JP2011237312A - テラヘルツ波検出器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 テラヘルツ波を精度良く検出することができるテラヘルツ波検出器、及びそのようなテラヘルツ波検出器の製造方法を提供する。
【解決手段】 テラヘルツ波検出器１では、アンテナ本体１１で変換された電流は、アンテナ配線１５を介して抵抗膜１３に供給される。そして、アンテナ本体１１が基板３に形成されているのに対して、アンテナ配線１５は基板４に形成されている。これにより、ボロメータ配線１６と同程度にアンテナ配線１５を細長くしてアンテナ配線１５の熱抵抗を増すことができ、その結果、絶縁膜１２、抵抗膜１３及びボロメータ膜１４をアンテナ本体１１から熱的に分離することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、テラヘルツ波検出器及びその製造方法に関する。

上記技術分野における従来のテラヘルツ波検出器として、テラヘルツ波を受信して電流に変換するアンテナ本体と、アンテナ本体で変換された電流に応じて熱を発生する抵抗膜と、抵抗膜で発生された熱に応じて電気抵抗値が変化するボロメータ膜と、を備えるものが知られている（例えば特許文献１参照）。このようなテラヘルツ波検出器では、ボロメータ膜の電気抵抗値に応じた信号に基づいてテラヘルツ波の検出が行われる。

ところで、上述したようなテラヘルツ波検出器においては、絶縁膜を介して抵抗膜及びボロメータ膜を一体的に形成する場合に、絶縁膜、抵抗膜及びボロメータ膜を基板やアンテナ本体から如何に熱的に分離し得るかが重要となる。そのために、特許文献１記載のテラヘルツ波検出器では、アンテナ本体と抵抗膜とを接続する導電性ポストによって、絶縁膜、抵抗膜及びボロメータ膜が空隙を介して基板上に保持されている。

特表２００７−５１５６３０号公報

しかしながら、特許文献１記載のテラヘルツ波検出器にあっては、熱的分離を図る上では導電性ポストを細長くすることが有利であるものの、機械的強度を確保する必要性から導電性ポストを細長くすることには限度がある。そのため、導電性ポストを介して抵抗膜からアンテナ本体に熱が逃げてしまい、テラヘルツ波の検出精度が劣化するおそれがある。

そこで、本発明は、テラヘルツ波を精度良く検出することができるテラヘルツ波検出器、及びそのようなテラヘルツ波検出器の製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のテラヘルツ波検出器は、内部空間を形成するように互いに接合された第１の基板及び第２の基板と、第１の基板に形成され、テラヘルツ波を受信して電流に変換するアンテナ本体と、内部空間において第２の基板上に空隙を介して支持された絶縁膜と、絶縁膜の一方の面に形成され、アンテナ本体で変換された電流に応じて熱を発生する抵抗膜と、絶縁膜の他方の面に形成され、抵抗膜で発生された熱に応じて電気抵抗値が変化するボロメータ膜と、第２の基板に形成され、アンテナ本体から抵抗膜に電流を供給するためにアンテナ本体及び抵抗膜と電気的に接続されたアンテナ配線と、第２の基板に形成され、電気抵抗値に応じた信号を取得するためにボロメータ膜と電気的に接続されたボロメータ配線と、を備えることを特徴とする。

このテラヘルツ波検出器では、アンテナ本体で変換された電流は、アンテナ配線を介して抵抗膜に供給される。そして、アンテナ本体が第１の基板に形成されているのに対して、アンテナ配線は第２の基板に形成されている。これにより、例えばボロメータ配線と同程度にアンテナ配線を細長くすることができ、その結果、絶縁膜、抵抗膜及びボロメータ膜の、基板やアンテナ本体からの十分な熱的分離を図ることができる。よって、このテラヘルツ波検出器によれば、テラヘルツ波を精度良く検出することが可能となる。

ここで、アンテナ配線及びボロメータ配線は、それぞれ、第２の基板に立設されて絶縁膜を支持する電気伝導性の柱状部材を含むことが好ましい。この構成によれば、絶縁膜、抵抗膜及びボロメータ膜を、第２の基板上に空隙を介して確実に支持させることができる。

