膜が非晶質カーボン膜であることも有効で
ある。
In order to achieve the above-mentioned object, the semiconductor radiation detecting element of the present invention has a structure in which a heterojunction is formed on a front surface of a semiconductor substrate having a counter electrode on the back surface thereof. It is assumed that a crystalline carbon film is deposited and a window electrode made of a graphite film is provided on the amorphous carbon film. Alternatively, an amorphous carbon film is deposited on the surface of a semiconductor substrate having a counter electrode provided on the back surface, and a window electrode made of a metallic amorphous carbon film is provided on the amorphous carbon film. I shall. In that case, it is effective that the metallic amorphous carbon film is an amorphous carbon film doped with boron. In each case, the surface of the amorphous carbon film forming the heterojunction exposed around the window electrode or the portion where the lead wire for output extraction was connected to the window electrode was covered with the protective film. It is also effective that the protective film is an amorphous carbon film.

【0010】[0010]

【作用】非晶質カーボン膜と半導体基板との界面にはヘ
テロ接合が形成される。その上の窓電極を形成するグラ
ファイトあるいは金属質非晶質カーボンは硝酸を含むダ
ストに対して耐食性を有する原子番号の小さい物質で、
窓電極の膜厚は薄くしてシリコン基板上に形成すること
ができるので、放射線とくにα線の減衰が少ない。その
ために、α線のほぼ全飛程が空乏層内で減衰する。半導
体基板には逆バイアス電圧印加により空乏層は広がるの
で、所定の被抵抗の半導体基板に印加する電圧により、
空乏層の厚みをα線の飛程と同程度か、またはそれより
厚くして、空乏層内でα線のほぼ全飛程、すなわちほぼ
全エネルギーを電気エネルギーに変換させることがで
き、分解能が向上する。
Function A heterojunction is formed at the interface between the amorphous carbon film and the semiconductor substrate. Graphite or metallic amorphous carbon that forms the window electrode on it is a substance with a small atomic number that has corrosion resistance to dust containing nitric acid,
Since the window electrode can be formed on the silicon substrate with a thin film thickness, the radiation, especially α rays, is less attenuated. Therefore, almost the entire range of α rays is attenuated in the depletion layer. Since the depletion layer spreads on the semiconductor substrate by applying a reverse bias voltage, depending on the voltage applied to the semiconductor substrate having a predetermined resistance,
By making the thickness of the depletion layer about the same as or thicker than the range of α rays, almost the entire range of α rays within the depletion layer, that is, almost all energy can be converted into electric energy, and the resolution is improves.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図2と共通の部分に同一の符号を付し
た図1を引用して本発明の実施例について述べる。 実施例1:素子は半導体基板1の上に水素化非晶質カー
ボン膜2、窓電極3が順次積層されている。シリコン基
板1の裏面には、窓電極3に対向してAl電極4が設けら
れる。窓電極3にはアルミニウムパッド5を介してリー
ド線51が接続され、Al電極4にはリード線52が接続され
ている。また、窓電極3の周囲およびAlパッド5の上
は、非晶質カーボン膜7で保護されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1 in which the same parts as those in FIG. Example 1 In the device, a hydrogenated amorphous carbon film 2 and a window electrode 3 are sequentially laminated on a semiconductor substrate 1. An Al electrode 4 is provided on the back surface of the silicon substrate 1 so as to face the window electrode 3. The lead wire 51 is connected to the window electrode 3 via the aluminum pad 5, and the lead wire 52 is connected to the Al electrode 4. The periphery of the window electrode 3 and the top of the Al pad 5 are protected by the amorphous carbon film 7.

