KR950015078B1

KR950015078B1 - 반도체 방사선 검출기

Info

Publication number: KR950015078B1
Application number: KR1019880001112A
Authority: KR
Inventors: 히로시 기다구찌; 시게루 이주미; 사또시 스즈끼
Original assignee: 가부시끼가이샤 히다찌 세이사꾸쇼; 미쓰다 가쓰시게
Priority date: 1987-02-06
Filing date: 1988-02-06
Publication date: 1995-12-21
Also published as: EP0279248B1; DE3886233T2; KR880010335A; US4879466A; EP0279248A1; JPS63193088A; DE3886233D1

Abstract

내용 없음.

Description

반도체 방사선 검출기

제1도는 본 발명에 의한 반도체 방사선 검출소자의 일실시예의 단면도.

제2도는 제1도의 검출소자의 상면도.

제3도는 종래의 반도체 검출소자의 구조도.

제4도는 기판 두께와 감도와의 관계를 표시한 관계표시도.

제5도는 입자 γ선 에너지와 실리콘중 2차 전자의 평균 사정거리와의 관계표시도.

제6도는 방사선 측정에 의하여 얻어진 검출신호의 파고치 분포도.

제7도는 종래의 검출기와 본 발명의 검출기의 누설전류의 비교결과 표시도.

제8도는 채널스톱퍼를 포함한 검출소자의 일부분의 종단면 확대도.

제9도는 채널스톱퍼의 길이와 누설전류의 관계를 표시한 선도.

제10도는 검출소자의 상면도.

제11도는 검출소자의 에너지 보상성능 표시도.

제12도는 전극을 공유하는 적층형 소자의 실시예시도.

제13도는 구체검출소자의 실시예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 반도체 영역 4 : 채널스톱퍼

5 : 공핍층 6 : 실리콘산화막

8 : 전극

본 발명은 상온하의 저전압에서 작동하는 반도체 방사선 검출기에 관한 것이며 특히 방사선의 고감도 검출성능과 입사하는 방사선의 에너지레벨에 의존하지 않고 일정감도를 유지하는 성능(에너지 보상성능)과를 현저하게 향상시키는데 적합한 반도체 검출기에 관한 것이다.

종래의 반도체 방사선 검출기는 특개소 59-55075호(1984년에 기재된 바와 같이 검출소자의 표면에 형광막을 착설하여 그 형광막이 방사선의 입사를 발광하는 빛을 검출소자내부의 공핍층에 인도하고 저 에너지(10KeV 이하) 방사선의 검출감도향상을 도모하는 구조로 되어 있다.

통상의 방사선 모니터나 선량계의 측정에너지 범위는 80KeV-3MeV(JIS Z4324 P450)이고 상기 발명의 대상에너지 영역은 특수한 용도에 한정된다.

또 특개소 59-108367호(1984년) 기재와 같이 종래의 검출기 단위면적당의 감도향상책은 방사선 유감부의 공핍층 두께를 여하하게 크게 하느냐가 일반적으로 되어 있다. 공핍층의 두께는 반도체 검출소자에 인가하는 전압의 1/2승에 비례하는 것이 알려져 있다.

이 공지예에서도 분명한 바와 같이 주 전극 및 환상제어전극의 인가전압을 변경하여 검출소자의 감도를 변경할 수가 있다. 이 수단은 어디까지나 검출소자 이외의 외부요인으로 감도를 변경하는 것이고 검출소자를 2개 나란히 하여 2배의 감도를 얻는 방법과 동등하다.

이상에서와 같이 상기한 종래의 반도체 방사선 검출기는 형광막을 착설하는 방법, 인가전압을 높게하는 방법 등으로 감도향상을 도모하고 있다.

타방 JP-A-61-74375와 같이 에너지 보상성능을 향상하기 위하여 반도체 기판에 평행한 면 내에 있어서의 공핍층의 형상이 복수개의 세장 방사상이 되도록 폰 접합을 구성하고 이 공핍층의 주위이며 검출하여야할 γ선중의 최대의 에너지의 γ선에 의하여 생기는 2차 전자의 사정거리에 상당한 폭을 갖고 반도체 기판면상에 넓어지는 부분에 입사하는 γ선에 의하여 발생한다. 2차 전자를 이용한 반도체 방사선 검출기가 알려지고 있다.

