(57)【要約】      （修正有）【課題】ガス入りプロポーショナル中性子探知器より、安価で、小型で、機械的に頑丈で、低消費電力な中性子検出用の半導体デバイスを提供する。【解決手段】半導体デバイスは、基板１２、基板１２に裁置された活性化半導体層１４、活性化半導体層に堆積された内部連絡層のスタック１６、および内部連絡層のスタック１６に堆積された中性子転換層２０を有し、中性子転換層２０に生成される第２の荷電粒子の少なくとも約10%が、検出可能なチャージを生成するように、活性化半導体層１４の充分なイオン・トラック長を有するように、内部連絡層のスタック１６が構成される。他の半導体デバイスは、基板１２、基板１２に裁置された活性化半導体層１４、活性化半導体層１４に堆積された中性子転換層２０、および、中性子転換層２０に堆積された内部連絡層のスタック１６を備える。【選択図】図１
2011158475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスが、
基板（１２）と、
前記基板上に裁置された活性化半導体層（１４）と、
前期活性化半導体層の上に堆積された内部連絡層（１８）のスタック（１６）と、
前記内部連絡層のスタック上に堆積された中性子転換層（２０）と、
を有し、
中性子転換層に生成される第２の荷電粒子（３６）の少なくとも約１０％が、検出可能な電荷を生成ために、活性化半導体層に十分なイオン・トラック長（ＴＩｏｎ）を有するように、前記内部連絡層のスタックが構成される、ことを特徴とする半導体デバイス。
【請求項２】
基板（７２）と、
前記基板上に裁置された活性化半導体層（７４）と、
前記活性化半導体層上に堆積された中性子転換層（８０）と、
前記中性子転換層上に堆積された内部連絡層（７８）のスタックと
を有することを特徴とする半導体デバイス。
【請求項３】
前記内部連絡層が約１．５ミクロンよりも小さい厚さを有することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、一般に半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  中性子粒子検出は、核分裂可能な核物質検出のための方法である。中性子は電荷を有しないので、それらの検出は一般に、核反応におけるそれらの関与に依存する。いくつかの中性子探知器は、3HeかBF3ガスのような、中性子に敏感な材料を含んでいるガス入りの管を使用し、それはイオン化でその後検出されることができる第２の荷電粒子を形成するように中性子と反応する。この種のガス入りのプロポーショナル中性子探知器は概して、比較的高価で、比較的大きく、機械的に頑丈でなく、更に大量の電力を必要とする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
[0003]  全体的に、本開示は中性子探知器として使うことができる半導体デバイスに関する。半導体探知器（また、中性子探知器と称する）は、基板に裁置された（例えば、製造された）活性化半導体層と、活性化半導体層に堆積された内部連絡層の薄いスタックと、内部連絡スタックに堆積された中性子転換層とを含む。加えて、本開示は半導体デバイスを作る方法に関する。
【０００４】
[0004]  ある態様では、本開示は、基板上に活性化半導体層を製造するステップと、内部連絡層を活性化半導体層に堆積するステップと、中性子転換層を内部連絡層のスタックに堆積するステップとを有し、内部連絡層のスタックは、中性子転換層に生成される第２の荷電粒子の少なくとも約10%が、検出可能なチャージを生成するために活性化半導体層の充分なイオン・トラック長を有するように構成される。
【０００５】
[0005]  別の態様では、本開示は、基板と、基板に裁置された活性化半導体層と、活性化半導体層に堆積された内部連絡層のスタックと、内部連絡層のスタックに堆積された中性子転換層を有する半導体デバイスに関し、中性子転換層に生成される第２の荷電粒子の少なくとも約10%が、検出可能なチャージを生成するために活性化半導体層に充分なイオン・トラック長を有するように、内部連絡層のスタックは構成される。
【０００６】
[0006]  別の態様では、本開示は、基板と、基板に裁置される活性化半導体層と、活性化半導体層に堆積される中性子転換層と、中性子転換層に堆積される内部連絡層のスタックとを有する半導体デバイスに関する。いくつかの実施形態では、基板は、バルク半導体基板またはシリコン−オン−絶縁物（SOI）タイプ基板から成ることができる。
【０００７】
[0007]  開示の一つ以上の実施形態の詳細を、添付の図面および下記の説明に記載する。他の特徴、目的および開示の効果は、説明および図面から、そして、請求項から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】[0008]  図１は、バルク半導体基板上の例示の中性子探知器の概略側面図である。
【図２】[0009]  図２は、バルク半導体基板上の他の例示の中性子探知器の概略側面図である。
【図３】[0010]  図３は、中性子転換層の核反応、および、活性化半導体層において検出される結果として生じる第２の荷電粒子を示す中性子探知器の概略側面図である。
【図４】[0011]  図４は、絶縁体基板上の例示の中性子探知器の概略側面図である。
【図５】[0012]  図５は、内部連絡スタックの下に堆積する中性子転換層を有し、活性化半導体層の近位の例示の中性子探知器の概略側面図である。
【図６】[0013]  図６は、図1-4に示される例示の中性子探知器を作る例示の方法の工程系統図である。
【図７】[0014]  図７は、図５に示される例示の中性子探知器を作る例示の方法の工程系統図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[0015]  本開示は、一般的に、ソリッドステート中性子探知器として使うことができる半導体デバイスを目的とする。ソリッドステート中性子探知器は、電離放射線（例えば中性子核反応により生産される第２の荷電粒子）の存在を検出する活性化半導体層の使用による中性子の存在の指示を提供する。中性子は中性子転換材料に遭遇するとき、ソリッドステート中性子探知器は、第２の荷電粒子（例えばアルファ粒子）を形成する中性子転換材料（例えばboron-10）の固体フィルムを使用する。
【００１０】
本願明細書において記載される実施形態では、中性子転換材料は、第２の荷電粒子に敏感な回路（例えば一つ以上のメモリ回路配列）の列を含んでいる半導体デバイス層の近くに配置され、半導体デバイス層の電荷の検出は、中性子の存在を示す。第２の荷電粒子は、半導体デバイス層に存在する電気的エレメントの電気的効果が生じることがありえる。ソリッドステート中性子探知器は、フィーチャーサイズ（featured size）、コスト、電圧、大量生産されたシリコン・マイクロエレクトロニクスのパワースケーリングの利点を得ることができ、従って、中性子に敏感な材料を含むガス入りの管を使用する中性子探知器と比較して、より高価ではない。
【００１１】