【0012】このような半導体素子は以下のようにして
作られる。まず、抵抗率が1kΩ・cm以上のp形Si基板
1に、厚みが、例えば0.1μm以下の第一の水素化非晶
質カーボン (a−C:H) 膜2を成膜したのち、このa
−C:H膜2上にマスクを介して窓電極3として、厚み
が、例えば0.3μmのグラファイト膜をスパッタ法によ
り形成し、基板1の裏面には全面にAlを1μmの厚みに
蒸着法で形成してAl電極4とする。次いで、金属マスク
を通して窓電極3の外周部に少なくとも1個のAlパッド
5を蒸着法で1μm以上の厚みに形成し、リード線51を
接続したのち、厚みが、例えば0.2μmの第二のa−
C:H膜7を成膜し、窓電極3の周囲の非晶質カーボン
膜2の露出面を被覆する。
Such a semiconductor device is manufactured as follows. First, after forming a first hydrogenated amorphous carbon (aC: H) film 2 having a thickness of, for example, 0.1 μm or less on a p-type Si substrate 1 having a resistivity of 1 kΩ · cm or more, This a
A graphite film having a thickness of, for example, 0.3 μm is formed as a window electrode 3 on the C: H film 2 through a mask by a sputtering method, and Al is vapor-deposited on the entire back surface of the substrate 1 to a thickness of 1 μm. To form the Al electrode 4. Then, at least one Al pad 5 having a thickness of 1 μm or more is formed on the outer peripheral portion of the window electrode 3 by a vapor deposition method through a metal mask, and the lead wire 51 is connected. a-
A C: H film 7 is formed to cover the exposed surface of the amorphous carbon film 2 around the window electrode 3.

【0013】この検出素子では第一のa−C:H膜2と
半導体基板1との界面でヘテロ接合が形成され、窓電極
3と裏面のAl電極4間に逆バイアス電圧を印加すると、
窓電極3の直下および横方向に空乏層6が広がり、この
部分をα線が通るとき、電子・正孔対が発生し、これを
電流パルスとして検出する。グラファイト膜3の成膜条
件の一例は次の通りである。
In this detection element, a heterojunction is formed at the interface between the first aC: H film 2 and the semiconductor substrate 1, and when a reverse bias voltage is applied between the window electrode 3 and the back Al electrode 4,
The depletion layer 6 spreads just below and laterally of the window electrode 3, and when α rays pass through this portion, electron-hole pairs are generated and detected as a current pulse. An example of film forming conditions for the graphite film 3 is as follows.

【0014】 成膜法:スパッタ法 ターゲツト:グラファイト ガス:Ar ガス流量:5SCCM 圧力:0.6 Pa パワー:DC 450V、110mA 得られたグラファイト膜の抵抗率は1〜3×10-1Ω・cm
である。a−C:H膜2および7の成膜条件は次の通り
である。
Film forming method: Sputtering method Target: Graphite gas: Ar Gas flow rate: 5 SCCM Pressure: 0.6 Pa Power: DC 450 V, 110 mA The resistivity of the obtained graphite film is 1 to 3 × 10 −1 Ω · cm.
Is. The film forming conditions for the aC: H films 2 and 7 are as follows.

【0015】 成膜:プラズマCVD法 成膜温度:200 ℃ ソースガス:エチルアルコール (温度20℃) グロー放電時のガス圧力:27 Pa 放電電圧:DC 450V 電極間距離:50mm 得られたa−C:H膜の抵抗率は2〜5×1010Ω・cmで
ある。 実施例2:素子構造は図1と同じであるが、窓電極3を
グラファイト膜の代わりに、厚みが、例えば0.2μmの
a−C:H膜を形成したのち、その膜にプラズマCVD
法でほう素をドープし、抵抗率が1〜5×10-1Ω・cmと
なるように金属質化したものを用いる。実施例1の検出
素子と異なる点は上記のα線のほかに熱中性子も検出で
きるという利点がある。この場合、a−C:H膜2、7
の成膜条件は実施例1と同じである。ほう素のドーピン
グ条件は次の通りである。
Film formation: plasma CVD method Film formation temperature: 200 ° C. Source gas: ethyl alcohol (temperature 20 ° C.) Gas pressure during glow discharge: 27 Pa Discharge voltage: DC 450 V Distance between electrodes: 50 mm Obtained aC : The H film has a resistivity of 2 to 5 × 10 10 Ω · cm. Example 2 The device structure is the same as that of FIG. 1, but an aC: H film having a thickness of, for example, 0.2 μm is formed instead of the graphite film for the window electrode 3, and then plasma CVD is performed on the film.
It is doped with boron by the method and metallized to have a resistivity of 1 to 5 × 10 −1 Ω · cm. The difference from the detection element of Example 1 is that thermal neutrons can be detected in addition to the above α rays. In this case, the aC: H film 2, 7
The film forming conditions are the same as in Example 1. The boron doping conditions are as follows.

