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JPH09275223A - 半導体放射線検出装置 - Google Patents

半導体放射線検出装置

Info

Publication number
JPH09275223A
JPH09275223A JP8047576A JP4757696A JPH09275223A JP H09275223 A JPH09275223 A JP H09275223A JP 8047576 A JP8047576 A JP 8047576A JP 4757696 A JP4757696 A JP 4757696A JP H09275223 A JPH09275223 A JP H09275223A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
radiation
type impurity
semiconductor
impurity region
conductivity type
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.)
Withdrawn
Application number
JP8047576A
Other languages
English (en)
Inventor
Keiji Sato
恵二 佐藤
Yutaka Saito
豊 斉藤
Shoji Cho
照二 長
Masashi Kondo
真史 近藤
Jiyunko Kohagura
純子 小波蔵
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.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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 Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
Priority to JP8047576A priority Critical patent/JPH09275223A/ja
Priority to US08/629,059 priority patent/US5821540A/en
Publication of JPH09275223A publication Critical patent/JPH09275223A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
    • G01T1/242—Stacked detectors, e.g. for depth information

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  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エネルギー帯域の異なる放射線検出ができる
検出器を提供する。 【解決手段】 ＰＩＮダイオード１を絶縁体よりなるス
ペーサ２を介して多数積層し、放射線はＰＩＮダイオー
ド１の広い面に対し垂直に入射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリコンの固体半導
体放射線検出装置に関するもので、特にＸ線やγ線等の
高エネルギー放射線の検出に用いられるＰＩＮ接合をも
つ半導体放射線検出装置とこの半導体装置の応用に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
図３９に概念図として示すようにシンチレータ結晶５と
ＰＩＮダイオード１を組み合わせ、シンチレータ結晶５
によりＸ線などの放射線を光に変換し、ＰＩＮダイオー
ド１で検出する方法が知られている。
【０００３】ＰＩＮダイオードとしては図３に断面図と
して図示するごとく、Ｎ-型半導体基板１０にＰ+型不純
物領域１１を持つプラーナー型が知られている。今、図
示するごとくＰ+型不純物領域１１の存在する側を表面
と称するなら裏面には基板のＮ型より高い濃度のＮ型不
純物領域であるＮ+型不純物領域１２がありＰ+−Ｎ-−
Ｎ+よりなるＰＮ接合を形成しているいわゆるＰＩＮダ
イオードと称される半導体装置である。
【０００４】Ｎ-型不純物領域の不純物濃度が１ｘ１０
12から１ｘ１０13aｔｍｓ／ｃｍ3程度のものをさしてイ
ントリンシック（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ、真性半導体）の
ｉをとってＰｉＮもしくはＰＩＮと称されるものであ
る。Ｐ+型不純物領域１１からはアノード電極１４が形
成されている。
【０００５】表面にはチャネルストッパーとなるＮ+型
不純物領域１３がありカソード電極１５としてはＰ+型
不純物領域１１と同一の面で取ってもかまわない。ＰＩ
ＮダイオードはＰＮ接合に逆バイアスを加えた時、他の
ＰＮ接合ダイオードに比べて接合容量が少なく高速応答
に適しており広く使われている。
【０００６】上記のような方法で放射線のエネルギー分
布あるいはスペクトロスコピックな測定をするにはパル
スモードで電荷がエネルギーに比例することを利用し波
高分析を行う必要がある。また空乏層をできるだけ飽和
するまで延ばすつまり大きな逆電圧かけて接合容量も小
さくしてやる必要がある。
【０００７】出力はたとえば負荷抵抗を挿入し負荷抵抗
に生ずる電圧を出力信号としてプリアンプに入力する。
これを電流を直接測定する電流モードではエネルギーに
関する情報は得られない。以上はＮ-型半導体基板の場
合であるがＰ-型半導体基板をもちいＮ+型不純物領域を
もつものも同様であり本発明では以下はすべてＮ-型半
導体基板を例に説明するがＰ-型半導体基板とＮ+型不純
物領域によるＰＩＮ構成にも当然あてはまるものであ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の放射線検出は前
述してきたような方法をとるのでＸ線ＣＴ装置などでは
逆電圧０Ｖの電流モードで使用するためエネルギー帯域
の異なる放射線による断層像を得るなどということは困
