JPS63193088A - 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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- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
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- G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
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- 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
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、常温かつ耐電圧で作動する半導体放射線検出
器に係り、特に、放射線の高感度検出性能と入射する放
射線のエネルギーに依存しない一定感度を維持する性能
（エネルギー補償性能）を著しく向上させるのに好適な
半導体検出器に関する。
器に係り、特に、放射線の高感度検出性能と入射する放
射線のエネルギーに依存しない一定感度を維持する性能
（エネルギー補償性能）を著しく向上させるのに好適な
半導体検出器に関する。
従来の半導体放射線検出器は、特開昭５９−５５０７５
号に記載のように、検出素子の表面に蛍光膜を取付け、
その蛍光膜が放射線の入射で発光する光を検出素子内部
の空乏層に導き、低エネルギー（１０ＫｅＶ以下）放射
線の感度向上を図る構造になっている。
号に記載のように、検出素子の表面に蛍光膜を取付け、
その蛍光膜が放射線の入射で発光する光を検出素子内部
の空乏層に導き、低エネルギー（１０ＫｅＶ以下）放射
線の感度向上を図る構造になっている。
通常の放射線モニタや線量計の測定エネルギー範囲は８
０ Ｋ ｅ Ｖ 〜３ Ｍ ｅ Ｖ （Ｊ Ｉ Ｓ
Ｚ ４３２４Ｐ４５０）であり、上記発明の対象エネル
ギー領域は特殊な用途に限定される。また、特開昭５９
−１０８３６７号記載のように、従来の検出器単位面積
当りの感度向上策は放射線有感部の空乏層厚をいかに大
きくするかと云うことが一般的となっている。
０ Ｋ ｅ Ｖ 〜３ Ｍ ｅ Ｖ （Ｊ Ｉ Ｓ
Ｚ ４３２４Ｐ４５０）であり、上記発明の対象エネル
ギー領域は特殊な用途に限定される。また、特開昭５９
−１０８３６７号記載のように、従来の検出器単位面積
当りの感度向上策は放射線有感部の空乏層厚をいかに大
きくするかと云うことが一般的となっている。
空乏層の厚さは半導体検出素子に印加する電圧の１／２
乗に比例することが知られている。この公知例でも明ら
かなように主電極、環状制御電極の印加電圧を変えて検
出素子の感度を変えることが。
乗に比例することが知られている。この公知例でも明ら
かなように主電極、環状制御電極の印加電圧を変えて検
出素子の感度を変えることが。
できる、この手段はあくまでも検出素子外の外部要因で
感度を変えるものであり、検出素子を２ケ並べて２倍の
感度を得る方法と同等である。
感度を変えるものであり、検出素子を２ケ並べて２倍の
感度を得る方法と同等である。
以上のように、従来の半導体放射線検出器は蛍光膜を取
付ける方法、印加電圧を高くする方法などで感度向上を
図っている。
付ける方法、印加電圧を高くする方法などで感度向上を
図っている。
上記従来技術で蛍光膜を取付ける方法は、通常の放射線
モニタや線量計の測定エネルギー範囲（ＪＩＳ規格）で
の使用の点について配慮がされておらず、実用上の問題
が残る。また、印加電圧を変える方法は、空乏層の厚さ
が変わることによってエネルギー補償性能（検出器に入
射するγ線のエネルギーに依存せず一定の感度を維持す
る性能）が大きく変る点についての配慮がされておらず
、正確な照射線量換算ができない問題があった。
モニタや線量計の測定エネルギー範囲（ＪＩＳ規格）で
の使用の点について配慮がされておらず、実用上の問題
が残る。また、印加電圧を変える方法は、空乏層の厚さ
が変わることによってエネルギー補償性能（検出器に入
射するγ線のエネルギーに依存せず一定の感度を維持す
る性能）が大きく変る点についての配慮がされておらず
、正確な照射線量換算ができない問題があった。
本発明の目的は、放射線検出素子に外的処理（たとえば
印加電圧など）あるいは他の物質を取付けるなどの処置
を講じず、もつとも単純な原理で実用上必要となるエネ
