JPS61196570A - アモルフアスシリコンｘ線センサ - Google Patents
アモルフアスシリコンｘ線センサInfo
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- JPS61196570A JPS61196570A JP60036197A JP3619785A JPS61196570A JP S61196570 A JPS61196570 A JP S61196570A JP 60036197 A JP60036197 A JP 60036197A JP 3619785 A JP3619785 A JP 3619785A JP S61196570 A JPS61196570 A JP S61196570A
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- G—PHYSICS
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- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
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- 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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、アモルファスシリコン半導体型のＸ線セン
サに関する。
サに関する。
一般に、放射線センサは、電離作用を利用する０Ｍ計数
管、不活性ガスのイオン化作用を利用する比例計数管、
固体中の電離作用を利用する半導体放射線センサ等があ
る。
管、不活性ガスのイオン化作用を利用する比例計数管、
固体中の電離作用を利用する半導体放射線センサ等があ
る。
そして、とくに、後者の半導体放射線センサは、前２者
に比して、電子−正孔対を作るのに費されるエネルギが
きわめて小さいことから、よシ多くのイオン対が生成で
き、大きな利得を持つ。また、気体に比して半導体は密
度が大きいことから、必要厚さすなわち検出器の大きさ
を非常に小さくすることができ、このために電荷の集収
時間すなわち検出信号の立上シ時間が短い特長がある。
に比して、電子−正孔対を作るのに費されるエネルギが
きわめて小さいことから、よシ多くのイオン対が生成で
き、大きな利得を持つ。また、気体に比して半導体は密
度が大きいことから、必要厚さすなわち検出器の大きさ
を非常に小さくすることができ、このために電荷の集収
時間すなわち検出信号の立上シ時間が短い特長がある。
そのほか、入射放射線のエネルギとセンサ出力の比例性
が良く、また磁場の影響を受けにくいといった特長を有
する。
が良く、また磁場の影響を受けにくいといった特長を有
する。
反面、放射線の損傷を受けやすく、またゲルマニウムの
ものは液体窒素などで冷却して使用しなければならない
という問題点がある。
ものは液体窒素などで冷却して使用しなければならない
という問題点がある。
また、種々の放射線の中でも、Ｘ線は医療機器。
科学分析機器などの広い分野に使用されているが、それ
に応じて半導体Ｘ線センサも、Ｘ線断層撮影装置、自動
Ｘ線露光装置、ポケツ）Ｘ線線量計。
に応じて半導体Ｘ線センサも、Ｘ線断層撮影装置、自動
Ｘ線露光装置、ポケツ）Ｘ線線量計。
螢光Ｘ線分析装置およびＸ！ｌＩ残留応力分析装置など
に使われている。
に使われている。
そして、第５図は、現在実用されている単結晶半導体放
射線センサの原理、構造を説明するものである。
射線センサの原理、構造を説明するものである。
そして、そのセンサのダイオード構造は、ｐ型のシリコ
ンまたはゲルマニウムにリンやリチウムを拡散させて見
掛上真性ｒ（近い高抵抗半導体が造られるものであり、
第５図に示すように、ｎ型半導体（１）の裏面に順次ｉ
型真性半導体（２）およびｐ型半導体（３）が形成され
、それらの表面および裏面にアルミニウム蒸着による前
面電極（４）および裏面電極（５）が形成され、両電極
（４） 、 ＜ｇ）ＩＣ電源（６）から抵抗（７）を介
して逆方向のバイアス電圧Ｖが印加されている。
ンまたはゲルマニウムにリンやリチウムを拡散させて見
掛上真性ｒ（近い高抵抗半導体が造られるものであり、
第５図に示すように、ｎ型半導体（１）の裏面に順次ｉ
型真性半導体（２）およびｐ型半導体（３）が形成され
、それらの表面および裏面にアルミニウム蒸着による前
面電極（４）および裏面電極（５）が形成され、両電極
