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公開番号2024028786
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-05
出願番号2023201540,2019152828
出願日2023-11-29,2019-08-23
発明の名称素子
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類H01L 21/329 20060101AFI20240227BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】アンテナアレイ構造の素子において、効率のよいテラヘルツ波の発生または検出を実現する。
【解決手段】素子は、第1の導体層と、第1の導体層と電気的に接続される、テラヘルツ波を発生または検出する半導体層と、半導体層と電気的に接続される、半導体層を介して第1の導体層と対向する第2の導体層と、誘電体層とを含むアンテナが複数設けられたアンテナアレイを備え、基板、第1の導体層、誘電体層、第2の導体層が順に積層され、複数のアンテナ間をテラヘルツ波の周波数で相互に同期するために、第2の導体層に接続されたカップリングラインと、半導体層にバイアス信号を供給する電源と第2の導体層とを接続するバイアスラインと、を有し、カップリングラインが基板の面内方向に延在する部分が設けられた配線層と、バイアスラインが基板の面内方向に延在する部分が設けられた配線層は異なる層である。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項1】
基板と、
前記基板上に積層された第1の導体層と、
前記第1の導体層と電気的に接続される、テラヘルツ波を発生または検出する半導体層と、
前記半導体層と電気的に接続される、前記半導体層を介して前記第1の導体層と対向する第2の導体層と、
誘電体層と、
を含むアンテナが複数設けられているアンテナアレイを備え、
前記基板、前記第1の導体層、前記誘電体層、前記第2の導体層が順に積層され、
前記複数のアンテナ間を前記テラヘルツ波の周波数で相互に同期するために、前記第2の導体層に接続されたカップリングラインと、
前記半導体層にバイアス信号を供給する電源と前記第2の導体層とを接続するバイアスラインと、
を有し、
前記カップリングラインが前記基板の面内方向に延在する部分が設けられている配線層と、前記バイアスラインが前記基板の面内方向に延在する部分が設けられている配線層は異なる層である、
ことを特徴とする素子。

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。
続きを表示(約 2,300 文字)【背景技術】
【0002】
30GHz以上30THz以下の周波数領域の電磁波(以下、「テラヘルツ波」とよぶ)を発生する電流注入型の光源として、テラヘルツ波の電磁波利得を有する半導体素子と共振器とを集積した発振器が知られている。このうち、共鳴トンネルダイオード(Resonant Tunneling Diode:RTD)とアンテナを集積した発振器は、1THz近傍の周波数領域で室温動作する素子として期待されている。
【0003】
特許文献1には、RTDとアンテナを集積した発振器を、同一基板上に複数配置したテラヘルツ波のアンテナアレイが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2014-200065号公報
【非特許文献】
【0005】
Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.47,No.6(2008)、pp.4375-4384
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1に開示されたアンテナアレイでは、アンテナ数を増やし、かつ、それぞれのアンテナを同期していることによりアンテナ利得の増加が期待できる。一方、それぞれの発振器を同期するための隣接アンテナ間を結合する結合線と、それぞれのRTDにバイアス信号を供給するためのバイアス線が必要である。このため、アンテナ数の増加に伴い、各アンテナの結合線とバイアス線とが電気的かつ機械的に干渉するリスクが高まる。従って、並べられるアンテナ数に限界があり、アンテナアレイによるパワーと利得の増強効果が制限されるため、効率のよいテラヘルツ波の発生および検出ができなかった。
【0007】
本発明は、上記課題に鑑み、アンテナアレイ構造の素子において、効率のよいテラヘルツ波の発生または検出が実現できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の第1の態様は、
基板と、
前記基板上に積層された第1の導体層と、
前記第1の導体層と電気的に接続される、テラヘルツ波を発生または検出する半導体層と、
前記半導体層と電気的に接続される、前記半導体層を介して前記第1の導体層と対向する第2の導体層と、
誘電体層と、
を含むアンテナが複数設けられているアンテナアレイを備え、
前記基板、前記第1の導体層、前記誘電体層、前記第2の導体層が順に積層され、
前記複数のアンテナ間を前記テラヘルツ波の周波数で相互に同期するために、前記第2の導体層に接続されたカップリングラインと、
前記半導体層にバイアス信号を供給する電源と前記第2の導体層とを接続するバイアスラインと、
を有し、
前記カップリングラインが前記基板の面内方向に延在する部分が設けられている配線層と、前記バイアスラインが前記基板の面内方向に延在する部分が設けられている配線層は異なる層である、
ことを特徴とする素子である。
【0009】
本発明の第2の態様は、
基板と、
前記基板上に積層された第1の導体層と、
前記第1の導体層と電気的に接続される、テラヘルツ波を発生または検出する半導体層と、
前記半導体層と電気的に接続される、前記半導体層を介して前記第1の導体層と対向する第2の導体層と、
誘電体層と、
を含むアンテナが複数設けられているアンテナアレイを備え、
前記基板、前記第1の導体層、前記誘電体層、前記第2の導体層が順に積層され、
前記アンテナの前記第2の導体層に接続され、前記アンテナの幅より細い引き出し線と、
前記半導体層にバイアス信号を供給する電源と接続されたバイアスラインと、
を有し、
前記バイアスラインは、前記アンテナアレイにおいて隣り合うアンテナの間に配置された共通のバイアスラインであり、
前記共通のバイアスラインと、前記隣り合うアンテナのそれぞれから引き出された引き出し線とが接続されることによって、各アンテナの半導体層にバイアス信号が供給される、
ことを特徴とする素子である。
【0010】
本発明の第3の態様は、
アンテナが複数設けられているアンテナアレイを備える素子の製造方法であって、
基板上に、テラヘルツ波を発生または検出する半導体層を形成するステップと、
前記基板上に第1の導体層を形成するステップと、
誘電体層を形成するステップと
前記半導体層にバイアス信号を供給する電源と第2の導体層とを接続するバイアスラインを形成するステップと、
前記第2の導体層および第3の導体層を形成し、
前記第1の導体層と前記第3の導体層によって前記誘電体層を挟む構造であり、前記複数のアンテナ間を前記テラヘルツ波の周波数で相互に同期するための、前記第2の導体層と接続されたカップリングラインを形成するステップと、
を有し、
前記カップリングラインが前記基板の面内方向に延在する部分が設けられている配線層と、前記バイアスラインが前記基板の面内方向に延在する部分が設けられている配線層は異なる層である、
ことを特徴とする素子の製造方法である。
【発明の効果】
(【0011】以降は省略されています)

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