[0016]  本願明細書において記載されている中性子探知器において、中性子転換フィルムは、半導体デバイス層に十分近くに配置され、その結果、充分な数の第２の荷電粒子が検出可能な変化を起こすために、半導体デバイス層に達する。いくつかの実施形態では、中性子探知器は細い内部連絡スタックの上に中性子転換層を含み、その結果、中性子転換層において、発生する第２の荷電粒子のかなりの部分が活性化半導体層の充分なイオン・トラックを有するのを許容し、中性子転換層は活性化半導体層の近位にある。このような方法で、中性子探知器は、中性子転換層を有する中性子の反応により生産される第２の荷電粒子の検出を提供する。
【００１２】
[0017]  本願明細書に記載される中性子探知器は、活性化半導体層（すなわち、基板の反対側の側上の）の上に堆積する中性子転換層を含む。中性子転換層と活性化半導体層と間のこの相対的な装置のため、中性子探知器を作る方法によって、中性子転換層が下側基板、活性化半導体層または内部連絡スタックを作る方法に、いかなる変更態様も必要とすることのない半導体デバイスに加えられることが可能である。その結果、中性子探知器は、比較的容易に半導体デバイス（例えばメモリ装置）に組み込まれることができる。例えば、中性子転換層がウェーハ・レベルで堆積できるように、半導体製造業者はダイおよびアセンブリ・レベルで、ストック製造技術を使用でき、ダイレベルかアセンブリ・レベルまたは両方で重要で高価なプロセス開発を必要とする基板（通常は、シリコン−オン−絶縁物（SOI）絶縁層）のバックサイドに中性子転換材料を有する従来の中性子探知器と比較して、非常により安価でより信頼性が高い製造プロセスを提供する。
【００１３】
[0018]  いくつかの実施形態では、現在開示している中性子探知器はまた、バルク半導体材（例えば、バルクシリコン）に配置されることができ、それはより厚い活性化半導体層およびより長い荷電粒子トラック長に結果としてなることがあり、それはより高い可能性を第２の荷電粒子検出に提供できる。バルク半導体基板はまた、全体的に、よりかなりの感度が高い断面積を第２の荷電粒子に提供し、それは特定の第２の荷電粒子が第２の荷電粒子を検出できる一部の活性化半導体層に遭遇する可能性を高める。いくつかの実施形態では、ここで開示する中性子探知器もまた、活性化半導体層とのワイヤー接合関係を許容する。
【００１４】
[0019]  図１は、例示の半導体デバイス10を図示し、それは中性子探知器であってよい。導体デバイス10（また、中性子探知器10と称する）は、基板12と、基板12に製造される活性化半導体層14と、活性化半導体層14に堆積される内部連絡層18（また、内部連絡スタック16と称する）のスタック16と、内部連絡スタック16に堆積される中性子転換層20を含む。ある実施形態では、中性子転換層20において生成される第２の荷電粒子の少なくとも10%が、検出可能な電荷を生成するために活性化半導体層14の充分なイオン・トラック長を有するように、内部連絡スタック16は十分に薄い。他の例では、中性子転換層20に生成される第２の荷電粒子の少なくとも20%が、検出可能な電荷を生成するために活性化半導体層14の充分なイオン・トラック長を有するように、内部連絡スタック16は十分に薄い。ある実施形態では、内部連絡スタック16は、約0.5ミクロンと約3ミクロンとの間の厚みを有し、例えば、約1.2ミクロンのような約0.8ミクロンと約1.5ミクロンとの間の厚みを有する。
【００１５】
[0020]  図１に示される実施形態では、中性子探知器10は、内部連絡スタック16と中性子転換層20との間で堆積する障壁層22を更に含む。障壁層22は、中性子転換材料（それは、導通してもよい）を内部連絡スタック16から電気的に絶縁するのを助けることができる。障壁層22はまた、中性子転換層20と内部連絡スタック16と間の接着を促進するのを助けることができ、中性子転換材料から内部連絡スタック16の汚染を予防するのを助けることができる。内部連絡スタック16はまた、図１の第1の内部連絡層に関して「M1」および第２の内部連絡層に関して「M2」によってそれぞれ概略的に示された相互接続導線と、電気伝導接触およびバイア24と、プリント回路基板（図示せず）のような中性子探知器10に対して外側にある別の回路に活性化半導体層14を電気的に接続するための電気伝導ボンドサイトロケーション（electrically conductive bondsite location）26を含む。ある実施形態では、中性子探知器10は、ボンドサイトロケーション26に結合される導線28を有する他の回路に電気的に接続され、例えば、プロセス全体を通してワイヤボンディングと称される、相互接続配線M2に電気的に接続される。最後に、中性子探知器10は、活性化半導体層14と内部連絡スタック16との間に堆積された、例えば、二酸化ケイ素から作られる誘電層のような絶縁層30、および、中性子転換層20に堆積したシリコン窒化物層のようなパシベーション層32を含む。
【００１６】
[0021]  中性子探知器10と相互に作用する中性子の概念図である図３に示すように、中性子探知器10による中性子検出は、図3に示すように、中性子34と反応する中性子転換材料から成る中性子転換層20の使用を通じて、第２の荷電粒子36A、36B、36C（集合的に「第２の荷電粒子36」と称する）を放射させることができる。第２の荷電粒子36は、中性子転換層20および相互接続スタック16を通過して、活性化半導体層14内に浸透し、そこで、第２の荷電粒子36は、活性化半導体層14により検出される電荷雲（charge cloud）38を生成する。中性子転換層20は、中性子探知器10の「前方側」に置かれ、そこにおいて、「前方側」は基板12と対向する活性化半導体層14の側を意味する。中性子転換層20のこの前方側の堆積は、基板12、活性化半導体層14および内部連絡スタック16が標準の半導体製造法を使用して堆積できる製造方法を許容し、その結果、下にあるデバイス製造プロセスに必要な修正はない。都合よく、これによって、中性子探知器10が鋳造ダイおよびアセンブリ・レベルで高価な修正を受けることなく製造されることができるが、むしろ一般の堆積方法によって、中性子転換層20、障壁層22（必要に応じて）、中性子転換層20が内部連絡スタック16または障壁層22に付着できる粘着層（必要に応じて）、および、パシベーション層32を追加するウェーハ・レベルでの単純な変更態様を必要とするだけである。
【００１７】
[0022]  ある実施形態では、中性子転換層20は、マグネトロン・スパッタリングおよび標準的な化学気相堆積技術によって堆積した純粋なboron-10フィルムを備える。ホウ素10フィルムは、パターニングされ、中性子転換層20の範囲内にバイア、並びに、ボンドサイトロケーションを形成するために標準的な方法によってエッチングされる。boron-10は、中性子34と反応し、アルファ粒子およびリチウム-7イオン（7Li）を放射する。アルファ粒子およびリチウム-7イオンは、活性化半導体層14の電荷雲（charge cloud）38を形成できる第２の荷電粒子36の両方の例である。中性子転換層20において使うことができる他の材料は、boron-10、例えばboron-10でドープされた層またはboron-10から成るホウリンケイ酸ガラス（BPSG）で濃縮された組成物を含む。
【００１８】
