(57)【要約】【課題】製造においてＴＡＴ短縮可能なスピン注入方式の空間光変調器を提供する。【解決手段】基板３と透明な基板２との間に光変調素子１を２次元配列し、光変調素子１の上下に接続した一対の電極５，６を備える空間光変調器１０は、電極５および光変調素子１が基板２上に、電極６が基板３上にそれぞれ形成され、基板２と基板３が貼り合わされてなる。空間光変調器１０において、電極５が幅広に形成された拡張部５ｅを周縁部に有することにより、基板２上の電極５と基板３上の周縁部に形成された接合金属層とが広い面積の接合部５ｅ1で接合するので、強固に接合される。【選択図】図１
2016118723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と第２の基板との間に、前記基板の一方を透過して入射した光をその偏光方向を特定の方向に変化させて出射する光変調素子を２次元配列し、さらに、前記光変調素子に電気的に接続した一対の電極の一方を構成する第１の配線と他方を構成する第２の配線とを備える空間光変調器であって、
前記第１の基板上に、前記光変調素子が形成され、
前記第２の配線が前記第２の基板上に形成され、前記第１の配線が前記第１の基板上または前記第２の基板上に形成され、
前記第２の基板上に形成された配線は、平面視において、前記光変調素子が２次元配列された領域の外側に、他の部分よりも幅が広い幅広部を有し、
前記第１の基板上に、前記配線の幅広部に接合する接合部材が金属材料または絶縁材料で形成され、前記第１の基板と前記第２の基板とが貼り合わされていることを特徴とする空間光変調器。
【請求項２】
第１の基板と第２の基板との間に、前記基板の一方を透過して入射した光をその偏光方向を特定の方向に変化させて出射する光変調素子を２次元配列し、さらに、前記光変調素子に電気的に接続した一対の電極の一方を構成する第１の配線と他方を構成する第２の配線とを備える空間光変調器であって、
前記第１の基板上に、前記第１の配線が形成されて、前記第１の配線の上に前記光変調素子が形成され、
前記第２の基板上に、前記第２の配線が形成され、
前記第１の配線は、平面視において、前記光変調素子が２次元配列された領域の外側に、他の部分よりも幅が広い幅広部を有し、
前記第２の基板上に、前記第１の配線の幅広部に接合する接合部材が金属材料または絶縁材料で形成され、前記第１の基板と前記第２の基板とが貼り合わされていることを特徴とする空間光変調器。
【請求項３】
光を透過する前記第１の基板上に、前記第１の配線が少なくとも一部を透明電極材料で形成されて、前記第１の配線の上に前記光変調素子が接続していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空間光変調器。
【請求項４】
前記光変調素子が、少なくとも一部における磁化方向が変化する磁性膜と、前記磁性膜上に面内方向に互いに分離して積層された、磁化方向が固定された２以上の磁性膜と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項５】
前記第２の基板上に、前記光変調素子と前記第２の配線とを電気的な接続において接続解除自在とする選択素子が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項６】
光を透過する前記第２の基板上に、前記第２の配線が少なくとも一部を透明電極材料で形成されて、
前記第１の基板上に、前記第１の配線が形成されて、前記第１の配線の上に前記光変調素子が接続していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空間光変調器。
【請求項７】
隣り合う前記光変調素子間および隣り合う前記配線間のそれぞれに、無機材料からなる絶縁層をさらに備え、
前記絶縁層は、前記第１の基板側と前記第２の基板側とに厚さ方向に分離していることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項８】
前記配線の幅広部の接合面が、Ａｕ，Ｃｕの少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射した光を磁気光学効果により光の位相や振幅等を空間的に変調して出射する空間光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
空間光変調器は、画素として光学素子（光変調素子）を用い、これをマトリクス状に２次元配列して光の位相や振幅等を空間的に変調するものであって、ディスプレイ技術や記録技術等の分野で広く利用されている。空間光変調器として、従来より液晶が用いられているが、近年では、高速処理かつ画素の１μｍ以下の微細化の可能性が期待される磁気光学材料を用いた磁気光学式空間光変調器の開発が進められている。
【０００３】
磁気光学式空間光変調器においては、磁性体に入射した光が透過または反射する際にその偏光の向きを変化（旋光）させて出射するファラデー効果（反射の場合はカー効果）を利用している。すなわち磁気光学式空間光変調器（以下、空間光変調器）は、選択された画素（選択画素）における光変調素子の磁化方向とそれ以外の画素（非選択画素）における光変調素子の磁化方向を異なるものとして、選択画素から出射した光と非選択画素から出射した光で、その偏光の回転角（旋光角）に差を生じさせた２値の光に変調する。このような光変調素子の磁化方向を変化させる方法として、光変調素子に磁界を印加する磁界印加方式（例えば、特許文献１）や、光変調素子に電流を供給する、磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）にも適用されているスピン注入方式（例えば、特許文献２，３）や磁壁移動方式（例えば、特許文献４）がある。
【０００４】
特許文献１に記載された磁界印加方式の空間光変調器は、光変調素子が磁性ガーネット膜のような磁性膜で形成され、２次元配列した光変調素子に磁界を画素毎に印加するために、各光変調素子の周縁に沿って一周する向きに電流が流れる配線を設けている。この空間光変調器は、印加磁界により隣の画素の光変調素子が追随して磁化反転しないように、磁性膜（光変調素子）が画素毎に間隔を空けて分離されているために、数μｍ以下の微細な画素を形成することは困難である。また、この空間光変調器は、光変調素子の周縁に設けられた配線に供給された電流による合成磁界を利用するために、さらなる画素の微細化を行うと隣の画素へのクロストークが大きくなるという問題がある。
【０００５】
一方、スピン注入方式の空間光変調器は、ＣＰＰ−ＧＭＲ（Current Perpendicular to the Plane Giant MagnetoResistance：垂直通電型巨大磁気抵抗効果）素子や、ＴＭＲ（Tunnel MagnetoResistance：トンネル磁気抵抗効果）素子等のスピン注入磁化反転素子が光変調素子として搭載される。一般的に、スピン注入磁化反転素子は、非磁性膜または絶縁膜（中間層）を挟んだ２つの磁性膜からなる少なくとも３層の積層構造で、膜面に垂直に電流を供給することにより電子のスピンが注入されて、磁性膜の一方が磁化自由層としてその磁化方向が変化する。すなわち、この磁化自由層が前記磁界印加方式の光変調素子に相当する。スピン注入磁化反転素子は、上下面に一対の電極を接続するので、磁界印加方式の光変調素子のように、電極を画素サイズに対して極度に細い配線として形成しなくてよく、配線幅による素子サイズの制約が少ない。さらに、スピン注入磁化反転素子は、駆動電流が膜面での電流密度によるため、素子サイズ（面積）が小さい程電流が抑えられる上、容易に磁化反転させるために１辺が５００ｎｍ程度以下、好ましくは１００〜３００ｎｍ程度に形成される。このようなスピン注入磁化反転素子を搭載した空間光変調器は、一対の電極の、少なくともスピン注入磁化反転素子の光の入出射側に接続する電極、ここでは磁化自由層に接続する電極を構成する配線を透明電極材料で形成して、スピン注入磁化反転素子に光が入射するように構成される。また、スピン注入磁化反転素子は、光変調素子として２次元配列して空間光変調器を構成する場合に、上に接続する配線（電極）と下に接続する配線とを平面視で互いに直交するストライプ状に形成すればよいので、磁界印加方式よりも画素のいっそうの微細化を可能とする。さらに、特許文献５，６のように、磁化自由層に電極を接続しない並設デュアルピン構造のスピン注入磁化反転素子を適用して、一対の電極を構成する各配線の両方を良導体の金属電極材料で形成することもできる。
【０００６】
磁壁移動方式の空間光変調器は、細線状の磁性膜（磁性細線）が光変調素子として搭載され、その両端に一対の電極が接続される。磁性細線に電流を細線方向に供給すると、電流と逆方向に磁壁が移動するため、所定領域における磁化方向が変化する。磁壁移動方式では、駆動に必要な電流が、細線方向における（細線方向に垂直な断面での）電流密度によるため、スピン注入方式よりも電流が抑えられる。さらに、２０ｎｍ程度以下の薄膜でないと磁化反転し難いスピン注入磁化反転素子の磁化自由層と異なり、磁壁移動方式の空間光変調器は、磁性細線が７０ｎｍ程度まで厚膜化されてもよく、磁気光学効果を高くすることが容易である。また、ＭＲＡＭに適用されているように、磁性細線に生成している磁壁が安定して維持されるために、磁性細線の両端に磁化固定層を積層して電極を接続することが好ましい（例えば、特許文献７）。
【０００７】
また、スピン注入方式や磁壁移動方式の空間光変調器は、選択トランジスタ型のＭＲＡＭと同様に、光変調素子をＭＯＳＦＥＴで形成したトランジスタ等を経由して電極の一方を構成する配線に接続してもよい（例えば、特許文献６，７）。このような構成にすることにより、電流の回り込みによる損失を削減して消費電流を低減することができ、スピン注入方式ではさらに、ＭＲＡＭの読出しと同様の方法で書込みエラー検出を可能とすることもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４５９６４６８号公報
【特許文献２】特許第４８２９８５０号公報
【特許文献３】特許第５００１８０７号公報
【特許文献４】特許第４９３９４８９号公報
【特許文献５】特許第５５６７９６９号公報
【特許文献６】特開２０１３−１９５５９４号公報
【特許文献７】特開２０１１−１１９５３７号公報
【特許文献８】特開２００５−１０１１８６号公報
【特許文献９】特許第２７９１４２９号公報
【特許文献１０】特許第５４０１６６１号公報
【特許文献１１】特開２０１３−２４３３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
空間光変調器は、スピン注入方式においては３層以上の多層膜からなる光変調素子を基板上に２次元配列して、電極として少なくとも２層の配線、およびこれらを互いに絶縁するために間に設けられる絶縁層を備え、あるいはさらにトランジスタを備える。そのため、空間光変調器の製造は、これらの各層の成膜と加工とを繰り返す多数の工程を要し、製品完成のための所要時間（ＴＡＴ：turn around time）が長くなる。特に、並設デュアルピン構造のスピン注入磁化反転素子や磁壁移動方式の光変調素子は、面内に分離した２つの磁化固定層を備えるため、工程が繁雑である。
【００１０】
そこで、本発明者らは、近年、高集積化された半導体素子（半導体装置）のチップ面積を縮小するために開発された積層型半導体装置に着目した。積層型半導体装置は、それぞれ回路を形成したウェハまたはチップを貼り合わせて製造されるので、ウェハ毎に別ラインで製造することができる。具体的には、例えば、ウェハに一対の電極の一方を構成する配線を形成し、他方を構成する配線および光変調素子を別のウェハに形成して、これら２枚のウェハを貼り合わせて光変調素子と配線（電極）とを接合する。
【００１１】
このような積層型半導体装置において各ウェハの配線同士を機械的にかつ電気的に接続するためには、貫通電極を形成したり、一方のウェハまたはチップの接合面にバンプ等を形成して、高温や加圧等で圧着する方法が知られている（例えば、特許文献８）。しかし、１μｍ程度以下のピッチの微細な画素毎に貫通孔を形成することは困難である。一方、バンプによる接合は、熱で光変調素子の磁性膜へのダメージを生じる虞があり、また、微細な画素の空間光変調器では、配線の幅が狭いため、十分な密着力が得られ難く、剥離する虞がある。
【００１２】
また、金属材料や絶縁材料にかかわらず、さらに室温等の低温で、ウェハやチップを接合する技術として、表面活性化接合、水酸基接合、および原子拡散接合が知られている。表面活性化接合は、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気で、不活性ガスのイオンやプラズマを両方の接合面に照射した後、この環境下で接触させることにより接合する（例えば、特許文献９）。表面活性化接合は、被接合材料にもよるが、密着力が強くなく剥離する虞がある。原子拡散接合は、一方または両方の接合面に、真空または不活性ガス雰囲気でＡｌ等の金属を膜厚０．２ｎｍ〜１μｍに成膜して、成膜した金属膜同士をこの環境下で接触させることにより接合する（例えば、特許文献１０）。したがって、それぞれのウェハに形成した２組以上の配線同士を電気的に接続するためには、各接合面に露出させた異なる配線間が金属膜で短絡しないように、配線パターンを空けたマスクを成膜チャンバー内で離脱自在にウェハ上に設置する必要があり、また、結果として、バンプによる接合と同様に、配線の幅が狭いために十分な密着力が得られ難い。水酸基接合は、接合面に水洗等により水酸基を付着させて親水化処理し、この接合面同士を接触させることにより接合する（例えば、特許文献１１）。水酸基接合のためには、両接合面を算術平均粗さＲａで１ｎｍ以下に平滑化する必要があり、光変調素子を形成したウェハを化学的機械研磨（ＣＭＰ）等で研磨すると、光変調素子にダメージを与える虞がある。
【００１３】
本発明は前記問題点に鑑み創案されたもので、ＴＡＴ短縮を可能にする、２枚のウェハを貼り合わせて製造される空間光変調器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
すなわち、本発明に係る空間光変調器は、少なくとも一方が光を透過する第１の基板と第２の基板との間に、前記基板の一方を透過して入射した光をその偏光方向を特定の方向に変化させて出射する光変調素子を２次元配列し、さらに、前記光変調素子に電気的に接続した一対の電極の一方を構成する第１の配線と他方を構成する第２の配線とを備えるものである。そして、前記空間光変調器は、前記第１の基板上に前記光変調素子が形成され、前記第２の配線が前記第２の基板上に形成され、前記第１の配線が前記第１の基板上または前記第２の基板上に形成され、前記第２の基板上に形成された配線が、平面視において前記光変調素子が２次元配列された領域の外側に他の部分よりも幅の広い幅広部を有し、前記第１の基板上に前記配線の幅広部に接合する接合部材が金属材料または絶縁材料で形成され、前記第１の基板と前記第２の基板とが貼り合わされていることを特徴とする。
【００１５】
あるいは、前記空間光変調器は、前記第１の基板上に前記第１の配線が形成されて、前記第１の配線の上に前記光変調素子が形成され、前記第２の基板上に前記第２の配線が形成され、前記第１の配線が、平面視において前記光変調素子が２次元配列された領域の外側に他の部分よりも幅の広い幅広部を有し、前記第２の基板上に前記第１の配線の幅広部に接合する接合部材が金属材料または絶縁材料で形成され、前記第１の基板と前記第２の基板とが貼り合わされていることを特徴とする。
【００１６】
かかる構成により、空間光変調器は、微細な光変調素子のみによらずに、周縁部に形成した配線の幅広部により、十分な面積で接合されて基板同士が強固に貼り合わされる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る空間光変調器によれば、２枚の基板のそれぞれに形成した配線と光変調素子が互いに強固に接合されるので、配線や光変調素子を２枚の基板に分けて並行して形成して製造することができ、ＴＡＴ短縮が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空間光変調器の構成を説明する模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ線組合せ断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る空間光変調器の構成を説明する分解平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る空間光変調器の構成を説明する分解図であり、図１（ａ）のＥ−Ｄ線矢視断面図の拡大図に相当し、光の入出射面を下にした図である。
