(57)【要約】  単結晶基板（１０）と、単結晶基板（１０）上に設けられ、電気光学効果を有する電気光学薄膜（２０）と、電気光学薄膜（２０）の結晶軸に沿ってそれぞれ設けられ、電気光学薄膜（２０）の結晶軸に沿って電界を印加する複数の電極（３０，４０）とを備える。
2009066728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶基板と、
前記単結晶基板上に設けられ、電気光学効果を有する電気光学薄膜と、
前記電気光学薄膜の結晶軸に沿ってそれぞれ設けられ、前記電気光学薄膜の結晶軸に沿って電界を印加する複数の電極
とを備えることを特徴とする光制御装置。
【請求項２】
前記電極は、前記電気光学薄膜の結晶軸〈１１１〉に沿って電界を印加することを特徴とする請求項１に記載の光制御装置。
【請求項３】
前記電気光学薄膜の主面は、（１０１）面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光制御装置。
【請求項４】
前記電気光学薄膜は、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光制御装置。
【請求項５】
結晶軸〈２１・２〉方向にオリフラを有する半導体ウェハにおいて、
単結晶基板と、
前記単結晶基板上に設けられ、電気光学効果を有して（１０１）面を主面とする電気光学薄膜と、
前記電気光学薄膜の前記オリフラに対して約３５°の方向に電界を印加する複数の電極
とを備えることを特徴とする半導体ウェハ。
【請求項６】
単結晶基板、前記単結晶基板上に設けられた（１０１）面を主面とする電気光学薄膜、前記電気光学薄膜上の結晶軸に沿ってそれぞれ設けられ、前記電気光学薄膜の結晶軸に沿って電界を印加する複数の電極を有し、二次元アレイ状に配置された複数の光制御装置と、
前記電極に供給する電圧を制御するトランジスタ
とを備えることを特徴とする光制御システム。
【請求項７】
前記電極は、前記電気光学薄膜の結晶軸〈１１１〉に沿って電界を印加することを特徴とする請求項６に記載の光制御システム。
【請求項８】
前記電気光学薄膜は、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛であることを特徴とする請求項６又は７に記載の光制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光制御装置に関し、特に電気光学効果を利用する光制御装置、半導体ウェハ及び光制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばチタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）等の電気光学効果を有する材料を用いた光制御装置が提案されている。ＰＬＺＴは、（Ｐｂ1-yＬａy）（Ｚｒ1-xＴｉx）Ｏ3の組成を有する透明セラミックスである。「電気光学効果」とは、物質に電界を印加するとその物質に分極が生じ屈折率が変化する現象をいう。電気光学効果を利用すると、印加電圧をオン、オフすることにより電気光学効果を有する材料を透過する光の位相を切り替えることができる。そのため、電気光学効果を有する光変調材料を光シャッタ等の光制御装置に適用できる（非特許文献１参照）。【０００３】
こうした光シャッタ等の光制御装置への適用においては、バルクのＰＬＺＴが広く利用されてきた。しかし、バルクＰＬＺＴを用いた光シャッタは、微細化、集積化の要請や、動作電圧の低減、低コスト化等の要請に応えることは困難である。また、バルクＰＬＺＴを製造するバルク法は、原料となる金属酸化物を混合した後、１０００℃以上の高温で処理する工程を含むため、素子形成プロセスに適用した場合、材料の選択や素子構造等に多くの制約が加わることとなる。【０００４】
こうしたことから、基材上に形成した薄膜材料を利用する試みが検討されている（例えば、非特許文献２、特許文献１−３参照）。例えばバルクＰＬＺＴに代えて、電気光学効果を有する薄膜材料としてＰＬＺＴ膜等が形成された表示基板の両面に偏光子が設けられた構成を有する光制御装置が提案されている。表示基板の各画素の電極端子部が外部の駆動回路と接続されることにより、所望の画素が駆動され、表示基板の一面側に設けられた光源からの透過光により所望の表示をするようになっている。
