(57)【要約】【課題】磁気光学層／圧電層／薄膜トランジスタ回路層の順に下から積み上げていく基本概念を踏襲した上で、温度プロセス・ルールを守り、圧電体の分極処理を、ＴＦＴに損傷を与えることなく容易に行うことができ、圧電体の特性劣化が生じず、しかもＴＦＴの特性改善も行えるようにする。【解決手段】基板１０上に磁気光学層（ＹＩＧ１２）及び圧電層（ＰＺＴ１６）を形成した後、ＴＦＴのＭＯＳ構造まで作製した段階で、水蒸気アニールによる欠陥修復処理を行い、次いでゲート電極及びソース／ドレイン領域にコンタクトホール３０を形成し、該コンタクトホールを通してそれらを一括接続するベタ導電膜３６を設け、ベタ導電膜と圧電層の共通電極１４間に電界を印加して分極を行い、その後、前記ベタ導電膜を除去する。これによって、基板上に磁気光学層、圧電層、薄膜トランジスタ回路層を、その順序で積層形成する。【選択図】図１
2009300941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気光学効果により入射光に偏光方向の回転あるいは位相差を与える多数の画素決定要素が配列されている磁気光学層と、逆圧電効果で変形することにより前記の各画素決定要素に個別に応力を印加する応力付与要素を備えている圧電層と、前記画素決定要素の選択及び応力付与要素への電界印加のために各画素決定要素毎にＭＯＳ型ＴＦＴを配設すると共に各ＴＦＴを選択駆動するアクティブ・マトリックス式電気配線を形成した薄膜トランジスタ回路層を具備し、基板上に前記磁気光学層、圧電層、薄膜トランジスタ回路層が、その順序で積層形成されているＴＦＴ駆動・逆圧電効果利用方式の磁気光学空間光変調器を製造する方法において、
基板上に磁気光学層及び圧電層を形成し、ＴＦＴのＭＯＳ構造まで作製した段階で、アニールによる欠陥修復処理を行い、次いでゲート電極及びソース／ドレイン領域更には個別電極までコンタクトホールを形成し、該コンタクトホールを通してそれらゲート電極及びソース／ドレイン領域更には個別電極を一括接続するベタ導電膜を設け、該ベタ導電膜と前記共通電極間に分極のための電圧を印加して圧電体の分極処理を行い、その後、前記ベタ導電膜の不要部を除去することを特徴とする磁気光学空間光変調器の製造方法。
【請求項２】
磁気光学効果により入射光に偏光方向の回転あるいは位相差を与える多数の画素決定要素が配列されている磁気光学層と、逆圧電効果で変形することにより前記の各画素決定要素に個別に応力を印加する応力付与要素を備えている圧電層と、前記画素決定要素の選択及び応力付与要素への電界印加のために各画素決定要素毎にＭＯＳ型ＴＦＴを配設すると共に各ＴＦＴを選択駆動するアクティブ・マトリックス式電気配線を形成した薄膜トランジスタ回路層を具備し、基板上に前記磁気光学層、圧電層、薄膜トランジスタ回路層が、その順序で積層形成されているＴＦＴ駆動逆圧電効果利用方式の磁気光学空間光変調器を製造する方法において、
基板上に磁気光学層及び圧電層を形成後、ＴＦＴのＭＯＳ構造まで作製し、ゲート電極及びソース／ドレイン領域更には個別電極までコンタクトホールを形成した段階で、アニールによる欠陥修復処理を行い、ゲート電極及びソース／ドレイン領域更には個別電極を一括接続するベタ導電膜を設け、該ベタ導電膜と前記共通電極間に分極のための電圧を印加して圧電体の分極処理を行い、その後、前記ベタ導電膜の不要部を除去することを特徴とする磁気光学空間光変調器の製造方法。
【請求項３】
前記アニールは、酸化膜の特性改善のための酸素アニールと、その後のＴＦＴの特性改善のための水蒸気アニールの組み合わせである請求項１又は２記載の磁気光学空間光変調器の製造方法。
【請求項４】