難だった。また大きな逆電圧をかけてパルスモードで測
定してもフォトンの数が多い場合パルス同志の重なるパ
イルアップが生じ波高分析を行っても正確なスペクトロ
スコピックな測定はできなかった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明では以下の手段を取った。第１の手段としてＰＩ
Ｎダイオードを積層し、放射線を半導体基板（積層面）
に垂直に入射し得られた信号を各半導体基板ごとに独立
に検出する。第２の手段として、前記ＰＩＮダイオード
の基板の比抵抗を１ｋΩ・ｃｍ以上とする。第３の手段
として、前記半導体基板の厚みをＰ+型不純物領域部分
だけ他の部分より薄くする。
【００１０】第４の手段として、前記半導体基板として
表面に絶縁層を有する支持基板上にＮ-型半導体層を形
成し、該Ｎ-型半導体層にＰ+型不純物領域を形成しこの
接合層部分の支持基板を除去したものを使用する。第５
の手段として、ＰＩＮダイオードのＰ+型不純物領域を
多数分離して形成し、かつ入射面に吸収層を形成し、吸
収層の厚みをＰ+型不純物領域ごとに異なって形成す
る。第６の手段として、前記吸収層をＳｉＯ2、窒化ケイ
素、Ａｌ、Ｓｉで形成する。第７の手段として、前記吸
収層による放射線の吸収量が異なる複数のＰ+型不純物
領域を１組としたＰ+型不純物領域の組を複数配置す
る。
【００１１】第８の手段として、ＰＩＮダイオードを複
数並べ半導体基板の厚み方向に垂直にＰＩＮダイオード
２ヶ所以上を通過するように放射線を入射することによ
り異なるエネルギー帯域の放射線を検出する。第９の手
段として、ＰＩＮダイオードを積層した積層体を基板面
を垂直に積み重ね、放射線を積層体の接合面に垂直に直
接入射する。
【００１２】第１０の手段として、ＰＩＮダイオードを
２個以上有し、１群の前記ＰＩＮダイオードおいては基
板の厚み方向に垂直に放射線を直接入射し、他の群の前
記ＰＩＮダイオードにおいては基板の厚み方向に平行に
放射線を入射する。第１１の手段として、ＰＩＮダイオ
ードを積層し、積層面に垂直な方向と平行な方向に放射
線を入射することにより検出面を２面から５面とする。
第１２の手段として、電流モードでの測定を行う。第１
３の手段として、逆電圧を無印加状態で電流モードの測
定を行う。
【００１３】
【発明の実施形態】以下、図面を参照して本発明の実施
例を詳細に説明する。図１は本発明にかかる半導体装置
の第１の実施例を示す斜視図であり図３に示すＰＩＮダ
イオード１を絶縁体よりなるスペーサ２を介して多数積
層している。放射線はＰＩＮダイオード１の広い面つま
り通常の受光面でＰ+型不純物領域を形成した面に対し
垂直に入射する。このようにすることにより下の層のＰ
ＩＮダイオードは上の層を透過してきた高エネルギーの
放射線を検出することとなり、下の層ほど相対的に高エ
ネルギー帯域の放射線の強度が大きくなる。
【００１４】図２は本発明にかかる半導体装置の第１の
実施例の回路図であり、ＰＩＮダイオード６に放射線が
入射し生じたＰＩＮダイオード１素子１素子の信号が独
立してプリアンプ７にキャパシタ９を介して入力されて
いる。ＨＶは逆電圧でありカソード電極側で抵抗８を介
して共通に印加する。なお実際の回路は特に図２に限定
されるものではなくその他種々の方式がある。
【００１５】図４は本発明にかかる半導体装置の第２の
実施例の回路図であり、この場合、２層目と３層目の２
層及び４層目と５層目と６層目の３層がそれぞれ並列結
合されている。このばあいも逆電圧の印加方法、後段の
回路への出力方法は図４に限定されるものではない。放
射線の検出効率は空乏層の深さに依存するので透過力の
大きな放射線を検出するにはできるだけ空乏層を広げた
方がよい。そのさい逆電圧は余り大きくならない方がよ
い。そのためには基板比抵抗が大きいがよい。
【００１６】実用的基板の厚みは２００μm程度が限界
であり、これ以下の厚みを取り扱うことは不可能であ
る。この実用的厚みの限界である２００μｍの基板を１
００Ｖ以下で空乏層を飽和するには比抵抗は１ｋΩ・ｃ
ｍ以上必要となる。通常利用されるシリコン半導体基板
の厚みは６００μｍ程度であり、これ以上半導体基板の
厚みを厚くし空乏層を深くするのは暗電流が極端に増え
このましいことではない。
【００１７】なおかつ１０ｋΩ・ｃｍ以上の高比抵抗を
必要とするとか１００Ｖ以上の高電圧を必要とするなど
の不都合が生じる。現在実用的に得られるＳｉの比抵抗
は２０ｋΩ・ｃｍ程度であり、量産ベースでは８ｋΩ・
ｃｍ程度である。また容易に得られる電圧は１００ない
し２００Ｖであり、例えば２０ｋΩ・ｃｍＫの基板で２
００Ｖ印加で１ｍｍの空乏層が得られ、１００Ｖでは７
５０μｍとなる。８ｋΩ・ｃｍの基板では２００Ｖで７
００μｍ、１００Ｖで５００μｍである。
【００１８】暗電流の大きさ、実用的に得ることのでき
る基板比抵抗、取り扱う印加電圧、ブレークダウンを考
えると基板の厚みは１ｍｍ以下にするのがよい。更に通
常の量産プロセスでは６００μｍ程度が好ましい。高比
抵抗の基板は製造プロセスにより比抵抗が低下しやす
く、特に基板厚みの厚いものほどこの傾向は著しく、ま
た欠陥の少ないＰＮ接合の形成も困難である。従って高
比抵抗の厚いシリコン半導体基板の使用は好ましくな
い。
【００１９】一方シンチレーターを使用する場合にくら
べてＰＩＮダイオードに放射線を直接入射する方が検出
効率や分解能がすぐれている。しかし１ｍｍ以下の空乏
層では１０ｋｅＶ以上のエネルギーの放射線の検出効率
は低下し、特に５０ｋｅＶ以上のエネルギーの放射線の
検出効率は著しく低い。
【００２０】本発明では基板の厚みは１ｍｍ以下でも十
分高エネルギーの放射線が検出できる。その１例として
本発明の第２の実施例のように積層したＰＩＮダイオー
ドの２層とか３層とかの信号を合成した方がよい。
【００２１】図５は本発明にかかる半導体装置の第３の
実施例を示す斜視図であり、半導体基板の厚みを変えた
場合で放射線の入射面を上とすると、上から第１層、第
２層のように呼んだとき、１例として第１層のＰＩＮダ
イオード１ａは２００μｍ、第２層のＰＩＮダイオード
１ｂは４００μｍ、第３層のＰＩＮダイオード１ｃは６
００μｍの厚みとした例であり、このようにすることで
