【手続補正書】
【提出日】平成28年11月11日(2016.11.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを有する電磁波検出・発生装置であって、
第１のアンテナは、第１の受信・放射要素と、前記第１の受信・放射要素と電気的に接続された第１の電子素子を含んで、第１の周波数帯に対して感度があり、
第２のアンテナは、第２の受信・放射要素と、前記第２の受信・放射要素と電気的に接続された第２の電子素子を含んで、第２の周波数帯に対して感度があり、
前記第２の受信・放射要素の少なくとも一部は、前記第１の受信・放射要素の内側に配置されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
半導体基板と、前記半導体基板の表面に形成された凹部と、を有し、
前記第１の受信・放射要素の一部は前記凹部の上部にあり、前記第１の受信・放射要素の他部は前記半導体基板上にあり、
前記第１の電子素子は前記半導体基板に設けられ、
前記第２の受信・放射要素の一部は前記凹部の上部にあり、前記第２の受信・放射要素の他部は前記半導体基板上にあり、
前記第２の電子素子は前記半導体基板に設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第２の受信・放射要素の全部が、前記第１の受信・放射要素の内側に配置されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の受信・放射要素の形状は、共に、線状のループ形状である、
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記ループ形状の第１及び第２の受信・放射要素は、共に、第２反共振周波数の付近で励起される、
ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記ループ形状の第１及び第２の受信・放射要素は、互いに、電流が最大である電磁界の節の所で電気的に結合されている、
ことを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】
前記第２の受信・放射要素は、電流が最小の位置で前記第１の受信・放射要素と空間的に交差している、
ことを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
【請求項８】
前記ループ形状の第１及び第２の受信・放射要素は、互いに、電気的に非結合である、
ことを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
【請求項９】
前記第１及び第２の受信・放射要素の形状は、それぞれ、平面的である、
ことを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２の受信・放射要素が配置される平面は互いに平行である、
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２の受信・放射要素の配置される平面は、最小の動作周波数に対応する波長の１／１０以下の距離だけ離れている、
ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２の受信・放射要素は同一の平面内に配置されている、
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１及び第２のアンテナは、それぞれ、偏光方向の異なる直線偏光を放射ないし受信する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１及び第２のアンテナの動作周波数は同じである、
ことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１及び第２の受信・放射要素は同じ長さのループ形状を有する、
ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記凹部は物質で充填されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項１７】
前記凹部の縁の前記基板の部分から前記凹部の方に突出して、前記第１及び第２の電子素子の少なくとも一方を支持する支持部が設けられている、
ことを特徴とする請求項２または１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記凹部の中に、前記第１及び第２の電子素子の少なくとも一方を支持する柱状部が設けられている、
ことを特徴とする請求項２または１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記第２の電子素子に対する支持部は、電流が最小である前記第１の受信・放射要素の位置で前記第１のアンテナと交差している、
ことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記電子素子は整流素子である、
ことを特徴とする請求項１から１９の何れか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記電子素子は発振素子である、
ことを特徴とする請求項１から１９の何れか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記電磁波は、０．１テラヘルツから１０テラヘルツの間の周波数の成分を含む、
ことを特徴とする請求項１から２１の何れか１項に記載の装置。
【請求項２３】
前記第１及び第２の受信・放射要素は、カットないし信号取り出し部を有する、
ことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
第１の電磁波検出・発生装置及び第２の電磁波検出・発生装置を有し、前記第１の電磁波検出・発生装置及び前記第２の電磁波検出・発生装置のそれぞれは、請求項１から２３のいずれか一項に記載の装置であり、
前記第１の電磁波検出・発生装置は、大きい方の周波数に感度があるアンテナは第１の偏光に感度があり、小さい方の周波数に感度があるアンテナは第２の偏光に感度があり、
前記第２の電磁波検出・発生装置は、前記小さい方の周波数に感度があるアンテナは前記第１の偏光に感度があり、前記大きい方の周波数に感度があるアンテナは前記第２の偏光に感度がある、