前記アクティブ・マトリックス式電気配線は、各ＭＯＳ型ＴＦＴのゲートに選択駆動のための電界を印加し、ソースからドレインに前記応力付与要素への出力電圧を伝達する方式であり、前記圧電層は、各応力付与要素に電界を印加するために、磁気光学層側に共通電極を、薄膜トランジスタ回路層側に各画素決定要素毎に分離された個別電極を対設した構造であって、ソース配線とソース領域、ドレイン配線とドレイン領域と個別電極とがプラグによって電気的に接続されている構造である請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気光学空間光変調器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を搭載し逆圧電効果を利用して画素を制御する方式の磁気光学空間光変調器を製造する方法に関し、更に詳しく述べると、磁気光学層と圧電層を積層し、更に薄膜トランジスタ回路層のＴＦＴＭＯＳ構造まで作製した後、アニールによる欠陥修復処理を行い、次いでベタ導電膜（ほぼ全面にわたる導電膜）を形成して前記圧電層を一括分極し、その後、残りのプロセスを実施してＴＦＴ及びアクティブ・マトリックス式電気配線を完成させるようにした磁気光学空間光変調器の製造方法に関するものである。この技術は、光メモリ、光ストレージ、光ディスプレイ等において、磁気光学効果を利用して入射光をイメージファイルやページデータに高速で変調する空間光変調器に有用である。
【背景技術】
【０００２】
空間光変調器は、入射光の振幅、位相あるいは偏光の状態を空間的に変調するデバイスであり、多数の画素決定要素を２次元的に配列した構成となっている。このような２次元アレイ状の画素配列をもつ空間光変調器は、情報を高速で並列処理可能なことから、光学情報処理システム、光コンピューティング、プロジェクターＴＶ、動画ホログラム記録、光体積記録などを実現するキーデバイスとして注目されている。これらの分野では、大量の情報を高速で処理する必要があることから、空間光変調器としては、動作速度が大きいこと、また信頼性が高いことが重要視される。そのため、近年、磁性膜の磁気光学効果（ファラデー効果）を利用する磁気光学方式のデバイスについて鋭意研究開発が進められている。
【０００３】
従来の磁気光学空間光変調器は、電流を供給することで画素決定要素に磁界を印加し制御する電流駆動方式であったが、最近、逆圧電効果を利用して各画素決定要素に個別に応力を付与可能とし該画素決定要素の磁化方向を制御するように構成して消費電力及び発熱の低減を図る電圧駆動方式が提案されている（特許文献１参照）。後者の方式では、例えば、多数の画素決定要素を含んでいる磁気光学層と、自ら変形することで各画素決定要素に応力を与える圧電体と、該圧電体を挟み各画素決定要素に対応した位置で交差するように配置した第１及び第２の導体層を備えた構造となる。ここで磁気光学層をＬＰＥ法で成膜する場合、故意に膜に対して面内に磁気スピンが向き易いように、組成（格子ミスマッチ）等を設計する。更に育成温度を制御することで、成長誘導異方性により結晶の状態で面に垂直方向に向き易い磁気スピンに変えておく。そこに磁気歪が発生すると誘導異方性は緩和され、従来の面内方向に磁気スピンが向き易い磁気特性に変化していく。または磁気歪により反転磁界が変化するので、追加の外部制御磁界を用いても磁気スピンの方向を制御することもできる。このように磁気光学層の各画素決定要素は、与えられた応力の大きさに応じて磁気特性が変化して磁化方向が設定される。この方式は、電圧駆動式であるため電流が殆ど流れないので、発熱の問題を解消でき、圧電体（ＰＺＴ：チタン酸ジルコン酸鉛）の高速動作により高フレーム速度が得られる利点がある。
【０００４】
