專(zhuān)利名稱(chēng)：光控制裝置、半導(dǎo)體晶片和光控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光控制裝置，特別是涉及利用電光效應(yīng)(electro-opticaleffect) 的光控制裝置、半導(dǎo)體晶片和光控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，提案有例如使用鋯鈦酸鉛鑭(PLZT =Lead LanthanumZirconium Titanate)等具有電光效應(yīng)的材料的光控制裝置。PLZT是具有(PlvyLay) (^vJix)O3的組 成的透明陶瓷。所謂“電光效應(yīng)”，是對(duì)物質(zhì)施加電場(chǎng)時(shí)，在該物質(zhì)中產(chǎn)生極化而折射率變化 的現(xiàn)象。利用電光效應(yīng)時(shí)，通過(guò)開(kāi)關(guān)施加電壓，能夠使透過(guò)具有電光效應(yīng)的材料的光的相位 切換。因此，能夠?qū)⒕哂须姽庑?yīng)的光調(diào)制材料用于光間等光控制裝置(參照非專(zhuān)利文獻(xiàn) 1)。這樣的光閘等對(duì)光控制裝置的應(yīng)用中，塊(bulk)的PLZT被廣泛使用。但是，使用 塊PLZT的光閘難以應(yīng)對(duì)微細(xì)化、集成化的要求，以及動(dòng)作電壓的降低、低成本化等要求。另 外，制造塊PLZT的塊法因?yàn)樵诨旌献鳛樵系慕饘傺趸锖?，包括?000°C以上的高溫進(jìn) 行處理的工序，因此，在適用于元件形成工藝的情況下，對(duì)材料的選擇及元件構(gòu)造等施加了 較多制約。由此，嘗試了使用形成于基材上的薄膜材料來(lái)進(jìn)行研究(例如，參照非專(zhuān)利文獻(xiàn) 2、專(zhuān)利文獻(xiàn)1 3)。提案有例如代替塊PLZT，具有在形成有PLZT膜等作為具有電光效應(yīng) 的薄膜材料的顯示基板的兩面設(shè)置有偏振片的光控制裝置。并形成為如下結(jié)構(gòu)通過(guò)顯示 基板的各像素的電極端子部與外部的驅(qū)動(dòng)電路連接，驅(qū)動(dòng)希望的像素，通過(guò)來(lái)自設(shè)置在顯 示基板的一面?zhèn)鹊墓庠吹耐高^(guò)光進(jìn)行希望的顯示。非專(zhuān)利文獻(xiàn)1 力7 f工> (J. Thomas Cutchen)、其它著作、“ ” 八卜·、 才7°于 4 夕 7、第 14 卷、第 8 號(hào)(Applied Optics vol. 14Νο· 8) ”、1975 年 8 月、p. 1866-1873非專(zhuān)利文獻(xiàn)2 「強(qiáng)誘電體> ^ U先端/口七^(guò)」、第一版、株式會(huì)社science forum、1999 年 9 月 13 日、p. 151-157專(zhuān)利文獻(xiàn)1 特開(kāi)2007-146657號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 特開(kāi)2005-294308號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3 特開(kāi)2006-154145號(hào)公報(bào)光閘等光控制裝置通過(guò)將形成于基材上的薄膜的PLZT應(yīng)用于光控制裝置的嘗試 而逐漸改善性能，但仍然存在工作電壓高，光的切換(開(kāi)關(guān))速度慢這樣的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述的問(wèn)題研制而成，其目的在于提供以低的動(dòng)作電壓得到光閘動(dòng) 作且光閘動(dòng)作的切換速度快的光控制裝置、半導(dǎo)體晶片和光控制系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，目的在于提供一種光控制裝置，其具備單晶基板；設(shè)置 于單晶基板上、且具有電光效應(yīng)的電光薄膜；沿電光薄膜的結(jié)晶軸分別設(shè)置的、沿電光薄膜的結(jié)晶軸施加電場(chǎng)的多個(gè)電極。