(57)【要約】【課題】基板内への電磁波の伝搬を低減可能であり、簡便な方法で形成できる素子を提供する。【解決手段】本発明に係る所定の電磁波を発振または検出する素子は、ループ状アンテナを一方の端面に有する筒型誘電体部と、前記筒型誘電体部の前記一方の端面とは異なる端面と接続される誘電体部と、前記誘電体部と基板との間に配置される、前記電磁波を反射する電極部と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の電磁波を発振または検出する素子であって、
ループ状アンテナを一方の端面に有する筒型誘電体部と、
前記筒型誘電体部の前記一方の端面とは異なる端面と接続される誘電体部と、
前記誘電体部と基板との間に配置される、前記電磁波を反射する電極部と、
を有する、
ことを特徴とする素子。
【請求項２】
前記筒型誘電体部の前記一方の端面に、前記ループ状アンテナと電気的に接続される電子素子をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の素子。
【請求項３】
前記筒型誘電体部、および前記誘電体部は、ＳｉまたはＧａＡｓまたはＩｎＰから構成される半導体である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の素子。
【請求項４】
前記筒型誘電体部の厚さは、前記所定の電磁波が前記ループ状アンテナを伝搬する際の波長の１／８以上である、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の素子。
【請求項５】
前記筒型誘電体部と前記電極部との距離は、前記所定の電磁波が前記ループ状アンテナを伝搬する際の波長の１／８以下である、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の素子。
【請求項６】
前記ループ状アンテナと前記電極部との距離は、前記所定の電磁波が前記ループ状アンテナを伝搬する際の波長の１／８以上である、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の素子。
【請求項７】
前記ループ状アンテナと前記電極部との距離は、前記所定の電磁波が前記ループ状アンテナを伝搬する際の波長の１／４である、
ことを特徴とする請求項６に記載の素子。
【請求項８】
前記誘電体部は、有底筒型形状であり、底面外側部が前記電極部と接合し、前記筒型誘電体部を囲むように配置されている、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の素子。
【請求項９】
前記誘電体部の開口部側の端面と接合されている第２の電極部を有する、
ことを特徴とする請求項８に記載の素子。
【請求項１０】
前記ループ状アンテナと前記誘電体部の前記端面との距離は、前記所定の電磁波が前記ループ状アンテナを伝搬する際の波長の１／８以上である、
ことを特徴とする請求項８または９に記載の素子。
【請求項１１】
前記ループ状アンテナに電力を供給するための給電用配線と、
前記ループ状アンテナから出力される信号を取り出すための信号取り出し用配線と、
前記給電用配線または前記信号取り出し用配線を支えるための、前記筒型誘電体部と前記誘電体部とを接合する複数の接続誘電体部と、
をさらに有し、
前記給電用配線および前記信号取り出し用配線は、前記ループ状アンテナにおける前記
所定の電磁波の電界が最小の位置と接続している、
ことを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の素子。
【請求項１２】
前記所定の電磁波は、３０ＧＨｚ乃至３０ＴＨｚの範囲に周波数が含まれる電磁波である、
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の素子。
【請求項１３】
所定の電磁波を発振または検出する素子の製造方法であって、
半導体基板の第１面上に電子素子を作製するステップと、
前記半導体基板の第１面とは反対の面である第２面に、電極部を形成するステップと、
前記電極部の前記半導体基板と接合されている面と反対の面に、前記半導体基板とは異なる基板を接合するステップと、
前記半導体基板の第１面上に電子素子と電気的に接続されるループ状アンテナを形成するステップと、