しかし、このような電圧駆動式の磁気光学空間光変調器は、画素決定要素が多くなるとコントラストが低下する問題が生じていた。最近、これらの利点を生かしつつ、画素決定要素数が多くなっても表示のコントラストが低下せず、データ処理の高信頼性を維持できるように、ＴＦＴを搭載してアクティブ・マトリックス駆動形式とすることが提案されている。このような構造の場合、磁気光学層と圧電層と薄膜トランジスタ回路層の作製を、どのような手順で実施するかが、デバイス作製上、大きなキーポイントとなる。
【０００５】
デバイスの製造においては、通常、プロセス温度（取り扱い上の温度）が高温な層ほど先行して作製するルールがある。磁気光学空間光変調器の場合、磁気光学層のＹＩＧ（イットリウム鉄ガーネット結晶膜）は、融点が約９００℃以上であるため、成膜方法を問わずそれに準じた温度に加熱され、更に、磁気特性向上のために通常、アニールにより約１０００℃以上に加熱される。次に圧電体（例えばＰＺＴ）の成膜は、気相法や液相法が代表的であり、ペロブスカイト構造の結晶性を引き出すためのアニール、もしくは脱水、水酸基の焼成では約６００℃に加熱される。他方、ＴＦＴは、低温プロセスを駆使すれば、製造温度は約５００℃以下であるが、配線にアルミニウムを使用した場合には５５０℃以上にすると配線問題を招くし、９００℃以上ではドーパントの再分布に影響をもたらす。従って、これらの構成素子のプロセス温度を考慮すれば、磁気光学層／圧電層／薄膜トランジスタ回路層の順に積層する構造が妥当である。
【０００６】
ところが、このような磁気光学層／圧電層／薄膜トランジスタ回路層の積層構造を、下層から順序よく作製すると、次のような弊害が生じる。
（１）圧電体には分極処理が必要であるが、キュリー点に達すると分極が消滅し、通常、キュリー点の半分の温度に達した時点で、その圧電特性は著しく劣化する。例えば、ＰＺＴは強誘電体の中でもキュリー点が高い部類に属するが、３６０℃程度である。従って、ＰＺＴを分極処理した後の工程で１８０℃以上の高温にさらされると、圧電体は機能を果たさなくなる。つまり、薄膜トランジスタ回路層のプロセス温度には耐えられないということになる。
（２）この問題を解決するため、薄膜トランジスタ回路層の形成工程後に分極を行うことが考えられるが、薄膜トランジスタ回路層の形成工程まで終了したデバイスでは、圧電層は薄膜トランジスタ回路層の下方に位置し、一方は共通電極であるものの他方は個別電極であるため、分極するためにはアクティブ・マトリックス化している全てのＴＦＴをＯＮにして、更にソース側に分極のための電圧を印加しなければならない。従って、全てのゲートとソースに個別の電圧を印加しなければならない。通常、画素決定要素の数は膨大なので、走査線＋信号線と同数の触針を備えた特別なフィクスチャー（電圧印加用の治具）を用意する必要がある。しかも、圧電体を完全に分極するためには大きな電界強度が必要となるが、そうするとＴＦＴの薄い絶縁層が破壊される恐れが大きい。そこで、破壊を防ぐためには、キュリー点近くの高温下で自発分極を動きやすくして、１０Ｖ程度の比較的低電圧で行うことになるが、数百℃の環境下でＴＦＴを駆動することは好ましくない。このように、分極作業は極めて困難となる。
【０００７】
これらの懸念事項を解消しない限り、ＴＦＴを搭載した磁気光学光空間変調器の量産化は困難である。しかしながら、磁気光学層／圧電層／薄膜トランジスタ回路層の積層構造を、下から順番に積み上げていく概念を根底から覆したならば、開発労力や費用が著しく増大してしまう。
【０００８】
ところで、液晶や有機ＥＬなどのフラットパネルディスプレイにはＴＦＴが搭載されているが、近年、この種のＴＦＴでは、高圧水蒸気アニールと呼ばれる処理手法が注目されている。これは、高圧の水蒸気雰囲気中で水熱合成反応を起こさせることで、結晶欠陥の修復や界面特性の向上を実現できる技術である。この技術を使えば、特性が劣化したＴＦＴでも欠陥を修復し特性を回復させることができる。ＴＦＴ搭載・逆圧電効果利用方式の磁気光学空間光変調器でもＴＦＴの特性改善に高圧水蒸気アニールを用いることが有効と考えられるが、高圧水蒸気アニールによってはＴＦＴ特性は改善できても圧電体の機能が損なわれてしまう恐れがある。
