JP2001013426A - 光変調デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射面の曲率変化を大きして集光性能を向上
させてＳＮ比を向上させると共に小型、省スペース化を
可能とし、且つ製造効率を向上することのできる光変調
デバイスの製造方法を提供する。 【解決手段】 基板１１上に駆動素子５０を形成する工
程と、駆動素子５０上に絶縁膜１２を形成する工程と、
駆動素子５０との接続をするための接続端子部５８を絶
縁膜１２に形成する工程と、圧電素子３０の何れか一方
の電極に接続される駆動用配線５３を接続端子部５８か
ら引き出す工程と、駆動素子５０に対応する位置に支持
部材３１ａを介して圧電素子３０を形成するための犠牲
層７０をパターン形成する工程と、犠牲層７０上に圧電
素子３０をパターン形成する工程と、圧電素子３０の何
れか一方の電極と駆動用配線５３とをそれぞれ接続する
第１接続用配線３６を形成すると共に他方の電極に接続
される第２接続用配線３７を形成する工程と、犠牲層７
０を除去して支持部材３１ａを形成する工程とを有する
ことにより、圧電素子３０と駆動素子５０とを接続する
配線を比較的容易に形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射ミラーの変形
によって入射光を変調して表示を行うための光変調デバ
イスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、光を変調して表示を行うための光変
調デバイスとしては、例えば、基板上に設けた電極に電
圧を印加し、その静電力等によってミラーを傾斜させて
入射光を変調させるものや、圧電体層を一対の電極膜で
挟持した圧電素子上にミラーを設け、駆動素子を介して
電圧を印加して圧電素子を変形させることにより、この
ミラーを傾斜させて入射光を変調させるもの等が知られ
ている。

【０００３】また、圧電素子を利用したものとしては、
特表平９−５０４３８７号公報に見られるように、片持
ち梁状の圧電素子の表面に薄膜等からなるミラー膜を形
成し、圧電素子を変形させることによりこのミラー膜を
屈曲させて入射光の方向を変えるものも提案されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな圧電素子を利用した光変調デバイスは、何れにして
も、圧電素子の長手方向一端部を支持した片持ち梁状の
構造であり、この構造の場合、圧電素子をその長手方向
に沿った一方向のみに変形させることで光の方向を変え
て変調するため、変調性能が低いという問題がある。

【０００５】また、何れの構造にしても、圧電素子を構
成する上電極及び下電極と駆動素子とを接続する配線
は、それぞれ別工程で形成されるため製造工程が煩雑で
あり、製造効率が低いという問題がある。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑み、反射面
の曲率変化を大きして集光性能を向上させてＳＮ比を向
上させると共に小型、省スペース化を可能とし、且つ製
造効率を向上することのできる光変調デバイスの製造方
法を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１の態様は、圧電体層及びこれを挟持する第１及
び第２の電極とからなる圧電素子を有すると共に光を反
射するミラー膜構造を有するミラー要素と、該ミラー要
素に対応して基板上に設けられた駆動素子とを有する光
変調デバイスの製造方法において、前記基板上に前記駆
動素子を形成する工程と、前記駆動素子上に絶縁膜を形
成する工程と、前記駆動素子との接続をするための接続
端子部を前記絶縁膜に形成する工程と、前記圧電素子の
何れか一方の電極に接続される駆動用配線を前記接続端
子部から引き出す工程と、前記駆動素子に対応する位置
に支持部材を介して前記圧電素子を形成するための犠牲
層をパターン形成する工程と、該犠牲層上に前記圧電素
子をパターン形成する工程と、当該圧電素子の何れか一
方の電極と前記駆動用配線とをそれぞれ接続する第１接
続用配線を形成すると共に他方の電極に接続される第２
接続用配線を形成する工程と、前記犠牲層を除去して前
記支持部材を形成する工程とを有することを特徴とする
光変調デバイスの製造方法にある。

【０００８】かかる第１の態様では、圧電素子の形状に
拘わらず、圧電素子と駆動素子とを接続する配線を比較
的容易に形成できる。

【０００９】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記駆動用配線を形成する工程では、当該駆動用配
線を形成すると共に前記他方の電極に接続する第１信号
配線を形成し、その後当該第１信号配線と前記第２接続
用配線とを接続することを特徴とする光変調デバイスの
製造方法にある。