【非特許文献１】カッチェン（J. Thomas Cutchen）、他  著、「アプライド・オプティクス、第１４巻、第８号（Applied Optics vol.14 No.8）」、１９７５年８月、ｐ．１８６６−１８７３
【非特許文献２】「強誘電体メモリ先端プロセス」、第１版、株式会社サイエンスフォーラム、１９９９年９月１３日、ｐ．１５１−１５７
【特許文献１】特開２００７−１４６６５７号公報
【特許文献２】特開２００５−２９４３０８号公報
【特許文献３】特開２００６−１５４１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光シャッタ等の光制御装置は、基材上に形成した薄膜のＰＬＺＴを光制御装置へ応用する試みによって性能が改善されてきてはいるが、いまだに動作電圧が高く、光のスイッチング速度が遅いという問題がある。【０００６】
上記問題点を鑑み、本発明は、低い動作電圧で光シャッタ動作が得られ、且つ、光シャッタ動作のスイッチング速度が速い光制御装置、半導体ウェハ及び光制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明の一態様によれば、単結晶基板と、単結晶基板上に設けられ、電気光学効果を有する電気光学薄膜と、電気光学薄膜の結晶軸に沿ってそれぞれ設けられ、電気光学薄膜の結晶軸に沿って電界を印加する複数の電極とを備える光制御装置であることを要旨とする。【０００８】
本願発明の他の態様によれば、結晶軸〈２１・２〉方向にオリフラを有する半導体ウェハにおいて、単結晶基板と、単結晶基板上に設けられ、電気光学効果を有して（１０１）面を主面とする電気光学薄膜と、電気光学薄膜のオリフラに対して約３５°の方向に電界を印加する複数の電極とを備える半導体ウェハであることを要旨とする。【０００９】
本願発明の他の態様によれば、単結晶基板、単結晶基板上に設けられた（１０１）面を主面とする電気光学薄膜、電気光学薄膜上の結晶軸に沿ってそれぞれ設けられ、電気光学薄膜の結晶軸に沿って電界を印加する複数の電極を有し、二次元アレイ状に配置された複数の光制御装置と、電極に供給する電圧を制御するトランジスタとを備える光制御システムであることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、低い動作電圧で光シャッタ動作が得られ、且つ、光シャッタ動作のスイッチング速度が速い光制御装置、半導体ウェハ及び光制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る光制御装置の平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＩ−Ｉ方向の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光制御装置の光シャッタ原理を説明する図であり、電界が印加されていない場合である。
【図３】本発明の実施の形態に係る光制御装置の光シャッタ原理を説明する図であり、電界が印加されている場合である。
【図４】本発明の実施の形態に係る光制御装置の電気光学薄膜における電気光学定数を求めるためのグラフ（その１）である。
【図５】本発明の実施の形態に係る光制御装置の電気光学薄膜における電気光学定数を求めるためのグラフ（その２）である。
【図６】本発明の実施の形態に係る光制御装置の電気光学薄膜における電気光学定数を求めるためのグラフ（その３）である。
【図７】本発明の実施の形態に係る光制御装置の電気光学薄膜における電気光学定数を求めるためのグラフ（その４）である。
【図８】本発明の実施の形態に係る光制御装置の電気光学薄膜の結晶面を２θ−ωスキャン法により計測したグラフ（その１）である。