また、第１の基板には、内部空間において第２の基板側に突出する第１の凸部が形成されており、アンテナ本体は、第１の凸部上に延在しかつ第１の凸部上においてアンテナ配線と電気的に接続されていてもよい。更に、第２の基板には、内部空間において第１の基板側に突出する第２の凸部が形成されており、アンテナ配線は、第２の凸部上に延在しかつ第２の凸部上においてアンテナ本体と電気的に接続されていてもよい。或いは、アンテナ本体とアンテナ配線とは、内部空間においてバンプを介して互いに電気的に接続されていてもよい。これらの構成によれば、第１の基板側のアンテナ本体と第２の基板側のアンテナ配線との電気的接続を確実に実現することができる。

また、第１の基板側からアンテナ本体にテラヘルツ波が入射する場合には、第２の基板には、テラヘルツ波の進行方向の下流側においてアンテナ本体及びボロメータ膜の少なくとも一方と対向するように第１の反射膜が形成されていることが好ましい。或いは、第２の基板側からアンテナ本体にテラヘルツ波が入射する場合には、第１の基板には、テラヘルツ波の進行方向の下流側においてアンテナ本体及びボロメータ膜の少なくとも一方と対向するように第２の反射膜が形成されていることが好ましい。これらの構成によれば、第１の反射膜或いは第２の反射膜で反射されたテラヘルツ波がアンテナ本体やボロメータ膜に入射するので、テラヘルツ波の検出感度を向上させることができる。

また、本発明のテラヘルツ波検出器の製造方法は、テラヘルツ波を受信して電流に変換するアンテナ本体と、アンテナ本体で変換された電流に応じて熱を発生する抵抗膜と、抵抗膜で発生された熱に応じて電気抵抗値が変化するボロメータ膜と、を備えるテラヘルツ波検出器の製造方法であって、内部空間を形成するように互いに接合される第１の基板及び第２の基板を準備する第１の工程と、第１の工程の後に、アンテナ本体を第１の基板に形成する第２の工程と、第１の工程の後に、絶縁膜、絶縁膜の一方の面に形成された抵抗膜、及び絶縁膜の他方の面に形成されたボロメータ膜を、内部空間に位置するように第２の基板上に空隙を介して支持させると共に、アンテナ本体から抵抗膜に電流を供給するために抵抗膜と電気的に接続されたアンテナ配線、及び電気抵抗値に応じた信号を取得するためにボロメータ膜と電気的に接続されたボロメータ配線を、第２の基板に形成する第３の工程と、第２工程及び第３の工程の後に、内部空間を形成するように第１の基板と第２の基板とを接合すると共に、アンテナ本体とアンテナ配線とを電気的に接続する第４の工程と、を含むことを特徴とする。

このテラヘルツ波検出器の製造方法では、アンテナ本体を第１の基板に形成する一方で、絶縁膜、抵抗膜及びボロメータ膜を第２の基板上に空隙を介して支持させると共に、アンテナ配線及びボロメータ配線を第２の基板に形成する。これにより、第２の基板に対する絶縁膜、抵抗膜及びボロメータ膜の形成工程に拘らず、検出波長に好適な形状を有するアンテナ本体を第１の基板に形成することができる。しかも、例えばボロメータ配線と同程度に細長いアンテナ配線を第２の基板に形成することができる。よって、このテラヘルツ波検出器の製造方法によれば、テラヘルツ波を精度良く検出し得るテラヘルツ波検出器を製造することが可能となる。なお、第２の工程と第３の工程とは順序不同である。

本発明によれば、テラヘルツ波を精度良く検出することができるテラヘルツ波検出器、及びそのようなテラヘルツ波検出器の製造方法を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態のテラヘルツ波検出器の縦断面図である。 図１のII−II線に沿っての断面図である。 図２のIII−III線に沿っての断面図である。 図２のIV−IV線に沿っての断面図である。 図１のテラヘルツ波検出器の製造方法の工程を示す断面図である。 図１のテラヘルツ波検出器の製造方法の工程を示す断面図である。 図１のテラヘルツ波検出器の製造方法の工程を示す断面図である。 図１のテラヘルツ波検出器の製造方法の工程を示す断面図である。 図１のテラヘルツ波検出器の製造方法の工程を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態のテラヘルツ波検出器の縦断面図である。 図１０のテラヘルツ波検出器の変形例の縦断面図である。 図１０のテラヘルツ波検出器の変形例の縦断面図である。 図１０のテラヘルツ波検出器の変形例の縦断面図である。 本発明の第３の実施形態のテラヘルツ波検出器の縦断面図である。 本発明の第４の実施形態のテラヘルツ波検出器の縦断面図である。 図１５のテラヘルツ波検出器の変形例の縦断面図である。 図１５のテラヘルツ波検出器の変形例の縦断面図である。 本発明の第５の実施形態のテラヘルツ波検出器の縦断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１の実施形態］

