(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体薄膜とを有する光制御素子の製造方法であって、
誘電体基板にイオンを注入してイオン注入分離層を形成する分離層形成工程と、
前記誘電体基板のイオンが注入された面を前記支持基板に接合する接合工程と、
残存する前記誘電体基板が前記誘電体薄膜となるように前記イオン注入分離層の部分で前記誘電体基板の一部を分離除去する分離工程と、
前記分離層形成工程と前記接合工程との間に、前記誘電体基板に光制御構造を形成する光制御構造形成工程と、
を備えることを特徴とする光制御素子の製造方法。
【請求項２】
支持基板と電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体薄膜とを有する光制御素子の製造方法であって、
誘電体基板にイオンを注入してイオン注入分離層を形成する分離層形成工程と、
前記誘電体基板のイオンが注入された面を前記支持基板に接合する接合工程と、
残存する前記誘電体基板が前記誘電体薄膜となるように前記イオン注入分離層の部分で前記誘電体基板の一部を分離除去する分離工程と、
前記分離層形成工程の前に、前記誘電体基板に光制御構造を形成する光制御構造形成工程と、
を備えることを特徴とする光制御素子の製造方法。
【請求項３】
前記分離工程の後に、前記誘電体基板の一部を分離除去されて形成された前記誘電体薄膜の表面に研磨加工を施すことを特徴とする請求項１又は２記載の光制御素子の製造方法。
【請求項４】
前記接合工程は、真空中での前記基板表面に対するイオン照射処理又はプラズマ照射処理を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の光制御素子の製造方法。
【請求項５】
前記接合工程は、前記分離層形成工程に先立ち、前記支持基板と前記誘電体薄膜との互いに接合する面に接合層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の光制御素子の製造方法。
【請求項６】
前記光制御構造形成工程は、光制御構造として、チャネル型光導波路構造を形成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載の光制御素子の製造方法。
【請求項７】
前記光制御構造形成工程は、光制御構造として、フォトニック結晶構造を形成することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一記載の光制御素子の製造方法。
【請求項８】
前記分離工程の後に、
別の誘電体基板にイオンを注入してイオン注入分離層を形成する第２の分離層形成工程と、
前記別の誘電体基板のイオンが注入された面を前記支持基板上に既に形成された前記誘電体薄膜に接合する第２の接合工程と、
残存する前記別の誘電体基板が前記誘電体薄膜となるように前記イオン注入分離層の部分で前記別の誘電体基板の一部を分離除去する第２の分離工程と、から構成される多層化工程を１回又は複数回実行することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一記載の光制御素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体薄膜を用いた光制御素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板に薄膜層を形成する技術には様々は方法があるが、高品質な薄膜層を形成には結晶成長技術が多く用いられている。結晶成長技術は、高精度な膜厚制御と、異なる材料を多層膜で構成することが可能である。しかし、高品質な薄膜層を形成するためには、成長させる基板と薄膜材料との格子定数が近い必要がある、安定した成長条件の存在と確立が必要であり、成長のための材料が限定される、などの多くの要件が必要となり、このヘテロ成長は限られた材料でしか用いることができない。
【０００３】
半導体の場合の結晶成長では、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓの薄膜層を結晶成長技術により形成することは可能であるが、ＡｌＧａＡｓを格子定数が異なる半導体基板上に形成することは困難であり、半導体ではないガラスなどの基板上に形成することは、さらに困難である。また、電気光学又は非線形光学材料として用いられるニオブ酸リチウム薄膜の形成は、高周波スパッタ法などで形成できるが、これら一般的に用いられている方法では、光学的な用途として重要な大きい電気光学定数や非線形光学定数等を有する高品質な薄膜形成は極めて困難である。
【０００４】
電気光学材料又は非線形光学材料としてニオブ酸リチウムは優れた特性をもっているが、その高品質なニオブ酸リチウム薄膜を異なる材料上に形成する方法として、特許文献１には液相成長法の記載がある。これは、タンタル酸リチウム基板上にニオブ酸リチウム単結晶薄膜を液晶成長により形成する方法である。成長条件の操作により、ニオブ酸リチウム薄膜とタンタル酸リチウム基板の格子整合を実現し、薄膜の形成を可能としている。しかし、薄膜成長には格子整合をさせる必要があるため、基板の選択範囲は極めて狭く、ほぼ同系列の材料であることが求められ、ニオブ酸リチウム基板への酸化マンガンをドープしたニオブ酸リチウム薄膜の成長が実用化されている程度である。
【０００５】
半導体に関しては、シリコンの薄膜層を形成する技術として、ＳＯＩ（Silicon on insulator）基板の製作方法のであるスマートカット法があり、例えば特許文献２に記載されている。この方法では、酸化されたシリコンウエハに、水素イオンをイオン注入して、ウエハ内部に微小気泡層を形成する。その後、このイオン注入したシリコンウエハのイオン注入面と別のシリコンウエハとを酸化膜を介して密着させて、５００度以上の熱処理を加えて、ウエハを薄膜状に分離し、ＳＯＩ基板を形成する方法が記載されている。薄膜が分離された基板は、表面処理の後、さらに同様の工程で再利用もできるので、基板を無駄にすることなく、コストを考慮した大量生産も可能である。しかし、この方法では、ＳｉＯ２ 層同士の接着強度を強くするために、実際には１１００度での結合熱処理を行う。そのため、この結合熱処理に耐える材質でなくては、強固な接着強度を持つ基板を形成できない。また、ＳｉＯ２ 層を介さずにシリコンとＳｉＯ２ を接合する方法も可能であるが、高温による強固な接合ないので、常温に戻したときに、熱膨張係数の違いから薄膜シリコン層に境界面と平行方向に応力が生じてしまい、接合面の強度や界面の結晶品質が保つことができない。
【０００６】