【図９】本発明の実施の形態に係る光制御装置の電気光学薄膜の結晶面を２θ−ωスキャン法により計測したグラフ（その２）である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る光制御装置の電気光学薄膜の結晶面を計測するφスキャン法を示す概念図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る光制御装置の電気光学薄膜の結晶面をφスキャン法スキャン法により計測したグラフ（その１）である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る光制御装置の電気光学薄膜の結晶面をφスキャン法スキャン法により計測したグラフ（その２）である。
【図１３】図１３（ａ）は、本発明の実施の形態に係る半導体ウェハの平面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示すチップの拡大図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る光制御システムの模式的平面図である。
【図１５】図１５（ａ）〜図１５（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る光制御装置にシリコン基板を採用する場合を説明するための工程断面図である。
【図１６】図１６（ａ）〜図１６（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る電気光学薄膜の結晶軸＜１１１＞に沿って電界を生じさせる電気光学薄膜の形成方法を説明するための工程断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。【００１３】
本発明の実施の形態に係る光制御装置１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、単結晶基板１０と、単結晶基板１０上に設けられ、電気光学効果を有する電気光学薄膜２０と、電気光学薄膜２０の結晶軸に沿ってそれぞれ設けられ、電気光学薄膜２０の結晶軸に沿って電界を印加する複数の電極３０，４０とを備える。【００１４】
単結晶基板１０は、電気光学薄膜２０をエピタキシャル成長させるための機械的支持基板としての機能を有する。単結晶基板１０には、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）基板、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）基板、及びチタン酸ストロンチウム（ＳＴＯ）基板、シリコン（Ｓｉ）基板等を用いることができる。【００１５】
電気光学薄膜２０は、材料に電界を印加するとその材料に分極が生じて屈折率が変化する電気光学効果を有する材料を用いる。電気光学薄膜２０には、ＰＬＺＴ、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、ガリウム砒素−多重量子井戸構造（ＧａＡｓ−ＭＱＷ）、ＳＢＮ（（Ｓｒ，Ｂａ）Ｎｂ2Ｏ6）等を用いることができるが、特にＰＬＺＴが好適に用いられる。【００１６】
電極３０，４０はそれぞれ、図１（ａ）に示すような櫛形電極である。電極３０は、櫛の歯である３つの電極片３０ａ，３０ｂ，３０ｃを有し、それぞれの電極片は同電位に保たれる。また、電極４０は、櫛の歯である３つの電極片４０ａ，４０ｂ，４０ｃを有し、それぞれの電極片は同電位に保たれる。電極片３０ａ，３０ｂ，３０ｃ、４０ａ，４０ｂ，４０ｃは全て同じ幅に形成されている。電極３０の電極片３０ａ，３０ｂ，３０ｃと、電極４０の電極片４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、一定の間隔で交互に配置される。電極３０，４０は、例えば、白金（Ｐｔ）、インジウム（Ｉｒ）、酸化イリジウム（ＩｒＯ2）等により形成される。電極３０，４０は、スパッタ法によりＰｔ膜等を堆積させた後に、フォトリソグラフィ技術によってフォトレジスト膜に電極３０，４０のパターンを転写し、フォトレジスト膜をマスクにしてＰｔ膜をエッチングすることによって形成できる。【００１７】
以下に、図２及び図３を参照しながらＰＬＺＴ等の電気光学薄膜２０を用いた光制御装置１の光シャッタ原理を説明する。図２及び図３に示す、第１偏光子５０と第２偏光子５２とは、ｘ−ｙ平面において偏光の向きが互いに９０°ずれている。【００１８】