図１に示されるように、テラヘルツ波検出器１は、内部空間２を形成するように互いに接合された矩形板状の基板３及び基板４を備えている。基板３における基板４側の表面３ａには、基板４側に向かって末広がりとなる四角錐台状の凹部５が形成されている。基板３の表面３ａ並びに凹部５の底面５ａ及び側面５ｂには、絶縁膜６が形成されている。一方、基板４における基板３側の表面４ａには、絶縁膜７及び絶縁膜８が形成されている。基板３と基板４とは、凹部５を包囲するように矩形環状に配置された封止用メタル９によって接合されており、内部空間２は、真空封止されている。

基板３の凹部５の底面５ａには、絶縁膜６を介して一対のアンテナ本体１１が形成されている。各アンテナ本体１１は、内側から外側に向かって末広がりとなる三角形状に形成されている（図２参照）。アンテナ本体１１は、テラヘルツ波を受信して電流に変換する。

内部空間２において基板４上には、空隙Ｓを介して絶縁膜１２が支持されている。絶縁膜１２における基板３側の表面（一方の面）１２ａには、抵抗膜１３が形成されている。抵抗膜１３は、アンテナ本体１１で変換された電流に応じて熱を発生する。一方、絶縁膜１２における基板４側の表面（他方の面）１２ｂには、ボロメータ膜１４が形成されている。ボロメータ膜１４は、抵抗膜１３で発生された熱に応じて電気抵抗値が変化する。

基板４の表面４ａには、アンテナ配線１５及びボロメータ配線１６が形成されている。アンテナ配線１５は、絶縁膜８上に形成されており、ボロメータ配線１６は、絶縁膜７と絶縁膜８との間に形成されている（図２参照）。アンテナ配線１５は、アンテナ本体１１から抵抗膜１３に電流を供給するためにアンテナ本体１１及び抵抗膜１３と電気的に接続されている。ボロメータ配線１６は、電気抵抗値に応じた信号を取得するためにボロメータ膜１４と電気的に接続されている。

図２〜４に示されるように、絶縁膜１２は、矩形膜状の本体部１７、一対の梁部１８及び一対の梁部１９を有している。梁部１８は、一方の対角線上に位置する本体部１７の各角部から外側に延在しており、梁部１９は、他方の対角線上に位置する本体部１７の各角部から外側に延在している。各梁部１８，１９と基板４との間には、基板４に対して立設された電気伝導性の柱状部材２３，２４が配置されている。柱状部材２３，２４は、絶縁膜１２、延いては抵抗膜１３及びボロメータ膜１４を、空隙Ｓを介して基板４上に支持している。

絶縁膜１２の表面１２ａには、一対の配線２１が形成されている。各配線２１は、抵抗膜１３と電気的に接続されており、抵抗膜１３から各梁部１８の先端部１８ａに延在している。一方、絶縁膜１２の表面１２ｂには、一対の配線２２が形成されている。配線２２は、ボロメータ膜１４と電気的に接続されており、ボロメータ膜１４から各梁部１９の先端部１９ａに延在している。

各アンテナ配線１５の内側端部１５ａは、柱状部材２３を介して各梁部１８の先端部１８ａと対向している。柱状部材２３の一方の端部は、梁部１８の先端部１８ａに形成された貫通孔を介して配線２１と接続されており、柱状部材２３の他方の端部は、アンテナ配線１５の内側端部１５ａと接続されている。これにより、柱状部材２３は、アンテナ配線１５の一部を成している。一方、各アンテナ配線１５の外側端部１５ｂは、内部空間２において、バンプ２５を介してアンテナ本体１１の内側端部１１ａと電気的に接続されている。

