(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された複数の光導波路と、前記光導波路の交点に形成された溝と、前記溝の中に封入された液体と、前記溝の周辺に配置されたヒータと、前記ヒータの上に形成されて該ヒータに電気的に接続されたソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、及びＳｉ1-XＧeX（０＜Ｘ＜１）（Ｘ：原子組成比）を有する半導体層を備えた薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタの前記ドレイン電極と前記ゲートに電気信号を印加することにより前記ヒータを加熱して前記液体を移動させることによって、前記導波路中の光信号をスイッチングすることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
請求項１において、
前記液体が屈折率整合液を有することを特徴とする光スイッチ。
【請求項３】
請求項１において、
前記液体が液体金属を有することを特徴とする光スイッチ。
【請求項４】
請求項１において、
前記光導波路が石英系であることを特徴とする光スイッチ。
【請求項５】
請求項１において、
前記薄膜トランジスタが逆スタガ構造を有することを特徴とする光スイッチ。
【請求項６】
請求項１において、
前記薄膜トランジスタが正スタガ構造を有することを特徴とする光スイッチ。
【請求項７】
請求項１において、
前記薄膜トランジスタがコプラナー構造を有することを特徴とする光スイッチ。
【請求項８】
請求項１において、
前記薄膜トランジスタの前記ゲート絶縁膜が高誘電率と低誘電率の積層となっていることを特徴とする光スイッチ。
【請求項９】
請求項１において、
前記光導波路のクラッド表面に複数の前記ヒータがアレイ状に形成され、前記薄膜トランジスタと電気的に接続されていることを特徴とする光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、光通信システム等における光路設定や切替に用いられる光スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から基板中に設けられた複数の光導波路をスイッチングすることにより、光路を設定、切替をするデバイスが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１３３９３２号公報
例えば、特許文献１に記載されているように、複数の光導波路が交差し、その交差点に所定の角度を成す管路を形成し、その管路に光を透過・反射させる部品を設置することにより光路を設定、切替する方法が提案されている。
【０００４】
この特許文献１では、光を透過・反射させる部品として液体を用いている。具体的に、例えばシリコーンオイルなどの屈折率整合液を用いることが提案されている。管路の周辺にヒータを形成し、そのヒータに電流を供給し発熱させ、液体の界面張力を変化させ、液体を移動することにより光のスイッチングを行っている。
【０００５】
【特許文献２】
特開平１０−９０７３５号公報
また、特許文献２に記載されているように、少なくとも二つの光導波路の交点に間隙を形成し間隙内に流体を充填している。流体をヒータにより加熱し、流体に泡を発生し、流体が移動することにより、光のスイッチングを行うことが提案されている。
【０００６】
特に、特許文献１では、ｍ本の光導波路とｎ本の光導波路の交差点にヒータを配し、そのヒータに電力を供給するために、ｍ本＋ｎ本の電気配線を二層配線によって形成することが記載されている。
【０００７】
この特許文献１では、図８に示すような回路構成を提案しており、下層電気配線35と上層電気配線36との交点に位置する加熱抵抗器32とダイオード33とを備えたヒータ回路31とから構成されている。この場合、所望のヒータ回路31を駆動するためには、所望の下層電気配線35及び上層電気配線36を選択し、選択されたヒータ回路31に電圧を加えている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、特にｍ本＋ｎ本の電気配線でヒータ回路を駆動する場合、クロストークにより指定したヒータ回路以外に電力が供給され、光スイッチを誤作動させてしまうという問題点がある。