[0023]  例えば、中性子転換層20により放射される第２の荷電粒子36は、例えばアルファ粒子またはリチウム-7イオンであってもよい。中性子探知器10はまた、中性子転換層20を内部連絡スタック16から電気的に絶縁するために、並びに、接着を促進して、汚染を防止するために、内部連絡スタック16と中性子転換層20との間に堆積する障壁層22を含むことができる。障壁層22として使うことができる材料の実施形態は、窒化ケイ素またはオキシナイトライドスタックを含む。接着層（図示せず）はまた、相互接続スタック16または障壁層22に中性子転換層20を付着させるように設けられる。
【００１９】
[0024]  中性子34が中性子転換層20を通過するにつれて、中性子探知器10は、中性の中性子34を第２の荷電粒子36に電気的に変換することによって中性子を検出し、いくつかの第２の荷電粒子36は、内部連絡スタック16を介して、活性化半導体層14に放射される。第２の荷電粒子は、図3に示すように、活性化半導体層14の範囲内で、シングルのイベントアップセット（SEUs）に影響されやすいSRAM装置のような、荷電敏感回路44のアレイ42のような、活性化半導体層14の範囲内で検出されることができる。活性化半導体層14の方向に全体的に放射される第２の荷電粒子36は、第２の荷電粒子36が活性化半導体層14に着く前に、一部の中性子転換層20、（あるならば）障壁層22、および、内部連絡スタック16を通過しなければならない。活性化半導体層14に放射される第２の荷電粒子36は、イオン・トラック40とも称される、活性化半導体層14の範囲内で、第２の荷電粒子36が移動するトラック40に沿って電荷雲（charge cloud）38を生成する。
【００２０】
[0025]  第２の荷電粒子36のイオン・トラック40が、荷電敏感配列42（以下、「検出可能な電荷」と称する）により検出される充分なチャージを生成する少なくとも最小限のトラック長さTIonを有する場合、荷電敏感配列42は第２の荷電粒子36の存在を検出する。この最小限のイオン・トラック長さTIonは、（図1に示す）荷電敏感配列42の特定の回路44の感度に依存する。ある実施形態では、荷電敏感配列42は、検出可能なチャージを生成する活性化半導体層14の最小限のトラック長さTIonが、約0.4ミクロンと約0.6ミクロンの間、または、0.5ミクロンのような、約0.2ミクロンと約0.9ミクロンとの間にある。
【００２１】
[0026]  中性子転換層20から放射される第２の荷電粒子36の各々は、限られたエネルギー量を有し、このようにデバイス10を介して限られた浸透範囲Rを有する。中性子転換層20から放射された第２の荷電粒子36の実際の浸透範囲Rは、第２の荷電粒子36を生成する反応、および、第２の荷電粒子36が通過する材料に依存する。例えば、中性子とboron-10との間の反応およびそれから放射されるアルファ粒子は、二酸化ケイ素（内部連絡層18の誘電材料として使うことができる）を介して放射され、シリコン（活性化半導体層14の半導体材として使うことができる）は、約3.5ミクロンの浸透範囲を有することを示した。この限られた浸透範囲Rのため、活性化半導体層14の近くに中性子転換層20を配置することは、中性子探知器10によって、中性子34の検出を改善するのを助けることができる。中性子転換層20と活性化半導体層14との間の距離は、内部連絡スタック16および障壁層22（あるならば）の厚みに基づいて選ばれ、厚みは図3にTIntとして記される。
【００２２】
[0027]  活性化シリコン層14に達し、検出可能なチャージを生成するのに十分な所望の最小限のイオン・トラック長さTIonを有する活性化半導体層14に浸透して、生成された第２の荷電粒子36のフラクションを推定できる。下の式１は、中性子転換層20の範囲内の特定の位置で中性子の反応から活性化シリコン層14に達する生成された第２の荷電粒子36の一部を推定する１つの式を提供する。式１は、第２の荷電粒子36が、中性子転換層20の範囲内のあるポイントの反応46から一様に放射されると仮定する。加えて、式は、活性化シリコン層14の全体の方向に放射される生成された第２の荷電粒子36の半分だけが、活性化半導体層14に届くと仮定する。第２の仮定が、生成された第２の荷電粒子36の50%を考慮から除外すると共に、中性子転換層20が活性化半導体層14からどれくらい近いかに関係なく、活性化半導体層14から離れる方向に放射される第２の荷電粒子36が、活性化半導体層14により捕獲されることに失敗するであろうと考えられる。
【００２３】
[0028]  中性子転換層20の底部（すなわち基板12に最も近い中性子転換層20の表面を「底部（ボトム）」と称する）から深さTxで反応位置46で起こる中性子転換反応に関して、厚さTIntを有する障壁層22（あるならば）および内部連絡スタック16を介して所望のイオン長さTIonに少なくとも活性化半導体層14を透過するための充分なエネルギーを有する第２の荷電粒子36のフラクションFTxが、式１に基づいて決定される。
【００２４】
【数１】
2011158475.tif 000003
【００２５】
[0029]  中性子転換層20の範囲内で全ての可能な中性子反応のための捕獲された第２の荷電粒子36の全体的なフラクションを推定するために、中性子転換層20は、TNCLの総厚みを有し、式１は、式２に示すように、中性子転換層20の全ての厚みの全体にわたって統合される。
【００２６】
【数２】
2011158475.tif 000004
【００２７】
[0030]  式１および２によって求められるフラクションＦは、所望の最小限のトラック長さTIonに浸透する充分なエネルギーを有する活性化半導体層14に達することができる第２の荷電粒子36のフラクションを示すだけである。（より詳細に下で記載する）他の要因は、第２の荷電粒子36が、所望の最小限のイオン・トラック長さTIonを有する活性化半導体層14によって、実際に捕獲されるかどうか影響を及ぼす。
【００２８】
[0031]  図１に示されるように、内部連絡スタック16は、伝導接触を含み、互いに、および、中性子探知器10に接続されるプリント回路基板（図示せず）のような中性子探知器10に対する別の回路に活性化半導体層14の荷電敏感配列42の電気的エレメントを電気的に接続するバイアとを含む内部連絡層18を備える。内部連絡層18は、図１において、詳細に例示されない。内部連絡層18（時々メタル層と称される）は、例えば、配線または電気伝導バイアによって形成される電気伝導経路を含み、図１の第1の内部連絡層に関しては「M1」と第２の内部連絡層に関して「M2」によって概略的に表され、二酸化ケイ素または低κ誘電体のような誘電材料48に囲まれる。気伝導経路M1、M2の各々が、中性子探知器10に対して外部の回路と荷電敏感配列42との間に制限のないルーティング層を提供する。1つの内部連絡層18の電気伝導経路M1、M2は、誘電体材48を通って延びる電気伝導材料から成る電気伝導バイア24によって活性化半導体層14に接続される。バイア24を形成するために用いる材料の実施形態は、タングステンおよび銅を含む。
【００２９】