ｚ軸方向へ進行する自然光を入射光として第１偏光子５０に入射させると、第１偏光子５０を通過した自然光は偏光となり、電気光学薄膜２０を有する光制御装置１に入射する。【００１９】
図２は、光制御装置１の電極３０，４０に電圧を印加していない場合を示す。電気光学薄膜２０は、電界により分極が生じ屈折率が変化することで複屈折を発生させるので、電極３０，４０に電圧を印加していない場合は入射光の偏光を回転させることなく出射する。したがって、電極３０，４０に電圧を印加していない場合、第１偏光子５０及び光制御装置１を透過した偏光は、ｘ−ｙ平面において偏光の向きが第１偏光子５０に対して９０°回転してずれている第２偏光子５２で遮られる。【００２０】
図３は、光制御装置１の電極３０，４０に電圧Ｖを印加している場合を示す。電気光学薄膜２０は、電極３０，４０間の電界Ｅにより複屈折が発生するので、電極３０，４０に電圧を印加している場合は入射光の偏光を９０°回転させて出射する。したがって、電極３０，４０に電圧を印加している場合、第１偏光子５０及び光制御装置１を透過した偏光は、第２偏光子５２を透過する。【００２１】
以下に、図４〜図７を参照しながら電気光学薄膜２０における電気光学効果について説明する。電気光学効果を定量的に比較するために、電気光学定数ｒを求めて用いる。電気光学定数ｒとは、電界印加による屈折率変化量の比例係数であり、単位は距離(ｐｍ：ピコメーター)／電圧(Ｖ：ボルト)となる。つまり、電気光学定数ｒが大きければ、電極３０，４０の印加電圧を下げることができる、又は、屈折率変化領域を短くすることができる。【００２２】
まず、図４に示すグラフは、Ｒ面を主面とするサファイア基板である単結晶基板１０上に、ＰＬＺＴの（１０１）面をエピタキシャル成長させた電気光学薄膜２０を形成し、電気光学薄膜２０の〈１１１〉軸方向に沿って電極３０，４０を設けた光制御装置において、電気光学薄膜２０の〈１１１〉軸方向に沿って電界を印加したときの電気光学効果を示す。この場合の光制御装置の電気光学定数ｒは、１９８．６ｐｍ／Ｖである。【００２３】
図５に示すグラフは、Ｒ面を主面とするサファイア基板である単結晶基板１０上に、ＰＬＺＴの（１０１）面をエピタキシャル成長させた電気光学薄膜２０を形成し、電気光学薄膜２０の〈１０１〉軸方向に沿って電極３０，４０を設けた光制御装置において、電気光学薄膜２０の〈１０１〉軸方向に沿って電界を印加したときの電気光学効果を示す。この場合の光制御装置の電気光学定数ｒは、１２７．７ｐｍ／Ｖである。【００２４】
図６に示すグラフは、Ｒ面を主面とするサファイア基板である単結晶基板１０上に、ＰＬＺＴの（１０１）面をエピタキシャル成長させた電気光学薄膜２０を形成し、電気光学薄膜２０の〈１００〉軸方向に沿って電極３０，４０を設けた光制御装置において、電気光学薄膜２０の〈１００〉軸方向に沿って電界を印加したときの電気光学効果を示す。この場合の光制御装置の電気光学定数ｒは、１７．７ｐｍ／Ｖである。【００２５】
図７に示すグラフは、Ｃ面を主面とするサファイア基板である単結晶基板１０上に、無配向のＰＬＺＴである電気光学薄膜２０を形成し、電気光学薄膜２０上に電極３０，４０を設けた光制御装置において、電気光学薄膜２０に電界を印加したときの電気光学効果を示す。この場合の光制御装置の電気光学定数ｒは、１２３．０ｐｍ／Ｖである。【００２６】
図４〜図７のグラフより、電気光学薄膜２０における電気光学効果が最も良いのは、電気光学定数ｒが大きかった図４に示した結果である。図４〜図７のグラフを作成した条件のうちで、図４に示した条件の電気光学定数ｒが最も大きくなった理由は、ＰＬＺＴが〈１１１〉軸方向に分極しているので、電気光学薄膜２０の結晶軸〈１１１〉に沿って電界を印加することで電気光学効果を効率良く行えたことが考えられる。つまり、電気光学薄膜２０における電気光学効果を効率良く発生させるための条件は、電気光学薄膜２０の結晶軸〈１１１〉に沿って電界を印加することである。電気光学薄膜２０の結晶軸〈１１１〉に沿って電界を印加するための電極３０，４０は、結晶軸〈１１１〉を含む電気光学薄膜（ＰＬＺＴ）２０の（１０１）面上に設けることが好ましい。【００２７】