前記半導体基板をエッチングすることによって、
前記ループ状アンテナを一方の端面に有する筒型誘電体部と、
前記筒型誘電体部の前記一方の端面とは異なる端面と接続される誘電体部と、
を形成するステップと、
を有する、
ことを特徴とする製造方法。
【請求項１４】
前記電極部が形成される前に、前記半導体基板の厚さを、前記所定の電磁波が前記ループ状アンテナを伝搬する際の波長の１／４の長さにする、前記半導体基板を削るステップをさらに有する、
ことを特徴とする請求項１３に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子、素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
テラヘルツ波は、ミリ波からテラヘルツ波領域（３０ＧＨｚ乃至３０ＴＨｚ）のうちの任意の周波数帯域を有する電磁波（電波）である。画像形成装置（イメージング装置）では、このテラヘルツ波を検出可能な電磁波センサをアレイ状に配列し、その前方に焦点レンズを配置することによって、テラヘルツ波領域において画像（イメージ）を取得することができる。また、テラヘルツ波領域における画像取得は種々の分野で有用である。例えば、テラヘルツ波は、布や生地などを透過するが金属を容易には透過しないため、テラヘルツ波を用いた画像形成装置は、秘匿した武器の探知などのセキュリティ分野で有用である。また、医療分野でも有用である。例えば、癌組織と健康な組織とはテラヘルツ波に対する屈折率が異なるため、テラヘルツ波領域における生体組織の画像形成は患者の癌細胞を検出することにおいて有用である。
【０００３】
また、数百のセンサを単一の半導体基板に集積化することが行われている。ここで、センサアレイを用いる画像形成（イメージング）では、所定の位置のセンサで検知されるべき情報が他の位置のセンサでは検知されないことが重要である。これは、検知すべきでない情報により、ユーザが意図したものとは異なる画像が取得されるからである。また、半導体の誘電率は通常、センサを取り囲んでいる空気の誘電率より大きい。その結果、半導体基板に集積化されたセンサのアンテナに係わる受信・放射エネルギーは、空気中より基板を伝搬する比率が大きい傾向がある。そして、通常、半導体基板は平板状であるので、基板を伝搬するエネルギーは基板モードすなわち共鳴モードをとり、センサに対するエネルギー伝搬が意図したものと異なるという事態が発生する。また、こうした事態は、取得する画像の歪みを発生し易い。このような事態に対処すべく、特許文献１ではアンテナの下の凹部内壁に設けられる反射板により、基板内への電磁波の伝搬を低減させる検出素子（電磁波検出・発生装置）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−４４６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１では、凹部を形成し、その上にアンテナを設置する必要があるためにアンテナを支持する方法が必要である。つまり、特許文献１では、アンテナを保持するために凹部を樹脂などで充填する必要がある。しかしながら、樹脂の線膨張率と基板の線膨張率の差があり、樹脂と基板間でクラックが生じる可能性があるため、特許文献１に係る素子（検出素子）は形成が容易でなかった。
【０００６】
上述を鑑みて、本発明は、基板内への電磁波の伝搬を低減可能であり、簡便な方法で形成できる素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る第１の態様は、
所定の電磁波を発振または検出する素子であって
ループ状アンテナを一方の端面に有する筒型誘電体部と、
前記筒型誘電体部の前記一方の端面とは異なる端面と接続される誘電体部と、
前記誘電体部と基板との間に配置される、前記電磁波を反射する電極部と、
を有する、
ことを特徴とする素子である。
【０００８】
本発明に係る第２の態様は、
所定の電磁波を発振または検出する素子の製造方法であって、
半導体基板の第１面上に電子素子を作製するステップと、
前記半導体基板の第１面とは反対の面である第２面に、電極部を形成するステップと、
前記電極部の前記半導体基板と接合されている面と反対の面に、前記半導体基板とは異なる基板を接合するステップと、