【００１０】かかる第２の態様では、駆動用配線と第１
信号配線とが同一層で形成されるため、製造工程を簡略
化できる。

【００１１】本発明の第３の態様は、第２の態様におい
て、前記駆動用配線を形成する工程では、さらに前記駆
動素子のドレインに接続されて信号を供給する第２信号
配線を形成することを特徴とする光変調デバイスの製造
方法にある。

【００１２】かかる第３の態様では、駆動用配線と第１
信号配線と第２の信号配線とが同一層で形成されるた
め、製造工程を簡略化できる。

【００１３】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記支持部材及び当該支持部材に対向
する領域の前記圧電素子に少なくとも前記圧電素子を除
去した圧電素子除去部を設け、前記第１及び第２接続用
配線を前記圧電素子除去部内に平面的に分離して配置す
ることを特徴とする光変調デバイスの製造方法にある。

【００１４】かかる第４の態様では、圧電素子と駆動素
子との配線を圧電素子除去部内に比較的容易に形成でき
る。

【００１５】本発明の第５の態様は、第４の態様におい
て、前記支持部材に前記圧電素子除去部に連通する支持
部材貫通部を設け、前記第１及び第２接続用配線を当該
支持部材貫通部内まで延設されていることを特徴とする
光変調デバイスの製造方法にある。

【００１６】かかる第５の態様では、圧電素子と駆動素
子との配線を支持部材貫通部を介して比較的容易に形成
することができる。

【００１７】本発明の第６の態様は、第４又は５の態様
において、前記犠牲層を形成する工程の前に、前記駆動
素子に対応した島状の前記支持部材を形成する工程を有
することを特徴とする光変調デバイスの製造方法にあ
る。

【００１８】かかる第６の態様では、島状の支持部材を
介して圧電素子が支持される。

【００１９】本発明の第７の態様は、第６の態様におい
て、前記駆動用配線及び前記第１信号配線を前記支持部
材の外面を介して上面まで延設し、前記圧電素子除去部
内で前記駆動用配線と前記第１接続用配線、及び前記第
１の信号配線と前記第２接続用配線とを接続することを
特徴とする光変調デバイスの製造方法にある。

【００２０】かかる第７の態様では、島状の支持部材を
形成後に圧電素子等を形成し、支持部材上で圧電素子と
駆動素子との配線を容易且つ確実に接続できる。

【００２１】本発明の第８の態様は、第１〜７の何れか
の態様において、前記圧電素子の何れか一方の電極が、
前記ミラー膜構造を兼ねることを特徴とする光変調デバ
イスの製造方法にある。

【００２２】かかる第８の態様では、ミラー膜と一方の
電極とが同一工程で形成されるため、製造工程を簡略化
できる。

【００２３】本発明の第９の態様は、第１〜７の何れか
の態様において、前記圧電素子の何れか一方の電極上
に、反射膜を形成することを特徴とする光変調デバイス
の製造方法にある。

【００２４】かかる第９の態様では、電極膜とは別に反
射膜を選択できるため、反射率の高いミラー膜を形成で
きる。

【００２５】本発明の第１０の態様は、第９の態様にお
いて、前記反射膜が前記第１又は第２接続用配線を兼ね
ることを特徴とする光変調デバイスの製造方法にある。

【００２６】かかる第１０の態様では、反射膜が圧電素
子と駆動素子との配線の一部を構成するため、製造工程
が簡略化される。

【００２７】本発明の第１１の態様は、第１〜７の何れ
かの態様において、前記圧電素子上に前記ミラー膜構造
を構成するミラー部材を少なくとも一つ形成することを
特徴とする光変調デバイスの製造方法にある。

【００２８】かかる第１１の態様では、ミラー部材によ
って光が反射されるため、駆動時にも平坦な反射面が得
られる。

【００２９】本発明の第１２の態様は、第１〜１１の何
れかの態様において、前記圧電素子を前記支持部材との
接続部分から二次元方向に広がる形状とすると共に前記
支持部材を前記圧電素子の略中央部に形成することを特
徴とする光変調デバイスの製造方法にある。