また、特許文献３には、半導体としてシリコンではなく、ＧａＡｓからなる化合物半導体とＳｉＯ２ を貼り合せ、ＧａＡｓ薄膜にフォトニック結晶を形成する方法を提案されている。結晶成長技術によりＩｎＧａＡｓなどから形成されるエッチストップ層を持つＧａＡｓ層を形成し、その表面にＳｉＯ２ 層を成膜する。このＳｉＯ２ 層を介してウエハ接着し、ウェットエッチングによりエッチストップ層まで基板側をエッチングし、最後にエッチストップ層をエッチングすることで、ＧａＡｓの薄膜層を形成する。この方法では、エッチストップ層を形成した後に、必要とするＧａＡｓ層を高品質で形成する必要がある。化合物半導体であれば、有機金属気相成長法などのエピタキシャル成長技術が確立しているので、比較的容易に形成することができるが、半導体以外の材質ではこのようなエッチストップ層を形成することは材料が限定されてくる。また、この方法は、エッチストップ層までウェットエッチングをしてしまうと、その部分までの基板がすべて無駄になってしまい、大量生産が難しい基板製作方法である。また、エッチングストップ層自体が、特性のかなり異なる材料の結晶作製が必要である。しかし、半導体のＧａＡｓやシリコンの場合と異なり、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体材料の場合には、良好なエッチングストップ層の結晶成長による形成が困難である。
【０００７】
一方、特許文献３には、ＳＯＩ基板を用いて、これを熱圧着して積層することにより、フォトニック結晶構造を有する複数のシリコン層を有する多層基板が記載されている。しかしながら、この多層基板における複数層のシリコン層を作製する場合にもエッチングによるＳｉＯ２層の除去を基本としており、エッチングストップ層を形成することが必要となり、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体材料の場合に適用することは困難である。
【０００８】
【特許文献１】特許第２８９３２１２号公報
【特許文献２】特許第３０４８２０１号公報
【特許文献３】特開２０００−２３２２５８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上説明したように、電気光学材料や非線形光学材料からなる誘電体基板は、多くの場合、薄膜の結晶成長が困難であり、高温加熱による結晶品質の劣化、犠牲層の成膜が困難である。したがって、上記のいずれの方法も用いることができないために、格子定数が異なる材質上にこれらの材料の薄膜層を安定的にヘテロ成長により大量生産するのは極めて困難である。このため、これらを用いた薄膜による光制御素子を作製することは、直接的なヘテロ成長により作製することも、エッチングストップ層のヘテロ成長により作製することも、どちらも困難であった。
【００１０】
本発明の第1の課題は、高機能で経済性に優れた光制御素子を提供することである。
【００１１】
本発明の第２の課題は、薄膜の厚さが均一で素子ばらつきの小さい光制御素子を提供することである。
【００１２】
本発明の第３の課題は、接合時の歩留まりが高いと同時に微細形状精度の高い光制御素子を提供することである。
【００１３】
本発明の第４の課題は、微細形状加工が非常に高く、これにより波長精度の高い光制御素子を提供することである。
【００１４】
本発明の第５の課題は、薄膜の厚さがより一層に均一で散乱による損失の小さい光制御素子を提供することである。
【００１５】
本発明の第６の課題は、誘電体薄膜材料の熱による光学特性低減してより高効率化することで、小型低消費電力である同時に、異なる材料の熱膨張係数差から生じる応力がもたらすストレスによる誘電体薄膜破損、光学機能信頼性低下を低減した光制御素子を提供することである。
【００１６】
本発明の第７の課題は、異なる材料間での接合力を増加すると同時に、誘電体材料の熱膨張係数差から生じる応力がもたらすストレスによる誘電体薄膜破損、光学機能の信頼性低下を低減した光制御素子を提供することである。
【００１７】
本発明の第８の課題は、電気光学効果又は非線形効果を高めることで、より高機能で小型低消費電力である光制御素子を有する光制御素子を提供することである。
【００１８】
本発明の第９の課題は、フォトニックバンド効果により急峻な光の伝播光の偏向とすることと同時に、群速度を遅延させて非線形効果を高めるとで、より高機能で小型低消費電力である光制御素子提供することである。
【００１９】
本発明の第１０の課題は、光制御効果を複合可能な光制御素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の一形態は、支持基板と電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体薄膜とを有する光制御素子の製造方法であって、誘電体基板にイオンを注入してイオン注入分離層を形成する分離層形成工程と、前記誘電体基板のイオンが注入された面を前記支持基板に接合する接合工程と、残存する前記誘電体基板が前記誘電体薄膜となるように前記イオン注入分離層の部分で前記誘電体基板の一部を分離除去する分離工程と、前記分離層形成工程と前記接合工程との間に、前記誘電体基板に光制御構造を形成する光制御構造形成工程と、を備えることを特徴とする光制御素子の製造方法である。又、本発明の他の形態は、支持基板と電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体薄膜とを有する光制御素子の製造方法であって、誘電体基板にイオンを注入してイオン注入分離層を形成する分離層形成工程と、前記誘電体基板のイオンが注入された面を前記支持基板に接合する接合工程と、残存する前記誘電体基板が前記誘電体薄膜となるように前記イオン注入分離層の部分で前記誘電体基板の一部を分離除去する分離工程と、前記分離層形成工程の前に、前記誘電体基板に光制御構造を形成する光制御構造形成工程と、を備えることを特徴とする光制御素子の製造方法である。
【００２４】
前記分離工程の後に、前記誘電体基板の一部を分離除去されて形成された前記誘電体薄膜の表面に研磨加工を施しても良い。
【００２５】
前記接合工程は、真空中での前記基板表面に対するイオン照射処理又はプラズマ照射処理を含んでも良い。
【００２６】
前記接合工程は、前記分離層形成工程に先立ち、前記支持基板と前記誘電体薄膜との互いに接合する面に接合層を形成する工程を含んでも良い。
【００２７】
前記光制御構造形成工程は、光制御構造として、チャネル型光導波路構造を形成しても良い。
【００２８】
前記光制御構造形成工程は、光制御構造として、フォトニック結晶構造を形成しても良い。
【００２９】
前記分離工程の後に、別の誘電体基板にイオンを注入してイオン注入分離層を形成する第２の分離層形成工程と、前記別の誘電体基板のイオンが注入された面を前記支持基板上に既に形成された前記誘電体薄膜に接合する第２の接合工程と、残存する前記別の誘電体基板が前記誘電体薄膜となるように前記イオン注入分離層の部分で前記別の誘電体基板の一部を分離除去する第２の分離工程と、から構成される多層化工程を１回又は複数回実行しても良い。