根據(jù)本發(fā)明的另一方式，目的在于提供一種半導(dǎo)體晶片，其在結(jié)晶軸<21 ·2>方向 具有定位邊(orientation flat，也稱(chēng)定位平臺(tái))，該半導(dǎo)體晶片包括單晶基板；設(shè)置于單 晶基板上，具有電光效應(yīng)并以(101)面為主面的電光薄膜；和相對(duì)于電光薄膜的定位邊，向 約35°的方向施加電場(chǎng)的多個(gè)電極。根據(jù)本發(fā)明的又一方式，目的在于提供一種光控制系統(tǒng)，其包括呈二維陣列狀配 置的多個(gè)光控制裝置，該光控制裝置具有單晶基板；設(shè)置于所述單晶基板上的以(101)面 為主面的電光薄膜；和沿所述電光薄膜上的結(jié)晶軸分別設(shè)置并沿所述電光薄膜的結(jié)晶軸施 加電場(chǎng)的多個(gè)電極；以及控制供向所述電極的電壓的晶體管。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供以低的動(dòng)作電壓得到光閘動(dòng)作且光閘動(dòng)作的切換速度快的 光控制裝置、半導(dǎo)體晶片和光控制系統(tǒng)。


圖1(a)是本發(fā)明的實(shí)施方式的光控制裝置的平面圖，圖1(b)是圖1(a)所示的 I-I方向的剖面圖。圖2是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的光控制裝置的光閘原理的圖，是沒(méi)有施加電場(chǎng)的 情況。圖3是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的光控制裝置的光閘原理的圖，是施加了電場(chǎng)的情 況。圖4是用于求取本發(fā)明的實(shí)施方式的光控制裝置的電光薄膜的電光常數(shù)的圖表 (其 1)。圖5是用于求取本發(fā)明的實(shí)施方式的光控制裝置的電光薄膜的電光常數(shù)的圖表 (其 2)。圖6是用于求取本發(fā)明的實(shí)施方式的光控制裝置的電光薄膜的電光常數(shù)的圖表 (其 3)。圖7是用于求取本發(fā)明的實(shí)施方式的光控制裝置的電光薄膜的電光常數(shù)的圖表 (其 4)。圖8是通過(guò)2 θ-ω掃描法測(cè)量本發(fā)明的實(shí)施方式的光控制裝置的電光薄膜的結(jié) 晶面的圖表(其1)。圖9是通過(guò)2 θ-ω掃描法測(cè)量本發(fā)明的實(shí)施方式的光控制裝置的電光薄膜的結(jié) 晶面的圖表(其2)。圖10是表示對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的光控制裝置的電光薄膜的結(jié)晶面進(jìn)行測(cè)量的 Φ掃描法的示意圖。圖11是通過(guò)φ掃描法對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的光控制裝置的電光薄膜的結(jié)晶面進(jìn) 行測(cè)量而得的圖表(其1)。圖12是通過(guò)Φ掃描法對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的光控制裝置的電光薄膜的結(jié)晶面進(jìn) 行測(cè)量而得的圖表(其2)。圖13(a)是本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體晶片的平面圖，圖13 (b)是圖13(a)所示的芯片的放大圖。圖14是本發(fā)明的實(shí)施方式的光控制系統(tǒng)的模式的平面圖。圖15(a) 圖15(b)是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的光控制裝置中采用硅基板的 情況的工序剖面圖。圖16(a) 圖16(c)是用于對(duì)沿本發(fā)明的實(shí)施方式的電光薄膜的結(jié)晶軸<111>產(chǎn) 生電場(chǎng)的電光薄膜的形成方法進(jìn)行說(shuō)明的工序剖面圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在下面的附圖的記載中，對(duì)相同或 類(lèi)似的部分用相同或類(lèi)似的符號(hào)進(jìn)行表示。但是，附圖是示意圖，厚度和平面尺寸的關(guān)系、 各層的厚度的比率等與實(shí)物不同。