상기 종래 기술중에서 형광막을 착설하는 방법은 통상의 방사선 모니터나 선량계의 측정에너지 범위(JIS 규격)에서의 사용점에 대하여 배려가 되어 있지 않고 실용상의 문제가 남는다.

또 인가 전압을 변경하는 방법은 공핍층의 두께가 변경되므로서 에너지 보상성능(검출기에 입사하는 γ선의 에너지에 의존하지 않고 일정한 감도를 유지하는 성능)이 크게 변하는 점에 대하여서 배려된 바가 없고 정확한 조사 선량 환산이 불가능한 문제점이 있었다.

상기한 마지막에 기술된 종래기술은 에너지 보상성능의 개선을 목적으로 한 것이지만 반도체 기판을 통하여 흐르는 누설전류가 고려되어 있지 않고 실용상 문제가 있는 것으로 추측된다. 더우기 검출감도의 향상에 대하여서는 하등 고려되어 있지 않다.

본 발명의 목적은 방사선 검출소자에 외적처리(예를들면 인가전압 등) 또는 타의 물질을 착설하는 등의 처리를 하지 않고 가장 단순한 원리로 실용상 필요하게 되는 에너지 범위에 걸쳐서 고감도화와 에너지 보상성을 유지하는 검출기를 실현하는 것이다.

상기 목적은 p.n 접합부에 생긴 공핍층에 인전하여 일정두께 이상의 기판층을 설치하므로서 검출소자의 고감도화와 에너지 보상성능의 대폭향상을 한꺼번에 달성되는 것이다.

p.n 접합형 반도체 방사선 검출소자의 동작원리는 방사선(γ선)이 입사하여 반도체 재료와 컴프톤산란(COMPTON SCATTERING) 등의 상호작용을 발생하여 2차 전자를 생성한다. 이 2차 전자가 공핍층내에서 전자, 정공의 전하를 만들어 방사선의 검출신호가 된다. 검출소자의 감도를 향상시키는데는 (1) 공핍층내에서 생성하는 전자, 정공대(전하)량의 증대, (2) 전자, 정공대 수집의 S/N를 올리기 위한 검출소자 누설전류의 저감의 2개가 중요한 포인트가 된다.

또 하나의 문제점인 에너지 보상성능에 대하여서는 입사하는 방사선의 에너지에 상응하여 반도체 재료와 방사선의 상호작용을 발생하는 비율이 크게 상이한데 원인이 있다. 입사방사선의 에너지가 낮은(30OKeV 이하) 경우는 공핍층의 얇은층에 있어서도 방사선의 흡수량이 커서 높은 감도가 얻어진다.

에너지가 높은(∼300KeV 이상) 경우는 공핍층에 있어서의 방사선의 흡수량이 작아져서 저감도가 된다.

에너지 보상성능을 향상시키려면 이 고에너지측의 감도향상책이 중요하게 된다. 본 발명은 이들의 대책을 일거에 해결하고저 하는 것이다.

본 발명의 소자구조는 p.n 접합부의 공핍층에 인접하여 적어도 소정의 방사선 흡수층을 가지는 기판층을 설치한다. 종래의 p.n 접합검출소자 제조프로세스는 경박단소 경향의 I.C 제조프로세스를 그대로 채용하여 제작하고 있는 것이 실상이다. 이것은 방사선 유감부의 공핍층(50-150㎛)을 유지할 수 있는 소자두께만 되면 원리적으로 방사선 검출기로서 작동하기 때문에 다시 여분인 기판층을 설치하는 배려는 되고 있지 아니하였다. 따라서 종래의 p.n 접합소자의 제조프로세스에서는 400㎛ 두께 이하의 검출소자가 일반적이었다.

본 발명의 소자구조에서는 기판층에서 방사선이 상호 작용을 일으켜서 생성하는 2차 전자가 그 2차 전자의 에너지에 대응한 사정거리에서 공핍층내에 도달하는 것이 된다. 이것이 고감도화의 제1요인이다. 또 검출소자의 누설전류는 1100℃ 전후의 확산프로세스로 소자를 제조할 경우 기판층을 두껍게 하므로서 기판층측에 접합부의 불순물이 포획되어 고순도의 공핍층이 실현하여 누설전류가 저감한다. 더우기 에너지 보상성능에 대하여서지만 고에너지의 2차 전자만큼 사정거리가 길고 기판층에서 생성되는 2차 전자가 공핍층내에 도달하는 비율이 커진다. 이것은 입사하는 방사선의 에너지에 비례한 감도의 향상을 도모하는 것이 되어 에너지 보상성능의 향상책이 된다.