下の層の高エネルギー放射線の検出効率を向上できる。
【００２２】図３６は本発明の第３の実施例の放射線の
エネルギー−検出効率特性図であり、第１層から第２
層、第３層と下の層にいくほど高エネルギー領域での検
出効率が優れていることがわかる。図４０は基板比抵抗
を変えたときの放射線のエネルギー−検出効率特性図で
あり、基板厚み５００μmで空乏層深さ２００μｍ従っ
て印加逆電圧は基板比抵抗によって異なる条件のもので
ある。同じ空乏層深さでも基板比抵抗が大きいものほど
高エネルギーでの検出効率がよいことがわかる。しかし
１ｋΩ・ｃｍ以下ではその効果は小さく、従って本発明
では特に１ｋΩ・ｃｍ以上の比抵抗のシリコン半導体基
板を使用すると高エネルギーでの検出効率がよくなる。
【００２３】図６は本発明にかかる半導体装置の第４の
実施例のＰＩＮダイオード１素子のＰ+型不純物領域の
構造を示す平面図であり、Ｎ-型半導体基板６０に形成
されたＰ+型不純物領域６１はストリップに分割されて
いる。このＰＩＮダイオード１素子を図１のように積層
することで１次元（線状）の情報を得ることができる。
【００２４】なおＰＩＮダイオード１素子の構造はあく
まで図３が基本であり、例えばＮ-型不純物領域１３と
その電極であるカソード電極１５は省略するなどの１部
の違いはあっても以下にのべることは同様に当てはま
る。また以下では説明を簡単にするためＰ+型不純物領
域以外の構造は省略する場合がある。
【００２５】図７は本発明にかかる半導体装置の第５の
実施例を示す斜視図であり図６に示す多数のストリップ
構造のＰ+型不純物領域６１をもつ基板厚みの異なるＮ-
型半導体基板６０ａ、Ｎ-型半導体基板６０ｂ、Ｎ-型半
導体基板６０ｃよりなるＰＩＮダイオード１素子を図５
の場合と同様に上から下になるにつれて基板の厚みが厚
くなるように積層した場合である。この場合例として３
層を挙げたがこの数はもちろん特に意味のあるものでな
くそれ以上あるいはそれ以下でも構わない。このことは
以下の場合の積層数や半導体基板の並べかたあるいはＰ
+型不純物領域の分割の仕方でも同様である。
【００２６】図８は本発明にかかる半導体装置の第６の
実施例を示す斜視図であり図７と同じ構造を１個のＰ+
型不純物領域１１をもちＰＩＮダイオード１素子によっ
て作製した場合で基板厚みの異なるＮ-型半導体基板１
０ａ、Ｎ-型半導体基板１０ｂ、Ｎ-型半導体基板１０ｃ
よりなるＰＩＮダイオード１素子を上から下になるにつ
れて基板の厚みが厚くなるように積層し、かつこの積層
体を横に並べた場合であり、同一基板に多数のＰ+型不
純物領域を形成した場合、使用方法によってはクロスト
ークが問題になることがあり、この図８の本発明の第６
の実施例ではクロストークを避けることができる。
【００２７】図９は本発明にかかる半導体装置の第７の
実施例のＰＩＮダイオード１素子のＰ+型不純物領域の
構造を示す平面図であり、Ｎ-型半導体基板９０に形成
されたＰ+型不純物領域９１は方形に多数に分割されて
おり、このＰＩＮダイオード１素子を図１のように積層
することで２次元の情報を得ることができる。。なおこ
の場合図５のように各層の基板厚みを変えると下の層の
高エネルギー放射線の検出効率を向上できる。
【００２８】図１０は本発明にかかる半導体装置の第８
の実施例を示す斜視図であり図９と基本的に同じ機能を
有する半導体装置を１個のＰ+型不純物領域１１をもつ
基板厚みの異なるＮ-型半導体基板１０ａ、Ｎ-型半導体
基板１０ｂ、Ｎ-型半導体基板１０ｃよりなるＰＩＮダ
イオード１素子を上から下になるにつれて基板の厚みが
厚くなるように積層し、かつこの積層体を２次元的に並
べた場合でありこの場合もクロストークは生じない。
【００２９】以上のような構造によればほぼ１０ｋｅＶ
以下の低エネルギーの放射線は第１層目ないしはそれに
近い層でほとんど吸収、検出され下の層ほど高エネルギ
ーの放射線の情報が多くなるため各層によって異なるエ
ネルギー帯域の情報が得られることとなる。
【００３０】またこの際スペーサに低エネルギーの放射
線を吸収する機能をもたせることにより、より優れた結
果が得られる。ところで実際の作業で扱える半導体基板
の厚みは例えばせいぜい２００μｍでありこれより薄い
半導体基板の扱いは無理である。一つの検出層の半導体
基板の厚みは下の検出層の半導体基板にとっては吸収層
となるものでありしたが一つの検出層による放射線の吸
収を小さくしたい場合は他の方法を考える必要がある。
【００３１】図１１は本発明にかかる第９の実施例の半
導体装置に使用するＰＩＮダイオード１素子の断面図で
あり、厚いＮ+型不純物領域１２の上にＮ-型不純物層４
２がありその表面にＰ+型不純物領域１１とＮ+型不純物
領域１３が形成されており、Ｐ+型不純物領域１１の形
成された部分のＮ+型不純物領域１２は削られて他の部
分より薄くなっている。このような構造は実際には例え
ばＮ+型半導体基板にＮ-型不純物層をエピタキシャル成
長させることによって得られる。このようにして２００
μｍ以下、ＰＮ接合を形成できる限界の３μｍまでの厚
みが得られる。
【００３２】図１１のＰＩＮダイオード１素子を利用し
て図１と同様に積層することで本発明の第９の実施例の
半導体装置が得られ１層の厚みが極めて薄い半導体装置
となる。図１１に示すＰＩＮダイオードを利用して図５
に示す構造と同様に基板あるいはＮ-型不純物層の厚み
を変えて積層することで本発明の第１０の実施例の半導
体装置が得られる。
【００３３】図１２は本発明にかかる第１１の実施例の
半導体装置に使用するＰＩＮダイオード１素子の模式断
面図であり、表面に熱酸化ＳｉＯ2膜である絶縁層４３
を形成したシリコンよりなる支持基板４４に一方の面に
Ｐ+型不純物領域１１とＮ+型不純物領域１３がもう一方
の面にはＮ+型不純物領域１２が形成されたＮ-型不純物
層４２がのっており、ＰＮ接合部分の支持基板が除去さ
れ、支持基板上に極めて薄いＰＩＮダイオードがのって
いるような構造となっている。
【００３４】このような構造は以下のようにして得られ
る。シリコンの（１００）方位のＣＺ法により製造され
た半導体基板からなる厚さ４００μｍ程度の支持基板４
４の表面に例えば５０Ω・ｃｍ以上の比抵抗のＮ-型で