ことを特徴とする装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【図１】第１の実施例及びその変更例を示す図。
【図２】第２反共振周波付近におけるループアンテナ放射パターン（指向性）、及びそのループアンテナを示す図。
【図３】図４（ｂ）の計算に用いたループアンテナ、及び第２反共振周波付近における半径６５ミクロンのループアンテナのインピーダンスを示す図。
【図４】第２反共振周波付近における半径７５ミクロンのループアンテナのインピーダンス、及び図３（ａ）の双ループアンテナのセンサのインピーダンスを示す図。
【図５】図３（ａ）の半径６５ミクロンのループアンテナ及び半径７５ミクロンのループアンテナの放射パターンを示す図。
【図６】第１の実施例の受信・放射要素にカットを設けた変更例、及び第１の実施例の受信・放射要素を三角形状にした変更例を示す図。
【図７】電流が最大の２つの点で電気的に接続した受信・放射要素をもつ第１の実施例の変更例、及び２つの整流素子が重ねられた第１の実施例の変更例を示す図。
【図８】第１のアンテナの受信・放射要素の外側に第２のアンテナの整流素子が配置された変更例、及び電流が最小の点で第１及び第２の受信・放射要素が空間的に交差し、第１の受信・放射要素の外側に第２のアンテナの整流素子が配置された変更例を示す図。
【図９】アンテナの偏光方向が揃っていない変更例、及びアンテナの偏光方向が揃っていなく、表面領域面積を変更せずに長さを調整して内側の受信・放射要素の共振周波数を調整した変更例を示す図。
【図１０】第３のアンテナを備えるセンサの変更例を示す図。
【図１１】第２の実施例を示す図。
【図１２】第３の実施例を示す図。
【図１３】凹部への突出部である、電子素子の支持部を有する第３の実施例の変更例を示す図。
【図１４】柱状部を有する第３の実施例の変更例を示す図。
【図１５】第３の実施例のシミュレーション用のモデル、及びこのモデルに基づき計算された複素インピーダンスを示す図。
【図１６】各々半径５０ミクロンまたは半径６５ミクロンの１つのアンテナを持ち図１５（ａ）のシミュレーション用のモデルに基づき計算された複素インピーダンスを示す図。
【図１７】第４の実施例及び第５の実施例を示す図。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
ループは、曲線的な環状のものには限られず、他の形状のループでもよい。例として、図６（ｂ）に示す屈曲線的な三角形状のループでもよい。ここでは、２つの三角形状ループ１２０１、１２０３が、それぞれ、異なる整流素子１２０２、１２０４に接続されている。第１の三角形状ループ１２０１は、これに内包された第２の三角形状ループ１２０３より大きい。ループ形状の変更により受信・放射要素の受信・放射インピーダンスは変化し、整流素子との整合状態が変化する。しかし、他の特性は変化しない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
図１２は第３の実施例の一例を示す。半導体基板２１０１が設けられている。第１の実施例のように、２つのループ形状の受信・放射要素１０１、１０３がそれぞれ２つの整流素子１０２、１０４と接続され、基板２１０１上で集積化されて２つのアンテナを形成している。小さい方の表面領域面積のアンテナは大きい方の表面領域面積のアンテナの内側に配置されて２つのアンテナからなるセンサの全部のサイズを抑えている。センサの半導体基板上への集積化は次の方法で行われる。受信・放射要素からの放射が基板２１０１の中を伝播しない様に、壁面が金属膜で被覆された凹部１９０１が基板の表面に形成され、受信・放射要素が凹部の上部に配置されている。受信・放射要素の一部は凹部の上部にあり、他部は半導体基板上にある。製造プロセスを簡易化するため、或いは凹部の内側に受信・放射要素が落ち込むのを防ぐため、凹部は物質２１０２で充填されてもよい。２つのアンテナは電子回路など（不図示）に電気的に結合されている。こうして、基板上の伝送線路やウエハの深さ方向の伝播を用いたセンサが実現される。アンテナで発生した信号は電子回路により種々の態様で処理することができる。例えば、信号は結合されたり周波数においてコード化されたりして、基板に集積化された他の回路に送ることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図１３に示す変更例では、整流素子１０２、１０４は、凹部の縁の基板の部分から凹部内へと突出した支持部２２０１に集積化されている。２つの整流素子が互いに近接している場合、 それらは１つの支持部に収容できる。収容できなければ、２つの支持部を設けてもよい。この構造は、２つのアンテナの偏光が揃っていない場合に適している。しかし、この場合、内側のアンテナの支持部が外側のアンテナから放射された電磁界を乱してその受信・放射インピーダンスを変化させる恐れがある。この際、内側のアンテナの支持部が、電流が最小の所で外側のアンテナの受信・放射要素と交差するのが好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
ＨＦＳＳによるシミュレーション結果を説明する。直径９０ミクロンで深さ１５ミクロンの凹部をシリコンウエハに形成する。凹部をＢＣＢで充填する。長さ３０ミクロンで幅２０ミクロンの柱状部に２つのポートを支持させる。半径５０ミクロンと６５ミクロンの２つのコイルを２つのポートに接続してＢＣＢで充填された凹部上に配置する。図１５（ａ）はシミュレーション用のデバイスを示す。ループのカットはシミュレーションを簡単化するために省いている。図１５（ｂ）はＨＦＳＳで計算された２つのループの受信・放射インピーダンスを示す。更に、図１６（ａ）は半径５０ミクロンのループのみを有するデバイスの受信・放射インピーダンスを示す。０．８２ＴＨｚ付近の実部の最大ピークは第２反共振周波数に対応する。図１６（ｂ）は半径６５ミクロンのループのみを有するデバイスの受信・放射インピーダンスを示す。０．６４ＴＨｚ付近の実部の最大ピークは第２反共振周波数に対応する。図１５（ｂ）から、各ループのインピーダンスは他方のループの存在によっても殆ど乱されていないことが分かる。その理由は、他方のループも配置されている一方のループの平面内の放射電磁波は該平面に垂直な方向に放射される電磁波より遥かに小さいからである。これらのシミュレーションの結果、本実施例の効果が証明される。