【特許文献１】特開２００３−３１５７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、磁気光学層／圧電層／薄膜トランジスタ回路層の順に下から積み上げていく基本概念を踏襲した上で、温度プロセス・ルールを守り、画素決定要素の数が膨大であっても、圧電体の分極処理を、ＴＦＴに損傷を与えることなく容易に行うことができ、圧電体の特性劣化が生じず、しかもＴＦＴの特性改善も行えるようにすることである。また、フォトマスク数や工程・工数の増加を抑えてコスト高を防止し、分極のための複雑な治具なども不要にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、磁気光学効果により入射光に偏光方向の回転あるいは位相差を与える多数の画素決定要素が配列されている磁気光学層と、逆圧電効果で変形することにより前記の各画素決定要素に個別に応力を印加する応力付与要素を備えている圧電層と、前記画素決定要素の選択及び応力付与要素への電圧印加のために各画素決定要素毎にＭＯＳ型ＴＦＴを配設すると共に各ＴＦＴを選択駆動するアクティブ・マトリックス式電気配線を形成した薄膜トランジスタ回路層を具備し、基板上に前記磁気光学層、圧電層、薄膜トランジスタ回路層が、その順序で積層形成されているＴＦＴ駆動・逆圧電効果利用方式の磁気光学空間光変調器を製造する方法である。
【００１１】
ここで本発明では、基板上に磁気光学層及び圧電層を形成後、ＴＦＴのＭＯＳ構造まで作製した段階で、アニールによる欠陥修復処理を行い、次いでゲート電極及びソース／ドレイン領域更には個別電極までコンタクトホールを形成し、該コンタクトホールを通してそれらゲート電極及びソース／ドレイン領域更には個別電極を一括接続するベタ導電膜を設け、該ベタ導電膜と前記共通電極間に分極のための電圧を印加して圧電体の分極処理を行い、その後、前記ベタ導電膜の不要部を除去する。あるいは、一部順序を変えて、基板上に磁気光学層及び圧電層を形成後、ＴＦＴのＭＯＳ構造まで作製し、ゲート電極及びソース／ドレイン領域更には個別電極までコンタクトホールを形成した段階で、アニールによる欠陥修復処理を行い、ゲート電極及びソース／ドレイン領域更には個別電極を一括接続するベタ導電膜を設け、該ベタ導電膜と前記共通電極間に分極のための電圧を印加して分極処理を行い、その後、前記ベタ導電膜の不要部を除去してもよい。前記アニールは、例えば酸化膜の特性改善のための酸素アニールと、その後のＴＦＴの特性改善のための水蒸気アニールの組み合わせとする。ベタ導電膜は、後工程で必要な部分を残してもよい。
【００１２】
前記アクティブ・マトリックス式電気配線は、各ＭＯＳ型ＴＦＴのゲートに選択駆動のための電圧を印加し、ソースからドレインに前記応力付与要素への出力電圧を伝達する方式であり、前記圧電層は、各応力付与要素に電界を印加するために、磁気光学層側に共通電極を、薄膜トランジスタ回路層側に各画素決定要素毎に分離された個別電極を対設した構造であって、ソース配線とソース領域、ドレイン配線とドレイン領域と個別電極とがプラグによって電気的に接続されている構造とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る磁気光学空間光変調器の製造方法は、基板上に前記磁気光学層及び圧電層を形成し薄膜トランジスタ回路層のＭＯＳ構造まで作製した後、アニールによる欠陥修復処理を行い、ゲート電極及びソース／ドレイン領域更には個別電極を一括接続するベタ導電膜を設け、該ベタ導電膜と前記共通電極間に分極のための電圧を印加して圧電体の分極処理を行うように構成しているので、製造の過程で特性が劣化したＴＦＴでも欠陥を修復し特性を回復させることができるし、圧電体の分極は下層の共通電極と上部に設けたベタ導電層との２点間で１箇所のみに分極電圧を印加することで実施できるために、全てのＴＦＴの各電極に触針するような特別な治具は不要でありＴＦＴを破損する恐れもなく、それによって容易に且つ安価にＴＦＴ搭載・逆圧電効果利用の磁気光学空間光変調器を製造できる。