WO2024009769A1

WO2024009769A1 - テラヘルツ装置

Info

Publication number: WO2024009769A1
Application number: PCT/JP2023/022900
Authority: WO
Inventors: 陽亮西田; 寛武蒲生
Original assignee: ローム株式会社
Priority date: 2022-07-04
Filing date: 2023-06-21
Publication date: 2024-01-11

Abstract

テラヘルツ装置は、基板表面、および基板表面とは反対側の基板裏面を有する半導体基板と、基板表面上の少なくとも一部に設けられた金属層と、金属層ごと基板表面を覆う誘電体層と、誘電体層内に設けられ、電磁波を発振または検出するように構成された能動素子と、誘電体層上に設けられ、能動素子と電気的に接続され、電磁波を放射または受信するように構成されたアンテナと、を備える。金属層は、基板表面と垂直な方向から視て、基板表面上のうち少なくともアンテナと重なる位置に形成されている。金属層は、電気的にフローティング状態である。

Description

テラヘルツ装置

　本開示は、テラヘルツ装置に関する。

　近年、トランジスタなどの電子デバイスの微細化が進み、電子デバイスの大きさがナノサイズになってきたため、量子効果と呼ばれる現象が観測されるようになっている。そして、この量子効果を利用した超高速デバイスや新機能デバイスの実現を目指した開発が進められている。

　そのような環境の中で、特に、周波数が０．１ＴＨｚ～１０ＴＨｚであるテラヘルツ帯と呼ばれる周波数領域の電磁波を利用して大容量通信や情報処理、あるいはイメージングや計測などを行う試みが行われている。この周波数領域は、光と電波との両方の特性を兼ね備えており、この周波数帯で動作するデバイスが実現されれば、上述したイメージング、大容量通信、情報処理のほか、物性、天文、生物などの様々な分野における計測など、多くの用途に利用され得る。

　テラヘルツ帯の周波数の電磁波を発する素子または受信する素子としては、たとえば共鳴トンネルダイオードと微細スロットアンテナを集積する構造のテラヘルツ装置が知られている（たとえば特許文献１参照）。

特開２０２０－１１５５００号公報

　ところで、電磁波がテラヘルツ装置の共鳴トンネルダイオードの周囲に構成された部品を介して伝播すると、所望の周波数の電磁波とは異なる周波数の電磁波が発生するおそれがある。

　本開示の一態様によるテラヘルツ装置は、基板表面、および前記基板表面とは反対側の基板裏面を有する半導体基板と、前記基板表面上の少なくとも一部に設けられた金属層と、前記金属層ごと前記基板表面を覆う誘電体層と、前記誘電体層内に設けられ、電磁波を発振または検出する能動素子と、前記誘電体層上に設けられ、前記能動素子と電気的に接続され、前記電磁波を放射または受信するアンテナと、を備え、前記金属層は、前記基板表面と垂直な方向から視て、前記基板表面上のうち少なくとも前記アンテナと重なる位置に形成されており、前記金属層は、電気的にフローティング状態である。

　本開示のテラヘルツ装置によれば、所望の周波数の電磁波とは異なる周波数の電磁波の発生を抑制できる。

図１は、第１実施形態のテラヘルツ装置の概略平面図である。図２は、図１のテラヘルツ装置の概略側面図である。図３は、図１のＦ３－Ｆ３線で切断したテラヘルツ装置の概略断面図である。図４は、図１のテラヘルツ装置の能動素子およびその周辺を拡大した概略断面図である。図５は、図４のテラヘルツ装置の能動素子およびその周辺を拡大した概略断面図である。図６は、比較例のテラヘルツ装置の概略側面図である。図７は、第１実施形態のテラヘルツ装置の概略側面図である。図８は、電磁波の周波数とアドミタンスの実数部との関係を示すグラフである。図９は、電磁波の周波数とアドミタンスの虚数部との関係を示すグラフである。図１０は、第２実施形態のテラヘルツ装置の概略断面図である。図１１は、図１０のテラヘルツ装置の誘電体層の厚さと電磁波の放射効率との関係を示すグラフである。図１２は、第３実施形態のテラヘルツ装置の概略平面図である。図１３は、第４実施形態のテラヘルツ装置の概略平面図である。図１４は、図１３のＦ１４－Ｆ１４線に沿って切断したテラヘルツ装置の概略断面図である。図１５は、第５実施形態のテラヘルツ装置の概略平面図である。図１６は、図１５のＦ１６－Ｆ１６線に沿って切断したテラヘルツ装置の概略断面図である。図１７は、図１５のＦ１７－Ｆ１７線に沿って切断したテラヘルツ装置の概略断面図である。図１８は、変更例のテラヘルツ装置について、能動素子およびその周辺を拡大した概略断面図である。図１９は、変更例のテラヘルツ装置について、能動素子およびその周辺を拡大した概略断面図である。図２０は、変更例のテラヘルツ装置の概略平面図である。図２１は、変更例のテラヘルツ装置の概略平面図である。図２２は、図２１のＦ２２－Ｆ２２線に沿って切断したテラヘルツ装置の概略断面図である。図２３は、変更例のテラヘルツ装置の概略平面図である。図２４は、テラヘルツ装置の第１適用例のテラヘルツユニットの概略断面図である。図２５は、テラヘルツ装置の第２適用例のテラヘルツユニットの概略断面図である。図２６は、テラヘルツ装置の第３適用例のテラヘルツユニットの概略平面図である。

　以下、添付図面を参照して本開示のテラヘルツ装置のいくつかの実施形態を説明する。なお、説明を簡単かつ明確にするために、図面に示される構成要素は必ずしも一定の縮尺で描かれていない。また、理解を容易にするために、断面図では、ハッチング線が省略されている場合がある。添付の図面は、本開示の実施形態を例示するに過ぎず、本開示を制限するものとみなされるべきではない。

　以下の詳細な記載は、本開示の例示的な実施形態を具体化する装置、システム、および方法を含む。この詳細な記載は本来説明のためのものに過ぎず、本開示の実施形態またはこのような実施形態の適用および使用を限定することを意図しない。

　（テラヘルツ装置の概略構成）
　＜第１実施形態＞
　図１および図２を参照して、第１実施形態のテラヘルツ装置１０の概略構成について説明する。

　図１および図２に示すように、テラヘルツ装置１０は、直方体状に形成されている。テラヘルツ装置１０は、装置表面１１と、装置表面１１とは反対側の装置裏面１２と、装置表面１１と装置裏面１２との間に延設された装置側面１３～１６と、を含む。ここで、本実施形態では、装置表面１１に対して垂直な方向を「ｚ方向」とする。ｚ方向と直交する方向のうち互いに直交する２方向をそれぞれ「ｘ方向」および「ｙ方向」とする。

　装置側面１３と装置側面１４とは、ｘ方向において互いに離隔して配置されている。装置側面１３および装置側面１４の双方は、ｙｚ平面に沿って延びている。装置側面１５と装置側面１６とは、ｙ方向において互いに離隔して配置されている。装置側面１５および装置側面１６の双方は、ｘｚ平面に沿って延びている。

　図２に示すように、テラヘルツ装置１０は、半導体基板２０を備える。半導体基板２０は、平板状に形成されている。図１に示すとおり、ｚ方向から視た半導体基板２０の形状は矩形状である。なお、ｚ方向から視た半導体基板２０の形状は矩形状に限定されず、円形状、楕円形状、多角形状であってもよい。半導体基板２０は、ＩｎＰ（インジウムリン）、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）、ＡｌＧａＡｓ（アルミニウムガリウムヒ素）、ＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウムヒ素）、ＩｎＧａＡｓＰ（インジウムガリウムヒ素リン）、Ｓｉ（シリコン）、ＳｉＣ（炭化シリコン）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＧａＮ_２、および単結晶ＡｌＮ（窒化アルミニウム）の群から選択される少なくとも一種の半導体材料によって形成されている。本実施形態では、半導体基板２０は、ＩｎＰを含む材料によって形成されている。

　図２に示すように、半導体基板２０は、基板表面２１、および基板表面２１とは反対側の基板裏面２２を有する。基板表面２１は装置表面１１と同じ側を向き、基板裏面２２は装置裏面１２と同じ側を向いている。半導体基板２０は、装置側面１３～１６の各々の一部を構成する基板側面を有する。基板表面２１が装置表面１１と同じ側を向いているため、ｚ方向は基板表面２１に対して垂直な方向である。このため、「ｚ方向から視て」とは、基板表面２１に対して垂直な方向から視ることを指す。

　テラヘルツ装置１０は、基板表面２１上の少なくとも一部に設けられた金属層３０と、金属層３０ごと基板表面２１を覆う誘電体層４０と、を備える。
　本実施形態では、金属層３０は、基板表面２１に接している。金属層３０は、表面３１および表面３１とは反対側の裏面３２を有する。表面３１は基板表面２１と同じ側を向き、裏面３２は基板裏面２２と同じ側を向いている。裏面３２は、基板表面２１と接している。なお、金属層３０と基板表面２１との間には、絶縁層等の別の部材が介在していてもよい。

　金属層３０は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、およびプラチナ（Ｐｔ）の群から選択される少なくとも一種の金属材料によって形成されている。金属層３０は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、およびＰｔの少なくとも１つを含むともいえる。本実施形態では、金属層３０は、Ａｕを含む材料によって形成されている。金属層３０は、たとえばスパッタリングによって形成されている。金属層３０は、複数の金属層の積層構造によって構成されていてもよい。

　誘電体層４０は、絶縁材料によって形成されている。誘電体層４０は、たとえば酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を含む材料によって形成されている。本実施形態では、誘電体層４０は、金属層３０の表面３１の全体にわたり形成されている。

　誘電体層４０は、表面４１および表面４１とは反対側の裏面４２を有する。表面４１は基板表面２１と同じ側を向き、裏面４２は基板裏面２２と同じ側を向いている。表面４１は、装置表面１１を構成している。裏面４２は、金属層３０の表面３１と接している。なお、金属層３０の表面３１と誘電体層４０との間には、絶縁層等の別の部材が介在していてもよい。

　図１および図３に示すように、テラヘルツ装置１０は、誘電体層４０内に設けられた能動素子５０と、誘電体層４０上に設けられたアンテナ６０と、を備える。
　能動素子５０は、電磁波と電気エネルギーとの変換を行う素子である。なお、電磁波とは、光および電波のいずれか一方あるいは両方の概念を含むものである。能動素子５０は、所定の周波数帯、たとえばテラヘルツ帯の電磁波（テラヘルツ波）を発振する素子である。この場合、能動素子５０は、テラヘルツ波を発振するテラヘルツ素子であるといえる。またたとえば、能動素子５０は、所定の周波数帯、たとえばテラヘルツ帯の電磁波であるテラヘルツ波を検出する素子である。この場合、能動素子５０は、テラヘルツ波を受信するテラヘルツ素子であるといえる。ここで、テラヘルツ波の周波数帯は、たとえば０．１ＴＨｚ以上１０ＴＨｚ以下である。

　能動素子５０は、供給される電気エネルギーによる発振によって、供給される電気エネルギーを電磁波に変換する。これにより、能動素子５０は、所望の周波数帯の電磁波を発振する。また、能動素子５０は、電磁波を受信し、その電磁波を電気エネルギーに変換する。これにより、能動素子５０は、所望の周波数帯の電磁波を検出する。