【０００９】
例えば、図８に示す回路構成でヒータ回路31を駆動させる場合、下層電気配線35の中央線と上層電気配線36の中央線との間に電圧を印加させている。しかし、ヒータ回路31以外に、例えば図８の点線で示すような電流パスが存在する。このため、所望のヒータ回路31以外のヒータ回路が作動してしまう。
【００１０】
そこで本発明では、所望のスイッチを作動できる、信頼性が高く高集積の光スイッチを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、所望の光スイッチを駆動するためにヒータを電気的にセレクトする光スイッチを提供するものである。
【００１２】
図１は、本発明の回路模式図であって、ヒータ１に光スイッチとしての薄膜トランジスタ(TFT：Thin Film Transistor)２を配し、ゲート電極配線３を新たに加えた。このゲート電極配線３とドレイン電極配線４をセレクトし、ドレイン電極配線４からヒータ１に電力を供給することにより所望の光スイッチを駆動することが可能になる。特に、TFT2を光導波路基板上に直接形成することにより、高集積で信頼性の高い光スイッチをコンパクトに製造できる。
【００１３】
図２は本発明の光スイッチの斜視模式図、図３はそのＡ−Ａ'断面模式図であって、この光スイッチデバイスを形成するために、まず、基板７上に光導波路５のクラッド22を形成する。基板７としては石英やSi基板などを用いる。光導波路５の形成は、最初に、基板７上に下部クラッド８を形成する。
【００１４】
クラッドの形成方法としては、スパッタリング、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)、FHD(Flame Hydrosis Deposition)などがある。スパッタリング法の場合、SiO2あるいはSiO2とGeO2やTiO2の混合物をターゲットとして用いArなどの希ガスとO2を混合しRF(Radio Frequency)高周波放電し成膜する。成膜後、O2雰囲気中で1000℃以上の温度で熱処理する。
【００１５】
ついで、コア９の形成では、SiO2とGeO2やTiO2の混合比を変えたターゲットを用いて、Arなどの希ガスとO2を混合してRF高周波放電し成膜する。成膜後、1000℃以上の温度で熱処理する。さらに、コア9のマスクとなる薄膜（例えばWSi）を、スパッタリング法などで成膜し、ホトレジスト工程によりレジストパターンを形成した後、該マスクとなる薄膜をエッチングし、この薄膜をマスクとして、RIE(Reactive Ion Etching)によりコア9を加工する。
【００１６】
さらに、1000℃以上の熱処理を加え、その後、上部クラッド10を下部クラッドと同様な方法で形成する。
【００１７】
光導波路５をPECVDを用いて形成する場合、SiH4、GeH4、Si(O(C2H5))4、Ge(O(C2H5))4、O2などを原料ガスとして、成膜室に導入し、RF放電を行い、原料ガスを分解し、成膜する。PECVD法の場合、各種ガスの流量を制御することにより、屈折率を制御することができるため、フィードバックが可能である。PECVD法で成膜したクラッドおよびコアとも、スパッタリング法と同様に1000℃以上の熱処理を加え屈折率を安定化する。また、コアについては、前述と同様なパターニング法で加工する。
【００１８】
光導波路５をFHD法で成膜する際には、下部クラッド８としてSiO2の粉末あるいはSiO2やGeO2粉末の混合物を基板上に塗布し、その後、火炎により溶融成膜する。コア９も、SiO2粉末やGeO2粉末やTiO2粉末の混合物を塗布し、火炎により溶融成膜する。コアについても前述と同様なパターニング法で加工する。さらに、上部クラッド10を下部クラッド８と同様な方法でFHD法しより成膜する。石英基板の場合、基板上に直接コアを形成し、その後、上部クラッド10を形成することも可能である。
【００１９】