各ボロメータ配線１６の内側端部１６ａは、柱状部材２４を介して各梁部１９の先端部１９ａと対向している。柱状部材２４の一方の端部は、配線２２と接続されており、柱状部材２３の他方の端部は、絶縁膜８に形成された開口８ａを介してボロメータ配線１６の内側端部１６ａと接続されている。これにより、柱状部材２４は、ボロメータ配線１６の一部を成している。一方、各ボロメータ配線１６の外側端部１６ｂは、基板３の外側において、絶縁膜８に形成された開口８ｂを介して外部に露出しており、ボロメータ膜１４の電気抵抗値に応じた信号を取得するための端子となっている。

以上のように構成されたテラヘルツ波検出器１では、アンテナ本体１１で変換された電流は、アンテナ配線１５を介して抵抗膜１３に供給される。そして、アンテナ本体１１が基板３に形成されているのに対して、アンテナ配線１５は基板４に形成されている。これにより、ボロメータ配線１６と同程度にアンテナ配線１５を細長くしてアンテナ配線１５の熱抵抗を増すことができ、その結果、絶縁膜１２、抵抗膜１３及びボロメータ膜１４をアンテナ本体１１から熱的に分離することができる。よって、テラヘルツ波検出器１によれば、テラヘルツ波を精度良く検出することが可能となる。

しかも、絶縁膜１２、抵抗膜１３及びボロメータ膜１４がアンテナ本体１１から熱的に分離されることで、絶縁膜１２、抵抗膜１３及びボロメータ膜１４の熱容量が小さくなる。これにより、テラヘルツ波検出器１の応答速度を向上させることできる。

また、各アンテナ配線１５及び各ボロメータ配線１６は、基板４に立設されて絶縁膜１２を支持する電気伝導性の柱状部材２３，２４を含んでいる。これにより、絶縁膜１２、抵抗膜１３及びボロメータ膜１４を、基板４上に空隙Ｓを介して確実に支持させることができ、基板４から熱的に分離することができる。

また、アンテナ本体１１とアンテナ配線１５とは、内部空間２においてバンプ２５を介して互いに電気的に接続されている。これにより、基板３側のアンテナ本体１１と基板４側のアンテナ配線１５との電気的接続を確実に実現することができる。

なお、テラヘルツ波検出器１では、基板３側からアンテナ本体１１にテラヘルツ波を入射させてもよいし、基板４側からアンテナ本体１１にテラヘルツ波を入射させてもよいが、テラヘルツ波を入射させる側の基板に、その反対側の基板に比べ比抵抗が高いシリコン基板を用いれば、テラヘルツ波の透過率を向上させることができる。

次に、上述したテラヘルツ波検出器１の製造方法について説明する。まず、例えばシリコンからなる基板３及び基板４を準備する。基板３及び基板４は、内部空間２を形成するように互いに接合されるものである。そして、図５（ａ）に示されるように、基板４の表面４ａに、例えばＳｉＯ_２からなる絶縁膜７を形成した後、絶縁膜７上に、例えばＡｌからなるボロメータ配線１６を形成する。更に、ボロメータ配線１６を覆うように絶縁膜７上に、例えばＳｉＮからなる絶縁膜８を形成した後、絶縁膜８上に、例えばＡｌからなる封止用メタル９及びアンテナ配線１５を形成する。ここで、絶縁膜８に開口８ａ，８ｂを形成してボロメータ配線１６の内側端部１６ａ及び外側端部１６ｂを外部に露出させる。

続いて、図５（ｂ）に示されるように、封止用メタル９及びアンテナ配線１５を覆うように絶縁膜８上に、例えばポリイミドからなる犠牲層５１を形成する。そして、柱状部材２３，２４を配置すべき位置に貫通孔を形成した後、その貫通孔内に、例えばＡｌ、Ｃｕｕ又はＷを充填して柱状部材２３，２４を形成すると共に、犠牲層５１上に、例えばＴｉＮからなる配線２２を形成する。更に、犠牲層５１上に、例えばアモルファスＳｉからなるボロメータ膜１４を形成する。これにより、アンテナ配線１５及び柱状部材２３が電気的に接続され、ボロメータ配線１６、柱状部材２４、配線２２及びボロメータ膜１４が電気的に接続される。続いて、配線２２及びボロメータ膜１４を覆うように犠牲層５１上に、例えばＳｉＮからなる絶縁膜１２を形成する。

