JPH10325877A - 半導体中性子線検出素子 - Google Patents

半導体中性子線検出素子

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JPH10325877A
JPH10325877A JP9134198A JP13419897A JPH10325877A JP H10325877 A JPH10325877 A JP H10325877A JP 9134198 A JP9134198 A JP 9134198A JP 13419897 A JP13419897 A JP 13419897A JP H10325877 A JPH10325877 A JP H10325877A
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JP
Japan
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layer
aluminum
boron
junction
aluminum electrode
Prior art date
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JP9134198A
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English (en)
Inventor
Kiyohito Yamamura
精仁 山村
Osamu Ueda
治 上田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T3/00Measuring neutron radiation
    • G01T3/06Measuring neutron radiation with scintillation detectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T3/00Measuring neutron radiation
    • G01T3/08Measuring neutron radiation with semiconductor detectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/08Semiconductor 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
    • H01L31/10Semiconductor 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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Abstract

(57)【要約】 【課題】長期間にわたって感度が安定し、信頼性が高い
半導体中性子線検出素子を提供する。 【解決手段】単結晶シリコン板1にアモルファスシリコ
ン層2が形成され、アモルファスシリコン層2上に上部
アルミ電極3が、単結晶シリコン板1には下部アルミ電
極4が形成されてヘテロ接合型のダイオード構造が構成
されている。上部アルミ電極3上にはほう素層5が形成
され、ほう素層5を包むようにアルミ被覆層6が形成さ
れている。アルミ被覆層6でほう素層5を被覆すること
によって、ほう素層5の剥離を防止し、課題を解決して
いる。アルミ被覆層6に代えてポリパラキシリレンの蒸
着層を形成することも有効である。また、pn接合型あ
るいは表面障壁型のダイオード構造にも同様に適用でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、10Bと中性子線
との核反応によって発生するα線などにより中性子線を
検出する半導体中性子線検出素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術による半導体中性子線検出素子
(以下では、n線検出素子と略称する)の一般的な構造
は図5の通りである。単結晶シリコン板1の片面にpn
接合部11が形成され、pn接合部11の両側の表面に、例
えば電子ビーム蒸着法によって上部アルミ電極3及び下
部アルミ電極4が形成されてダイオード構造が構成され
ている。このダイオード構造のpn接合部11に隣接する
領域にほう素層5が、例えばDCプラズマCVD法で形
成されてn線検出素子は構成されている。
【0003】天然のほう素層5は約20%の10Bを含んで
おり、10Bに中性子線が入射すると 10Bと中性子線とが
次のような核反応を起こす。10B+n→ 7Li +αこの
核反応の結果として発生する 7Li 線及びα線を検出す