ルギー範囲に渡って高感度化とエネルギー補償性を維持
する検出器を実現することである。
印加電圧など）あるいは他の物質を取付けるなどの処置
を講じず、もつとも単純な原理で実用上必要となるエネ
ルギー範囲に渡って高感度化とエネルギー補償性を維持
する検出器を実現することである。
上記目的は、ｐ”ｎ接合部に生ずる空乏層に隣接して一
定厚以上のサブストレート層を設けることによって、検
出素子の高感度化とエネルギー補償性能の大幅向上を一
挙に達成される。
定厚以上のサブストレート層を設けることによって、検
出素子の高感度化とエネルギー補償性能の大幅向上を一
挙に達成される。
ｐ”ｎ接合型半導体放射線検出素子の動作原理は放射線
（γ線）が入射して半導体材料とコンプトン散乱等の相
互作用を起こし、２次電子を生成する。この２次電子が
空乏層内で電子、正孔の電荷を作り、放射線の検出信号
となる。検出素子の感度を向上させるには、（１）空乏
層内で生成する電子・正孔対（電荷）量の増大、（２）
電子・正孔対収集のＳ／Ｎを上げるための検出素子漏洩
電流の低減、の二つの重要なポイントとなる。
（γ線）が入射して半導体材料とコンプトン散乱等の相
互作用を起こし、２次電子を生成する。この２次電子が
空乏層内で電子、正孔の電荷を作り、放射線の検出信号
となる。検出素子の感度を向上させるには、（１）空乏
層内で生成する電子・正孔対（電荷）量の増大、（２）
電子・正孔対収集のＳ／Ｎを上げるための検出素子漏洩
電流の低減、の二つの重要なポイントとなる。
もう一つの問題点であるエネルギー補償性能については
、入射する放射線のエネルギーに応じて半導体材料と放
射線の相互作用を起こす割合が大きく異なることによる
。入射放射線のエネルギーが低い（３００ＫｅＶ以下）
場合は空乏層の薄い層においても放射線の吸収量が大き
く高い感度が得られる。エネルギーが高い（〜３００Ｋ
ｅＶ以上）場合は吸収量が小さくなり、低感度となる。
、入射する放射線のエネルギーに応じて半導体材料と放
射線の相互作用を起こす割合が大きく異なることによる
。入射放射線のエネルギーが低い（３００ＫｅＶ以下）
場合は空乏層の薄い層においても放射線の吸収量が大き
く高い感度が得られる。エネルギーが高い（〜３００Ｋ
ｅＶ以上）場合は吸収量が小さくなり、低感度となる。
エネルギー補償性能を向上させるには、この高エネルギ
ー側の感度向上策が重要となる０本発明はこれらの対策
を一挙に解決するものである。
ー側の感度向上策が重要となる０本発明はこれらの対策
を一挙に解決するものである。
本発明の素子構造はｐ’ｎ接合部の主層層に隣接して一
定厚以上のサブストレート層を設ける。
定厚以上のサブストレート層を設ける。
従来のｐ”ｎ接合検出素子製造プロセスは軽薄短小傾向
の１．Ｃ製造プロセスをそのまま採用して製作している
のが実状である。これは放射線有感部の空乏層（５０〜
１５０μｍ）を維持できる素子厚さえあれば原理的に放
射線検出器として作動するため、さらに余分なサブスト
レート層を設ける配慮はなされていなかった。したがっ
て、従来のｐ”ｎ接合素子の製造プロセスでは４００μ
ｍ厚以下の検出素子が一般的であった。
の１．Ｃ製造プロセスをそのまま採用して製作している
のが実状である。これは放射線有感部の空乏層（５０〜
１５０μｍ）を維持できる素子厚さえあれば原理的に放
射線検出器として作動するため、さらに余分なサブスト
レート層を設ける配慮はなされていなかった。したがっ
て、従来のｐ”ｎ接合素子の製造プロセスでは４００μ
ｍ厚以下の検出素子が一般的であった。
本発明の素子構造では、サブストレート層で放射線が相
互作用を起こして生成する２次電子が、その２次電子の
エネルギーに対応した飛程で空乏層内に到達することに
なる。これが、高感度化の第１要因である。また、検出
素子の漏洩電流は１１００℃前後の拡散プロセスで素子
を製造する場合、サブストレート層側に接合部の不純物
が捕獲（ゲッタリング）され、高純度の空乏層が実現し
て漏洩電流が低減する。さらに、エネルギー補償性能に
ついてであるが高エネルギーの２次電子はど飛程が長く
、サブストレート層で生成される２次電子が空乏層内に
到達する割合が大きくなる。
互作用を起こして生成する２次電子が、その２次電子の
エネルギーに対応した飛程で空乏層内に到達することに
なる。これが、高感度化の第１要因である。また、検出
素子の漏洩電流は１１００℃前後の拡散プロセスで素子
を製造する場合、サブストレート層側に接合部の不純物
が捕獲（ゲッタリング）され、高純度の空乏層が実現し
て漏洩電流が低減する。さらに、エネルギー補償性能に