【００３０】かかる第１２の態様では、ミラー要素が曲
面状に変形され曲率変化量を向上した光変調デバイスを
比較的容易に製造できる。

【００３１】本発明の第１３の態様は、第１〜１１の何
れかの態様において、前記圧電素子を前記支持部との接
続部分から略一方向に広がる形状とすると共に、前記支
持部材をその長手方向一端部に形成することを特徴とす
る光変調デバイスの製造方法にある。

【００３２】かかる第１３の態様では、圧電素子が片持
ち梁状態で支持され、端部を支点として変形する光変調
デバイスを比較的容易に製造できる。

【００３３】本発明の第１４の態様は、第１〜１３の何
れかの態様において、前記駆動素子を単結晶シリコンか
らなる前記基板上に形成することを特徴とする光変調デ
バイスの製造方法にある。

【００３４】かかる第１４の態様では、駆動素子を基板
上に比較的容易に形成できる。

【００３５】本発明の第１５の態様は、第１〜１４の何
れかの態様において、前記基板が絶縁体又は絶縁膜が形
成された基板からなり、前記基板上にトランジスタが形
成されたものであることを特徴とする光変調デバイスの
製造方法にある。

【００３６】かかる第１５の態様では、駆動素子の性能
を向上することができる。

【００３７】本発明の第１６の態様は、第１〜１５の何
れかの態様において、前記接続端子部が前記絶縁層に形
成されたコンタクトホール又は当該コンタクトホールに
導電部材が埋設されたプラグであることを特徴とする光
変調デバイスの製造方法にある。

【００３８】かかる第１６の態様では、コンタクトホー
ル又はプラグを介して駆動素子と駆動用配線とが接続さ
れる。

【００３９】本発明の第１７の態様は、第１〜１６の何
れかの態様において、前記第２信号配線と前記駆動素子
のゲート電極である第３信号配線とを交差する方向に配
置することを特徴とする光変調デバイスの製造方法にあ
る。

【００４０】かかる第１７の態様では、第２の信号配線
の何れかと第３信号配線の何れかとを選択することで、
これらが交差する部分の圧電素子を選択的に駆動でき
る。

【００４１】本発明の第１８の態様は、第１〜１７の何
れかの態様において、前記第１信号配線と第２信号配線
との接点が形成されないように、これらの配線を交差し
ない方向に配置することを特徴とする光変調デバイスの
製造方法にある。

【００４２】かかる第１８の態様では、第１信号配線と
第２信号配線とが短絡することがなく、これらの配線を
同一平面上に形成できる。

【００４３】本発明の第１９の態様は、第１〜１８の何
れかの態様において、前記第１信号配線を接地すること
を特徴とする光変調デバイスの製造方法にある。

【００４４】かかる１９の態様では、第１信号配線を基
準として第２信号配線及び第３信号配線に容易に電圧を
加えることができる。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態に基づい
てを詳細に説明する。

【００４６】（実施形態１）図１は、実施形態１に係る
光変調デバイスの概略を示す斜視図であり、図２は、そ
の一つのミラー要素を示す断面図である。

【００４７】図１に示すように、本実施形態の光変調デ
バイス１０は、例えば、厚さが５００μｍのシリコン
（Ｓｉ）基板等で形成されたミラー基板１１と、このミ
ラー基板１１上に、２次元アレイ状に設けられたミラー
要素２０と、このミラー要素２０を変形させる駆動素子
５０とを有する。