電気光学薄膜２０の結晶面は、ｘ線回折による結晶回折線強度の測定を行うことによって、結晶面の優先配向等を把握することができる。電気光学薄膜２０の結晶面のｘ線回折について、図８〜図１２を用いて説明する。【００２８】
図８に示すグラフは２θ−ωスキャン法を用いた結果であり、サファイア基板のＲ面を示すピーク２５．６°と、ＰＬＺＴの（１０１）面を示すピーク３０．１°を確認することができる。したがって、図８のグラフより、サファイア基板のＲ面上に、ＰＬＺＴの結晶面（１０１）が上を向いてそろっている（優先配向）していることがわかる。ただし、電気光学薄膜２０であるＰＬＺＴは、エピタキシャル成長しているかはわからない。【００２９】
図９に示すグラフは２θ−ωスキャン法を用いた結果であり、ＰＬＺＴの（１００）面を示すピーク２１．７°と、ＰＬＺＴの（１０１）面を示すピーク３０．１°と、ＰＬＺＴの（１１１）面を示すピーク３８．１°と、ＰＴの（１１１）面を示すピーク３９．５°と、サファイア基板のＣ面を示すピーク４１．７°とを確認することができる。したがって、図８のグラフより、サファイア基板のＣ面上では、ＰＬＺＴの結晶がいろんな向き（ランダム配向）をしていることがわかる。【００３０】
次に、図１０に示すような、試料のあおり角であるψを４５°に固定して、試料を３６０°面内回転できるφスキャン法により、ＰＬＺＴがエピタキシャル成長であるか確認する。φスキャン法とは、薄膜が面内方向に配向しているかどうか調べる場合に用いる測定法である。【００３１】
図１１に示すグラフは、２θが２１．７°であるＰＬＺＴ（１００）の強度を計測したものである。ＰＬＺＴの面内の配向性をφスキャン測定より調べた結果、図１１に示すようにφが−９０°と９０°の位置に２つのピークが得られたことから、この試料はエピタキシャル成長していることがわかる。【００３２】
図１２に示すグラフも図１１に示すグラフと同様に、２θが２１．７°であるＰＬＺＴ（１００）の強度を計測したものである。ＰＬＺＴの面内の配向性をφスキャン測定より調べた結果、図１２に示すように、ここで用いた試料ではどこにピークがあるのか分からない、つまりランダム配向しておりエピタキシャル成長していないことがわかる。【００３３】
図８〜図１２で示したように、電気光学薄膜２０の結晶面は、ｘ線回折による結晶回折線強度の測定を行うことによって、結晶面の優先配向や、エピタキシャル成長により形成されたか否か等を把握できる。【００３４】
実施の形態に係る光制御装置１によれば、電気光学薄膜２０の結晶軸に沿って電界を印加することによって、電気光学効果を良好に発揮することができるので、低い動作電圧で光シャッタ動作が得られ、且つ、光シャッタ動作のスイッチング速度を速くすることができる。【００３５】
実施の形態に係る光制御装置１のチップ６４を有する半導体ウェハ６０は、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、結晶軸〈２１・２〉方向にオリフラ６２を有する半導体ウェハ６０において、単結晶基板１０と、単結晶基板１０上に設けられ、電気光学効果を有して（１１１）面を主面とする電気光学薄膜２０と、電気光学薄膜２０のオリフラ６２に対して約３５°の方向に電界を印加する複数の電極３０，４０とを備える。単結晶基板１０は、例えばＲ面を主面とするサファイア基板である。【００３６】
実施の形態に係る半導体ウェハ６０によれば、電気光学薄膜２０の結晶軸〈１０１〉方向にオリフラ６２があり、オリフラ６２に対して約３５°の方向が結晶軸〈１１１〉方向であるので、オリフラ６２に対して約３５°の方向に電界を印加するように電極３０，４０を設けることにより、電気光学薄膜２０の結晶軸〈１１１〉に沿って電界を印加するための電極３０，４０を容易に設けることができる。厳密には、オリフラ６２方向と結晶軸〈１１１〉方向とのなす角は、ｔａｎ-1（１／２1/2）＝３５．２６°であるが、製造ばらつき等を考慮して、オリフラ６２に対して３０〜４０°の方向に電界を印加するように電極３０，４０を設ければよい。【００３７】