続いて、図６（ａ）に示されるように、絶縁膜１２上に、例えばアモルファスＳｉからなる抵抗膜１３を形成する。そして、絶縁膜１２の梁部１８の先端部１８ａに貫通孔を形成した後、絶縁膜１２及び抵抗膜１３上に、例えばＴｉＮからなる配線２１を形成する。これにより、アンテナ配線１５、柱状部材２３、配線２１及び抵抗膜１３が電気的に接続される。続いて、図６（ｂ）に示されるように、犠牲層５１をエッチングにより除去する。これにより、絶縁膜１２、抵抗膜１３及びボロメータ膜１４が、内部空間２に位置するように基板４上に空隙Ｓを介して支持される。続いて、アンテナ配線１５の外側端部１５ｂに、例えばＩｎからなるバンプ２５を配置する。

その一方で、図７（ａ）に示されるように、例えばＳｉＮからなる絶縁膜５２をマスクとした基板３のエッチングにより凹部５を形成する。そして、図７（ｂ）に示されるように、絶縁膜５２を除去した後、基板３の表面３ａ並びに凹部５の底面５ａ及び側面５ｂに、例えばＳｉＯ_２からなる絶縁膜６を形成する。続いて、図８（ａ）に示されるように、絶縁膜６上に、例えばＡｌからなる封止用メタル９及びアンテナ本体１１を形成する。続いて、図８（ｂ）に示されるように、アンテナ本体１１の内側端部１１ａに、例えばＩｎからなるバンプ２５を配置する。

基板４に対する各膜１２，１３，１４及び各配線１５，１６等の形成（図５，６）並びに基板３に対するアンテナ本体１１等の形成（図７，８）の後、図９に示されるように、内部空間２を形成するように基板３と基板４とを接合すると共に、アンテナ本体１１とアンテナ配線１５とを電気的に接続する。ここで、基板３と基板４とは、基板３側の封止用メタル９と基板４側の封止用メタル９との常温接合、陽極接合及びメタル−メタル接合等によって、接合される。また、アンテナ本体１１とアンテナ配線１５とは、アンテナ本体１１側のバンプ２５とアンテナ配線１５側のバンプ２５との一体化によって、電気的に接続される。なお、基板３側及び基板４側の少なくとも一方にアライメントマークを形成しておけば、基板３と基板４との接合、及びアンテナ本体１１とアンテナ配線１５との電気的接続に際し、高精度な位置合わせが可能となる。

以上のテラヘルツ波検出器１の製造方法では、アンテナ本体１１を基板３に形成する一方で、絶縁膜１２、抵抗膜１３及びボロメータ膜１４を基板４上に空隙Ｓを介して支持させると共に、アンテナ配線１５及びボロメータ配線１６を基板４に形成する。これにより、基板４に対する絶縁膜１２、抵抗膜１３及びボロメータ膜１４の形成工程に拘らず、検出波長に好適な形状を有するアンテナ本体１１を基板３に形成することができる。しかも、ボロメータ配線１６と同程度に細長いアンテナ配線１５を基板４に形成することができる。よって、上述したテラヘルツ波検出器１の製造方法によれば、テラヘルツ波を精度良く検出し得るテラヘルツ波検出器１を製造することが可能となる。

更に、アンテナ本体１１の形成と、各膜１２，１３，１４及び各配線１５，１６の形成とを、別々の基板３，４に対して行った後に、基板３と基板４との接合、及びアンテナ本体１１とアンテナ配線１５との電気的接続を行うので、テラヘルツ波検出器１の製造における歩留まりを向上させることができる。

また、基板３に対する成膜・パターニングによってアンテナ本体１１を形成する。そのため、検出波長に応じてアンテナ本体１１を広くしても、アンテナ本体１１の自重等に起因した変形を防止することができる。更に、アンテナ本体１１を支持するための柱状部材等も不要となるので、構造の単純化を図ることができる。
［第２の実施形態］

図１０に示されるように、第２の実施形態のテラヘルツ波検出器１は、アンテナ本体１１とアンテナ配線１５との電気的接続において、上述した第１の実施形態のテラヘルツ波検出器１と相違している。すなわち、第２の実施形態のテラヘルツ波検出器１では、基板３に、内部空間２において基板４側に突出する一対の凸部２６が形成されている。アンテナ本体１１は凸部２６上に延在しており、アンテナ本体１１の内側端部１１ａが凸部２６上に位置している。そして、アンテナ本体１１の内側端部１１ａは、凸部２６上においてアンテナ配線１５の外側端部１５ｂと電気的に接続されている。