（４） 、 ＜ｇ）ＩＣ電源（６）から抵抗（７）を介
して逆方向のバイアス電圧Ｖが印加されている。
そして、センサに放射線（８）が入射すると、ｎ型半導
体（２］の層中で電子と正孔対を生成し、ｎ型半導体（
２）の厚みをａとすると、電界Ｆ（＝Ｖ／ａ）によシそ
れぞれｎ型半導体（１）およびｐ型半導体（３）に向っ
て動き、雨雪１ｉ （４） 、 （５）の外部出力端（
９）、αＯに電気信号を出力する。
体（２］の層中で電子と正孔対を生成し、ｎ型半導体（
２）の厚みをａとすると、電界Ｆ（＝Ｖ／ａ）によシそ
れぞれｎ型半導体（１）およびｐ型半導体（３）に向っ
て動き、雨雪１ｉ （４） 、 （５）の外部出力端（
９）、αＯに電気信号を出力する。
ところで、第５図の場合、結晶中の不純物や欠陥により
電子や正孔は捕獲され、ＳＮ比は低下するが、このＳＮ
比を向上させるためにそれぞれの平均自由行程をｌｅ
、ｌ！ｈとすると、ｎ型半導体（２）の厚みａよりずっ
と大きくすることが必要になる。たとえば、Ｓｉ半導体
検出器ではａ絢１ｃＩＩＩ（ｌｅ、１ｈ＝２９Ｑｔｙｔ
ｔ） 。
電子や正孔は捕獲され、ＳＮ比は低下するが、このＳＮ
比を向上させるためにそれぞれの平均自由行程をｌｅ
、ｌ！ｈとすると、ｎ型半導体（２）の厚みａよりずっ
と大きくすることが必要になる。たとえば、Ｓｉ半導体
検出器ではａ絢１ｃＩＩＩ（ｌｅ、１ｈ＝２９Ｑｔｙｔ
ｔ） 。
Ｇｅ半導体検出器ではａ＝３〜５ｃＩＩＩ（ｌｅ、ｌｈ
−’２ＱＱａｔｔ）である。
−’２ＱＱａｔｔ）である。
しかし、単結晶半導体放射線センサは大面積化がむずか
しいことから断層撮影や大面積構造材の欠陥検出などに
適用する場合、走査機構を必要とする。また、逆バイア
スを印加するために電源を必要とし、また半導体は放射
線による損傷を受けやすいことから量産性に富み安価で
あることが望まれる。
しいことから断層撮影や大面積構造材の欠陥検出などに
適用する場合、走査機構を必要とする。また、逆バイア
スを印加するために電源を必要とし、また半導体は放射
線による損傷を受けやすいことから量産性に富み安価で
あることが望まれる。
この発明は、前記単結晶半導体型放射線センサの問題点
に留意してなされたものであシ、基板材料の裏面に順次
、透明導電膜、ｐ型アモルファスシリコンカーバイド半
導体膜、ｉ型アモルファスシリコン半導体Ｆｆｌ 、
ｎ型アモルファスシリコン半導体膜またはｎ型微結晶シ
リコン半導体膜および裏面電極を形成し、前記基板材料
の表面または前記基板材料と前記透明導電膜との間に螢
光体材料を配置し、かつ、前記裏面電極を小面積で多数
配したことを特徴とするアモルファスシリコンＸ線セン
サである。
に留意してなされたものであシ、基板材料の裏面に順次
、透明導電膜、ｐ型アモルファスシリコンカーバイド半
導体膜、ｉ型アモルファスシリコン半導体Ｆｆｌ 、
ｎ型アモルファスシリコン半導体膜またはｎ型微結晶シ
リコン半導体膜および裏面電極を形成し、前記基板材料
の表面または前記基板材料と前記透明導電膜との間に螢
光体材料を配置し、かつ、前記裏面電極を小面積で多数
配したことを特徴とするアモルファスシリコンＸ線セン
サである。
したがって、この発明によると、アモルファスシリコン
半導体に螢光体材料が配されているため、入射するＸ線
が可視光に変換される光起電力型センサとなシ、入射す
るＸ線が螢光体材料によりアモルファスシリコン半導体
の光感度ピークト一致する励起光を発生し、きわめて高
い出力電流が得られる。
半導体に螢光体材料が配されているため、入射するＸ線
が可視光に変換される光起電力型センサとなシ、入射す
るＸ線が螢光体材料によりアモルファスシリコン半導体
の光感度ピークト一致する励起光を発生し、きわめて高
い出力電流が得られる。
つぎにこの発明を、そのｌ実施例を示した第１図ととも
に、詳細に説明する。
に、詳細に説明する。
Ｘ線を透過しゃすいＡｌ、Ｂｅなどの基板材料αυの裏
面に、ニッケルをドーピングした硫化亜鉛などの螢光体
材料（２）を配置し、その螢光体材料（至）の上に、Ｉ
ＴＯ，５ｎ０２などの薄状の透明導電膜ａ３を配し、そ
の透明導電膜α１の上にプラズマ分解法などによるｐ型
アモルファスシリコンカーバイド半導体膜α荀およびｉ
型アモルファスシリコン半導体膜αＧおよびｎ型アモル
ファスシリコン半導体膜またはｎ型機結晶シリコン半導
体膜αＱを形成し、さらに、前記ｎ型機結晶シリコン半
導体膜Ｑｆ９上にアルミニウムなどの薄膜電極からなシ
小面積の多数の裏面電極αηを形成して構成される。
面に、ニッケルをドーピングした硫化亜鉛などの螢光体
材料（２）を配置し、その螢光体材料（至）の上に、Ｉ