厚さ３００μｍ程度のＦＺ法により製作された予め表面
にＮ+型不純物領域１２を形成したＮ-型半導体基板を熱
酸化膜からなる絶縁層４３を挟んで接着しＮ-型半導体
基板側を研磨しＮ-型不純物層４２とする。いわゆる張
り合わせ構造のＳＯＩ基板である。
【００３５】支持基板４４は、製造工程中にＮ-型不純
物層４２を補強し支持する役割を持つもので、熱膨張係
数が等しいシリコン基板が望ましく、高温の半導体製造
工程における高温の熱処理プロセスを考えると、熱処理
に強いシリコンのＣＺ法により製造された基板が最も望
ましい。
【００３６】本実施例の構造をとると、Ｎ-型不純物層
の比抵抗をエピタキシャル層では得られない数ｋΩ・ｃ
ｍ以上にすることも可能になる。支持基板をシリコンの
面方位（１００）基板にすると、ＫＯＨ等を用いた異方
性エッチングにより除去部を応力集中の緩和された構造
とすることができ、機械的強度を強くすることができ
る。
【００３７】図１２のＰＩＮダイオード１素子を利用し
て図１と同様に積層することで本発明の第１１の実施例
の半導体装置が得られ１層の厚みが極めて薄い半導体装
置となる。図１２に示すＰＩＮダイオードを利用して図
５に示す構造と同様に基板あるいはＮ-型不純物層の厚
みを変えて積層することで本発明の第１２の実施例の半
導体装置が得られる。
【００３８】本発明の第９から第１２の実施例の半導体
装置は特に１０ｋｅＶ以下の低いエネルギーでのエネル
ギー帯域の異なるＸ線の検出に効果がある。図１３は本
発明にかかる第１３の実施例の半導体装置を示す断面図
であり、Ｎ -型半導体基板１０の一方の面にＮ+型不純物
領域１３に隔てられて多数のＰ+型不純物領域１１ｇ、
１１ｈ、１１ｉが形成され反対側の面にはＮ+型不純物
領域１２が形成されている。
【００３９】これらＰ+型不純物領域の上にはＳｉＯ2膜
４０、Ｓｉ3N4膜４１が形成されている。Ｐ+型不純物領
域１１ｇの上のＳｉＯ2膜４０は薄くなっており、それ
に対しＰ+型不純物領域１１ｈの上のＳｉＯ2膜４０はＰ
+型不純物領域１１ｇの上のＳｉＯ2膜４０より厚くな
り、Ｐ+型不純物領域１１ｉの上には厚いＳｉＯ2膜４０
に上に更にＳｉ3N4膜４１が形成されており、そのため
Ｐ+型不純物領域１１ｇ、１１ｈ、１１ｉにより形成さ
れたＰＮ接合部に入射した各エネルギー帯域の放射線強
度比は異なることとなる。
【００４０】これらＳｉＯ2膜４０、Ｓｉ3N4膜４１はＸ
線、γ線や荷電粒子線などの放射線にたいしては吸収層
となり、厚みにより各エネルギー帯域の放射線の透過率
が異なる。なお厚みでなくても異なる原子番号の物質を
利用することでも各エネルギー帯域の放射線の透過率を
変えることができる。
【００４１】シリコン半導体プロセスではＳｉＯ2膜、
Ｓｉ3N4膜のほかに特にＡｌ膜、ポリシリコン膜が吸収
層として利用しやすい。吸収量を大きくするにはＡｌと
ポリシリコンが良く、吸収量を小さくするにはＳｉＯ2
とＳｉ3N4が良い。
【００４２】吸収量を大きくするのに例えばポリシリコ
ンを厚くすることは膜質の低下をまねきやすく、Ａｌと
ポリシリコンを併用した方が好ましい場合がある。また
基板の単結晶シリコンの上に直接ポリシリコンやＡｌを
形成することは素子性能に影響をあたえることがあり、
この場合ＳｉＯ2を形成したうえでＡｌとポリシリコン
を形成する必要がある。このように吸収層としてはＳｉ
Ｏ2膜、Ｓｉ3N4膜、Ａｌ膜、ポリシリコン膜を単独ある
いは併用して使用する必要がある。
【００４３】図１４、図４１は本発明にかかる第１４、
第３５の実施例の半導体装置のＰ+型不純物領域の平面
配置を示す模式平面図であり、Ｐ+型不純物領域１１
ｇ、１１ｈ、１１ｉは図１３と基本的には同じ構造をも
ち図１３に示した本発明にかかる第１３の実施例の半導
体装置の１次元化あるいは２次元化への応用である。
【００４４】図１４で示すように、これら基本要素とな
るＮ-型半導体基板１０に形成されたＰ+型不純物領域１
１ｇ、１１ｈ、１１ｉの３個は規則的に配置されてい
る。この配置は１例であるがこのような配置の仕方は表
示装置における３原色によるカラー化で既になじみの方
法であり、複数の異なる検出エネルギー帯域をもつ微細
なＰ+型不純物領域の規則的配置により図１４のように
することで１次元化あるいは図４１のようにすることで
２次元化が可能となる。この場合基本要素となるＰ+型
不純物領域は３種類に限られるわけではない。
【００４５】図１５は本発明にかかる第１５の実施例の
半導体装置を示す斜視図であり、図３に模式断面図とし
て示すＰＩＮダイオード１素子を実装基板１５上に２個
続けて並べＮ-型半導体基板１０のＰ+型不純物領域１１
を形成した面に平行にすなわち通常のＰＩＮダイオード
のＮ-型半導体基板１０の端面を入射面として放射線を
入射し第１のＰＩＮダイオードを透過した放射線が次の
ＰＩＮダイオードにやはりＰ+型不純物領域１１を形成
した面に平行させるものである。
【００４６】このようにＰ+型不純物領域を形成した面
に平行にすなわち基板の厚み方向に対し垂直に放射線を
入射する場合、空乏層１７の様子を図１６に模式断面図
として示すように実効的空乏層の厚みはｙ、つまりＰ＋
型不純物領域１１の放射線の入射方向の幅となり、基板
比抵抗や逆電圧をそれほど大きくしなくても実効的空乏
層の厚みを数ｍｍから数ｃｍとすることは極めて容易と
なる。
【００４７】ここでＮ-半導体基板１０には一方の面に
Ｐ+型不純物領域１１とチャンネルストッパーとなるＮ+
型不純物領域１３が形成され反対側の面にはＮ+型不純
物領域１２が形成されている。高エネルギーの放射線ほ
ど空乏層の厚みを厚くする必要があり、特に１０ｋｅＶ
以上の高エネルギーの放射線の検出に有効となる。
【００４８】通常のシリコン半導体基板を利用した場
合、基板の厚み方向に平行の放射線を入射すると１０ｋ
ｅＶ以上の高エネルギーの検出効率は急激に低下する、
なぜなら前述したように通常利用されるシリコン半導体
基板の厚みは６００μm程度であり、せいぜい１ｍｍが
限界であるからである。
【００４９】これ以上半導体基板の厚みを厚くし空乏層
を深くするのは暗電流が極端に増えこのましいことでは
く、なおかつ１０ｋΩ・ｃｍ以上の高比抵抗を必要とす
るとか１００Ｖ以上の高電圧を必要とするなどの不都合