ついてであるが高エネルギーの２次電子はど飛程が長く
、サブストレート層で生成される２次電子が空乏層内に
到達する割合が大きくなる。
これは入射する放射線のエネルギーに比例した感度の向
上を図ることになり、エネルギー補償性能の向上策とな
る。
上を図ることになり、エネルギー補償性能の向上策とな
る。
以上のように、一定厚以上のサブストレート層の付加効
果は、照射線量計に不可欠な性能を実現する。
果は、照射線量計に不可欠な性能を実現する。
以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。シリ
コンなどの高純度（比抵抗ＩＫΩ口以上）半導体放射線
検出器の構造はｐ型シリコン基板（サブストレート）１
上にリン（Ｐ）を拡散させたｎ十層２と、ボロン（Ｂ）
を拡散させたｐ十層、）３およびチャンネルストッパー
ｐ＋ ４がらなり。
コンなどの高純度（比抵抗ＩＫΩ口以上）半導体放射線
検出器の構造はｐ型シリコン基板（サブストレート）１
上にリン（Ｐ）を拡散させたｎ十層２と、ボロン（Ｂ）
を拡散させたｐ十層、）３およびチャンネルストッパー
ｐ＋ ４がらなり。
ｎ＋層２とｐ型シリコンのｐ’ｎ接合部に空乏層５を作
る。ｎ十層２の上部にシリコン酸化膜６を設け、その一
部をホトエツチングすることによって、信号取り出し用
の電極７ （ＡΩなど）を設ける。また、ｐ十層３にも
オームコンタクトの電極８を設け１両電極間に電圧を印
加（ｎ十層側が正。
る。ｎ十層２の上部にシリコン酸化膜６を設け、その一
部をホトエツチングすることによって、信号取り出し用
の電極７ （ＡΩなど）を設ける。また、ｐ十層３にも
オームコンタクトの電極８を設け１両電極間に電圧を印
加（ｎ十層側が正。
ｐ十層側が負）する。電圧を印加するとｐ’ｎ接合部の
空乏層５がタヤンネルストッパー４側とサブストレート
１側に広がる。しかし、チャンネルストッパー４は、ｐ
十層であるため平面方向の広がりはチャンネルストッパ
ー４で限定される。サブストレート１側の広がりｄは印
加電圧Ｖと半導体比抵抗ρから ｄ＝０．３ Ｅ−■ で近似される。
空乏層５がタヤンネルストッパー４側とサブストレート
１側に広がる。しかし、チャンネルストッパー４は、ｐ
十層であるため平面方向の広がりはチャンネルストッパ
ー４で限定される。サブストレート１側の広がりｄは印
加電圧Ｖと半導体比抵抗ρから ｄ＝０．３ Ｅ−■ で近似される。
以上の構成はｐ型シリコンを用いた半導体検出器の例で
あるが、ｎ型シリコンを用いた場合も同様の構成となる
。次に半導体検出器の動作原理を説明する。外部から入
射する放射線（γ線）は半導体材料とコンプトン散乱等
の相互作用を起こし、半導体材料内で２次電子を生成す
る。この２次電子が空乏層５内で電子・正孔対のキャリ
ア（電荷）を生成し、この微少電流パルスが両電極に収
集されて放射線の検出信号となる。
あるが、ｎ型シリコンを用いた場合も同様の構成となる
。次に半導体検出器の動作原理を説明する。外部から入
射する放射線（γ線）は半導体材料とコンプトン散乱等
の相互作用を起こし、半導体材料内で２次電子を生成す
る。この２次電子が空乏層５内で電子・正孔対のキャリ
ア（電荷）を生成し、この微少電流パルスが両電極に収
集されて放射線の検出信号となる。
第２図には、従来の半導体検出素子の構造を示す、ｎ十
層２、ｐ十層４，３．電極７，８．シリコン酸化膜６の
構造は全く、本発明の第１図と同一である。空乏層の広
がりも、印加電圧Ｖ、半導体材料の比抵抗ρが同じ場合
は同一の広がりとなる。異なるところはサブストレート
層１の厚さが従来の構造では全く考慮されていなく、本
発明では１４０μｍ以上設けていることである。空乏層
５の厚さｄは印加電圧が３０Ｖで比抵抗が２にΩ１の場
合、約７０μｍ程度となる。印加電圧が１００ｖで１２
０μｍ程度となる。これに対してチャンネルストッパー
４の内径は数ｍφであり、この検出器の実寸法は厚さ数
１００μｍの平板状となる。
層２、ｐ十層４，３．電極７，８．シリコン酸化膜６の
構造は全く、本発明の第１図と同一である。空乏層の広
がりも、印加電圧Ｖ、半導体材料の比抵抗ρが同じ場合
は同一の広がりとなる。異なるところはサブストレート
層１の厚さが従来の構造では全く考慮されていなく、本
発明では１４０μｍ以上設けていることである。空乏層
５の厚さｄは印加電圧が３０Ｖで比抵抗が２にΩ１の場
合、約７０μｍ程度となる。印加電圧が１００ｖで１２
０μｍ程度となる。これに対してチャンネルストッパー
４の内径は数ｍφであり、この検出器の実寸法は厚さ数
１００μｍの平板状となる。