ることができれば、ほう素層5に入射した中性子線を検
出することができる。この 7Li 線及びα線を検出する
ために、ダイオード構造に逆バイアス電圧が印加され、
その電圧によってpn接合部11の両側に空乏層が形成さ
れる。空乏層はその中に大きな電位勾配を有しており、
空乏層内に進入した 7Li 線及びα線によって発生させ
られた電子・正孔対がその電界によって分離され、電流
パルス信号として検出される。
【0004】しかし、 7Li 線及びα線は物質中を進行
する際に大きくエネルギーを消耗するので到達できる距
離が短いため、核反応を起こす領域にできるかぎり隣接
させて空乏層を形成することが重要である。そのため、
通常、上部アルミ電極3は非常に薄い層、例えば厚さ
0.1μm の層、として形成され、pn接合もできるだけ
表面に近い部分に形成される。また、上部アルミ電極3
の形成はアルミ線をボンディングする部分(図5ではワ
イアボンディング位置31)だけに限定されることもあ
る。
【0005】上記ではpn接合型のダイオードの場合を
説明したが、単結晶シリコン板上にアモルファスシリコ
ン層を形成したヘテロ接合型ダイオードや単結晶シリコ
ン板上に金属層を形成した表面障壁型ダイオードを使っ
ても同様にn線検出素子を製作することができる。この
ように、ほう素層5はダイオードの空乏層に隣接してア
ルミ電極上あるいはシリコン上に形成されるが、中性子
線感度を確保するためにほう素層5の厚さを増していく
と密着性が不十分となり、温度変化の繰り返しや長時間
保存の間に剥離し、中性子検出感度を変化させるという
問題点を有している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記のほ
う素層の剥離を防止し、中性子検出感度が長期間にわた
って安定で、信頼性が高いn線検出素子を提供すること
を課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明においては、逆
バイアス電圧が印加されることによって空乏層を生成す
るヘテロ接合、pn接合あるいは表面障壁を有するダイ
オードと、この空乏層に隣接する領域に形成された10
を含むほう素層とを備えているn線検出素子において、
ほう素層を被覆する補強層を備えている。
【0008】この補強層がほう素層の剥離を防止する。
補強層としては、ポリパラキシリレン層あるいはアルミ
層が使われる。ポリパラキシリレン層は蒸着が可能な絶
縁性有機物層であり、各種材料に対して密着性がよく、
簡単な蒸着装置で形成することができ、防湿効果が高
く、厚さの制御が容易である。アルミ層は最も一般的に
用いられる蒸着金属層であり、各種材料に対して密着性
がよく電極としての機能も兼ねることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】この発明は、剥離し易いほう素層
をダイオード構造材料と密着性のよい材料で被覆するこ
とによって機械的に固定しようとするものである。以下
に実施例について説明する。なお、従来技術と同じ機能
の部分については同じ符号を用いている。
【0010】〔第1の実施例〕図1は、この発明による
n線検出素子の第1の実施例を示し、(a)は平面図、
(b)はAA方向の断面図である。この実施例における
ダイオード構造は、単結晶シリコン板1上にプラズマC
VD法によりアモルファスシリコン層2を形成し、その
上下面に電子ビーム蒸着法により上部アルミ電極3及び
下部アルミ電極4を形成して構成されている。このダイ
オードの上部アルミ電極3の周辺部及びワイアボンディ
ング位置61を除く部分にDCプラズマCVD法でほう素
層5が形成され、このほう素層5を包むようにして、上
部アルミ電極3と同じ形状のアルミ被覆層6が電子ビー
ム蒸着法によって形成されている。
【0011】このように構成することにより、上部アル
ミ電極3とほう素層5との密着強度が低く、しかも熱応
力などによる剥離させようとする作用が働いても、アル
ミ被覆層6が剥離を防止し、安定な中性子線感度を維持
させる。なお、ワイアボンディング位置61では、上部ア
ルミ電極3とアルミ被覆層6との間にほう素層をもたな
いので十分強い密着強度が確保でき、ワイアボンディン
グに支障はない。
【0012】〔第2の実施例〕図2は、この発明の第2
の実施例を示し、(a)は平面図、(b)はAA方向の
断面図である。この実施例は、従来技術の項で図5によ
って説明したpn接合型のダイオード構造を用いてい
る。pn接合型のダイオード構造については従来技術の
項での説明と同じであるから省略し、異なる点について
説明する。
【0013】この実施例は、図5に示した従来技術によ
るn線検出素子の上部アルミ電極3及び下部アルミ電極
4にそれぞれアルミ線8をボンディングした後、素子の