が生じ、したがって通常容易に得られるシリコン半導体
を利用できる本発明の方法が優れている。
【００５０】この場合端面から空乏層までの間隔は吸収
層となりかえって基板の厚み方向に対し垂直に放射線を
入射する場合は１０ｋｅＶ以下の放射線の検出能力はお
とることとなる。端面まで空乏層をのばすことは暗電流
の急激な増加を引き起こしどうしても図１６に示すよう
にＮ+型不純物領域１３の形成などの手段により空乏層
の形成を阻止する必要があるが、逆にこの端面近くの空
乏層の形成しない部分の幅を変えることによりこの部分
を透過して空乏層に達する放射線のエネルギー帯域を変
えることが可能となる。
【００５１】従って図１５に示す本発明の半導体装置の
第１５の実施例は高エネルギーの放射線の異なるエネル
ギー帯域の情報の検出に有効となり、特に位置分解能な
どの必要性のため放射線の入射面の面積に制限がある場
合に極めて有効である。図１７は本発明にかかる第１６
の実施例の半導体装置を示す斜視図であり、実装基板１
５に２個のＰＩＮダイオードすなわち異なる幅のＰ+型
不純物領域１１ｄ、Ｐ+型不純物領域１１ｅ、をもつ同
様に異なる幅のＮ-型半導体基板１１ｄ、Ｎ-型半導体基
板１１ｅが並べられており、最初に放射線が入射するＰ
+型不純物領域１１ｄの放射線の進行方向に平行な方向
の長さより、あとに放射線が入射するのＰＩＮダイオー
ドのＰ+型不純物領域１１ｅの放射線の進行方向に平行
な方向の長さが大きくおっており、これによりあとに放
射線が入射するＰＩＮダイオードの高エネルギー領域で
の検出効率を向上できる。
【００５２】図１８は本発明にかかる第１７の実施例の
半導体装置を示す斜視図であり、基本的には第１５の実
施例と同じくＰ+型不純物領域を形成した面に平行にす
なわち基板の厚み方向に対し垂直に放射線を入射するこ
とにより高エネルギー領域での検出効率を向上をはかる
ものであり、図３に示すＰＩＮダイオード１素子と基本
的に同じ構造をもつＰＩＮダイオード１を多数積層した
積層体を、基板のＰ+型不純物領域を有する面が互いに
平行になるように２段に積み重ね、放射線を積層体の接
合面に平行に入射する。
【００５３】上記本発明の第１７の実施例では各ＰＩＮ
ダイオードからの信号を独立にとりだすことにより１次
元化を実現できる。またひとつ積層体のＰＩＮダイオー
ド合成することでＰＩＮダイオード１個を積み重ねただ
けでは強度が小さい場合の問題を克服できる。
【００５４】図１９は本発明にかかる第１８の実施例の
半導体装置を示す斜視図であり、図１８に示す本発明の
第１７の実施例の変形でもあり、各積層体のＮ-型半導
体基板１１ｄ、Ｎ-型半導体基板１１ｅに形成されたＰ
＋型不純物領域１１ｄ、１１ｅの放射線の入射方向の長
さを変え検出面から遠ざかる層ほど大きくすることによ
り下の層の高エネルギーの放射線の検出効率が改善され
る。
【００５５】図２０は本発明にかかる第１９の実施例の
半導体装置を示す斜視図であり、実装基板１５上の１個
のＮ-型半導体基板６０にＰ+型不純物領域６１を入射方
向に垂直な方向で分割して形成することにより図１５に
しめした第１５の実施例と同等の効果を得るものであ
る。
【００５６】図２１は本発明にかかる第２０の実施例の
半導体装置を示す斜視図であり、実装基板１５上の１個
のＮ-型半導体基板６０にＰ+型不純物領域を入射方向に
垂直な方向で分割してＰ+型不純物領域６１ｄ、６１
ｅ、６１ｆ、のように形成しかつＰ+型不純物領域６１
ｄ、６１ｅ、６１ｆの放射線の進行方向に平行な方向の
長さを入射側から順に大きくするものであり、図１７に
示す第１６の実施例と同等の効果を１基板で得るもので
あり、これによりあとに放射線が入射するＰＩＮダイオ
ードの高エネルギー領域での検出効率を向上できる。
【００５７】図２２は本発明にかかる第２１の実施例の
半導体装置を示す斜視図であり、図２０に示す１個のＮ
-型半導体基板６０に入射方向に垂直な方向で分割した
多数のＰ+型不純物領域６１をもつＰＩＮダイオードを
絶縁体よりなるスペーサ２を介して積層し各Ｐ+型不純
物領域からの信号を独立にとりだすことにより１次元化
を実現、また各積層体の入射側から同じ順番にあるＰ+
型不純物領域からの信号を合成することで強度の向上が
はかれる。
【００５８】図２３は本発明にかかる第２２の実施例の
半導体装置を示す斜視図であり、第２１の実施例の変形
であり、１個のＮ-型半導体基板６０のＰ+型不純物領域
６１ｄ、６１ｅ、６１ｆの放射線の進行方向に平行な方
向の長さを入射側から順に大きくして絶縁体よりなるス
ペーサ２を介して積層するものであり、これによりあと
に放射線が入射するＰＩＮダイオードの高エネルギー領
域での検出効率を向上できる。
【００５９】図２４は本発明にかかる第２３の実施例の
半導体装置を示す斜視図であり、１個のＰ+型不純物領
域をもつＰＩＮダイオードを放射線の入射方向に垂直な
方向と平行な方向に並べることにより複数の異なる検出
エネルギー帯域の放射線の検出機能の１次元化をはかっ
たものであり、放射線の進行方向に平行な方向の長さの
異なるＰ+型不純物領域１１ｄ、１１ｅをもつＮ-型半導
体基板１０ｄ、１０ｅを放射線の入射側に近い方から遠
ざかるにしたがいＰ+型不純物領域の長さが大きくなる
ように並べ更にこの配列を放射線の進行方向に直交する
方向に広げたものである。
【００６０】図２５は本発明にかかる第２４の実施例の
半導体装置を示す斜視図であり、第２３の実施例の変形
であり、１基板のＰ+型不純物領域を分割することによ
り１次元化をはかったものでありＮ-型半導体基板６０
ｄ、６０ｅにはそれぞれＰ+型不純物領域６１ｄ、６１
ｅが多数形成されかつＰ+型不純物領域６１ｄ、６１ｅ
は放射線の入射側に近い方から遠ざかるにしたがいＰ+
型不純物領域の長さが大きくなっている。
【００６１】図２６は本発明にかかる第２５の実施例の
半導体装置を示す斜視図であり、第２３の実施例の別の
変形例であり、放射線の進行方向に平行な方向の長さの
異なるＰ+型不純物領域１１ｄ、１１ｅをもつＮ-型半導
体基板１０ｄ、１０ｅを放射線の入射側に近い方から遠
ざかるにしたがいＰ+型不純物領域の長さが大きくなる
ように並べ更にこの配列を放射線の進行方向に直交する
方向に広げたもので第２３の実施例の半導体装置を積み