　ｚ方向から視た能動素子５０の形状は、矩形状である。なお、ｚ方向から視た能動素子５０の形状は、矩形状に限られず、円形状、楕円形状、および多角形状のいずれかであってもよい。

　図１に示すように、アンテナ６０は、本実施形態では、ダイポールアンテナとして構成されている。より詳細には、アンテナ６０は、ｘ方向において互いに反対側に延びる第１アンテナ部６１および第２アンテナ部６２を有する。第１アンテナ部６１および第２アンテナ部６２は、ｙ方向において互いに同じ位置でｘ方向において互いに離隔して配列されている。第１アンテナ部６１は、第２アンテナ部６２よりも装置側面１３寄りに配置されている。

　アンテナ６０は、能動素子５０と電気的に接続されている。アンテナ６０は、能動素子５０が電磁波を発振する場合、能動素子５０からの電磁波をテラヘルツ装置１０の外部に放射する。アンテナ６０は、能動素子５０が電磁波を検出する場合、テラヘルツ装置１０の外部から入射する電磁波を受信する。

　アンテナ６０は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、およびＰｔの群から選択される少なくとも一種の金属材料によって形成されている。本実施形態では、アンテナ６０は、Ａｕを含む材料によって形成されている。つまり、アンテナ６０は、金属層３０と同じ材料によって形成されている。

　テラヘルツ装置１０は、誘電体層４０に設けられた第１電極７０および第２電極８０を備える。第１電極７０および第２電極８０は、アンテナ６０と電気的に接続されている。本実施形態では、第１電極７０および第２電極８０は、アンテナ６０と一体に形成されている。

　第１電極７０および第２電極８０は、アンテナ６０よりも装置側面１６寄りに配置されている。第１電極７０および第２電極８０は、ｘ方向において並んで配置されている。第１電極７０は、第２電極８０よりも装置側面１４寄りに配置されている。第１電極７０および第２電極８０は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、およびＰｔの群から選択されるすくなくとも一種の金属材料によって形成されている。本実施形態では、第１電極７０および第２電極８０は、Ａｕを含む材料によって形成されている。つまり、第１電極７０および第２電極８０は、アンテナ６０と同じ材料によって形成されている。このように、本実施形態では、金属層３０、アンテナ６０、第１電極７０、および第２電極８０は、同じ材料によって形成されている。

　第１電極７０は、第１アンテナ部６１に接続されている。第１電極７０は、第１電極パッド７１と、第１電極パッド７１と第１アンテナ部６１とを接続する第１接続電極７２と、を有する。本実施形態では、第１電極パッド７１、第１接続電極７２、および第１アンテナ部６１は一体に形成されている。

　第２電極８０は、第２アンテナ部６２に接続されている。第２電極８０は、第２電極パッド８１と、第２電極パッド８１と第２アンテナ部６２とを接続する第２接続電極８２と、を有する。本実施形態では、第２電極パッド８１、第２接続電極８２、および第２アンテナ部６２は一体に形成されている。ここで、本実施形態では、第１電極パッド７１および第２電極パッド８１は「電極パッド」に対応している。

　第１電極パッド７１および第２電極パッド８１は、ｙ方向において互いに同じ位置でｘ方向において互いに離隔して配列されている。ｚ方向から視た第１電極パッド７１および第２電極パッド８１の各々の形状は、矩形状である。本実施形態では、第１電極パッド７１が主電極を構成し、第２電極パッド８１が接地電極を構成している。

　第１接続電極７２および第２接続電極８２の双方は、ｙ方向に沿って延びている。第１接続電極７２は、ｘ方向において第１アンテナ部６１のうち第１アンテナ部６１のｘ方向の中央よりも第２アンテナ部６２寄りの部分に接続されている。第２接続電極８２は、ｘ方向において第２アンテナ部６２のうち第２アンテナ部６２のｘ方向の中央よりも第１アンテナ部６１寄りの部分に接続されている。

　本実施形態では、第１電極パッド７１、第１接続電極７２、第２電極パッド８１、および第２接続電極８２は、誘電体層４０上に設けられている。一例では、スパッタリングによって、第１電極パッド７１、第１接続電極７２、第２電極パッド８１、および第２接続電極８２は、誘電体層４０の表面４１に形成されている。

　図２に示すように、テラヘルツ装置１０は、半導体基板２０の基板裏面２２に形成された裏面側金属層９０を備える。本実施形態では、裏面側金属層９０は、基板裏面２２の全体にわたり形成されている。裏面側金属層９０は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、およびＰｔの群から選択される少なくとも一種の金属材料によって形成されている。本実施形態では、裏面側金属層９０は、Ａｕを含む材料によって形成されている。つまり、裏面側金属層９０は、アンテナ６０と同じ材料によって形成されている。

　（能動素子およびその周辺の詳細な構成）
　図３に示すように、能動素子５０は、半導体基板２０の基板表面２１上に設けられている。能動素子５０は、誘電体層４０によって覆われている。これにより、能動素子５０は、誘電体層４０内に設けられているといえる。

　図１に示すように、能動素子５０は、基板表面２１のｘ方向およびｙ方向の中央に設けられている。たとえば、能動素子５０は、所定の周波数帯の電磁波と電気エネルギーとの交換を行う素子であるため、第１電極７０および第２電極８０から供給される電気エネルギーを所定の周波数帯の電磁波に変換する。能動素子５０からの電磁波は、アンテナ６０によって放射される。したがって、能動素子５０は、電磁波を発振する発振点Ｐ１ということができ、アンテナ６０は、電磁波を放射する放射点Ｐ２ということができる。本実施形態では、放射点Ｐ２と発振点Ｐ１とが同一位置に位置している。なお、発振点Ｐ１の位置は、放射点Ｐ２の位置と同一に限られず任意に変更可能である。また、発振点Ｐ１の位置は、ｚ方向から視て、基板表面２１において任意の位置とすることができる。

　能動素子５０は、たとえば共鳴トンネルダイオード（ＲＴＤ：Resonant Tunneling Diode）である。能動素子５０としては、たとえば、タンネット（ＴＵＮＮＥＴＴ：Tunnel injection Transit Time）ダイオード、インパット（ＩＭＰＡＴＴ：Impact Ionization Avalanche Transit Time）ダイオード、ＧａＡｓ系電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）、ＧａＮ系ＦＥＴ、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：High Electron Mobility Transistor）、あるいは、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ：Hetero junction Bipolar Transistor）であってもよい。

　能動素子５０を実現するための構成の一例を説明する。
　図４に示すように、能動素子５０は、第１アンテナ部６１と半導体基板２０とのｚ方向の間に設けられている。

　図４および図５に示すように、半導体基板２０の基板表面２１上には、半導体層５１ａが設けられている。ｚ方向から視た半導体層５１ａの形状は矩形状である。半導体層５１ａは、たとえばＧａＩｎＡｓによって形成されている。半導体層５１ａには、ｎ型不純物が高濃度にドープされている。

　図５に示すように、半導体層５１ａ上には、ＧａＩｎＡｓ層５２ａが積層されている。ＧａＩｎＡｓ層５２ａには、ｎ型不純物がドープされている。ＧａＩｎＡｓ層５２ａのｎ型不純物濃度は、半導体層５１ａのｎ型不純物濃度よりも低い。

　ＧａＩｎＡｓ層５２ａ上には、ＧａＩｎＡｓ層５３ａが積層されている。ＧａＩｎＡｓ層５３ａには、不純物がドープされていない。
　ＧａＩｎＡｓ層５３ａ上には、ＡｌＡｓ層５４ａが積層されている。ＡｌＡｓ層５４ａ上には、ＩｎＧａＡｓ層５５が積層されている。ＩｎＧａＡｓ層５５には、不純物がドープされていない。ＩｎＧａＡｓ層５５上にはＡｌＡｓ層５４ｂが積層されている。これらＡｌＡｓ層５４ａとＩｎＧａＡｓ層５５とＡｌＡｓ層５４ｂとによって共鳴トンネル部が構成されている。

　ＡｌＡｓ層５４ｂ上には、不純物がドープされていないＧａＩｎＡｓ層５３ｂが積層されている。ＧａＩｎＡｓ層５３ｂ上には、ｎ型不純物がドープされているＧａＩｎＡｓ層５２ｂが積層されている。ＧａＩｎＡｓ層５２ｂ上には、ｎ型不純物が高濃度にドープされたＧａＩｎＡｓ層５１ｂが積層されている。このため、ＧａＩｎＡｓ層５１ｂのｎ型不純物濃度は、ＧａＩｎＡｓ層５２ｂのｎ型不純物濃度よりも高い。

　なお、能動素子５０の具体的な構成は、電磁波を発生（あるいは検出およびその両方）可能なものであれば任意に変更可能である。換言すれば、能動素子５０は、テラヘルツ帯の電磁波に対して発振および検出の少なくとも一方を行うものであればよいともいえる。

　図３に示すように、第１アンテナ部６１は、誘電体層４０上に設けられた第１アンテナ本体部６１ａと、能動素子５０に接続された第１接続部６１ｂと、を含む。第２アンテナ部６２は、誘電体層４０上に設けられた第２アンテナ本体部６２ａと、半導体層５１ａに接続された第２接続部６２ｂと、を含む。

　図１に示すように、第１アンテナ本体部６１ａおよび第２アンテナ本体部６２ａは、ｙ方向において互いに同じ位置でｘ方向において互いに離隔して配列されている。第１アンテナ本体部６１ａおよび第２アンテナ本体部６２ａは、ｘ方向において互いに反対側に延びている。アンテナ本体部６１ａおよび第２アンテナ本体部６２ａの双方は、ｘ方向に沿って延びている。アンテナ６０の長さ、つまり第１アンテナ本体部６１ａの先端から第２アンテナ本体部６２ａの先端までのｘ方向の長さは、たとえば能動素子５０が発振する電磁波の波長λに対して１／２波長（λ／２）に設定されている。

　図４に示すように、第１アンテナ部６１の第１接続部６１ｂは、誘電体層４０に形成された第１開口４３内に設けられている。第１開口４３は、誘電体層４０をｚ方向に貫通している。第１開口４３および第１接続部６１ｂは、ｚ方向から視て、能動素子５０と重なる位置に設けられている。このため、能動素子５０は、第１開口４３内に設けられているともいえる。第１接続部６１ｂは、ＧａＩｎＡｓ層５１ｂ上に位置した状態でＧａＩｎＡｓ層５１ｂと接している。

　第２アンテナ部６２の第２接続部６２ｂは、誘電体層４０に形成された第２開口４４内に設けられている。第２開口４４は、誘電体層４０をｚ方向に貫通している。第２開口４４および第２接続部６２ｂは、ｚ方向から視て、ｘ方向において能動素子５０とは異なる位置に設けられている。一方、第２開口４４および第２接続部６２ｂは、ｚ方向から視て、ｙ方向において能動素子５０と同じ位置に設けられている。第２開口４４および第２接続部６２ｂは、ｚ方向から視て、半導体層５１ａと重なる位置に設けられている。

　（金属層の詳細な構成）
　図１に示すように、金属層３０は、半導体層５１ａを避けるように形成されている。つまり金属層３０は、ｚ方向から視て、半導体層５１ａよりも一回り大きい矩形状の開口部３３を有する。図３に示すように、金属層３０は、ｚ方向において第１アンテナ本体部６１ａおよび第２アンテナ本体部６２ａの双方と対向する位置に形成されている。金属層３０は、ｚ方向から視て、第１アンテナ本体部６１ａの全体と重なるように形成されている。金属層３０は、ｚ方向から視て、第２アンテナ本体部６２ａの全体と重なるように形成されている。本実施形態では、金属層３０は、開口部３３以外では半導体基板２０の基板表面２１の全面にわたり形成されている。