이상과 같이 일정두께 이상의 기판층의 부가효과는 조사선량계에 불가결한 성능을 실현한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 각 도면을 통하여 동일한 부재에는 동일한 참조부호를 부여한다.

제1도는 본 발명의 일실시예의 반도체 방사선 검출기의 단면도이고 제2도는 이 검출기의 상면도이다. 실리콘의 고순도(비저항 1KΩ㎝ 이상) 반도체 방사선 검출기의 구조는 p형 실리콘기판(1)상에 인(P)을 확산시킨 n⁺층(2)과 붕소(B)를 확산시킨 p⁺층(3) 및 채널스톱퍼 p⁺(4)로 되어 있고 n⁺층(2)과 p형 실리콘기판(1)과의 p.n 접합부에 공핍층(5)을 만든다. n⁺층(2)의 상부에 실리콘산화막(6)을 형성하고 그 일부를 포트에칭하므로서 신호인출용의 전극(7)(Al 등)을 설치한다.

또 p⁺층(3)에도 오옴콘택트의 전극(8)을 구성하고 양전극간에 전압을 인가(n⁺층측(2)이 정, p⁺층(3)이 부)한다. 전압을 인가하면, p.n 접합부의 공핍층(5)이 채널스톱퍼(4)측과 기판(1)측에 확산된다. 그러나 채널스톱퍼(4)는 p⁺층이기 때문에 평면방향의 확대는 채널스톱퍼(4)로 한정된다.

기판(1)측의 확산(d)은 인가전압(V)과 반도체 비저항 ρ에서

로 근사하게 된다.

상기한 구성은 p형 실리콘을 사용한 반도체 검출기의 예이지만 n형 실리콘을 사용한 경우도 같은 구성이 된다.

다음은 이 반도체 검출기의 동작원리를 설명한다. 외부에서 입사하는 방사선(γ선)은 반도체 재료와 컴프턴산란 등의 상호작용을 발생하여 반도체 재료내에서 2차 전자를 생성한다.

이 2차 전자가 공핍층(5)내에서 전자, 정공대의 캐리어(전하)를 생성하고 이 미소전류펄스가 양전극(7),(8)에 수집되어서 방사선의 검출신호가 된다.

제3도에서는 종래의 반도체 검출소자의 구조를 도시한다. 이것에 유사한 반도체 검출장치는 예를들면 JP-A-56-157070에 개시되었다. 제3도에 있어서 n⁺층(2), p⁺층(3), 전극(7),(8) 실리콘산화막(6)의 구조는 완전하게 본 발명의 제1도와 동일하다. 공핍층(5)의 확산도, 인가전압(V), 반도체 재료의 비저항(ρ)이 동일할 경우는 동일한 확산이 된다.

상이한 부분은 기판층(1)의 두께가 종래의 구조에서는 전혀 고려되어 있지 않고 본 발명에서는 제1도의 구조에 있어서 140㎛ 이상 구성되어 있는 것이다.

공핍층(5)의 두께(d)는 인가전압이 30V에서 비저항이 2KΩ㎝의 경우 약 70㎛ 정도가된다. 인가전압이 100V에서 120㎛ 정도가 된다. 이에 대하여 채널스톱퍼(4)의 내경은 예를들면 수 ㎜ø이고 이 검출기의 실제크기는 두께수 100㎛의 평판형상이 된다.

이하 조사선량계로서 반도체 검출기를 사용할 경우 불가결하게 되는 고감도화와 에너지 보상성능에 본 발명의 검출소자구조가 어떻게 유효한가를 설명한다. 공핍층(5)내에서 생성한 2차 전자는 직접전자, 정공대를 생성한다. 이 때문에 입사 γ선의 에너지가 낮은 경우는 γ선이 공핍층(5)에서 흡수되는 비율이 많아서 고감도 검출이 가능하게 된다. 그러나 입사 γ선의 에너지가 높아짐에 따라서 γ선의 공핍층(5) 밖으로 돌출되는 경우가 많게 된다.