この磁気光学空間光変調器は、アクティブ・マトリックス駆動の有用性を取り入れているため、表示能力に優れ、電圧駆動であるため低電力であり、しかも高速動作が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明方法で製造する磁気光学空間光変調器は、磁気光学効果により入射光に偏光方向の回転あるいは位相差を与える多数の画素決定要素が配列されている磁気光学層と、逆圧電効果で変形することにより前記の各画素決定要素に個別に応力を印加する応力付与要素を備えている圧電層と、前記画素決定要素の選択及び応力付与要素への電圧印加のために各画素決定要素毎にＭＯＳ型ＴＦＴを配設すると共に各ＴＦＴを選択駆動するアクティブ・マトリックス式電気配線を形成した薄膜トランジスタ回路層を具備し、基板上に前記磁気光学層、圧電層、薄膜トランジスタ回路層を、その順序で積層した構造である。
【００１５】
前記アクティブ・マトリックス式電気配線は、各ＭＯＳ型ＴＦＴのゲートに選択駆動のための電圧を印加し、ソースからドレインに前記応力付与要素への出力電圧を伝達する方式である。また前記圧電層は、各応力付与要素に電界を印加するために、磁気光学層側に共通電極を、薄膜トランジスタ回路層側に各画素決定要素毎に分離された個別電極を対設した構造である。これらにおいて、ソース配線とソース領域、ドレイン配線とドレイン領域と個別電極とがプラグによって電気的に接続されている。
【００１６】
本発明では、基板上に前記磁気光学層及び圧電層を形成後、薄膜トランジスタ回路層のＴＦＴＭＯＳ構造まで作製した段階で、アニールによる欠陥修復処理を行い、ゲート電極及びソース／ドレイン領域更には個別電極を一括接続するベタ導電膜を設け、該ベタ導電膜と前記共通電極間に分極のための電圧を印加して圧電体を分極処理する。このように、ＴＦＴの製造途中で、アニールによる欠陥修復処理を行い、一旦ベタ導電膜を設けて分極処理し、その後に残りのＴＦＴ製造工程を再開するようにしており、その点に本発明の特徴がある。
【００１７】
本発明の主要な製造工程を図１に示す。まず、図１のＡに示すように、磁気光学層、圧電層、及び薄膜トランジスタ回路層うちのＴＦＴの主要部であるＭＯＳ構造までを積層する。ここまでの工程は、基本的に従来方法と同様であってよいので簡単に説明する。ガーネット基板１０上にＹＩＧ層（磁気光学層）を育成する。磁気光学層は、磁化方向を設定でき磁気光学効果により入射光の偏光方向に回転を与える多数の画素決定要素（ＹＩＧ）を具備している。ここでは、各画素決定要素は、それぞれ独立に磁化方向を設定できるように、例えばガーネット基板１０の画素領域毎にＹＩＧ１２を埋め込む構造にして互いに区分された状態としている。その上に、ミラーを兼ねる共通電極１４、ＰＺＴ（圧電体）１６、画素決定要素毎に対応している個別電極１８を形成する。次いで、下地膜２０、イオン注入したＳｉのソース／ドレイン領域２２、ゲート絶縁膜２４、ゲート電極２６を形成し、最後に層間絶縁膜２８を形成する。
【００１８】
Ａ工程：アニール処理