　図４に示すように、金属層３０の厚さＴＭは、半導体基板２０の厚さＴＢ（図２参照）よりも薄い。金属層３０の厚さＴＭは、誘電体層４０の厚さＴＤよりも薄い。金属層３０の厚さＴＭは、アンテナ６０の厚さＴＡよりも薄い。金属層３０の厚さＴＭは、裏面側金属層９０の厚さＴＭＢ（図２参照）と等しくてもよい。

　ここで、金属層３０の厚さＴＭは、金属層３０の表面３１と裏面３２とのｚ方向の間の距離によって定義できる。誘電体層４０の厚さＴＤは、誘電体層４０の表面４１と裏面４２との間のｚ方向の間の距離によって定義できる。ここでの裏面４２は、金属層３０の表面３１に接する面である。アンテナ６０の厚さＴＡは、たとえば第１アンテナ本体部６１ａの厚さを指す。なお、アンテナ６０の厚さＴＢは、第２アンテナ本体部６２ａの厚さを指してもよい。

　なお、金属層３０の厚さＴＭは任意に変更可能である。一例では、金属層３０の厚さＴＭは、アンテナ６０の厚さＴＡと等しくてもよいし、アンテナ６０の厚さＴＡよりも厚くてもよい。また別例では、金属層３０の厚さＴＭは、裏面側金属層９０の厚さＴＭＢよりも厚くてもよいし、裏面側金属層９０の厚さＴＭＢよりも薄くてもよい。ただし、金属層３０の厚さＴＭは、製造コストの観点から、電磁波を反射可能な厚さの範囲内において可能な限り薄いことが好ましい。

　図４に示すように、金属層３０は、半導体層５１ａに対してｚ方向と直交する方向に離隔して形成されている。金属層３０と半導体層５１ａとの間には、誘電体層４０が介在している。さらに、金属層３０は、誘電体層４０によって、能動素子５０、第１電極７０、および第２電極８０と電気的に絶縁されている。このように、本実施形態では、金属層３０は、電気的にフローティング状態である。

　（作用）
　本実施形態のテラヘルツ装置１０の作用について説明する。
　図６および図７は、シミュレーションに用いるテラヘルツ装置のモデル図であり、各テラヘルツ装置の側面構造を示している。図６は比較例のテラヘルツ装置の構成を示し、図７は実施例のテラヘルツ装置の構成を示している。図６および図７では、シミュレーションの簡略化のため、誘電体層上にアンテナのみが設けられている。さらに、図６および図７では、アンテナ６０を簡略化して示している。図６の比較例のテラヘルツ装置では、図７の実施例のテラヘルツ装置と比較して、金属層３０を備えていない点が異なる。

　図８および図９は、図６の比較例のテラヘルツ装置および図７の実施例のテラヘルツ装置における電磁波の周波数とアドミタンスとの関係を示すグラフである。図８では、アドミタンスの実数部を示し、図９ではアドミタンスの虚数部を示している。図８および図９において、実線は実施例のシミュレーション結果を示し、破線は比較例のシミュレーション結果を示している。

　図８に示すように、比較例のテラヘルツ装置では、破線で示されるように、複数の周波数において共振が生じるため、アドミタンスの実数部の複数のピークが発生している。一方、実施例のテラヘルツ装置では、実線で示されるように、１つの周波数Ａ１においてアドミタンスの実数部のピークが発生している。

　図９に示すように、比較例のテラヘルツ装置では、破線で示されるように、複数の周波数において共振が生じるため、アドミタンスの虚数部の複数のピークが発生している。一方、実施例のテラヘルツ装置では、実線のグラフで示されるように、１つの周波数Ａ２においてアドミタンスの虚数部のピークが発生している。

　このように、比較例のテラヘルツ装置は、金属層３０を備えていないため、電磁波が半導体基板２０に進入し、半導体基板２０における電磁波の伝播に起因する基板モードが発生してしまう。これにより、複数の周波数の電磁波が発生しまう。一方、実施例のテラヘルツ装置は、金属層３０によって電磁波が半導体基板２０に進入することが抑制されるため、半導体基板２０における電磁波の伝播による基板モードの発生を抑制できる。したがって、複数の周波数の電磁波の発生を抑制できる。

　（効果）
　本実施形態のテラヘルツ装置１０によれば、以下の効果が得られる。
　（１－１）テラヘルツ装置１０は、基板表面２１、および基板表面２１とは反対側の基板裏面２２を有する半導体基板２０と、基板表面２１上の少なくとも一部に設けられた金属層３０と、金属層３０ごと基板表面２１を覆う誘電体層４０と、誘電体層４０内に設けられ、電磁波を発振または検出する能動素子５０と、誘電体層４０上に設けられ、能動素子５０と電気的に接続され、電磁波を放射または受信するアンテナ６０と、を備える。金属層３０は、基板表面２１と垂直な方向（ｚ方向）から視て、基板表面２１上のうち少なくともアンテナ６０と重なる位置に形成されている。金属層３０は、電気的にフローティング状態である。

　この構成によれば、アンテナ６０から半導体基板２０に向けて放射された電磁波は、アンテナ６０と半導体基板２０との間に設けられた金属層３０によって反射する。つまり、金属層３０によって半導体基板２０に電磁波が進入することが抑制される。したがって、半導体基板２０における電磁波の伝播による基板モードの発生を抑制することができるため、所望の電磁波とは異なる周波数の電磁波の発生を抑制できる。

　加えて、金属層３０が電気的にフローティング状態であるので、金属層３０が他の部品と電気的に接続するための構造をテラヘルツ装置１０に設ける必要がなくなる。したがって、テラヘルツ装置１０の構成の簡素化を図ることができるため、テラヘルツ装置１０の大型化を抑制できる。

　（１－２）金属層３０の厚さＴＭは、誘電体層４０の厚さＴＤよりも薄い。
　この構成によれば、金属層３０の厚さＴＭを薄く形成することによって、テラヘルツ装置１０の製造コストを低減できる。

　（１－３）金属層３０の厚さＴＭは、アンテナ６０の厚さＴＡよりも薄い。
　この構成によれば、金属層３０の厚さＴＭを薄く形成することによって、テラヘルツ装置１０の製造コストを低減できる。

　（１－４）金属層３０は、半導体基板２０の基板表面２１の全体にわたり形成されている。
　この構成によれば、アンテナ６０から半導体基板２０に向けて放射された電磁波、およびテラヘルツ装置１０の外部から入射される電磁波が半導体基板２０に一層進入しにくくなる。したがって、半導体基板２０における基板モードの発生をさらに抑制することができる。

　＜第２実施形態＞
　図１０および図１１を参照して、第２実施形態のテラヘルツ装置１０について説明する。本実施形態のテラヘルツ装置１０は、第１実施形態のテラヘルツ装置１０と比較して、誘電体層４０の構成と、アンテナ６０の構成とが主に異なる。第２実施形態では、第１実施形態と異なる点について詳細に説明し、第１実施形態と共通の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

　図１０に示すように、本実施形態の誘電体層４０は、第１誘電体層４０Ａと第２誘電体層４０Ｂとの積層構造を有する。第２誘電体層４０Ｂは、第１誘電体層４０Ａ上に積層されている。なお、誘電体層４０は、第２誘電体層４０Ｂ上に設けられた第３誘電体層を備えていてもよい。つまり、本実施形態の誘電体層４０は、複数の誘電体層の積層構造から構成されていればよい。

　第１誘電体層４０Ａは、半導体基板２０の基板表面２１に接している。第１誘電体層４０Ａは、金属層３０、半導体層５１ａ、および能動素子５０を覆っている。ｚ方向から視て、第１誘電体層４０Ａは、基板表面２１の全面にわたり形成されている。第１誘電体層４０Ａは、たとえばＳｉＯ_２を含む材料によって形成されている。

　第１誘電体層４０Ａは、互いに離隔して設けられた第１開口４５および第２開口４６を有する。第１開口４５および第２開口４６の双方は、ｚ方向から視て、半導体層５１ａと重なる位置に設けられている。第１開口４５は、ｚ方向から視て、能動素子５０と重なる位置に設けられている。第２開口４６は、第１開口４５に対してｙ方向において同じ位置でｘ方向において離隔した位置に設けられている。

　第２誘電体層４０Ｂは、第１誘電体層４０Ａに接している。ｚ方向から視て、第２誘電体層４０Ｂは、第１誘電体層４０Ａの全体にわたり形成されている。第２誘電体層４０Ｂは、たとえばＳｉＯ_２を含む材料によって形成されている。本実施形態では、第１誘電体層４０Ａおよび第２誘電体層４０Ｂが同じ材料によって形成されているが、これに限られない。第２誘電体層４０Ｂは、第１誘電体層４０Ａとは異なる材料によって形成されていてもよい。一例では、第２誘電体層４０Ｂは、窒化シリコン（ＳｉＮ）および酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）の少なくとも一方を含む材料によって形成されていてもよい。

　第２誘電体層４０Ｂは、第２誘電体層４０Ｂをｚ方向に貫通する開口４７を有する。開口４７は、第１誘電体層４０Ａの第１開口４５および第２開口４６の双方と連通している。つまり、ｚ方向から視て、開口４７の開口面積は、第１開口４５および第２開口４６の各々の開口面積よりも大きい。本実施形態では、開口４７の内側面は、ｚ方向に沿って延びている。開口４７と第１誘電体層４０Ａとによって凹部４０Ｃが構成されている。第１誘電体層４０Ａの表面は、凹部４０Ｃの底面を構成している。凹部４０Ｃは、誘電体層４０の表面４１に開口するとともに表面４１から裏面４２に向けて凹んでいる。ここで、第１誘電体層４０Ａの表面は、第１誘電体層４０Ａのうち第２誘電体層４０Ｂ側を向く面であって、第２誘電体層４０Ｂと接する面である。

　アンテナ６０の第１アンテナ部６１における第１接続部６１ｂは、第１開口４５内および開口４７内に設けられている。第１接続部６１ｂは、第１実施形態と同様に、能動素子５０と接している。ｚ方向から視て、第１開口４５は、開口４７のうちｘ方向の中央に位置している。このため、ｚ方向から視て、能動素子５０は、開口４７のｘ方向の中央に配置されている。第１接続部６１ｂは、開口４７の内側面に沿ってｚ方向に延びる第１部分と、第１開口４５を埋めるように設けられた第２部分と、第１部分と第２部分とを連結する第３部分と、を含む。第１部分のｚ方向の両端部のうち第３部分とは反対側の端部は、第１アンテナ本体部６１ａに接続されている。第２部分のｚ方向の両端部のうち第３部分とは反対側の端部は、能動素子５０と接している。第３部分は、第１誘電体層４０Ａ上に設けられている。第３部分は、ｘ方向に延びている。このため、第１接続部６１ｂは、階段状に形成されている。