重ねた構造であり各ＰＩＮダイオードからの信号を独立
にとりだすことにより２次元化を実現、あるいは所定の
ＰＩＮダイオードの信号を合成することで強度の向上が
はかれる。
【００６２】図２７は本発明にかかる第２６の実施例の
半導体装置を示す斜視図であり、第２４の実施例の変形
例であり、Ｎ-型半導体基板６０ｄ、６０ｅにはそれぞ
れＰ+型不純物領域６１ｄ、６１ｅが多数形成されかつ
Ｐ+型不純物領域６１ｄ、６１ｅは放射線の入射側に近
い方から遠ざかるにしたがいＰ+型不純物領域の長さが
大きくなるように配列されこの構造を放射線の進行方向
に直交する方向に広げたもので第２４の実施例の半導体
装置を積み重ねた構造で各Ｐ+型不純物領域からの信号
を独立にとりだすことにより２次元化を実現、あるいは
所定のＰ+型不純物領域からの信号を合成することで強
度の向上がはかれる。
【００６３】図２８は本発明にかかる第２７の実施例の
半導体装置を示す斜視図であり、第２３の実施例の変形
例であり、１個のＮ-型半導体基板６０のＰ+型不純物領
域を放射線の進行方向の長さを進行方向に直交方向では
同じに、進行方向では放射線の入射側に近い方から遠ざ
かるにしたがい大きくなるようＰ+型不純物領域９１
ｄ、９１ｅと分割することによりにより第２３の実施例
と同等の複数の異なる検出エネルギー帯域の放射線の検
出機能の１次元化をはかったものである。
【００６４】図２９は本発明にかかる第２８の実施例の
半導体装置を示す斜視図であり、第２７の実施例の変形
例であり、第２７の実施例の半導体装置を３次元に積み
重ねることにより各Ｐ+型不純物領域からの信号を独立
にとりだすことにより２次元化を実現、あるいは所定の
Ｐ+型不純物領域からの信号を合成することで強度の向
上がはかれる。
【００６５】図３０は本発明にかかる第２９の実施例の
半導体装置を示す側面図であり、実装基板１５にＰＩＮ
ダイオード１ｐ、１ｖを放射線を１方のＰＩＮダイオー
ド１ｐではＰ+型不純物領域を形成した面に平行にすな
わち通常のＰＩＮダイオードの半導体基板の端面を入射
面として放射線を入射し、もう１方のＰＩＮダイオード
１ｖではＰ+型不純物領域を形成した面に垂直にすなわ
ち通常のＰＩＮダイオードの受光面に放射線を入射する
ように設置したものである。
【００６６】図３７は本発明の第２９の実施例の放射線
のエネルギー−検出効率特性図であり、５００μｍの厚
みのシリコンＰＩＮダイオードで空乏層を３００μｍの
深さまで延ばした場合である。垂直入射で検出効率のお
ちるエネルギー領域では平行入射では検出効率はむしろ
向上していることがわかる。
【００６７】図３１は本発明にかかる第３０の実施例の
半導体装置を示す斜視図であり、第３の実施例と第２２
の実施例の半導体装置を使用した場合でこれにより広範
囲にわたって異なる検出エネルギー帯域の放射線の独立
した検出検出が可能となる。すなわち基板厚みの異なる
ＰＩＮダイオード１ａ、１ｂ、１ｃを上から下に基板厚
みが厚くなるように積層し基板の広い面に垂直に放射線
を入射し、他方幅の異なるＰ+型不純物領域６１ｄ、６
１ｅを形成したＮ-型半導体基板６０を多数積層した積
層体を入射側に近い方から遠ざかるにしたがいＰ+型不
純物領域の入射方向の幅が大きくなるように基板の広い
面すなわちＰ+型不純物領域を形成した面に平行に放射
線を入射するものである。
【００６８】ところでＰ+型不純物領域を形成した面に
すなわち基板に平行に放射線を入射することを考えると
図１に示すＰＩＮダイオード１素子を積層した半導体装
置をもとに本発明の半導体装置の第３１の実施例が得ら
れる。すなわち最低１面を半導体装置の固定と信号の外
部への取り出しのために使用し、残りの５面を検出面と
して利用できる。
【００６９】図１に示すような構造で５面を検出面とし
て使用する本発明の半導体装置の第３１の実施例では基
板に垂直入射で比較的低エネルギーの放射線の異なるエ
ネルギー帯域の情報の検出ができ基板に平行入射で高エ
ネルギーの放射線の１次元の情報が得られ、かつ図１の
基板のｘとｙ方向の厚みを変えることで検出面により異
なるエネルギー帯域の情報の検出ができる。
【００７０】図３２は本発明にかかる半導体装置の第３
２の実施例を示す斜視図であり、図３に示すような構造
のＰＩＮダイオード１をスペーサ２を介して積層した半
導体装置の５つの検出面２１、２２、２３、２４、２５
にのうちいくつかの面に低エネルギーの放射線を吸収す
る、吸収層を、例えばこの場合２面に吸収層２６、２７
を設け、更にｘ方向とｙ方向の長さを変えることにより
検出面ごとに種々のエネルギー帯域の情報の検出が可能
となる。
【００７１】図３３は本発明にかかる半導体装置の第３
３の実施例を示す概念斜視図であり、本発明の第２２実
施例の半導体装置の上に本発明の第３の実施例の半導体
装置を重ねたもので第３０あるいは第３２の実施例では
基板に垂直入射と平行入射について同一場所あるいは同
一時間の測定ができないという欠点であるが本実施例で
はこの欠点が克服できる。
【００７２】すなわち基板厚みの異なるＰＩＮダイオー
ド１ａ、１ｂ、１ｃを上から下に基板厚みが厚くなるよ
うに積層した積層体に基板の広い面に垂直に放射線を入
射し、前記積層体の下に幅の異なるＰ+型不純物領域６
１ｄ、６１ｅを形成したＮ-型半導体基板６０を多数積
層した積層体を入射側に近い方から遠ざかるにしたがい
Ｐ+型不純物領域の入射方向の幅が大きくなるように基
板の広い面すなわちＰ+型不純物領域を形成した面に平
行に放射線が入射するように重ねるものである。
【００７３】図３４は本発明にかかる半導体装置の第３
４の実施例を示す概念斜視図であり、本発明の第１８の
実施例の半導体装置の上に本発明の第５の実施例の半導
体装置を重ねたもので基板への垂直入射と平行入射の同
一場所、同一時間の測定ができかつ１次元化もなされて
いる。
【００７４】すなわちストリップ化したＰ+型不純物領
域６１をもつ基板厚みの異なるＮ-型半導体基板６０
ａ、６０ｂ、６０ｃを上から下に基板厚みが厚くなるよ
うに積層した積層体に基板の広い面にすなわちＰ+型不
純物領域６１を形成した面に垂直に放射線を入射し、前
記積層体の下にＰＩＮダイオード１を多数積層した積層
体を基板の広い面に平行に放射線が入射するように重ね