[0032]  電気伝導ボンドサイトロケーション26は、プリント回路基板のような外側の回路に内部連絡層18を電気的に接続する。例えば、伝導性パッドであってよい、電気伝導ボンドサイトロケーション26は、一つ以上の内部連絡層18の上面にある。ある実施形態では、電気的ボンドサイトロケーション26は、一番上の内部連絡層18に提供されるだけである。電気的ボンドサイトロケーション26は、内部連絡層18と外側の回路（例えば、電力供給、グランド、信号ソース、他のチップ、プリント回路基板、など）と間の電気接続を許容するために十分に大きい領域を提供する。ある実施形態では、（図1でM1およびM2として示される）内部連絡層18の内部連絡回路を形成する材料は、ワイヤボンディング、はんだバンプ、または電気接続の他の方法に適さない。かくして、いくつかの実施形態では、電気接続を定めるのに適している材料から成る追加的な電気的ボンドサイトロケーションは、堆積することができ、伝導性パッドを画定するために電気伝導経路M2を有する電気接続の内部連絡層18に従って作られ得る。例えば、電気的ボンドサイトロケーションは、電気伝導経路M2に金属でおおわれる。一番上の内部連絡層18上の金属でおおわれた電気的ボンドサイトロケーション26の実施形態を図２に示し、金属接点層35は、電気的ボンドサイトロケーション26の露出部に置かれる。電気的ボンドサイトロケーション26は、いかなる適切な電気伝導材料（例えばアルミニウム、金または、AlCuのようなアルミニウム合金）からも形成されることができる。
【００３０】
[0033]  従来の半導体デバイスでは、パワーを半導体回路に届け、入出力デューティ負荷（duty load）を支えるために充分な内部連絡回路を提供するために、内部連絡スタックは、いくつかの内部連絡層（例えば、少なくとも2つの内部連絡層または少なくとも5つの内部連絡層、時々9つもの内部連絡層）を含む。上記の通りに、中性子転換層20から放射されたがアルファ粒子または他の第２の荷電粒子36が、内部連絡スタック16を介して浸透する距離範囲Rは、制限される。このように、５ないし９の内部連絡層を有する従来の内部連絡スタックの厚みは、充分な数の第２の荷電粒子36が、活性化半導体層14に到達させるにはあまりに大きすぎる。従来の半導体デバイスとは対照的に、いくつかの実施形態では、中性子探知器10の内部連絡スタック16は、2乃至4の内部連絡層18を含む。ある実施形態では、内部連絡スタック16は、2つの薄い内部連絡層18だけから成る。
【００３１】
[0034]  内部連絡スタック16の内部連絡層18、および、内部連絡層18の間の絶縁誘電体（図示せず）の数を制限することは、内部連絡スタック16の厚みを減少させ、それは、検出可能なチャージを生成するために活性化半導体層14の充分なイオン・トラック長を有する中性子転換層20から放射される第２の荷電粒子36のフラクションを増やす。いくつかの実施形態では、中性子転換層20により放射される第２の荷電粒子36の少なくとも約20%のような少なくとも約10%が、ある実施形態では少なくとも約30％が、例えば、少なくとも最小限の所望のトラック長さTIonのトラック長さを備えた、検出可能なチャージを生成するために、充分なイオン・トラック長を備えた活性化半導体層14に到達するように、内部連絡スタック16は十分に薄い。上記の通り、イオン・トラック長さTIonは、活性化半導体層14の範囲内で検出可能なチャージを生成する最小限のイオン・トラック長であり、上記の通り、第２の荷電粒子36が最小限のイオン・トラック長さTIonに浸透するのに充分なエネルギーを有するかどうかについて判断する主たる要因が、活性化半導体層14、内部連絡スタック16、並びに、障壁層22（あるならば）および内部連絡スタック16および障壁層22（あるならば）の厚みTIntの材料の第２の荷電粒子36の浸透範囲Ｒである。中性子転換層20が、中性子転換材料としてboron-10からなる、ある実施形態では、約1.5ミクロンより薄い（障壁層22および他の絶縁層を含み得る）内部連絡スタック16の集積された厚みTintは、検出可能なチャージを生成するために、充分なイオン・トラック長さTIonを有する生成された荷電粒子の少なくとも約10%を提供する。ある実施形態では、集積された厚みTIntは、約0.5ミクロンと約3.0ミクロンとの間にあり、例えば、約1.2ミクロンのように、約0.8ミクロンと約1.5ミクロンと間であってよい。
【００３２】
[0035]  現在の開示の中性子探知器10において有用な活性化半導体層14の実施形態を図1-4に示し、活性化半導体層14の第２の荷電粒子36により生成されるチャージ38を検出できる荷電敏感回路44の列42を含む。ある実施形態では、活性化半導体層14は、単一のイベントアップセット（SEUs）の現象を利用し、それは、電離放射線の存在によって生じる半導体メモリデバイスの放射線障害性ビットエラーから生じる。これらのSEUsは、SEUsが起こるときを判断する半導体デバイスを使用することにより、中性子核反応により生成される第２の荷電粒子のような電離放射線の存在を検出するために用いることができる。本願明細書において記載されているソリッドステート中性子探知器10は、アルファ粒子のような、第２の荷電粒子を形成する10Bのような、中性子転換材料から作られる固体フィルムの使用を介してSEU現象を利用できる。
【００３３】
[0036]  荷電敏感回路44は、レジスタ、コンデンサ、ダイオードおよびバイポーラ接合トランジスタ（BJT）を含むさまざまな実施形態でp-チャネル及びn-チャネル酸化膜半導体電界効果トランジスタ（MOSFET）から成ることができる。いくつかの実施形態では、個々のメモリ・セルを有する基板12の上に形成したスタティックＲＡＭのような、従来の半導体メモリデバイスと同様に、荷電敏感回路44を構成できる。ある実施形態では、荷電敏感回路44は、第２の荷電粒子を検出し、それらが荷電敏感配列42を「ヒットする」ので、第２の荷電粒子をカウントするように設計されてもよい。これらのヒットをカウントするのに用いることができる回路のタイプは、ステート・ラッチ回路（state latching circuits）、グリッチ生成回路（glitch generating circuits）、および、チャージロス回路（charge loss circuits）を含む。ステート・ラッチ回路は、単一のイベントアップセットであり、後の読み出しにのためにバイナリの状態変更をストアする。それらは、第２のビットライン（bitline）および第２のイネーブルセレクトトランジスタ（second enable select transistor）を本質的に欠く単一状態メモリ・セル（one-state memory cell）である。これらの回路は、アップセットの空間マッピングと同様に、非常にまれなリードを許容する。グリッチ生成回路、またはエッジ生成回路（edge producing cells）は、グリッチ（「glitch」）、すなわち、検出された各アップセットに関するライジングまたはフォーリングを生成する。チャージロス回路は、第２の荷電粒子侵入に応答して、ノード上のチャージ漏洩を引き起こす。観測可能な回路変化は、セル電流、閾値電圧、読取中のビットラインの電圧の変化、浮遊ボディ効果である。チャージロス回路は、低電圧に結合されたソース、および、ビット線に結合されたドレインを有する部分的に減衰する浮遊ボディSOIトランジスタのアレイとして構成される。
【００３４】