　第２アンテナ部６２における第２接続部６２ｂは、第２開口４６内および開口４７内に設けられている。第２接続部６２ｂは、第１実施形態と同様に、半導体層５１ａと接している。ｚ方向から視て、第２開口４６は、開口４７のうちｘ方向において装置側面１３寄りに位置している。第２接続部６２ｂは、開口４７の内側面に沿ってｚ方向に延びる第１部分と、第２開口４６を埋めるように設けられた第２部分と、第１部分と第２部分との間に設けられた段差部と、を含む。第１部分のｚ方向の両端部のうち段差部とは反対側の端部は、第２アンテナ本体部６２ａに接続されている。第２部分のｚ方向の両端部のうち段差部とは反対側の端部は、半導体層５１ａと接している。段差部は、第１誘電体層４０Ａ上に設けられている。

　第２誘電体層４０Ｂ上には、アンテナ６０の第１アンテナ本体部６１ａおよび第２アンテナ本体部６２ａが形成されている。第１アンテナ本体部６１ａと第２アンテナ本体部６２ａとのｘ方向の間の距離は、第１実施形態の第１アンテナ本体部６１ａと第２アンテナ本体部６２ａとのｘ方向の間の距離よりも大きい。

　第２誘電体層４０Ｂの厚さＴＤ２は、第１誘電体層４０Ａの厚さＴＤ１よりも厚い。厚さＴＤ２と厚さＴＤ１とは、１００倍程度の差がある。つまり、厚さＴＤ２は、厚さＴＤ１の１００倍程度厚い。本実施形態では、誘電体層４０の厚さＴＤは、第１誘電体層４０Ａの厚さＴＤ１と第２誘電体層４０Ｂの厚さＴＤ２との合計の厚さとなる。

　ここで、第１誘電体層４０Ａの厚さＴＤ１は、第１誘電体層４０Ａの表面と裏面とのｚ方向の間の距離によって定義できる。第１誘電体層４０Ａの裏面は、第１誘電体層４０Ａのうち金属層３０の表面３１と接する面である。また、第２誘電体層４０Ｂの厚さＴＤ２は、第２誘電体層４０Ｂの表面と裏面とのｚ方向の間の距離によって定義できる。第２誘電体層４０Ｂの表面は誘電体層４０の表面４１である。第２誘電体層４０Ｂの裏面は、第２誘電体層４０Ｂのうち第１誘電体層４０Ａの表面と接する面である。

　第１実施形態と同様に、誘電体層４０の厚さＴＤは、金属層３０の厚さＴＭよりも厚い。第２誘電体層４０Ｂの厚さＴＤ２は、金属層３０の厚さＴＭよりも厚い。第１誘電体層４０Ａの厚さＴＤ１は、金属層３０の厚さＴＭよりも厚い。

　誘電体層４０の厚さＴＤは、アンテナ６０の厚さＴＡよりも厚い。第２誘電体層４０Ｂの厚さＴＤ２は、アンテナ６０の厚さＴＡよりも厚い。第１誘電体層４０Ａの厚さＴＤ１は、アンテナ６０の厚さＴＡよりも厚い。

　誘電体層４０の厚さＴＤは、裏面側金属層９０の厚さＴＭＢよりも厚い。第２誘電体層４０Ｂの厚さＴＤ２は、裏面側金属層９０の厚さＴＭＢよりも厚い。第１誘電体層４０Ａの厚さＴＤ１は、裏面側金属層９０の厚さＴＭＢよりも厚い。

　なお、第１誘電体層４０Ａの厚さＴＤ１は、金属層３０の厚さＴＭと等しくてもよいし、金属層３０の厚さＴＭよりも薄くてもよい。また、第１誘電体層４０Ａの厚さＴＤ１は、アンテナ６０の厚さＴＡと等しくてもよいし、アンテナ６０の厚さＴＡよりも薄くてもよい。また、第１誘電体層４０Ａの厚さＴＤ１は、裏面側金属層９０の厚さＴＭＢと等しくてもよいし、裏面側金属層９０の厚さＴＭＢよりも厚くてもよい。

　図１１は、誘電体層４０の厚さＴＤと電磁波の放射効率との関係を示すグラフである。なお、図１１のグラフにおいて、能動素子５０が発振する電磁波の周波数は、３００ＧＨｚ帯である。

　ここで、電磁波の波長λは、誘電体層４０中の実効波長であり、λ＝λ_{_０}×（１／√ε_{_ｒ}）によって定義できる。λ_{_０}は、自由空間での波長であり、ε_{_ｒ}は、誘電体層４０の比誘電率である。ここで、自由空間は、誘電体が存在しない空間であり、たとえば真空である。本実施形態では、誘電体層４０の比誘電率ε_{_ｒ}は、３．４程度である。電磁波の周波数が３００ＧＨｚ帯の場合、電磁波の波長λ_{_０}は１ｍｍである。このため、電磁波の波長λは、５４２μｍ程度である。

　図１１に示すように、誘電体層４０の厚さＴＤが厚くなるにつれて電磁波の放射効率が向上している。電磁波の放射効率が１００％付近とする場合、誘電体層４０の厚さＴＤは、電磁波の波長λの１／４以上であることが好ましい。つまり、誘電体層４０の厚さＴＤは、１３６μｍ以上であることが好ましい。また、誘電体層４０の厚さＴＤは、電磁波の波長λの１／１０以上であることが好ましい。つまり、誘電体層４０の厚さＴＤは、５４μｍ以上であることが好ましい。

　また、電磁波の放射効率は５０％以上であってもよい。そして、本実施形態では、誘電体層４０の厚さＴＤが４０μｍ程度で電磁波の放射効率が５０％となっている。つまり、誘電体層４０の厚さＴＤは、４０μｍ以上であることが好ましい。

　（効果）
　本実施形態のテラヘルツ装置１０によれば、第１実施形態の効果に加え、以下の効果が得られる。

　（２－１）誘電体層４０は、複数の誘電体層の積層構造によって構成されている。誘電体層４０は、第１誘電体層４０Ａおよび第２誘電体層４０Ｂを含む。
　この構成によれば、誘電体層４０の厚さＴＤを容易に調整できる。

　（２－２）誘電体層４０の厚さＴＤは、能動素子５０が発振する電磁波の波長λの１／１０以上である。
　この構成によれば、図１１に示すように電磁波の放射効率が高くなるため、テラヘルツ装置１０が放射する電磁波の出力を高めることができる。

　（２－３）誘電体層４０の厚さＴＤは、４０μｍ以上であってよい。
　この構成によれば、図１１に示すように電磁波の放射効率が５０％以上となるため、テラヘルツ装置１０が放射する電磁波の出力を高めることができる。

　＜第３実施形態＞
　図１２を参照して、第３実施形態のテラヘルツ装置１０について説明する。本実施形態のテラヘルツ装置１０は、第１実施形態のテラヘルツ装置１０と比較して、アンテナ６０の構成が主に異なる。第３実施形態では、第１実施形態と異なる点について詳細に説明し、第１実施形態と共通の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。

　図１２に示すように、アンテナ６０は、ボウタイアンテナを構成している。より詳細には、第１アンテナ本体部６１ａは、装置側面１４に向かうにつれて幅が広くなるテーパ状に形成されている。第１アンテナ本体部６１ａの先端面は、ｙｚ平面に沿うように形成されている。第２アンテナ本体部６２ａは、装置側面１３に向かうにつれて幅が広くなるテーパ状に形成されている。第２アンテナ本体部６２ａの先端面は、ｙｚ平面に沿うように形成されている。ここで、第１アンテナ本体部６１ａの先端面は第１アンテナ本体部６１ａのうち装置側面１４寄りの端面であり、第２アンテナ本体部６２ａの先端面は第２アンテナ本体部６２ａのうち装置側面１３寄りの端面である。

　第１アンテナ本体部６１ａのｘ方向の両端部のうち第２アンテナ本体部６２ａに近い方の端部には、図示していないが第１接続部６１ｂが接続されている。第２アンテナ本体部６２ａのｘ方向の両端部のうち第１アンテナ本体部６１ａに近い方の端部には、図示していないが第２接続部６２ｂが接続されている。第１接続部６１ｂおよび第２接続部６２ｂの構成は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

　＜第４実施形態＞
　図１３および図１４を参照して、第４実施形態のテラヘルツ装置１０について説明する。本実施形態のテラヘルツ装置１０は、第２実施形態のテラヘルツ装置１０と比較して、アンテナ６０の構成が主に異なる。第４実施形態では、第２実施形態と異なる点について詳細に説明し、第２実施形態と共通の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

　図１３に示すように、アンテナ６０は、ループアンテナを構成している。より詳細には、アンテナ６０は、リング状部６３を有する。リング状部６３は、ｚ方向から視て、装置側面１６寄りの端部に隙間を有する環状に形成されている。つまり、リング状部６３は、第１端部６３ａおよび第２端部６３ｂを含む。

　リング状部６３は、ｚ方向から視て、互いに重なり合う部分を有する。より詳細には、リング状部６３は、円弧状に形成された第１部分６３Ａおよび第２部分６３Ｂを含む。第１部分６３Ａは第１端部６３ａを含み、第２部分６３Ｂは第２端部６３ｂを含む。また、第１部分６３Ａは第１重なり部６３Ａａを含み、第２部分６３Ｂは第２重なり部６３Ｂａを含む。第１重なり部６３Ａａは、第１部分６３Ａの両端部のうち第１端部６３ａとは反対側の端部である。第２重なり部６３Ｂａは、第２部分６３Ｂの両端部のうち第２端部６３ｂとは反対側の端部である。

　第１端部６３ａは、図示していないが第１接続部６１ｂに接続されている。また、第１端部６３ａは、第１電極７０の第１接続電極７２に接続されている。つまり、リング状部６３の第１部分６３Ａは、第１接続電極７２に接続されている。

　第２端部６３ｂは、図示していないが第２接続部６２ｂに接続されている。また、第２端部６３ｂは、第２電極８０の第２接続電極８２に接続されている。つまり、リング状部６３の第２部分６３Ｂは、第２接続電極８２に接続されている。

　テラヘルツ装置１０は、ＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）キャパシタ６５をさらに備える。ＭＩＭキャパシタ６５は、ｚ方向から視て、能動素子５０からｙ方向に離隔した位置に形成されている。ＭＩＭキャパシタ６５は、ｚ方向から視て、能動素子５０に対して装置側面１５寄りに配置されている。

　図１４は、ＭＩＭキャパシタ６５の断面構造を示している。
　図１４に示すように、ＭＩＭキャパシタ６５は、リング状部６３の第１部分６３Ａおよび第２部分６３Ｂによって形成されている。より詳細には、ＭＩＭキャパシタ６５は、第１部分６３Ａの第１重なり部６３Ａａと、第２部分６３Ｂの第２重なり部６３Ｂａと、を含む。第１重なり部６３Ａａと第２重なり部６３Ｂａとは、ｚ方向において対向配置されている。第１重なり部６３Ａａと第２重なり部６３Ｂａとのｚ方向の間には、誘電体層６６が介在している。このように、ＭＩＭキャパシタ６５は、第１重なり部６３Ａａ、第２重なり部６３Ｂａ、および誘電体層６６を有する。

　第１重なり部６３Ａａは、誘電体層６６上に設けられている。第１部分６３Ａは、第１重なり部６３Ａａから連続して誘電体層６６の側面に沿って延びる部分を有する。第１重なり部６３Ａａは、ＭＩＭキャパシタ６５の第１電極を構成している。