因此，具體的厚度及尺寸應(yīng)該參照以下的說(shuō)明進(jìn)行判斷。 另外，當(dāng)然，附圖相互之間也包含相互的尺寸關(guān)系及比率不同的部分。如圖1(a)及圖1(b)所示，本發(fā)明的實(shí)施方式的光控制裝置1具備單晶基板10 ； 設(shè)置于單晶基板10上且具有電光效應(yīng)的電光薄膜20 ；和沿電光薄膜20的結(jié)晶軸分別設(shè)置 并沿電光薄膜20的結(jié)晶軸施加電場(chǎng)的多個(gè)電極30、40。單晶基板10具有作為用于使電光薄膜20外延生長(zhǎng)的機(jī)械的支承基板的功能。單 晶基板10能夠使用藍(lán)寶石(Al2O3)基板、氧化鎂(MgO)基板、及鈦酸鍶(STO)基板、硅(Si)
基板等。電光薄膜20使用具有在對(duì)材料施加電場(chǎng)時(shí)該材料產(chǎn)生極化而折射率變化的電光 效應(yīng)的材料。電光薄膜20能夠使用PLZT、鋯鈦酸鉛(PZT)、鈮酸鋰(LiNbO3)、砷化鎵-多量 子阱構(gòu)造(GaAs-MQW)、SBN((Sr，Ba)Nb2O6)等，特別優(yōu)選使用 PLZT。電極30、40分別為圖1 (a)所示的梳形電極。電極30具有作為梳齒的3個(gè)電極片 30a、30b、30c，各電極片保持同電位。另外，電極40具有作為梳齒的3個(gè)電極片40a、40b、 40c，各電極片保持同電位。電極片30a、30b、30C、40a、40b、40C全部形成為相同的寬度。電 極30的電極片30a、30b、30c和電極40的電極片40a、40b、40c按照一定的間隔交替配置。 電極30、40例如通過(guò)鉬(Pt)、銦(Ir)、氧化銦(IrO2)等形成。電極30、40能夠通過(guò)如下方 式形成通過(guò)濺射法使Pt膜等沉積后，通過(guò)光刻技術(shù)對(duì)光致抗蝕劑膜轉(zhuǎn)印電極30、40的圖 案，以光致抗蝕劑膜為掩模，對(duì)Pt膜進(jìn)行蝕刻。下面，參照?qǐng)D2及圖3對(duì)使用PLZT等的電光薄膜20的光控制裝置1的光閘原理 進(jìn)行說(shuō)明。圖2和圖3所示的第一偏振片50和第二偏振片52，在x-y平面上偏振光的朝向 相互偏離90°。在使向ζ軸方向行進(jìn)的自然光作為入射光入射到第一偏振片50時(shí)，通過(guò)第一偏振 片50的自然光成為偏振光，向具有電光薄膜20的光控制裝置1射入。圖2表示沒(méi)有對(duì)光控制裝置1的電極30、40施加電壓的情況。電光薄膜20通過(guò) 利用電場(chǎng)產(chǎn)生極化而使得折射率變化，由此產(chǎn)生雙折射，因此，在沒(méi)有對(duì)電極30、40施加電 壓的情況下，不使入射光的偏振光旋轉(zhuǎn)地射出。因此，在沒(méi)有對(duì)電極30、40施加電壓的情況 下，透過(guò)第一偏振片50和光控制裝置1的偏振光被在x-y平面上偏振光的朝向相對(duì)于第一 偏振片50旋轉(zhuǎn)90°的第二偏振片52遮擋。圖3表示對(duì)光控制裝置1的電極30、40施加電壓V的情況。由于電光薄膜20通過(guò)電極30、40間的電場(chǎng)E產(chǎn)生雙折射，因此在對(duì)電極30、40施加電壓的情況下，使入射光的 偏振光旋轉(zhuǎn)90°地射出。因此，在對(duì)電極30、40施加電壓的情況下，透過(guò)第一偏振片50及 光控制裝置1后的偏振光透過(guò)第二偏振片52。下面，參照?qǐng)D4 圖7對(duì)電光薄膜20的電光效應(yīng)進(jìn)行說(shuō)明。為了將電光效應(yīng)定量 地進(jìn)行比較，求取并使用電光常數(shù)r。所謂電光常數(shù)r，是施加電場(chǎng)而引起的折射率變化量 的比例常數(shù)，單位是距離(pm:微微米(皮米=Picometer))/電壓(V 伏特)。即，如果電光 常數(shù)r增大，則能夠使電極30、40的施加電壓降低或使折射率變化區(qū)域變短。首先，圖4所示的圖表表示在以R面為主面的藍(lán)寶石基板即單晶基板10上形成使 PLZT的(101)面外延生長(zhǎng)而得的電光薄膜20，并沿電光薄膜20的<111>軸方向設(shè)置有電 極30、40的光控制裝置中，沿電光薄膜20的<111>軸方向施加電場(chǎng)時(shí)的電光效應(yīng)。