【図４】第１、第２実施形態に係る空間光変調器に搭載された光変調素子の模式図で、光変調動作を説明する図である。
【図５】本発明の第１実施形態の変形例に係る空間光変調器の構成を説明する模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ線組合せ断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態の変形例に係る空間光変調器の構成を説明する分解平面図である。
【図７】本発明の第１実施形態の変形例に係る空間光変調器の構成を説明する分解図であり、図５（ａ）のＥ−Ｄ線矢視断面図の拡大図に相当し、光の入出射面を下にした図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る空間光変調器の構成を説明する模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ線組合せ断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る空間光変調器の構成を説明する分解平面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る空間光変調器の構成を説明する分解図であり、図８（ａ）のＡ−Ｂ線矢視断面図の拡大図に相当し、光の入出射面を下にした図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る空間光変調器の構成を説明する模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｇ−Ｈ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌ線組合せ断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る空間光変調器の構成を説明する分解平面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る空間光変調器の構成を説明する分解図であり、図１２（ａ）のＦ−Ｇ線矢視断面図の拡大図に相当し、光の入出射面を下にした図である。
【図１４】第３実施形態およびその変形例に係る空間光変調器に搭載された光変調素子の模式図であり、（ａ）、（ｂ）は第３実施形態、（ｃ）、（ｄ）は変形例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る空間光変調器を実現するための形態について図を参照して説明する。本発明に係る空間光変調器は、入射した光を異なる２値の光（偏光成分）に変調して出射する光変調素子を画素（空間光変調器による表示の最小単位での情報（明／暗）を表示する手段を指す。）とし、これを２次元配列して備える。以下、本発明に係る空間光変調器について、具体的に説明する。
【００２０】
〔第１実施形態〕
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の第１実施形態に係る空間光変調器１０は、重ねられた２枚の基板（第１の基板、第２の基板）２，３の間に、光変調素子１が２次元配列され、光変調素子１の上下に第１電極（第１の配線）５と第２電極（第２の配線）６が接続され、下から、基板３、第２電極６、光変調素子１、第１電極５、基板２の順に積層されている。さらに、空間光変調器１０は、基板２の側の第１電極５，５間および光変調素子１，１間に絶縁層８１を、基板３の側の第２電極６，６間の下部に絶縁層８２を、それぞれ備え、絶縁層８１と絶縁層８２が上下に分離されている。そのため、空間光変調器１０は、厚さ方向における一定の領域に間隙を有する。図１（ａ）に示すように、空間光変調器１０は平面視で左右上下対称であり、図１（ｂ）は、左半分に横方向（Ａ−Ｂ線）断面、右半分に縦方向（Ｄ−Ｅ線）断面を表す。なお、図１（ａ）に示すように、空間光変調器の平面図においては、上側の基板２を輪郭線のみで表し、絶縁層８１，８２は図示を省略する。これら上側の基板および絶縁層については、後記変形例および第２実施形態以降においても同様に表す。
【００２１】
本実施形態に係る空間光変調器１０は、上方から基板２および第１電極５を透過して光変調素子１に入射した光を変調して、上方へ反射させて出射する反射型の空間光変調器である。なお、空間光変調器における平面（上面）は、光の入射面を指す。また、空間光変調器１０は、基板２が基板３よりも小さい平面視形状であることにより、基板３上の基板２の外側の領域で電極５，６の両端が露出して、外部との接続端子になる。
【００２２】
本実施形態では、空間光変調器１０は、説明を簡潔にするために、４行×４列の１６個の画素からなる構成で例示される。これは、後記の第２、第３実施形態も同様とする。空間光変調器１０は、平面視において、Ｙ方向（図１（ａ）における縦方向）に延設された４本の第１電極５と、第１電極５と直交するＸ方向（図１（ａ）における横方向）に延設された４本の第２電極６と、を備え、第１電極５と第２電極６との交点毎に１つの画素が形成される。そして、空間光変調器１０は、画素毎に、一対の電極としての第１電極５と第２電極６に、上下から挟まれた光変調素子１を備える。
【００２３】
後記製造方法にて説明するように、空間光変調器１０は、２枚の基板２，３のそれぞれを土台として光変調素子１等の要素が別々に形成されて、これらの基板２，３が１つに貼り合わされて製造される。具体的には、基板２上に第１電極５および光変調素子１が形成されて光変調素子搭載基板２０（図２（ａ）、図３参照）が製造され、一方、基板３上に第２電極６が形成されて電極形成基板３０（図２（ｂ）、図３参照）が製造される。
【００２４】
ここで、本明細書において、基板２，３のそれぞれにおける平面（上面、表面）は、光変調素子１や電極５，６が形成された側を指し、各要素については、土台とする基板２または基板３の側を下として説明する。また、図３に示す、空間光変調器１０を光変調素子搭載基板２０と電極形成基板３０に分解した拡大断面図は、上下の向きを基板２上への光変調素子１の形成時に合わせたもので、光の入出射面が下になり、すなわち上下が図１（ｂ）と逆になる。また、図２（ａ）に示す光変調素子搭載基板２０の平面図は、空間光変調器１０の平面図である図１（ａ）を裏返したもので、すなわち図１（ａ）を左右反転したものになる。以下、本実施形態に係る空間光変調器を構成する各要素を詳細に説明する。
【００２５】
（基板）
基板２は第１電極５および光変調素子１を、基板３は第２電極６を、それぞれ形成するための土台であり、公知の基板材料が適用できる。ただし、光の入出射側に設けられる基板２は、光を透過させるために透明な材料とし、具体的には、ＳｉＯ2（酸化ケイ素、ガラス）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、サファイア、ＧＧＧ（ガドリニウムガリウムガーネット）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、Ｇｅ（ゲルマニウム）単結晶基板等を適用することができる。基板３は、前記の透明な基板材料の他に、例えば表面を熱酸化してＳｉＯ2膜を形成されたＳｉ基板を適用することができる。
【００２６】
（光変調素子）
光変調素子１は、図３および図４に示すように、２層の磁性膜である磁化自由層１１と磁化固定層１３が中間層１２を挟んで積層された構成であり、空間光変調器１０において、第１電極５と第２電極６とに上下面で接続させて設けられている。光変調素子１は、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子であり、磁化が一方向に固定された磁化固定層１３および磁化の方向が回転可能な磁化自由層１１を、非磁性金属からなる中間層１２を挟んで備えている。光変調素子１はさらに、必要に応じて上下に非磁性の金属膜を備えてもよく、ここでは磁化自由層１１の側（図３における下側）に金属膜４１（図４では省略）を備える。光変調素子１のこれらの各層は、例えばスパッタリング法や分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法等の公知の方法で連続的に成膜されて積層され、電子線リソグラフィおよびイオンビームミリング法等で所望の平面視形状に加工される。光変調素子１が導体のみで構成されるＣＰＰ−ＧＭＲ素子であるので、後記するように、光変調素子１と同じ層構造の中継層５５（図３参照）を、第１電極５の一部とすることができる。
【００２７】
本実施形態においては、図１（ａ）に示すように、光変調素子１は平面視正方形であるが、これに限られない。好ましくは、光変調素子１は、空間光変調器に入射する光の回折限界（波長の１／２程度）以上とし、かつ後記するように、製造時に光変調素子１上（第２電極６側）に同じ平面視形状に形成される接合金属層６６がパターン倒れを起こさないように、平面視で１辺の長さが３００ｎｍ以上であることが好ましい。一方で、好適にスピン注入磁化反転（磁化反転）するためには、平面視で各辺が１００〜３００ｎｍ程度の矩形またはそれに相当する面積となる形状に形成することが好ましい。したがって、光変調素子１は、１画素に２以上を回折限界未満の間隔で設けられてもよく、例えば、１５０ｎｍ×４５０ｎｍのＣＰＰ−ＧＭＲ素子を短辺方向に間隔を１５０ｎｍ空けて２個備えてもよい。
【００２８】
磁化自由層１１および磁化固定層１３は、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子やＴＭＲ素子に用いられる公知の磁性材料であって、光変調素子搭載基板２０と電極形成基板３０とを貼り合わせる際の電極５，６の熱圧着に対する耐熱性を有するもので構成することができ、特に、極カー効果で旋光角θk（図４参照）が大きくなる垂直磁気異方性材料を適用することが好ましい。具体的には、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の遷移金属とＰｄ，Ｐｔのような貴金属とを繰り返し積層したＣｏ／Ｐｄ多層膜のような多層膜、Ｌ１0系の規則合金としたＦｅＰｔ，ＦｅＰｄ等が挙げられる。なお、垂直磁気異方性材料としては希土類金属と遷移金属との合金（ＲＥ−ＴＭ合金）も挙げられるが、耐熱性に劣るため、本実施形態においては、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜等が好ましい。
【００２９】
また、磁化自由層１１の磁化方向が回転しても磁化固定層１３の磁化が固定されているように、磁化固定層１３は、その保磁力Ｈcpが磁化自由層１１の保磁力Ｈcfよりも十分に大きくなるように、それぞれの材料を選択したり、磁化自由層１１よりも厚く形成される。具体的には、磁化固定層１３の厚さは３〜５０ｎｍの範囲において、磁化自由層１１の厚さは１〜２０ｎｍの範囲において、それぞれ設計されることが好ましい。
【００３０】
中間層１２は、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌのような非磁性金属からなり、厚さは１〜１０ｎｍとすることが好ましい。中間層１２は、特にＡｇを適用して厚さ６ｎｍ以上とすることが好ましく、このような構成とすることにより、光変調素子１に入射した光を高反射率で反射して、光の取出し効率が向上する。
【００３１】
図３に示すように、光変調素子１は、基板２上に磁化自由層１１を下にして形成され、第１電極５への密着性を得るために、必要に応じて金属膜（以下、適宜、下地膜と称する）４１が設けられる。このような下地膜４１は、Ｔａ，Ｒｕ，Ｃｕ等の非磁性金属材料で形成される。下地膜４１の厚さは、１ｎｍ未満であると連続した膜を形成し難く、一方、１０ｎｍを超えて厚くしても密着性が飽和する上、光の透過が妨げられるので好ましくない。したがって、下地膜４１の厚さは１〜１０ｎｍが好ましく、３〜５ｎｍがより好ましい。
【００３２】
（電極）
第１電極５および第２電極６は、光変調素子１の上下面に接続して電流を供給する一対の電極であり、それぞれの材料の抵抗、および光変調素子１に供給する電流の大きさ等に応じて、厚さや幅が設定される。図１（ａ）に示すように、電極５，６はそれぞれ、平面視において、光変調素子１の２次元配列された領域では一様な幅のストライプ状に形成され、空間光変調器１０の周縁部（基板２，３の周縁部）、すなわち両端近傍では幅広に拡張されている。電極５，６の、ストライプ状に形成された部分を配線部５ｄ，６ｄ、両端近傍の幅広に形成された部分を拡張部５ｅ，６ｅと称する。
【００３３】
配線部５ｄ，６ｄはそれぞれ、２次元配列された光変調素子１に接続するために、光変調素子１の平面視の１辺以上の幅に形成される。特に本実施形態に係る空間光変調器１０において、第２電極６の配線部６ｄは、幅が３００ｎｍ以上であることが好ましい。また、配線部５ｄ，５ｄ間および配線部６ｄ，６ｄ間は、配列のピッチ（画素ピッチ）に合わせて設計され、さらに配線部６ｄ，６ｄ間は、熱圧着で短絡しないように、１００ｎｍ以上が好ましく、２００ｎｍ以上がより好ましい。拡張部５ｅ，６ｅは、空間光変調器１０の外部から電流を供給されるための端子（アウターリード）を形成する部分であり、外部の電流源との接続に適した幅および間隔に形成される。また、第１電極５の拡張部５ｅは、後記するように、光変調素子搭載基板２０と電極形成基板３０とを貼り合わせる際の接合部になる。ここで、拡張部５ｅ，６ｅの、基板２と基板３の重なる領域における部分を符号５ｅ1，６ｅ1を付して、適宜、接合部（幅広部）５ｅ1，６ｅ1と称し、一方、基板２の外側における部分を符号５ｅ2，６ｅ2を付して、適宜、端子部５ｅ2，６ｅ2と称する。第１電極５は、基板２上においては配線部５ｄから接合部５ｅ1までが形成され、基板３上に拡張部５ｅ全体（５ｅ1，５ｅ2）が形成され、それぞれの接合部５ｅ1で接合されることにより、配線部５ｄから拡張部５ｅ（端子部５ｅ2）まで連続した第１電極５になる。一方、第２電極６は、基板３上に全体（配線部６ｄ、拡張部６ｅ）が形成される。
【００３４】
図２および図３に示すように、第１電極５は、基板２上に形成される透明電極層５３、金属膜５４、中継層５５、および接合金属層５６、ならびに基板３上に形成される金属電極層５１および接合金属層（接合部材）５２からなる。一方、第２電極６は、基板３上に形成される金属電極層６１および接合金属層６２、ならびに基板２上に形成される接合金属層６６からなる。透明電極層５３と金属膜５４、中継層５５と接合金属層５６、金属電極層５１と接合金属層５２、金属電極層６１と接合金属層６２は、それぞれ同一の平面視形状であり、図２（ａ）、（ｂ）においては、上側に積層される金属膜５４（絶縁層８１で覆われているため、破線で表す）、接合金属層５６、および接合金属層５２，６２を示す。
【００３５】
透明電極層５３は、第１電極５の本体として光変調素子１に電流を供給しつつ光を入射させるために設けられ、例えば、インジウム亜鉛酸化物（Indium Zinc Oxide：ＩＺＯ）、インジウム−スズ酸化物（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化アンチモン−酸化スズ系（ＡＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）等の公知の透明電極材料からなる。特に、比抵抗と成膜の容易さとの点からＩＺＯが最も好ましい。あるいは、ポストアニール等により抵抗を低減することができるＩＴＯ等の結晶性の透明電極材料を適用してもよい。これらの透明電極材料は、塗布法でも成膜されるが、後記するように金属膜５４が積層されるため、連続的に成膜が可能なスパッタリング法や真空蒸着法等を適用することが好ましく、フォトリソグラフィおよびエッチング等でストライプ状等の所望の形状に一括に加工される。第１電極５において、透明電極層５３は、少なくとも平面視で光変調素子１と重複する部分に設けられ、本実施形態では、基板２上に形成される全体（接合部５ｅ1〜配線部５ｄ〜接合部５ｅ1）に形成される（図２（ａ）に示す同一の平面視形状の金属膜５４参照）。
【００３６】