コア9及びクラッド8,10の形成後、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法で表面を平滑にする。ついで、ヒータ膜１を形成する。この方法としては、例えば、TaN膜、TaSi2膜などをスパッタリング法により形成し、ホトリソグラフィー工程によりパターン化する。その後、ヒータ膜を熱処理し安定化する。
【００２０】
この上に、TFTを形成する。TFTは逆スタガ、正スタガ、コプラナ−構造などがある。図２及び図３では、逆スタガ構造の斜視模式図とその断面模式図を示している。
【００２１】
逆スタガ構造の場合、まず、ヒータ膜１上に、コモン電極配線６とヒータ膜１とソース電極17とのコンタクト電極11とを形成する。これらの電極6,11にはAl、Cr、Mo、Ta、Ti、Ｗ、Nb、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Au及びそれらの合金を有するものである。また、コンタクト特性及び電気導電度を向上するため、異なる種類の金属膜を積層してもよい。これらの材料をスパッタリング法あるいは蒸着法で成膜し、フォトリソグラフィー工程でパターニングする。この際、コモン電極配線６及びコンタクト電極11はヒータ膜１と電気的に接続する。
【００２２】
この上に層間絶縁層12を形成する。層間絶縁層12としては窒素あるいは酸素を含有するSi膜などがある。この膜の形成法としては、PECVD法などがある。窒素を含むSi膜はSiH4とNH3やN2などを原料ガスとし、これらにH2やArなどの希ガスを加えてもよい。また、酸素を含むSi膜は、SiH4、Si(O(C2H5))4、O2などを原料ガスとして、成膜室に導入し、RF放電を行い、原料ガスを分解し、成膜する。
【００２３】
この上にゲート電極配線３を形成する。ゲート電極配線３にはAl、Cr、Mo、Ta、Ti、Ｗ、Nb、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Au及びそれらの合金を有するものである。また、コンタクト特性及び電気導電度を向上するため、異なる種類の金属膜を積層してもよい。これらの材料をスパッタリング法あるいは蒸着法で成膜し、フォトリソグラフィー工程でパターニングする。
【００２４】
この上に、ゲート絶縁層13、半導体層14、コンタクト層15を成膜する。ゲート絶縁層13としては窒素あるいは酸素を含有するSi膜などがある。また、ゲート絶縁層13として高誘電率の膜23と低誘電率の膜24を積層してもよい。
【００２５】
半導体層14は、本発明では、特に、Si1-XGeX膜(0<X<1；X:原子組成比)を用いた。Si1-XGeX膜は、低温成膜により結晶化しやすく、移動度を高くできるため特にヒータ１に供給する電力を、比較的小さいTFT素子２で実現することができる。このため、光導波路５を高集積化しやすく、４×４以上の大規模な光スイッチをコンパクトに作製することができる。また、Xを増加すると、TFT素子２のオフ電流が小さくなるため、好ましくは0<X≦0.2、さらに好ましくは0.01≦X≦0.1であることが適当である。
【００２６】
コンタクト層15にはＰなどのVI族元素あるいはＢなどのIII族元素をドープしたSi膜やSi1-XGeX膜を適用する。これらの膜13,14,15の形成方法には、PECVD法、熱CVD法、反応熱CVD法などがある。窒素を含むSi膜13はSiH4とNH3やN2などを原料ガスとし、これらにH2やArなどの希ガスを加えてもよい。これらのガスを成膜室に導入しPECVD法などにより分解して成膜する。Si1-XGeX膜14は、SiH4、Si2H6などのSinH2n+2(n:整数)、SiF4、GeH4などGenH2n+2(n:整数)、GeF4やF2、H2、Arなどの希ガスを混合しPECVD法、熱CVD法、反応熱CVD法などで形成する。また、Ｐを含有するSi膜15は、PH3とSinH2n+2と混合しPECVD法、熱CVD法、反応熱CVD法などにより形成する。
【００２７】
ついで、フォトリソグラフィー法によりコンタクト層15、半導体層14を島状に加工し、さらにフォトリソグラフィーによりゲート絶縁層13と層間絶縁膜12にヒータ1となる薄膜に接続するようにスルーホール16を形成する。