ＴＯ，５ｎ０２などの薄状の透明導電膜ａ３を配し、そ
の透明導電膜α１の上にプラズマ分解法などによるｐ型
アモルファスシリコンカーバイド半導体膜α荀およびｉ
型アモルファスシリコン半導体膜αＧおよびｎ型アモル
ファスシリコン半導体膜またはｎ型機結晶シリコン半導
体膜αＱを形成し、さらに、前記ｎ型機結晶シリコン半
導体膜Ｑｆ９上にアルミニウムなどの薄膜電極からなシ
小面積の多数の裏面電極αηを形成して構成される。
そして、ｐ型半導体は、Ｘ線励起による可視光の窓層に
なるため、光吸収損をおさえるよう膜厚１００〜５００
Ａのアモルファスシリコンカーバイドを用いる。
なるため、光吸収損をおさえるよう膜厚１００〜５００
Ａのアモルファスシリコンカーバイドを用いる。
また、ｎ型半導体は、導電率が高く、金属層との接着性
が良好なこと、光学的禁止帯幅を１層よシ高くすること
による正孔の流入防止および裏面電極Ｑηの金属層から
の反射光を有効利用する点などから膜厚５００人前後の
微結晶シリコンを用いる。
が良好なこと、光学的禁止帯幅を１層よシ高くすること
による正孔の流入防止および裏面電極Ｑηの金属層から
の反射光を有効利用する点などから膜厚５００人前後の
微結晶シリコンを用いる。
さらに、真性半導体層は、アモルファスシリコンを用い
るが、膜厚はＸ線励起による発光帯（４００〜６００
ｎｍ ）に依存し、第２図に示すように、適正膜厚は１
０００〜６０００人である。
るが、膜厚はＸ線励起による発光帯（４００〜６００
ｎｍ ）に依存し、第２図に示すように、適正膜厚は１
０００〜６０００人である。
つぎに、前記実施例の効果を、第３図を用いて説明する
。
。
第３図の破線で示すデータは、ガラス／ ＩＴＯ／ｐａ
−８ｉＣ／ｉ ａ−８ｉ／ｎ ｐＣ−８ｉ／Ａｌ
などの構成で作られるＸ線センサの測定結果の１例であ
る。この場合、センサ単位面積あたシの出力電流は、Ｘ
線管電流に比例して増大するが微弱電流である。
−８ｉＣ／ｉ ａ−８ｉ／ｎ ｐＣ−８ｉ／Ａｌ
などの構成で作られるＸ線センサの測定結果の１例であ
る。この場合、センサ単位面積あたシの出力電流は、Ｘ
線管電流に比例して増大するが微弱電流である。
これに対して第３図の実線で示すデータは、前記実施例
によるＸ線センサの測定結果の１例であシ、前記アモル
ファスシリコンセンサに対し、１〜２桁高い出力電流が
得られるとともに、Ｘ線管電流、すなわちＸ線の強度に
比例する値が得られる。
によるＸ線センサの測定結果の１例であシ、前記アモル
ファスシリコンセンサに対し、１〜２桁高い出力電流が
得られるとともに、Ｘ線管電流、すなわちＸ線の強度に
比例する値が得られる。
コレハ、入射するＸ線が、アモルファスシリコン半導体
の光感度ピークと一致する励起光を発生する硫化亜鉛な
どの螢光物質を設けたことによる効果である。
の光感度ピークと一致する励起光を発生する硫化亜鉛な
どの螢光物質を設けたことによる効果である。
また、前記実施例のＸ線センサは前記半導体センサの場
合と同様に、逆バイアス電圧を印加することにより出力
電流をさらに増大させることができる。
合と同様に、逆バイアス電圧を印加することにより出力
電流をさらに増大させることができる。
したがって、前記実施例によると、７モルファスシＩＪ
：＋ ７ＨＭ半４体Ｋ、アモルファスシリコン半導体の
スペクト／Ｉ／ＦＳ度のピーク値と合致する光に変換す
る螢光物質を配することによシ、実用レベルのＸ線強度
測定センサを提供することができ、また、高純度単結晶
半導体Ｘ線センサと比べると、大面積化および一次元、
二次元検出、イメージ化のセンサの作成が可能となる。
：＋ ７ＨＭ半４体Ｋ、アモルファスシリコン半導体の
スペクト／Ｉ／ＦＳ度のピーク値と合致する光に変換す
る螢光物質を配することによシ、実用レベルのＸ線強度
測定センサを提供することができ、また、高純度単結晶
半導体Ｘ線センサと比べると、大面積化および一次元、
二次元検出、イメージ化のセンサの作成が可能となる。
さらに、量産性に富むとともに安価なＸ線センサを提供
できる特徴を有している。その上、Ｘ線による励起光を
殆んど検出光として利用できる。
できる特徴を有している。その上、Ｘ線による励起光を
殆んど検出光として利用できる。
つぎに、この発明の他の実施例を示した第４図について
説明する。
説明する。
この実施例が第１図の実施例と異なる点は、可視光を透
過しやすい基板材料αｄの表面に前記螢光体材料＠を配
した点であり、その作用効果は第１図の実施例とほぼ同
様であるが、とくに、螢光体材料（２）中の元素が透明
導電膜（至）に影響しなく、かつ、半導体製膜後、基板
材料αｆに螢光体材料（２）を塗布することができる。