金属膜５４は、透明電極層５３と光変調素子１との間、すなわち透明電極層５３上に積層されて、光変調素子１と金属電極材料よりも導電性に劣る透明電極層５３との間の接触抵抗を低減させるために設けられる。金属膜５４は、例えば、Ａｕ，Ｒｕ，Ｔａ、またはそれらの金属の２種以上からなる合金等を用いることができる。金属膜５４は、下地膜４１等と同様に、厚さが１ｎｍ未満であると連続した（ピンホールのない）膜を形成し難く、一方、１０ｎｍを超えると光の透過量を低下させるので、１〜１０ｎｍが好ましい。より好ましくは、金属膜５４と下地膜４１との合計の厚さが１０ｎｍ以下になることである。また、金属膜５４は、その下地すなわち透明電極層５３との密着性をよくして接触抵抗をさらに低減するために、前記した通り、スパッタリング法等で、透明電極材料と連続的に真空処理室にて成膜されることが好ましい。したがって、金属膜５４は透明電極層５３と一括に加工されるために平面視形状が同一に形成される。
【００３７】
金属電極層５１および接合金属層５２は、基板３上に積層されて同一の平面視形状に形成され、空間光変調器１０（基板３）の周縁部で露出して外部との接続端子（端子部５ｅ2）になり、また、接合金属層５２が第１電極５の基板２上に形成された接合部５ｅ1（接合金属層５６）に機械的にかつ電気的に接続する。そのために、接合金属層５２は、金属電極材料の中で比較的低温で熱圧着し易いＣｕ，Ａｕのいずれかで形成されていることが好ましい。一方、金属電極層５１は、例えばＣｕ，Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｔａ，Ｃｒ等の金属やその合金のような一般的な金属電極材料で形成される。これらの金属電極材料は、スパッタリング法等の公知の方法により成膜され、フォトリソグラフィ、およびエッチングまたはリフトオフ法等により所望の形状に加工される。接合金属層５２は、後記するように、基板２上に形成された接合金属層５６と好適に熱圧着させるために十分な厚さに形成され、金属電極層５１は、接合金属層５２との合計で端子として適切な厚さになるように形成される。なお、金属電極層５１、接合金属層５２は、それぞれ後記の第２電極６の金属電極層６１、接合金属層６２と同時に形成されるために、同一の材料および厚さで形成されるので、第２電極６（金属電極層６１、接合金属層６２）の態様に応じて材料や厚さを設定すればよい。
【００３８】
中継層５５は、その上に同じ平面視形状の接合金属層５６を形成するために、金属膜５４上に設けられる。中継層５５は、後記するように光変調素子１と同時に形成されるため、同じ層構造（下地膜４１、磁化自由層１１、中間層１２、磁化固定層１３）を有する。
【００３９】
接合金属層５６は、基板２上において光変調素子１に接続している透明電極層５３（金属膜５４）を、中継層５５を経由して、基板３上に形成された第１電極５の拡張部５ｅ（接合金属層５２）に機械的にかつ電気的に接続するために設けられる。そのために、図２（ａ）および図３に示すように、接合金属層５６は、基板２上の接合部５ｅ1に、透明電極層５３、金属膜５４上の中継層５５上に積層されて、光変調素子搭載基板２０において最上層に形成される。接合金属層５６は、接合金属層５２と同様に、Ｃｕ，Ａｕで形成されていることが好ましい。ただし、接合金属層５６は、接合金属層５２と同一の材料に限定されない。接合金属層５６は、後記の第２電極６の接合金属層６６と同時に形成されるため、同一の材料および厚さで、そして、周囲（絶縁層８１の表面）から突出して形成される。
【００４０】
金属電極層６１および接合金属層６２は、基板３上に積層されて同一の平面視形状に形成され、第２電極６の配線部６ｄとして、光変調素子１に電流を供給し、また、両端（端子部６ｅ2）が外部との接続端子になる。第２電極６が基板２上に形成された光変調素子１に電気的に接続するために、接合金属層６２が、光変調素子１上に形成された接合金属層６６に機械的にかつ電気的に接続する。そのために、接合金属層６２は、第１電極５の接合金属層５２と同様に、Ｃｕ，Ａｕで形成されていることが好ましい。そして、金属電極層６１は、金属電極層５１と同様に一般的な金属電極材料で形成され、接合金属層６２との合計で第２電極６の配線および端子として適切な厚さになるように形成される。
【００４１】
接合金属層６６は、基板２に形成された光変調素子１を基板３に形成された第２電極６（接合金属層６２）に電気的に接続するために、光変調素子１上に形成され、接合金属層６２と接合して、機械的にかつ電気的に接続する。接合金属層６６は、光変調素子１と同じマスクで成形されるので、光変調素子１と同じ平面視形状である。接合金属層６６は、接合金属層６２や接合金属層５２と同様に、Ｃｕ，Ａｕで形成されていることが好ましいが、接合金属層６２と同一の材料に限定されない。また、接合金属層６６は、基板２上において周囲（絶縁層８１の表面）から高さ１００ｎｍ以上突出して形成されていることが好ましく、２００ｎｍ以上突出していることがさらに好ましい。したがって、接合金属層６６は、光変調素子１，１間に設けられた絶縁層８１の厚さ（堆積した高さ）に合わせて、厚さを設定される。ただし、接合金属層６６は、過剰に厚い（高く突出させる）と、製造時にパターン倒れを生じたり、隣の第２電極６と短絡する虞があるので、光変調素子１の平面視サイズや第２電極６の配線間隔にも応じて厚さを設定することが好ましい。また、接合金属層６６は、光変調素子１（磁化固定層１３）との界面に、厚さ１〜１０ｎｍ程度のＴａ，Ｒｕ，Ｃｕ等からなる金属膜を備えてもよい（図７に示す後記変形例の光変調素子１Ａの保護膜４２に相当する）。なお、前記したように、光変調素子１として１画素に２以上のＣＰＰ−ＧＭＲ素子を備える場合は、電極５，６の同じ一対に接続するので、これらの素子上の接合金属層６６，６６同士が接触しても問題ない。
【００４２】
前記した通り、接合金属層６６、および接合金属層６６と同時に形成される接合金属層５６は、基板２上（光変調素子搭載基板２０）において周囲（絶縁層８１の表面）から高さ１００ｎｍ以上突出して形成されていることが好ましく、２００ｎｍ以上突出していることがさらに好ましい。同様に、接合金属層６２および接合金属層５２は、基板３上（電極形成基板３０）において周囲（絶縁層８２の表面）から高さ１００ｎｍ以上突出して形成されていることが好ましく、２００ｎｍ以上突出していることがさらに好ましい。そのために、空間光変調器１０においては、接合金属層５６，６６および接合金属層５２，６２のそれぞれの厚さと共に、絶縁層８１および絶縁層８２の厚さ（堆積させる高さ）を調整する。このように、接合金属層５６，６６および接合金属層５２，６２は、接合前において上面だけでなく周囲（側面）を空けて設けられることにより、光変調素子搭載基板２０と電極形成基板３０を接合する際に、塑性変形が妨げられず、好適に熱圧着する。また、光変調素子搭載基板２０および電極形成基板３０においてそれぞれの接合面となる接合金属層５６，６６および接合金属層５２，６２の各上面は、平滑であることが好ましく、具体的には算術平均粗さＲａで２０ｎｍ以下であることが好ましい。さらに、それぞれの上面が共により平滑な程、接合金属層５６，６６および接合金属層５２，６２の周囲から突出している高さが低く（薄く）ても好適に熱圧着され易い。
【００４３】
以上のことから、図１（ｂ）における下から、第１電極５は、配線部５ｄ（拡張部５ｅ以外）が、金属膜５４／透明電極層５３の２層構造からなり、端子部５ｅ2が、金属電極層５１／接合金属層５２の２層構造からなる。また、接合部５ｅ1においては、接合金属層５２と接合金属層５６が接合するので、金属電極層５１／接合金属層５２，５６／中継層５５／金属膜５４／透明電極層５３の５層構造からなる。一方、第２電極６は、金属電極層６１／接合金属層６２の２層構造からなり、光変調素子１の直下において、接合金属層６２に接合金属層６６が接合して、断面視が凸字状に厚く形成される。
【００４４】
（絶縁層）
本実施形態に係る空間光変調器１０において、絶縁層８１は、光変調素子１，１間およびその下（図１（ｂ）においては上）の第１電極５，５間に設けられ、特に光変調素子１を保護するために設けられる。詳しくは、光変調素子搭載基板２０と電極形成基板３０とを貼り合わせる際の光変調素子１上の接合金属層６６の圧着で光変調素子１が変形しないように、絶縁層８１が光変調素子１の周囲に設けられる。一方、前記したように、接合金属層５６，６６がそれぞれ塑性変形して熱圧着するために、絶縁層８１は、接合金属層５６，６６の塑性変形を妨げないようにこれらの周囲に設けられない。すなわち、絶縁層８１は、第１電極５と光変調素子１の合計の厚さと一致、またはそれよりも厚く形成する場合は、接合金属層５６，６６が十分に突出する厚さに形成されることが好ましい。絶縁層８２は、第２電極６，６間、および第１電極５の拡張部５ｅ，５ｅ間に設けられるが、絶縁層８１と同様に、第２電極６等の上部すなわち接合金属層６２，５２の周囲を避けて、下部（基板３側）にのみ設けられる。
【００４５】
絶縁層８１，８２は、例えばＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3等の酸化膜やＳｉ3Ｎ4やＭｇＦ2等の公知の無機絶縁材料を適用することができ、金属電極層５１等と同様に、スパッタリング法等の公知の方法により成膜される。あるいは、絶縁層８２は、光変調素子１が形成されていない領域に設けられるので、ＳｉＯ2等の他に、高温プロセスで形成される、半導体装置の層間絶縁膜に適用されるＢＰＳＧ（Boron Phosphorus Silicon Glass）やＰＳＧ（Phosphorus Silicon Glass）を適用してもよい。
【００４６】
また、電極形成基板３０において、接合金属層５２，６２の周囲から突出した部分の高さに上限はないので、第２電極６の配線部６ｄ（金属電極層６１／接合金属層６２）のアスペクト比が低く、パターン倒れ等の虞がない場合は、絶縁層８２が設けられていなくてもよい（図示せず）。また、空間光変調器１０は、金属電極層５１，６１を設けず、接合金属層５２，６２の単層のみで、第１電極５の拡張部５ｅおよび第２電極６を形成してもよい（後記第２実施形態参照）。
【００４７】
空間光変調器１０は、第２電極６の拡張部６ｅが、接合部６ｅ1のない、端子部６ｅ2の長さ分のみでもよい（図示せず）。あるいは、空間光変調器１０は、光変調素子搭載基板２０に、第１電極５の接合部５ｅ1の中継層５５および接合金属層５６（６６）と同じ層構造で、第２電極６の接合部６ｅ1（接合部材）を形成して、接合（熱圧着）面積を増やすこともできる（後記第２実施形態参照）。また、空間光変調器１０は、基板３の表層にＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）を形成して、光変調素子１と第２電極６とを選択的に接続可能なトランジスタ（選択素子）を設けてもよい（後記変形例参照）。
【００４８】
（光変調素子の光変調動作および磁化反転動作）
光変調素子１は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、磁化自由層１１の磁化方向に応じて、入射した光の偏光の向きを＋θk，−θkの２値のいずれかに回転させて出射する。磁化自由層１１の磁化方向は、光変調素子１の上下に接続された電極５，６を一対の電極として膜面垂直方向に電流を供給されることにより、回転して１８０°変化（スピン注入磁化反転）する。詳しくは図４（ａ）に示すように、磁化自由層１１の側（第１電極５）を正（＋）に、磁化固定層１３の側（第２電極６）を負（−）に接続して、磁化固定層１３の側から電子を注入されたときは磁化自由層１１が磁化固定層１３と同じ磁化方向に、すなわち磁化が平行（Ｐ：Parallel）になる。反対に図４（ｂ）に示すように、磁化自由層１１の側から電子を注入されたときは磁化自由層１１が磁化固定層１３と反対の磁化方向に、すなわち磁化が反平行（ＡＰ：Anti-Parallel）になる。
【００４９】
〔空間光変調器の製造方法〕
第１実施形態に係る空間光変調器の製造方法について、その一例を、図２および図３を参照して説明する。本実施形態に係る空間光変調器１０は、光変調素子１および電極５，６をそれぞれ基板２または基板３に形成してから（光変調素子搭載基板製造工程、電極形成基板製造工程）、これらの基板２（光変調素子搭載基板２０、図２（ａ）参照）と基板３（電極形成基板３０、図２（ｂ）参照）を貼り合わせて（基板接合工程）製造される。光変調素子搭載基板２０、電極形成基板３０をそれぞれ製造する方法は、一般的な半導体装置の製造工程と同様の方法を適用することができる。また、基板２および基板３は、そのサイズにもよるが、一般的な半導体装置の製造工程と同様に、空間光変調器１０の複数台分が配列して連結した状態で、光変調素子１等を形成してから、切断して１台ずつに分割される（スクライブまたはダイシング）。
【００５０】
（光変調素子搭載基板製造工程）
基板２上に光変調素子１および第１電極５を形成する工程について説明する。基板２の表面に、透明電極材料、金属膜を連続して成膜し、図２（ａ）に破線で表す第１電極５（接合部５ｅ1〜配線部５ｄ〜接合部５ｅ1）の形状のレジストパターンを形成し、金属膜および透明電極材料をエッチングして、第１電極５（透明電極層５３／金属膜５４）を形成する。この上にＳｉＯ2等の絶縁膜を前記の第１電極５の厚さに堆積させ、レジストパターンをその上の絶縁膜ごと除去して（リフトオフ）第１電極５，５間を埋める絶縁層８１を形成する。
【００５１】
次に、光変調素子１、中継層５５、接合金属層５６，６６、および光変調素子１，１間における絶縁層８１を形成する。第１電極５の金属膜５４および絶縁層８１の上に、光変調素子１の各層を構成する下地膜４１、磁化自由層１１、中間層１２、磁化固定層１３のそれぞれを形成するための金属膜や磁性膜を連続して成膜、積層し、さらにその上に接合金属層５６，６６としてＡｕ膜を成膜する。次に、Ａｕ膜上に光変調素子１および接合部５ｅ1の形状のレジストパターンを形成し、Ａｕ膜から下地膜４１までをエッチングして、第１電極５（金属膜５４）上に、配線部５ｄにおいては光変調素子１および接合金属層６６を、接合部５ｅ1においては中継層５５および接合金属層５６を、それぞれ形成する。この上から、絶縁膜を光変調素子１の全体（下地膜４１〜磁化固定層１３）に合わせた厚さに成膜し、レジストパターンをその上の絶縁膜ごと除去する（リフトオフ）。
【００５２】
このように、接合金属層６６を光変調素子１に連続して形成し、また、接合金属層５６およびその下の中継層５５を、接合金属層６６および光変調素子１と同時に形成するので、工程数やパターン数を増やすことなく、接合金属層５６，６６がその周囲から突出して形成された光変調素子搭載基板２０が得られる。あるいは、光変調素子搭載基板２０は、光変調素子１、中継層５５、および接合金属層６６，５６を、光変調素子１，１間における絶縁層８１をエッチングで形成した後に、各材料を成膜して絶縁層８１の穴に埋め込むことにより形成することもできる（後記変形例参照）。
【００５３】
（電極形成基板製造工程）
基板３上に第２電極６、および第１電極５の拡張部５ｅを形成する工程について説明する。基板３の表面に、ＳｉＯ2等の絶縁膜を、第２電極６の配線部６ｄの厚さよりも薄く成膜する。この絶縁膜の上に、第１電極５の拡張部５ｅおよび第２電極６（図２（ｂ）に示す接合金属層５２，６２）が形成される領域を空けたレジストパターンを形成し、絶縁膜をエッチングして絶縁層８２を形成する。この上から、金属電極層５１，６１としてＣｕ膜、および接合金属層５２，６２としてＡｕ膜を順次成膜して、第１電極５の拡張部５ｅおよび第２電極６を形成し、レジストパターンをその上の金属膜ごと除去する（リフトオフ）。
【００５４】
このような方法により、基板３上に、第１電極５の拡張部５ｅおよび第２電極６が周囲から突出して形成された電極形成基板３０が得られる。なお、前記した通り、接合金属層５２，６２は、上面が平滑なことが好ましいので、必要に応じて、例えばＣｕ膜およびＡｕ膜を成膜した後、レジストパターンを除去する前に、接合金属層５２，６２の上面までレジストパターンごと研削、研磨してもよい。
【００５５】
（基板接合工程）
光変調素子搭載基板２０と電極形成基板３０を貼り合わせて空間光変調器１０を完成させる工程について説明する。光変調素子搭載基板２０について、必要に応じて基板２の裏面を研削して（バックグラインド）薄肉化し、この基板２を切断して空間光変調器１０の１台分ずつに個片化する。個片化した光変調素子搭載基板２０を、電極形成基板３０における空間光変調器１０の配列に合わせて、接合装置の専用治具（図示せず）に基板２（裏面）で貼り付けて固定する。
【００５６】
電極形成基板３０を同様に専用治具に固定し、第２電極６等が形成された面（表面）と、光変調素子搭載基板２０の接合金属層５６，６６が形成された面（表面）とを対面させて密着させ、０．５ＭＰａ程度の荷重と共に約２００℃以上に加熱して、約１２０分間以上保持する。このような条件により、光変調素子搭載基板２０の接合金属層５６，６６と、電極形成基板３０の接合金属層５２，６２とのＡｕ膜同士が、これらが対面する領域で一体に接合する。なお、接合金属層５２，６２、接合金属層５６，６６の少なくとも一方にＣｕを適用した場合は、約３００℃以上に加熱して、約６０分間以上保持する。