このように、ＴＦＴのＭＯＳ構造まで作製した時点（図１のＡ参照）で、欠陥修復のためのアニールを行う。ここで行うアニールは、酸素アニール及び高圧水蒸気アニールである。酸素アニールは、酸素雰囲気下で行う高温アニール（５００℃以下）であり、酸化膜の特性改善のための後処理である。ＣＶＤ法や反応性スパッタ法による酸化膜の製造では比較的良好な絶縁膜が得られるが、単なるＲＦスパッタ法ではポーラスな膜が生成され、ＨＦ等のウエットエッチング時に異常な溶解が起き、後工程のコンタクトホール形成制御が困難になることがある。酸素アニールによって、膜の密度が凝縮し、ＨＦによるエッチングの制御が容易となる。高圧水蒸気アニールは、高圧の水蒸気雰囲気中（２６０℃）で水熱合成反応を起こさせることで、結晶欠陥の修復、界面特性の向上を図り、安定な酸素膜を形成する手法である。経験的に、ＴＦＴのパターニングにＡｒイオンによるドライエッチングを用いるとＴＦＴの電気的特性が劣化するが、特性劣化したＴＦＴに高圧水蒸気アニールを施すことで電気的特性を回復させることができる。
【００１９】
Ｂ工程：コンタクトホール形成
次に、各ＴＦＴのＭＯＳ構造について、ゲート電極とソース／ドレイン領域のプラグ形成用のコンタクトホール、更にはドレイン領域から圧電層の個別電極に達するコンタクトホールを形成し（コンタクトホールを符号３０で示す）、また圧電層の共通電極に達するようなビア穴３２を１箇所形成する（図１のＢ参照）。これらは、ＨＦ（フッ酸）によるウエットエッチングで行う。
【００２０】
Ｃ工程：ベタ導電膜形成、分極処理
その後、最上層にゲート電極及びソース／ドレイン領域更には個別電極を一括接続するベタ導電膜３４を設け、該ベタ導電膜３４と共通電極１４間に分極のための電圧Ｖを印加してＰＺＴを分極処理する（図１のＣ参照）。なお、ベタ導電膜と雖も少なくともビア穴３２の周辺のみはマスキングし導電膜が付着しないようにする。最上層のベタ導電膜３４によって、コンタクトホールに導電材料が埋め込まれ、各個別電極、ゲート電極とソース／ドレイン領域などが全て短絡し、そのためベタ導電膜３４と共通電極１４との２箇所に触針するだけで容易に分極に必要な電圧を印加することができる。その際、ＴＦＴのＭＯＳ構造は短絡しているので、ゲート絶縁膜２４には電圧が印加されず、半導体に電流も流さないので、高温下で分極のための大きな電圧を印加してもＭＯＳ構造が破壊される恐れはない。分極操作は、例えば２００℃で、６ｋＶ／ｍｍの電界強度で行う。
【００２１】
Ｄ工程：コンタクトプラグ形成
最後に、所定のパターニングを施すために、分極に用いたベタ導電膜の不要部をエッチングにより除去し、コンタクトプラグ３６を形成する（図１のＤ参照）。コンタクトプラグのみならず、配線３８も同時に形成することもできる。ベタ導電膜の材料としてアルミニウムを選択し、ベタ導電膜の除去をＴＦＴにやさしい化学的あるいは物理的エッチング（例えばウエットエッチング）で行う。残りの薄膜トランジスタ回路層の製造工程は、従来同様であってよい。なお、熱処理による各種改善処理を行った後、再びミリング等の膜質を劣化させる工程を回避するために金めっきが必要ならば無電解めっきを施す。
【００２２】
このようにしてＴＦＴ搭載の磁気光学空間光変調器を製造することができる。その詳細を図２に示す。ガーネット基板１０上に、磁気光学層（ＹＩＧ）４０、圧電層（ＰＺＴ）４２、薄膜トランジスタ回路層４４が、その順序で積層されている。なお、薄膜トランジスタ回路層４４は、前記画素決定要素の選択及び応力付与要素への電圧印加状態の維持のために各画素決定要素毎にＴＦＴを配設すると共に、各ＴＦＴを選択駆動するアクティブ・マトリックス式電気配線を形成した構造である。
【００２３】
この空間光変調器は、各画素決定要素の背面側にミラーを設けた反射型である。前記磁気光学層４０を構成しているＹＩＧは、膜面垂直な方向に磁化方向をもつ膜であり、前記圧電層４２から受ける応力方向の大きさ及び方向により内部磁気スピンを回転させることで磁気光学効果が変化し、前記ＴＦＴで圧電層４２による歪み状態を必要時間保持する。前記圧電層４２は、ＰＺＴを２種の電極で挟み込んだ構造であり、その一方の電極（磁気光学層側に位置する下側の電極）は共通電極１４でミラーを兼ねており、他方の電極（ここでは上側の電極）は各画素決定要素を投影した形状、配列に準じて分離されている個別電極１８であって薄膜トランジスタ回路層側に位置している。