　第２重なり部６３Ｂａは、誘電体層４０と誘電体層６６との間に介在している。第２重なり部６３Ｂａは、ＭＩＭキャパシタ６５の第２電極を構成している。
　誘電体層６６は、第１重なり部６３Ａａと第２重なり部６３Ｂａとの双方に接している。誘電体層６６は、たとえばＳｉＯ_２を含む材料によって形成されている。なお、誘電体層６６は、誘電体層４０とは異なる材料によって形成されていてもよい。一例では、誘電体層６６は、ＳｉＮおよびＳｉＯＮの少なくとも一方を含む材料によって形成されていてもよい。

　＜第５実施形態＞
　図１５～図１７を参照して、第５実施形態のテラヘルツ装置１０について説明する。本実施形態のテラヘルツ装置１０は、第２実施形態のテラヘルツ装置１０と比較して、アンテナ６０、第１電極７０、および第２電極８０の構成が主に異なる。第５実施形態では、第２実施形態と異なる点について詳細に説明し、第２実施形態と共通の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

　図１５に示すように、アンテナ６０は、スロットアンテナを構成している。アンテナ６０は、第１電極７０および第２電極８０によって構成されている。第１電極７０および第２電極８０によってスロット６４が形成されている。より詳細には、第１電極７０の第１電極パッド７１は、半導体基板２０の基板表面２１のｘ方向の中央よりも装置側面１４寄りに配置されている。第１電極パッド７１は、ｙ方向において基板表面２１のｙ方向の長さの全体にわたり形成されている。第１電極パッド７１は、ｘ方向において基板表面２１のｘ方向の長さの１／２よりも僅かに小さくなるように形成されている。第２電極８０の第２電極パッド８１は、半導体基板２０の基板表面２１のｘ方向の中央よりも装置側面１３寄りに配置されている。第２電極パッド８１は、ｙ方向において基板表面２１のｙ方向の長さの全体にわたり形成されている。第２電極パッド８１は、ｘ方向において基板表面２１のｘ方向の長さの１／２よりも僅かに小さくなるように形成されている。これら電極パッド７１，８１によって、基板表面２１のｘ方向の中央には、第１電極パッド７１と第２電極パッド８１との間の隙間であるスロット６４が形成されている。

　第１接続電極７２は、ｚ方向から視て、第１電極７０のｙ方向の中央の位置から第２電極８０に向けて延びている。第１接続電極７２は、ｚ方向から視て、ｘ方向に沿って延びている。

　図１６に示すように、第１電極７０の第１接続電極７２は、第２実施形態とは異なり、能動素子５０に接続されている。第１接続電極７２は、第２誘電体層４０Ｂ上をｘ方向に沿って延びる第１部分と、第２誘電体層４０Ｂの開口４７を構成する内側面に沿ってｚ方向に延びる第２部分と、第１誘電体層４０Ａ上をｘ方向に沿って延びる第３部分と、第１誘電体層４０Ａの第１開口４５内を埋めるように設けられた第４部分と、を含む。図１６に示すとおり、第１接続電極７２は、階段状に形成されている。

　図１５に示すように、第２接続電極８２は、ｚ方向から視て、第２電極８０のｙ方向の中央の位置から第１電極７０に向けて延びている。第２接続電極８２は、ｚ方向から視て、ｘ方向に沿って延びている。第１接続電極７２および第２接続電極８２は、ｙ方向において互いに同じ位置でｘ方向において互いに離隔して配列されている。

　図１６に示すように、第２電極８０の第２接続電極８２は、第２実施形態とは異なり、半導体層５１ａに接続されている。第２接続電極８２は、第２誘電体層４０Ｂ上をｘ方向に沿って延びる第１部分と、第２誘電体層４０Ｂの開口４７を構成する内側面に沿ってｚ方向に延びる第２部分と、第１誘電体層４０Ａの第２開口４６内を埋めるように設けられた第３部分と、第２部分と第３部分との間に設けられた段差部と、を含む。

　図１５に示すように、テラヘルツ装置１０は、第１ＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）キャパシタ１００および第２ＭＩＭキャパシタ１１０をさらに備える。第１ＭＩＭキャパシタ１００は、ｚ方向から視て、装置側面１５寄りの端部かつｘ方向の中央に設けられている。第２ＭＩＭキャパシタ１１０は、ｚ方向から視て、装置側面１６寄りの端部かつｘ方向の中央に設けられている。

　第１ＭＩＭキャパシタ１００および第２ＭＩＭキャパシタ１１０の双方は、第１電極７０および第２電極８０によって構成されている。
　第１電極７０は、第１ＭＩＭキャパシタ１００を構成する第１対向電極７３と、第２ＭＩＭキャパシタ１１０を構成する第１対向電極７４と、を含む。第２電極８０は、第１ＭＩＭキャパシタ１００を構成する第２対向電極８３と、第２ＭＩＭキャパシタ１１０を構成する第２対向電極８４と、を含む。第１対向電極７３は、ｚ方向において第２対向電極８３と対向配置されている。第１対向電極７４は、ｚ方向において第２対向電極８４と対向配置されている。

　図１７は、第２ＭＩＭキャパシタ１１０の断面構造を示している。
　図１７に示すように、第１対向電極７４と第２対向電極８４とのｚ方向の間には、誘電体層１２０が介在している。このように、第２ＭＩＭキャパシタ１１０は、第１対向電極７４、第２対向電極８４、および誘電体層１２０を有する。

　第２対向電極８４は、誘電体層１２０上に設けられた対向電極部８４ａと、対向電極部８４ａと第２電極パッド８１とを接続する接続部８４ｂと、を含む。接続部８４ｂは、誘電体層１２０の側面に沿って延びている。

　第１対向電極７４は、誘電体層１２０と第２誘電体層４０Ｂとの間に介在している。第１対向電極７４は、第１電極パッド７１（第２電極パッド８１）とｚ方向において同じ位置に設けられている。

　誘電体層１２０は、対向電極部８４ａと第１対向電極７４との双方に接している。また、誘電体層１２０は、第１電極パッド７１と第２対向電極８４とのｘ方向の間に介在している。誘電体層１２０は、たとえばＳｉＯ_２を含む材料によって形成されている。なお、誘電体層１２０は、第１誘電体層４０Ａおよび第２誘電体層４０Ｂとは異なる材料によって形成されていてもよい。一例では、誘電体層１２０は、ＳｉＮおよびＳｉＯＮの少なくとも一方を含む材料によって形成されていてもよい。

　なお、第１ＭＩＭキャパシタ１００の構成は、第１対向電極７４と第２対向電極８４とのｚ方向の位置関係が、第１対向電極７３と第２対向電極８３とのｚ方向の位置関係に対して反対となる構成である。つまり、第２対向電極８３は、誘電体層１２０と第２誘電体層４０Ｂとの間に介在している。第１対向電極７３は、誘電体層１２０上に設けられた対向電極部と、対向電極部と第１電極パッド７１とを接続する接続部と、を含む。このように、第１ＭＩＭキャパシタ１００は、第２ＭＩＭキャパシタ１１０と同様に、第１対向電極７３、第２対向電極８３、および誘電体層１２０を有する。

　＜変更例＞
　上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。また、上記実施形態および以下の各変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

　・第１実施形態において、アンテナ６０、第１電極７０、および第２電極８０の構成は任意に変更可能である。一例では、アンテナ６０、第１電極７０、および第２電極８０の構成として、第５実施形態のスロットアンテナの構成であってもよい。

　・第２実施形態において、アンテナ６０の構成は任意に変更可能である。一例では、アンテナ６０は、第３実施形態のボウタイアンテナの構成であってもよい。別例では、アンテナ６０は、第４実施形態のループアンテナの構成であってもよい。

　・第２実施形態において、アンテナ６０の第１接続部６１ｂおよび第２接続部６２ｂの構成は任意に変更可能である。第１接続部６１ｂおよび第２接続部６２ｂは、第２誘電体層４０Ｂの開口４７の形状を変更することによって、たとえば図１８および図１９に示すような構成に変更することができる。

　図１８に示すように、第２誘電体層４０Ｂの開口４７は、第１誘電体層４０Ａに向かうにつれて開口面積が小さくなるテーパ状に形成されてもよい。第１接続部６１ｂのうち開口４７を構成する内側面に設けられた第１部分と、第２接続部６２ｂのうち開口４７を構成する内側面に設けられた第１部分とは、第１誘電体層４０Ａに向かうにつれて互いに接近するように傾斜している。つまり、第１接続部６１ｂの第１部分および第２接続部６２ｂの第１部分の双方は、開口４７の内側面に沿って延びている。このように、第１接続部６１ｂおよび第２接続部６２ｂは、誘電体層４０の凹部４０Ｃを構成する内面に沿って形成されていてよい。

　図１９に示すように、第２誘電体層４０Ｂの開口４７は、第１開口４７Ａおよび第２開口４７Ｂを含む。第１開口４７Ａは、ｚ方向から視て、第１誘電体層４０Ａの第１開口４５とは異なる位置に設けられている。第２開口４７Ｂは、ｚ方向から視て、第１誘電体層４０Ａの第２開口４６とは異なる位置に設けられている。

　第１接続部６１ｂは、第１開口４７Ａに埋め込まれた第１部分と、第１開口４５に埋め込まれた第２部分と、第１部分と第２部分とを接続する第３部分と、を含む。第３部分は、第１誘電体層４０Ａ上に設けられている。第１部分は、ｚ方向に延びている。第３部分は、ｘ方向に延びている。

　第２接続部６２ｂは、第２開口４７Ｂに埋め込まれた第１部分と、第２開口４６に埋め込まれた第２部分と、第１部分と第２部分との間に設けられた段差部と、を含む。段差部は、第１誘電体層４０Ａ上に設けられている。第１部分は、ｚ方向に延びている。このように、第１接続部６１ｂおよび第２接続部６２ｂは、誘電体層４０内に設けられたビアを含む構成であってもよい。

　・上記各実施形態において、半導体基板２０の基板表面２１に対する金属層３０の形成範囲は、任意に変更可能である。一例では、図２０に示すように、金属層３０は、ｚ方向においてアンテナ６０と対向する位置およびその周辺のみに形成されていてもよい。図２０では、便宜上、金属層３０は、アンテナ６０を囲む破線によって示されている。

　基板裏面２２には、裏面側金属層９０が形成されている。この構成によれば、アンテナ６０から放射された電磁波は、半導体基板２０において、金属層３０が形成された領域以外の領域に入射する。このように、半導体基板２０に入射する電磁波は、裏面側金属層９０によってアンテナ６０とは異なる方向に向けて反射される。このようにしても、半導体基板２０における基板モードの発生を抑制することができるため、複数の周波数の電磁波の発生を抑制することができる。

　・上記各実施形態において、半導体基板２０の基板表面２１に対する誘電体層４０の形成範囲は、任意に変更可能である。一例では、図２１および図２２に示すように、誘電体層４０は、第１電極パッド７１および第２電極パッド８１よりも装置側面１５寄りの領域にのみ形成されていてもよい。図２１に示す例では、ｚ方向から視て、アンテナ６０、第１接続電極７２、および第２接続電極８２の双方は、誘電体層４０と重なる位置に配置されている。

　図２２は、第１電極７０の断面構造を主に示している。なお、第２電極８０の構成は、第１電極７０の構成と同じであるため、その詳細な説明を省略する。
　図２２に示すように、第１電極パッド７１は、誘電体層４０とは異なる位置であって、基板表面２１上に形成されている。図２２の例では、第１電極パッド７１は、基板表面２１に接している。一方、第１接続電極７２は、誘電体層４０上に形成される部分を含む。より詳細には、第１接続電極７２は、誘電体層４０の側面に接し、ｚ方向に延びる第１部分と、誘電体層４０の表面４１に接するように形成された第２部分と、を含む。第１部分は、第２部分と第１電極パッド７１とを接続している。

