光控制装置、半导体晶片和光控制系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供光控制装置、半导体晶片和光控制系统。光控制装置具备：单晶基板（１０）；设置在单晶基板（１０）上并具有电光效应的电光薄膜（２０）；和沿电光薄膜（２０）的结晶轴分别设置、并沿电光薄膜（２０）的结晶轴施加电场的多个电极（３０、４０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光控制装置，特别是涉及利用电光效应(electro-opticaleffect) 的光控制装置、半导体晶片和光控制系统。
技术介绍
近年来，提案有例如使用锆钛酸铅镧(PLZT =Lead LanthanumZirconium Titanate)等具有电光效应的材料的光控制装置。PLZT是具有(PlvyLay) (^vJix)O3的组 成的透明陶瓷。所谓“电光效应”，是对物质施加电场时，在该物质中产生极化而折射率变化 的现象。利用电光效应时，通过开关施加电压，能够使透过具有电光效应的材料的光的相位 切换。因此，能够将具有电光效应的光调制材料用于光间等光控制装置(参照非专利文献 1)。这样的光闸等对光控制装置的应用中，块(bulk)的PLZT被广泛使用。但是，使用 块PLZT的光闸难以应对微细化、集成化的要求，以及动作电压的降低、低成本化等要求。另 外，制造块PLZT的块法因为在混合作为原料的金属氧化物后，包括以1000°C以上的高温进 行处理的工序，因此，在适用于元件形成工艺的情况下，对材料的选择及元件构造等施加了 较多制约。由此，尝试了使用形成于基材上的薄膜材料来进行研究(例如，参照非专利文献 2、专利文献1 3)。提案有例如代替块PLZT，具有在形成有PLZT膜等作为具有电光效应 的薄膜材料的显示基板的两面设置有偏振片的光控制装置。并形成为如下结构通过显示 基板的各像素的电极端子部与外部的驱动电路连接，驱动希望的像素，通过来自设置在显 示基板的一面侧的光源的透过光进行希望的显示。非专利文献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 号(Applied Optics vol. 14Νο· 8) ”、1975 年 8 月、p. 1866-1873非专利文献2 「強誘電体> ^ U先端/口七^」、第一版、株式会社science forum、1999 年 9 月 13 日、p. 151-157专利文献1 特开2007-146657号公报专利文献2 特开2005-294308号公报专利文献3 特开2006-154145号公报光闸等光控制装置通过将形成于基材上的薄膜的PLZT应用于光控制装置的尝试 而逐渐改善性能，但仍然存在工作电压高，光的切换(开关)速度慢这样的问题。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述的问题研制而成，其目的在于提供以低的动作电压得到光闸动 作且光闸动作的切换速度快的光控制装置、半导体晶片和光控制系统。根据本专利技术的一个方式，目的在于提供一种光控制装置，其具备单晶基板；设置 于单晶基板上、且具有电光效应的电光薄膜；沿电光薄膜的结晶轴分别设置的、沿电光薄膜的结晶轴施加电场的多个电极。根据本专利技术的另一方式，目的在于提供一种半导体晶片，其在结晶轴<21 ·2>方向 具有定位边(orientation flat，也称定位平台)，该半导体晶片包括单晶基板；设置于单 晶基板上，具有电光效应并以(101)面为主面的电光薄膜；和相对于电光薄膜的定位边，向 约35°的方向施加电场的多个电极。根据本专利技术的又一方式，目的在于提供一种光控制系统，其包括呈二维阵列状配 置的多个光控制装置，该光控制装置具有单晶基板；设置于所述单晶基板上的以(101)面 为主面的电光薄膜；和沿所述电光薄膜上的结晶轴分别设置并沿所述电光薄膜的结晶轴施 加电场的多个电极；以及控制供向所述电极的电压的晶体管。专利技术的效果根据本专利技术，能够提供以低的动作电压得到光闸动作且光闸动作的切换速度快的 光控制装置、半导体晶片和光控制系统。附图说明图1(a)是本专利技术的实施方式的光控制装置的平面图，图1(b)是图1(a)所示的 I-I方向的剖面图。图2是说明本专利技术的实施方式的光控制装置的光闸原理的图，是没有施加电场的 情况。图3是说明本专利技术的实施方式的光控制装置的光闸原理的图，是施加了电场的情 况。图4是用于求取本专利技术的实施方式的光控制装置的电光薄膜的电光常数的图表 (其 1)。