【発明の効果】
【００３０】
請求項１記載の発明は、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体薄膜により光制御を行う場合に、高機能で経済性に優れた光制御素子を提供することができる。
【００３２】
請求項１記載の発明は、光制御構造の形成をイオン注入分離層を設ける前に行うことになり、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体薄膜により光制御を行う場合に、高機能で経済性に優れると同時に、接合時の歩留まりが高いと同時に微細形状精度の高い光制御素子を提供することができる。
【００３３】
請求項２記載の発明は、光制御構造の形成をイオン注入分離層後の誘電体薄膜の分離前に行うことになり、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体薄膜により光制御を行う場合に、高機能で経済性に優れると同時に、微細形状加工が非常に高く、これにより波長精度の高い光制御素子を提供することができる。
【００３４】
請求項３記載の発明は、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体薄膜により光制御を行う場合に、高機能で経済性に優れると同時に、薄膜の厚さがより一層に均一で散乱による損失の小さい光制御素子を提供することができる。
【００３５】
請求項４記載の発明は、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体薄膜により光制御を行う場合に、高機能で経済性に優れると同時に、誘電体薄膜材料の熱による光学特性低減してより高効率化することで小型低消費電力である同時に、異なる材料の熱膨張係数差から生じる応力がもたらすストレスによる誘電体薄膜破損、光学機能信頼性低下を低減した光制御素子を提供することができる。
【００３６】
請求項５記載の発明は、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体薄膜により光制御を行う場合に、高機能で経済性に優れると同時に、異なる材料間での接合力を増加すると同時に、誘電体材料の熱膨張係数差から生じる応力がもたらすストレスによる誘電体薄膜破損、光学機能の信頼性低下を低減した光制御素子を提供することができる。
【００３７】
請求項６記載の発明は、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体薄膜により光制御を行う場合に、高機能で経済性に優れると同時に、伝播光の基板水平方向の光の閉じ込を行い、電気光学効果又は非線形効果を高めることで、より高機能で小型低消費電力である光制御素子を有する光制御素子を提供することができる。
【００３８】
請求項７記載の発明は、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体薄膜により光制御を行う場合に、高機能で経済性に優れると同時に、フォトニックバンド効果により急峻な光の伝播光の偏向とすることと同時に、群速度を遅延させて非線形効果を高めるとで、より高機能で小型低消費電力である光制御素子提供することができる。
【００３９】
請求項８記載の発明は、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体薄膜により光制御を行う場合に、高機能で経済性に優れると同時に、光制御効果を複合可能な光制御素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
［第１の実施の形態（請求項１、５記載の発明の実施の形態）］
本発明の第１の実施の形態を図１に基づいて説明する。
【００４１】
図１は、本発明の第１の実施の形態として、光制御素子の製造方法を示す模式図である。
【００４２】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態では、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体基板（以下、基板Ａ）と、台座となる支持基板（以下、基板Ｂ）とから光制御素子１０１を構成する。そのための工程として、本実施の形態では、分離層形成工程、接合工程、分離工程、研磨工程とを有する。
（１）分離層形成工程
図１（ｃ）に示すように、希ガスイオンをイオン注入により注入し、ウエハ内部にイオン注入分離層２０１を形成する。例えばニオブ酸リチウムでは、ヘリウムイオンガスのイオン注入での加速電圧を５００ｋＶ、イオン濃度が５×１０１６［１／個］で、層厚方向１μｍｍ程度の部分にイオン注入分離層２０１を形成する（図中の×による線は、イオン注入分離層２０１を示す）。この値は材料の特性によって変化するので最適に制御することが必要である。イオンの加速電圧を変化させることにより、注入深さを制御することができる。注入深さが数μｍｍ以上と深くなると、加速電圧が大きい必要があり、大きな装置が必要となるが、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体基板を光制御素子１０１として用いる場合には、導波路とし機能させるためにイオン注入分離層２０１が１μｍ程度又は１μｍ以下と薄くても良いので、イオン注入分離層２０１の深となる注入深さが薄くても構わない。このため、注入エネルギーが小さくてすむ。このニオブ酸リチウム薄膜の上下をＳｉＯ２ を有する基板で挟み込んだ３層平板光導波路を形成した場合では、光信号の制御が容易である単一モードを与えるコア層つまり、ニオブ酸リチウム層の厚さは波長１．３μｍに対して、電気的横波、磁気的横波に対してそれぞれ０．５μｍ程度である。０．５μｍの膜厚で良いので、高い加速電圧は必要なく、比較的制御しやすい１ＭｅＶ以下の加速電圧でのイオン注入が可能となる。また、イオン注入によるイオン注入分離層２０１は、加熱処理によりイオン拡散を行い、その打ち込み深さやイオン濃度を変化しても良い。オン注入にさいしては、材料に応じてヘリウムガスのかわりに、他の希ガスイオンを用いたり、また希ガス以外のイオンを用いたりしても良い。
（２）接合工程
次に、図１（ｄ）に示すように、基板Ａと基板Ｂとを、基板Ａのイオン注入面が接触するように接合する。接合には陽極接合方式、加熱接合方式、などを用いて原子レベルで基板Ａと基板Ｂとを強固に接合することができる。電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体基板を用いた光制御素子１０１としては、誘電体材料の光学特性が変化しない温度での接合が必要となる。ニオブ酸リチウムは７００℃以上で相変化により光学特性が劣化する場合があるので、ニオブ酸リチウムとＳｉＯ２ との接合では、６００℃以内での接合温度とすることが必要である。
【００４３】