　基板表面２１と第１電極パッド７１との密着性は誘電体層４０の表面４１と第１電極パッド７１との密着性よりも高い。このため、基板表面２１に第１電極パッド７１が形成されることによって、第１電極パッド７１が基板表面２１から剥離しにくくなる。したがって、たとえば、ダイシングブレードによって第１電極７０および半導体基板２０を切断するときに第１電極パッド７１に加わる力に起因して第１電極パッド７１が基板表面２１から剥離することを抑制できる。

　・第１～第３実施形態において、テラヘルツ装置１０は、ＭＩＭキャパシタ１３０を備えていてもよい。
　一例では、図２３に示すように、第１電極７０は、第１対向電極７４と、接続部７５と、を含む。第１対向電極７４は、第１接続電極７２と第１電極パッド７１とのｙ方向の間に設けられている。第１対向電極７４は、第１接続電極７２に接続されている。第１対向電極７４および接続部７５の双方は、誘電体層４０上に設けられている。つまり、第１対向電極７４および接続部７５の双方は、第１電極パッド７１および第１接続電極７２とｚ方向において同じ位置に設けられている。ｚ方向から視て、第１対向電極７４は、矩形状に形成されている。接続部７５は、第１対向電極７４と第１電極パッド７１とのｙ方向の間において第１対向電極７４と第１電極パッド７１とを接続するように設けられている。

　第２電極８０は、第２対向電極８４と、第１接続部８５と、第２接続部８６と、を含む。第２対向電極８４は、ｚ方向において第１対向電極７４から離隔した状態で対向配置されている。第２対向電極８４は、第１対向電極７４に対して誘電体層４０とは反対側に配置されている。第２対向電極８４は、誘電体層４０からｚ方向において離れた位置に配置されている。つまり、第２対向電極８４は、第２電極パッド８１および第２接続電極８２とはｚ方向において異なる位置に設けられている。第１接続部８５は、第２対向電極８４と第２電極パッド８１との間において第２対向電極８４と第２電極パッド８１とを接続するように設けられている。第２接続部８６は、第２対向電極８４と第２接続電極８２との間において第２対向電極８４と第２接続電極８２とを接続するように設けられている。

　図示していないが、第１対向電極７４と第２対向電極８４との間には、誘電体層が介在している。誘電体層は、たとえば第５実施形態の誘電体層１２０と同じである。このように、ＭＩＭキャパシタ１３０は、第１対向電極７４、第２対向電極８４、および誘電体層を有する。

　・上記各実施形態において、金属層３０は、装置側面１３～１６よりも内方に位置してもよい。一例では、金属層３０は、ｚ方向から視て、装置側面１３～１６によって形成された矩形状よりも一回り小さい矩形状に形成されている。

　この構成によれば、たとえばダイシングブレードによって半導体基板を切断することによってテラヘルツ装置１０に個片化する工程において、金属層３０が切断されてない。これにより、この工程においてダイシングブレードから金属層３０に直接的に力が加わらないため、金属層３０が基板表面２１から剥離しにくくなる。

　・第３実施形態において、第２実施形態の誘電体層４０の構成を適用してもよい。
　・第４および第５実施形態において、第１実施形態の誘電体層４０の構成を適用してもよい。

　＜テラヘルツ装置の適用例＞
　上記各実施形態および上記各変更例のテラヘルツ装置１０は、以下のような第１～第３適用例のテラヘルツユニット２００，３００，４００に適用できる。

　（第１適用例）
　図２４に示すように、テラヘルツユニット２００は、テラヘルツ装置１０と、誘電体２１０と、アンテナベース２２０と、反射部としての反射膜２３０と、気体空間２４０と、を備える。気体空間２４０の気体は、たとえば空気である。

　誘電体２１０は、テラヘルツ装置１０から発生する電磁波が透過する材料である誘電体材料によって構成されている。第１適用例においては、誘電体２１０は、樹脂材料によって構成されている。樹脂材料の一例としては、エポキシ樹脂（たとえばガラスエポキシ樹脂）が用いられている。誘電体２１０は、絶縁性を有する。誘電体２１０の屈折率（絶対屈折率）である誘電屈折率ｎ２は、テラヘルツ装置１０の屈折率である素子屈折率ｎ１よりも低い。素子屈折率ｎ１は、気体空間２４０の気体の屈折率である気体屈折率ｎ３よりも高い。誘電屈折率ｎ２は、気体屈折率ｎ３よりも高い。たとえば、誘電屈折率ｎ２は１．５５であり、素子屈折率ｎ１は３．４である。素子屈折率ｎ１は、半導体基板２０の屈折率である。第１適用例においては、半導体基板２０は、ＩｎＰを含む材料によって形成されている。

　誘電体２１０は、テラヘルツ装置１０を囲っている。第１適用例においては、誘電体２１０は、テラヘルツ装置１０の全体を囲っている。誘電体２１０は、テラヘルツ装置１０を封止しているともいえる。誘電体２１０は、たとえば矩形板状に形成されている。

　アンテナベース２２０は、全体として直方体形状である。アンテナベース２２０はたとえば絶縁材料によって形成されている。一例では、アンテナベース２２０は、誘電体で構成されており、たとえばエポキシ樹脂などの合成樹脂によって形成されている。なお、アンテナベース２２０を構成する材料は任意であり、たとえばＳｉ、ガラスであってもよい。

　アンテナベース２２０のベース表面２２１には、誘電体２１０が積層されている。誘電体２１０は、ｚ方向から視て、アンテナベース２２０からはみ出すように形成されている。アンテナベース２２０は、ベース表面２２１から凹んだアンテナ凹部２２２が形成されている。アンテナ凹部２２２は、ベース表面２２１から誘電体２１０から離れる方向に凹んでいる。第１適用例においては、アンテナ凹部２２２は、全体として半球状に形成されている。アンテナ凹部２２２は、誘電体２１０に向けて開口している。アンテナ凹部２２２の開口部は、ｚ方向から視て円形である。

　アンテナ凹部２２２は、誘電体２１０および気体空間２４０を介してテラヘルツ装置１０と対向するアンテナ面２２３を有する。アンテナ面２２３は、アンテナ凹部２２２の内面である。アンテナ面２２３は、アンテナ形状に対応させて形成されている。一例では、アンテナ面２２３は、テラヘルツ装置１０から離れる方向に凹むように湾曲している。アンテナ面２２３は、たとえばすり鉢状に湾曲している。一例では、アンテナ面２２３は、パラボラアンテナ形状となるように湾曲している。

　反射膜２３０は、テラヘルツ装置１０から放射される電磁波を一方向に向けて反射させるものである。反射膜２３０は、アンテナ面２２３上に形成されている。このため、反射膜２３０は、アンテナ形状となっている。第１適用例においては、反射膜２３０は、回転放物面鏡になっている。反射膜２３０は、テラヘルツ装置１０から放射される電磁波を反射する材料によって形成されており、たとえばＣｕなどの金属または合金によって形成されている。反射膜２３０は、１層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。テラヘルツ装置１０から放射される電磁波は、反射膜２３０によって上方に向けて反射する。このため、テラヘルツユニット２００は、電磁波を上方に放射するように構成されている。

　テラヘルツユニット２００は、外部との電気的接続に用いられる外部電極２５１，２５２と、テラヘルツ装置１０と電気的に接続される導電部２６１，２６２と、を備える。外部電極２５１，２５２および導電部２６１，２６２の各々は、誘電体２１０に設けられている。外部電極２５１，２５２は、誘電体２１０から露出するように設けられている。導電部２６１，２６２は、誘電体２１０内に設けられている。

　外部電極２５１，２５２は、ｚ方向から視て反射膜２３０と重ならない位置に配置されている。具体的には、外部電極２５１，２５２は、誘電体２１０のうちアンテナベース２２０からはみ出した部分に設けられている。

　導電部２６１，２６２は、外部電極２５１，２５２とテラヘルツ装置１０とを接続している。より詳細には、導電部２６１は、外部電極２５１とテラヘルツ装置１０の第１電極７０とを電気的に接続している。導電部２６２は、外部電極２５２とテラヘルツ装置１０の第２電極８０とを電気的に接続している。

　テラヘルツ装置１０は、導電部２６１，２６２に対してフリップチップ実装されている。具体的には、導電部２６１は、第１電極パッド７１とバンプ２７１を介して接続されている。導電部２６２は、第２電極パッド８１とバンプ２７２を介して接続されている。バンプ２７１，２７２は、たとえばＣｕを含む金属層、Ｔｉを含む金属層、および錫（Ｓｎ）を含む金属層との積層構造によって構成されている。なお、バンプ２７１，２７２は単層構造であってもよい。

　（第２適用例）
　図２５に示すように、テラヘルツユニット３００は、テラヘルツ装置１０と、支持基板３１０と、導波管３２０と、を備える。

　支持基板３１０は、矩形板状に形成されている。支持基板３１０は、絶縁材料によって形成されている。絶縁材料の一例は、エポキシ樹脂である。支持基板３１０は、基板表面３１１、および基板表面３１１とは反対側の基板裏面３１２を有する。ここで、基板表面３１１は、「支持基板表面」に対応している。

　基板表面３１１には、２つの給電用線路３１３が形成されている。基板裏面３１２には、２つの外部電極３１４が設けられている。支持基板３１０内には、２つの給電用線路３１３と２つの外部電極３１４とを個別に接続する２つの接続導体３１５が設けられている。テラヘルツ装置１０は、基板表面３１１に実装されている。テラヘルツ装置１０の第１電極７０の第１電極パッド７１および第２電極８０の第２電極パッド８１は、ワイヤＷによって２つの給電用線路３１３と個別に電気的に接続されている。

　導波管３２０は、電磁波を伝送させる中空金属管である。導波管３２０は、テラヘルツ装置１０が放射または検出する電磁波に対して非透過性を有する材料によって形成されている。この材料としては、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ａｌ合金等の金属材料が用いられる。導波管３２０は、基板表面３１１に積層されている。導波管３２０は、導波管３２０をｚ方向に貫通する貫通孔３２１を含む。導波管３２０は、直方体状に形成されている。支持基板３１０は、貫通孔３２１のｚ方向の一端を覆っている。導波管３２０は、テラヘルツ装置１０を収容している。つまり、テラヘルツ装置１０は、ｚ方向から視て、貫通孔３２１内に配置されている。貫通孔３２１は、電磁波を伝送する伝送領域３２２として機能する。伝送領域３２２は、貫通孔３２１のテーパ面によって規定される。テラヘルツ装置１０は、伝送領域３２２内に配置されているともいえる。

　ｚ方向から視た貫通孔３２１の形状は、円形である。貫通孔３２１は、支持基板３１０からｚ方向に離れるにつれて拡径するテーパ状に形成されている。換言すると、貫通孔３２１は、テラヘルツ装置１０からｚ方向に離れるにつれて拡径するテーパ状に形成されている。なお、貫通孔３２１の形状は任意に変更可能である。一例では、ｚ方向から視た貫通孔３２１の形状は四角形等の多角形であってもよい。