【００５７】
そして、基板２と同様に必要に応じて基板３の裏面を研削し、基板３を切断して空間光変調器１０を１台ずつに個片化する。このように、空間光変調器１０は、２枚の基板２，３を備え、さらに電極５，６および光変調素子１に、Ａｕからなる接合部材（接合金属層５２，５６，６２，６６）を設けることにより、基板２，３のそれぞれに電極５，６等を別ラインで形成して、後から貼り合わせて製造することができる。さらに、第１電極５に幅広の拡張部５ｅを設けることで、この広い領域（接合部５ｅ1）で接合することができるため、光変調素子搭載基板２０と電極形成基板３０が強固に貼り合わせられる。また、基板２上に配線部５ｄを形成した第１電極５について、端子部５ｅ2を、第２電極６の端子部６ｅ2と共に基板３上に設けることができる。
【００５８】
空間光変調器１０は、光変調素子搭載基板２０、電極形成基板３０のそれぞれの接合面側に突出させた接合金属層５６，６６と接合金属層５２，６２とが接合して貼り合わされるため、接合面の上下両側の一定の厚さの領域に、絶縁層８１，８２のいずれもない間隙が形成される。言い換えると、図１（ｂ）に示すように、空間光変調器１０は、上（基板２）側に設けられた絶縁層８１の下の、第２電極６および第２電極６，６間の絶縁層８２との間に間隙を有する。そのために、第２電極６の上部（上面の光変調素子１との接続領域以外、側面の上部）が露出し、また、第１電極５の接合部５ｅ1の側面の一部も露出している。空間光変調器１０は、接合後に、この間隙に透明な樹脂や不活性ガスを封入されてもよい。
【００５９】
〔第１実施形態の変形例〕
第１実施形態に係る空間光変調器は、ＣｕやＡｕからなる接合金属層の熱圧着により２枚の基板を貼り合わせて製造されるため、光変調素子の磁性膜等の材料が耐熱性の高いものに限定される。また、１００〜２００ｎｍ程度の厚さで突出させた接合金属層が熱圧着で塑性変形するため、配線間隔や光変調素子の平面視サイズ等をある程度大きく形成する必要があり、画素の微細化等に制限がある。そこで、常温接合で金属薄膜を使用した原子拡散接合により製造される第１実施形態の変形例に係る空間光変調器について説明する。第１実施形態と同じ要素については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００６０】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の第１実施形態の変形例に係る空間光変調器１０Ａは、第１実施形態に係る空間光変調器１０（図１参照）と同様に、２枚の基板（第１の基板、第２の基板）２，３Ａの間に光変調素子１Ａが２次元配列され、光変調素子１Ａの上下に第１電極（第１の配線）５Ａと第２電極（第２の配線）６Ａが接続されている。さらに、空間光変調器１０Ａは、光変調素子１Ａのそれぞれを第２電極６Ａ（配線部６ｄ）に選択的に接続させることができるように、下側の基板３Ａの表層にＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）が形成され、トランジスタのゲートに接続するゲート電極７を備える。そのため、空間光変調器１０Ａにおいては、第２電極６Ａが、配線部６ｄと光変調素子１Ａ毎にその下面に接続した素子接続部６ｆとに分離して、それぞれトランジスタのソースとドレイン（図５（ｂ）に「ｎ+」で表す基板３Ａのｎ+拡散層）に接続する。さらに、空間光変調器１０Ａは、第１実施形態と同様に、基板２の側の第１電極５Ａ，５Ａ間および光変調素子１Ａ，１Ａ間に絶縁層８１を、基板３Ａの側の第２電極６Ａ−ゲート電極７等の層間に絶縁層８２を、互いに分離して備え、厚さ方向における一定の領域に間隙を有する。ただし、空間光変調器１０Ａにおいては、絶縁層８１とその下の第２電極６Ａ（接合部６ｅ1）との間には間隙がない。また、図５（ａ）に示すように、空間光変調器１０Ａは、平面視で一端側（同図下端）におけるゲート電極７（端子部７ｅ2）を除いて左右上下対称であり、図５（ｂ）は、図１（ｂ）と同様に、左半分に横方向（Ａ−Ｂ線）断面、右半分に縦方向（Ｄ−Ｅ線）断面を表す。
【００６１】
本変形例に係る空間光変調器１０Ａは、第１実施形態に係る空間光変調器１０と同様に、上方から入射した光を変調して、上方へ反射させて出射する反射型の空間光変調器であり、また、基板３Ａ上の基板２の外側の領域で電極５Ａ，６Ａの両端およびゲート電極７の一端（端子部５ｅ2，６ｅ2，７ｅ2）が露出して、外部との接続端子になる。また、空間光変調器１０Ａは、前記した通り、第２電極６Ａの配線部６ｄと光変調素子１Ａとの間にトランジスタ（選択素子）が設けられ、選択トランジスタ型のＭＲＡＭの回路構造を有している。したがって、第１電極５Ａおよび第２電極６Ａ（配線部６ｄ）の一方を共有する他の光変調素子１Ａへ電流が漏れないので、光変調素子１Ａの磁化反転（書込み）のための電流の損失が抑えられ、また、前記ＭＲＡＭにおけるデータ読出しと同様に、書込みエラー検出を容易に行うことができる。
【００６２】
後記製造方法にて説明するように、空間光変調器１０Ａは、基板２上に第１電極５Ａおよび光変調素子１Ａが形成されて光変調素子搭載基板２０Ａ（図６（ａ）、図７参照）が製造され、表層にＭＯＳＦＥＴを形成された基板３Ａ上に第２電極６Ａおよびゲート電極７が形成されて選択素子搭載基板３０Ａ（図６（ｂ）、図７参照）が製造され、その後に光変調素子搭載基板２０Ａと選択素子搭載基板３０Ａが貼り合わされて製造される。なお、図７において、選択素子搭載基板３０Ａは、光変調素子搭載基板２０Ａとの接合面近傍の表層のみを示し、基板３Ａおよび第２電極６Ａの配線部６ｄ等を省略する。以下、本変形例に係る空間光変調器を構成する各要素を詳細に説明する。
【００６３】
（基板）
基板２は、第１実施形態と同様に、透明基板で、第１電極５Ａおよび光変調素子１Ａを形成するための土台である。一方、基板３Ａは、トランジスタを形成し、さらに第２電極６Ａおよびゲート電極７を形成するための土台である。そのために、基板３Ａは、ｐ型シリコン（Ｓｉ）基板が好適であり、あるいはＳｉＯ2基板等の上に結晶Ｓｉ膜を成膜して適用してもよい。ここでは、トランジスタは、図５（ａ）における横方向に隣り合う２個毎にソースを共有して平面視サイズを抑えた構造であり、図５（ｂ）の左半分（光変調素子１Ａの２個分）では、ドレイン、ソース、ドレインの３つのｎ+拡散層（「ｎ+」で表す）が基板３Ａの表層に形成され、２箇所のソース、ドレイン間のそれぞれにゲートが形成される。
【００６４】
（光変調素子）
光変調素子１Ａは、図４に示す光変調素子１と同様に、磁化自由層１１、中間層１２、磁化固定層１３が積層されたＣＰＰ−ＧＭＲ素子である。ただし、本変形例に係る空間光変調器１０Ａに設けられる光変調素子１Ａは、磁化自由層１１および磁化固定層１３に、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜等の他に、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｇｄ−Ｆｅ等の希土類金属と遷移金属との合金（ＲＥ−ＴＭ合金）のようなフェリ磁性体を適用することができる。また、図７に示すように、光変調素子１Ａは、下（磁化自由層１１の側）に光変調素子１と同様に金属膜（下地膜）４１を備えると共に、上にも金属膜（以下、適宜、保護膜と称する）４２を備える。
【００６５】
本変形例に係る空間光変調器１０Ａは、光変調素子１Ａの上（磁化固定層１３の側）に接合金属層６６（図３参照）を備えないため、保護膜４２が、光変調素子１Ａの加工等におけるダメージから磁化固定層１３等を保護するために、必要に応じて設けられる。特に、本変形例においては、保護膜４２は、第２電極６Ａとの接合面になり、また、後記するように、第１電極５Ａにおける接合面を形成する金属膜５６Ａと同時に形成される。保護膜４２は、Ｔａ，Ｒｕ，Ｃｕの単層、または下（磁化固定層１３の側）からＣｕ／Ｔａ，Ｃｕ／Ｒｕの２層等の金属膜で形成される。保護膜４２は、単層で厚さが１ｎｍ未満であると連続した膜を形成し難く、一方、１０ｎｍを超えて厚くしても保護膜としての効果がそれ以上には向上しない。したがって、保護膜４２の厚さは１〜１０ｎｍが好ましく、３〜５ｎｍがより好ましい。
【００６６】
（電極）
図５（ａ）に示すように、第１電極５Ａは、第１実施形態の第１電極５と同じ平面視形状で、ストライプ状の配線部５ｄおよび両端近傍の拡張部５ｅを有し、基板２上においては配線部５ｄから接合部５ｅ1までが形成され、基板３Ａ上に拡張部５ｅ全体（５ｅ1，５ｅ2）が形成され、それぞれの接合部５ｅ1で接合される。
【００６７】
一方、第２電極６Ａは、配線部６ｄおよびその両端の拡張部６ｅに加え、光変調素子１Ａ毎に設けられる素子接続部６ｆを有し、いずれも基板３Ａ上に形成される。素子接続部６ｆは、光変調素子１Ａと直接に接続するために、拡張部６ｅと共に選択素子搭載基板３０Ａの上面に露出して設けられ、この露出した最上層（適宜、素子接続部６ｆ2と称し、それ以外の基板３Ａ側の部分を素子接続部６ｆ1と称する）が、光変調素子１Ａとほぼ同じ（図５、図６においては一回り大きな）平面視形状に形成される。そのために、素子接続部６ｆは、選択素子搭載基板３０Ａにおいて、上面から基板３Ａ表面まで、層間に設けられた絶縁層８２を貫通して形成される。一方、本変形例において、配線部６ｄは、光変調素子１Ａと直接に接続しないので、選択素子搭載基板３０Ａにおいて上面に露出しないように設けられ、電流に対応した幅に形成され、素子接続部６ｆに短絡しないように配置される。本変形例においては、第２電極６Ａは、光変調素子搭載基板２０Ａとの接合で熱圧着させないので、配線部６ｄ，６ｄ間や素子接続部６ｆ，６ｆ間が短絡しない間隔で設けられていればよい。
【００６８】
ゲート電極７は、配線部７ｄと、その一端（図５（ａ）における下端）近傍で幅広に拡張された端子部（拡張部）７ｅ2を有し、第２電極６Ａと同様に、基板３Ａ上に形成される。ゲート電極７は、配線部７ｄが、基板３Ａの表層に形成されたトランジスタのゲートに接続するので、トランジスタのソースに接続する第２電極６Ａの配線部６ｄに直交するようにＹ方向（図５（ａ）における縦方向）に延設され、端子部７ｅ2が、第２電極６Ａの拡張部６ｅと同様に選択素子搭載基板３０Ａの上面に露出して形成される。なお、図５に示すように、空間光変調器１０Ａにおいて、ゲート電極７は、配線部７ｄが第２電極６Ａの配線部６ｄの上方に配置されているが、下方（基板３Ａ側）に配置されてもよい。
【００６９】
図７に示すように、第１電極５Ａは、基板２上に形成される透明電極層５３、金属膜５４、中継層５５、および金属膜５６Ａ、ならびに基板３Ａ上に形成される金属電極層（接合部材）５２Ａからなる。一方、第２電極６Ａは、金属電極層６１，６２Ａからなる。また、ゲート電極７は、第２電極６Ａと同一の材料（金属電極層６１，６２Ａ）で形成することができる（図示省略）。透明電極層５３と金属膜５４、中継層５５と金属膜５６Ａは、それぞれ同一の平面視形状であり、図６（ａ）においては、上側に積層される金属膜５４（絶縁層８１で覆われているため、破線で表す）および金属膜５６Ａを示す。同様に、図６（ｂ）において、第２電極６Ａの配線部６ｄを形成する金属電極層６１、およびゲート電極７の配線部７ｄは、絶縁層８２で覆われているため、破線で表す。
【００７０】
中継層５５および金属膜５６Ａは、基板２上において光変調素子１Ａに接続している透明電極層５３（金属膜５４）を、基板３Ａ上に形成された第１電極５Ａの拡張部５ｅ（金属電極層５２Ａ）に電気的に接続するために設けられる。中継層５５とその上の金属膜５６Ａは、光変調素子１Ａと同時に形成されるため、同じ層構造を有し、詳しくは中継層５５が下地膜４１、磁化自由層１１、中間層１２、磁化固定層１３の積層構造を、金属膜５６Ａが保護膜４２と同一構造を、それぞれ有する。したがって、光変調素子搭載基板２０Ａにおいて、保護膜４２と金属膜５６Ａの上面が同じ高さ位置に揃えられる。金属電極層５２Ａは、基板３Ａ上、選択素子搭載基板３０Ａの最上層（接合面側）に形成され、後記の金属電極層６２Ａと同一の材料で、また、端子部５ｅ2として適切な厚さに形成される。
【００７１】
金属電極層６１は、第２電極６Ａの配線部６ｄ、および素子接続部６ｆにおける層間のコンタクト部（６ｆ1）等、選択素子搭載基板３０Ａにおける最上層以外に設けられ、第１実施形態と同様に、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｔａ，Ｃｒ等の金属やその合金のような一般的な金属電極材料で形成される。金属電極層６２Ａは、拡張部６ｅ、および素子接続部６ｆにおける最上層（接合面側）６ｆ2に設けられ、金属電極層６１と同様に一般的な金属電極材料で形成することができ、端子部６ｅ2として適切な厚さに形成される。ここで、本変形例に係る空間光変調器１０Ａは、光変調素子搭載基板２０Ａと選択素子搭載基板３０Ａが原子拡散接合で貼り合わされてなる。そのため、接合面である金属電極層６２Ａおよび金属電極層５２Ａの上面（図７においては下面）が平滑である必要があり、具体的には算術平均粗さＲａで５ｎｍ以下とし、１ｎｍ以下であることが好ましい。例えばＣｕは、単層で５０ｎｍ以上の膜厚にスパッタリング法で成膜すると表面が粗くなる（算術平均粗さＲａ：１ｎｍ超）。このような金属電極層５２Ａ，６２Ａは、成膜後に表面を研磨してもよいが、例えば、Ｃｕ単層は厚さ１５ｎｍ程度として、厚さ３ｎｍ程度のＴａ膜を挟んで積層を繰り返して必要な総厚としたＣｕ／Ｔａ多層膜とすることが好ましい。また、ゲート電極７は、前記したように第２電極６Ａと同一の材料であり、端子部７ｅ2が金属電極層６２Ａ（５２Ａ）で、それ以外の配線部７ｄおよび層間のコンタクト部等が金属電極層６１で、それぞれ形成される。
【００７２】
（絶縁層）
本変形例に係る空間光変調器１０Ａにおいて、絶縁層８１は、光変調素子１Ａ，１Ａ間およびその下（図５（ｂ）においては上）の第１電極５Ａ，５Ａ間に設けられ、光変調素子１Ａを保護する。さらに、絶縁層８１は、選択素子搭載基板３０Ａとの原子拡散接合のために、光変調素子搭載基板２０Ａにおける間隙を埋めて、上面が平滑に形成されるように、光変調素子１Ａの保護膜４２および第１電極５Ａの金属膜５６Ａと平坦になるように厚さを調整される。
【００７３】
絶縁層８２は、選択素子搭載基板３０Ａにおける層間（基板３Ａ（トランジスタ）−第２電極６Ａの配線部６ｄ間、配線部６ｄ−ゲート電極７の配線部７ｄ間等）を絶縁するために設けられる。一方で、絶縁層８２は、金属電極層５２Ａ，６２Ａ（素子接続部６ｆ2、拡張部５ｅ，６ｅ，７ｅ2）が周囲から突出するように形成される。これは、詳しくは後記製造方法にて説明するように、光変調素子搭載基板２０Ａと選択素子搭載基板３０Ａとの接合後に、絶縁層８２の表面および絶縁層８１の接合面以外の表面を大気に曝すためである。金属電極層５２Ａ，６２Ａの周囲（絶縁層８２表面）から突出した部分の高さは、素子接続部６ｆ2，６ｆ2間等の間隙と併せて通気可能であればよく、具体的には約１００ｎｍ以上であることが好ましい。なお、図５（ｂ）および図７においては、拡張部５ｅ，５ｅ間等には絶縁層８２が形成されていないが、金属電極層５２Ａ，６２Ａが絶縁層８２から十分な高さで突出していれば、金属電極層５２Ａ，６２Ａの下部（基板３Ａ側）まで絶縁層８２を設けてもよい（図示せず）。
【００７４】
絶縁層８１，８２は、第１実施形態と同様に公知の無機絶縁材料を適用することができ、特に光変調素子１Ａ，１Ａ間に設けられる絶縁層８１は、光変調素子１Ａの磁化自由層１１、磁化固定層１３に酸化し易いＲＥ−ＴＭ合金が適用される場合に、ＳｉＯ2よりもＳｉ3Ｎ4やＭｇＦ2等を適用することが好ましい。
【００７５】
（金属薄膜）
本変形例に係る空間光変調器１０Ａは、光変調素子搭載基板２０Ａと選択素子搭載基板３０Ａの接合面（界面）に金属薄膜（図示省略）が形成されることにより、原子拡散接合される。原子拡散接合に好適な金属薄膜として、Ａｌ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｒｕ，Ｔａ，Ｓｉ、またはこれらの金属の２種以上からなる合金が挙げられる。本変形例においては、光変調素子搭載基板２０Ａ、選択素子搭載基板３０Ａの接合面に均一に付着させ易く、大気中で酸化して絶縁体になるＡｌ，Ｔｉが好ましい。金属薄膜は、原子拡散接合のために、光変調素子搭載基板２０Ａ、選択素子搭載基板３０Ａの両方の合計で０．２ｎｍ以上とし、各接合面に成膜される厚さで０．１ｎｍ以上が好ましく、０．３ｎｍ以上がより好ましい。一方、金属薄膜が厚いと、界面以外において完全に酸化せずに第２電極６Ａ，６Ａ間等を短絡させるため、金属薄膜は、各接合面に成膜される厚さを２ｎｍ以下とし、連続した膜を形成し難い１ｎｍ未満が好ましい。