[0037]  他の実施形態では、荷電敏感回路44はまた、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（DRAM）、他の種類のランダム・アクセス・メモリ、非ランダム・アクセス・メモリ、ＣＣＤ、電荷注入デバイス（charge injection device）、または、他のメモリデバイス構造及び基板のような他の荷電敏感デバイスを有する。本開示の中性子探知器10で使うことができる荷電敏感回路44および配列42の実施形態は、共同で譲受され、2009年8月6日に米国に出願された「Neutron Detector Cell Efficiency」と題する米国特許出願シリアル番号12/536,950に開示され、その全体がリファレンスとしてここに組み入れられる。
【００３５】
[0038]  基板12は、活性化半導体層14、内部連絡スタック16および中性子転換層20の機械的サポートを提供する。ある実施形態では、図１に示されるように、基板12は、バルクシリコンのようなバルク半導体材料から作られる。用語「バルク」半導体は、他の基板、例えば誘電絶縁層（一般に、「シリコン―オン―絶縁体」または「SOI」と呼ばれる）に堆積される薄い半導体層から作られるのとは反対に、図１に示すように、活性化半導体層14がバルク基板12の範囲内で製造される半導体デバイスに関連する。しかし、いくつかの実施形態で、SOIタイプ半導体層も、使うことができる。
【００３６】
[0039]   基板12がバルク半導体から成る、いくつかの実施形態では、
活性化半導体層14は、例えば、図１における「負（negative）」に関してはＮにより示され、自由電子のより高いレベルを備え、または、図１における「正（positive）」に関してはＰにより示され、正孔のより高いレベルを備えた領域を形成するためにバルク半導体基板１２の部分を選択し、その中に不純物を拡散することによるドーピングにより製造され、荷電敏感配列42の回路エレメント44をつくる。この方法は、バルク半導体基板12の上部部分として、活性化半導体層14を形成する。後で詳しく述べるように、基板12がバルク半導体である実施形態では、第２の荷電粒子36は、より長いイオン・トラック長を有することができ、荷電敏感配列42は、SOI半導体層と比較して活性化半導体層14のより高い感度の断面領域Ａを提供する。典型的には、バルク半導体基板12は、シリコンから成るが、しかし、バルク基板12は、炭化ケイ素（SiC）、ゲルマニウム（Ge）、シリコン・ゲルマニウム（SiGe）、ヒ化ガリウム（GaAs）、ダイヤモンドまたは他のいかなる適当な半導体のような他の半導体材からなってもよい。
【００３７】
[0040]   SOI半導体層に対して、バルク半導体基板から基板12を加工品に仕上げることから所定の効果が生じうる。上記の通り、第２の荷電粒子36は、活性化半導体層14と遭遇し、第２の荷電粒子36は、活性化半導体層14の電荷雲（charge cloud）38を生成し、電荷雲（charge cloud）38は荷電敏感配列42により検出される。しかし、荷電敏感配列42は、荷電敏感配列42の範囲内で、活性半導体材料に生成される電荷雲（charge cloud）38を検出するだけである。「活性化半導体」は、荷電敏感配列42の一部である半導体材料であり、または、半導体材に生成されるチャージが電気伝導によって荷電敏感配列42に引き戻される、荷電敏感配列42に十分に近い半導体材料である。
【００３８】
[0041]  バルク半導体基板12は、SOI半導体層と比較して活性化半導体の非常により厚い層（ｚ軸方向において、厚みが計量され、直交するx-z軸が説明の容易さのために図1-3に示される）を提供し、かくして、活性化半導体層14の範囲内で活性しており、検出可能なチャージのより大きなポテンシャル量を有する。この利点の実施形態は、図3において示され、第２の荷電粒子36Aは、検出可能なチャージを生成するイオン・トラック40Aを形成するために、活性化半導体層12の全ての厚み（ｚ軸方向において、測定される）を有する。図３に示すように、第２の荷電粒子36Aは、活性化半導体14の露出部を貫通し、N-ウェル52を通る。イオン・トラック40Aの全部は、N-ウェル52の範囲内で役立つ検出可能なチャージを生成する。活性化半導体層14の活性半導体材料は、概してSOIデバイスよりも非常に厚いバルク基板12デバイスである。ある実施形態では、バルク基板12にある（例えば、製造された）活性化半導体層14は、約0.25ミクロンと約1ミクロンとの間のような、約0.1ミクロンと約5ミクロンとの間の厚みを有する。より薄い活性化半導体層のために必要とされるより感度が高いアレイより少ないパワーを使用しながら、より厚い活性化半導体層14および結果として生じるより長いイオン・トラックにより、荷電敏感配列42がより感度が高くなくて、依然として電荷雲（charge cloud）38を検出できる。
【００３９】
[0042]  バルク半導体基板12により提供される他の効果は、第２の荷電粒子36により遭遇されることができ、検出可能なチャージを生じる活性化半導体の高感度断面領域である。図３に示すように、荷電敏感配列42の全ての断面Ａに沿って、バルク半導体基板12に製造される活性化半導体層14の方向に向けられる第２の荷電粒子36は、それが充分なエネルギーを有する場合、荷電敏感配列42の中の一部の活性化半導体に達し、検出可能なチャージ38を生じる。第１の第２の荷電粒子36Aが、図3に示すようなN-ウェル52の一部でのように、荷電敏感配列42の回路44の一つで、活性化半導体14を直接打つ場合、第２の荷電粒子が36Aは、所望の最小限のイオントラックTIonより長いイオン・トラック40Aを生成し、検出可能な電荷雲（charge cloud）38を生成する。
【００４０】
[0043]  第２の第２の荷電粒子36Bが、まず最初に活性半導体材料でない誘電材料で満たされる絶縁トレンチ領域54と接触して、チャージを検出できるようになる場合であっても、第２の荷電粒子36Bは、溝領域54を介して、並びに、図3に示される活性化Ｐウエル58の半導体のような活性化半導体層12の活性半導体材料内へイオン・トラック40Bに沿って依然として浸透することができる。対照的に、典型的なＳＯＩデバイスは全体的に、側の誘電溝と誘電絶縁層の下との間に絶縁された半導体材を含み、その結果、半導体材を直接打つ第２の荷電粒子だけが、検出可能なチャージを生成することが可能である。
【００４１】
[0044]  バルク半導体基板12は、荷電敏感配列42の活性半導体材料の範囲内で、最初に発生しないチャージを捕獲することができる。例えば、たとえ図３に示される第１の第２の荷電粒子36Aが、Nウェル52の活性半導体材を越えてバルク半導体基板12内に浸透するとしても、バルク半導体基板12が、チャージが流れることができる半導体材料から作られるので、イオン・トラック部56に生成されるチャージのような活性半導体材料の近くで基板12に生成されるチャージが、活性化半導体層14内に引き戻される。同様に、第３の第２の荷電粒子36Cは、荷電敏感配列42をミスし、Pウェル58のような荷電敏感配列42の外側の回路の近くでバルク半導体基板12と接触だけに入る。しかし、バルク半導体基板12が半導体であるので、イオン・トラック40Cのいくつかのチャージは、荷電敏感配列42内に流入し、外側の回路58により検出される。