該情況 下的光控制裝置的電光常數(shù)r為198. 6pm/V。圖5所示的圖表表示在以R面為主面的藍(lán)寶石基板即單晶基板10上形成使PLZT 的(101)面外延生長(zhǎng)而得的電光薄膜20，并沿電光薄膜20的<101>軸方向設(shè)置有電極30、 40的光控制裝置中，沿電光薄膜20的<101>軸方向施加電場(chǎng)時(shí)的電光效應(yīng)。該情況下的光 控制裝置的電光常數(shù)r為127. 7pm/V。圖6所示的圖表表示在以R面為主面的藍(lán)寶石基板即單晶基板10上形成使PLZT 的(101)面外延生長(zhǎng)而得的電光薄膜20，并沿電光薄膜20的<100>軸方向設(shè)置有電極30、 40的光控制裝置中，沿電光薄膜20的<100>軸方向施加電場(chǎng)時(shí)的電光效應(yīng)。該情況下的光 控制裝置的電光常數(shù)r為17. 7pm/V。圖7所示的圖表表示在以C面為主面的藍(lán)寶石基板即單晶基板10上形成無(wú)取向 的PLZT即電光薄膜20，并在電光薄膜20上設(shè)置有電極30、40的光控制裝置中，對(duì)電光薄膜 20施加電場(chǎng)時(shí)的電光效應(yīng)。該情況下的光控制裝置的電光常數(shù)r為123. Opm/V。根據(jù)圖4 圖7的圖表，電光薄膜20的電光效應(yīng)最好的是電光常數(shù)r變大的圖4 所示的結(jié)果。在制作成圖4 圖7的圖表的條件中，圖4所示的條件的電光常數(shù)r最大的 理由認(rèn)為是由于PLZT在<111>軸方向極化，因此通過(guò)沿電光薄膜20的結(jié)晶軸<111>施加 電場(chǎng)而使電光效應(yīng)效率良好地進(jìn)行。即，用于使電光薄膜20的電光效應(yīng)效率良好地產(chǎn)生的 條件是沿電光薄膜20的結(jié)晶軸<111>施加電場(chǎng)。用于沿電光薄膜20的結(jié)晶軸<111>施加 電場(chǎng)的電極30、40優(yōu)選設(shè)置在包含結(jié)晶軸<111>的電光薄膜(PLZT) 20的(101)面上。電光薄膜20的結(jié)晶面通過(guò)利用X射線(xiàn)衍射進(jìn)行的結(jié)晶衍射線(xiàn)強(qiáng)度的測(cè)定，能夠把 握結(jié)晶面的優(yōu)先取向等。使用圖8 圖12對(duì)電光薄膜20的結(jié)晶面的X射線(xiàn)衍射進(jìn)行說(shuō)明。圖8所示的圖表是使用2 θ -ω掃描法得到的結(jié)果，能夠確認(rèn)表示藍(lán)寶石基板的R 面的峰25.6°、和表示PLZT的(101)面的峰30. 1°。因此，根據(jù)圖8的圖表可知，在藍(lán)寶 石基板的R面上，PLZT的結(jié)晶面(101)均一致向上(優(yōu)先取向)。但是，不能確認(rèn)作為電光 薄膜20的PLZT是否外延生長(zhǎng)。圖9所示的圖表是使用2 θ -ω掃描法而得的結(jié)果，能夠確認(rèn)表示PLZT的(100) 面的峰21. 7°、表示PLZT的(101)面的峰30. 1°、表示PLZT的(111)面的峰38. 1°、表示 PT的(111)面的峰39. 5°、表示藍(lán)寶石基板的C面的峰41. 7°。因此，根據(jù)圖8的圖表，可 知在藍(lán)寶石基板的C面上，PLZT的結(jié)晶具有很多朝向(隨機(jī)取向)。接著，將圖10所示的試樣的傾斜角即Ψ固定為45°，通過(guò)能夠使試樣進(jìn)行360°面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的Φ掃描法，確認(rèn)PLZT是否外延生長(zhǎng)。所謂Φ掃描法，是在調(diào)查薄膜是否在面 內(nèi)方向取向的情況下使用的測(cè)定法。圖11所示的圖表是對(duì)2 θ為21. V的PLZT(IOO)的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量而得的圖表。利 用Φ掃描測(cè)定對(duì)PLZT的面內(nèi)的取向性進(jìn)行調(diào)查而得的結(jié)果是，如圖11所示，在Φ為-90° 和90°的位置得到兩個(gè)峰，可知該試樣外延生長(zhǎng)。