前記半導体基板の第１面上に電子素子と電気的に接続されるループ状アンテナを形成するステップと、
前記半導体基板をエッチングすることによって、
前記ループ状アンテナを一方の端面に有する筒型誘電体部と、
前記筒型誘電体部の前記一方の端面とは異なる端面と接続される誘電体部と、
を形成するステップと、
を有する、
ことを特徴とする製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、基板内への電磁波の伝搬を低減可能であり、簡便な方法で形成できる素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１に係る検出素子を示す図
【図２】実施形態１に係る筒型誘電体部の厚さと入力インピーダンスの関係を示す図
【図３】実施形態１に係る筒型誘電体部の厚さとアンテナの放射パターンを示す図
【図４】変形例１に係る検出素子を示す図
【図５】変形例１に係る放射電力の変化を示す図
【図６】変形例１に係る接続誘電体部を有する検出素子を示す図
【図７】変形例１に係るアンテナの放射パターンを示す図
【図８】変形例１に係る検出素子の作製工程を示すフローチャート
【図９】変形例１に係る各作製工程における検出素子を示す図
【図１０】変形例１に係る各作製工程における検出素子を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
従来、テラヘルツ領域の電磁波を検出する検出素子（検出装置）の動作原理については幾つかのものが提案されている。１つの原理では、検出素子を包囲する媒体（例えば空気）を伝播する電磁波をアンテナによって集め、整流素子を含む電子素子により、高い周波数領域の信号を低い周波数領域の信号に変換する。この低い周波数の信号は、一般的な電子素子によって容易に扱うことができる。また、テラヘルツ領域の整流素子としては、ショトキーバリアダイオード（ＳＢＤ）、プラズモン型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などを用いることができる。
【００１２】
ここで、ショットキーバリアダイオードなど整流素子を含む電子素子はシリコン基板などに形成されるため、アンテナもシリコン基板上に形成する必要がある。しかしながら、アンテナを包囲する媒体（通常、空気や真空）より大きい誘電率を持つシリコン基板などに接してアンテナを設けるとき、アンテナの指向性は誘電率の高いシリコン基板の方向となる。例えば、電磁波の放射の場合で考えると、アンテナから放射されるエネルギーの多
くはシリコン基板内に放射される。このアンテナの指向性を制御する方法として、アンテナとシリコン基板の間に反射板を設置する方法が特許文献１で提案されている。この方法では、反射板を設置するために、基板に凹部を形成し、凹部を樹脂などで埋め戻すという煩雑な工程が必要である。更に樹脂と基板の熱膨張係数の差が大きいため、基板と樹脂間でクラックが生じてしまう問題がある。そこで、以下では、アンテナの指向性を制御し、且つ樹脂の埋戻し工程を必要としない、簡便（容易）に形成（製造；生成）することのできる素子の構造を示す。
【００１３】
＜実施形態１＞
以下では、実施形態１に係るテラヘルツ領域の電磁波を検出する検出素子１００（電磁波検出・発生装置）について、図１（Ａ）、図１（Ｂ）を用いて説明する。図１（Ａ）は、検出素子１００の外観を示す鳥瞰図である。図１（Ｂ）は、基板１０１と平行な方向から見た場合の検出素子１００の透視図である。
【００１４】
本実施形態に係る検出素子１００は、基板１０１、電極部１０２、誘電体部１０３、筒型誘電体部１０４、ループ状アンテナ１０５、電子素子１０６により構成される。ここで、検出素子１００が検出する電磁波は、図１（Ａ）が示すように、ループ状アンテナ１０５の平面に対して、当該平面と垂直方向でかつ基板１０１が配置される方向の反対の方向から入射される。以下では、当該電磁波が入射される方向（入射方向）を、「上」と称して説明をする。よって、電磁波の入射方向を「上」とすると、検出素子１００においては、ループ状アンテナ１０５および電子素子１０６、筒型誘電体部１０４、誘電体部１０３、電極部１０２、基板１０１の順に上から配置されている。
【００１５】
電子素子１０６は、テラヘルツ領域の周波数の信号（電磁波）を、その周波数よりも低い周波数領域の信号に変換するショトキーバリアダイオードなどの整流素子を含む電子回路である。ショトキーバリアダイオードは、シリコンないしＩＩＩ−Ｖ半導体材料など様々な半導体で作製できる。