【００４２】
[0045]  図4は、中性子探知器10と類似している他の実施形態の中性子探知器11の概略断面図であるが、図1に示されるバルク半導体基板12ではなく絶縁体基板13を含む。この例では、絶縁体基板13は、例えば、ＳＯＩデバイスの絶縁または「埋設された酸化物」層のである二酸化ケイ素の類の誘電材料のような、電気的に絶縁材料から作られる。（上記の通りのそれはシリコンのような半導体材から成る）活性化半導体層14は、絶縁体基板13の上に別々の層として堆積する。従来のSOI半導体デバイスは、ちょうど十分に活性化半導体構造体の製作のために大きい厚みを有する活性化半導体層を有する。図4に示されるある実施形態では、絶縁体基板13に堆積される半導体材は、活性化半導体層14の製作のために厚く必要であり、その結果、図4に示される中性子探知器11の実施形態は、バルク基板12と同様の活性半導体材のより厚い層を有する。換言すれば、図4に示される実施形態では、活性化半導体層14は、SOI基板13に堆積される先端が切られた半導体層として作用するバルク部60を含み、活性化半導体層14が、より厚い活性化半導体の同じ利点、より感度が高い断面領域、および、バルク半導体基板12に関して上述した荷電敏感配列42内にチャージを引き戻す能力を有し、その一方で、SOI基板13が提供する効果を利用することが可能である。
【００４３】
[0046]  図1-4に示すような中性子探知器10、11を作る実施形態の方法は、図6に関して後述する。方法は、基板12、13（100）上に活性化半導体層14を製造し、活性化半導体層14（102）上に内部連絡層18のスタック16を堆積させ、中性子転換層20（106）を内部連絡層18のスタック16に堆積させるステップを有し、内部連絡層18のスタック16は十分に薄く、中性子転換層20に生成される第２の荷電粒子36の少なくとも約10%が、例えば、検出可能なチャージを生成するために活性化半導体層14に少なくとも最小限の所望のトラック長さTIonを有する。方法はまた、接触およびバイア24およびボンドサイトロケーション26を形成する目的で中性子転換層20（108）をパターニングするステップを含む。ある実施形態では、2つの内部連絡層18だけが、活性化半導体層14に堆積される。図６に示される実施形態の方法では、方法は更に、内部連絡層18のスタック16と中性子転換層20との間で障壁層22（104）を堆積させるステップを備える。ある実施形態では、方法は更に、保護誘電層62（110）を堆積させるステップ、および／または、パシベーション層32（114）を中性子転換20に堆積させるステップを含む。ある方法では、基板12は、バルク半導体材料であり、活性化半導体層14（100）を製造するステップは、バルク半導体材料の上部部分の選択された部分にドーピングすることによって、バルク半導体基板12の上部部分を修正することを含む。
【００４４】
[0047]  ある実施形態では、活性化半導体層14（100）を製造するステップは、バルク（接合絶縁）相補型金属酸化膜半導体またはバイポーラ接合ＣＭＯＳ（BICMOS）、SOI（酸化物絶縁）CMOS、または、浮遊ボディSOIを包含するBICMOS、ボディタイＳＯＩ、混合物を採用するSOI、部分的に劣化または完全に劣化したSOI、厚い又は薄いSOI、厚いSOIに実装されて絶縁された接合、または、CMOSベース不揮発性技術のような荷電敏感配列42を製造するステップを含む。装置10、11が形成される基板が上記の通りの図1-4に関するバルク半導体基板12である場合、荷電敏感配列42を製造するステップは、（例えば、物理蒸着法、化学蒸着法、電気化学堆積、分子線エピタクシおよび原子層堆積によって）バルク基板12を堆積させるステップ、（例えば、エッチング、リソグラフィ、または、平坦化（planarization）によって）バルク基板12を成形するステップ、および、活性化半導体層42に回路44を形成するためにバルク基板12の上部部分を修正するステップを含む。バルク基板12の上部部分の修正は、荷電敏感配列42の回路44を形成するために上部部分のドーピング部分を含む。ある実施形態では、活性化半導体層14の部分はまた、絶縁トレンチ54に、図1で示す二酸化ケイ素のような誘電材料を堆積させることによって、絶縁トレンチ54を形成するために除去される。
【００４５】
[0048]  基板が、図4に関して記載されている実施形態中性子探知器11のような絶縁体基板13である場合、荷電敏感配列42（100）を製造するステップは、いかなる適切な堆積方法（例えば、物理蒸着法、化学蒸着法、電気化学堆積、分子線エピタクシおよび原子層堆積）によって絶縁基板１３（例えば、シリコン、炭化ケイ素、ゲルマニウム、シリコン・ゲルマニウム、ガリウム砒素、またはダイヤモンド）上で半導体材料の層をドーピングするステップ、（例えば、エッチング、リソグラフィまたは平坦化（planarization）によって、）半導体層を形成するステップ、および、荷電敏感配列42の回路44を形成するために半導体層の一部をドーピングするように、活性化半導体層14を形成するために半導体層を修正するステップを含む。ある実施形態では、半導体層は、荷電敏感配列42のためより厚く必要である厚さを有するように堆積され、その結果、バルク半導体部60は、活性化半導体層14の下に提供され、上記の通りに、活性半導体材、より高い感度の断面領域および能力により、チャージを荷電敏感配列42の中へ引き戻すことができる。
【００４６】
[0049]  いくつかの実施形態では、内部連絡スタック16を堆積させるステップ（102）は、活性化半導体層14上に金属層とも称される複数の内部連絡層18を製造するステップからなる。薄い電気絶縁層30（例えば誘電層）は、活性化半導体層14と第1の内部連絡層18との間に堆積される。上記の通りに、荷電敏感配列42のオペレーションに依然として十分な電子経路を提供すると共に、内部連絡スタック16および障壁層22（あるならば）の総厚みは、できるだけ薄くなければならない。このように、いくつかの実施形態では、内部連絡スタック16を堆積させる方法は、活性化半導体層14へ／から十分な電力供給および信号伝達のために同じくらい少ない内部連絡層18を堆積するステップを含む。ある実施形態方法では、2つの内部連絡層18と4つの内部連絡層18との間は、活性化半導体層14に堆積され、他の実施形態方法で、2つの内部連絡層18だけが堆積する。さらに、内部連絡層および中間の絶縁誘電体の集積された厚みは、第２の荷電粒子の著しいフラクションが、検出可能な荷電トラックを生成するのに十分な残りのエネルギーを有する活性化シリコン層に達することを確実にするのに十分薄くなければならない。各々の内部連絡層18は、できるだけ薄くなければならず、製造工場で各々の内部連絡層18を堆積させるために使用される技術は、平面銅二重ダマスク模様の内部連絡技術、タングステン研磨ローカル内部連絡技術、または、平坦化基板アルミニウム内部連絡技術、若しくは、それらの組合せのようなより進歩的な方法であってよい。ある実施形態では、各々の内部連絡層18は、約0.8ミクロン未満の厚みを有し、約0.5ミクロン未満のような値であってよい。ある方法では、内部連絡スタック16は、十分に薄く、その結果、中性子転換層20に生成された第２の荷電粒子36の例えば少なくとも約10%、少なくとも約20%のような、約30%が、検出可能なチャージを生じるために活性化半導体層14の充分なイオン・トラック長を有する。中性子転換層20がboron-10を有する例では、内部連絡スタック16は、約1.5ミクロン未満の厚さを有し、約0.8ミクロンと約1.5ミクロンとの間のような、または約1.2ミクロンのような厚さであってよい。