본 발명과 같이 공핍층(5)에 인접하게 기판층(1)을 형성할 경우에는 기판(1)내에서 2차 전자를 생성하는 것이 된다. 이 생성된 2차 전자는 등방적으로 반도체 재료내를 진행하고 일부는 공핍층(5)내에 도달하여 전자, 전공대를 생성한다. 또 전혀 같은 효과로서 기판층에 있어서도 방사선의 입사로 전자, 정공대가 생성한다. 이 전자, 정공대는 일정의 확산길이

단 Dn는 전자의 확산계수 γn는 전자의 수명)을 가지고 있고 확산으로 전자가 직접, 공핍층에 도달하는 것이다. 즉 2개의 상이한 발생장소 2차 전자가 전자, 정공대 발생에 기여하는 효과로서 이들 2개의 작용이 있다.

상술한 바와 같이 반도체 검출소자의 형상은 평판상태이므로 평판상태의 공핍층(5)의 형상하부에 기판층(1)에서 입사하는 2차 전자의 기여는 매우 크다는 것이 예상된다. 제4도에는 기판층 두께와 감도의 관계를 표시한다. 도면에 있어서 실선은 실측치를, 일정쇄선은 실측치로의 공핍층에 의한 기여분을, 파선은 기판층에 의한 기생분을 각각 표시한다. 기판층이 140㎛ 이하의 종래의 검출소자에 비하여 본 발명의 두꺼운 기판을 설치한 검출기가 4배 이상의 고감도의 성능을 표시하고 있다. 또한 그 효과는 140㎛ 정도에서 현저하게 표현되고 있다. 제5도에는 입사 γ선 에너지와 실리콘기판중의 2차 전자의 평균 사정거리의 관계를 표시한다. 이 관계에서도 알 수 있는 바와 같이 140㎛의 사정거리는 600∼700KeV 이상의 입사 γ선에 상당한다.

이것은 조사선량계로서 필요한 측정에너지 범위 80KeV-3MeV에서는 고에너지측 영역의 방사선에 대하여 유효하게 되어 있음을 알 수 있다.

다음은 누설전류의 저감에 대하여 기술한다. 누설전류는 검출소자의 표면을 흐르는 성분과 소자의 내부를 흐르는 것으로 대별된다. 방사선을 측정하여 얻어진 검출신호의 파고치의 분포의 예를 제6도에 도시한다.

도면에 있어서 누설전류가 1,10,20㎁의 경우에 대하여 각기 표시하고 있다. 검출기의 누설전류는 직접 검출신호의 노이즈성분이 된다. 방사선을 정확하게 계측하기 위하여서는 검출신호의 노이즈성분과 판별하여야만 한다. 일반은 노이즈성분을 판별하기 위하여서는 디스크리미네이터를 사용하지만 제6도에서도 분명한 바와 같이 노이즈성분 즉 누설전류가 작을수록 디스크리미네이터의 역치레벨을 낮게 설정할 수 있어 정미(正味)계수치가 커지게 된다.

반도체 검출소자의 내부를 흐르는 누설전류(Id)는 다음식의 관계가 있다.

q는 전자의 전하, ni는 진성반도체의 캐리어농도, d는 공핍층의 두께, s는 검출소자의 접합면적,

는 캐리어의 수명이다. 이 관계에서 분명한 바와 같이 누설전류를 적게 하기 위하여서는 반도체 재료 검출구조가 동일할 경우 캐리어의 수명(γ)을 어떻게 하여 길게하느냐에 따라서 결정된다.

제7도에는 종래의 검출기와 본 발명의 검출기의 누설전류를 비교한 결과를 표시한다. ▲표가 본 발명의 검출소자 데이터이고 Δ표가 종래의 검출소자 데이터이다. 캐리어의 수명을 실측한 결과는 종래의 약 5배∼10배이고 누설전류도 약 1/10로 저감된 고성능 검출소자를 본 발명에서 실현할 수 있다.

이 누설전류의 저감은 1100℃ 전후의 고온확산 프로세스로 검출소자를 제조할 경우 p.n 접합부에 존재하는 불순물이 기판측에 포획되는 것이 된다.

p.n 접합부의 공핍층의 불순물 농도가 저하하면 방사선의 입사로 생성하는 전하(캐리어)가 불순물에 포획되지 않게되어 필연적으로 캐리어의 수명이 길게된다. 검출소자의 표면을 흐르는 누설전류는 표면처리, 표면전극의 설치방법 등에 의하여 결정된다.