图5是用于求取本专利技术的实施方式的光控制装置的电光薄膜的电光常数的图表 (其 2)。图6是用于求取本专利技术的实施方式的光控制装置的电光薄膜的电光常数的图表 (其 3)。图7是用于求取本专利技术的实施方式的光控制装置的电光薄膜的电光常数的图表 (其 4)。图8是通过2 θ-ω扫描法测量本专利技术的实施方式的光控制装置的电光薄膜的结 晶面的图表(其1)。图9是通过2 θ-ω扫描法测量本专利技术的实施方式的光控制装置的电光薄膜的结 晶面的图表(其2)。图10是表示对本专利技术的实施方式的光控制装置的电光薄膜的结晶面进行测量的 Φ扫描法的示意图。图11是通过φ扫描法对本专利技术的实施方式的光控制装置的电光薄膜的结晶面进 行测量而得的图表(其1)。图12是通过Φ扫描法对本专利技术的实施方式的光控制装置的电光薄膜的结晶面进 行测量而得的图表(其2)。图13(a)是本专利技术的实施方式的半导体晶片的平面图，图13 (b)是图13(a)所示的芯片的放大图。图14是本专利技术的实施方式的光控制系统的模式的平面图。图15(a) 图15(b)是用于说明本专利技术的实施方式的光控制装置中采用硅基板的 情况的工序剖面图。图16(a) 图16(c)是用于对沿本专利技术的实施方式的电光薄膜的结晶轴<111>产 生电场的电光薄膜的形成方法进行说明的工序剖面图。具体实施例方式下面，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。在下面的附图的记载中，对相同或 类似的部分用相同或类似的符号进行表示。但是，附图是示意图，厚度和平面尺寸的关系、 各层的厚度的比率等与实物不同。因此，具体的厚度及尺寸应该参照以下的说明进行判断。 另外，当然，附图相互之间也包含相互的尺寸关系及比率不同的部分。如图1(a)及图1(b)所示，本专利技术的实施方式的光控制装置1具备单晶基板10 ； 设置于单晶基板10上且具有电光效应的电光薄膜20 ；和沿电光薄膜20的结晶轴分别设置 并沿电光薄膜20的结晶轴施加电场的多个电极30、40。单晶基板10具有作为用于使电光薄膜20外延生长的机械的支承基板的功能。单 晶基板10能够使用蓝宝石(Al2O3)基板、氧化镁(MgO)基板、及钛酸锶(STO)基板、硅(Si)基板等。电光薄膜20使用具有在对材料施加电场时该材料产生极化而折射率变化的电光 效应的材料。电光薄膜20能够使用PLZT、锆钛酸铅(PZT)、铌酸锂(LiNbO3)、砷化镓-多量 子阱构造(GaAs-MQW)、SBN((Sr，Ba)Nb2O6)等，特别优选使用 PLZT。电极30、40分别为图1 (a)所示的梳形电极。电极30具有作为梳齿的3个电极片 30a、30b、30c，各电极片保持同电位。另外，电极40具有作为梳齿的3个电极片40a、40b、 40c，各电极片保持同电位。电极片30a、30b、30C、40a、40b、40C全部形成为相同的宽度。电 极30的电极片30a、30b、30c和电极40的电极片40a、40b、40c按照一定的间隔交替配置。 电极30、40例如通过钼(Pt)、铟(Ir)、氧化铟(IrO2)等形成。电极30、40能够通过如下方 式形成通过溅射法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光控制装置，其特征在于，包括：单晶基板；设置于所述单晶基板上、且具有电光效应的电光薄膜；和沿所述电光薄膜的结晶轴分别设置的、沿所述电光薄膜的结晶轴施加电场的多个电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-11-20 2007-300661一种光控制装置，其特征在于，包括单晶基板；设置于所述单晶基板上、且具有电光效应的电光薄膜；和沿所述电光薄膜的结晶轴分别设置的、沿所述电光薄膜的结晶轴施加电场的多个电极。2.如权利要求1所述的光控制装置，其特征在于 所述电极沿所述电光薄膜的结晶轴<111>施加电场。3.如权利要求1或2所述的光控制装置，其特征在于 所述电光薄膜的主面为(101)面。4.如权利要求1 3中任一项所述的光控制装置，其特征在于 所述电光薄膜为锆钛酸铅镧。5.一种半导体晶片，其在结晶轴<21 · 2>方向具有定位边，该半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤森敬和，藤井刚，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]