圖12所示的圖表也與圖11所示的圖表同樣，是對(duì)2 θ為21. 7°的PLZT(IOO)的 強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)測(cè)而得的圖。通過(guò)Φ掃描測(cè)定對(duì)PLZT的面內(nèi)的取向性進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果是，如 圖12所示，不能確定在此使用的試料中哪里是峰，S卩，可知為隨機(jī)取向，并沒(méi)有外延生長(zhǎng)。如圖8 圖12所示，電光薄膜20的結(jié)晶面通過(guò)利用X射線(xiàn)衍射進(jìn)行的結(jié)晶衍射 線(xiàn)強(qiáng)度的測(cè)定，可以把握結(jié)晶面的優(yōu)先取向、及是否通過(guò)外延生長(zhǎng)而形成。根據(jù)實(shí)施方式的光控制裝置1，由于通過(guò)沿電光薄膜20的結(jié)晶軸施加電場(chǎng)，因此 能夠使電光效應(yīng)良好地發(fā)揮，因此，能夠在低的動(dòng)作電壓得到光間動(dòng)作，且可以使光閘動(dòng)作 的切換速度加快。具有實(shí)施方式的光控制裝置1的芯片64的半導(dǎo)體晶片60，如圖13(a)及圖13(b) 所示，在結(jié)晶軸<21 ·2>方向具有定位邊62，該半導(dǎo)體晶片60具備單晶基板10 ；設(shè)置在單 晶基板10上、具有電光效應(yīng)且以(111)面為主面的電光薄膜20;和相對(duì)于電光薄膜20的 定位邊62向約35°的方向施加電場(chǎng)的多個(gè)電極30、40。單晶基板10是例如以R面為主面 的藍(lán)寶石基板。根據(jù)實(shí)施方式的半導(dǎo)體晶片60，在電光薄膜20的結(jié)晶軸<101>方向具有定位邊 62，相對(duì)定位邊62，約35°的方向?yàn)榻Y(jié)晶軸<111>方向，因此，按照相對(duì)于定位邊62向約 35°的方向施加電場(chǎng)的方式設(shè)置電極30、40，由此，能夠容易地設(shè)置用于沿電光薄膜20的 結(jié)晶軸<111>施加電場(chǎng)的電極30、40。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，定位邊62方向和結(jié)晶軸<111>方向構(gòu)成 的角為tarTHlA"2) = 35.26°，但考慮制造偏差(誤差)等，按照相對(duì)于定位邊62向30 40°的方向施加電場(chǎng)的方式設(shè)置電極30、40即可。圖14是將以圖13(b)的虛線(xiàn)包圍的區(qū)域S放大而得的圖。實(shí)施方式的光控制系 統(tǒng)如圖14所示，具備呈二維陣列狀配置的多個(gè)光控制裝置1，該光控制裝置1具有單晶 基板10 ；設(shè)置在單晶基板10上的以(111)面為主面的電光薄膜20 ；沿電光薄膜20上的結(jié) 晶軸方向分別設(shè)置并沿電光薄膜20的結(jié)晶軸施加電場(chǎng)的多個(gè)電極30、40 ；以及控制供向電 極30、40的電壓的晶體管Trl Trl2。在此，電光薄膜20的主面為(111)面。而且，電極 30,40優(yōu)選沿電光薄膜20的結(jié)晶軸<111>施加電場(chǎng)。晶體管Trl Trl2配置在字線(xiàn)WLl、WL2和位線(xiàn)BLl、BL2、BL3、BL4縱、橫分布的 交點(diǎn)。晶體管Trl Trl2通過(guò)分別選擇字線(xiàn)WL1、WL2和位線(xiàn)BL1、BL2、BL3、BL4，作為開(kāi)關(guān) 起作用，控制供向電極30、40的電壓。通過(guò)作為晶體管Trl Trl2的開(kāi)關(guān)的功能，在一個(gè) 光控制裝置1作為一個(gè)像素起作用的實(shí)施方式的光控制系統(tǒng)中，能夠控制對(duì)每個(gè)像素射入 的光的偏振。以上，對(duì)單晶基板10為藍(lán)寶石基板的例進(jìn)行了說(shuō)明，但單晶基板10也可以為硅基 板。例如在以(101)面為主面的硅基板即單晶基板10上，通過(guò)氮?dú)?N2)環(huán)境的濺射法等 形成膜厚0.1 μ m程度的氮化鈦鋁((Ti、Al)N)合金膜。