以下、照射線量計として半導体検出器を用いる場合、不
可欠となる高感度化とエネルギー補償性能に、本発明の
検出素子構造がいかに有効であるかを説明する。
可欠となる高感度化とエネルギー補償性能に、本発明の
検出素子構造がいかに有効であるかを説明する。
空乏層５内で生成した２次電子は直接電子、正孔対を生
成する。このため、入射γ線のエネルギーが低い場合は
空乏層５で吸収される割合が多く高感度検出が可能とな
る。しかし、入射γ線のエネルギーが高くなるにつれて
空乏層５外へつき抜ける割合が多くなる。本発明のよう
に空乏層５に隣接してサブストレート１を設けた場合に
はサブストレート１内で２次電子を生成することになる
。
成する。このため、入射γ線のエネルギーが低い場合は
空乏層５で吸収される割合が多く高感度検出が可能とな
る。しかし、入射γ線のエネルギーが高くなるにつれて
空乏層５外へつき抜ける割合が多くなる。本発明のよう
に空乏層５に隣接してサブストレート１を設けた場合に
はサブストレート１内で２次電子を生成することになる
。
この生成した２次電子は等方的に半導体材料内を進行し
、一部は空乏層５内に到達して電子・正孔対を生成する
。前述したように半導体検出素子の形状は平板状である
ので、平板状の空乏層５の形状の下部にサブストレート
層１から入射する２次電子の寄与は非常に大きいことが
予想できる。第３図にはサブストレート層と感度の関係
を示す。
、一部は空乏層５内に到達して電子・正孔対を生成する
。前述したように半導体検出素子の形状は平板状である
ので、平板状の空乏層５の形状の下部にサブストレート
層１から入射する２次電子の寄与は非常に大きいことが
予想できる。第３図にはサブストレート層と感度の関係
を示す。
サブストレート層が１４０μｍ以下の従来の検出素子に
比べ、本発明の厚いサブストレートを設けた検出器が４
倍以上の高感度の性能を示している。
比べ、本発明の厚いサブストレートを設けた検出器が４
倍以上の高感度の性能を示している。
また、その効果は１４０μｍ程度から顕著に表われてい
る。
る。
第４図には入射γ線エネルギーとシリコン９２次電子の
平均飛程の関係を示す、この関係からもわかるように１
４０μｍの飛程は６００〜７００ＫｅＶの以上の入射γ
線に相当する。これは、照射線量計として必要な測定エ
ネルギー範囲８０ＫｅＶ〜３ Ｍ ｅ Ｖでは、高エネ
ルギー領域の放射線に対して有効となっていることがわ
かる。
平均飛程の関係を示す、この関係からもわかるように１
４０μｍの飛程は６００〜７００ＫｅＶの以上の入射γ
線に相当する。これは、照射線量計として必要な測定エ
ネルギー範囲８０ＫｅＶ〜３ Ｍ ｅ Ｖでは、高エネ
ルギー領域の放射線に対して有効となっていることがわ
かる。
次に漏洩電流の低減について述べる。放射線を測定した
ときの波高分布を第５図に示す。検出器の漏洩電流は直
接検出信号のノイズ成分となる。
ときの波高分布を第５図に示す。検出器の漏洩電流は直
接検出信号のノイズ成分となる。
放射線を正くし計測するためには検出信号のノイズ成分
と弁別しなければならない。一般にノイズ成分を弁別す
るためにはディスクリミネータを用いるが第５図からも
明らかなように、ノイズ成分すなわち漏洩電流が小さい
程、ディスクリミネータのレベルを低く設定でき、正味
計数値が大きくなる。
と弁別しなければならない。一般にノイズ成分を弁別す
るためにはディスクリミネータを用いるが第５図からも
明らかなように、ノイズ成分すなわち漏洩電流が小さい
程、ディスクリミネータのレベルを低く設定でき、正味
計数値が大きくなる。
さて、半導体検出素子の漏洩電流Ｉｄは次式の関係にあ
る。
る。
２ τ
ｑは電子の電荷、ｎ、は真性半導体のキャリア濃度、ｄ
は空乏層の厚さ、Ｓは検出素子の接合面積、τはキャリ
アの寿命である。この関係から明らかなように漏洩電流
を小さくするためには、半導体材料、検出構造が同一の
場合、キャリアの寿命τをいかに長くするかと云う事で
決まる。第６図には、従来の検出器と本発明の検出器の
漏洩電流を比較した結果を示す。Δ印が本発明の検出素
子データであり、Δ印が従来の検出素子データである。
は空乏層の厚さ、Ｓは検出素子の接合面積、τはキャリ
アの寿命である。この関係から明らかなように漏洩電流
を小さくするためには、半導体材料、検出構造が同一の
場合、キャリアの寿命τをいかに長くするかと云う事で
決まる。第６図には、従来の検出器と本発明の検出器の
漏洩電流を比較した結果を示す。Δ印が本発明の検出素
子データであり、Δ印が従来の検出素子データである。
キャリアの寿命を実測した結果は従来の約５倍〜１０倍