【００１６】
ループ状アンテナ１０５は、電子素子１０６と電気的に接続されており、検出素子１００に入射される電磁波を受信する。本実施形態では、ループ状アンテナ１０５は円形状のループ形状を示すが、ループ形状としては、方形状、三角形状など、種々のものを用いてもよい。ループ状アンテナ１０５の長さ（全長）は、動作周波数において、ループ状アンテナ１０５が反共振周波数で共振できるように設定される。例えば、ループ状アンテナ１０５の長さは、ループ状アンテナ１０５において共振する電磁波の波長（共振波長）λ０の３／２倍である。なお、ループ状アンテナ１０５の共振波長λ０は、ループ状アンテナ１０５により受信される電磁波が当該アンテナを伝搬する際の波長であり、ループ状アンテナ１０５中の電流の波長でもある。この場合、ループ状アンテナ１０５の共振波長λ０は、シリコン基板を伝播する電磁波の波長などに基づいて決定できる。
【００１７】
また、シリコン基板を伝播する電磁波の波長は、電磁波の周波数と材料の誘電率に依存する。本実施形態では、シリコン基板である筒型誘電体部１０４上には、絶縁膜などが形成されている。絶縁膜には、例えば、二酸化シリコンや窒化シリコンを用いることができる。従って、ループ状アンテナ１０５の共振波長λ０は、ループ状アンテナ１０５を包囲するシリコン基板や絶縁体などの誘電率を合成したものにより規定される。また、本実施形態では、ループ状アンテナ１０５は、ループに切れ目が存在しており、ループの一部が切れている。
【００１８】
誘電体部１０３および筒型誘電体部１０４は、電子素子１０６およびループ状アンテナ１０５が集積化されるシリコン基板などを加工して形成されている。具体的には、誘電体部１０３および筒型誘電体部１０４は、ＳｉやＧａＡｓやＩｎＰから構成される半導体で
ある。なお、誘電体部１０３と筒型誘電体部１０４とは、本実施形態では同じ素材により構成されているものとするが、互いに異なる素材により構成されていてもよい。具体的には、本実施形態では、１つのシリコン基板を加工することによって、誘電体部１０３と筒型誘電体部１０４とが形成される。つまり、本実施形態では、誘電体部１０３と筒型誘電体部１０４とは、１つの誘電体であるともいえる。誘電体部１０３は、筒型誘電体部１０４と電極部１０２との間に形成される誘電体である。なお、本実施形態では、誘電体部１０３は円柱状に形成されているが、これに限らず、例えば直方体や多角柱などの基板１０１や電極部１０２に応じた任意の形状でよい。
【００１９】
筒型誘電体部１０４は、絶縁膜を介して、ループ状アンテナ１０５の下に形成されている円筒構造の誘電体である。具体的には、筒型誘電体部１０４は、上端面がループ状アンテナ１０５と接続しており、これとは反対の下端面が誘電体部１０３と接続している。従って、本実施形態では、筒型誘電体部１０４は、ループ状アンテナ１０５および電子素子１０６を一方の端面に有しているともいえる。筒型誘電体部１０４の円筒構造によれば、ループ状アンテナ１０５に集められた電磁波を伝搬し、電極部１０２に導く導波効果がある。このため、筒型誘電体部１０４は所望の電磁波を十分透過する材料が望ましい。例えば、高抵抗のシリコンないしＩＩＩ−Ｖ半導体などが好適である。また、筒型誘電体部１０４に電磁波の導波効果を持たせるために、筒型誘電体部１０４を包囲する媒体の屈折率は、筒型誘電体部１０４の屈折率より十分小さい材料、例えば空気、二酸化シリコンなどを用いることが望ましい。また、円筒構造によって、筒型誘電体部１０４は、ループ状アンテナ１０５の放射パターンを整えることもできる。なお、筒型誘電体部１０４は、本実施形態では円筒構造であるが、閉構造であれば任意の形状でよい。
【００２０】