るものである。この場合Ｎ-型半導体基板６０ａ、６０
ｂ、６０ｃのＰ+型不純物領域６１のピッチとＰＩＮダ
イオード１の積み重ねのピッチは同じになるようにす
る。
【００７５】図３５は第３３、第３４のような本発明の
基板への垂直入射と平行入射の同一場所、同一時間の測
定可能な場合の一般的原理を示す斜視図で、入射線を最
初に検出する半導体放射線検出装置５１は本発明の基板
への垂直入射する第１、２、３、４、５、６、７、８、
９、１０、１１、１２の実施例の半導体放射線検出装置
であり、下の半導体放射線検出装置５２は本発明の基板
へ平行入射する第１７、１８、２１、２２、２５、２
６、２８の実施例の半導体放射線検出装置である。 本
発明のシリコン半導体放射線検出装置をＸ線ＣＴ装置に
応用することで優れた成果が得られる。
【００７６】図３８に実施例を概念図として示すように
医療用のＸ線ＣＴ装置の検出器として本発明の第１７、
１８、２１、２２、３４などの実施例の放射線検出半導
体装置３１を使用する。この場合Ｘ線源３２は回転円３
０に沿って３６０度回転し対応して多数の本発明の検出
器３１が円形に配置されており、検査対象である身体３
３を透過したＸ線は本発明の検出器３１により検出され
る。
【００７７】このようなＸ線ＣＴ装置の検出器して本発
明の放射線検出半導体装置して使用するとエネルギー帯
域の異なるＸ線の情報が得られ筋肉組織や骨組織等の組
織の違いに関するより高度の情報を得ることができる。
本発明の第１７、１８、２１、２２、２５、２６、２
８、３０、３３、３２、３４などの実施例の放射線検出
半導体装置は数十から数百ｋｅＶのＸ線から更にγ線ま
での直接検出が可能でありそのため工業用のＸ線ＣＴ装
置やポジトロンＣＴ装置などにも応用可能である。
【００７８】ところで本発明では各検出領域（基板ごと
あるいはＰ+型不純物領域ごと）の感知するエネルギー
帯域は例えば上記図３６、図３７で述べたように異なる
ため従来のようにパルス波高分析を行なくてもエネルギ
ーに関する情報が得られ従って電流モードでのエネルギ
ー測定が可能でなおかつＰＮ接合への逆電圧を無バイア
ス状態でも測定が可能となる。
【００７９】従ってプラズマＸ線などのようにきわめて
フォトンの多い場合の測定ではこの電流モードでの測定
は有効であり、かつ無バイアス状態でも測定が可能とな
る。このようなフォトンの多い場合の測定ではパルス波
高分析ではパイルアップが生じ良い測定はできない。
【００８０】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、新規放射線検出素子としてＰＩＮダイオードを積層
した構成を取ることでエネルギー帯域の異なる放射線の
検出ができる優れた放射線検出器を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる半導体装置の第１の実施例を示
す斜視図である。
【図２】本発明にかかる半導体装置の第１の実施例の回
路図である。
【図３】ＰＩＮダイオードの断面図である。
【図４】本発明にかかる半導体装置の第２の実施例の回
路図である。
【図５】本発明の半導体装置の第３の実施例である。
【図６】本発明にかかる半導体装置の第４の実施例のＰ
ＩＮダイオード１素子のＰ+型不純物領域の構造を示す
平面図である。
【図７】本発明にかかる半導体装置の第５の実施例を示
す斜視図である。
【図８】本発明にかかる半導体装置の第６の実施例を示
す斜視図である。
【図９】本発明にかかる半導体装置の第７の実施例のＰ
ＩＮダイオード１素子のＰ+型不純物領域の構造を示す
平面図である。
【図１０】本発明にかかる半導体装置の第８の実施例を
示す斜視図である。
【図１１】本発明にかかる半導体装置の第９、第１０の
実施例のＰＩＮダイオード１素子を示す断面図である。
【図１２】本発明にかかる半導体装置の第１１、第１２
の実施例のＰＩＮダイオード１素子を示す断面図であ
る。
【図１３】本発明にかかる半導体装置の第１３の実施例
を示す断面図である。
【図１４】本発明にかかる半導体装置の第１４の実施例
のＰＩＮダイオード１素子のＰ+型不純物領域の構造を
示す概念平面図である。
【図１５】本発明にかかる半導体装置の第１５の実施例
を示す斜視図である。
【図１６】空乏層の様子を示す断面図である。
【図１７】本発明にかかる半導体装置の第１６の実施例
を示す斜視図である。
【図１８】本発明にかかる半導体装置の第１７の実施例
を示す斜視図である。
【図１９】本発明にかかる半導体装置の第１８の実施例
を示す斜視図である。
【図２０】本発明にかかる半導体装置の第１９の実施例
を示す斜視図である。
【図２１】本発明にかかる半導体装置の第２０の実施例
を示す斜視図である。
【図２２】本発明にかかる半導体装置の第２１の実施例
を示す斜視図である。
【図２３】本発明にかかる半導体装置の第２２の実施例
を示す斜視図である。
【図２４】本発明にかかる半導体装置の第２３の実施例
を示す斜視図である。
【図２５】本発明にかかる半導体装置の第２４の実施例
を示す斜視図である。
【図２６】本発明にかかる半導体装置の第２５の実施例
を示す斜視図である。
【図２７】本発明にかかる半導体装置の第２６の実施例
を示す斜視図である。
【図２８】本発明にかかる半導体装置の第２７の実施例
を示す斜視図である。
【図２９】本発明にかかる半導体装置の第２８の実施例
を示す斜視図である。
【図３０】本発明にかかる半導体装置の第２９の実施例
を示す側面図である。
【図３１】本発明にかかる半導体装置の第３０の実施例
を示す斜視図である。
【図３２】本発明にかかる半導体装置の第３２の実施例
を示す斜視図である。
【図３３】本発明にかかる半導体装置の第３３の実施例
を示す斜視図である。
【図３４】本発明にかかる半導体装置の第３４の実施例
を示す斜視図である。
【図３５】本発明の基板への垂直入射と平行入射を同時
に行う場合の原理を示す斜視図である。
【図３６】本発明の第３の実施例の放射線のエネルギー
−検出効率特性図である。
【図３７】本発明の第２９の実施例の放射線のエネルギ
ー−検出効率特性図である。
【図３８】本発明の半導体装置を応用したＸ線ＣＴ装置
の概念図である。
【図３９】従来の放射線の検出方法の概念図である。