특히 실리콘의 표면보호에 사용하는 SiO₂막은 실리콘과의 사이에 반전층을 만들기 쉽다. 이 반전층이 표면 누설전류의 커다란 요인이 된다.

제1도의 실시예에 있어서 이 표면 누설전류를 저지하기 위하여 p.n 접합의 n⁺전극의 주위표면에 p⁺층(불순물로서 B(붕소)를 확산한 층)의 채널스톱퍼(4)를 설치하는 구조로 하였다.

채널스톱퍼(4)의 폭은 바람직하게는 대략 0.2∼2㎜이다. 반도체 방사선 검출소자에 p⁺층을 설치하여 채널스톱퍼(4)를 형성하므로서 표면 누설전류를 저지할 수가 있게 되어 S/N가 좋은 즉 고감도의 검출소자를 실현할 수가 있다. 표면 누설전류가 완전하게 저지되지 않을 경우는 S/N가 저하하고 검출감도의 저하를 초래한다. 따라서 이러한 현상의 발생을 방지하기 위하여서도 표면 누설전류는 완전 저지할 필요가 있다.

다음에서 이 채널스톱퍼(4)의 구조에 대하여 설명한다.

제8도에 채널스톱퍼(4) 부분의 확대도를 표시한다.

공핍층(5)은 채널스톱퍼(4)의 하부에서 다시 실리콘 단부측에 확산한다. 중요한것은 이 채널스톱퍼(4)의 하부에서 어느정도 확산할 것인가이다.

제8도에 이 확산길이를 ℓ로 표시한다. 채널스톱퍼(4)의 길이가 이 ℓ보다 짧은 경우에는 채널스톱퍼(4)에 의한 누설전류 저지효과는 생기지 않게 된다.

제9도에 실리콘기판 단부에서 채널스톱퍼(4)의 길이 L와 누설전류의 관계를 실측한 결과를 표시한다. 이 관계에서도 명백한 바와 같이 200㎛ 정도에서 급격하게 누설전류가 커지는 것을 알 수 있다.

즉 제8도의 ℓ가 이 200㎛이라는 길이에 상당한다.

또 이 길이 ℓ는 실리콘기판의 비저항(ρ)과 인가바이어스(V)와 밀접한 관계가 있다. 이 관계의 실험식은

로 표시된다. Vc는 인가바이어스의 비례정수, ρc는 비저항의 비례정수, α는 실리콘기판의 종류(p형, n형)에서 결정되는 정수이다. 상기 식에서 대상이 되는 본 검출기의 ℓ를 구하면 실리콘기판 p형, V=50V, ρ=20KΩ㎝에서 115㎛ 동일하게 n형에서는 192㎛가 된다. ρ=20KΩ㎝는 이 종류의 검출기 사용조건의 상한이다. 또 V를 100V로 할 경우는 p형에서 160㎛, n형에서 270㎛가 된다.

실용상은 제9도의 실측치를 참고로 하여 2배 정도의 길이를 취하는 것이 적절하다고 할 수 있다.

제10도는 소자의 상면도이다.

실제로 취하여야할 채널스톱퍼의 길이(L)는 각형소자에서는 가장 짧게되는 것이된다.

또 극단으로 L길이를 길게하는 것도 고려하지만 사용하는 실리콘기판을 쓸모없이 사용하는 것이 되어 불경제가 된다. 소자의 크기는 1매의 웨이퍼에서 절단해내는 소자수에 직접 영향을 미치며 소자 1개당 코스트에 영향을 준다. 이들의 관점에서 채널스톱퍼의 필요길이 L은 상술한 바와 같이 0.2∼2㎜ 정도가 바람직하다고 할 수 있다.

다음은 에너지 보상성능에 대하여 기술한다.

조사선량계는 측정대상이 되는 γ선의 에너지범위에서 감도(CPS/mRㆍh^-1)의 편차를 적게 억제할 필요가 있다.

검출소자의 감도와 에너지의 관계를 제11도에 도시한다. 종래의 검출기의 감도차 ±100%에 대하여 제1도의 실시예의 감도차는 ±33% 이내로 억제된다. 선량계의 감도 Ds(=CPS/R)는 일반으로 다음식으로 표시된다.