【0016】 ドーピング方法:プラズマCVD法 成膜温度:200 ℃ ソースガス:水素で1000ppm に希釈したジボラン( B2
6 ) グロー放電時のガスの圧力:27 Pa 放電電圧: DC 900V 放電時間: 10〜15分 電極間距離: 50 mm この実施例の素子では、窓電極3もa−C:H膜で形成
されているので、半導体基板上のa−C:H膜2の上に
全面にa−C:H膜を積層したのち、マスクを用いて中
央部分のみにほう素をドープして窓電極とし、周囲部の
ドープされないa−C:H膜を絶縁性保護膜として用い
てもよい。その場合、Alパッド5の上には別に樹脂など
を用いて保護する。さらにこの素子を、特公昭61−6170
7 号公報に開示されているように、例えばふっ素樹脂か
らなる耐薬品性の保護ケースに封入することにより、硝
酸溶液である放射性排液中に浸漬して使用する場合にも
リード線51、52を十分保護できる。
Doping method: Plasma CVD method Film forming temperature: 200 ° C. Source gas: Diborane (B 2 diluted to 1000 ppm with hydrogen)
H 6 ) Gas pressure during glow discharge: 27 Pa Discharge voltage: DC 900 V Discharge time: 10 to 15 minutes Distance between electrodes: 50 mm In the device of this example, the window electrode 3 is also formed of an aC: H film. Therefore, after laminating the aC: H film on the entire surface of the aC: H film 2 on the semiconductor substrate, boron is doped only in the central portion using a mask to form a window electrode, An undoped aC: H film in the peripheral portion may be used as an insulating protective film. In that case, a resin or the like is separately used to protect the Al pad 5. Furthermore, this element is
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 7, lead wires 51, 52 can be used even when used by being immersed in radioactive waste liquid which is a nitric acid solution, by enclosing it in a chemical-resistant protective case made of, for example, fluororesin. Can be sufficiently protected.

【0017】図3は実施例1の検出素子のエネルギー分
解能を評価したもので、放射性物質として239 Pu( 平均
エネルギー:5.148MeV )、241 Am( 同:5.426MeV )、
244 Cm( 同5.796MeV )を放出するα線の標準線源を素子
に照射した時に得られたスペクトルである。ピーク81、
82、83はそれぞれ239 Pu、241 Am、244 Cmからのα線に
対応し、エネルギー分解能( 半値幅 )は約55keV であ
る。この程度のエネルギー分解能を有する該検出素子
は、例えば、ダスト中に含まれるPu( エネルギー:約5.
16MeV ) とRn−Th( 同:約6.29MeV ) とを分離して検出
することが可能である。上述の特公昭61−61707 号公報
や特開平3−96284 号公報に示す素子は放射線にたいし
て不感層となる金アンチモン合金層、非晶質シリコン
層、窓電極層が本発明による素子に比べて厚いのでピー
ク81、82、83は分離出来ない場合が多く、上記のα線の
弁別検出には適さない。
FIG. 3 is an evaluation of the energy resolution of the detection element of Example 1, and as radioactive substances, 239 Pu (average energy: 5.148 MeV), 241 Am (same: 5.426 MeV),
This is a spectrum obtained when the element was irradiated with a standard α-ray source emitting 244 Cm (5.796 MeV). Peak 81,
82 and 83 correspond to α rays from 239 Pu, 241 Am and 244 Cm, respectively, and the energy resolution (half-width) is about 55 keV. The detection element having an energy resolution of this order is, for example, Pu (energy: about 5.
16 MeV) and Rn-Th (same: about 6.29 MeV) can be detected separately. In the devices disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 61-61707 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-96284, the gold antimony alloy layer, the amorphous silicon layer, and the window electrode layer which are insensitive layers to radiation are thicker than those of the device of the present invention. Therefore, the peaks 81, 82, and 83 are often not separable, and are not suitable for the above-mentioned α-ray discrimination detection.