全面に絶縁性有機物質であるポリパラキシリレンの蒸着
層7(図2ではパリレンコート層7、以下でもパリレン
コート層という)を形成したものである。パリレンコー
ト層7は、形成が容易で、素子表面への密着性がよく、
防湿効果があり、厚さの制御も容易であり、ほう素層5
の補強層の働きに加えて、素子の表面を湿度から保護す
る働きも兼ね備えている。
【0014】〔第3の実施例〕図3は、この発明の第3
の実施例を示し、(a)は平面図、(b)はAA方向の
断面図である。この実施例は、図5に示した従来技術に
よるn線検出素子の上部電極3のワイアボンディング位
置31及び下部電極4にはパリレンコート層7を形成しな
いで、ワイアボンディング位置31を除く上面及び側面に
パリレンコート層7を形成したものである。パリレンコ
ート層7形成時には、下部アルミ電極4及びワイアボン
ディング位置31はマスク部材で被覆されており、蒸着終
了後にマスク部材は除去される。
【0015】〔第4の実施例〕図4は、この発明の第4
の実施例を示し、(a)は平面図、(b)はAA方向の
断面図である。この実施例は、図5に示した従来技術に
よるn線検出素子を基板9にダイボンディングし、上部
電極3のワイアボンディング位置31にはアルミ線8をワ
イアボンディングした後、パリレンコート層7を形成し
たものである。
【0016】以上のように、パリレンコート層7は絶縁
体層であるので、n線検出素子の製造工程及びアセンブ
リ工程のいろんな部分で形成することができ、しかもほ
う素層5の補強層の働きに加えて、素子の表面を湿度か
ら保護する働きも兼ね備えており、非常に有効である。
第1の実施例はヘテロ接合型のダイオード構造であり、
第2から第4の実施例はpn接合型のダイオード構造で
あったが、どの実施例においても異なるダイオード構造
に置き換えが可能であることは言うまでもないであろ
う。
【0017】
【発明の効果】この発明によれば、逆バイアス電圧が印
加されることによって空乏層を生成するヘテロ接合、p
n接合あるいは表面障壁を有するダイオードと、この空
乏層に隣接する領域に形成された10Bを含むほう素層と
を備えている半導体中性子線検出素子において、ほう素
層を被覆する補強層を備えているので、ほう素層の剥離
が防止され、中性子検出感度が長期間にわたって安定し
信頼性の高い半導体中性子線検出素子を提供することが
できる。
【0018】補強層としては、ポリパラキシリレン層あ
るいはアルミ層が使われる。ポリパラキシリレン層は蒸
着が可能な絶縁性有機物層であり、各種材料に対して密
着性がよく、簡単な蒸着装置で形成することができ、防
湿効果が高く、厚さの制御が容易であるので、絶縁性の
補強材として最適である。アルミ層は最も一般的に用い
られる蒸着金属層であり、各種材料に対して特に密着性
がよく、電極としての機能も兼ねることができるので、
導電性の補強材として最適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による半導体中性子線検出素子の第1
の実施例を示し、(a)は平面図、(b)はAA方向の
断面図
【図2】この発明の第2の実施例を示し、(a)は平面
図、(b)は断面図
【図3】この発明の第3の実施例を示し、(a)は平面
図、(b)は断面図
【図4】この発明の第4の実施例を示し、(a)は平面
図、(b)は断面図
【図5】従来技術による半導体中性子線検出素子の1例
を示し、(a)は平面図、(b)は断面図
【符号の説明】
1 単結晶シリコン板 11 pn接合部 2 アモルファスシリコン層 3 上部アルミ電極 31 ワイアボンディング位置 4 下部アルミ電極 5 ほう素層 6 アルミ被覆層 61 ワイアボンディング位置 7 パリレンコート層 8 アルミ線 9 基板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】逆バイアス電圧が印加されることによって
    空乏層を生成するヘテロ接合、pn接合あるいは表面障
    壁を有するダイオードと、この空乏層に隣接する領域に
    形成された10Bを含むほう素層とを備えている半導体中
    性子線検出素子において、ほう素層を被覆する補強層を
    備えていることを特徴とする半導体中性子線検出素子。
  2. 【請求項2】補強層がポリパラキシリレン層であること
    を特徴とする請求項1に記載の半導体中性子線検出素
    子。
  3. 【請求項3】補強層がアルミ層であることを特徴とする
    請求項1に記載の半導体中性子線検出素子。
JP9134198A 1997-05-26 1997-05-26 半導体中性子線検出素子 Pending JPH10325877A (ja)

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