であり、漏洩電流も約１／１０に低減した高性能検出素
子を本発明で実現できる。この漏洩電流の低減は、１１
００’Ｃ前後の高温拡散プロセスで検出素子を製造する
場合ｐ”ｎ接合部に存在する不純物がサブストレート側
に捕獲されることになる＠ ｐ’ｎ接合部の空乏層の不
純物濃度が低下すると、放射線の入射で生成する電荷（
キャリア）が不純物に捕獲されなくなり、必然的にキャ
リアの寿命が長くなる。
であり、漏洩電流も約１／１０に低減した高性能検出素
子を本発明で実現できる。この漏洩電流の低減は、１１
００’Ｃ前後の高温拡散プロセスで検出素子を製造する
場合ｐ”ｎ接合部に存在する不純物がサブストレート側
に捕獲されることになる＠ ｐ’ｎ接合部の空乏層の不
純物濃度が低下すると、放射線の入射で生成する電荷（
キャリア）が不純物に捕獲されなくなり、必然的にキャ
リアの寿命が長くなる。
次にエネルギー補償性能について述べる。照射線量計は
測定対象となるγ線のエネルギー範囲で感度（ＣＰＳ／
ｍＲ−ｈ−１）のばらつきを小さく抑える必要がある。
測定対象となるγ線のエネルギー範囲で感度（ＣＰＳ／
ｍＲ−ｈ−１）のばらつきを小さく抑える必要がある。
検出素子の感度とエネルギーの関係を第７図に示す。従
来の検出器の感度差±１００％に対し、本発明の感度差
は±３３％以内に抑えられる。線量計の感度Ｄｓ （
ＣＰＳ／Ｒ）は一般に次式で表すせる。
来の検出器の感度差±１００％に対し、本発明の感度差
は±３３％以内に抑えられる。線量計の感度Ｄｓ （
ＣＰＳ／Ｒ）は一般に次式で表すせる。
０．３８７ Ｅ
Ｗ ａ ｔ ｒは空気中で１イオン対生成のエネルギー
。
。
μｓＩはシリコン材料のγ線吸収係数、ｄは空乏層の厚
さ、Ｅは入射γ線のエネルギーである。ところが、本発
明の検出素子は、空乏層ｄに隣接して厚いサブストレー
ト層を設けてあり、入射γ線のエネルギーに応じて（２
次電子の飛程に応じて）見かけ上空互層が厚くなる効果
を生じる。２次電子の飛程で見かけ上空互層が厚くなる
項をｄ’ （Ｅ）とすると上式Ｄｓは次式で表わせる。
さ、Ｅは入射γ線のエネルギーである。ところが、本発
明の検出素子は、空乏層ｄに隣接して厚いサブストレー
ト層を設けてあり、入射γ線のエネルギーに応じて（２
次電子の飛程に応じて）見かけ上空互層が厚くなる効果
を生じる。２次電子の飛程で見かけ上空互層が厚くなる
項をｄ’ （Ｅ）とすると上式Ｄｓは次式で表わせる。
０．３８７ Ｅ
ｄ’ （Ｅ）は入射γ線エネルギーに依存して太きくな
り、感度Ｄｓと入射γ線エネルギーの関係を平坦化する
ことになる。これが、サブストレート層がエネルギー補
償性能を著しく向上させる要因である。
り、感度Ｄｓと入射γ線エネルギーの関係を平坦化する
ことになる。これが、サブストレート層がエネルギー補
償性能を著しく向上させる要因である。
以上の説明のごとく、本実施例によれば照射線量計に最
適な半導体放射線検出素子を実現できる。
適な半導体放射線検出素子を実現できる。
この検出素子は原子力発電所の各種放射線モニタやサー
ベイメータ、個人被ばく線量計など極めて多くの現状放
射線検出器に用いることができる。
ベイメータ、個人被ばく線量計など極めて多くの現状放
射線検出器に用いることができる。
また、本実施例はｐ”ｎ接合型の検出素子について説明
していたが、表面障壁型検出器など多くの半導体放射線
検出素子に採用することが可能である。これらの変形例
についてのサブストレート層厚の考え方はシリ７ンで１
４０μｍ厚相当以上設けることが一つの基準となる１例
えばＣ４・Ｔｅのような半導体材料を用いる場合はＣａ
−・Ｔｅの質量吸収係数と密度から求まる線吸収係数−
μｄ′ μとその厚さｄ′で決まる放射線阻止能＜ｅ ＞
の値がシリコン１４０μｍ相当以上になるようにｄ′を
設定する。
していたが、表面障壁型検出器など多くの半導体放射線
検出素子に採用することが可能である。これらの変形例
についてのサブストレート層厚の考え方はシリ７ンで１
４０μｍ厚相当以上設けることが一つの基準となる１例
えばＣ４・Ｔｅのような半導体材料を用いる場合はＣａ
−・Ｔｅの質量吸収係数と密度から求まる線吸収係数−
μｄ′ μとその厚さｄ′で決まる放射線阻止能＜ｅ ＞
の値がシリコン１４０μｍ相当以上になるようにｄ′を
設定する。
また、このシリコン１４０μｍ以上どの程度まで有効か
と云うことについては、第３図の結果から６００〜８ｏ
Ｏμｍ程度が最適と云える。この厚さは、第４図を参照
すると数Ｍ ｅ Ｖの２次電子平均飛程度と一致する。
と云うことについては、第３図の結果から６００〜８ｏ