【００７６】
本変形例に係る空間光変調器１０Ａは、ゲート電極７が、端子部７ｅ2のみでなく、接合部を有して接合面積を増やしてもよく、この場合は、基板３Ａ上において、基板２と重なる領域に接合部が設けられるように、端子部（拡張部）７ｅ2を配置する。また、ゲート電極７が、電極５Ａ，６Ａと同様に、両端に端子部（拡張部）７ｅ2を有してもよい（図示せず）。
【００７７】
空間光変調器１０Ａは、光変調素子１Ａがトランジスタによって選択的に第２電極６Ａの配線部６ｄに接続されるので、電極５Ａ，６Ａの配線部５ｄ，６ｄが平行に設けられてもよい。例えば、電極５Ａ，６Ａの拡張部５ｅ，６ｅが重複、近接しないように配置を調整して、選択素子搭載基板３０Ａを面内に９０°回転させて光変調素子搭載基板２０Ａに貼り合わせればよい。あるいは、空間光変調器１０Ａは、第１実施形態に係る空間光変調器１０（図１、図２参照）と同様に、トランジスタを備えない構成として、光変調素子１Ａが直接に第２電極６Ａの配線部６ｄに接続されてもよい。この場合は、選択素子搭載基板３０Ａに代えて、図２（ｂ）、図３に示す電極形成基板３０を適用し、さらに接合金属層５２，６２を金属電極層５２Ａ，６２Ａに置き換えればよい。
【００７８】
〔空間光変調器の製造方法〕
第１実施形態の変形例に係る空間光変調器の製造方法について、その一例を、図６および図７を参照して説明する。本変形例に係る空間光変調器１０Ａは、第１実施形態と同様に、光変調素子１Ａ、電極５Ａ，６Ａおよびゲート電極７を、それぞれ基板２または基板３Ａに形成してから（光変調素子搭載基板製造工程、選択素子搭載基板製造工程）、基板２（光変調素子搭載基板２０Ａ、図６（ａ）参照）と基板３Ａ（選択素子搭載基板３０Ａ、図６（ｂ）参照）を貼り合わせて（基板接合工程）製造される。本変形例においては、原子拡散接合によって貼り合わせるため、光変調素子搭載基板２０Ａおよび選択素子搭載基板３０Ａの接合面が平滑（算術平均粗さＲａ：５ｎｍ以下）に形成されるように、以下の方法で製造する。
【００７９】
（光変調素子搭載基板製造工程）
基板２上に光変調素子１Ａおよび第１電極５Ａを形成する工程について説明する。基板２の表面に、透明電極材料、金属膜を連続して成膜し、図６（ａ）に破線で表す第１電極５Ａ（接合部５ｅ1〜配線部５ｄ〜接合部５ｅ1）の形状のレジストパターンを形成し、金属膜および透明電極材料をエッチングして、第１電極５Ａ（透明電極層５３／金属膜５４）を形成する。この上にＳｉＯ2等の絶縁膜を前記の第１電極５Ａの厚さに堆積させ、レジストパターンをその上の絶縁膜ごと除去して（リフトオフ）第１電極５Ａ，５Ａ間を埋める絶縁層８１を形成する。この時点で、表面（上面）の金属膜５４および絶縁層８１が段差等なく平滑に形成されているように、必要に応じて研磨する。
【００８０】
次に、光変調素子１Ａ、中継層５５、金属膜５６Ａ、および光変調素子１Ａ，１Ａ間における絶縁層８１を形成する。金属膜５４および絶縁層８１の上に、光変調素子１Ａ（下地膜４１〜保護膜４２）の厚さに合わせてＳｉ3Ｎ4等の絶縁膜を成膜する。この絶縁膜上に光変調素子１Ａおよび第１電極５Ａの接合部５ｅ1の形状を空けたレジストパターンを形成し、絶縁膜をエッチングして絶縁層８１を形成し、金属膜５４を露出させる。このとき、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等を適用し、金属材料からなる金属膜５４に対して絶縁層８１（例えばＳｉ3Ｎ4）のエッチング選択性の高い条件でエッチングすることが好ましい。このような方法により、接合部５ｅ1における金属膜５４上の絶縁膜を完全に除去しつつ、金属膜５４の表面でエッチングが停止されるため、エッチングの深さを制御し易い。この上から、光変調素子１Ａの各層を順次成膜してエッチングした跡に埋め込んで、光変調素子１Ａ、ならびに中継層５５および金属膜５６Ａを形成し、レジストパターンを除去する（リフトオフ）。
【００８１】
このように、光変調素子１Ａを形成する前に、下地（金属膜５４等）を予め平滑化して光変調素子１Ａ，１Ａ間における絶縁層８１を形成することにより、光変調素子１Ａの上面（保護膜４２）への研磨等でダメージを与えることなく、上面全体が平坦に形成された光変調素子搭載基板２０Ａが得られる。
【００８２】
（選択素子搭載基板製造工程）
基板３Ａ上に、第２電極６Ａ、ゲート電極７、および第１電極５Ａの拡張部５ｅを形成する工程について説明する。基板３Ａに、トランジスタ、第２電極６Ａおよびゲート電極７を形成する工程は、以下の通り、公知の方法を適用することができる。まず、基板３Ａの表層にトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を形成する。ｐ型Ｓｉ基板に、必要に応じてソースやドレインを形成する領域外にＳｉＯ2の埋込みを行い、表面に薄い酸化膜（ＳｉＯ2膜）を形成し、その上にｐｏｌｙ−Ｓｉ膜でゲートを形成する。ｎ型不純物イオンを注入して、ソースおよびドレイン（ｎ+拡散層）とする。
【００８３】
基板３Ａ上に、絶縁膜の成膜およびエッチング、ならびにＣｕ等の金属電極材料の成膜を繰り返して、金属電極層６１で、トランジスタのソースに接続した第２電極６Ａの配線部６ｄ、ドレインに接続した第２電極６Ａの素子接続部６ｆ1、およびゲートに接続したゲート電極７の配線部７ｄを形成し、また、これらの電極間を埋める絶縁層８２を形成する。その上に、さらに絶縁膜（絶縁層８２）を成膜し、第２電極６Ａの拡張部６ｅおよび素子接続部６ｆ2、ゲート電極７の端子部７ｅ2を接続するためのコンタクト領域をエッチングにより形成して、金属電極材料を成膜して埋め込み、上面をＣＭＰ等で研削、研磨して、平滑化する。
【００８４】
次に、第２電極６Ａの素子接続部６ｆ2および拡張部６ｅ、ゲート電極７の端子部７ｅ2、ならびに第１電極５Ａの拡張部５ｅが形成される領域（図６（ｂ）にハッチングを付して示す領域）を空けたレジストパターンを形成し、この上から、金属電極層６２Ａ，５２ＡとしてＣｕ／Ｔａ多層膜を成膜して、レジストパターンを除去する（リフトオフ）。
【００８５】
このように、最上層の第１電極５Ａの拡張部５ｅ、第２電極６Ａの拡張部６ｅおよび素子接続部６ｆ2、ならびにゲート電極７の端子部７ｅ2について、これらを形成する前に下地（絶縁層８２等）を平滑化し、さらにＣｕ／Ｔａ多層膜からなる金属電極層５２Ａ，６２Ａで形成することにより、拡張部５ｅ，６ｅ，７ｅ2、および素子接続部６ｆ2が周囲から突出し、かつ上面を平滑に形成された選択素子搭載基板３０Ａが得られる。あるいは、金属電極層５２Ａ，６２ＡとしてＣｕ単層膜等を成膜し、第１実施形態の電極形成基板３０と同様に、レジストパターンを除去する前に、金属電極層５２Ａ，６２Ａの上面までレジストパターンごと研削、研磨してもよい。
【００８６】
（基板接合工程）
光変調素子搭載基板２０Ａと選択素子搭載基板３０Ａを貼り合わせて空間光変調器１０Ａを完成させる工程について説明する。光変調素子搭載基板２０Ａについて、必要に応じて基板２の裏面を研削して（バックグラインド）薄肉化し、この基板２を切断して空間光変調器１０Ａの１台分ずつに個片化する。個片化した光変調素子搭載基板２０Ａを、選択素子搭載基板３０Ａにおける空間光変調器１０Ａの配列に合わせて、接合装置（スパッタ装置）の専用治具（図示せず）に基板２（裏面）で貼り付けて固定する。
【００８７】
選択素子搭載基板３０Ａを同様に専用治具に固定し、光変調素子搭載基板２０Ａと共に、スパッタ装置の処理室（チャンバー）に搬入し、処理室を排気して、Ａｒ等の不活性ガスを導入して圧力や雰囲気を調整する。金属薄膜の材料としてＡｌターゲットに所定の電圧を印加してスパッタリングを行って、光変調素子搭載基板２０Ａおよび選択素子搭載基板３０Ａの表面にＡｌ膜を成膜する。
【００８８】
成膜後、処理室の雰囲気を保持したまま、専用治具を接合装置のロボットアーム等により動かして、光変調素子搭載基板２０Ａと選択素子搭載基板３０Ａの上面同士を重ね合わせる。これにより、選択素子搭載基板３０Ａの接合面である金属電極層５２Ａ，６２Ａの上面が光変調素子搭載基板２０Ａの上面に接合する。このとき、荷重は０．０１ＭＰａ程度でよく、専用治具の重量による荷重でよい。そして、処理室を大気圧に開放して、光変調素子搭載基板２０Ａと選択素子搭載基板３０Ａを処理室から搬出する。接合された光変調素子搭載基板２０Ａと選択素子搭載基板３０Ａが大気に曝されることによって、界面以外に付着したＡｌ膜（金属薄膜）が酸化して絶縁性のＡｌ2Ｏ3膜になる。具体的には、拡張部５ｅ，６ｅ，７ｅ2および素子接続部６ｆ2の側面、端子部５ｅ2，６ｅ2，７ｅ2の上面、絶縁層８２の表面、ならびに接合部５ｅ1，６ｅ1以外における絶縁層８１の表面に、Ａｌ2Ｏ3膜が形成される。
【００８９】
そして、基板２と同様に必要に応じて基板３Ａの裏面を研削し、基板３Ａを切断して空間光変調器１０Ａを１台ずつに個片化する。このように、空間光変調器１０Ａは、第１実施形態に係る空間光変調器１０のように厚さ２００ｎｍものＡｕ膜等（接合金属層５２，６２，５６，６６）を接合面に形成しなくても、基板２，３Ａのそれぞれに光変調素子１Ａ、電極５Ａ，６Ａ等を別ラインで形成して、後から貼り合わせて製造することができる。また、接合面の材料にかかわらず金属薄膜で接合されるので、光変調素子搭載基板２０Ａ表面の接合部６ｅ1に相当する領域に金属膜５６Ａのような金属膜を形成する必要がなく（図６（ａ）参照）、光変調素子搭載基板２０Ａの絶縁層８１が接合部材となって選択素子搭載基板３０Ａの金属電極層６２Ａと接合する。さらに、常温（室温）の処理で接合されるので、光変調素子１Ａに耐熱性の低いＲＥ−ＴＭ合金を適用することができる。また、選択素子搭載基板３０Ａの上面を絶縁層８２等で平坦に形成しないことにより、全面に金属薄膜を成膜しても第２電極６Ａ，６Ａ間等が短絡せず、成膜時のマスクが不要である。
【００９０】
空間光変調器１０Ａは、選択素子搭載基板３０Ａの接合面側に金属電極層５２Ａ，６２Ａを突出させて、全面が平坦に形成された光変調素子搭載基板２０Ａと接合して貼り合わされるため、接合面から下側（基板３Ａ側）の一定の厚さの領域に、絶縁層８１，８２のいずれもない間隙が形成される。一方、空間光変調器１０Ａは、第１実施形態に係る空間光変調器１０と異なり、第２電極６Ａの上面（端子部６ｅ2を除く）が前記間隙により露出することがなく、絶縁層８１に接合している。
【００９１】
接合においては、金属薄膜の成膜（スパッタリング）の前に、クリーニングによりＡｒ等の不活性ガスのイオンを光変調素子搭載基板２０Ａおよび選択素子搭載基板３０Ａに照射して、接合面を活性化させてもよく、表面活性化接合が原子拡散接合に組み合わさって、いっそう強固に接合される。また、光変調素子搭載基板２０Ａ、選択素子搭載基板３０Ａの一方のみに金属薄膜を成膜しても、原子拡散接合で接合することができる。この場合は、例えば他方を離脱可能なマスクで被覆して、成膜し、その後にマスクを外して光変調素子搭載基板２０Ａと選択素子搭載基板３０Ａを重ね合わせる。あるいは、処理室における載置位置等により、一方のみに金属薄膜が成膜されるようにする。
【００９２】
また、光変調素子搭載基板２０Ａにおける金属膜４２，５６Ａ、選択素子搭載基板３０Ａにおける金属電極層６２Ａ，５２Ａのそれぞれが形成された領域に限定して、金属薄膜を成膜して接合することもできる。具体的には、光変調素子搭載基板２０Ａ、選択素子搭載基板３０Ａのそれぞれに、金属電極層６２Ａ，５２Ａ等の形成された領域を空けた離脱可能なマスクで被覆して、金属薄膜を成膜する。この場合は短絡の虞がないので、金属薄膜に、Ａｕ，Ｐｔ等の酸化し難い金属を適用してもよい。また、金属薄膜を２ｎｍ超に厚く形成してもよく、このような厚さの金属薄膜であれば、接合面がある程度粗くても接合され易い。また、選択素子搭載基板３０Ａが、金属電極層６２Ａ，５２Ａの間にも絶縁層８２を設けて、平坦な上面に形成されていてもよい。
【００９３】
本変形例に係る空間光変調器１０Ａは、光をほとんど遮らない厚さの金属薄膜で接合することができるため、光変調素子１Ａの光の入出射側の面で接合されてもよい。具体的には、基板２上には、第１電極５Ａ（透明電極層５３／金属膜５４）のみを、あるいはさらに第１電極５Ａ，５Ａ間の下部に絶縁層８１を形成する。一方、基板３Ａにおいては、前記の選択素子搭載基板３０Ａを製造後に、第２電極６Ａの素子接続部６ｆ（金属電極層６２Ａ）、および第１電極５Ａの拡張部５ｅ（金属電極層５２Ａ）のそれぞれの上に、光変調素子１Ａ、中継層５５および金属膜５６Ａを、積層順を逆にして形成し、さらに光変調素子１Ａ，１Ａ間に絶縁層８２を設けて上面を平坦に形成する。その後、前記と同様に、スパッタリングで金属薄膜を成膜して基板２，３Ａを貼り合わせて、第１電極５Ａの金属膜５４と、光変調素子１Ａの金属膜（保護膜）４１および接合部５ｅ1の金属膜５６Ａとを接合する。特に、金属薄膜がＡｌやＴｉであれば、第１電極５Ａ（透明電極層５３／金属膜５４）の側面や第１電極５Ａ，５Ａ間の透明基板２表面に形成される金属酸化膜が透明であるので、光の透過が妨げられない。
【００９４】
さらに、本変形例に係る空間光変調器１０Ａは、第１実施形態に係る空間光変調器１０と同様にトランジスタを備えない構成として、基板３にも透明基板を適用し、その上に透明電極材料で第２電極６Ａ（透明電極層６３／金属膜６４）を形成して、透過型の空間光変調器とすることもできる（図示せず）。このような空間光変調器においては、光変調素子の耐熱性にかかわらず、一対の電極の両方に、ポストアニール等の高温の熱処理で低抵抗化されるＩＴＯ等の透明電極材料を適用することができる。
【００９５】
選択素子搭載基板３０Ａを絶縁層８２で、光変調素子搭載基板２０Ａと同様に平坦な上面に形成して、次の方法により、間隙なく全面で接合された空間光変調器１０Ａを製造することもできる。光変調素子搭載基板２０Ａまたは選択素子搭載基板３０Ａの一方、例えば選択素子搭載基板３０Ａに、金属電極層６２Ａ，５２Ａの形成された領域を空けたマスクで被覆して金属薄膜を成膜し、他方の光変調素子搭載基板２０Ａには金属薄膜を成膜せずにＡｒイオン等を全面に照射し、これらを接合する。このような方法により、接合部５ｅ1，６ｅ1および素子接続部６ｆ（光変調素子１Ａ）では、金属電極層５２Ａと金属膜５６Ａ、金属電極層６２Ａと金属膜４２または絶縁層８１が、それぞれ原子拡散接合と表面活性化接合が組み合わさって接合し、それ以外の領域では、表面活性化接合により絶縁層８２と絶縁層８１が接合する。この方法において、金属薄膜にＡｕ等の酸化し難い金属を適用してもよいが、金属薄膜が形成されない領域で絶縁層８１と絶縁層８２を接合するために、金属薄膜は十分に薄く形成し、具体的には厚さ１ｎｍ未満とすることが好ましい。
【００９６】
第１実施形態およびその変形例に係る空間光変調器１０，１０Ａは、図１（ａ）に示すように、第１電極５（５Ａ）、第２電極６（６Ａ）が端子部５ｅ2，６ｅ2（拡張部５ｅ，６ｅ）を両端に設けられているが、接合部５ｅ1等による十分な接合面積が確保されれば、片端のみに設けられてもよい。例えば、第２電極６について、１本置きに、図１（ａ）における左端と右端とに交互に拡張部６ｅを設ける（図示せず）。このような構成により、平面視において、配線部５ｄ，６ｄから拡張部５ｅ，６ｅへの中継に必要な周縁部の領域が低減されて、チップ面積を縮小することができる。
【００９７】
以上のように、第１実施形態およびその変形例に係る空間光変調器によれば、画素（光変調素子）を挟む２枚の基板のそれぞれに別ラインで光変調素子や電極を形成することができるので、光変調素子としてスピン注入磁化反転素子（ＣＰＰ−ＧＭＲ素子）を適用しても、製造においてＴＡＴを短縮することができ、また、２枚の基板を強固に接合することができる。
【００９８】
第１実施形態およびその変形例に係る空間光変調器１０，１０Ａにおいては、光変調素子１，１Ａに導電性材料で形成されるＣＰＰ−ＧＭＲ素子を適用したが、ＴＭＲ素子を適用することもできる。ただし、ＴＭＲ素子は中間層（障壁層）に絶縁膜を備えるため、第１電極５（５Ａ）の接合部５ｅ1における中継層５５を光変調素子１（１Ａ）と同時に形成することができない。そのため、例えば、空間光変調器１０Ａの光変調素子搭載基板２０Ａの製造において、光変調素子１Ａを形成する前に、絶縁層８１上に接合部５ｅ1が形成される領域を空けたレジストパターンを形成し、絶縁層８１をエッチングして、接合部５ｅ1に、金属膜５６Ａを光変調素子１Ａの厚さに形成し、その次に光変調素子１Ａを形成する。なお、ＴＭＲ素子の中間層（障壁層）の構成については、後記第３実施形態にて説明する。
【００９９】
〔第２実施形態〕