図１４は、図１３（ｂ）の点線で囲った領域Ｓを拡大した図である。実施の形態に係る光制御システムは、図１４に示すように、単結晶基板１０と、単結晶基板１０上に設けられた（１１１）面を主面とする電気光学薄膜２０と、電気光学薄膜２０上の結晶軸方向に沿ってそれぞれ設けられ、電気光学薄膜２０の結晶軸に沿って電界を印加する複数の電極３０，４０を有し、二次元アレイ状に配置された複数の光制御装置１と、電極３０，４０に供給する電圧を制御するトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ１２とを備える。ここで、電気光学薄膜２０の主面は、（１１１）面である。そして、電極３０，４０は、電気光学薄膜２０の結晶軸〈１１１〉に沿って電界を印加することが好ましい。【００３８】
トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ１２は、ワード線ＷＬ１，ＷＬ２とビット線ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，ＢＬ４が縦、横に張り巡らされた交点に配置されている。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ１２は、ワード線ＷＬ１，ＷＬ２とビット線ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，ＢＬ４がそれぞれ選択されることによって、スイッチとして機能して電極３０，４０に供給する電圧を制御する。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ１２のスイッチとしての機能により、１つの光制御装置１が１つの画素として機能する実施の形態に係る光制御システムにおいて、画素毎に入射する光の偏光を制御することができる。【００３９】
以上では単結晶基板１０がサファイア基板である例を説明したが、単結晶基板１０がシリコン基板であってもよい。例えば（１０１）面を主面とするシリコン基板である単結晶基板１０上に、窒素（Ｎ2）雰囲気でのスパッタ法等によって膜厚0.1μｍ程度の窒化チタン・アルミニウム（（Ｔｉ,Ａｌ）Ｎ）合金膜を形成する。（Ｔｉ,Ａｌ）Ｎ合金膜はシリコン基板の面方位に従って成長する。（Ｔｉ,Ａｌ）Ｎ合金膜上に膜厚0.2μｍ程度の白金（Ｐｔ）膜をスパッタ法等により形成する。次いで、フォトリソグラフィ技術等を用いて（Ｔｉ,Ａｌ）Ｎ合金膜及びＰｔ膜をパターニングし、電極３０、４０を形成する。その後、単結晶基板１０上に、電極３０、４０を覆ってＰＺＴ膜やＰＬＺＴ膜を電気光学薄膜２０として成膜する。単結晶基板１０の主面が（１０１）面であるため、ＰＺＴ膜やＰＬＺＴ膜の主面は（１０１）面になる。ＰＺＴ膜やＰＬＺＴ膜の成膜方法はスパッタ法、ゾルゲル法、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法等を採用可能である。【００４０】
なお、単結晶基板１０が（１００）面を主面とするシリコン基板である場合は、単結晶基板１０上に形成される電気光学薄膜２０の主面は（１００）面になる。また、単結晶基板１０が（１１１）面を主面とするシリコン基板である場合は、単結晶基板１０上に形成される電気光学薄膜２０の主面は（１１１）面になる。【００４１】
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に、半導体集積回路（ＬＳＩ）上に電気光学薄膜を積層する方法例を示す。図１５（ａ）に示すように、（１０１）面を主面とするシリコン基板１００上に酸化シリコン膜１２０を形成する。シリコン基板１００の表面近傍には、ゲート電極１１１、ソース電極１１２及びドレイン電極１１３を有するトランジスタ１１０が形成されている。酸化シリコン膜１２０にコンタクトホールを形成した後、ＣＶＤ法等によりコンタクトホールをシリコン膜で充填して、トランジスタ１１０の電極に接続するコンタクトプラグを形成する。図１５（ｂ）は、ドレイン電極１１３に接続するコンタクトプラグ１１５を形成した例を示す。コンタクトプラグ１１５の上面は（１０１）面である。酸化シリコン膜１２０上に、上記に説明した方法のように（Ｔｉ,Ａｌ）Ｎ合金膜及びＰｔ膜を積層し、電極３０、４０を形成する。電極３０、４０は、コンタクトプラグ１１５の上面に接して形成される。その後、電気光学薄膜２０として（１０１）面を主面とするＰＺＴ膜やＰＬＺＴ膜を成膜する。上記の方法により、トランジスタ１１０によって電極３０、４０に供給する電圧を制御する光制御装置及び光制御システムを製造できる。【００４２】