【００２８】
次に、金属膜4,17を形成する。この金属としては、Al、Cr、Mo、Ta、Ti、Ｗ、Nb、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Au及びそれらの合金を有するものである。また、コンタクト特性及び電気導電度を向上するため、異なる種類の金属膜を積層してもよい。金属層をフォトリソグラフィーにより加工し、ソース電極17及びドレイン電極配線４を形成する。この際、ソース電極17とヒータ１とはスルーホール16を介して接続される。
【００２９】
ついで、ソース電極17及びドレイン電極配線４間にあるコンタクト層15をエッチングする。この上に保護層18を形成する。保護層としては、窒素を含むSiや酸素を含むSiなどである。次に、フォトリソグラフィーによりゲート電極配線３、コモン電極配線６及びドレイン電極配線４のそれぞれの端子部にスルーホールを形成する。ここでのスルーホール加工は省略することも可能である。省略した場合には、このスルーホール加工は、後述の平坦化層19のスルーホール加工と一緒に加工する。ついで、平坦化層19を形成する。平坦化層19としては、窒素を含むSiや酸素を含むSiなどがある。平坦化層19形成後、CMPにより表面を平坦化する。なお、平坦化層１９と保護層１８は、同一にしてもよい。
【００３０】
平坦化後、ふた26を陽極接合するためのSi膜を形成する。この後、Si膜をゲート電極配線３、コモン電極配線６及びドレイン電極配線４のそれぞれの端子部にスルーホールを形成する。さらに、フォトリソグラフィーによりワイヤーボンディング用のAuのパターンレジストをフォトリソグラフィーにより加工し、Au膜を蒸着する。Au膜はレジスト除去の際、リフトオフ法により加工される。
【００３１】
この後、液体を注入する溝20を加工するため、WSi膜を成膜し、フォトリソグラフィーによりWSi膜を加工し、それをマスクとしてRIEにより溝のエッチング加工をする。溝20の加工後、WSi膜を除去する。なお、この溝20は、特許文献1での管路又は特許文献2での間隙と同様のものである。
【００３２】
この後、ワイヤーボンディング用のAu膜を形成加工し、溝20を形成した後、液体21として屈折率整合液あるいは液体金属を溝に注入する。その後、ふた26をかぶせて基板を電極間にはさみ450℃に加熱して電極間に900Vを印加して陽極接合することで光スイッチを完成する。
【００３３】
TFT２として正スタガ構造を採用する場合の光スイッチの斜視模式図を図４に、そのＢ−Ｂ'断面模式図を図５に示す。前述のように、ヒータ１まで作製する。ついで、コモン電極配線６とコンタクト電極11を形成する。この材料としては、前述の逆スタガ構造TFTの場合に記述したものと同じである。この上に層間絶縁層12を形成する。この材料としては、前述の逆スタガ構造TFTの場合に記述したものと同じである。
【００３４】
ついで、フォトリソグラフィー法によりスルーホール16を形成する。この上に、ドレイン電極配線４及びソース電極１７を形成する。この材料としては、前述の逆スタガ構造TFTの場合に記述したものと同じである。この際、ソース電極17は、ヒータ１と電気的に接続する。この上に、コンタクト層15を形成する。コンタクト層15としては、III族あるいはVI族をドープしたSi膜あるいはSi1-XGeX膜などである。
【００３５】
コンタクト層15はフォトリソグラフィーにより加工する。また、コンタクト層15はドレイン電極配線4及びソース電極17に積層して成膜し、同時にフォトリソグラフィー法により加工してもよい。
【００３６】
ついで、半導体層14を形成する。半導体層としては前述のようにSi1-XGeX膜(0<X<1)を適用する。半導体層はフォトリソグラフィーにより島状に加工する。ついでゲート絶縁層13を形成する。この材料としては、前述の逆スタガ構造TFTの場合に記述したものと同じである。
【００３７】