第１実施形態に係る空間光変調器１０は、上側の透明な基板２を小さいものにして、下側の基板３上に電極５，６の端子部５ｅ2，６ｅ2が露出するので、光の入出射側である上面に端子部５ｅ2，６ｅ2が設けられるが、上下の基板の大きさを入れ替えることにより、下面に電極の端子部を設けた構造にすることもできる。以下、第２実施形態に係る空間光変調器について説明する。第１実施形態と同じ要素については同じ符号を付し、説明を省略する。
【０１００】
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の第２実施形態に係る空間光変調器１０Ｂは、第１実施形態と同様に、２枚の基板（第１の基板、第２の基板）２Ｂ，３Ｂと、その間に２次元配列した光変調素子１と、光変調素子１の上下面に接続した一対の電極（第１の配線、第２の配線）５Ｂ，６Ｂと、上下に分離した絶縁層８１，８２と、を備える。図８（ａ）に示すように、空間光変調器１０Ｂは、図１（ａ）に示す第１実施形態に係る空間光変調器１０と概ね同じ平面視構造で左右上下対称であり、特に光変調素子１が配列された領域においては、積層構造も含めて空間光変調器１０と同一構造である。ただし、基板２Ｂ，３Ｂの平面視形状の大小関係が、第１実施形態における基板２，３とは逆である。なお、図８（ｂ）は、図１（ｂ）と同様に、左半分に横方向（Ａ−Ｂ線）断面、右半分に縦方向（Ｄ−Ｅ線）断面を表す。このように、空間光変調器１０Ｂは、基板３Ｂが基板２Ｂよりも小さい平面視形状であることにより、基板２Ｂ上（図８（ｂ）においては下）の基板３Ｂの外側の領域で電極５Ｂ，６Ｂの両端（端子部５ｅ2，６ｅ2）が露出して、外部との接続端子になる。
【０１０１】
後記製造方法にて説明するように、空間光変調器１０Ｂは、第１実施形態に係る空間光変調器１０と同様に、基板２Ｂ上に第１電極５Ｂおよび光変調素子１が形成されて光変調素子搭載基板２０Ｂ（図９（ａ）、図１０参照）が製造され、基板３Ｂ上に第２電極６Ｂが形成されて電極形成基板３０Ｂ（図９（ｂ）、図１０参照）が製造され、その後に光変調素子搭載基板２０Ｂと電極形成基板３０Ｂが貼り合わされて製造される。以下、本実施形態に係る空間光変調器を構成する各要素を詳細に説明する。
【０１０２】
（基板）
基板２Ｂ、基板３Ｂは、平面視形状以外はそれぞれ第１実施形態の基板２、基板３と同様の構成である。すなわち基板２Ｂは第１電極５Ｂおよび光変調素子１を、基板３Ｂは第２電極６Ｂを、それぞれ形成するための土台であり、基板２Ｂは透明基板が適用される。
【０１０３】
（電極）
第１電極５Ｂ、第２電極６Ｂは、それぞれ第１実施形態の第１電極５、第２電極６と同じ平面視形状で、ストライプ状の配線部５ｄ，６ｄ、および両端近傍の拡張部５ｅ，６ｅを有する。本実施形態においては、上側の基板２Ｂの方が大きいため、第１電極５Ｂは、基板２Ｂ上に全体（配線部５ｄ、拡張部５ｅ）が形成され、さらに基板３Ｂ上に接合部５ｅ1が形成される。一方、第２電極６Ｂは、基板３Ｂ上においては配線部６ｄから接合部６ｅ1までが形成され、基板２Ｂ上に拡張部６ｅ全体（６ｅ1，６ｅ2）が形成され、それぞれの接合部６ｅ1で接合されることにより、配線部６ｄから拡張部６ｅ（端子部６ｅ2）まで連続した第２電極６Ｂになる。
【０１０４】
図９および図１０に示すように、第１電極５Ｂは、基板２Ｂ上に形成される透明電極層５３、金属膜５４、中継層５５、および接合金属層５６、ならびに基板３Ｂ上に形成される接合金属層（接合部材）５２からなる。第１電極５Ｂを構成するこれらの要素は、第１実施形態の第１電極５（図３参照）と同様の材料や厚さとすることができる。なお、本実施形態においては、第１電極５Ｂが電極形成基板３０Ｂと電気的に接続する必要がないが、接合部５ｅ1により接合面積を増やしてより強固に接合するために、接合金属層５２が設けられている。
【０１０５】
第２電極６Ｂは、基板３Ｂ上に形成される接合金属層６２、ならびに基板２Ｂ上に形成される透明電極層６３、金属膜６４、中継層６５、および接合金属層（接合部材）６６からなる。透明電極層６３、金属膜６４、および接合金属層６６は、第１電極５Ｂの透明電極層５３、金属膜５４、接合金属層５６と同時に形成され、中継層６５は、光変調素子１および中継層５５と同時に形成され、それぞれ同一の材料および厚さである。また、接合金属層６２、および同一の材料および厚さで形成される接合金属層５２については、第１実施形態の第２電極６の接合金属層６２と同様の材料を適用することができるが、単層で第２電極６Ｂの配線部６ｄとして適切な厚さになるように形成される。
【０１０６】
透明電極層５３と金属膜５４、中継層５５と接合金属層５６、透明電極層６３と金属膜６４、中継層６５と接合金属層６６は、それぞれ同一の平面視形状であり、図９（ａ）においては、上側に積層される金属膜５４，６４（絶縁層８１で覆われているため、破線で表す）および接合金属層５６，６６を示す。また、接合金属層５６，６６および接合金属層５２，６２は、第１実施形態と同様に、絶縁層８１および絶縁層８２の各表面から突出させて形成される。
【０１０７】
本実施形態においては、図８（ｂ）における下から、第１電極５Ｂは、配線部５ｄが、金属膜５４／透明電極層５３の２層構造からなり、端子部５ｅ2が、接合金属層５６／中継層５５／金属膜５４／透明電極層５３の４層構造からなる。また、接合部５ｅ1においては、接合金属層５２と接合金属層５６が接合するので、接合金属層５２，５６／中継層５５／金属膜５４／透明電極層５３の４層構造からなる。一方、第２電極６Ｂは、配線部６ｄが、接合金属層６２の単層構造であり、光変調素子１の直下において、接合金属層６６が接合して断面視が凸字状に厚く形成され、端子部６ｅ2が、接合金属層６６／中継層６５／金属膜６４／透明電極層６３の４層構造からなる。また、接合部６ｅ1においては、接合金属層６２と接合金属層６６が接合するので、接合金属層６２，６６／中継層６５／金属膜６４／透明電極層６３の４層構造からなる。
【０１０８】
空間光変調器１０Ｂは、前記した通り、第１電極５Ｂの接合金属層５２を設けなくてもよいため、拡張部５ｅが、接合部５ｅ1のない、端子部５ｅ2の長さ分のみでもよい（図示せず）。また、空間光変調器１０Ｂは、第１実施形態の変形例に係る空間光変調器１０Ａ（図５、図６参照）と同様に、基板３Ｂの表層にＭＯＳＦＥＴを形成して、光変調素子１と第２電極６Ｂとを選択的に接続可能なトランジスタを設けてもよい。
【０１０９】
〔空間光変調器の製造方法〕
第２実施形態に係る空間光変調器の製造方法について、その一例を、図９および図１０を参照して説明する。本実施形態に係る空間光変調器１０Ｂは、第１実施形態と同様に、光変調素子１および電極５Ｂ，６Ｂをそれぞれ基板２Ｂまたは基板３Ｂに形成してから（光変調素子搭載基板製造工程、電極形成基板製造工程）、基板２Ｂ（光変調素子搭載基板２０Ｂ、図９（ａ）参照）と基板３Ｂ（電極形成基板３０Ｂ、図９（ｂ）参照）を貼り合わせて（基板接合工程）製造される。
【０１１０】
（光変調素子搭載基板製造工程）
基板２Ｂ上に光変調素子１、第１電極５Ｂ、および第２電極６Ｂの拡張部６ｅを形成する工程について説明する。基板２Ｂの表面に、透明電極材料、金属膜を連続して成膜し、第１電極５Ｂ、および第２電極５Ｂの拡張部６ｅの形状（図９（ａ）の破線部）のレジストパターンを形成し、金属膜および透明電極材料をエッチングして、透明電極層５３／金属膜５４、透明電極層６３／金属膜６４を形成する。この上にＳｉＯ2等の絶縁膜を前記の電極５Ｂ，６Ｂの厚さに堆積させ、レジストパターンをその上の絶縁膜ごと除去して（リフトオフ）絶縁層８１を形成する。
【０１１１】
次に、光変調素子１、中継層５５，６５、接合金属層５６，６６、および光変調素子１，１間における絶縁層８１を形成する。金属膜５４，６４および絶縁層８１の上に、光変調素子１の厚さに合わせて絶縁膜を成膜する。この絶縁膜上に光変調素子１および拡張部５ｅ，６ｅの形状を空けたレジストパターンを形成し、絶縁膜をエッチングして絶縁層８１を形成し、金属膜５４，６４を露出させる。この上から、光変調素子１の各層、および接合金属層５６，６６としてＣｕ膜を順次成膜してエッチングした跡に埋め込んで、光変調素子１、中継層５５，５６、および接合金属層５６，６６を形成し、レジストパターンを除去する（リフトオフ）。このように第１実施形態と同様、工程数やパターン数を増やすことなく、接合金属層５６，６６がその周囲から突出して形成された光変調素子搭載基板２０Ｂが得られる。
【０１１２】
（電極形成基板製造工程）
基板３Ｂ上に、第２電極６Ｂ、および第１電極５Ｂの接合部５ｅ1を形成する工程について説明する。基板３Ｂの表面に、ＳｉＯ2等の絶縁膜を、第２電極６Ｂの配線部６ｄの厚さよりも薄く成膜する。この絶縁膜の上に、第１電極５Ｂの接合部５ｅ1および第２電極６Ｂ（図９（ｂ）に示す接合金属層５２，６２）が形成される領域を空けたレジストパターンを形成し、絶縁膜をエッチングして絶縁層８２を形成する。この上から、接合金属層５２，６２としてＣｕ膜を成膜して、レジストパターンをその上のＣｕ膜ごと除去する（リフトオフ）。このような方法により、電極形成基板３０Ｂが得られる。
【０１１３】
（基板接合工程）
光変調素子搭載基板２０Ｂと電極形成基板３０Ｂを貼り合わせて空間光変調器１０Ｂを完成させる工程について説明する。本変形例においては、電極形成基板３０Ｂの方を、光変調素子搭載基板２０Ｂと貼り合わせる前に基板３Ｂを切断して個片化して、接合装置の専用治具に固定する。
【０１１４】
光変調素子搭載基板２０Ｂを同様に専用治具に固定し、接合金属層５６，６６が形成された面（表面）と、電極形成基板３０Ｂの第２電極６Ｂが形成された面（表面）とを対面させて密着させ、０．５ＭＰａ程度の荷重と共に約３００℃以上に加熱して、約６０分間以上保持する。このような条件により、光変調素子搭載基板２０Ｂの接合金属層５６，６６と、電極形成基板３０Ｂの接合金属層５２，６２とのＣｕ膜同士が、これらが対面する領域で一体に接合する。
【０１１５】
そして、基板３Ｂと同様に必要に応じて基板２Ｂの裏面を研削し、基板２Ｂを切断して空間光変調器１０Ｂを１台ずつに個片化する。このように、空間光変調器１０Ｂは、第１実施形態に係る空間光変調器１０と同様に、基板２Ｂ，３Ｂのそれぞれに電極５Ｂ，６Ｂ等を別ラインで形成して、後から貼り合わせて製造することができる。また、空間光変調器１０Ｂは、第２電極６Ｂに幅広の拡張部６ｅを設けることで、この広い領域（接合部６ｅ1）で接合することができるため、光変調素子搭載基板２０Ｂと電極形成基板３０Ｂが強固に貼り合わせられる。さらに、第１電極５Ｂにも幅広の拡張部５ｅを設けて、接合部５ｅ1を基板３Ｂ上に形成したことにより、接合面積をさらに大きくしていっそう強固に貼り合わせられる。
【０１１６】
空間光変調器１０Ｂは、基板２Ｂ上に形成される端子部５ｅ2，６ｅ2において、表層に設けられる金属からなる層が主に接合金属層５６，６６からなるため、その上に、必要に応じてＡｕめっき膜等を形成してもよい。
【０１１７】
以上のように、第２実施形態に係る空間光変調器によれば、第１実施形態と同様に、画素（光変調素子）を挟む２枚の基板のそれぞれに別ラインで光変調素子や電極を形成することができるので、製造においてＴＡＴを短縮することができ、また、２枚の基板を強固に接合することができる。
【０１１８】
〔第２実施形態の変形例〕
第２実施形態に係る空間光変調器は、第１実施形態の変形例に係る空間光変調器１０Ａと同様に、原子拡散接合により製造することもできる。この場合は、光変調素子搭載基板２０Ｂにおいて、接合金属層５６，６６に代えて、金属膜５６Ａ、金属膜（保護膜）４２を設けて、上面全体を絶縁層８１と共に平坦にかつ平滑に形成する。また、電極形成基板３０Ｂにおいては、第１電極５Ｂの拡張部５ｅおよび第２電極６Ｂを、金属電極層５２Ａ，６２Ａで平滑な上面に形成する（図７参照）。
【０１１９】
第２実施形態に係る空間光変調器は、光変調素子にＴＭＲ素子を適用することもできる。この場合、空間光変調器１０Ｂは、第１実施形態にて説明した通り、光変調素子搭載基板２０Ｂの製造において、拡張部５ｅ，６ｅの中継層５５，６５が光変調素子１と別工程で形成される。そこで、例えば、第１電極５Ｂの拡張部５ｅに、透明電極層５３およびその上の金属膜５４を設けず、良導体の金属材料のみで形成することもできる。具体的には、光変調素子搭載基板２０Ｂを次のように製造する。
【０１２０】
まず、基板２Ｂ上に、透明電極層５３および金属膜５４で配線部５ｄを形成し、配線部５ｄ，５ｄ間に絶縁層８１を形成する。なお、配線部５ｄ（透明電極層５３／金属膜５４）は、後続で拡張部５ｅに形成される接合金属層５６に両端近傍で側面が接続するように、平面視で両端が拡張部５ｅと重なる形状に形成する。金属膜５４および絶縁層８１の上に、光変調素子１，１間の絶縁層８１を形成する絶縁膜を、光変調素子１の厚さに合わせて成膜する。この絶縁膜上に拡張部５ｅ，６ｅの形状を空けたレジストパターンを形成し、絶縁膜をエッチングして、基板２Ｂや透明電極層５３等の端部を露出させる。この上から、接合金属層５６，６６としてＣｕ膜を、後続で光変調素子１上に形成される接合金属層６６の上面に合わせた高さに成膜して拡張部５ｅ，６ｅを形成し、レジストパターンを除去する。次に、光変調素子１の形状を空けたレジストパターンを形成し、絶縁膜をエッチングして金属膜５４を露出させ、光変調素子１（ＴＭＲ素子）の各層、および接合金属層６６としてＣｕ膜を順次成膜して光変調素子１およびその上の接合金属層６６を形成し、レジストパターンを除去する。
【０１２１】
このように製造された光変調素子搭載基板２０Ｂを電極形成基板３０Ｂと熱圧着で貼り合わせることにより、光変調素子にＴＭＲ素子を備え、かつ、電極５Ｂ，６Ｂの端子部５ｅ2，６ｅ2が十分な厚さの金属層で形成された空間光変調器が得られる（図示せず）。なお、基板２Ｂ上の拡張部５ｅ，６ｅは、第１実施形態に係る空間光変調器１０の金属電極層５１，６１のような一般的な金属電極材料の層と、ＣｕまたはＡｕからなる接合金属層５６，６６とを積層して形成されてもよい。また、空間光変調器は、光変調素子搭載基板２０Ｂを、上面を絶縁層８１と共に平坦、平滑に形成して、原子拡散接合により電極形成基板３０Ｂと貼り合わせて製造することもできる。
【０１２２】
第１、第２実施形態に係る空間光変調器は、２枚の異なる大きさの基板を備えることで、大きい方の基板上の周縁部（小さい方の基板の外側の領域）に電極の外部端子が露出して設けられた構造としているが、同じ大きさの基板を備えた構成にすることもできる（図示せず）。なお、この場合、接合後に２枚の基板を同時に切断することもできる。例えば、空間光変調器１０（図１、図２参照）において、基板３の拡張部５ｅ，６ｅ（接合部５ｅ1，６ｅ1のみからなる）が設けられる領域に貫通孔を形成し、この貫通孔に金属電極材料を埋め込んで、金属電極層５１，６１に接続する貫通配線（ＴＳＶ：Through Silicon Via）を設けることにより、基板３の裏面に外部端子が形成される。また、基板２あるいはさらに透明電極層５３等に、金属電極層５１，６１まで到達する貫通孔を形成して、光の入出射側の面（基板２の裏面）に外部端子を設けてもよい。
【０１２３】
また、例えば空間光変調器１０Ｂ（図８、図９参照）において、基板３Ｂの裏面に外部端子を設ける場合に、次のような構成にしてもよい。第２電極６Ｂの接合部６ｅ1においては基板３Ｂに貫通孔を形成し、第１電極５Ｂの接合部５ｅ1においては基板３Ｂ、接合金属層５２，５６および中継層５５に貫通孔を形成して、金属膜５４または透明電極層５３まで到達させる。このように、第１電極５Ｂにおいては金属膜５４または透明電極層５３に到達する穴、第２電極６Ｂにおいては接合金属層６２に到達する穴を形成して、それぞれの穴に貫通配線を設けることにより、中継層５５，６５の導電性によらずに電極５Ｂ，６Ｂのそれぞれに電気的に接続する外部端子が得られる。したがって、光変調素子にＴＭＲ素子を適用しつつ、電極の中継層を光変調素子と同時に形成することができる。
【０１２４】
〔第３実施形態〕
光の入出射側の反対側に一対の電極の両方を接続することのできる並設デュアルピン構造のスピン注入磁化反転素子（特許文献５，６参照）や磁壁移動素子（特許文献４，７参照）を光変調素子として備える反射型の空間光変調器についても、光変調素子と電極とを別ラインで製造することができる。以下、第３実施形態に係る空間光変調器について説明する。第１、第２実施形態と同じ要素については同じ符号を付し、説明を省略する。
【０１２５】