Ｏμｍ程度が最適と云える。この厚さは、第４図を参照
すると数Ｍ ｅ Ｖの２次電子平均飛程度と一致する。
これは、ＪＩＳに設定されている測定対象エネルギー範
囲の上限であり、数Ｍ ｅ Ｖまでの入射放射線を検出
するときの最適なサブストレート厚と云える。
囲の上限であり、数Ｍ ｅ Ｖまでの入射放射線を検出
するときの最適なサブストレート厚と云える。
第８図に本発明の検出素子を電極８を共用して積層した
構造を示す。この構造においても空乏層５の境界からサ
ブストレート層１を１４０μｍ以上設けるのが重要なポ
イントとなる。
構造を示す。この構造においても空乏層５の境界からサ
ブストレート層１を１４０μｍ以上設けるのが重要なポ
イントとなる。
第９図には本発明を球体検出素子に実施した例を示す。
ｎ十層２の上部に設ける電極、酸化膜は省略している。
また、球体検出素子内部の電極８は絶縁を維持して外部
に引き出せるものとする。
に引き出せるものとする。
この場合でも空乏層（ｄ）５の下部にサブストレートＷ
（ｄ’ ）１を１４０μｍ厚以上設ける。この検出素
子構造では無指向性の極ねめで高性能の検出素子を実現
できる。
（ｄ’ ）１を１４０μｍ厚以上設ける。この検出素
子構造では無指向性の極ねめで高性能の検出素子を実現
できる。
本発明によれば、従来の検出素子と全く同一の製造プロ
セスで素子を製造でき、かつ、その放射線検出器、（照
射線量計）としての性能である単位面積当りの放射線検
出感度を４倍以上向上できる。
セスで素子を製造でき、かつ、その放射線検出器、（照
射線量計）としての性能である単位面積当りの放射線検
出感度を４倍以上向上できる。
また、照射線量計として不可欠なエネルギー補償性能は
従来の検出器性能８０ＫｅＶ〜３ Ｍ ｅ Ｖで±１０
０％に対し、本発明の検出素子の性能は±３３％を従来
の３倍以上の性能となる。これらの性能は放射線検出素
子の本質的な性能であり、あらゆる半導体放射線検出素
子に採用可能できるとともに従来にない高性能検出素子
を実現できる。
従来の検出器性能８０ＫｅＶ〜３ Ｍ ｅ Ｖで±１０
０％に対し、本発明の検出素子の性能は±３３％を従来
の３倍以上の性能となる。これらの性能は放射線検出素
子の本質的な性能であり、あらゆる半導体放射線検出素
子に採用可能できるとともに従来にない高性能検出素子
を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例、第２図は従来の半導体検出
素子の構造図、第３図はサブストレート厚と感度との関
係を示す図、第４図は入射γ線エネルギーとシリコ２９
２次電子の平均飛程の関係を示す図、第５図は放射線測
定の波高分布図、第６図は従来の検出器と本発明の検出
器の漏洩電流の比較結果を示す図、第７図は検出素子の
エネルギー補償性能を表わす図、第８図は電極を共用す
る積層型素子の実施例を示す図、第９図は球体検出素子
の実施例を示す図である。 １・・・サブストレート、２・・・ｎ十層、３・・・ｐ
十層、４・・・チャンネルストッパー（ｐ十層）、５・
・・空乏層、６・・・シリコン酸化膜、７・・・電極、
８・・・電極。
素子の構造図、第３図はサブストレート厚と感度との関
係を示す図、第４図は入射γ線エネルギーとシリコ２９
２次電子の平均飛程の関係を示す図、第５図は放射線測
定の波高分布図、第６図は従来の検出器と本発明の検出
器の漏洩電流の比較結果を示す図、第７図は検出素子の
エネルギー補償性能を表わす図、第８図は電極を共用す
る積層型素子の実施例を示す図、第９図は球体検出素子
の実施例を示す図である。 １・・・サブストレート、２・・・ｎ十層、３・・・ｐ
十層、４・・・チャンネルストッパー（ｐ十層）、５・
・・空乏層、６・・・シリコン酸化膜、７・・・電極、
８・・・電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ｐ・ｎ接合を有する半導体放射線検出素子構造にお
いて、ｐ・ｎ接合部の空乏層に隣接して、シリコン１４
０μｍ厚以上に相当する放射線阻止能を持つサブストレ
ート層を設けた半導体放射線検出器。 ２、特許請求の範囲第１項において、サブストレート層
はシリコン６００〜８００μｍ厚に相当する放射能阻止
能を有する半導体放射線検出器。 ３、特許請求の範囲第１項又は第２項において、サブス
トレート層はシリコンである半導体放射線検出器。 ４、一方の導電型を有する２つの高抵抗半導体領域を一
つの電極部を挟んで形成し、前記各々の高抵抗半導体領
域には他方の導電型を有する半導体領域をそれぞれ形成
し、且つ該他方の半導体領域のそれぞれに電極部を形成