次に、ゲート電極配線３を形成する。この材料としては、前述の逆スタガ構造TFTの場合に記述したものと同じである。この上に保護層18を形成する。保護層18としては、窒素を含むSiや酸素を含むSiなどがある。この保護層18は逆スタガTFTの場合で記述した平坦化層19と同一のものとしている。ついで、CMPにより平坦化する。この上に陽極接合用のSi膜を形成する。ついで、フォトリソグラフィーによりゲート電極配線３、コモン電極配線６及びドレイン電極配線4のそれぞれの端子部にスルーホールを形成する。
【００３８】
この後、前述の逆スタガ型TFTを用いた場合と同様に、ワイヤーボンディング用のAu膜を形成加工し、溝20を形成した後、液体21として、屈折率整合液あるいは液体金属を溝に注入し、ふた26をかぶせて陽極接合し光スイッチを完成する。
【００３９】
TFT２としてコプラナ構造を採用する場合の光スイッチの斜視模式図を図６に、そのＣ−Ｃ'断面模式図を図７に示す。前述の逆スタガの場合と同様に、ヒータ１まで作製する。この上に層間絶縁層12を形成する。この材料としては、前述の逆スタガ構造TFTの場合に記述したものと同じである。
【００４０】
ついで、半導体層14としてSi1-XGeX膜(0<X<1)を形成する。半導体層14はフォトリソグラフィー工程により島状に加工する。この上に、ゲート絶縁層１３を形成する。この材料としては、前述の逆スタガ構造TFTの場合に記述したものと同じである。さらに、この上にゲート電極を形成した。この材料としては、前述の逆スタガ構造TFTの場合に記述したものと同じである。
【００４１】
さらに、不純物活性層25を形成するために、ＢなどのIII族元素あるいはＰなどのＶ族元素イオンを注入する。ついで、この上に層間絶縁層12を形成する。この材料としては、前述の逆スタガ構造TFTの場合に記述したものと同じである。ついで、フォトリソグラフィー法により、スルーホール16を層間絶縁層12とゲート絶縁層13に形成する。ついで、ドレイン電極配線４、ソース電極17を形成する。この材料としては、前述の逆スタガ構造TFTの場合に記述したものと同じである。
【００４２】
この上に保護層18を形成する。この材料としては、前述の逆スタガ構造TFTの場合に記述したものと同じである。この場合も保護層18と平坦化層19を同一のものとしている。ついで、CMPにより平坦化する。この上に陽極接合用のSi膜を形成する。ついで、フォトリソグラフィーによりゲート電極配線3、コモン電極配線6及びドレイン電極配線4のそれぞれの端子部にスルーホールを形成する。
【００４３】
この後、前述の逆スタガ型TFTを用いた場合と同様に、ワイヤーボンディング用のAu膜を形成加工し、溝20を形成した後、液体21として屈折率整合液あるいは液体金属を溝に注入し、ふた26をかぶせて陽極接合し光スイッチを完成する。
【００４４】
以上の工程により作製したマトリックス光スイッチは、ゲート配線電極3とドレイン配線電極4により所定のヒータ1を選択でき、溝20に注入した液体の移動に必要な電流を、指定したヒータに供給することが可能になる。また、TFTを光導波路基板上に作製するため高集積で信頼性の高い光スイッチを製作できる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
【実施例１】
以下，本発明の一実施例を図２及び図３を用いて説明する。
まずSi基板7上にクラッド22の下部クラッド層８を形成する。クラッドの形成方法として、PECVD法により、原料ガスとして、SiH4とO2の混合物を用いて成膜した。成膜後、1100℃でO2雰囲気中でアニールして屈折率を安定化した。
【００４６】
ついで、コア９を形成した。コア9もPECVD法により、SiH4、GeH4、O2の混合を原料として成膜した。成膜後、1100℃でO2雰囲気中でアニールした。ついで、WSiをスパッタリング法により形成した。WSi膜をフォトリソグラフィーにより加工し、これをマスクとしてRIEにより、コア9を加工した。
【００４７】
コア9加工後、エッチングによりWSi膜を除去した。その後、O2雰囲気中で1200℃でアニールし屈折率を安定化した。その後、上部クラッド１０をPECVD法により形成した。原料をSiH4とO2としてPECVD法により形成した。形成後、O2中で1100℃でアニールし屈折率を安定化した。ついでCMPにより表面を平坦化した。
【００４８】