【００４８】ミラー要素２０は、例えば、１２８０×１
０２４要素の２次元アレイ状に設けられ、各ミラー要素
２０は、例えば、図２に示すように、弾性板３１上に形
成された下電極膜３２、圧電体層３３及び上電極膜３４
を有する圧電素子３０と、この圧電素子３０の上電極膜
３４上に略全面に亘って設けられた反射膜３５とを有す
る。また、各ミラー要素２０の表面は、例えば、一辺が
約２０μｍの略正方形を有し、その略中心部には後述す
る貫通孔が形成されている。また、本実施形態では、弾
性板３１の略中央部に略円筒形状の支持部３１ａを有
し、ミラー要素２０はこの支持部３１ａを介してミラー
基板１１に固定されている。すなわち、これらのミラー
要素２０は、この支持部３１ａを支点として、一辺略２
０μｍの領域が変形されるようになっている。このよう
なミラー要素２０を保持する支持部３１ａの外径は、特
に限定されないが、ミラー要素２０を確実に保持可能な
程度で、できるだけ小さいことが好ましい。

【００４９】また、この支持部３１ａ及びこれに対向す
る領域のミラー要素２０には、これらを貫通してミラー
基板１１を露出する貫通孔４０が形成されており、この
貫通孔４０を介して駆動素子５０と圧電素子３０の上電
極膜３４及び下電極膜３２とがそれぞれ接続されてい
る。

【００５０】この駆動素子５０は、圧電素子３０を駆動
するトランジスタであり、例えば、ｐ型のシリコン基板
に各ミラー要素２０に対応して設けられたｎチャンネル
ＭＯＳトランジスタである。これらの駆動素子５０は、
第１の層間絶縁膜１２によって覆われており、各ミラー
要素２０は、実際には、この第１の層間絶縁膜１２上に
支持部３１ａを介して設けられている。

【００５１】ここで、圧電素子３０を駆動する駆動素子
５０であるＭＯＳトランジスタの基本的な構成を説明す
る。ＭＯＳトランジスタは、図３に示すように、ｐ形シ
リコン基板であるミラー基板１１の２カ所にそれぞれド
ナーがドープされたソース５１とドレイン５２とを有す
る。ソース５１には、駆動配線５３等を介して圧電素子
３０の下電極膜３２に接続され、上電極膜３４には第１
信号ライン５４が接続されている。また、ドレイン５２
には第２信号ライン５５が接続されており、これらソー
ス５１とドレイン５２との間には、ゲート絶縁膜５９を
介してゲート電極５６が設けられている。

【００５２】このような構成のＭＯＳトランジスタで
は、ソース５１に対してゲート電極５６に正のバイアス
電圧を印加すると、ゲート絶縁膜５９に接する半導体表
面では、表面に印加された正の電圧によって正孔が表面
から追い出されるため、ｐ形シリコン基板であるミラー
基板１１には、静電誘導によって電子が誘起され、電子
の通路であるチャネル５７が形成される。このとき、ソ
ース５１に対してドレイン５２に正の電圧を印加する
と、ソース５１から注入された電子は、チャネル５７を
通ってドレイン５２に移動する。すなわち、ドレイン５
２とソース５１との間に電流が流れて圧電素子３０が駆
動される。

【００５３】ここで、本実施形態に係る圧電素子３０と
駆動素子５０との配線構造について説明する。図４は、
駆動素子５０の一つを模式的に示した平面図である。な
お、図２は、図４のＡ−Ａ断面を示す図となっている。

【００５４】図２及び図４に示すように、支持部３１ａ
の貫通孔４０に対応する領域の第１の層間絶縁膜１２に
は、下電極膜３２と駆動素子５０のソース５１とを接続
する接続端子部５８が設けられている。この接続端子部
５８は、本実施形態では、第１の層間絶縁膜１２にソー
ス５１を露出するコンタクトホール１２ａが形成される
と共に、このコンタクトホール１２ａにソース５１に接
続される駆動配線５３が第１の層間絶縁膜１２上まで延
設されることにより構成されている。そして、この接続
端子部５８となる駆動配線５３と下電極膜３２とが、貫
通孔４０内に設けられた第２の層間絶縁膜１３上に円周
方向の一部に延設された下電極用接続配線３６によって
接続されている。なお、この接続端子部５８は、コンタ
クトホール１２ａに駆動配線５３を形成する構成に限定
されず、第１の層間絶縁膜１２に形成したコンタクトホ
ール１２ａを介して下電極膜３２と接続可能な構成であ
ればよく、例えば、コンタクトホール１２ａにタングス
テン（Ｗ）等のプラグ部材を埋設し、これと下電極膜３
２とを接続する構成としてもよい。