凸部２６は、エッチングによって基板３に凹部５を形成するときに絶縁膜５２をマスクとして残される。凸部２６の高さは、基板３側の封止用メタル９と基板４側の封止用メタル９とを接触させたとき、アンテナ本体１１の内側端部１１ａとアンテナ配線１５の外側端部１５ｂとが接触するように設定される。そして、アンテナ本体１１の内側端部１１ａとアンテナ配線１５の外側端部１５ｂとは、基板３側の封止用メタル９と基板４側の封止用メタル９との接合と同様に、常温接合、陽極接合及びメタル−メタル接合等によって、接合される。

以上の第２の実施形態のテラヘルツ波検出器１によっても、上述した第１の実施形態のテラヘルツ波検出器１と同様の効果が奏される。

なお、図１１に示されるように、基板４に、内部空間２において基板３側に突出する凸部２７が形成されていてもよい。この場合、アンテナ配線１５は凸部２７上に延在しており、アンテナ配線１５の外側端部１５ｂが凸部２７上に位置している。そして、アンテナ配線１５の外側端部１５ｂは、凸部２７上においてアンテナ本体１１の内側端部１１ａと電気的に接続されている。凸部２７の高さは、基板３側の封止用メタル９と基板４側の封止用メタル９とを接触させたとき、アンテナ本体１１の内側端部１１ａとアンテナ配線１５の外側端部１５ｂとが接触するように設定される。

また、図１２に示されるように、基板３に、内部空間２において基板４側に突出する凸部２６が形成され、かつ、基板４に、内部空間２において基板３側に突出する凸部２７が形成されていてもよい。この場合、アンテナ本体１１は凸部２６上に延在しており、アンテナ本体１１の内側端部１１ａが凸部２６上に位置している。一方、アンテナ配線１５は凸部２７上に延在しており、アンテナ配線１５の外側端部１５ｂが凸部２７上に位置している。そして、アンテナ本体１１の内側端部１１ａとアンテナ配線１５の外側端部１５ｂとは、対向する凸部２６及び凸部２７上において電気的に接続されている。対向する凸部２６及び凸部２７の高さは、基板３側の封止用メタル９と基板４側の封止用メタル９とを接触させたとき、アンテナ本体１１の内側端部１１ａとアンテナ配線１５の外側端部１５ｂとが接触するように設定される。

また、図１３に示されるように、凸部２６の側面２６ａが凹部５の底面５ａに対して鈍角を成すように形成されていれば、アンテナ本体１１に断線等の損傷が生じるのを確実に防止することができる。同様に、凸部２７の側面が基板４の表面４ａに対して鈍角を成すように形成されていれば、アンテナ配線１５に断線等の損傷が生じるのを確実に防止することができる。
［第３の実施形態］

図１４に示されるように、第３の実施形態のテラヘルツ波検出器１は、アンテナ本体１１とアンテナ配線１５との電気的接続において、上述した第１の実施形態のテラヘルツ波検出器１と相違している。すなわち、第３の実施形態のテラヘルツ波検出器１では、一対のアンテナ本体１１のそれぞれが凹部５の底面５ａから側面５ｂを介して基板３の表面３ａに延在しており、各アンテナ本体１１の外側端部１１ｂが基板３の表面３ａに位置している。また、一対のアンテナ配線１５のそれぞれが各アンテナ本体１１の外側端部１１ｂと対向する部分に延在しており、各アンテナ配線１５の外側端部１５ｂが各アンテナ本体１１の外側端部１１ｂと対向する部分に位置している。そして、アンテナ本体１１の外側端部１１ｂとアンテナ配線１５の外側端部１５ｂとが電気的に接続されている。

アンテナ本体１１の外側端部１１ｂとアンテナ配線１５の外側端部１５ｂとは、基板３側の封止用メタル９と基板４側の封止用メタル９との接合と同様に、常温接合、陽極接合及びメタル−メタル接合等によって、接合される。なお、電気的絶縁を図るために、アンテナ本体１１の外側端部１１ｂは基板３側の封止用メタル９と離間しており、アンテナ配線１５の外側端部１５ｂは基板４側の封止用メタル９と離間している。