電極部１０２は、入射された電磁波の一部を反射することにより、電磁波を再び筒型誘電体部１０４に伝搬させて、外部へ放射する反射板である。電極部１０２は、誘電体部１０３と基板１０１との間に配置される。ここで、筒型誘電体部１０４の厚さ（高さ）Ｄ１がλ０／８未満と短く、誘電体部１０３の厚さ（高さ）Ｄ２がλ０／８より厚い場合などでは、誘電体部１０３内を電磁波が伝搬して隣接素子に影響を及ぼす、いわゆるクロストークが発生しやすい。このため、筒型誘電体部１０４の厚さＤ１はλ０／８以上（λ０の１／８以上）と充分に長く、誘電体部１０３の厚さＤ２はλ０／８以下（λ０の１／８以下）と充分に薄いことが望ましい。なお、筒型誘電体部１０４の厚さＤ１および誘電体部１０３の厚さＤ２のそれぞれは、図１（Ｂ）が示すように、筒型誘電体部１０４および誘電体部１０３の上下方向の長さを示している。また、本実施形態では、電極部１０２は円状（薄い円柱状）に形成されているが、基板１０１への電磁波の伝播を遮断することができれば、例えば長方形や多角形などの任意の形状でよい。なお、誘電体部１０３の厚さＤ２は、本実施形態では、筒型誘電体部１０４と電極部１０２との距離（最短距離）であるということもできる。
【００２１】
また、上述のように、筒型誘電体部１０４の厚さＤ１をλ０／８以上とし、誘電体部１０３の厚さＤ２をλ０／８以下とする条件によれば、Ｄ１＋Ｄ２であるループ状アンテナ１０５と電極部１０２との距離は、λ０／８以上であることが望ましいことが分かる。さらに、電極部１０２より反射する電磁波と直接入射される電磁波とが、ループ状アンテナ１０５において同位相になるように、ループ状アンテナ１０５は電極部１０２からλ０／４（λ０の１／４）程度離して設置することが望ましい。つまり、筒型誘電体部１０４の厚さＤ１と誘電体部１０３の厚さＤ２との合計の厚みＤはλ０／４程度とするとよい。なお、筒型誘電体部１０４の厚さＤ１と誘電体部１０３の厚さＤ２との合計の厚みＤ、ループ状アンテナ１０５の断面積などによって電子素子１０６との入力インピーダンスが調整できる。
【００２２】
本実施形態では、基板１０１上に、電極部１０２と誘電体部１０３と筒型誘電体部１０
４とループ状アンテナ１０５とを構成することによって検出素子を生成することができ、樹脂による埋め戻し等の処理がないため、検出素子の形成が容易である。また、電極部１０２によって電磁波を反射することができ、筒型誘電体部１０４の筒型構造によってループ状アンテナ１０５の放射パターンが整えられることができるため、基板１０１内への電磁波の伝搬を低減することが可能である。
【００２３】
（Ｄ１およびＤ２について）
以下、本実施形態に係る検出素子１００の筒型誘電体部１０４の厚さＤ１および誘電体部１０３の厚さＤ２が、ループ状アンテナ１０５に与える影響について具体的な数値を用いて説明する。なお、以下では、電磁波の周波数＝５００ＧＨｚであり、ループ状アンテナ１０５の共振波長λ０＝２６０μｍとする。
【００２４】
図２は、ループ状アンテナ１０５が共振する反共振周波数の電磁波が入射される場合における、筒型誘電体部１０４の厚さＤ１とループ状アンテナ１０５の入力インピーダンスとの関係を示している。このとき、誘電体部１０３の厚さＤ２は２０μｍに固定している。図２によれば、Ｄ１の値が大きいほど、ループ状アンテナ１０５の入力インピーダンスが小さいことが分かる。従って、Ｄ１を調整することによってアンテナの入力インピーダンスを調整することにより、例えば、電子素子１０６とループ状アンテナ１０５間のインピーダンスを整合させることができる。なお、このようなインピーダンス整合をおこなうことによれば、電子素子１０６とループ状アンテナ１０５間の電流の反射を抑えることが可能である。
【００２５】
図３は、Ｄ１＝４５μｍかつＤ２＝２０μｍの場合および、Ｄ１＝２５μｍかつＤ２＝４０μｍの場合のループ状アンテナ１０５（電磁波）の放射パターンを２つ示している。具体的には、図３において、Ｄ１＝４５μｍかつＤ２＝２０μｍである場合の放射パターンが、太線で示されており、Ｄ１＝２５μｍかつＤ２＝４０μｍである場合の放射パターンが破線で示されている。なお、図３では、ループ状アンテナ１０５の重心（中心）を原点として基板１０１に対してアンテナ側の法線方向を０°としている。つまり、本実施形態では、０°とは「下」から「上」へ向かう方向を示す。このように、Ｄ１に対してＤ２を小さくすることにより、０°方向のアンテナゲインが向上することによって、電磁波の放射の指向性が上がる。つまり、Ｄ＝Ｄ１＋Ｄ２＝６５μｍで同じである場合において、Ｄ１とＤ２の比率に応じて、電磁波の放射の指向性が異なることが分かる。
【００２６】
例えば、Ｄ＝Ｄ１＋Ｄ２をλ０／４と同じ長さである６５μｍで固定し、Ｄ２を５μｍから６０μｍまで変化させた場合、電磁波の放射角度が広がっていき、徐々に基板１０１内への電磁波の放射が大きくなる。なお、Ｄ２がλ０／８以下の場合には、基板１０１内への電磁波の放射は、ほとんどない。