Wair는 공기중에서 1 이온대 생성에 요하는 에너지 (Si)는 실리콘 재료의 γ선 흡수계수, d는 공핍층의 두께, E는 입사 γ선의 에너지이다. 그런데 본 발명에 의한 검출소자는 공핍층에 인접하여 두꺼운 기판층(1)을 형성하였고 입사 γ선의 에너지에 상응하여(2차 전자의 사정거리에 상응하여) 겉보기로는 공핍층이 두껍게 되는 효과가 생긴다. 2차 전자의 사정거리에서 겉보기 공핍층이 두껍게 되는 항을 d'(E)로 하면 상식 Ds는 다음식으로 표시된다.

d'(E)는 입사 γ선 에너지에 의존하여 커져서 감도(Ds)와 입사 γ선 에너지의 관계를 평탄화하는 것이 된다. 이것이 가판층의 에너지 보상성능을 현저하게 향상시키는 요인이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면 조사선량계에 최적합한 반도체 방사선 검출소자를 실현할 수 있다. 이 검출소자는 원자력 발전소의 각종 방사선 모니터나 서베이미터 개인피폭선량계 등 지극히 많은 현상방사선 검출기에 사용할 수가 있다. 또 본 실시예는 p.n 접합형의 검출소자에 대하여 설명하였지만 표면 장벽형 검출기 등 많은 반도체 방사선 검출소자에 채용하는 것이 가능하다.

이들의 변형예에 대한 기판층 두께에 대한 고려는 실리콘으로 140㎛ 두께 상당이상 설치하는 것이 하나의 기준이 된다. 예를들면 Cd,Te와 같은 반도체 재료를 사용할 경우는 Cd, Te의 질량흡수계수와 밀도에서 구해지는 선흡수계수 μ(Cd, Te)와 그 두께(d')로 결정되는 방사선 흡수의 정도

의 값이 실리콘 140㎛상당 이상이 되도록 d'를 설정한다. 즉,

여기에서 μ(Si)은 실리콘의 선흡수계수, d'(Si)는 140㎛를 표시하고 μ(CdㆍTe)의 선흡수계수, d'(CdㆍTe)는 CdㆍTe의 기판층을 표시한다. 또 이 실리콘 140㎛ 이상 어느정도까지 유효한가에 대하여서는 제4도의 결과에서 600-800㎛ 정도가 가장 적합하다고 할 수 있다.

이 두께는 제5도를 참조하면 수 MeV의 2차 전자 평균사정거리도와 일치한다. 이것은 JIS에 설정되어 있는 측정대상 에너지범위의 상한이고 수 MeV까지의 입사방사선을 검출할때의 가장 적합한 기판두께라고 할 수 있다.

제12도에 검출감도를 다시 향상하기 위하여 본 발명의 검출소자를 전극(8)을 공유하여 적층한 구조를 표시한다. 이 구조에 있어서도 공핍층(5)의 경계에서 기판층(1)을 140㎛ 이상 설치하는 것이 중요한 포인트가 된다.

제13도에는 본 발명을 구체검출소자에 실시한 예를 표시한다. n⁺층(2')의 상부에 설치하는 전극, 산화막은 생략하고 있다.

또 구체검출소자 내부의 전극(8)은 절연을 유지하여 외부로 인출한다. 이 경우에도 공핍층(d)(5')의 하부에 기판층(d')(1')을 140㎛ 두께이상 설치한다. 4'는 채널스톱퍼이다.

이 검출소자 구조에서는 무지향성의 지극히 고성능의 검출소자를 실현할 수 있다.

이상의 실시예에 있어서는 p형 실리콘기판을 사용하였지만 n형 실리콘기판을 사용할 수 있음은 물론이다.

본 발명에 의하면 종래의 검출소자와 완전 동일한 제조프로세스로 소자를 제조할 수 있고 또 그 방사선 검출기(조사선량계)로서의 성능에서 어느 단위면적당의 방사선 검출감도를 4배 이상 향상할 수 있다.

또 조사선량계로서 불가결한 에너지 보상성능은 종래의 검출기 성능 80KeV-3MeV에서 ±100%에 대하여 본 발명에 의한 검출소자의 성능은 ±33%를 종래의 3배 이상의 성능이 된다. 이것들의 성능은 방사선 검출소자의 본질적인 성능이고 모든 반도체 방사선 검출소자에 채용가능한 동시에 종래에 없는 고성능 검출소자를 실현할 수 있다.