ついで、ヒータ１としてTaN膜をスパッタリングにより形成した。ついでホトリソグラフィー工程によりパターン化した。さらに600℃で熱処理した。ここで、熱処理として、TFTは600℃未満で成形するが、光導波路は600℃以上で成形する。
【００４９】
ヒータ１の上に、TFTを形成した。まず、コモン電極配線６及びヒータ1とソース電極17を接続するコンタクト電極11を形成した。これは、CrMo合金をスパッタリング法により成膜し、フォトリソグラフィー工程でコモン電極配線6及びコンタクト電極11膜にパターニングした。この際、コモン電極配線６及びコンタクト電極11はヒータ１と電気的に接続する。
【００５０】
この上に層間絶縁層12を形成する。層間絶縁層としてSiN膜をPECVD法でSiH4、NH3、N2を原料ガスとして形成した。この上にゲート電極配線３を形成した。ゲート電極配線としてはCrMo膜をスパッタリング法により形成した。フォトリソグラフィー工程でパターニングし、ゲート電極配線3を形成した。この上に、ゲート絶縁層23,24を形成した。
【００５１】
ゲート絶縁層23,24には、高誘電率層23としてSiN膜をPECVD法でSiH4、NH3、N2を原料ガスとして形成した。さらに低誘電率層24としてSiO2膜をPECVD法によりSi(O(C2H5))4、O2を原料ガスとして形成した。このように積層することにより、ゲート絶縁層の面積あたりの電気容量を高くし、また、SiO2をSi1-XGeX膜界面に用いることにより、Si1-XGeXの結晶性を良くした。
【００５２】
半導体層14はSi1-XGeX膜(X=0.02)を用いた。Si1-XGeX膜は、反応熱CVD法によりSi2H6とGeF4とHeを用いて形成した。ついで、コンタクト層15としてn+Si膜をPECVD法により形成した。n+Si膜は、SiH4、PH3、H2を原料としたPECVD法で形成した。
【００５３】
ついで、フォトリソグラフィー法によりコンタクト層15、半導体層14を島状に加工し、さらにフォトリソグラフィーによりゲート絶縁層13に、ヒータ1を接続するためのスルーホール16を形成した。ついで、金属層としてCrMo膜を形成した。CrMo膜をフォトリソグラフィーにより加工し、ソース電極17及びドレイン電極配線４を形成した。この際、ソース電極17とヒータ１とを前記のスルーホール16を通して接続した。
【００５４】
次に、ソース電極１７及びドレイン電極配線４間にあるn+Si膜をエッチングした。オーバエッチしSi1-XGeX膜も若干エッチングした。この上に保護層18としてSiN膜をPECVD法でSiH4、NH3、N2の混合ガスを用いて形成した。さらに、平坦化層19としてSiO2膜をPECVD法により形成しCMPにより平坦化した。平坦化後、ふた26を陽極接合するためのSi膜をスッパタ法により形成した。
【００５５】
この後、ゲート電極配線3、コモン電極配線6及びドレイン電極配線4それぞれの端子部のSi膜、平坦化層19及び保護層18にスルーホールをフォトリソグラフィー法により形成した。さらに、フォトリソグラフィーによりワイヤーボンディング用のAuのパターンレジストをフォトリソグラフィーにより加工し、Au膜を蒸着した。Au膜をレジスト除去の際、リフトオフ法により加工した。
【００５６】
この次に、液体を注入する溝20を加工するため、WSi膜をスパッタリング法により成膜しフォトリソグラフィーによりWSi膜を加工し、それをマスクとしてRIEにより溝20のエッチング加工をした。溝20の加工後、WSi膜をエッチングにより除去した。
【００５７】
この後、形成した溝に液体21の屈折率整合液としてシリコーンオイルを注入し、ふたをして陽極接合した。以上の工程で完成したマトリックス光スイッチにより、ゲート配線電極13とドレイン配線電極14により所定のヒータあるいは抵抗加熱器を選択し、液体21の移動に必要な電流をヒータ1に供給することが可能になった。
【００５８】
【実施例２】
以下，本発明の一実施例を図４及び図５を用いて説明する。