(Ti、A1)N合金膜隨著硅基板的面 方位進(jìn)行生長(zhǎng)。在(Ti、Al)N合金膜上，通過(guò)濺射法等形成膜厚0.2μπι左右的鉬(Pt)膜。接著，使用光刻技術(shù)等對(duì)(Ti、A1)N合金膜和Pt膜進(jìn)行圖案形成(patterning)，形成電極 30、40。其后，在單晶基板10上，以覆蓋電極30、40的方式，作為電光薄膜20形成PZT膜 或PLZT膜。由于單晶基板10的主面為(101)面，因此PZT膜、PLZT膜的主面為(101)面。 PZT膜、PLZT膜的成膜方法可以采用濺射法、溶膠-凝膠法(sol-gel method)、金屬有機(jī)化 學(xué)氣相沉積(MOCVD)法等。另外，在單晶基板10為以(100)面為主面的硅基板的情況下，形成于單晶基板10 上的電光薄膜20的主面為(100)面。另外，在單晶基板10為以(111)面為主面的硅基板 的情況下，形成于單晶基板10上的電光薄膜20的主面為(111)面。圖15(a)及圖15(b)表示在半導(dǎo)體集成電路(LSI)上層疊電光薄膜的方法的例。 如圖15(a)所示，在以(101)面為主面的硅基板100上形成氧化硅膜120。在硅基板100 的表面附近形成有具有柵極電極111、源極電極112和漏極電極113的晶體管110。在氧化 硅膜120形成接觸孔后，通過(guò)CVD法等將接觸孔用硅膜填充，形成與晶體管110的電極連接 的接觸插頭。圖15(b)表示形成與漏電極113連接的接觸插頭115的例。接觸插頭115的 上表面是(101)面。在氧化硅膜120上，按照上述說(shuō)明的方法層疊(Ti、Al)N合金膜及Pt 膜，形成電極30、40。電極30、40與接觸插頭115的上表面相接地形成。其后，作為電光薄 膜20，形成以(101)面為主面的PZT膜或PLZT膜。通過(guò)上述的方法，可以制造通過(guò)晶體管 110控制供向電極30、40的電壓的光控制裝置和光控制系統(tǒng)。圖16(a) 圖16(c)表示用于沿電光薄膜20的結(jié)晶軸<111>產(chǎn)生電場(chǎng)的電光薄 膜20的形成方法的例。如圖16(a)所示，按照在硅基板100上形成的氧化硅膜220的上表 面具有凹凸的方式進(jìn)行圖案形成。在氧化硅膜220的凹部形成與晶體管IlOa連接的接觸 插頭125a、與晶體管IlOb連接的125b。接觸插頭125a、125b的上表面配置在氧化硅膜220 的凸部的側(cè)面附近。在圖16(a)所示的例中，晶體管IlOaUlOb的一個(gè)主電極(源極電極 或漏極電極)分別與接觸插頭125a、125b連接，另一主電極分別經(jīng)由接觸插頭(plug)115a、 115b與配置在氧化硅膜220內(nèi)的配線(xiàn)層130a、130b連接。其后，如圖16(b)所示，在氧化硅膜220上形成Pt膜140。此時(shí)，Pt膜140容易 在(111)方向?qū)盈B。因此，Pt膜140的面法線(xiàn)沿著<111>軸方向。其后，對(duì)Pt膜140進(jìn)行 蝕刻直至氧化硅膜220的上表面露出，只剩余形成于氧化硅膜220的凸部的側(cè)面上的Pt膜 140。按照剩余的Pt膜140與接觸插頭125a、125b的上表面相接的方式設(shè)定Pt膜140的 膜厚。其后，如圖16(c)所示，在氧化硅膜220上及Pt膜140上形成PLZT膜、PZT膜等作 為電光薄膜20。由于Pt膜140的面方位為(111)面，因此形成于Pt膜140上的PLZT膜或 PZT膜的生長(zhǎng)主面為(111)面。即，在相互相對(duì)的Pt膜140面上形成以(111)面為主面的 電光薄膜20。相對(duì)的Pt膜140的一方經(jīng)接觸插頭125a與晶體管IlOa的電極連接，另一方 的Pt膜140經(jīng)接觸插頭125b與晶體管IlOb的電極連接。根據(jù)以上的方法，制造通過(guò)晶體 管IlOaUlOb的控制沿電光薄膜20的結(jié)晶軸<111>產(chǎn)生電場(chǎng)的光控制裝置和光控制系統(tǒng)。實(shí)施方式的光控制系統(tǒng)能夠用于顯示器件、光通信開(kāi)關(guān)、激光打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、全 息照相存儲(chǔ)器的光調(diào)制器、光運(yùn)算裝置、及密碼化電路等。根據(jù)實(shí)施方式的光控制系統(tǒng)，通過(guò)使用通過(guò)沿電光薄膜20的結(jié)晶軸施加電場(chǎng)而 良好地發(fā)揮電光效應(yīng)的光控制裝置1，提供以低的動(dòng)作電壓得到光閘動(dòng)作且光閘動(dòng)作的切 換速度快的光控制系統(tǒng)。