【0018】空乏層は素子に加えられた逆バイアス電圧
によって充分大きく拡げられており、例えば20Vの逆バ
イアス電圧で厚みが約100 μmの空乏層が生ずるので、
この空乏層内でα線は電子−正孔対を発生して吸収され
る。上記のα線の飛程はシリコン基板中で30〜35μm程
度である。またシリコン基板内での電子−正孔対の平均
自由工程は大きいので自己消滅することなく有効に電流
に変換されてパルスとして検出され、その結果高分解能
のα線検出が可能となる。
The depletion layer is sufficiently expanded by the reverse bias voltage applied to the device. For example, a reverse bias voltage of 20 V produces a depletion layer having a thickness of about 100 μm.
In this depletion layer, α rays generate electron-hole pairs and are absorbed. The range of the α ray is about 30 to 35 μm in the silicon substrate. Further, since the mean free path of electron-hole pairs in the silicon substrate is large, it is effectively converted into a current and detected as a pulse without self-annihilation, and as a result, high-resolution α-ray detection becomes possible.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明によれば、耐薬品性の低い金属膜
に代わって、グラファイト膜やほう素をドープした非晶
質カーボン膜を窓電極として適用することにより、耐薬
品性の優れたα線検出素子が得られるようになった。し
かもa−C:H膜をAlからなる窓電極上に成膜しないの
で、従来技術の素子にくらべてヘテロ接合上の層の厚さ
を薄くできる。したがって、α線が窓電極を通過したあ
とでもその減衰率が小さいのでエネルギー分解能の高い
α線検出素子が得られる。その結果、例えば原子力施設
の作業環境中のダストにPuが含まれたときでも速やかに
Rn−Tnと弁別して検出できるので安全性の高い作業環境
が得られるようになった。その他に、腐食しやすいAlな
どの金属を用いないので少なくとも数年にわたる長期信
頼性が向上し、また非晶質シリコン膜形成のように空気
中で自然発火するモノシラン( SiH 4 ) ガスを使用しな
いので、素子製造時の安全性が向上し、工数が簡素化す
るという効果もある。さらに、ヘテロ接合形成膜、窓電
極、保護膜のすべてにa−C:H膜を適用することが可
能で、成膜装置、成膜技術の集約化を図ることができ
る。
According to the present invention, a metal film having low chemical resistance
Instead of, graphite film or boron-doped amorphous
Chemical resistance by applying a high quality carbon film as a window electrode
It has become possible to obtain an α-ray detection element having excellent properties. Shi
Even if a-C: H film is not formed on the window electrode made of Al
And the thickness of the layer on the heterojunction compared to prior art devices.
Can be thin. Therefore, if the α-ray passes through the window electrode,
But its attenuation rate is small, so its energy resolution is high.
An α ray detection element is obtained. As a result, for example, nuclear facilities
Promptly even when Pu is included in the dust in the working environment of
Highly safe work environment as it can be detected separately from Rn-Tn
Has come to be obtained. In addition, it is easy to corrode Al
Long-term confidence for at least several years because no metal is used
Reliability is improved, and air is used to form an amorphous silicon film.
Monosilane (SiH Four) Do not use gas
Therefore, the safety at the time of device manufacturing is improved and the man-hours are simplified.
There is also the effect of In addition, heterojunction forming film, window
AC: H film can be applied to all electrodes and protective films
It is possible to consolidate film forming equipment and film forming technology.
It

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の半導体放射線検出素子の断
面図
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor radiation detecting element according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の半導体放射線素子の一例の断面図FIG. 2 is a sectional view of an example of a conventional semiconductor radiation device.

【図3】本発明の一実施例の半導体素子に239 Pu、241
Am、244 Cmの標準α線源を照射した時に得られるα線ス
ペクトル図
239 to the semiconductor device of an embodiment of the present invention; FIG Pu, 241
Α-ray spectrum obtained when irradiated with Am, 244 Cm standard α-ray source

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2、7 非晶質カーボン膜 3 窓電極 4 Al電極 5 Alパッド 6 空乏層 1 Semiconductor Substrate 2, 7 Amorphous Carbon Film 3 Window Electrode 4 Al Electrode 5 Al Pad 6 Depletion Layer