図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の第３実施形態に係る空間光変調器１０Ｃは、重ねられた２枚の基板（第１の基板、第２の基板）２，３Ａの間に、並設デュアルピン構造のスピン注入磁化反転素子を光変調素子１Ｂとして、２次元配列して備える反射型の空間光変調器である。したがって、図１１（ｂ）および上下を逆にして表す図１３に示すように、空間光変調器１０Ｃは、光変調素子１Ｂの上（光の入出射側）に直接に透明な基板２が設けられ、光変調素子１Ｂにおいて下側に並べて設けられた２つの磁化固定層１５，１３の下面に、一対の電極である第１電極（第１の配線）５Ｃ、第２電極（第２の配線）６Ｃが接続される。また、空間光変調器１０Ｃは、第１実施形態の変形例に係る空間光変調器１０Ａ（図５参照）と同様に、選択トランジスタ型のＭＲＡＭの回路構造を有する。したがって、空間光変調器１０Ｃは、光変調素子１Ｂのそれぞれを電極の一方（第２電極６Ｃ）に選択的に接続させることができるように、下側の基板３Ａの表層にＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）が形成され、トランジスタのゲートに接続するゲート電極７を備える。そのため、空間光変調器１０Ｃにおいては、第２電極６Ｃが、第１実施形態の変形例の第２電極６Ａと同様に、配線部６ｄと素子接続部６ｆとに分離して、それぞれトランジスタのソースとドレイン（図１１（ｂ）に「ｎ+」で表す基板３Ａのｎ+拡散層）に接続する。さらに、空間光変調器１０Ｃは、第１実施形態（図１（ｂ）参照）と同様に、基板２の側の光変調素子１Ｂ，１Ｂ間に絶縁層８１を、基板３Ａの側の第１電極５Ｃ、第２電極６Ｃ、ゲート電極７等の層間に絶縁層８２を、互いに分離して備え、厚さ方向における一定の領域に間隙を有する。
【０１２６】
また、図１１（ａ）に示すように、空間光変調器１０Ｃは、平面視で一端側（同図上端）におけるゲート電極７（端子部７ｅ2）を除いて左右上下対称であり、図１１（ｂ）は、左半分に横方向（Ｆ−Ｇ線）断面を表し、右半分に磁化固定層１３，１５のそれぞれにおける縦方向（Ｉ−Ｊ線、Ｋ−Ｌ線）断面を表す。空間光変調器１０Ｃは、光変調素子１Ｂの磁化固定層１３に接続する第２電極６Ｃの素子接続部６ｆの最上層の部分（適宜、素子接続部６ｆ2と称し、それ以外の基板３Ａ側の部分を素子接続部６ｆ1と称する）および第１電極５Ｃ（配線部５ｄ）が、素子接続部６ｆ2，６ｆ2同士、第１電極５Ｃ，５Ｃ同士で左右に（Ｘ方向に）対向して隣り合う。これは、空間光変調器１０Ｃにおいて、光変調素子１Ｂは、磁化固定層１３，１５の並び方向をＸ方向にして配置され、かつ、１個おきに左右反転させて配列されていることによる。
【０１２７】
空間光変調器１０Ｃは、第１実施形態の変形例に係る空間光変調器１０Ａ（図５参照）と同様に、基板３Ａ上の基板２の外側の領域で電極５Ｃ，６Ｃの両端およびゲート電極７の一端（端子部５ｅ2，６ｅ2，７ｅ2）が露出して、外部との接続端子になる。
【０１２８】
後記製造方法にて説明するように、空間光変調器１０Ｃは、第１、第２実施形態に係る空間光変調器１０，１０Ａ，１０Ｂと同様に、２枚の基板２，３Ａのそれぞれを土台として、光変調素子１Ｂ等の要素を形成して製造される。具体的には、基板２上に光変調素子１Ｂが形成されて光変調素子搭載基板２０Ｃ（図１２（ａ）、図１３参照）が製造され、表層にＭＯＳＦＥＴを形成された基板３Ａ上に、第２電極６Ｃ、ゲート電極７、および第１電極５Ｃが形成されて選択素子搭載基板３０Ｃ（図１２（ｂ）、図１３参照）が製造され、その後に光変調素子搭載基板２０Ｃと選択素子搭載基板３０Ｃが貼り合わされて空間光変調器１０Ｃが製造される。なお、図１３において、選択素子搭載基板３０Ｃは、光変調素子搭載基板２０Ｃとの接合面近傍の表層のみを示し、基板３Ａおよび第２電極６Ｃの配線部６ｄ等を省略する。以下、本実施形態に係る空間光変調器を構成する各要素を詳細に説明する。
【０１２９】
（光変調素子）
図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、光変調素子１Ｂは、面内に離間して並べられた２つの磁化固定層１３，１５のそれぞれの上に、中間層１２，１４を挟んで１つの磁化自由層１１を積層して備える。また、図１１（ａ）において、光変調素子１Ｂは、磁化固定層１３，１５およびその上の中間層１２，１４が設けられている領域に網掛けを付して表し、また、磁化自由層１１が設けられている領域は太線枠で表す。言い換えれば、光変調素子１Ｂは、磁化固定層１３／中間層１２／磁化自由層１１、磁化固定層１５／中間層１４／磁化自由層１１の各３層からなる２つのスピン注入磁化反転素子を磁化自由層１１で接続した構成である。また、光変調素子１Ｂはさらに、必要に応じて、磁化自由層１１の側（図１３における下側）に金属膜（下地膜）４１（図１４（ａ）、（ｂ）では省略）を備える。このような光変調素子１Ｂは、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、磁化固定層１５，１３に接続した電極５Ｃ，６Ｃから向きを変えて電流を供給されることにより、磁化自由層１１の、磁化固定層１３，１５のそれぞれの直上の領域とこれら２つの領域に挟まれた領域、すなわち全体の磁化方向が反転する（特許文献５，６参照）。
【０１３０】
したがって、光変調素子１Ｂは、例えば、これら２つのスピン注入磁化反転素子の部分（磁化固定層、中間層、磁化自由層の３層が積層された領域、以下、スピン注入磁化反転素子構造）を、好適に磁化反転させることのできる面積の１００ｎｍ×４００ｎｍ程度に形成しつつ、磁化自由層１１の平面視サイズを４００ｎｍ×４００ｎｍにして、光変調素子として好適な大きなサイズに形成することができる。特に、本実施形態において、光変調素子１Ｂは、磁化固定層１３と磁化固定層１５との間隔を大きく空けて形成されることが好ましく、具体的には、磁化固定層１３，１５間距離が、１００ｎｍ以上が好ましく、２００ｎｍ以上がより好ましい。一方、磁化固定層１３，１５は、１辺の長さが２００ｎｍ以上であることが好ましい。そのため、本実施形態においては、図１１に示すように、光変調素子１Ｂは、平面視で、磁化固定層１３，１５が互いの間隔を空け、かつそれぞれが当該光変調素子１Ｂ（磁化自由層１１）の外側へ拡張して、スピン注入磁化反転素子の部分の領域よりも大きな面積で形成されている。これは、後記するように、磁化固定層１３，１５上（図１１（ｂ）においては下）に同じ平面視形状で形成される接合金属層６６，５６と、第２電極６Ｃ（素子接続部６ｆ）、第１電極５Ｃとの接合面積を大きくして、接合され易くかつ信頼性を高くするためと、接合金属層６６，５６間距離を空けて製造時の熱圧着で短絡しないようにするためである。なお、図１４（ａ）、（ｂ）において、磁化固定層１３，１５は、スピン注入磁化反転素子構造の領域を示し、すなわち光変調素子１Ｂ（磁化自由層１１）の外側へ拡張した領域を省略して表す。
【０１３１】
磁化自由層１１、下地膜４１は、第１、第２実施形態における光変調素子１の磁化自由層１１、下地膜４１とそれぞれ同様の構造である。また、中間層１２，１４、磁化固定層１３，１５は、光変調素子１の中間層１２、磁化固定層１３とそれぞれ同様の構造である。ただし、磁化固定層１３と磁化固定層１５は、互いに逆向きの磁化方向に固定されるために、保磁力が磁化自由層１１の保磁力Ｈcfよりも十分に大きくかつ互いに異なる材料で形成されている、または、一方がＲｕ等の交換結合膜を挟まれた積層構造からなる。また、本実施形態においては、中間層１２，１４の一方または両方が、絶縁膜で形成されたＴＭＲ素子の障壁層であってもよい。障壁層は、ＭｇＯ，Ａｌ2Ｏ3，ＨｆＯ2のような絶縁体や、Ｍｇ／ＭｇＯ／Ｍｇのような絶縁体を含む積層膜からなり、その厚さは０．１〜２ｎｍとすることが好ましい。中間層１２，１４は、障壁層として同一の絶縁体かつ厚さで形成される場合は、磁化自由層１１と同様に一体の連続した膜にしてもよい。なお、図１１（ｂ）、図１３、および図１４（ａ）、（ｂ）において、中間層１２，１４、磁化固定層１３，１５はそれぞれ同じ厚さで表されているが、同じ厚さにすることを規定するものではない。
【０１３２】
また、空間光変調器１０Ｃにおいて、電極５Ｃ，６Ｃ間の抵抗値の変化により書込みエラーの検出をする場合には、光変調素子１Ｂが磁化反転で抵抗値が変化するように構成する。そのために、光変調素子１Ｂの２つのスピン注入磁化反転素子の抵抗値が互いに大きく異なるように、一方をＣＰＰ−ＧＭＲ素子に、他方をＴＭＲ素子にする、すなわち、例えば中間層１２を非磁性金属膜で、中間層１４を絶縁膜で形成すればよい（特許文献６参照）。
【０１３３】
（電極）
第１電極５Ｃおよび第２電極６Ｃは、第１、第２実施形態の電極５，６等と同様に、光変調素子１Ｂに電流を供給する一対の電極である。本実施形態においては、第１電極５Ｃは、第２電極６Ｃと同様に光の入出射側の反対側に設けられるので、金属電極材料で形成される。図１１（ａ）に示すように、第１電極５Ｃは、光変調素子１Ｂの磁化固定層１５に接続するために、磁化固定層１５の長辺方向（図１１（ａ）における縦方向）に延設したストライプ状の配線部５ｄと、その両端近傍の拡張部５ｅを有する。第２電極６Ｃは、第１実施形態の変形例（図５参照）の第２電極６Ａと同様に、光変調素子１Ｂの磁化固定層１３と基板３Ａ表層のトランジスタのドレインを接続する、光変調素子１Ｂ毎に設けられる素子接続部６ｆ、トランジスタのソースに接続する配線部６ｄ、およびその両端近傍の拡張部６ｅを有する。ゲート電極７は、第１実施形態の変形例と同様に、トランジスタのゲートに接続する、第２電極６Ｃの配線部６ｄと直交する配線部７ｄと、その一端（図１１（ａ）における上端）近傍の端子部（拡張部）７ｅ2を有する。空間光変調器１０Ｃにおいては、ゲート電極７は、図１１（ｂ）に示すように、配線部７ｄが第１電極５Ｃの配線部５ｄの直下に配置されるため、図１１（ａ）および図１２（ｂ）では端子部７ｅ2およびその近傍のみを図示する。
【０１３４】
第２電極６Ｃの素子接続部６ｆは、最上層（磁化固定層１３に接続する側、６ｆ2）が、同じ高さ位置に設けられる第１電極５Ｃの配線部５ｄに短絡しないように、磁化固定層１３とほぼ同じ（図１１、図１２においては一回り大きな）平面視形状に形成される。この素子接続部６ｆ2および第１電極５Ｃの配線部５ｄは、製造時に熱圧着で短絡しないように、第１実施形態に係る空間光変調器１０における第２電極６の配線部６ｄ，６ｄ間と同様に、互いの間隔が１００ｎｍ以上であることが好ましく、２００ｎｍ以上がより好ましい。
【０１３５】
図１３に示すように、第１電極５Ｃは、第１実施形態に係る空間光変調器１０の第２電極６と同様に、基板３Ａ上に積層して形成される金属電極層５１および接合金属層５２、ならびに基板２上の光変調素子１Ｂの磁化固定層１５上（図１１（ｂ）においては下）および接合部５ｅ1に形成される接合金属層５６からなる。第２電極６Ｃは、素子接続部６ｆおよび拡張部６ｅが、基板３Ａ上に積層して形成される金属電極層６１および接合金属層６２、ならびに基板２上の光変調素子１Ｂの磁化固定層１３上および接合部６ｅ1に形成される接合金属層６６からなり、配線部６ｄが金属電極層６１からなる。また、接合部５ｅ1，６ｅ1に形成される接合金属層（接合部材）５６，６６の下地に、光変調素子１Ｂの磁化固定層１３／中間層１２または磁化固定層１５／中間層１４と同じ層構造の中継層５５Ｂ，６５Ｂが形成される（中継層５５Ｂは、図１３においては図示せず）。ゲート電極７は、配線部７ｄが第２電極６Ｃの配線部６ｄと、端子部７ｅ2（図１３においては図示せず）が端子部６ｅ2と、それぞれ同一の層構造で形成される。なお、図１２（ｂ）においては、上側に積層される接合金属層５２，６２を示し、また、配線部６ｄ（金属電極層６１）およびゲート電極７の配線部７ｄ（端子部７ｅ2以外）は、絶縁層８２で覆われているため、破線で表す。
【０１３６】
なお、光変調素子搭載基板２０Ｃにおける接合金属層５６，６６および選択素子搭載基板３０Ｃにおける接合金属層５２，６２は、第１実施形態（図３参照）と同様に、周囲（絶縁層８１および絶縁層８２の各表面）から突出して形成される。特に本実施形態においては、後記するように、接合金属層５６と接合金属層６６は分けて形成されるので、それぞれの上面の高さ位置の差も含めて算術平均粗さＲａが２０ｎｍ以下になるように、磁化固定層１５，１３の厚さの差等に応じて厚さを調整することが好ましい。
【０１３７】
以上のことから、図１１（ｂ）における下から、第１電極５Ｃは、金属電極層５１／接合金属層５２の２層構造からなり、配線部５ｄが、光変調素子１Ｂの磁化固定層１５の直下において、接合金属層５２に接合金属層５６が接合して、断面視が凸字状に厚く形成される。同様に、拡張部５ｅが接合部５ｅ1において、接合金属層５２に接合金属層５６が接合する。第２電極６Ｃは、素子接続部６ｆおよび拡張部６ｅが、金属電極層６１／接合金属層６２の２層構造からなり、素子接続部６ｆが、光変調素子１Ｂの磁化固定層１３の直下（６ｆ2）において、接合金属層６２に接合金属層６６が接合して厚く形成される。同様に、拡張部６ｅが接合部６ｅ1において、接合金属層６２に接合金属層６６が接合する。また、配線部６ｄが金属電極層６１の単層構造である。なお、空間光変調器１０Ｃにおいて、接合部５ｅ1，６ｅ1では電気的な接続を要しないので、接合金属層５６，６６の下地に設けられる中継層５５Ｂ，６５Ｂが、絶縁膜を備えていてもよい。
【０１３８】
（絶縁層）
本実施形態に係る空間光変調器１０Ｃにおいて、絶縁層８１は、第１実施形態に係る空間光変調器１０と同様、光変調素子１Ｂを保護するために、光変調素子１Ｂ，１Ｂ間、ならびに光変調素子１Ｂにおける磁化固定層１３，１５間および中間層１２，１４間に設けられる。絶縁層８２は、第１実施形態の変形例に係る空間光変調器１０Ａと同様に、選択素子搭載基板３０Ｃにおける層間を絶縁するために設けられる。また、絶縁層８１および絶縁層８２は、第１実施形態と同様に、磁化固定層１５，１３に積層された接合金属層５６，６６、および接合金属層５２，６２が、それぞれ当該絶縁層８１，８２の表面から突出するように形成される。
【０１３９】
本実施形態に係る空間光変調器１０Ｃは、第１実施形態の変形例に係る空間光変調器１０Ａと同様に、ゲート電極７が電極５Ｃ，６Ｃのように、接合部を有して接合面積を増やしてもよく、また、両端に端子部（拡張部）７ｅ2を有してもよい。また、空間光変調器１０Ｃは、電極５Ｃ，６Ｃの配線部５ｄ，６ｄが平行に設けられてもよい。あるいは、空間光変調器１０Ｃは、第１実施形態に係る空間光変調器１０（図１、図２参照）と同様に、トランジスタを備えない構成としてしてもよい。具体的には、空間光変調器１０Ｃは、基板３Ａに代えて基板３を備え、光変調素子１Ｂの磁化固定層１３が直接に第２電極６Ｃの配線部６ｄに接続されるように、第２電極６Ｃが、素子接続部６ｆを配線部６ｄに直接に接続した構成になる（図示せず）。
【０１４０】
〔空間光変調器の製造方法〕
第３実施形態に係る空間光変調器の製造方法について、その一例を、図１２および図１１３を参照して説明する。本実施形態に係る空間光変調器１０Ｃは、第１実施形態と同様に、光変調素子１Ｂ、電極５Ｃ，６Ｃおよびゲート電極７を、それぞれ基板２または基板３Ａに形成してから（光変調素子搭載基板製造工程、選択素子搭載基板製造工程）、基板２（光変調素子搭載基板２０Ｃ、図１２（ａ）参照）と基板３Ａ（選択素子搭載基板３０Ｃ、図１２（ｂ）参照）を貼り合わせて（基板接合工程）製造される。
【０１４１】
（光変調素子搭載基板製造工程）
基板２上に、光変調素子１Ｂ、および電極５Ｃ，６Ｃの接合部５ｅ1，６ｅ1を形成する工程について説明する。光変調素子１Ｂは、次のように、磁化自由層１１、および磁化自由層１１，１１間の絶縁層８１を形成した後に、中間層１２／磁化固定層１３／接合金属層６６、中間層１４／磁化固定層１５／接合金属層５６をそれぞれ形成する。
【０１４２】
まず、基板２上に、下地膜４１および磁化自由層１１を形成する金属膜および磁性膜を連続して成膜し、引き続いて、厚さ１〜５ｎｍのＭｇＯ膜をさらに積層する。そして、ＭｇＯ膜の上に光変調素子１Ｂ（磁化自由層１１）の形状のレジストパターンを形成し、ＭｇＯ膜ならびにその下の磁化自由層１１および下地膜４１をエッチングして基板２を露出させる。この上から、磁化自由層１１上のＭｇＯ膜の上面の高さに合わせてＭｇＯ膜（絶縁層８１）をさらに成膜し、レジストパターンをその上のＭｇＯ膜ごと除去する（リフトオフ）。これにより、基板２上に、下地膜４１、磁化自由層１１、および磁化自由層１１，１１間のＭｇＯからなる絶縁層８１が形成され、さらにその上に、ＭｇＯ膜が表面全体に平坦に形成される。このＭｇＯ膜上に、ＳｉＯ2膜を、磁化自由層１１上におけるＭｇＯ膜との合計で、中間層１２と磁化固定層１３または中間層１４と磁化固定層１５の合計の厚い方に合わせた厚さに成膜する。
【０１４３】
ＳｉＯ2膜上に、磁化固定層１３が形成される領域を空けたレジストパターンを形成し、ＳｉＯ2膜、ＭｇＯ膜をエッチングして磁化自由層１１を露出させる。この上から、中間層１２、磁化固定層１３、および接合金属層６６を順次成膜して、絶縁膜のエッチング跡に埋め込んで形成し、レジストパターンをその上の積層膜ごと除去する（リフトオフ）。同様に、磁化固定層１５が形成される領域、および電極５Ｃ，６Ｃの接合部５ｅ1，６ｅ1の形状を空けたレジストパターンにより、中間層１４、磁化固定層１５、中継層５５，６５、および接合金属層５６（接合部６ｅ1においては接合金属層６６）を形成する。