また、加熱を伴う接合で、異種の材料を直接接合する場合には、その熱膨張係数の差により、冷却したときの応力による接合面の劣化が生じる。ニオブ酸リチウムとＳｉＯ２ の組み合わせでは、２つの材料の熱膨張係数はほぼ同じであるので、ニオブ酸リチウムの光学特性が変化しない範囲の高温での加熱接合も可能である。しかしながら、他の材料の組み合わせ場合には、接合の温度に関して熱による応力による信頼性の低下を考慮する必要がある。
（３）分離工程
図１（ｅ）に示すように、接合された基板を前工程の接合と同時に又は次工程として加熱することにより、分離面から基板がドライ工程で剥離され、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体基板による膜厚が約１μｍの薄膜構造を形成することができる。ニオブ酸リチウム基板は、４００℃以上の加熱によりイオン注入分離層２０１で、誘電体基板からその誘電体基板の光学薄膜である誘電体薄膜３０１を分離することができる。このとき、異種の材料を直接接合する場合には、その熱膨張係数の差により、加熱時に応力が接合面に生じると同時に、イオン注入分離層２０１にも応力が生じる。この応力は、イオン注入分離層２０１から基板が剥離される場合のドライビングフォースの一つともなるので、接合面での信頼性低下を低減しながらも、加熱する温度や速度や時間を制御してこのイオン注入分離層２０１での応力を最適にすることが好ましい。また、図１に示すように基板Ｂをあらかじめ基板Ａに接合させてからイオン注入分離層２０１から剥離しているので、分離した非常に薄い誘電体薄膜３０１が分離時の応力により破壊されたり、その後の工程で加わる力により破壊されたりすることを低減している。このため、単独で電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体基板にイオン注入分離層２０１を形成して加熱して誘電体薄膜３０１を形成する場合と比較して、接合部付近にイオン注入分離層２０１がある場合の方が、均一で欠陥の少ない信頼性の高い誘電体薄膜３０１を形成することができる。
（４）研磨工程
図１（ｅ）の工程により分離された誘電体薄膜３０１は、イオン注入時のイオン加速電圧ばらつき、基板となる結晶の欠陥や不均一さにより、そのイオン注入された深さや濃度にばらつきが生じ、この結果として誘電体薄膜３０１の表面や厚さが不均一となる場合がある。しかしながら、図１（ｆ）に示すように、次に研磨加工や化学処理により、薄膜表面を平滑に均一な厚さにすると同時に欠陥部分を減少させることで、誘電体薄膜３０１の面粗さや厚さムラに伴う光損失を低減すると同時に、長期的な光学特性劣化を低減することができるようになる。とくに、誘電体薄膜３０１の面内方向に光を伝播させる場合は、その損失を低減することができるので非常に効果的である。研磨加工としては、通常の光学研磨以外にも、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械的研磨）やレーザ加工等の方法を用いても良い。
【００４４】
図１に示す光制御素子１０１は、従来のエッチングストッパ層を用いた支持基板上への誘電体薄膜３０１の形成方法とは異なるので、エッチング選択比の大きいエッチングストッパ層をヘテロ成長や後処理により形成できない材料に関しても支持基板上に電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体材料の誘電体薄膜３０１を容易に形成できるようになる。これにより、この誘電体薄膜３０１に光を伝播させて電気光学効果又は非線形光学効果を伝播光に作用させることにより、従来のイオン拡散を用いた屈折率差による光制御素子１０１としての方向性結合器、マッハツェンダー型干渉器、波長変換素子、回折格子、及びこれらを用いた光ルーティング素子、光変調器、ＤＥＭＵＸ／ＭＵＸ素子、レーザ発振素子等を、従来よりも非常に小型にかつ高性能で実現することができるようになる。さらに、これらは、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体材料を支持基板上の誘電体薄膜３０１として非常に少ない量しか用いずに、誘電体基板自体は何回も再利用して誘電体薄膜３０１を分離できるので、高価な電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体材料をほとんど消費しないので、経済性に非常に優れ大量生産に向いている。
【００４５】
本実施の形態の発明において、基板Ａは、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体基板であるが、この電気光学材料もしくは非線形光学材料かなる誘電体材料としては、ニオブ酸リチウムやニオブ酸チタン、ＫＴＰ、ＫＤＰ、ＳＢＮ（ニオブバリウム酸ストロンチウム）等の無機光学結晶，もしくはＰＺＴ、ＰＬＺＴ等の光学セラミックス、又はアゾ色素，スチルベンゼン色素，ＤＡＳＴなどの有機分子を有する材料又は有機光学結晶を用いることができる。また、これらの材料は、電気光学定数や非線形定数が半導体と比較して大きいが、その物性値が半導体と大きく異なり、そのバルクの屈折率が高くても２.５程度であり、半導体のような屈折率３よりは小さく、接合させる材料としては光を閉じ込めるために、低屈折率の材料が好ましい。また、電気光学効果を生じせしめる場合には、電界を付与するために誘電体薄膜３０１近傍に電極を設けることが必要であるが、半導体ではないので半導体又は金属と接合して電極として用い、狭ギャップ間の電極を構成して低電圧による駆動を実現することができる。
【００４６】
［第２の実施の形態（請求項２記載の発明の実施の形態）］
本発明の第２の実施の形態を図２に基づいて説明する。第１の実施の形態と同一部分は同一図面及び同一符号で示し、その説明も省略する（以下同様）。
【００４７】
図２は、本発明の第２の実施の形態として、光制御素子１０１の製造方法を示す模式図である。
【００４８】
図２（ｃ）に示すように、電気光学材料又は非線形光学材料の基板Ａに、イオン注入によりイオン注入分離層２０１を形成する。
【００４９】
その後、図２（ｄ）、（ｅ）に示すように、材料の異なる基板Ｂと基板Ａとを接合し、加熱してイオン注入分離層２０１で基板を剥がすことで、電気光学材料又は非線形材料の膜厚１μｍ以下の薄膜構造で、光制御素子１０１が構成された光学基板を形成することができる。
【００５０】
次に、図２（ｆ）に示すように、研磨加工や化学処理により、薄膜表面を平滑にする。薄膜が切り離された基板Ａ上には、光素子を形成したときのパターンの凹凸が存在しているので、その凹凸を研磨や化学処理に除去して、再利用する。
【００５１】