過しやすい基板材料αｄの表面に前記螢光体材料＠を配
した点であり、その作用効果は第１図の実施例とほぼ同
様であるが、とくに、螢光体材料（２）中の元素が透明
導電膜（至）に影響しなく、かつ、半導体製膜後、基板
材料αｆに螢光体材料（２）を塗布することができる。
以上のように、この発明のアモルファスシリコンＸ線セ
ンサニヨルト、アモルファスシリコン半導体に螢光物質
が配されているので、入射するＸ線を可視光に変換して
光起電力型センサにすることができ、入射するＸｉを螢
光物質によシアモルファスシリコン半導体のスペクトｌ
ｖ感度のピーク値と合致する光に変換することができ、
きわめて高い出力電流が得られ、量産性に富むとともに
安価であり、大面積化や一次元、二次元のＸ線入射位置
を測定する集積型も容易に作成可能であり、Ｘ線による
励起光を殆んど検出光として利用できる。
ンサニヨルト、アモルファスシリコン半導体に螢光物質
が配されているので、入射するＸ線を可視光に変換して
光起電力型センサにすることができ、入射するＸｉを螢
光物質によシアモルファスシリコン半導体のスペクトｌ
ｖ感度のピーク値と合致する光に変換することができ、
きわめて高い出力電流が得られ、量産性に富むとともに
安価であり、大面積化や一次元、二次元のＸ線入射位置
を測定する集積型も容易に作成可能であり、Ｘ線による
励起光を殆んど検出光として利用できる。
第１図はこの発明のアモルファスシリコンＸ線センサの
１実施例の正面図、第２図はｉ暦膜厚と相対感度の関係
図、第３図はＸ線管電流と出力電流の関係図、第４図は
この発明の他の実施例の正面図、第５図は従来の単結晶
半導体放射線センサの正面図である。 Ｏυ、αυ′・・・基板材料、（２）・・・螢光体材料
、（至）・・・透明導電膜、α→・・・ｐ型アモルファ
スシリコンカーバイト半導体膜、α１・・・ｉ型アモル
ファスシリコン半導体膜、ＯＱ・・・ｎ型微結晶シリコ
ン半導体膜、αの・・・裏面電極。
１実施例の正面図、第２図はｉ暦膜厚と相対感度の関係
図、第３図はＸ線管電流と出力電流の関係図、第４図は
この発明の他の実施例の正面図、第５図は従来の単結晶
半導体放射線センサの正面図である。 Ｏυ、αυ′・・・基板材料、（２）・・・螢光体材料
、（至）・・・透明導電膜、α→・・・ｐ型アモルファ
スシリコンカーバイト半導体膜、α１・・・ｉ型アモル
ファスシリコン半導体膜、ＯＱ・・・ｎ型微結晶シリコ
ン半導体膜、αの・・・裏面電極。
Claims (1)
- １ 基板材料の裏面に順次、透明導電膜、ｐ型アモルフ
ァスシリコンカーバイド半導体膜、ｉ型アモルファスシ
リコン半導体膜、ｎ型アモルファスシリコン半導体膜ま
たはｎ型微結晶シリコン半導体膜および裏面電極を形成
し、前記基板材料の表面または前記基板材料と前記透明
導電膜との間に螢光体材料を配置し、かつ、前記裏面電
極を小面積で多数配したことを特徴とするアモルファス
シリコンＸ線センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60036197A JPS61196570A (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | アモルフアスシリコンｘ線センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60036197A JPS61196570A (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | アモルフアスシリコンｘ線センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61196570A true JPS61196570A (ja) | 1986-08-30 |
| JPH0546709B2 JPH0546709B2 (ja) | 1993-07-14 |
Family
ID=12463001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60036197A Granted JPS61196570A (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | アモルフアスシリコンｘ線センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61196570A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63137321A (ja) * | 1986-11-28 | 1988-06-09 | Kyocera Corp | 位置検出装置 |