【００２７】
このように、筒型誘電体部１０４の厚さＤ１および誘電体部１０３の厚さＤ２を変更することにより、アンテナの指向性を制御することができる。
【００２８】
（変形例１）
実施形態１では、基本的な構成を有する検出素子について説明したが、本変形例では、より実用的な検出素子について説明する。具体的には、本変形例では、アンテナ構造の外部と整流素子とを結ぶ配線を配置する場合に好適な検出素子２００について説明する。これは、アンテナをアレイ配置する場合、信号の読み出し回路などが必要であるためである。
【００２９】
図４（Ａ）は、本実施形態に係る検出素子２００の外観を示す鳥瞰図である。また、図４（Ｂ）は、ループ状アンテナ１０５の重心を通るように、ループ状アンテナ１０５の平
面の垂直方向（上下方向）に検出素子２００を切断する断面図である。本変形例に係る検出素子２００は、実施形態１に係る検出素子１００と同様に、基板１０１、電極部１０２、ループ状アンテナ１０５、電子素子１０６を有する。一方、筒型誘電体部１０４は、誘電体部１０３ではなく第２の誘電体部１０７に接続される。また、本変形例に係る検出素子２００は、ループ状アンテナ１０５のループ形状部分から一定距離離れた位置に、第２の電極部１０８を有する。
【００３０】
第２の誘電体部１０７は、図４（Ａ）および図４（Ｂ）が示すように、実施形態１における誘電体部１０３と同様に、筒型誘電体部１０４と電極部１０２とを接続するという役割を有する。つまり、第２の誘電体部１０７は、筒型誘電体部１０４を囲うように、誘電体部１０３を有底筒型形状に変更（変形）したものであるといえる。ここで、誘電体部１０３の底面外側部が電極部１０２と接合されている。また、本変形例では、第２の誘電体部１０７の厚さがループ状アンテナ１０５と電極部１０２との距離と同じであるため、Ｄ１＋Ｄ２と定義する。なお、Ｄ１は、実施形態１と同様に筒型誘電体部１０４の厚さである。
【００３１】
第２の電極部１０８は、第２の誘電体部１０７の開口部側の端面上に形成（接合）されており、電磁波の放射方向が乱れることを抑制する。具体的には、第２の電極部１０８によれば、電磁波の放射方向が基板１０１に対して平行方向になることを防ぐことができる。
【００３２】
ここで、ループ状アンテナ１０５において共振する電磁波は周囲の空間にも電界を形成している。従って、ループ状アンテナ１０５の外周部に構造体を設置する場合、ループ状アンテナ１０５において共振する電磁波の挙動を当該構造体によって乱さないことが重要である。そこで、本変形例では、この周囲の空間に広がった電界の状態を乱さないために、第２の誘電体部１０７および第２の電極部１０８は、ループ状アンテナ１０５のループ形状部分から、ある程度以上の距離がある必要がある。
【００３３】
図５は、ループ状アンテナ１０５のループ形状部分と第２の誘電体部１０７との距離Ｌ１と、ループ状アンテナ１０５における電磁波の放射電力との関係を示す。具体的には、横軸の値が大きいほど距離Ｌ１が大きいことを示しており、縦軸の値が大きいほど放射電力が強いことを示している。なお、本変形例においても、実施形態１と同様に電磁波の周波数は５００ＧＨｚであるとして、放射電力が算出されている。図５に示す通り、電磁波の周波数が５００ＧＨｚである場合において、距離Ｌ１がλ０／４である６５μｍ未満に減少すると急激に電磁波の放射電力が弱まる。このため、ループ状アンテナ１０５と第２の誘電体部１０７の距離Ｌ１はλ０／４以上離すことが望ましい。なお、距離Ｌ１がλ０／８である３２．５μｍである場合においては、距離Ｌ１がλ０／４の場合における電磁波の放射電力の約１／５である。従って、電磁波の放射電力が小さくても、検出素子２００の大きさを抑えたい場合などには、距離Ｌ１はλ０／４以下でありλ０／８以上であってもよい。
【００３４】
また、検出素子２００は、さらにループ状アンテナ１０５と信号の読み出し回路（不図示）とを結ぶような接続配線１１０を有していてもよい。図６は、接続配線１１０を有する検出素子２００を電磁波の入射方向（上方向）から見た図を示す。接続配線１１０は、ループ状アンテナ１０５において共振する電磁波の状態を乱さないように、ループ状アンテナ１０５の電界の節に接続する必要がある。ここで、電界の節とは、ループ状アンテナ１０５において共振する電磁波の電界が最小になる位置である。また、本変形例では、接続配線１１０を支えるために、筒型誘電体部１０４と第２の誘電体部１０７との接続する複数の接続誘電体部１０９が形成される。