まずSi基板７上に下部クラッド層８を形成した。クラッドの形成方法として、SiO2粉末を塗布し火炎堆積(FHD)法により成膜した。ついで、コア９を形成した。コア9もFHD法によりSiO2とGeO2粉末の混合物を原料として成膜した。ついで、WSiをスパッタリング法により形成した。WSi膜をフォトリソグラフィーにより加工し、これをマスクとしてRIEにより、コア９を加工した。
【００５９】
コア９の加工後、エッチングによりWSi膜を除去した。その後、上部クラッド１０をFHD法によりSiO2粉末から形成した。ついでCMPにより表面を平坦化した。ついで、ヒータ１としてTaN膜をスパッタリングにより形成した。ついでホトリソグラフィー工程によりパターン化した。さらに600℃で熱処理した。ここで、熱処理として、TFTは600℃未満で成形するが、光導波路は600℃以上で成形する。ヒータ１の上に、TFTを形成した。まず、コモン電極配線６と、ソース電極17とヒータ1とのコンタクト電極11を実施例１と同様な方法で形成した。
【００６０】
この上に層間絶縁膜12を形成した。層間絶縁層12としてSiO2膜をPECVD法でSi(O(C2H5))4とO2の混合ガスを用いて形成した。さらに、フォトリソグラフィー工程によりコンタクト電極11上にスルーホール16を形成した。ついで、この上に、ソース電極17とドレイン電極配線４用の金属膜を形成した。これは、Cr膜をスパッタリング法により成膜した。さらに、コンタクト層１５として、n+Si膜を実施例１と同様の方法で成膜した。ついで、フォトリソグラフィー工程によりソース電極17、ドレイン電極配線４に加工した。
【００６１】
半導体層１４はSi1-XGeX膜(X=0.1)を用いた。Si1-XGeX膜は、PECVD法によりSiH4とGeH4とH2を用いて形成した。SiH4流量：GeH4流量：H2流量は、9:1:100とした。さらに、ホトリソグラフィーにより半導体層14に加工した。この上に、ゲート絶縁層13を形成した。
【００６２】
ゲート絶縁層13には、SiN膜をPECVD法によりSiH4、NH3、N2の混合ガスを用いて成膜した。さらに、この上にゲート電極配線３を形成した。ゲート電極13としてはAl膜とCrMo膜ををスパッタリング法により成膜した。その後、フォトリソグラフィー工程でパターニングし、ゲート電極配線3を形成した。さらに、この上に保護層１８としてSiN膜をPECVD法で形成した。さらに、CMPにより保護層を平坦化した。平坦化後、ふた26を陽極接合するためのSi膜をスッパタ法により形成した。
【００６３】
この後、ゲート電極配線3、コモン電極配線6及びドレイン電極配線4の端子部を形成するために、Si膜にフォトリソグラフィー法によりスルーホール16を形成した。さらに、フォトリソグラフィーによりワイヤーボンディング用のAuのパターンレジストをフォトリソグラフィーにより加工し、Au膜を蒸着した。Au膜をレジスト除去の際、リフトオフ法により加工した。
【００６４】
この後、液体を注入する溝20を加工するため、WSi膜をスパッタリング法により成膜しフォトリソグラフィーによりWSi膜を加工し、それをマスクとしてRIEにより溝20のエッチング加工をした。溝20の加工後、WSi膜をエッチングにより除去した。この後、形成した溝20に屈折率整合液21として電解質液を注入し、ふたをして陽極接合した。
【００６５】
以上の工程で完成したマトリックス光スイッチにより、ゲート電極配線3とドレイン電極配線4により所定のヒータ1を選択し、液体21の移動に必要な電流をヒータ1に供給することが可能になった。
【００６６】
【実施例３】
以下，本発明の一実施例を図６及び図７を用いて説明する。
まずSi基板7上に光導波路5のクラッド22及びコア９を実施例１と同様な方法で形成した。さらに、ヒータ１を実施例１と同様な方法で形成した。この上に、TFTを形成した。まず、コモン電極配線６とコンタクト電極11を実施例１と同様な方法で形成した。この上に層間絶縁層12を形成した。
【００６７】
層間絶縁層12としてSiO2膜をPECVD法でSi(O(C2H5))4とO2の混合ガスを用いて形成した。さらに、この上に、半導体層14としてSi1-XGeX膜(X=0.01)を形成した。Si1-XGeX膜は、反応熱CVD法によりSi2H6とGeF4とArを用いて形成した。ついでホトリソグラフィーにより半導体層１４に加工した。この上に、ゲート絶縁層13を形成した。