【００５５】また、この接続端子部５８の両側には、上
電極膜３４に信号を供給する第１信号ライン５４と駆動
素子５０のドレイン５２に接続する第２信号ライン５５
とが、本実施形態では、ゲート電極５６に略直交する方
向にそれぞれ延設されている。

【００５６】この第１信号ライン５４は、少なくとも幅
方向一端部が支持部３１ａの貫通孔４０に対向する領域
に位置するように設けられ、その延設方向の端部で接地
されている。また、第１信号ライン５４と上電極膜３４
とは貫通孔４０内に設けられた第２の層間絶縁膜１３上
に延設された上電極用接続配線３７によって接続されて
いる。例えば、本実施形態では、反射膜３５が上電極用
接続配線３７を兼ねており、反射膜３５が上電極膜３４
上から貫通孔４０内の円周方向の一部に延設されて第１
信号ライン５４の幅方向一端部の露出部５４ａに接続さ
れている。なお、反射膜３５と上電極用接続配線３７と
を別々に設けてもよいことは言うまでもない。

【００５７】ここで、下電極用接続配線３６と上電極用
接続配線３７を兼ねる反射膜３５とは、本実施形態で
は、同一平面上である第２の層間絶縁膜１３上に延設さ
れているが確実に絶縁されている。すなわち、これらの
接続配線３６、３７は、所定の幅で貫通孔４０内に相対
向して設けられており、延設方向においては、詳しくは
後述するが、第２の層間絶縁膜１３によって確実に絶縁
されている。

【００５８】また、第２信号ライン５５は、本実施形態
では、支持部３１ａの外側に設けられており、駆動素子
５０のドレイン５２に対向する領域の第１の層間絶縁膜
１２に設けられたコンタクトホール１２ｂを介してドレ
イン５２と接続されている。

【００５９】このような構成では、上述のような駆動素
子５０の動作により、所望の圧電素子３０に選択的に電
圧を印加して駆動させることができ、ミラー要素２０の
変形制御を容易に行うことができる。

【００６０】このような本実施形態の光変調デバイス１
０の製造方法は、特に限定されないが、本実施形態で
は、以下の工程で製造した。なお、図５及び図６は、本
実施形態の光変調デバイスの製造方法を示す断面図であ
る。

【００６１】まず、図５（ａ）に示すように、ｐ型のシ
リコン基板に予めＭＯＳトランジスタである駆動素子５
０を形成したミラー基板１１上に第１の層間絶縁膜１２
を形成し、その後パターニングすることにより、駆動素
子５０のソース５１に対向する領域にソース５１を露出
するコンタクトホール１２ａを形成する。この第１の層
間絶縁膜１２の材質は、絶縁材料であれば特に限定され
ず、例えば、窒化珪素、酸化珪素等を用いることができ
る。

【００６２】次に、図５（ｂ）に示すように、第１の層
間絶縁膜１２上に、駆動配線５３、第１信号ライン５４
及び第２信号ライン５５を形成する。すなわち、第１の
層間絶縁膜１２上全面に配線膜６０を形成し、その後パ
ターニングすることにより、駆動配線５３、第１信号ラ
イン５４及び第２信号ライン５５とする。

【００６３】次に、図５（ｃ）に示すように、犠牲層７
０を形成すると共にパターニングして各ミラー要素２０
に対応して犠牲層除去部７１を形成する。この犠牲層７
０は、各ミラー要素２０に対応して支持部３１ａを形成
するためのものであり、その材料は、特に限定されない
が、例えば、ポリシリコン又はリンドープ酸化シリコン
（ＰＳＧ）等を用いることが好ましく、本実施形態で
は、エッチングレートが比較的速いＰＳＧを用いた。

【００６４】次に、図５（ｄ）に示すように、犠牲層７
０の形状に沿って、圧電素子３０を構成する弾性板３
１、下電極膜３２、圧電体層３３及び上電極膜３４を順
次積層する。