そして、図２（ｇ）に示すように、光制御素子１０１となる光制御構造４０１を構成する（光制御構造形成工程）。光制御構造４０１は半導体プロセス用いられるリソグラフィーとエッチングにより形成される。イオン注入されたニオブ酸リチウムの基板Ａに感光レジストをスピンコート法により付着させ、マスクで覆った後に光照射と現像によって光素子のパターニングをする。その後、フロン系ガスによるドライエッチングによりレジストをマスクとして、ニオブ酸リチウム基板に転写する。このとき、イオン注入されたイオン注入分離層２０１までエッチングする。この後、レジストを除去して、表面を洗浄することで、光制御構造４０１として誘電体薄膜３０１がパターニングされている基板Ａが形成される。
【００５２】
図２中の光制御構造４０１は、波長の１／１０程度の微細加工から数ｃｍ程度の大きさの加工により形成された光伝播構造であり、誘電体薄膜３０１の面内方向の加工や誘電体薄膜３０１の面に垂直方向の加工を示す。誘電体薄膜３０１の上部に周期構造を設けることにより回折格子型光結合素子を形成したり、垂直ミラーを形成して偏向素子又は集光レンズを形成したり、さらには導波路を作製したりすることによる微細構造による誘電体薄膜３０１内を光伝播が可能な光制御構造４０１を形成し、この誘電体薄膜３０１に電気光学効果又は非線形光学効果を付与する手段を形成することにより、光変調、光ルーティング、波長変換等の高機能な光制御を行うことができるようになる。
【００５３】
図２においては、光学研磨又は化学処理された平滑な面にイオン注入をしてイオン注入分離層２０１を形成し、その後に光制御構造４０１を形成しているので、イオン注入を均一に行え、かつ分離の再の加熱やこの加熱に伴う応力を均一に印加できるので、支持基板上に分離された誘電体薄膜３０１の厚さが均一で素子ばらつきの小さい光制御素子１０１を提供することができる。
【００５４】
［第３の実施の形態（請求項３記載の発明の実施の形態）］
本発明の第３の実施の形態を図３に基づいて説明する。
【００５５】
図３は、本発明の第３の実施の形態として、光制御素子１０１の製造方法を示す模式図である。
【００５６】
図３（ｃ）に示すように、電気光学材料又は非線形光学材料の基板Ａに、イオン注入によりイオン注入分離層２０１を形成した基板に、図３（ｄ）に示すように、光制御構造４０１を構成する（光制御構造形成工程）。光制御構造４０１は、半導体プロセス用いられるリソグラフィーとエッチングを用いて形成することができる。
【００５７】
イオン注入されたニオブ酸リチウムの基板Ａに感光レジストをスピンコート法により付着させ、マスクで覆った後に光照射と現像によって光素子のパターニングをする。その後、フロン系ガスによるドライエッチングによりレジストをマスクとして、ニオブ酸リチウム基板に転写する。このとき、イオン注入されたイオン注入分離層２０１までエッチングする。
【００５８】
この後、レジストを除去して、表面を洗浄することで、パターニングされた基板Ａを形成することができる。
【００５９】
さらにその後、図３（ｅ）、（ｆ）に示すように、材料の異なる基板Ｂと基板Ａとを接合し、加熱してイオン注入分離層２０１で基板を剥がすことで、電気光学材料又は非線形材料の膜厚１μｍ以下の薄膜構造で、光制御構造４０１が構成された光学基板を形成することができる。次に、図３（ｇ）に示すように、研磨加工や化学処理により、薄膜表面を平滑にすることにより光制御素子１０１を形成する。
【００６０】
図３において、光制御構造４０１の形成を、イオン注入分離層２０１を設けただけの誘電体基板に行っているので、光学研磨又は化学処理された平滑な面に近い良好な基板面に直接に微細構造からなる光制御構造４０１を形成していることになり、これにより、微細構造を均一に行うことができるようになると同時に、光や電界によるパターニングの分解能を向上することもできることから、より微細な構造の形成も可能となる。これにより、光制御素子１０１として用いる場合に光制御構造４０１の均一性が向上するので、光制御素子１０１としての適用波長精度が向上し、また微細形状も可能となるので光利用効率を向上させることもできる。また、イオン注入は、光制御構造４０１の形成の前にあらかじめ形成しているので、支持基板上に分離された誘電体薄膜３０１の厚さが均一で素子ばらつきの小さい光制御素子１０１を提供することもできる。
【００６１】
［第４の実施の形態（請求項４記載の発明の実施の形態）］
本発明の第４の実施の形態を図４に基づいて説明する。
【００６２】
図４は、本発明の第４の実施の形態として、光制御素子１０１の製造方法を示す模式図である。
【００６３】
図４（ｃ）に示すように、電気光学材料又は非線形光学材料の基板Ａに、リソグラフィーとエッチングにより光制御構造４０１を構成する（光制御構造形成工程）。
【００６４】
その後、ウエハ表面をクリーニングし、図４（ｄ）に示すように、基板Ａにイオン注入によりイオン注入分離層２０１を形成する。
【００６５】
そして、図４（ｅ）に示すように、パターニングされている基板表面と、基板Ａとは異なる材料で構成された基板Ｂとを接合し、図４（ｆ）、（ｇ）に示すように、加熱、研磨加工することでパターン形成された薄膜層を分離する。
【００６６】
図４において、光制御構造４０１の形成をイオン注入等の処理を一切していない光学研磨又は化学処理された平滑な面に直接に微細構造からなる光制御構造４０１を形成しているので、非常に高精細に微細構造を均一に行うことができるようになると同時に、光や電界によるパターニングの分解能を向上することもできるので、より一層の微細な構造の形成も可能となる。これにより、光制御素子１０１として用いる場合に光制御構造４０１の均一性が向上するので、光制御素子１０１としてのより適用波長精度が向上し、また微細形状も可能となるのでより光利用効率を向上することもできるようになる。ただし、イオン注入を、光制御構造４０１の形成の後に行っているので光制御構造４０１がイオン注入とそれに伴う分離工程により形状変形をうけるので、あらかじめその形状変形に対応した光制御構造４０１を作製しておく必要があるので、デバイス設計に若干に制約を受けるので、あらかじめその光制御構造４０１を後工程のイオン注入工程に対して最適化しておくことが必要である。
【００６７】
図５は、本発明の参考例として、光制御素子１０１の製造方法を示す模式図である。図５は、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体基板である基板Ａと支持基板である基板Ｂとの間に接合部分を設け、該誘電体基板の一部を研磨工程により誘電体薄膜として分離することにより、該支持基板である基板Ｂと該誘電体薄膜からなる誘電体薄膜３０１基板を形成した一例を示す。
【００６８】
図５においては、図５（ｃ）に示すように、電気光学材料又は非線形光学材料からなる基板Ａと、基板Ａとは異なる材料からなる基板Ｂとを接合し、基板Ａの接合面とは反対側を研磨により薄膜化し（図５（ｄ））、表面処理することで（図５（ｅ））、薄膜基板を形成する。
【００６９】