以上の第３の実施形態のテラヘルツ波検出器１によっても、上述した第１の実施形態のテラヘルツ波検出器１と同様の効果が奏される。更に、検出波長に応じてアンテナ本体１１をより広くすることができる。また、絶縁膜１２、抵抗膜１３及びボロメータ膜１４をアンテナ本体１１から熱的に分離すべく、アンテナ配線１５をより長くすることができる。
［第４の実施形態］

図１５に示されるように、第４の実施形態のテラヘルツ波検出器１は、反射膜２８が形成されている点で、上述した第２の実施形態のテラヘルツ波検出器１と相違している。すなわち、第４の実施形態のテラヘルツ波検出器１は、基板３側からアンテナ本体１１にテラヘルツ波を入射させるものであって、基板４の表面４ａには、テラヘルツ波の進行方向の下流側においてアンテナ本体１１と対向するように反射膜２８が形成されている。なお、反射膜２８は、基板４における基板３の反対側の表面４ｂに形成されていてもよい。

以上の第４の実施形態のテラヘルツ波検出器１によっても、上述した第１の実施形態のテラヘルツ波検出器１と同様の効果が奏される。更に、反射膜２８で反射されたテラヘルツ波がアンテナ本体１１に入射するので、テラヘルツ波の検出感度を向上させることができる。

ところで、アンテナ本体１１と反射膜２８との距離は、検出波長の１／４（例えば検出波長が６００μｍ（０．５ＴＨｚ）であれば１５０μｍ）にすることが好ましい。それは、テラヘルツ波を電波として効率良く受信するためには、アンテナ本体１１と反射膜２８との間で共振させることが効果的だからである。テラヘルツ波検出器１では、アンテナ本体１１と反射膜２８とが別々の基板３，４に形成されるので、アンテナ本体１１と反射膜２８との距離を容易に所望の値にすることができる。

なお、テラヘルツ波の進行方向の下流側においてボロメータ膜１４と対向するように基板４の表面４ａ（或いは表面４ｂ）に反射膜２８が形成されていてもよい。この場合にも、反射膜２８で反射されたテラヘルツ波がボロメータ膜１４に入射するので、テラヘルツ波の検出感度を向上させることができる。

また、図１６に示されるように、凸部２６の側面２６ａが、反射膜２８と対向する傾斜面とされ、その側面２６ａにアンテナ本体１１が形成されていてもよい。また、図１７に示されるように、基板４の表面４ａの一部が、アンテナ本体１１と対向する傾斜面とされ、その表面４ａの一部に反射膜２８が形成されていてもよい。これらによれば、アンテナ本体１１と反射膜２８との距離が、内側から外側に渡って徐々に増加（或いは減少）するので、検出波長の１／４の共振帯域を広げることができる。
［第５の実施形態］

図１８に示されるように、第５の実施形態のテラヘルツ波検出器１は、反射膜２９が形成されている点で、上述した第２の実施形態のテラヘルツ波検出器１と相違している。すなわち、第５の実施形態のテラヘルツ波検出器１は、基板４側からアンテナ本体１１にテラヘルツ波を入射させるものであって、基板３における基板４の反対側の表面３ｂには、テラヘルツ波の進行方向の下流側においてアンテナ本体１１及びボロメータ膜１４と対向するように反射膜２９が形成されている。なお、基板３の凹部５の底面５ａに、ボロメータ膜１４と対向するように反射膜２９が形成されていてもよい。

以上の第５の実施形態のテラヘルツ波検出器１によっても、上述した第１の実施形態のテラヘルツ波検出器１と同様の効果が奏される。更に、反射膜２９で反射されたテラヘルツ波がアンテナ本体１１及びボロメータ膜１４に入射するので、テラヘルツ波の検出感度を向上させることができる。

また、テラヘルツ波検出器１では、基板３の厚さや凹部５の深さを調節することで、アンテナ本体１１と反射膜２９との距離、及びボロメータ膜１４と反射膜２９との距離を容易に所望の値にすることができる。

以上、本発明の第１〜第５の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、テラヘルツ波検出器１は、二次元マトリックス状に複数配置されて使用されてもよい。また、テラヘルツ波の吸収率を向上させるために、アンテナ本体１１の表面を粗面にしてもよい。