【０１４４】
このように、磁化自由層１１（磁性膜）上に設けられる絶縁膜は、下層（磁化自由層１１側）の厚さ１〜５ｎｍを、その上の絶縁膜（ＳｉＯ2）に対してエッチング選択性の低い絶縁材料（ＭｇＯ）で形成した２層膜とすることが好ましい。このような構造にすることで、上のＳｉＯ2膜をＲＩＥのような加工ダメージの小さいエッチングで除去して、下のＭｇＯ膜をエッチングストッパ膜として界面で正確にエッチングを停止することができ、その後にイオンミリングのような特にエッチング異方性の高い方法でエッチングして、磁化自由層１１上のＭｇＯ膜を完全に除去する。エッチング異方性の高いエッチングは加工ダメージが大きいが、厚さ５ｎｍ以下の薄膜の除去であるので、その下の磁化自由層１１へのダメージが抑えられる。このような方法により、磁化自由層１１表面に段差が生じたり、加工ダメージで特性が変化することなく、磁化固定層１３，１５等を埋め込む穴を絶縁膜に形成することができる。このような絶縁膜の組合せの例として、上の層がＳｉＯ2であれば、その下のエッチングストッパ膜としてＭｇＯ、Ｓｉ窒化物、Ａｌ2Ｏ3が、上の層がＳｉ窒化物であれば、エッチングストッパ膜としてＭｇＯが適用され得る。
【０１４５】
なお、磁化自由層１１，１１間に設けられる絶縁層８１について、前記では、その全体を磁化自由層１１上のエッチングストッパ膜と同じＭｇＯで形成したが、エッチングストッパ膜と同様、上層の少なくとも厚さ１ｎｍがＭｇＯ膜であればよく、下層をＳｉＯ2やＳｉ窒化物で形成してもよい。さらにその下の基板２表面にＭｇＯ膜等のエッチングストッパ膜を設けることで、磁化自由層１１についても磁化固定層１３，１５等と同様に、磁化自由層１１，１１間の絶縁層８１を形成した後に下地膜４１および磁化自由層１１を埋め込んで形成することができる。詳しくは、まず、基板２上に、厚さ１ｎｍ以上のＭｇＯ膜、ＳｉＯ2膜、厚さ１〜５ｎｍのＭｇＯ膜を順次成膜して積層する。その上に磁化自由層１１が形成される領域を空けたレジストパターンを形成し、最上層のＭｇＯ膜をイオンミリング等で除去した後、ＳｉＯ2膜を、最下層のＭｇＯ膜をエッチングストッパ膜にしてＲＩＥ等で完全に除去する。この上から、下地膜４１、磁化自由層１１、およびエッチングストッパ膜としてＭｇＯ膜を順次成膜し、レジストパターンを除去する。このとき、磁化自由層１１上のＭｇＯ膜は、厚さを、先に成膜した磁化自由層１１，１１間の最上層のＭｇＯ膜の厚さ以下とし、また、上面全体で平坦になるように調整する。このような方法であれば、エッチング面が荒れず、下地が平滑なので、磁化自由層１１等の特性が劣化しない。なお、基板２がＳｉＯ2に対してエッチング選択性の低い絶縁材料であれば、最下層のＭｇＯ膜は不要である。
【０１４６】
また、中間層１２，１４の少なくとも一方に、ＭｇＯやＡｌ2Ｏ3を適用する場合は、エッチングストッパ膜として、これらの絶縁膜を中間層１２，１４の厚さで形成してもよい。例えば中間層１４にＭｇＯ膜を適用した場合は、中間層１４／磁化固定層１５／接合金属層５６を形成する際に、エッチングストッパ膜（ＭｇＯ膜）上のＳｉＯ2膜をＲＩＥ等で除去した後、ＭｇＯ膜を残したまま、その上に磁化固定層１５、接合金属層５６を成膜すればよい。
【０１４７】
このような方法により、基板２上に光変調素子１Ｂおよび電極５Ｃ，６Ｃの接合部５ｅ1，６ｅ1が形成され、さらに、光変調素子１Ｂの磁化固定層１３，１５上および接合部５ｅ1，６ｅ1で、接合金属層５６，６６がその上面の高さ位置を揃えて突出して形成された光変調素子搭載基板２０Ｃが得られる。接合金属層５６，６６の、周囲（絶縁層８１上面）からの突出した高さおよび上面の表面粗さは、第１実施形態の光変調素子搭載基板２０と同様である。なお、電極５Ｃ，６Ｃの接合部５ｅ1，６ｅ1は、磁化固定層１５等と同時に形成したが、磁化固定層１３等と同時に形成してもよく、あるいは、磁化固定層１３、磁化固定層１５のそれぞれの形成時に分けて形成してもよい。
【０１４８】
（選択素子搭載基板製造工程）
基板３Ａにトランジスタを形成し、その上に、金属電極層６１としてＣｕ等で、第２電極６Ｃの配線部７ｄおよび素子接続部６ｆ1ならびにゲート電極７の配線部７ｄを形成し、また、これらの電極間を埋める絶縁層８２を形成して、上面を研削、研磨して、平滑化するまでの工程は、第１実施形態の変形例に係る空間光変調器１０Ａの選択素子搭載基板３０Ａ（図６（ｂ）、図７参照）と同様である。
【０１４９】
平滑化した面上に、第２電極６Ｃの素子接続部６ｆ2および拡張部６ｅ、ゲート電極７の端子部７ｅ2、ならびに第１電極５Ｃが形成される領域（図１２（ｂ）にハッチングを付して示す領域）を空けたレジストパターンを形成し、この上から、金属電極層６１，５１および接合金属層６２，５２として、それぞれの金属電極材料を順次成膜して、レジストパターンを除去する（リフトオフ）。
【０１５０】
このような方法により、表層にトランジスタが形成された基板３Ａ上に、電極５Ｃ，６Ｃおよびゲート電極７が形成され、さらに第１電極５Ｃ、第２電極６Ｃの素子接続部６ｆおよび拡張部６ｅ、ゲート電極７の端子部７ｅ2が周囲から突出して形成された選択素子搭載基板３０Ｃが得られる。接合金属層５２，６２の、周囲（絶縁層８２上面）からの突出した高さおよび上面の表面粗さは、第１実施形態の電極形成基板３０と同様である。
【０１５１】
（基板接合工程）
光変調素子搭載基板２０Ｃと選択素子搭載基板３０Ｃを貼り合わせて空間光変調器１０Ｃを完成させる工程は、接合金属層５２，６２、接合金属層５６，６６の金属材料に応じた熱圧着条件にて、第１実施形態と同様に行うことができる。
【０１５２】
空間光変調器１０Ｃは、第１実施形態に係る空間光変調器１０と同様に、接合面の上下両側の一定の厚さの領域に、絶縁層８１，８２のいずれもない間隙が形成され、すなわち、上（基板２）側に設けられた絶縁層８１の下の、第１電極５Ｃおよび絶縁層８２との間に間隙を有する。そのために、第１実施形態の第２電極６のように、第１電極５Ｃの側面および配線部５ｄの上面（光変調素子１Ｂとの接続領域を除く）、ならびに第２電極６Ｃの素子接続部６ｆ2の側面が露出している。
【０１５３】
このように、並設デュアルピン構造のスピン注入磁化反転素子を光変調素子１Ｂとして備える空間光変調器１０Ｃについても、一対の電極を上下に接続する第１実施形態に係る空間光変調器１０等と同様に、基板２，３Ａのそれぞれに光変調素子１Ｂと電極５Ｃ，６Ｃ等とを別ラインで形成して、後から貼り合わせて製造することができる。特に、工程が煩雑な光変調素子１Ｂのみを一方の基板（基板２）に形成するので効率に優れ、また、基板３Ａ上の電極５Ｃ，６Ｃとの接合部材（接合金属層５６，６６）を磁化固定層１５，１３等と同時に形成するので、工程数やパターン数を増やす必要がない。
【０１５４】
〔第３実施形態の変形例〕
第３実施形態に係る空間光変調器は、第１実施形態の変形例に係る空間光変調器１０Ａと同様に、原子拡散接合により製造することもできる。この場合は、光変調素子搭載基板２０Ｃにおいて、光変調素子１Ｂの磁化固定層１３，１５上に、接合金属層６６，５６に代えて、保護膜４２，４２を設けて、上面全体を絶縁層８１と共に平坦にかつ平滑に形成する。特に、磁化固定層１３，１５のそれぞれの上に積層される保護膜４２，４２は、中間層１２と磁化固定層１３、中間層１４と磁化固定層１５のそれぞれの合計の厚さに差がある場合に、この差を相殺するようにそれぞれの厚さを調整する。また、選択素子搭載基板３０Ｃにおいては、第１電極５Ｃ、ならびに第２電極６Ｃの素子接続部６ｆ2および拡張部６ｅを、金属電極層５２Ａ，６２Ａで平滑な上面に形成する（図７参照）。そして、光変調素子搭載基板２０Ｃの接合部５ｅ1，６ｅ1に接合金属層５６，６６や金属膜５６Ａのような金属材料を設ける必要がなく、絶縁層８１を接合部材として、選択素子搭載基板３０Ｃの接合部５ｅ1，６ｅ1に設けられた金属電極層５２Ａ，６２Ａに接合させることができる。さらに、光変調素子１Ｂ，１Ｂ間（磁化固定層１５，１５間）の絶縁層８１が、配線部５ｄ（金属電極層５２Ａ）に接合するので、接合面積がいっそう増加する。また、磁化固定層１３，１５や、第２電極６Ｃの素子接続部６ｆ2、第１電極５Ｃの配線部５ｄが、平面視サイズを小さく形成されてもよく、また、短絡しない間隔で設けられていればよいので、画素が微細化され易い。
【０１５５】
さらに、空間光変調器１０Ａの光変調素子１Ａと同様、光変調素子１Ｂの磁化自由層１１、磁化固定層１３，１５に耐熱性の低いＲＥ−ＴＭ合金を適用することができる。ただし、磁化自由層１１にＲＥ−ＴＭ合金を適用する場合は、加工ダメージを与えないように、中間層１２，１４をＭｇＯまたはＡｌ2Ｏ3で形成した同一構造とし、これをエッチングストッパ膜として、除去しないで光変調素子１Ｂを形成する。また、磁化自由層１１，１１間の絶縁層８１を形成した後に、下地膜４１、磁化自由層１１、中間層１２，１４（エッチングストッパ膜）を成膜して埋め込んで形成する。
【０１５６】
また、空間光変調器１０Ｃは、接合面が、光変調素子１Ｂ（磁化固定層１３，１５）と電極６Ｃ，５Ｃとの間に限られない。例えば、第２実施形態に係る空間光変調器１０Ｂ（図８参照）のように基板２に代えて基板３Ａよりも大きな基板２Ｂを適用し、光変調素子搭載基板２０Ｃにさらに、第１電極５Ｃ、第２電極６Ｃの素子接続部６ｆ2および拡張部６ｅ、ならびにゲート電極７の拡張部（図示せず）を形成して、選択素子搭載基板３０Ｃの上面に形成した接合部５ｅ1，６ｅ1等と接合してもよい。これにより、光の入出射側の反対側である下面に電極の端子部を設けた構造になる（図８（ｂ）参照）。また、この場合は、光変調素子搭載基板２０Ｃにおいて、光変調素子１Ｂから接合面までの距離が長い（厚みが大きい）ので、接合面をＣＭＰ等により研磨することができる。そこで、選択素子搭載基板３０Ｃの接合面と共に、算術平均粗さＲａを１ｎｍ以下に平滑化することにより、水酸基接合（特許文献１１参照）による低温での接合を行うこともできる。
【０１５７】
第３実施形態に係る空間光変調器においては、光変調素子に、磁性体を細線状に形成した磁性細線を備えた磁壁移動素子を適用することができる（特許文献４，７参照）。磁性細線は、その細線方向に区切る磁壁が生成している状態において、細線方向に電流が供給されると、電流と逆向きに磁壁が移動するため、磁壁が移動した領域で磁化方向が変化する。以下、磁壁移動素子を適用した光変調素子について説明する。
【０１５８】
（光変調素子）
図１４（ｃ）、（ｄ）に示すように、光変調素子１Ｃは、細線状の磁性細線１１Ａが、細線方向に離間した２つの磁化固定層１３，１５上に積層されてなる。したがって、光変調素子１Ｃは、並設デュアルピン構造のスピン注入磁化反転素子である光変調素子１Ｂ（図１４（ａ）、（ｂ）参照）から、中間層１２，１４を除いた構造であるといえる。あるいは、光変調素子１Ｃは、磁化固定層１３，１５とその直上の領域の磁性細線１１Ａとが磁気的に結合するのであれば、光変調素子１Ｂの中間層１２，１４と同じ箇所に、非磁性金属からなる膜を備えていてもよい。このような光変調素子１Ｃは、図１４（ｃ）、（ｄ）に示すように、光変調素子１Ｂと同様に、磁化固定層１５，１３に接続した電極５Ｃ，６Ｃから向きを変えて電流を供給されることにより、磁性細線１１Ａの磁化方向が反転する。したがって、第３実施形態に係る空間光変調器１０Ｃの光変調素子１Ｂを光変調素子１Ｃに置き換えることができる。また、このような空間光変調器は、中間層１２，１４の成膜を除いて、空間光変調器１０Ｃと同様の方法で製造することができる。ただし、後記するように、光変調素子１Ｃにおいては、磁性細線１１Ａの一部の領域のみが磁化反転する。
【０１５９】
磁性細線１１Ａは、光変調素子１，１Ｂの磁化自由層１１と同様の磁性材料を適用することができる。また、光変調素子１Ｃにおいては、スピン注入磁化反転ではなく、磁性細線１１Ａ中の磁壁移動により磁化方向が反転するため、磁性細線１１Ａが、図１４（ｃ）、（ｄ）における横方向を細線方向とする細線状に形成される。詳しくは、磁性細線１１Ａは、細線方向にのみ磁区が分割され易いように、厚さ７０ｎｍ以下、幅（細線幅、図１４（ｃ）、（ｄ）における紙面垂直方向長）３００ｎｍ以下であることが好ましく、厚さおよび幅に対して十分に長い細線状に形成される。なお、前記よりも厚さや幅の大きい磁性細線は、幅方向等にも磁区が分割されて複数形成され易いが、外部磁界を印加することにより、細線方向にのみ磁区が分割された状態にすることができる。磁性細線１１Ａは、下側に磁化固定層１３，１５が設けられていない細線方向中央部（磁化反転領域１１SW）に限定して磁化反転するため、この領域の長さが入射光の回折限界以上であることが好ましい。また、磁性細線１１Ａは、幅が入射光の回折限界以上であることが好ましく、また、厚い程カー回転角が大きいが、前記した通り、磁区が幅方向等にも磁区が分割され易くなる。また、磁性細線１１Ａの厚さと幅の積に比例して書込みに必要な電流が大きくなる。したがって、１画素をより大きくするために、２個以上の光変調素子１Ｃを磁性細線１１Ａの細線幅方向に並べて、電極６Ｃ，５Ｃに並列に接続して設けてもよい（図示せず）。
【０１６０】
磁化固定層１３，１５は、光変調素子１Ｂの磁化固定層１３，１５と同様の磁性材料を適用することができる。光変調素子１Ｃにおいて、磁化固定層１３，１５は、磁性細線１１Ａの両端近傍の領域における磁化方向を固定するために下面に接続される。したがって、磁化固定層１３，１５は、それぞれ磁化方向が保持される形状（平面視サイズおよび厚さ）、かつその直上の領域において、磁性細線１１Ａを当該磁化固定層１３，１５と一体に同じ磁化方向に固定する厚さに形成される。光変調素子１Ｃにおいて、磁性細線１１Ａの磁化固定層１３，１５の直上の領域（磁化反転領域１１SW外）は、磁化反転させないので、平面視サイズの上限が規定されないが、光変調しない開口領域外であるので、画素サイズや開口率に応じて設計される。また、隣り合う光変調素子１Ｃ，１Ｃの磁化固定層１３，１５間が短絡しないように、光変調素子１Ｂの磁化固定層１３，１５と同様に製造時の接合方法に応じて間隔が設計される。また、光変調素子１Ｃは、光変調素子１Ｂ（図１１、図１３参照）と同様に、磁化固定層１３，１５が平面視で磁性細線１１Ａの外側へ、細線方向や幅方向に張り出して大きく形成されていてもよい。
【０１６１】
以上のように、第３実施形態およびその変形例に係る空間光変調器によれば、第１実施形態と同様に、画素（光変調素子）を挟む２枚の基板のそれぞれに別ラインで光変調素子と電極を形成することができ、特に一方の基板には光変調素子のみが形成されるので、製造においてＴＡＴを短縮することができ、また、２枚の基板を強固に接合することができる。
【０１６２】
以上、本発明の空間光変調器を実施するための各実施形態について述べてきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１６３】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  空間光変調器
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  光変調素子
１１    磁化自由層
１１Ａ  磁性細線
１２，１４  中間層
１３，１５  磁化固定層
２，２Ｂ  基板（第１の基板）
３，３Ａ，３Ｂ  基板（第２の基板）
４１    下地膜（金属膜）
４２    保護膜（金属膜）
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ  第１電極（第１の配線）
５ｅ    拡張部
５ｅ1   接合部（幅広部）
５１    金属電極層
５２    接合金属層
５２Ａ  金属電極層
５３    透明電極層
５４    金属膜
５５    中継層
５６    接合金属層
５６Ａ  金属膜
６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ  第２電極（第２の配線）
６ｅ    拡張部
６ｅ1   接合部（幅広部）
６１    金属電極層
６２    接合金属層
６２Ａ  金属電極層
６３    透明電極層
６４    金属膜
６５，６５Ｂ  中継層
６６    接合金属層
７      ゲート電極
８１，８２  絶縁層
【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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