した半導体放射線検出器であつて、前記各々の接合部の
空乏層と前記高抵抗半導体領域に挟まれた電極部との間
に、シリコン１４０μｍ以上に相当する放射能阻止能領
域が設けられた半導体放射線検出器。 ５、一方の導電型を有する高抵抗半導体領域の中心部に
電極部を設け、該電極部と反対側の前記高抵抗半導体領
域に少なくとも２つの他方の導電型を有する半導体領域
を形成するとともに、該他方の導電型の半導体領域のそ
れぞれに電極部を設けた半導体放射線検出器であつて、
前記一方の導電型の半導体領域と他方の導電型の半導体
領域の各々の接合部に形成される空乏層と、前記中心部
の電極部との間の距離を、シリコン１４０μｍ以上に相
当する放射能阻止能となるようにした半導体放射線検出
器。 ６、一方の導電型を有する高抵抗半導体領域に、他方の
導電型を有する領域を拡散プロセスにより形成した拡散
接合型半導体放射線検出素子構造において、動作時に印
加される逆バイアス電圧は、前記接合部の高抵抗半導体
領域側に形成される空乏層端と高抵抗半導体領域側の電
極部との間がシリコン１４０μｍ以上に相当する放射能
阻止能を有する領域となるように設定された半導体放射
線検出器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62024563A JPS63193088A (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | 半導体放射線検出器 |
| EP88101259A EP0279248B1 (en) | 1987-02-06 | 1988-01-28 | Semiconductor radiation detector |
| DE88101259T DE3886233T2 (de) | 1987-02-06 | 1988-01-28 | Halbleiter-Strahlungsdetektor. |
| US07/150,205 US4879466A (en) | 1987-02-06 | 1988-01-29 | Semiconductor radiation detector |
| KR1019880001112A KR950015078B1 (ko) | 1987-02-06 | 1988-02-06 | 반도체 방사선 검출기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62024563A JPS63193088A (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | 半導体放射線検出器 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7328561A Division JPH09246587A (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | シリコン半導体放射線検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63193088A true JPS63193088A (ja) | 1988-08-10 |
Family
ID=12141622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62024563A Pending JPS63193088A (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | 半導体放射線検出器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4879466A (ja) |
| EP (1) | EP0279248B1 (ja) |
| JP (1) | JPS63193088A (ja) |
| KR (1) | KR950015078B1 (ja) |
| DE (1) | DE3886233T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09246587A (ja) * | 1995-12-18 | 1997-09-19 | Hitachi Ltd | シリコン半導体放射線検出器 |