１…テラヘルツ波検出器、２…内部空間、３…基板（第１の基板）、４…基板（第２の基板）１１…アンテナ本体、１２…絶縁膜、１２ａ…表面（一方の面）、１２ｂ…表面（他方の面）、１３…抵抗膜、１４…ボロメータ膜、１５…アンテナ配線、１６…ボロメータ配線、２３，２４…柱状部材、２５…バンプ、２６…凸部（第１の凸部）、２７…凸部（第２の凸部）、２８…反射膜（第１の反射膜）、２９…反射膜（第２の反射膜）。

Claims (8)

1. 内部空間を形成するように互いに接合された第１の基板及び第２の基板と、
   前記第１の基板に形成され、テラヘルツ波を受信して電流に変換するアンテナ本体と、
   前記内部空間において前記第２の基板上に空隙を介して支持された絶縁膜と、
   前記絶縁膜の一方の面に形成され、前記アンテナ本体で変換された前記電流に応じて熱を発生する抵抗膜と、
   前記絶縁膜の他方の面に形成され、前記抵抗膜で発生された前記熱に応じて電気抵抗値が変化するボロメータ膜と、
   前記第２の基板に形成され、前記アンテナ本体から前記抵抗膜に前記電流を供給するために前記アンテナ本体及び前記抵抗膜と電気的に接続されたアンテナ配線と、
   前記第２の基板に形成され、前記電気抵抗値に応じた信号を取得するために前記ボロメータ膜と電気的に接続されたボロメータ配線と、を備えることを特徴とするテラヘルツ波検出器。
2. 前記アンテナ配線及び前記ボロメータ配線は、それぞれ、前記第２の基板に立設されて前記絶縁膜を支持する電気伝導性の柱状部材を含むことを特徴とする請求項１記載のテラヘルツ波検出器。
3. 前記第１の基板には、前記内部空間において前記第２の基板側に突出する第１の凸部が形成されており、
   前記アンテナ本体は、前記第１の凸部上に延在しかつ前記第１の凸部上において前記アンテナ配線と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載のテラヘルツ波検出器。
4. 前記第２の基板には、前記内部空間において前記第１の基板側に突出する第２の凸部が形成されており、
   前記アンテナ配線は、前記第２の凸部上に延在しかつ前記第２の凸部上において前記アンテナ本体と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のテラヘルツ波検出器。
5. 前記アンテナ本体と前記アンテナ配線とは、前記内部空間においてバンプを介して互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載のテラヘルツ波検出器。
6. 前記第１の基板側から前記アンテナ本体に前記テラヘルツ波が入射する場合には、前記第２の基板には、前記テラヘルツ波の進行方向の下流側において前記アンテナ本体及び前記ボロメータ膜の少なくとも一方と対向するように第１の反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のテラヘルツ波検出器。
7. 前記第２の基板側から前記アンテナ本体に前記テラヘルツ波が入射する場合には、前記第１の基板には、前記テラヘルツ波の進行方向の下流側において前記アンテナ本体及び前記ボロメータ膜の少なくとも一方と対向するように第２の反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のテラヘルツ波検出器。
8. テラヘルツ波を受信して電流に変換するアンテナ本体と、前記アンテナ本体で変換された前記電流に応じて熱を発生する抵抗膜と、前記抵抗膜で発生された前記熱に応じて電気抵抗値が変化するボロメータ膜と、を備えるテラヘルツ波検出器の製造方法であって、
   内部空間を形成するように互いに接合される第１の基板及び第２の基板を準備する第１の工程と、
   前記第１の工程の後に、前記アンテナ本体を前記第１の基板に形成する第２の工程と、
   前記第１の工程の後に、絶縁膜、前記絶縁膜の一方の面に形成された前記抵抗膜、及び前記絶縁膜の他方の面に形成された前記ボロメータ膜を、前記内部空間に位置するように前記第２の基板上に空隙を介して支持させると共に、前記アンテナ本体から前記抵抗膜に前記電流を供給するために前記抵抗膜と電気的に接続されたアンテナ配線、及び前記電気抵抗値に応じた信号を取得するために前記ボロメータ膜と電気的に接続されたボロメータ配線を、前記第２の基板に形成する第３の工程と、
   前記第２の工程及び前記第３の工程の後に、前記内部空間を形成するように前記第１の基板と前記第２の基板とを接合すると共に、前記アンテナ本体と前記アンテナ配線とを電気的に接続する第４の工程と、を含むことを特徴とするテラヘルツ波検出器の製造方法。

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