【００３５】
また、本変形例では、ループ状アンテナ１０５は、３λ０／２の長さのアンテナをループ状に曲げた構造を形成している。さらに詳細には、ループ状アンテナ１０５は、λ０とλ０／２との長さに電子素子１０６によって分割されており、電子素子１０６とそれぞれが接続されている。従って、分割されたループ状アンテナ１０５それぞれにおいて共振している電磁波の電界の節に接続誘電体部１０９および接続配線１１０が設置される。なお、接続誘電体部１０９および接続配線１１０は、ループ状アンテナ１０５と筒型誘電体部１０４と同時に形成することができる。このように、接続誘電体部１０９を設置することによって、ループ状アンテナ１０５に電力を供給するための給電用配線や、ループ状アンテナ１０５により出力される信号を取り出すための信号取り出し用配線を、接続配線１１０として用いることができる。つまり、例えば、１つの接続誘電体部１０９上に給電用配線を配置し、他の１つの接続誘電体部１０９に信号取り出し配線を配置することができる。また、接続配線１１０は、接続誘電体部１０９上に形成されるため、段差によって生じる配線の段切れを防止することができる。
【００３６】
このような、第２の誘電体部１０７を有し、第２の誘電体部１０７とループ状アンテナ１０５のループ形状部分との距離Ｌ１がλ０／４以上である検出素子２００であれば、ループ状アンテナ１０５（電磁波）の放射パターンが乱れない。図７は、筒型誘電体部１０４の厚さＤ１が４５μｍ、ループ状アンテナ１０５と電極部１０２との距離が２０μｍ、距離Ｌ１が６５μｍである検出素子２００であり、上述のように接続配線１１０が配置されるループ状アンテナ１０５の放射パターンを示している。つまり、本変形例に係る検出素子２００のような構成であれば、図７に示す通り、接続配線１１０によって、アンテナの指向性は乱れない。従って、本変形例によれば、ループ状アンテナ１０５と信号の読み出し回路（不図示）とを結ぶような接続配線１１０を有する半導体素子においても、電磁波の受信感度の低下を抑制することができる。
【００３７】
＜検出素子の作製（製造；生成）方法＞
次に、変形例１に係る検出素子２００の作製方法（生成方法；製造方法）について、図８の作製工程を示すフローチャート、および図９（Ａ）〜（Ｄ）、図１０（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明する。ここで、図９（Ａ）〜図９（Ｄ）および図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）はそれぞれ、各作製工程における検出素子２００の鳥瞰図を示している。なお、以下の作製方法は、人である作製者がおこなうものとして説明するが、形成装置などの機械によって作製されてもよい。
【００３８】
Ｓ１００１において、図９（Ａ）が示すように、作製者は、整流特性を有する（含む）電子素子１０６としてショットキーバリアダイオードを、既知の半導体デバイス工程によって半導体基板であるシリコン基板１１１の表面（第１面）に作製する。ここで、シリコン基板１１１に限らず、ＳｉやＧａＡｓやＩｎＰから構成される半導体基板を用いてもよい。
【００３９】
Ｓ１００２において、図９（Ｂ）が示すように、作製者は、シリコン基板１１１の薄膜化をするために、シリコン基板１１１の表面に仮固定用の接着剤１１２を塗布し、サポート用基板１１３と貼りあわせる。
【００４０】
Ｓ１００３において、図９（Ｃ）が示すように、作製者は、シリコン基板１１１の裏面（第２面）をバックグラインド装置などで規定の厚さまで削る。本変形例では、作製者は、シリコン基板１１１の厚さをλ０／４＝６５μｍとするように削る。なお、シリコン基板１１１の厚さは必ずしもλ０／４である必要はなく、λ０／８以上であればよい。
【００４１】
Ｓ１００４において、図９（Ｄ）が示すように、作製者は、シリコン基板１１１の裏面に電極部１０２として、導電性の高い金属反射膜、例えば、アルミニウムとチタンの積層
膜などをスパッタリング装置などで形成する。この際、作製者は、電極部１０２における保護膜および、接合用の膜として二酸化ケイ素を、プラズマＣＶＤなどで形成する。なお、二酸化ケイ素に替えて、ＳｉＮやＳｉＯＮなどの絶縁材料を用いてもよい。