図５においては、イオン注入のプロセスが必要なので、図１〜４に示すイオン注入による方法では製作困難であったり、イオン注入により誘電体薄膜３０１又は支持基板が損傷を受けて機能が劣化したりする場合にも、膜厚が数μｍの薄膜層を製作することができる。また、図５における工程を、図１〜４における工程と組み合わせることにより、種々の材料に関して、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体薄膜３０１を形成できるようになる。研磨工程には通常の光学研磨以外に、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械的研磨）による方法を用いて、平滑な面を構成することが効果的である。
【００７０】
［第５の実施の形態（請求項６記載の発明の実施の形態）］
本発明の第５の実施の形態を説明する。
【００７１】
図１〜４においては、表面活性化処理をした後に常温又は低温で接合することにより、基板同士を接合することで、誘電体薄膜材料の熱による光学特性を低減してより高効率化し、これによって、小型低消費電力である同時に、異なる材料の熱膨張係数差から生じる応力がもたらすストレスによる誘電体薄膜破損、光学機能信頼性低下を低減した光制御素子１０１を提供することができ、非常に効果的である。ここでの表面活性化処理とは、原子もしくはイオンビーム又はプラズマビームを真空中で基板に照射することを意味する。これにより、基板表面の自然酸化膜を除去して、原子の結合状態を活性化し、ダングリングボンドを生じせしめる。この後に、再び参加する前にウエハ同士を真空中で張り合わせることで、原子レベルで結合を生じせしめた原子間の結合を実現する方法である。真空度は酸素の再結合量に影響するので、超高真空が好ましいが、１×１０−７ Ｔｏｒｒ程度でも良い。この方法であれば、金属と誘電体、高分子誘電体と無機誘電体等の多くの材料に関しての接合、も可能となる。
【００７２】
これにより、加熱せずに又は加熱による温度上昇が低い状態で、異種材料を接合がすることにより、熱膨張係数の違いによるハクリや応力による光学特性の劣化などを回避することができる。特に形成される薄膜厚は１μｍ以下と極めて薄いものであるために、膨張係数差による接合面の破損は大きな課題となる。ニオブ酸リチウムとＳｉＯ２ の場合のように熱膨張係数が、ほぼ同一なものであれば、熱膨張係数差は影響が無いが、通常の異種材料の組み合わせでは、熱膨張係数が不一致であると同時に、高温にすることによる光学特性の劣化も生じるので、この光学材料の光学特性劣化も最小限とすることができる。さらに本発明では、この基板への表面活性化処理を組み合わせることで、金属電極、誘電体、電気光学材料、誘電体、金属電極というサンドイッチ構造を数μｍの幅で構成することも可能となり、電界印加を高効率で行え、低消費電力、超小型の光制御素子１０１を実現することができる。
【００７３】
［第６の実施の形態（請求項７記載の発明の実施の形態）］
本発明の第６の実施の形態を図６に基づいて説明する。
【００７４】
図６は、本発明の第６の実施の形態として、光制御素子１０１の製造方法を示す模式図である。
【００７５】
図６（ｃ）に示すように、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体基板である基板Ｂと支持基板である基板Ａとに、それぞれ、元の基板Ａ、Ｂとは別材料からなる接合層５０１を同一材料として形成する。接合層５０１は、低温でも互いに接合するような材料からなる。この後、図６（ｄ）に示すように、電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体基板である基板Ｂの方にのみイオン注入を行ってイオン注入分離層２０１を形成する。そして、図６（ｅ）に示すように、このイオン注入分離層２０１を形成した誘電体基板である基板Ｂと支持基板である基板Ａとをそれぞれの基板Ａ、Ｂに設けた接合層５０１同士で接合する。さらにこの後、図６（ｆ）に示すように、加熱してイオン注入分離層２０１から誘電体の一部を分離する。そして、図６（ｇ）に示すように、表面に対して研磨処理を行い、誘電体を含む誘電体薄膜３０１を支持基板である基板Ａに形成する。
【００７６】
電気光学材料又は非線形光学材料からなる誘電体基板（基板Ｂ）の接合においては、温度を上げて強固に接合できても、光制御素子１０１として機能させるには、相変化による光学特性変化により電気光学効果又は非線形光学効果の減少が生じる温度までの高温にすることができない。しかしながら、図６に示すように、低温でも接合するような材料を予めそれぞれの基板Ａ及びＢ又は一方の基板Ａ又はＢに接合層５０１として成膜しておくことにより、高温にしなくても強固な接合界面を得ることができる。接合層５０１の形成方法としては、接合を行う前にあらかじめ基板Ａ又はＢのどちらか一方もしくは両方に、接合層５０１を、蒸着、高周波スパッタ、スピンコート、気相エピタキシャル成長、液相エピタキシャル成長等の方法により形成しておく。この後、それぞれの基板Ａ、Ｂを直接に接合したり、密着させた状態で光学特性が変化しない範囲で加熱したりすることにより接合が可能となる。この方法であれば、真空中で常温接合する必要がなく、製作方法が簡易である。接合層５０１の材料としては、光学材料、光学結晶、高分子材料以外にも、水ガラスのように水の蒸発温度で固体化する物質を接合層５０１として挟んで用いることも効果的である。
【００７７】
［第７の実施の形態（請求項８記載の発明の実施の形態）］
本発明の第７の実施の形態を説明する。
【００７８】
支持基板（基板Ａ）上の誘電体薄膜３０１としての薄膜構造による基板に対して上下の閉じ込めに加えて、基板に対して左右を完全に分離したチャネル型光導波路を構成にすることにより、３次元的に光を強く閉じ込める構造とすることが、電気光学効果又は非線形光学効果により光制御を行う場合に非常に効果的である。これは、チャネル型光導波路に伝播光を閉じ込めているので体積当りに非常に強い光強度を伝播できると同時に、チャネル型光導波路の左右方向にも電圧を印加したりすることでその効果を大きくすることができる。また、チャネル型光導波路で形成される光導波路の分岐構造や、グレーティングによる分散補償構造、波長フィルター、方向性結合器、マッハツェンダー干渉による光変調器や光スイッチ、非線形効果を使った波長変換素子などといった光素子や光回路、さらにはそれらを組み合わせた光集積回路が構成でき、同時に屈折率差が大きくすることができるので導波路の曲率を大きくすることができるので、光回路の小型化も実現できる。
【００７９】