【図４０】基板比抵抗を変えたときの放射線のエネルギ
ー−検出効率特性図である。
【図４１】本発明の第３５の実施例の半導体装置のＰ+
型不純物領域の平面配置を示す模式平面図である。
【符号の説明】 １ ＰＩＮダイオード ２ スペーサ ５ シンチレータ結晶 ６ ＰＩＮダイオード ７ プリアンプ ８ 抵抗 ９ キャパシタ １０、６０、９０ Ｎ-型半導体基板 １１、６１、９１ Ｐ+型不純物領域 １２、１３ Ｎ+型不純物領域 ２１、２２、２３、２４、２５ 検出面 ２６、２７ 吸収層 ３１ 本発明の半導体装置 ３２ Ｘ線源 ４０ ＳｉＯ2膜 ４１ Ｓｉ3N4膜 ４２ Ｎ-型不純物層 ４３ 絶縁層 ４４ 支持基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長 照二 茨城県つくば市並木２−101−202 (72)発明者 近藤 真史 茨城県つくば市吾妻２−709−509 (72)発明者 小波蔵 純子 茨城県つくば市天久保２−６−３ シャト レ天久保Ａ201

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１導電型シリコン半導体基板に第２導
    電型不純物領域を有する半導体基板を積層し、放射線を
    前記半導体基板の第２導電型不純物領域を有する面に垂
    直に入射し、得られた信号を各半導体基板ごとに独立に
    検出することにより異なるエネルギー帯域の放射線を検
    出することを特徴とする半導体放射線検出装置。
  2. 【請求項２】 前記第１導電型シリコン半導体基板は比
    抵抗１ｋΩ・ｃｍ以上であることをことを特徴とする請
    求項１記載の半導体放射線検出装置。
  3. 【請求項３】 前記半導体基板の少なくとも１枚が前記
    第２導電型不純物領域の形成された部分の基板の厚みが
    基板の他の部分より薄くなっていることを特徴とする請
    求項１記載の半導体放射線検出装置。
  4. 【請求項４】 前記半導体基板の少なくとも１枚の前記
    第２導電型不純物領を形成した面と反対側の面が、前記
    第２導電型不純物領域に対応する部分以外で表面に絶縁
    層を有する支持基板上にあることを特徴とする請求項１
    記載の半導体放射線検出装置。
  5. 【請求項５】 第１導電型シリコン半導体基板に放射線
    の吸収層を有する複数の第２導電型不純物領域を有し、
    前記第２導電型不純物領域の吸収層のエネルギー帯域ご
    との吸収量が異なるものを有することを特徴とする異な
    るエネルギー帯域の放射線を検出する半導体放射線検出
    装置。
  6. 【請求項６】 前記吸収層がＳｉＯ2層、窒化ケイ素
    層、Ａｌ層、Ｓｉ層の少なくとも１層以上を有すること
    を特徴とする請求項５記載の半導体放射線検出装置。
  7. 【請求項７】 前記吸収層による放射線の吸収量が異な
    る複数の第２導電型不純物領域を１組とした第２導電型
    不純物領域の組を複数配置したことを特徴とする請求項
    ５記載の半導体放射線検出装置。
  8. 【請求項８】 第１導電型シリコン半導体基板に第２導
    電型不純物領域を有するシリコン半導体基板を複数並
    べ、前記半導体基板の第２導電型不純物領域を有する面
    に平行な方向を入射面として少なくとも前記第２導電型
    不純物領域を形成した部分を２ヶ所以上通過するように
    放射線を入射することにより異なるエネルギー帯域の放
    射線を検出することを特徴とする異なるエネルギー帯域
    の放射線を検出する半導体放射線検出装置。
  9. 【請求項９】 第１導電型シリコン半導体基板に第２導
    電型不純物領域を有する半導体基板を積層した積層体
    を、 ひとつの積層体は前記半導体基板の第２導電型不純物領
    域を有する面が前記積層体同志の接合面に平行に、 他の積層体は前記半導体基板の第２導電型不純物領域を
    有する面が前記積層体同志の接合面に垂直になるよう
    に、 かつ半導体基板の第２導電型不純物領域を有する面が前
    記積層体同志の接合面に平行になる積層体が一番上にな
    るように積み重ね、 放射線を前記積層体同志の接合面に垂直に、前記積層体
    の前記半導体基板の第２導電型不純物領域を有する面が
    前記接合面に平行な積層体側から入射し、異なるエネル
    ギー帯域の放射線を検出することを特徴とする半導体放
    射線検出装置。
  10. 【請求項１０】 第１導電型シリコン半導体基板に第２
    導電型不純物領域を有する半導体放射線検出装置を２個
    以上有し、１群の前記半導体放射線検出装置においては
    前記基板の第２導電型不純物領域を有する面に垂直な方
    向を入射面として放射線を直接に入射し、他の群の前記
    半導体放射線検出装置においては前記基板の第２導電型
    不純物領域を有する面に平行な方向を入射面として放射
    線を入射することにより異なるエネルギー帯域の放射線
    を検出することを特徴とする半導体放射線検出装置。
  11. 【請求項１１】 第１導電型シリコン半導体基板に第２
    導電型不純物領域を有するシリコン半導体を積層し、前
    記基板の第２導電型不純物領域を有する面に垂直な方向
    と、前記基板の第２導電型不純物領域を有する面に平行
    な方向から放射線を入射することにより検出面を２面か
    ら５面とすることを特徴とする半導体放射線検出装置。
  12. 【請求項１２】 電流モードで測定することを特徴とす
    る請求項１記載の放射線の半導体放射線検出装置。
  13. 【請求項１３】 前記半導体基板において基板の第１導
    電型と第２導電型不純物領域により形成されるＰＮ接合
    の印加逆バイアス電圧を無バイアスとすることを特徴と
    する請求項１２記載の放射線の半導体放射線検出装置。
  14. 【請求項１４】 電流モードで測定することを特徴とす
    る請求項１０記載の放射線の半導体放射線検出装置。
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