図１６（ａ）〜図１６（ｃ）に、電気光学薄膜２０の結晶軸＜１１１＞に沿って電界を生じさせるための電気光学薄膜２０の形成方法例を示す。図１６（ａ）に示すように、シリコン基板１００上に形成した酸化シリコン膜２２０の上面が凹凸を有するようにパターニングする。酸化シリコン膜２２０の凹部に、トランジスタ１１０ａに接続するコンタクトプラグ１２５ａ、トランジスタ１１０ｂに接続する１２５ｂを形成する。コンタクトプラグ１２５ａ、１２５ｂの上面は、酸化シリコン膜２２０の凸部の側面近傍に配置される。図１６（ａ）に示した例では、トランジスタ１１０ａ、１１０ｂの一方の主電極（ソース電極又はドレイン電極）はコンタクトプラグ１２５ａ、１２５ｂにそれぞれ接続し、他方の主電極はコンタクトプラグ１１５ａ、１１５ｂを介して酸化シリコン膜２２０内に配置された配線層１３０ａ、１３０ｂにそれぞれ接続している。【００４３】
その後、図１６（ｂ）に示すように、酸化シリコン膜２２０上にＰｔ膜１４０を形成する。このとき、Ｐｔ膜１４０は（１１１）方向に積層されやすい。そのため、Ｐｔ膜１４０の面法線は＜１１１＞軸方向に沿う。その後、酸化シリコン膜２２０の上面が露出するまでＰｔ膜１４０をエッチングし、酸化シリコン膜２２０の凸部の側面上に形成されたＰｔ膜１４０のみを残す。残されたＰｔ膜１４０が、コンタクトプラグ１２５ａ、１２５ｂの上面に接するように、Ｐｔ膜１４０の膜厚は設定される。その後、図１６（ｃ）に示すように、酸化シリコン膜２２０上及びＰｔ膜１４０上にＰＬＺＴ膜やＰＺＴ膜等を電気光学薄膜２０として形成する。Ｐｔ膜１４０の面方位が（１１１）面であるため、Ｐｔ膜１４０上に形成されるＰＬＺＴ膜又はＰＺＴ膜の成長主面は（１１１）面である。つまり、互いに対面するＰｔ膜１４０面上に（１１１）面を主面とする電気光学薄膜２０が形成される。対面するＰｔ膜１４０の一方は、コンタクトプラグ１２５ａを介してトランジスタ１１０ａの電極に接続し、他方のＰｔ膜１４０は、コンタクトプラグ１２５ｂを介してトランジスタ１１０ｂの電極に接続する。以上の方法によって、トランジスタ１１０ａ、１１０ｂの制御により電気光学薄膜２０の結晶軸＜１１１＞に沿って電界が生じる光制御装置及び光制御システムが製造される。【００４４】
実施の形態に係る光制御システムは、ディスプレイデバイス、光通信スイッチ、レーザプリンタ、複写機、ホログラフィックメモリの光変調器、光演算装置、及び暗号化回路等に採用することができる。【００４５】
実施の形態に係る光制御システムによれば、電気光学薄膜２０の結晶軸に沿って電界を印加することにより電気光学効果を良好に発揮する光制御装置１を用いることで、低い動作電圧で光シャッタ動作が得られ、且つ、光シャッタ動作のスイッチング速度が速い光制御システムを提供することができる。【００４６】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。【００４７】
例えば、実施の形態において光制御装置１の電極３０，４０は、櫛形電極であると記載したが、電気光学薄膜２０の結晶軸に沿って電界を印加することができる電極であればよく、例えば互いに平行に配置された一組の電極であっても構わない。【００４８】
この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【産業上の利用の可能性】
【００４９】
本発明の光制御装置、半導体ウェハ及び光制御システムは、基板上に配置された電気光学薄膜を含む発光装置を製造する製造業を含む半導体産業や電子機器産業に利用可能である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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