　（第３適用例）
　図２６に示すように、テラヘルツユニット４００は、２つのテラヘルツ装置１０と、これらテラヘルツ装置１０を支持する１つの絶縁基板４１０と、を備える。絶縁基板４１０は、ＡｌＮ、ＳｉＣ、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、Ｓｉ、およびＳｉＯ_２の群から選択される少なくとも一種の材料によって形成されている。絶縁基板４１０は、半導体基板２０よりも高い剛性を有する。たとえば、絶縁基板４１０の厚さは、半導体基板２０の厚さよりも厚い。

　２つのテラヘルツ装置１０は、電磁波を発振するテラヘルツ装置１０と、電磁波を検出するテラヘルツ装置１０と、を含む。２つのテラヘルツ装置１０は、絶縁基板４１０上に互いに離隔した状態で並んで配置されている。以下では、２つのテラヘルツ装置１０のうち電磁波を発振するテラヘルツ装置を第１テラヘルツ装置１０Ａとし、電磁波を検出するテラヘルツ装置を第２テラヘルツ装置１０Ｂとする。

　第１テラヘルツ装置１０Ａは、第１半導体基板２０Ａ、第１金属層、第１誘電体層、第１能動素子、第１アンテナ、第１電極７０、および第２電極８０を含む。第１半導体基板２０Ａ、第１金属層、第１誘電体層、第１能動素子、第１アンテナ、第１電極７０、および第２電極８０は上記各実施形態の半導体基板２０、金属層３０、誘電体層４０、能動素子５０、アンテナ６０、第１電極７０、および第２電極８０と同じ構成である。このため、図２６においては、第１誘電体層、第１能動素子、および第１アンテナには、誘電体層４０、能動素子５０、およびアンテナ６０と同じ符号が付されている。

　第１半導体基板２０Ａは、第１基板表面と、第１基板表面とは反対側の第１基板裏面と、を有する。第１金属層は、第１基板表面上に形成されている。第１誘電体層は、第１金属層ごと第１基板表面を覆うように形成されている。第１能動素子は電磁波を発振する素子である。第１アンテナは、電磁波を放射するように構成されている。第１金属層は、ｚ方向から視て、第１基板表面上のうち少なくとも第１アンテナと重なる位置に形成されている。第１金属層は、電気的にフローティング状態である。

　第２テラヘルツ装置１０Ｂは、第２半導体基板２０Ｂ、第２金属層、第２誘電体層、第２能動素子、第２アンテナ、第１電極７０、および第２電極８０を含む。第２半導体基板２０Ｂ、第２金属層、第２誘電体層、第２能動素子、第２アンテナ、第１電極７０、および第２電極８０は上記各実施形態の半導体基板２０、金属層３０、誘電体層４０、能動素子５０、アンテナ６０、第１電極７０、および第２電極８０と同じ構成である。このため、図２６においては、第２誘電体層、第２能動素子、および第２アンテナには、誘電体層４０、能動素子５０、およびアンテナ６０と同じ符号が付されている。

　第２半導体基板２０Ｂは、第２基板表面と、第２基板表面とは反対側の第２基板裏面と、を有する。第２金属層は、第２基板表面上に形成されている。第２誘電体層は、第２金属層ごと第２基板表面を覆うように形成されている。第２能動素子は電磁波を検出する素子である。第２アンテナは、電磁波を受信するように構成されている。第２金属層は、ｚ方向から視て、第２基板表面上のうち少なくとも第２アンテナと重なる位置に形成されている。第２金属層は、電気的にフローティング状態である。

　また、テラヘルツユニット４００は、３つ以上のテラヘルツ装置１０を備えていてもよい。つまり、テラヘルツユニット４００は、複数のテラヘルツ装置１０を備える。複数のテラヘルツ装置１０は、その全てが電磁波を発振する構成であってもよい。また、複数のテラヘルツ装置１０は、その全てが電磁波を検出する構成であってもよい。また、複数のテラヘルツ装置１０のうち第１テラヘルツ装置１０Ａの個数と第２テラヘルツ装置１０Ｂの個数とが互いに異なっていてもよい。

　本明細書において、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」とは、「Ａのみ、または、Ｂのみ、または、ＡおよびＢの両方」を意味するものとして理解されるべきである。
　本開示で使用される「～上に」という用語は、文脈によって明らかにそうでないことが示されない限り、「～上に」と「～の上方に」との意味を含む。したがって、「第１層が第２層上に形成される」という表現は、或る実施形態では第１層が第２層に接触して第２層上に直接配置され得るが、他の実施形態では第１層が第２層に接触することなく第２層の上方に配置され得ることが意図される。すなわち、「～上に」という用語は、第１層と第２層との間に他の層が形成される構造を排除しない。

　本開示で使用される「垂直」、「水平」、「上方」、「下方」、「上」、「下」、「前方」、「後方」、「横」、「左」、「右」、「前」、「後」等の方向を示す用語は、説明および図示された装置の特定の向きに依存する。本開示においては、様々な代替的な向きを想定することができ、したがって、これらの方向を示す用語は、狭義に解釈されるべきではない。

　＜付記＞
　上記実施形態および各変更例から把握できる技術的思想を以下に記載する。なお、限定する意図ではなく理解の補助のために、付記に記載した構成について実施形態中の対応する符号を括弧書きで示す。符号は、理解の補助のために例として示すものであり、各符号に記載された構成要素は、符号で示される構成要素に限定されるべきではない。

　（付記１）
　基板表面（２１）、および前記基板表面（２１）とは反対側の基板裏面（２２）を有する半導体基板（２０）と、
　前記基板表面（２１）上の少なくとも一部に設けられた金属層（３０）と、
　前記金属層（３０）ごと前記基板表面（２１）を覆う誘電体層（４０）と、
　前記誘電体層（４０）内に設けられ、電磁波を発振または検出するように構成された能動素子（５０）と、
　前記誘電体層（４０）上に設けられ、前記能動素子（５０）と電気的に接続され、前記電磁波を放射または受信するように構成されたアンテナ（６０）と、を備え、
　前記金属層（３０）は、前記基板表面（２１）と垂直な方向（ｚ方向）から視て、前記基板表面（２１）上のうち少なくとも前記アンテナ（６０）と重なる位置に形成されており、
　前記金属層（３０）は、電気的にフローティング状態である
　テラヘルツ装置（１０）。

　（付記２）
　前記金属層（３０）の厚さ（ＴＭ）は、前記誘電体層（４０）の厚さ（ＴＤ）よりも薄い
　付記１に記載のテラヘルツ装置。

　（付記３）
　前記金属層（３０）の厚さ（ＴＭ）は、前記アンテナ（６０）の厚さ（ＴＡ）よりも薄い
　付記１または２に記載のテラヘルツ装置。

　（付記４）
　前記金属層（３０）は、前記基板表面（２１）の全体にわたり形成されている
　付記１～３のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。

　（付記５）
　前記誘電体層（４０）の厚さ（ＴＤ）は、前記電磁波の実効波長（λ）の１／１０以上である
　付記１～４のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。

　（付記６）
　前記誘電体層（４０）は、複数の誘電体層（４０Ａ，４０Ｂ）の積層構造によって構成されている
　付記５に記載のテラヘルツ装置。

　（付記７）
　前記基板裏面（２２）に設けられた裏面側金属層（９０）をさらに備える
　付記１～６のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。

　（付記８）
　前記アンテナ（６０）は、
　前記誘電体層（４０）上に設けられた第１アンテナ本体部（６１ａ）および第２アンテナ本体部（６２ａ）と、
　前記第１アンテナ本体部（６１ａ）に接続される第１接続部（６１ｂ）と、
　前記第２アンテナ本体部（６２ａ）に接続される第２接続部（６２ｂ）と、を含み、
　前記基板表面（２１）から垂直な方向（ｚ方向）から視て、前記誘電体層（４０）のうち前記能動素子（５０）と重なる位置には、凹部（４０Ｃ）が設けられ、
　前記第１接続部（６１ｂ）および前記第２接続部（６２ｂ）は、凹部（４０Ｃ）を構成する内面に沿って設けられ、テーパ状に構成されている
　付記１～７のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。

　（付記９）
　前記アンテナ（６０）は、
　前記誘電体層（４０）上に設けられた第１アンテナ本体部（６１ａ）および第２アンテナ本体部（６２ａ）と、
　前記第１アンテナ本体部（６１ａ）に接続される第１接続部（６１ｂ）と、
　前記第２アンテナ本体部（６２ａ）に接続される第２接続部（６２ｂ）と、を含み、
　前記第１接続部（６１ｂ）および前記第２接続部（６２ｂ）の双方は、前記誘電体層（４０）内に設けられたビアを含む
　付記１～７のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。

　（付記１０）
　前記能動素子（５０）に電気的に接続された電極パッド（７１，８１）をさらに備え、
　前記電極パッド（７１，８１）は、前記基板表面（２１）に形成されている
　付記１～９のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。

　（付記１１）
　前記金属層（３０）は、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、およびＰｔの少なくとも１つを含む
　付記１～１０のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。

　（付記１２）
　前記アンテナ（６０）は、ダイポールアンテナ、ボウタイアンテナ、ループアンテナ、およびスロットアンテナのいずれかによって構成されている
　付記１～１１のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。

　（付記１３）
　前記能動素子（５０）と電気的に接続された第１電極（７０）および第２電極（８０）を備え、
　前記第１電極（７０）および前記第２電極（８０）は、前記能動素子（５０）と電気的に接続されたキャパシタ（１３０）を構成するように対向配置された第１対向電極（７４）および第２対向電極（８４）を含む
　付記１～１２のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置。

　（付記１４）
　付記１～１３のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置（１０）と、
　誘電体材料によって形成され、前記テラヘルツ装置（１０）を囲む誘電体（２１０）と、
　気体が存在する気体空間（２４０）と、
　前記誘電体（２１０）および前記気体空間（２４０）を介して前記テラヘルツ装置（１０）と対向する部分を有し、前記能動素子（５０）から発生しかつ前記誘電体（２１０）および前記気体空間（２４０）を介して伝播された前記電磁波を一方向に向けて反射させるように構成された反射部（２３０）と、を備える、テラヘルツユニット（２００）。

　（付記１５）
　支持基板表面（３１１）を有する支持基板（３１０）と、
　前記支持基板表面（３１１）に積層されており、前記電磁波を伝送する伝送領域（３２２）を有する導波管（３２０）と、
　前記伝送領域（３２２）内において前記支持基板表面（３１１）に搭載された付記１～１３のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置（１０）と、を備える、テラヘルツユニット（３００）。

　（付記１６）
　付記１～１３のいずれか１つに記載のテラヘルツ装置（１０）と、
　前記テラヘルツ装置（１０）を支持する支持基板（４１０）と、を備え、
　前記テラヘルツ装置（１０）は複数設けられ、
　前記複数のテラヘルツ装置（１０）のうち１つは、前記能動素子（５０）が電磁波を発振するように構成された第１テラヘルツ装置（１０Ａ）であり、
　前記複数のテラヘルツ装置（１０）のうち別の１つは、前記能動素子（５０）が電磁波を検出するように構成された第２テラヘルツ装置（１０Ｂ）である
　テラヘルツユニット（４００）。