【００２４】
図３は、薄膜トランジスタ回路層の平面を透視的に表したアクティブ・マトリックス式電気配線の説明図である。アクティブ・マトリックス式電気配線５０は走査線と信号線、コモン線などからなる。ここでは、それら走査線及び信号線は、画素決定要素と画素決定要素の間隙に形成されており、ＴＦＴ４８は画素決定要素５２の中心からオフセットされて配置されている。
【００２５】
次に、電圧駆動による磁化方向の制御について図４により簡単に説明する。なお、説明を分かり易くするため、図ではＰＺＴの変形を極端に大きく描いてある。無電圧時にはＴＦＴ（スイッチ素子）４８はオフなので、ＹＩＧには応力は印加されない。磁化方向は膜面垂直なので、ＹＩＧの厚み分がファラデー回転に寄与する。信号オン時は、図４に示すように、ＰＺＴ１６の上下両面に電圧が印加され、ＹＩＧ１２に応力が印加される。ＰＺＴ１６が伸長変形すると、ＹＩＧ１２は圧縮応力を受ける。それによって内部磁気スピンの異方性エネルギーは小さくなり磁化方向が回転し易くなる。そこで、外部磁界が印加されていると、ＰＺＴ１６の変形がトリガとなって外部磁界の方向に磁化方向が揃う。磁化方向が１８０度回転したのならば、ファラデー回転は逆方向になる。信号オフ時は、個別電極で仕切られたＰＺＴには蓄積された電荷が残り、磁界オン状態が維持される。入射光は、ガーネット基板１０及びＹＩＧ１２を透過し、共通電極１４で反射した後、ＹＩＧ１２及びガーネット基板１０を透過して出射する。光がＹＩＧ１２を往復する間、偏光面が＋方向もしくは−方向に、所定の角度だけ回転する。
【００２６】
このように構成した空間光変調器を使用したページデータの空間的な変調方法を図５に示す。光源６０からの光を、レンズ・偏光子６２で直線偏光にして空間光変調器６４に照射する。空間光変調器６４からの反射光は、レンズ・検光子６６で偏光面に応じて光のコントラストに変換され、検出器（Ｃ−ＭＯＳ）６８に入力することで入射光をページデータに変調することができる。
【実施例】
【００２７】
試作した磁気光学空間光変調器について、その作製条件の一例を説明する。ＧＧＧ基板上にＹＩＧ（磁気光学層）を形成した。ＹＩＧは、ＧＧＧ基板上にＬＰＥ（液相エピタキシャル）法にて成長させたビスマス置換イットリウム鉄ガーネット単結晶膜である。膜厚は２μｍで、シングルパスで偏光面が９度回転する。本発明品は反射型デバイスであるので、ダブルパスで１８度のファラデー回転角を有する。ここでは、画素をセル化し、画素間の磁気的干渉を防ぐために、ＧＧＧ基板内にＹＩＧを画素決定要素毎に埋設するような構造にしている。画素ピッチは１６μｍであり、画素間ギャップは２μｍである。
【００２８】
ミラーを兼ねる共通電極を介してＰＺＴ（圧電体）を積層し、その上に個別電極を形成した。ミラーを兼ねる共通電極はＴｉ／Ｐｔ膜（ＰＺＴに近い方がＴｉ）であり、ＲＦマグネトロン・スパッタ法で成膜した。膜厚はＴｉ：２０ｎｍ、Ｐｔ：２００ｎｍである。ミラーとしての反射率は３０％（波長：５３２ｎｍ）であった。ＰＺＴはＡＤ法（エアロゾルデポジション法）により作製した。ＰＺＴの膜厚は５μｍで、成膜後６００℃の大気中でアニール処理を施した。アニール処理後、ＣＰＭを施し、平坦度１０ｎｍ程度の仕上がりとなった。
【００２９】