【００４７】
[0050]  中性子転換層20（106）を堆積させるステップは、中性子転換層20を相互接続スタック16または障壁層22に接着させるために、内部連絡スタック16または障壁層22（あるならば）に接着層（図示せず）を最初に堆積させるステップを含む。中性子転換層20は、中性子転換層20のために選ばれる中性子転換材料を堆積させることができるいかなる方法にもよって堆積できる。例えば、ホウ素10の中性子転換材料が選ばれる場合、中性子転換層20はマグネトロン・スパッタリングによって、または化学蒸着法によって、堆積できる。中性子転換層20を堆積させた後に、中性子転換層20（108）のパターニングは、バイア24およびボンドサイトロケーション26を形成するために実行されることができる。パターニング（108）は、中性子転換層20の堆積をシャドウマスキングを介してもよく、またはエッチン（例えば反応イオンエッチング（reactive ion etching））によってもよく、中性子転換層20の反応イオンエッチングのような、従来の半導体の製造におけるビア２４形成およびボンドサイトロケーション26に関して用いられる典型的な化学を含む。パターニング（108）はまた、電気的ボンドサイトロケーション26がワイヤボンディングまたははんだバンプと互換性を保証するために、図2に示すように電気的ボンドサイトロケーション26を金属化するステップを有する。金属でおおわれた電気的ボンドサイトロケーション26を形成するパターニングは、中性子転換層20を堆積させて、パターニングする前または後に実行することができる。例えば、ボンディングロケーション26をパターニングンするステップは、障壁層22の開口部をパターニングするステップと、ボンドサイトロケーションでアルミニウムまたはAlCuのようなアルミニウム合金などのような適当な再金属化（「remetalization」）層35を堆積させ、ついで、ボンドサイトロケーション２６で再金属化（「remetalization」）層35をアクセス可能にしておくことを保証するために中性子転換層20の堆積をシャドウマスキングするステップを含む。他の例では、金属でおおわれたボンドサイトロケーション26のパターニングは、障壁層22に中性子転換層20を最初に堆積およびパターニングさせ、第２のパシベーション層32を堆積させ、ボンドサイトロケーション26に中性子転換層20の開口部33をパターニングし、ボンドサイトロケーション26で、アルミニウムまたはアルミニウム合金（例えばAlCu）のような適当な再金属化（「remetalization」）層35を堆積させパターニングし、パシベーション層32（図2）により被覆されるように、中性子転換層20を再パッシベーション（repassivating）することにより達成される。
【００４８】
[0051]  方法はまた、中性子転換層20の上に保護層62を堆積させ、パターニングするステップ（110）を含み、該中性子転換層20が、上部金属電気的ボンドサイトロケーション26を絶縁し、中性子転換20層から導線28をワイヤボンディングするために、誘電材料からなってよく、ワイヤボンディングまたははんだバンプするまえに必用であれば、電気的ボンドサイトロケーション26の再金属化（re-metalization）のために表面を提供するために、電気伝導性であってよい。保護層62を堆積した後、保護層62の一部は、プリント回路基板（図示せず）のような、中性子探知器10の外部でボンドサイトロケーション26と別の回路との間に電気的接続を許容するように、図1に示すように開けられる。保護層62は、いかなる適切な技術（例えばエッチング）を使用して、開けられることが可能である。いくつかの実施形態では、ボンドサイトロケーション26と外部回路を接続するための電気伝導表層が、一部の内部連絡層18を再金属化することにより促進され、パッシベーション開口部33をパターニングし、開口部を再パッシベーションし、保護層62が内部連絡層18の少なくとも一部を露出するように開口された後、図２に示すように電気的ボンドサイト26の露出された一部に金属接点層35を堆積することにより、再金属化された電気的ボンドサイト26を形成する。
【００４９】
[0052]  方法はまた、ボンドサイトロケーション26を堆積するステップと、ボンドサイトロケーション26をパターニングするステップと、ボンドサイトロケーション26を外部回路に接続するステップとを有する。ある実施形態では、ボンドサイトロケーション26は、電気伝導金属（例えば銅、アルミニウムまたはAlCu合金）から作られる。ボンドサイトロケーション26のパターニングは、エッチングによってもよい。ある方法では、ボンドサイトロケーション26を外部回路に接続するステップは、ワイヤボンディングプロセスを介し、導線28は、ボールボンディング、溶融ボンディング、または溶融などを介して、ボンドサイトロケーション26に結合される。方法はまた、ボンドサイトロケーション26を外部回路に接続する前に、シリコン窒化物層のようなパシベーション層32を堆積させ、パターニングするステップ（112）を含む。堆積の後、パッシベーション層32の一部、中性子転換層20、および、障壁層22は、ボンドサイトロケーション26をさらすために開けられ、ワイヤボンディングのようなものを介して、ボンドサイトロケーション26を外部回路に接続することを許容する。
【００５０】
[0053]  中性子探知器70の他の実施形態を、図5に示す。図5に示される実施形態では、中性子探知器70は、基板72と、基板72に製造される活性化半導体層74と、活性化半導体層74に堆積された中性子転換層80と、内部連絡層78のスタック76とを有し、中性子転換層80に堆積された、内部連絡スタック76とも称される。ある実施形態では、薄い接触誘電層82は、中性子転換層80と活性化半導体層74との間の電気的接点を防止するのを助けるために、中性子転換層80と活性化半導体層74との間に含まれる。コンタクト誘電層82は、約0.3ミクロンと約0.7ミクロンとの間、たとえば約0.5ミクロンのような厚みを有する。
【００５１】
[0054]  中性子探知器70はまた、ある実施例では、中性子転換層80および接触誘電層82（あるならば）を通って、図5に示すように１またはそれ以上の内部連絡スタック76内に延びる１又はそれ以上の電気伝導バイア84を含む。バイア84は、タングステンまたは銅のような、内部連絡スタック76と活性化半導体層74との間の所望の電気接続を提供できるいかなる材料でもあってもよい。いくつかの実施形態では、中性子探知器70は、中性子転換層80から、内部連絡スタック76に堆積されるパシベーション層94および活性化半導体層74内への中性子転換材料の拡散を防止するのを助けるために、中性子転換層80と活性化半導体層74との間に障壁層（図5には図示せず）を含む。
【００５２】