従来の技術により、電気光学材料や非線形材料からなる誘電体基板（基板Ｂ）に光導波路を形成するには、ニオブ酸リチウムの場合には、チタンを拡散することで屈折率をわずかに上昇させ、この部分をコア、その他の屈折率の低い部分をクラッドとして光導波路が形成されていた。しかし、屈折率変化は僅かであり導波路の曲率を大きくすることができず光制御素子１０１が大きくならざるを得なかった。基板表面は平面のままであったため、小さいコア部分にのみに有効に電圧を印加することができずに、クラッドの一部も同時に電圧を印加しており、動作電圧がその分大きくする必要があった。しかしながら、本発明においては、電気光学材料や非線形材料からなる誘電体薄膜を用いてチャネル導波路を形成しているので、屈曲率を大きくしたりすることが容易である。さらに、本発明は誘電体薄膜３０１の厚さを制御することもできるので、上下方向の閉じこめも制御可能であり、単一モードの強い光強度の閉じこめが可能であり、電気光学効果や非線形効果を増大することができる。
【００８０】
［第８の実施の形態（請求項９記載の発明の実施の形態）］
本発明の第８の実施の形態を図７に基づいて説明する。
【００８１】
図７は、２次元フォトニック結晶配列を有する光制御素子１０１を示す模式図である。
【００８２】
図７においては、誘電体薄膜３０１に黒丸で示す周期的な複数の微細孔をドライエッチングによりフォトニック結晶を形成している。図７に示すフォトニック結晶は、波長程度の誘電体周期配列を有しており、結晶中で電子のバンドと類似のフォトニックバンドを形成できる。このフォトニックバンドの性質により、光の禁制帯であるフォトニックバンドギャップを形成、強い波長分散性、バンド端での特異的な光伝播等のフォトニック結晶特有の伝播光に対する光制御効果により、これまでとは異なる光制御素子１０１やこれまでの光制御素子１０１のサイズを非常に小さくすることができるようになる。
【００８３】
より具体的な光制御素子１０１としては、フォトニックバンドギャップを利用した偏光分離素子、欠陥を導入した急激曲げを有する光導波路や、低閾値レーザ、異常分散プリズム等の電気光学材料や非線形材料からなる誘電体薄膜をパッシブ的に用いる光制御素子１０１に加えて、光変調器、ルーティング素子、波長変換素子、４光波混合素子によるＭＥＭＵＸ素子等のアクティブ的に用いる光制御素子１０１など光制御素子１０１を実現することができる。
【００８４】
フォトニック結晶には完全な光の閉じこめが可能な３次元方向に対して周期的構造を有する３次元フォトニック結晶と、２次元方向にのみフォトニック結晶として光を閉じ込めることが可能な２次元フォトニック結晶とがある。ある面内に形成する２次元のフォトニック結晶構造は、半導体プロセス技術を転用することで、３次元フォトニック結晶構造と比較に対して比較的容易に形成することが可能である。２次元面内にリソグラフィーでパターンを形成し、エッチングによりパターンを転写する法で構成できる。２次元フォトニック結晶は結晶を構成している面とは垂直方向の光閉じ込めを実現する必要があり、多くの場合スラブ構造が採用されている。スラブ構造とは低屈折率媒質上にサブμｍの高屈折率媒質が形成されている構造である。このため、本発明の支持基板上に形成した電気光学材料や非線形材料からなる誘電体材料からなる誘電体薄膜３０１を用い、この誘電体薄膜３０１に微細加工を施すことにより２次元フォトニック結晶を構成することは、その作製プロセスを簡単にする上で効果的である。
【００８５】
また、スラブ型フォトニック結晶以外にも多層膜構造や金属膜で上下を閉じこめた２次元フォトニック結晶を実現できるが、この場合にも同様に、本発明の支持基板上に形成した電気光学材料や非線形材料からなる誘電体材料からなる誘電体薄膜３０１を用いたフォトオニック結晶を形成することで、比較的容易に形成することが可能である。
【００８６】
図７において、フォトニック結晶は空気円孔の３角配列により構成している。このフォトニック結晶構造は、周期構造を調整することで、光の禁制体であるフォトニックバンドギャップを持たせることが可能であり、このフォトニック結晶の特性は、基板と形成された構造体、ここでは空気円孔の誘電率の差、その配置、光の波長と構造体の大きさや形状、構造体間の距離などによって決定される。このため、これらのどれかを変化することにより、光制御素子１０１として用いる波長に応じて、フォトニック結晶の特性を最適に制御することができる。また、フォトニック結晶配列は空気円孔のほかにも、誘電体ピラーで周囲が低屈折率媒質である構造でも良い。また、この誘電体周期構造は円形形状である必要はなく、多角形形状でも良い。
【００８７】
本発明の第８の実施の形態の変形例を図８に基づいて説明する。
【００８８】
図８に示すように、フォトニック結晶配列の一部に線状に配列を無くしたことで、線欠陥構造を有する光導波路を形成できる。このような線欠陥導波路を組み合わせることで、このフォトニック結晶により形成される線欠陥導波路により構成した方向性結合器やマッハツェンダー干渉器などの小型の光回路を形成できる。また、フォトニック結晶による線欠陥導波路に特有の群速度減少効果を利用して群速度遅延素子を実現することもできる。
【００８９】
図８における２次元フォトニック結晶は、層厚方向は全反射により光を閉じ込め、層が形成されている部分にフォトニック結晶が形成されている。また、層厚方向が全反射によって光を閉じ込めているので、伝搬光の波数によっては光閉じ込めができなくなる場合がある。この全反射による光閉じ込めができなくなるのは、光が閉じ込められている部分において波数が大きく変化する場合や、大きな波数分布をもったモードが励振されてしまう場合である。しかしながら、この現象は上下のクラッドとなる部分の材料の屈折率に大きく影響され、この部分とコア部分の屈折率差によって、全反射による光閉じ込めが無効になるかどうかが決定されるので、上下のクラッド部分にはその屈折率を閉じこめる場合には屈折率差が大きくなるようにし、漏洩させるには屈折率差が小さくなるようにと、光制御に応じて最適化された材料を用いる必要がある。このため、クラッドとなる材料としては、複数種類の材料を用いることが必要で、これには、電気光学材料や非線形材料からなる誘電体基板に光導波路を形成する本発明が非常に効果的である。すべて全反射させる場合には、とくにコアに屈折率が高い材料、クラッドに屈折率が低い材料と組み合わせてその屈折率差をなるべく大きくした方が光学的に安定であるため、コア部分とかなり異なる物性値の材料を用いることが好ましく、この点でも本発明の電気光学材料や非線形材料からなる誘電体基板に光導波路を形成する形成方法による光制御素子１０１は２次元フォトニック結晶の光制御素子１０１として非常に有効である。
【００９０】
図７及び図８に示した２次元フォトニック結晶配列の構成は、コア部となる電気光学材料や非線形材料からなる誘電体基板に形成した誘電体薄膜３０１に、光の半波長程度の円孔を半導体プロセスによるリソグラフィーとエッチングで形成することができる。リソグラフィーには、レジスト上に電子ビーム露光や短波長のフォトリソグラフィーなどでパターニングすることで可能である。また、エッチングはドライエッチング技術を用いることで、レジストパターンを転写することができる。より具体的には、電気光学材料としてはニオブ酸リチウム（ＬＮ）を用いた場合には、フォトニック結晶としての微細周期構造の形成としては、光学結晶のＺ軸カット結晶基板の表面を、ＣＦ系ガスに対して貴金属を含む金属や窒化物マスクを用いてドライエッチングすることにより、1μｍ以下の深さの微細孔を形成することができる。この場合、誘電体薄膜３０１のエッチング深さは１μｍ以下の極めて薄いものであるので、高アスペクト比を与えるエッチングプロセスは必要なく、容易に形成することができる