次に、薄膜トランジスタ回路層の一部（ＴＦＴのＭＯＳ構造まで）を設けた。個別電極上に、アンダーコート、ＴＦＴのソース／ドレイン領域となるＳｉ膜、ゲート絶縁膜（ＳｉＯ2 膜）、ゲート電極、オーバーコートを、順に設けた。Ｓｉ及びＳｉＯ2 の成膜は、ＲＦマグネトロン・スパッタ法により、ＲＦ電力１００Ｗ、背圧１０-7Ｔｏｒｒ、ガス圧０．５Ｐａ、基板加熱２５０℃で行った。膜厚は、Ｓｉ：５０ｎｍ、ゲート絶縁膜（ＳｉＯ2 ）：１５０ｎｍである。パターニングはＡｒイオンミリングを使用した。ゲート電極はＴｉ／Ｐｔであり、膜厚はＴｉ：２０ｎｍ、Ｐｔ：２００ｎｍである。エキシマレーザ・アニール（ＥＬＡ）条件は、ガス種ＫｒＦ、ホモジナイザーのエネルギー分布１０％以下、スポット・サイズ□５ｍｍ、パルス幅５０ｎｓ、エネルギー密度１２０ｍＪ／ｃｍ2 、ショット数２５回である。イオン注入条件は、ＳｉＯ2 膜（１５０ｎｍ）越しである。注入元素はＰ、投入エネルギー１１０ｋｅＶ、ドーズ量２×１０+15 ／ｃｍ2 であり、活性化アニール５００℃、３ｈｒ、Ｎ2 雰囲気である。
【００３０】
このようにＴＦＴのＭＯＳ構造まで作製した段階で、酸素アニール（温度：５００℃）を行い、更に高圧水蒸気アニール（温度：２６０℃、圧力：１．６ＭＰａ、トップ温度保持時間：１時間）を行った。次いで、ゲート電極及びソース／ドレイン領域更には個別電極までコンタクトホールを形成し、共通電極にもビア穴を形成した。これらは、バッファードＨＦの１０倍希釈液によるウェットエッチングで行った。
【００３１】
最上層に、分極用のベタ導電膜を形成した。ベタ導電膜はアルミニウム膜であり、膜厚２００ｎｍである。そして、加熱炉内で、この分極用のベタ導電膜と圧電層の共通電極間に分極のための電圧を印加して圧電体の分極処理を施した。分極作業は２００℃で、３０Ｖの電圧を１５分間印加することで行った。得られたＰＺＴ特性は、比誘電率が８００、ｄ３１定数（歪の大きさの指標）は８０ｐｍ／Ｖであった。その後、分極用のベタ導電膜をエッチングにより除去し、最上部にソース／ドレイン電極をパターニングすることでコンタクトプラグを設けた。なお、ソース／ドレイン電極は、その上に設ける信号線に接続されるようにした。
【００３２】
圧電体の評価結果について述べる。分極時の印加電圧をパラメータとする分極−印加電界特性を図６に示す。重要なＰＺＴの歪定数は、前記のように８０ｐｍ／Ｖが得られ、磁気空間光変調器用の圧電体として動作に問題がないことが確認できた。
【００３３】
次に薄膜トランジスタの評価結果について述べる。駆動条件は、ソース接地の入力Ｖｄ＝１０Ｖ、ゲートにはＶｇ＝１５Ｖ印加した。ＶｄｓをパラメータとするＩｄｓ−Ｖｇｓ特性（対数表示）を図７に示す。ＴＦＴとして動作に問題がないことが確認できた。
【００３４】
これらの結果から見ても、温度プロセス・ルールは守られていて磁気光学空間光変調器として良好に動作した。上記のように、ＰＺＴは、測定数値から見ても良品であった。ＴＦＴも、イレギュラーな製造工程を経たにもかかわらず、電気的特性から見て良品であった。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る磁気光学空間光変調器の製造工程の説明図。
【図２】得られた磁気光学空間光変調器の構成図。
【図３】アクティブ・マトリックス式電気配線の説明図。
【図４】電圧駆動による磁化方向の制御の説明図。
【図５】空間光変調器を使用したページデータの空間的な変調方法の説明図。
【図６】圧電体を評価するための特性線図。
【図７】ＴＦＴのＩｄｓ−Ｖｇｓ特性（対数表示）線図。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ガーネット基板
１２  ＹＩＧ
１４  共通電極
１６  ＰＺＴ
１８  個別電極
２０  下地膜
２２  ソース／ドレイン領域
２４  ゲート絶縁膜
２６  ゲート電極
２８  層間絶縁膜
３０  コンタクトホール
３２  ビア穴
３４  ベタ導電膜
３６  コンタクトプラグ
【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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