【００６８】
ゲート絶縁層13には、SiO2膜をPECVD法によりSi(O(C2H5))4とO2の混合ガスを原料として成膜した。さらに、この上にゲート電極配線３を形成した。ゲート電極３としてはNb膜をスパッタリング法により成膜した。その後、フォトリソグラフィー工程でパターニングし、ゲート電極配線３を形成した。さらに、不純物活性層25を形成するために、Ｐイオンを注入した。ついで、この上に層間絶縁層１２としてSiN膜をPECVD法でSiH4、NH3、N2の混合ガスを原料として形成した。ついで、フォトリソグラフィー法により、スルーホール１６を形成した。ついで、金属膜としてCrMo膜をスパッタリング法により形成した。CrMo膜をフォトリソグラフィーにより加工し、ソース電極１７及びドレイン電極配線４を形成した。
【００６９】
さらに、保護層18としてSiO2膜をPECVD法によりSi(O(C2H5))4とO2の混合ガスを原料として形成した。さらに、CMPにより保護層を平坦化した。平坦化後、ふた26を陽極接合するためのSi膜をスッパタ法により形成した。この後、ゲート電極配線3、コモン電極配線6及びドレイン電極配線4の端子部に、Si膜、保護層１８、層間絶縁層１２及びゲート絶縁層１３を通したスルーホールをフォトリソグラフィー法により形成した。さらに、フォトリソグラフィーによりワイヤーボンディング用のAuのパターンレジストをフォトリソグラフィーにより加工し、Au膜を蒸着した。Au膜をレジスト除去の際、リフトオフ法により加工した。
【００７０】
この後、液体を注入する溝20を加工するため、WSi膜をスパッタリング法により成膜しフォトリソグラフィーによりWSi膜を加工し、それをマスクとしてRIEにより溝20のエッチング加工をした。溝20の加工後、WSi膜をエッチングにより除去した。この後、形成した溝20に液体21として水銀と屈折整合液である電解質液を注入し、ふたをして陽極接合した。
【００７１】
以上の工程で完成したマトリックス光スイッチにより、ゲート電極配線３とドレイン電極配線４により所定のヒータあるいは抵抗加熱器を選択し、液体21の移動に必要な電流をヒータに供給することが可能になった。
【発明の効果】
本発明のマトリックス光スイッチは、ゲート配線電極とドレイン配線電極により所定のヒータを選択でき、液体の移動に必要な電流を、指定したヒータに供給することが可能になる。また、TFTを導波路基板上に形成し、移動度の高いSi1-XGeX膜を半導体層に適用するためTFTのサイズを縮小でき、高集積で信頼性の高い光スイッチを製作できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の光スイッチの回路模式図
【図２】  本発明の光スイッチの斜視模式図
【図３】  図２のＡ-Ａ’断面模式図
【図４】  本発明の光スイッチの斜視模式図
【図５】  図４のＢ-Ｂ’断面模式図
【図６】  本発明の光スイッチの斜視模式図
【図７】  図６のＣ-Ｃ’断面模式図
【図８】  従来技術の光スイッチの回路模式図
【符号の説明】
１・・・ヒータ又は加熱抵抗器、２・・・薄膜トランジスタ(TFT)、３・・・ゲート電極配線、４・・・ドレイン電極配線、５・・・ 光導波路、６・・・コモン電極配線、７・・・基板、８・・・下部クラッド、９・・・コア、10・・・上部クラッド、11・・・コンタクト電極、12・・・層間絶縁層、13・・・ゲート絶縁層、14・・・半導体層、15・・・コンタクト層、16・・・スルーホール、17・・・ソース電極、18・・・保護層、19・・・平坦化層、20・・・溝、21・・・液体、22・・・クラッド、23・・・高誘電率層、24・・・低誘電率層、25・・・不純物活性層、26・・・ふた、
31・・・ヒータ回路、32・・・加熱抵抗器、33・・・ダイオード、35・・・下層電気配線、36・・・上層電気配線
【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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