　（付記１７）
　テラヘルツ装置（１０）と、
　誘電体材料によって形成され、前記テラヘルツ装置（１０）を囲む誘電体（２１０）と、
　気体が存在する気体空間（２４０）と、
　前記誘電体（２１０）および前記気体空間（２４０）を介して前記テラヘルツ装置（１０）と対向する部分を有し、前記能動素子（５０）から発生しかつ前記誘電体（２１０）および前記気体空間（２４０）を介して伝播された前記電磁波を一方向に向けて反射させるように構成された反射部（２３０）と、を備え、
　テラヘルツ装置（１０）は、
　基板表面（２１）、および前記基板表面（２１）とは反対側の基板裏面（２２）を有する半導体基板（２０）と、
　前記基板表面（２１）上の少なくとも一部に設けられた金属層（３０）と、
　前記金属層（３０）ごと前記基板表面（２１）を覆う誘電体層（４０）と、
　前記誘電体層（４０）内に設けられ、電磁波を発振または検出する能動素子（５０）と、
　前記誘電体層（４０）上に設けられ、前記能動素子（５０）と電気的に接続され、前記電磁波を放射または受信するように構成されたアンテナ（６０）と、を備え、
　前記金属層（３０）は、前記基板表面（２１）と垂直な方向（ｚ方向）から視て、前記基板表面（２１）上のうち少なくとも前記アンテナ（６０）と重なる位置に形成されており、
　前記金属層（３０）は、電気的にフローティング状態である
　テラヘルツユニット（２００）。

　（付記１８）
　支持基板表面（３１１）を有する支持基板（３１０）と、
　前記支持基板表面（３１１）に積層されており、前記電磁波を伝送する伝送領域（３２２）を有する導波管（３２０）と、
　前記伝送領域（３２２）内において前記支持基板表面（３１１）に搭載されたテラヘルツ装置（１０）と、を備え、
　テラヘルツ装置（１０）は、
　基板表面（２１）、および前記基板表面（２１）とは反対側の基板裏面（２２）を有する半導体基板（２０）と、
　前記基板表面（２１）上の少なくとも一部に設けられた金属層（３０）と、
　前記金属層（３０）ごと前記基板表面（２１）を覆う誘電体層（４０）と、
　前記誘電体層（４０）内に設けられ、電磁波を発振または検出するように構成された能動素子（５０）と、
　前記誘電体層（４０）上に設けられ、前記能動素子（５０）と電気的に接続され、前記電磁波を放射または受信するように構成されたアンテナ（６０）と、を備え、
　前記金属層（３０）は、前記基板表面（２１）と垂直な方向（ｚ方向）から視て、前記基板表面（２１）上のうち少なくとも前記アンテナ（６０）と重なる位置に形成されており、
　前記金属層（３０）は、電気的にフローティング状態である
　テラヘルツユニット（３００）。

　（付記１９）
　第１テラヘルツ装置（１０Ａ）および第２テラヘルツ装置（１０Ｂ）と、
　前記第１テラヘルツ装置（１０Ａ）および前記第２テラヘルツ装置（１０Ｂ）を支持する支持基板（４１０）と、を備え、
　前記第１テラヘルツ装置（１０Ａ）は、
　第１基板表面（２１）、および前記第１基板表面（２１）とは反対側の第１基板裏面（２２）を有する第１半導体基板（２０Ａ）と、
　前記第１基板表面（２１）上の少なくとも一部に設けられた第１金属層（３０）と、
　前記第１金属層（３０）ごと前記第１基板表面（２１）を覆う第１誘電体層（４０）と、
　前記第１誘電体層（４０）内に設けられ、電磁波を発振するように構成された第１能動素子（５０）と、
　前記第１誘電体層（４０）上に設けられ、前記第１能動素子（５０）と電気的に接続され、前記電磁波を放射または受信するように構成された第１アンテナ（６０）と、を備え、
　前記第１金属層（３０）は、前記第１基板表面（２１）と垂直な方向（ｚ方向）から視て、前記第１基板表面（２１）上のうち少なくとも前記第１アンテナ（６０）と重なる位置に形成されており、
　前記第１金属層（３０）は、電気的にフローティング状態であり、
　前記第２テラヘルツ装置（１０Ｂ）は、
　第２基板表面（２１）、および前記第２基板表面（２１）とは反対側の第２基板裏面（２２）を有する第２半導体基板（２０Ｂ）と、
　前記第２基板表面（２１）上の少なくとも一部に設けられた第２金属層（３０）と、
　前記第２金属層（３０）ごと前記第２基板表面（２１）を覆う第２誘電体層（４０）と、
　前記第２誘電体層（４０）内に設けられ、電磁波を検出するように構成された第２能動素子（５０）と、
　前記第２誘電体層（４０）上に設けられ、前記第２能動素子（５０）と電気的に接続され、前記電磁波を放射または受信するように構成された第２アンテナ（６０）と、を備え、
　前記第２金属層（３０）は、前記第２基板表面（２１）と垂直な方向（ｚ方向）から視て、前記第２基板表面（２１）上のうち少なくとも前記第２アンテナ（６０）と重なる位置に形成されており、
　前記第２金属層（３０）は、電気的にフローティング状態である
　テラヘルツユニット（４００）。

　以上の説明は単に例示である。本開示の技術を説明する目的のために列挙された構成要素および方法（製造プロセス）以外に、より多くの考えられる組み合わせおよび置換が可能であることを当業者は認識し得る。本開示は、特許請求の範囲を含む本開示の範囲内に含まれるすべての代替、変形、および変更を包含することが意図される。

　１０…テラヘルツ装置
　１０Ａ…第１テラヘルツ装置
　１０Ｂ…第２テラヘルツ装置
　１１…装置表面
　１２…装置裏面
　１３～１６…装置側面
　２０…半導体基板
　２０Ａ…第１半導体基板
　２０Ｂ…第２半導体基板
　２１…基板表面
　２２…基板裏面
　３０…金属層
　３１…表面
　３２…裏面
　３３…開口部
　４０…誘電体層
　４０Ａ…第１誘電体層
　４０Ｂ…第２誘電体層
　４０Ｃ…凹部
　４１…表面
　４２…裏面
　４３…第１開口
　４４…第２開口
　４５…第１開口
　４６…第２開口
　４７…開口
　４７Ａ…第１開口
　４７Ｂ…第２開口
　５０…能動素子
　５１ａ…半導体層
　５１ｂ…ＧａＩｎＡｓ層
　５２ａ…ＧａＩｎＡｓ層
　５２ｂ…ＧａＩｎＡｓ層
　５３ａ…ＧａＩｎＡｓ層
　５３ｂ…ＧａＩｎＡｓ層
　５４ａ…ＡｌＡｓ層
　５４ｂ…ＡｌＡｓ層
　５５…ＩｎＧａＡｓ層
　６０…アンテナ
　６１…第１アンテナ部
　６１ａ…第１アンテナ本体部
　６１ｂ…第１接続部
　６２…第２アンテナ部
　６２ａ…第２アンテナ本体部
　６２ｂ…第２接続部
　６３…リング状部
　６３ａ…第１端部
　６３ｂ…第２端部
　６３Ａ…第１部分
　６３Ｂ…第２部分
　６３Ａａ…第１重なり部
　６３Ｂａ…第２重なり部
　６４…スロット
　６５…ＭＩＭキャパシタ
　６６…誘電体層
　７０…第１電極
　７１…第１電極パッド
　７２…第１接続電極
　７３…第１対向電極
　７４…第１対向電極
　７５…接続部
　８０…第２電極
　８１…第２電極パッド
　８２…第２接続電極
　８３…第２対向電極
　８４…第２対向電極
　８４ａ…対向電極部
　８４ｂ…接続部
　８５…第１接続部
　８６…第２接続部
　９０…裏面側金属層
　１００…第１ＭＩＭキャパシタ
　１１０…第２ＭＩＭキャパシタ
　１２０…誘電体層
　１３０…ＭＩＭキャパシタ
　２００…テラヘルツユニット
　２１０…誘電体
　２２０…アンテナベース
　２２１…ベース表面
　２２２…アンテナ凹部
　２２３…アンテナ面
　２３０…反射膜
　２４０…気体空間
　２５１，２５２…外部電極
　２６１，２６２…導電部
　２７１，２７２…バンプ
　３００…テラヘルツユニット
　３１０…支持基板
　３１１…基板表面
　３１２…基板裏面
　３１３…給電用線路
　３１４…外部電極
　３１５…接続導体
　３２０…導波管
　３２１…貫通孔
　３２２…伝送領域
　４００…テラヘルツユニット
　４１０…絶縁基板
　Ｗ…ワイヤ
　Ｐ１…発振点
　Ｐ２…放射点
　ＴＭ…金属層の厚さ
　ＴＢ…半導体基板の厚さ
　ＴＤ…誘電体層の厚さ
　ＴＡ…アンテナの厚さ
　ＴＭＢ…裏面側金属層の厚さ
　ＴＤ１…第１誘電体層の厚さ
　ＴＤ２…第２誘電体層の厚さ

Claims

　基板表面、および前記基板表面とは反対側の基板裏面を有する半導体基板と、
　前記基板表面上の少なくとも一部に設けられた金属層と、
　前記金属層ごと前記基板表面を覆う誘電体層と、
　前記誘電体層内に設けられ、電磁波を発振または検出するように構成された能動素子と、
　前記誘電体層上に設けられ、前記能動素子と電気的に接続され、前記電磁波を放射または受信するように構成されたアンテナと、
を備え、
　前記金属層は、前記基板表面と垂直な方向から視て、前記基板表面上のうち少なくとも前記アンテナと重なる位置に形成されており、
　前記金属層は、電気的にフローティング状態である
　テラヘルツ装置。
　前記金属層の厚さは、前記誘電体層の厚さよりも薄い
　請求項１に記載のテラヘルツ装置。
　前記金属層の厚さは、前記アンテナの厚さよりも薄い
　請求項１または２に記載のテラヘルツ装置。
　前記金属層は、前記基板表面の全体にわたり形成されている
　請求項１～３のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。
　前記誘電体層の厚さは、前記電磁波の実効波長の１／１０以上である
　請求項１～４のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。
　前記誘電体層は、複数の誘電体層の積層構造によって構成されている
　請求項５に記載のテラヘルツ装置。
　前記基板裏面に設けられた裏面側金属層をさらに備える
　請求項１～６のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。
　前記アンテナは、
　前記誘電体層上に設けられた第１アンテナ本体部および第２アンテナ本体部と、
　前記第１アンテナ本体部に接続される第１接続部と、
　前記第２アンテナ本体部に接続される第２接続部と、
を含み、
　前記基板表面から垂直な方向から視て、前記誘電体層のうち前記能動素子と重なる位置には、凹部が設けられ、
　前記第１接続部および前記第２接続部は、凹部を構成する内面に沿って設けられ、テーパ状に構成されている
　請求項１～７のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。
　前記アンテナは、
　前記誘電体層上に設けられた第１アンテナ本体部および第２アンテナ本体部と、
　前記第１アンテナ本体部に接続される第１接続部と、
　前記第２アンテナ本体部に接続される第２接続部と、
を含み、
　前記第１接続部および前記第２接続部の双方は、前記誘電体層内に設けられたビアを含む
　請求項１～８のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。
　前記能動素子に電気的に接続された電極パッドをさらに備え、
　前記電極パッドは、前記基板表面に形成されている
　請求項１～９のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。
　前記金属層は、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、およびＰｔの少なくとも１つを含む
　請求項１～１０のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。
　前記アンテナは、ダイポールアンテナ、ボウタイアンテナ、ループアンテナ、およびスロットアンテナのいずれかによって構成されている
　請求項１～１１のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。