また、ＬＮの微細孔付近の上下部分や、微細孔に電極を設けておくと、微小空間に強電解を印加することができ、より効果的である。さらに、シリコン上に電気駆動素子を設けており、エレクトロフォレシスによりＬＮ上の電極とシリコン上の電気駆動素子との電気的接続を行い、複合基板による電気駆動素子一体型の光制御素子１０１を構成することも非常に効果的である。
【００９１】
また、ニオブ酸リチウムのかわりに、ニオブ酸チタン、ＫＴＰ、ＳＢＮ（ニオブ酸ストロンチウムバリウム）の光学無機結晶や高屈折率の有機材料、さらにはＰＺＴ、ＰＺＬＴ等の無機光学セラミックスに対して、同様にドライエッチングにより微細孔を作製しても良い。また、シリコン基板のかわりに、ニオブ酸リチウム基板、ＭｇＯドープニオブ酸リチウム基板等その他の基板を用いても良い。さらに、これらＬＮのフォトニック結晶の一部に、プロトン拡散又はチタン拡散による導波路を設けて複合したり、ダイシングやドライエッチによるリッジ形又は埋め込み形導波路を作製して複合したりしても良い。
【００９２】
また、ニオブ酸リチウムやＰＺＴの誘電体薄膜３０１又はフォトニック結晶構造薄膜は、結晶を用いることに限定されるわけではなく、ゾルゲル法を用いた前駆体及びその前駆体のドライエッチングにより作製しても良い。また、ＳｉＯ２ 基板からなる誘電体薄膜３０１にドライエッチングにより形成した微細孔に、液晶を充填して構成する液晶フォトニック結晶を用いることも効果的である。このとき、液晶の配向を基板に対して垂直な方向とし、横電界を印加することにより液晶の電気光学効果と配向規制力を利用し応答速度を実現することができる。また、さらには、単なる基板ではなく、ＬＮ基板のような電気光学効果を有する基板に液晶を部分的に充填して、複合的に電気光学効果を生じさせても良い。
【００９３】
［第９の実施の形態（請求項１０記載の発明の実施の形態）］
本発明の第９の実施の形態を図９に基づいて説明する。
【００９４】
図９は、本発明の第９の実施の形態を模式的に示した構成図である。前述の光制御素子１０１の形成を繰り返すことにより、電気光学材料又は非線形光学材料の誘電体薄膜３０１を多層に配置することができる（第２の分離層形成工程、第２の接合工程、第２の分離工程からなる多層化工程）。
【００９５】
電気光学材料又は非線形光学材料から形成される基板Ａと、基板Ａとは異なる基板Ｂとを用意する。基板Ａと基板Ｂとは、イオン注入によりイオン注入分離層２０１を形成できる材料である。イオン注入によりイオン注入分離層２０１を形成された基板Ａと、基板Ｂとを接合し、加熱によりイオン注入分離層２０１から基板Ａの薄膜層部分が分離され、基板Ｂ上に薄膜層が形成される。その基板Ａの薄膜層が形成された基板Ｂに、基板Ｂと同じ材料でイオン注入されイオン注入分離層２０１が形成された基板Ｃを接合し、加熱によりイオン注入分離層２０１から基板Ｃの薄膜層が分離される。この工程を繰り返すことにより、基板Ａと基板Ｃの薄膜層が形成される。基板Ｃの材料は必ずしも基板Ｂと同じである必要でない。基板Ａと基板Ｂと異なる材料であっても良い。また、図５に示す研磨工程による誘電体薄膜３０１層の形成を組み合わせることも効果的である。
【００９６】
図９においては、多層構造とすることにより、各層ごとに光制御を行ったり、各層間において光制御を行ったり、さらには、多層構造からなる伝播構造を形成して複数の層で光制御を行ったりすることができるようになり、光制御効果を複合可能でより高機能な光制御素子１０１を提供することができるようになる。
【００９７】
また、フォトニック結晶による完全な光の制御には３次元方向にフォトニック結晶を形成して光を制御する必要があるが、３次元フォトニック結晶を大面積で安定的に製造するには極めて高度な技術が必要である。しかしながら、本発明により、光制御構造４０１を有するイオン注入分離層２０１の剥離を繰り返すことで、フォトニック結晶構造を有する多層構造を形成することにより、従来の半導体プロセスを用いながら、３次元フォトニック結晶構造を従来よりも容易に形成することもできるようになる。また、本発明により、２次元フォトニック結晶を多層構成したり、この多層構成したフォトニック結晶層同士で相互の光制御を行ったりすることも効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の第１の実施の形態として、光制御素子１０１の製造方法を示す模式図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態として、光制御素子１０１の製造方法を示す模式図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態として、光制御素子１０１の製造方法を示す模式図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態として、光制御素子１０１の製造方法を示す模式図である。
【図５】本発明の参考例として、光制御素子１０１の製造方法を示す模式図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態として、光制御素子１０１の製造方法を示す模式図である。
【図７】本発明の第７の実施の形態として、２次元フォトニック結晶配列を有する光制御素子を示す模式図である。
【図８】本発明の第７の実施の形態の変形例として、２次元フォトニック結晶配列を有する光制御素子を示す模式図である。
【図９】本発明の第９の実施の形態として、光制御素子１０１を示す側面図である。
【符号の説明】
【００９９】
１０１      光制御素子
２０１      イオン注入分離層
３０１      誘電体薄膜
４０１      光制御構造
５０１      接合層
【図１】
0004653391.tif 000002
【図２】
0004653391.tif 000003
【図３】
0004653391.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0004653391.tif 000007
【図７】
0004653391.tif 000008
【図８】
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【図９】
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