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】裏面に対向電極の設けられた半導体基板の
表面にその基板とヘテロ接合を形成する非晶質カーボン
膜が被着し、その非晶質カーボン膜の上にグラファイト
膜からなる窓電極が設けられたことを特徴とする半導体
放射線検出素子。
1. An amorphous carbon film for forming a heterojunction with a semiconductor substrate having a counter electrode provided on the back surface of the semiconductor substrate, and a window made of a graphite film on the amorphous carbon film. A semiconductor radiation detecting element, characterized in that electrodes are provided.
【請求項2】裏面に対向電極の設けられた半導体基板の
表面に、その基板とヘテロ接合を形成される非晶質カー
ボン膜が被着し、その非晶質カーボン膜の上に金属質の
非晶質カーボン膜からなる窓電極が設けられたことを特
徴とする半導体放射線検出素子。
2. An amorphous carbon film, which forms a heterojunction with the semiconductor substrate, is adhered to the surface of a semiconductor substrate having a counter electrode provided on the back surface, and the amorphous carbon film is coated with a metallic material. A semiconductor radiation detecting element comprising a window electrode made of an amorphous carbon film.
【請求項3】金属質の非晶質カーボン膜がほう素をドー
プした非晶質カーボン膜である請求項2記載の半導体放
射線検出素子。
3. The semiconductor radiation detecting element according to claim 2, wherein the metallic amorphous carbon film is a boron-doped amorphous carbon film.
【請求項4】ヘテロ接合を形成する非晶質カーボン膜の
窓電極の周囲に露出する面が保護膜により被覆された請
求項1、2、3のいずれかに記載の半導体放射線検出素
子。
4. The semiconductor radiation detecting element according to claim 1, wherein the surface of the amorphous carbon film forming the heterojunction exposed around the window electrode is covered with a protective film.
【請求項5】窓電極に出力引出しのための導線が接続さ
れた個所が保護膜により被覆された請求項1ないし4の
いずれかに記載の半導体放射線検出素子。
5. The semiconductor radiation detecting element according to claim 1, wherein a portion of the window electrode to which the lead wire for outputting the output is connected is covered with a protective film.
【請求項6】保護膜が非晶質カーボン膜である請求項4
あるいは5記載の半導体放射線検出素子。
6. The protective film is an amorphous carbon film.
Alternatively, the semiconductor radiation detection element according to the item 5.
JP5312348A 1993-12-14 1993-12-14 Semiconductor radioactive rays detector Pending JPH07169988A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5312348A JPH07169988A (en) 1993-12-14 1993-12-14 Semiconductor radioactive rays detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5312348A JPH07169988A (en) 1993-12-14 1993-12-14 Semiconductor radioactive rays detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07169988A true JPH07169988A (en) 1995-07-04

Family

ID=18028166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5312348A Pending JPH07169988A (en) 1993-12-14 1993-12-14 Semiconductor radioactive rays detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07169988A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999034430A1 (en) * 1997-12-27 1999-07-08 Tokyo Electron Limited Fluorocarbon film and method for forming the same
JP2013543587A (en) * 2010-10-07 2013-12-05 コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ System for in situ direct measurement of alpha rays and related methods for quantifying the activity of alpha radionuclides in solution

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999034430A1 (en) * 1997-12-27 1999-07-08 Tokyo Electron Limited Fluorocarbon film and method for forming the same
US6531409B1 (en) 1997-12-27 2003-03-11 Tokyo Electron Limited Fluorine containing carbon film and method for depositing same
JP2013543587A (en) * 2010-10-07 2013-12-05 コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ System for in situ direct measurement of alpha rays and related methods for quantifying the activity of alpha radionuclides in solution

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5940460A (en) Solid state neutron detector array
US5726453A (en) Radiation resistant solid state neutron detector
JP3140052B2 (en) Neutron detector
US3999071A (en) Nuclear detectors sensitive to alpha, beta, and gamma rays and to thermal neutrons and to methods of treatment of crystals of such detectors
US6771730B1 (en) Boron-carbide solid state neutron detector and method of using the same
WO2002063340A1 (en) Radiation detector and radiation detecting element
US9831375B2 (en) Solid state radiation detector with enhanced gamma radiation sensitivity
US5019886A (en) Semiconductor-based radiation-detector element
US5156979A (en) Semiconductor-based radiation-detector element
JPH07169988A (en) Semiconductor radioactive rays detector
US9086490B2 (en) Red boron solid state detector
JP3358617B2 (en) Neutron dose rate meter
JPH0447993B2 (en)
JPS6135384A (en) Neutron detector
JP3396593B2 (en) Semiconductor α-ray detecting element for plutonium dust monitor and method of manufacturing the same
WO2000033106A1 (en) Boron-carbide solid state neutron detector and method of using same
JPH0227776A (en) Semiconductor neutron beam detector
EP2194403A1 (en) Radiation detector with resilient, opaque coating applied to the detector element
Rancoita et al. Silicon detectors in electromagnetic and hadronic calorimetry
EP2368137A1 (en) Radiation detector with resilient, opaque coating applied to the detector element
JPH069255B2 (en) Method for manufacturing semiconductor neutron detector
JPH0396284A (en) Semiconductor radiation-detecting element
Shiraishi et al. A large area solid state detector made of ultra high purity p-type Si
JPH07131052A (en) Semiconductor radiation detecting element, gamma-ray neutron beam detector and dosimeter
JPS61152082A (en) Manufacture of radiant ray detecting semiconductor element