[0055]  図５に示される実施形態の中性子転換層80が、活性化半導体層74上に薄い接触誘電層82上に、または、活性化半導体層74の上に直接配置されるので、
中性子転換層と活性化半導体層との間の距離を最小化するために、内部連絡スタック76の厚みを最小化することから達成されることができる利点は、図1に関して上に記載された中性子探知器10の内部連絡スタック16と比較して減少する。したがって、図5に示される中性子探知器70によって、内部連絡スタック76が、より厚い内部連絡層78に結果としてなる標準のバックエンド-オブ-ライン（back end-of-line ；BEOL）技術により製造される。BEOLは、一般に、活性化半導体層14の荷電敏感配列42のような半導体層の電気的コンポーネントを相互接続するために内部連絡層を生産する方法を規定する。図1-4の例示の中性子探知器10、11の薄い内部連絡層18を生産するのに必要なそれらより古いBEOL技術の使用は、活性化半導体層74のオペレーションのために必要な電気経路を提供するが、僅かにより厚い内部連絡層78を生成する。その普及と同様に技術の年代のため、以前のBEOL技術のこの使用は、より費用効果的であろう。さらに、図５に示される実施形態は、多くが層78を相互接続するにつれて、内部連絡スタック76が、望まれる厚さと同じ厚さで、同じ多さの内部連絡層78を有することができ、図1に関して上述したように中性子探知器10を有するケースと同様に、中性子転換層80、活性化半導体層74に十分に近いことを確実にするために装置を2つか3つに制限しなければならならないことなく有することができる。
【００５３】
[0056]  中性子探知器70の基板72および活性化半導体層74は、本質的に基板12、13と同様でよく、そして、活性化半導体層14は、中性子探知器10、11に関して、上述されている。基板72は、バルク基板12の類のバルク半導体基板または絶縁体基板13の類の絶縁体基板であってもよい。図5に示される実施形態では、活性化半導体層74は、中性子転換層80から放射される第２の荷電粒子36によって、引き起こされる電荷雲（charge cloud）38の存在を検出する回路88の荷電敏感配列86を含む。中性子転換層80が活性化半導体層74により近いので、必要ないかなる微調整以外の、中性子探知器70の活性化半導体層74は上記した中性子探知器10の活性化半導体層14と実質的に同様であってよい。同様に、厚みおよび堆積方法以外に、中性子探知器80の内部連絡スタック76および中性子探知器10の内部連絡スタック14は、実質的に同じであってよい。内部連絡スタック76は、各々内部連絡電気伝導経路M1、M2および、例えば二酸化ケイ素のような誘電体のような絶縁材料90から成る複数の内部連絡層78を含む。
【００５４】
[0057]  中性子探知器70を作る方法を示し、図7に関して後述する。図７は、図５に示される例示の中性子探知器70を組み立てるための例示の技術の工程系統図である。図7に示される技術では、活性化半導体層74は基板72上に製造され（120）、中性子転換層80は、（例えば、中性子転換材料の化学蒸着法によって）活性化半導体層74上に堆積され（122）、（例えば、タングステンのような材料を介して開口部をエッチングし、満たすことにより）バイア84に関する中性子転換層80の開口部を除去することによるように、活性化半導体層74はパターニングされ（124）、その結果、形成されたバイア８４は、中性子転換層80を介して活性化半導体層74から電気的経路を形成する。図7に示される技術は、内部連絡スタック76を中性子転換層80に堆積するステップ（例えば、標準の市販のBEOL方法によるような）（128）を更に含む。方法は、標準の市販のBEOLおよびパッケージング方法のようなものにより、中性子探知器70をパッケージングすることを更に含むことができる。
【００５５】
[0058]  図7に示される技術では、活性化半導体層74は、図6に関して記載した実施形態技術の基板12または13上に活性化半導体層14を製造するために上述した方法と同じであるか類似の技術を使用して基板72上に製造される（120）。例えば、バルク半導体基板または絶縁体基板上の半導体層として、半導体材料は、堆積することができ、例えば、荷電敏感配列86を形成するために、ドーピングにより修正され得る。
【００５６】
[0059]  図7に示される技術では、中性子転換層80は、図6に示される技術に関して実質的に中性子転換層20を堆積させるのに用いるものと実質的に同じプロセスを使用して堆積できる（122）。例えば、中性子転換層80の堆積は、中性子転換層80を堆積させる前に、活性化半導体層74または接触誘電層82（あるならば）上に接着層（図5では図示せず）を堆積させ、その結果、中性子転換層80は、活性化半導体層74または接触誘電層82に接着する。中性子転換層80は、中性子転換層80に関して選択される中性子転換材料を堆積させることができるいかなる方法によっても堆積することができる。例えば、ホウ素10の中性子転換材料が選択される場合、中性子転換層80は、マグネトロン・スパッタリングによって、または化学蒸着法によって、堆積できる。中性子転換層80を堆積させた後に、中性子転換層80は、例えば、中性子転換層80による電気伝導バイア84を画定するためにパターニングされる（124）。
【００５７】
[0060]  中性子転換層80の堆積の後、中性子探知器70を形成する方法は、中性子転換層80を内部連絡スタック76およびバイア８４から電気的に絶縁するために、誘電層92を堆積させるステップ（126）を含む。次いで、誘電層92は、パターニングされ、平坦化され、中性子転換層80を介して電気伝導バイア84の形成を許容するためにエッチングされることができる。バイア84は、タングステンのような電気伝導材料を備えた誘電層92および中性子転換層80の開口部を満たすことにより形成される。
【００５８】
[0061]  中性子転換層80が堆積され、一つ以上のバイア84が中性子転換層80に形成されたあと、内部連絡スタック76は、中性子転換層80に堆積される。上記の通りに、内部連絡スタック76の厚さが、図５に示される例示の中性子探知器70の活性化半導体層74に達する第２の荷電粒子36のフラクションのファクターではないので、内部連絡スタック76は、所望されるのと同じ多くの内部連絡層78を有し、図1-4に関して記載されている中性子探知器10の内部連絡スタック16より厚い。したがって、内部連絡スタック76を形成する内部連絡層78は、いかなる標準の商業的なBEOLプロセスによってでも堆積され得る。いくつかの実施形態では、内部連絡層78を堆積させるのに用いるBEOLプロセスは、銅又はアルミニウム・ベースのプロセスであるが、プロセスは、コストを釣り合わせるために必要なリソグラフィ条件および中性子探知器70の感度に基づいて選ばれる。図5に示される実施形態中性子探知器70を組み立てるための図7に示される技術は、内部連絡スタック76（130）に従って堆積され、パシベーション層94を作ることを更に含む。
【００５９】
[0062]  種々の実施形態を記載してきた。これらおよび他の実施形態は、以下の特許請求の範囲の範囲内にある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
2011158475000001.pdf