| US8822944B2 (en) | 2009-07-10 | 2014-09-02 | Fuji Electric Co., Ltd | Surface contamination monitor |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6251550B1 (en) | 1998-07-10 | 2001-06-26 | Ball Semiconductor, Inc. | Maskless photolithography system that digitally shifts mask data responsive to alignment data |
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| US6529262B1 (en) | 1999-04-14 | 2003-03-04 | Ball Semiconductor, Inc. | System and method for performing lithography on a substrate |
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| US6425669B1 (en) | 2000-05-24 | 2002-07-30 | Ball Semiconductor, Inc. | Maskless exposure system |
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| US6493867B1 (en) | 2000-08-08 | 2002-12-10 | Ball Semiconductor, Inc. | Digital photolithography system for making smooth diagonal components |
| US6537738B1 (en) | 2000-08-08 | 2003-03-25 | Ball Semiconductor, Inc. | System and method for making smooth diagonal components with a digital photolithography system |
| US6498643B1 (en) | 2000-11-13 | 2002-12-24 | Ball Semiconductor, Inc. | Spherical surface inspection system |
| US6473237B2 (en) | 2000-11-14 | 2002-10-29 | Ball Semiconductor, Inc. | Point array maskless lithography |
| US6512625B2 (en) | 2000-11-22 | 2003-01-28 | Ball Semiconductor, Inc. | Light modulation device and system |
| US6433917B1 (en) | 2000-11-22 | 2002-08-13 | Ball Semiconductor, Inc. | Light modulation device and system |
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1987
- 1987-02-06 JP JP62024563A patent/JPS63193088A/ja active Pending
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1988
- 1988-01-28 EP EP88101259A patent/EP0279248B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-01-28 DE DE88101259T patent/DE3886233T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-01-29 US US07/150,205 patent/US4879466A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-02-06 KR KR1019880001112A patent/KR950015078B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR880010335A (ko) | 1988-10-08 |
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