(其它實(shí)施方式)如上所述，本發(fā)明根據(jù)實(shí)施方式進(jìn)行記載，但不應(yīng)該理解為構(gòu)成該公開(kāi)的一部分 的記述及附圖限定該發(fā)明。從該公開(kāi)中，該領(lǐng)域工作人員可以明白各種代替實(shí)施方式、實(shí)施 例及運(yùn)用技術(shù)。例如，在實(shí)施方式中，光控制裝置1的電極30、40記載為梳形電極，但只要為能夠 沿電光薄膜20的結(jié)晶軸施加電場(chǎng)的電極即可，例如可以為相互平行地配置的一組電極。這樣，應(yīng)該理解本發(fā)明包含沒(méi)有在此記載的各種實(shí)施方式等。因此，本發(fā)明只由從 該公開(kāi)得到的適當(dāng)?shù)膶?zhuān)利申請(qǐng)范圍的發(fā)明待定事項(xiàng)限定。工業(yè)上的可利用性本發(fā)明的光控制裝置、半導(dǎo)體晶片及光控制系統(tǒng)可以應(yīng)用于包含一種制造業(yè)的半 導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)及電子設(shè)備產(chǎn)業(yè)，該制造業(yè)制造包括配置在基板上的電光薄膜的發(fā)光裝置。
權(quán)利要求
一種光控制裝置，其特征在于，包括單晶基板；設(shè)置于所述單晶基板上、且具有電光效應(yīng)的電光薄膜；和沿所述電光薄膜的結(jié)晶軸分別設(shè)置的、沿所述電光薄膜的結(jié)晶軸施加電場(chǎng)的多個(gè)電極。
2.如權(quán)利要求1所述的光控制裝置，其特征在于 所述電極沿所述電光薄膜的結(jié)晶軸<111>施加電場(chǎng)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光控制裝置，其特征在于 所述電光薄膜的主面為(101)面。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的光控制裝置，其特征在于 所述電光薄膜為鋯鈦酸鉛鑭。
5.一種半導(dǎo)體晶片，其在結(jié)晶軸<21 · 2>方向具有定位邊，該半導(dǎo)體晶片的特征在于， 包括單晶基板；設(shè)置于所述單晶基板上，具有電光效應(yīng)并以(101)面為主面的電光薄膜；和 相對(duì)于所述電光薄膜的所述定位邊，向約35°的方向施加電場(chǎng)的多個(gè)電極。
6.一種光控制系統(tǒng)，其特征在于，包括呈二維陣列狀配置的多個(gè)光控制裝置，該光控制裝置具有單晶基板；設(shè)置于所述單 晶基板上的以(101)面為主面的電光薄膜；和沿所述電光薄膜上的結(jié)晶軸分別設(shè)置并沿所 述電光薄膜的結(jié)晶軸施加電場(chǎng)的多個(gè)電極；以及 控制供向所述電極的電壓的晶體管。
7.如權(quán)利要求6所述的光控制系統(tǒng)，其特征在于 所述電極沿所述電光薄膜的結(jié)晶軸<111>施加電場(chǎng)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的光控制系統(tǒng)，其特征在于 所述電光薄膜為鋯鈦酸鉛鑭。全文摘要
本發(fā)明提供光控制裝置、半導(dǎo)體晶片和光控制系統(tǒng)。光控制裝置具備單晶基板(10)；設(shè)置在單晶基板(10)上并具有電光效應(yīng)的電光薄膜(20)；和沿電光薄膜(20)的結(jié)晶軸分別設(shè)置、并沿電光薄膜(20)的結(jié)晶軸施加電場(chǎng)的多個(gè)電極(30、40)。
文檔編號(hào)G02F1/03GK101918882SQ20088011702
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2008年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者藤井剛, 藤森敬和 申請(qǐng)人:羅姆股份有限公司