【００４２】
Ｓ１００５において、図１０（Ａ）が示すように、作製者は、基板１０１として、シリコン基板、二酸化ケイ素膜を形成したシリコン基板、その他、ガラスや石英などから構成される基板を用意する。ここで、読み出し回路などを形成したシリコン基板を基板１０１として用いることによって、基板１０１と電子素子１０６との接続により、信号の読み出しを行うことができる。そして、作製者は、基板１０１の表面（第１面）とシリコン基板１１１の裏面とを、電極部１０２を挟むように接合する。なお、接合に関しては、ＳｉＯ−ＳｉＯ、ＳｉＯ−Ｓｉなどの直接接合、接続面に金属膜を形成する金属−金属接合や、接着剤による接合でもよい。また、バンプ（接続電極）による配線接続を兼ねてもよい。つまり、Ｓ１００５では、作製者は、シリコン基板１１１と接合されている電極部１０２の面と反対の面に、基板１０１を接合している。
【００４３】
Ｓ１００６において、図１０（Ｂ）が示すように、作製者は、サポート用基板１１３および仮固定用の接着剤１１２を検出素子２００から除去する（剥がす）。
【００４４】
Ｓ１００７において、図１０（Ｃ）が示すように、作製者は、ショットキーバリアダイオードの電極上にスパッタリング、フォトリソ工程などによってループ状アンテナ１０５を形成し、電子素子１０６とループ状アンテナ１０５とを電気的に接続する。つまり、作製者は、シリコン基板１１１の表面に、ループ状アンテナ１０５を形成する。ここで、作製者は、電極部１０２と同じ素材を用いて、第２の電極部１０８を作製してもよい。また、Ｓ１００７において、作製者は、接続誘電体部１０９および接続配線１１０を作製してもよい。
【００４５】
Ｓ１００８において、図１０（Ｄ）が示すように、作製者は、フォトリソ工程とボッシュ法によるエッチング工程とによって、シリコン基板１１１を加工することにより、筒型誘電体部１０４と第２の誘電体部１０７を形成する。つまり、作製者は、シリコン基板１１１の一部を除去することによって、筒型誘電体部１０４と第２の誘電体部１０７とを作製する。なお、本変形例では筒型誘電体部１０４の厚さＤ１は４５μｍである。なお、第２の誘電体部１０７のように半円筒状に作製する必要はなく、誘電体部１０３のように円柱形状に作製してもよい。つまり、作製者は、シリコン基板１１１に対して加工する箇所を変更することによって、実施形態１に係る検出素子１００を作製することも可能である。
【００４６】
このようにループ状アンテナと筒型誘電体部を形成することによって、樹脂による埋戻し工程のないアンテナを作製することができるため、簡便に（容易に）検出素子を作製することができる。また、筒型誘電体および好適な位置に配置される電極部（反射板）によって、アンテナの放射パターンが整えられるため、基板内への電磁波の伝搬を低減することができる。
【００４７】
また、電子素子１０６として、電磁波を発振する電子素子を用いることにより、上述の実施形態や変形例の検出素子１００を、テラヘルツ領域の電磁波を発振する発振素子（発振器）とすることも可能である。つまり、上述の実施形態や変形例は、電磁波を発振または受信する素子に適用可能である。なお、発振素子の作製方法（製造方法）も、上述に示した受信素子の製造方法と同様である。また、発振素子とする形態においても、特許文献１に記載のように、凹部を樹脂で充填する必要がないため、本発明の課題を解決することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態と実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態と実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。例えば、上述の検出素子の作製方法を形成装置やコンピュータが実行するためのプログラムにも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１００：検出素子，１０１：基板，１０２：電極部，１０３：誘電体部
１０４：筒型誘電体部，１０５：ループ状アンテナ 
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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