| JPS63105091U (ja) * | 1986-12-19 | 1988-07-07 | ||
| JPH01137486U (ja) * | 1988-03-14 | 1989-09-20 | ||
| US5291036A (en) * | 1989-12-28 | 1994-03-01 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Amorphous silicon sensor |
| US5420452A (en) * | 1990-02-09 | 1995-05-30 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Solid state radiation detector |
| JPH0977U (ja) * | 1996-06-28 | 1997-02-07 | 株式会社島津製作所 | 放射線検出器 |
| JP4894921B2 (ja) * | 2007-05-24 | 2012-03-14 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 放射線検出器、放射線検出器の製造方法及び支持基板の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5169382A (ja) * | 1974-12-13 | 1976-06-15 | Hitachi Ltd | |
| JPS59154082A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-03 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光センサ |
-
1985
- 1985-02-25 JP JP60036197A patent/JPS61196570A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5169382A (ja) * | 1974-12-13 | 1976-06-15 | Hitachi Ltd | |
| JPS59154082A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-03 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光センサ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63137321A (ja) * | 1986-11-28 | 1988-06-09 | Kyocera Corp | 位置検出装置 |
| JPS63105091U (ja) * | 1986-12-19 | 1988-07-07 | ||
| JPH01137486U (ja) * | 1988-03-14 | 1989-09-20 | ||
| JPH0543429Y2 (ja) * | 1988-03-14 | 1993-11-01 | ||
| US5291036A (en) * | 1989-12-28 | 1994-03-01 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Amorphous silicon sensor |
| US5420452A (en) * | 1990-02-09 | 1995-05-30 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Solid state radiation detector |
| JPH0977U (ja) * | 1996-06-28 | 1997-02-07 | 株式会社島津製作所 | 放射線検出器 |
| JP4894921B2 (ja) * | 2007-05-24 | 2012-03-14 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 放射線検出器、放射線検出器の製造方法及び支持基板の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0546709B2 (ja) | 1993-07-14 |
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