Claims

p.n 접합부와 상기 p.n 접합부의 공핍층에 인접하여 설치되며 실리콘 140㎛ 두께이상에 상당한 방사선 흡수층을 가진 기판층(1)과 상기 기판층의 표면내이며 또한 상기 p.n 접합부를 포위하고 상기 공핍층이 상기 기판층의 표면에 연하여 넓어지는 것을 방지하는 채널스톱퍼(4)와를 구비하여서 된 반도체 방사선 검출기.
제1항에 있어서 상기 기판층은 실리콘을 포함하는 반도체 방사선 검출기.
제1항에 있어서 상기 기판층은 실리콘 140∼800㎛ 두께에 상당한 방사선 흡수층을 가진 반도체 방사선 검출기.
제3항에 있어서 상기 기판층은 실리콘을 포함하는 반도체 방사선 검출기.
제1의 전극과 ; 상기 전극을 협지하여 형성된 일방의 도전형을 가진 2개의 고저항 반도체 영역(1)과 ; 상기 고저항 반도체 영역의 각각에 형성된 타방의 도전형을 가진 반도체 영역(2)과 ; 상기 타방의 도전형을 가진 반도체 영역의 각각에 형성된 제2의 전극(7)과 ; 상기 고저항 반도체 영역(1)과 상기 타방의 도전형을 가진 반도체 영역(2)과의 접합부에 형성되는 공핍층(5)의 각각과 상기 제1의 전극(8)과의 사이에 설치된 실리콘 140㎛ 이상에 상당하는 방사선 흡수영역(1)과 상기 고저항 반도체 영역의 각각의 표면내이고 또한 상기 접합부의 각각을 포위하고 상기 공핍층이 상기 고저항 반도체 영역의 표면에 연하여 넓혀지는 것을 방지하기 위한 1쌍의 채널스톱퍼(4)와를 구비하여서 된 반도체 방사선 검출기.
제5항에 있어서, 상기 방사선 흡수영역은 실리콘을 포함한 반도체 방사선 검출기.
제5항에 있어서 상기 방사선 흡수영역은 실리콘 140∼800㎛ 두께에 상당하는 반도체 방사선 검출기.
일방의 도전형을 가진 구상의 고저항 반도체 영역(1')과 ; 상기 구상 반도체 영역의 중심부에 설치한 제1의 전극(8)과 ; 상기 구상 반도체 영역내에 형성한 적어도 2개의 타방 도전형을 가진 반도체 영역(2)과 ; 상기 타방의 도전형 반도체 영역의 각각에 설치한 제2의 전극과를 보유하고 상기 구상 반도체 영역과 상기 타방 도전형의 반도체 영역과의 접합부의 각각에 형성되는 공핍층(5')의 끝부분과 상기 제1의 전극(8)과의 사이의 거리를 실리콘 140㎛ 이상에 상당하는 방사선 흡수층의 두께가 되도록 하고 ; 다시 상기 구상 반도체 영역의 표면중이며, 또한 상기 타방의 도전형 반도체 영역의 각각을 포위하고 각 공핍층이 상기 구상 반도체 영역의 표면에 연하여 넓어지는 것을 방지하는 채널스톱퍼(4')와를 구비하여서 된 반도체 방사선 검출기.
일방의 도전형을 가진 고저항 반도체 영역(1)과 상기 고저항 반도체 영역중에 확산 프로세스에 의하여 형성된 타방의 도전형을 가진 영역(2)과를 보유하고 또한 검출기의 동작시에 상기 고저항 반도체 영역과 상기 타방의 도전형의 영역과의 접합부에 인가되는 역바이어스전압이 상기 접합부의 상기 고저항 반도체 영역내에 형성되는 공핍층의 끝부분과 상기 고저항 반도체 영역상에 설치한 전극과의 사이의 영역이 실리콘 140㎛ 이상에 상당하는 방사선 흡수층을 가지는 영역이 되도록 설정되어 있으며 더우기 상기 고저항 반도체 영역의 표면중이며 또한 상기 타방 도전형 영역을 포위하고 상기 공핍층이 상기 고저항 반도체 영역의 표면에 연하여 넓어지는 것을 방지하는 채널스톱퍼(4)(4')와를 구비하여서 된 반도체 방사선 검출기.