【００６５】弾性板３１の材料は、弾性変形可能で且つ
所定の剛性を有する材料であれば、特に限定されない
が、本実施形態では、ジルコニウム層を形成後、例え
ば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化して酸化ジル
コニウムからなる弾性板３１とした。

【００６６】下電極膜３２の材料としては、白金等が好
適である。これは、後述するようにスパッタリング法や
ゾル−ゲル法で成膜する圧電体層３３は、成膜後に大気
雰囲気下又は酸素雰囲気下で６００〜１０００℃程度の
温度で焼成して結晶化させる必要があるからである。す
なわち、下電極膜３２の材料は、このような高温、酸化
雰囲気下で導電性を保持できなければならず、殊に、圧
電体層３３としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用
いた場合には、酸化鉛（ＰｂＯ）の拡散による導電性の
変化が少ないことが望ましい。これらの理由から、本実
施形態では、白金をスパッタリングによって形成した。

【００６７】圧電体層３３の材料としては、チタン酸ジ
ルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の材料が好ましく、本実施形態
では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾル
を塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで
金属酸化物とする、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電
体層３３を形成した。なお、この圧電体層３３の成膜方
法は、特に限定されず、例えばスパッタリング法で形成
してもよい。

【００６８】さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング
法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前駆体膜を形成後、
アルカリ水溶液中での高圧処理法にて低温で結晶成長さ
せる方法を用いてもよい。

【００６９】上電極膜３４は、導電性の高い材料であれ
ばよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金等の多くの
金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態で
は、白金をスパッタリングにより成膜している。

【００７０】次に、図６（ａ）に示すように、圧電素子
３０を構成する上電極膜３４及び圧電体層３３をエッチ
ングによりパターニングする。続いて、図６（ｂ）に示
すように、下電極膜３２及び弾性板３１をエッチングに
よりパターニングして、ミラー要素２０を構成する各圧
電素子３０を形成すると共に、各圧電素子３０の略中央
部に駆動配線５３及び第１信号ライン５４を露出する貫
通孔４０を形成する。このとき、下電極膜３２の貫通孔
４０側の端部を少なくとも圧電体層３３よりも内側に位
置するようにパターニングし、下電極膜３２の表面を露
出させておくことが好ましい。

【００７１】次に、図６（ｃ）に示すように、圧電素子
３０及び貫通孔４０を覆って第２の層間絶縁膜１３を形
成すると共にパターニングする。詳しくは、パターニン
グにより、上電極膜３７上に両端部を残して円周方向略
全面に亘って上電極膜３４が露出する上電極露出部３４
ａを形成すると共に、下電極膜３２上に円周方向の一部
の表面が露出する下電極露出部３２ａを形成する。さら
に、ミラー基板１１上の駆動配線５３上に少なくともそ
の一部が露出する駆動配線露出部５３ａを形成すると共
に、第１信号ライン５４上の一部が露出する信号ライン
露出部５４ａを形成する。

【００７２】このように第２の層間絶縁膜１３をパター
ニングすることにより、この第２の層間絶縁膜１３によ
って、以下の工程で形成される下電極用接続配線３６と
上電極用接続配線３７との絶縁が図られると共に、駆動
配線５３と第１信号ライン５４との絶縁が図られる。な
お、この第２の層間絶縁膜１３の材料としては、第１の
層間絶縁膜１２と同様に、例えば、窒化珪素、酸化珪素
の他、ポリイミドを用いてもよい。

【００７３】次に、図６（ｄ）に示すように、上電極膜
３４上に反射膜３５を形成すると共に、貫通孔４０の内
周面に下電極用接続配線３６、上電極用接続配線３７を
形成する。本実施形態では、反射膜３５が上電極用接続
配線３７を兼ねており、この反射膜３５と下電極用接続
配線３６とは、同一平面、すなわち、同一層によって形
成されている。したがって、反射膜３５及び下電極用接
続配線３６となる接続配線膜６１を上電極膜３４上から
貫通孔４０の内面に亘って形成すると共に、パターニン
グして分離することにより形成することができる。すな
わち、上電極膜３４上略全面に亘って反射膜３５を形成
すると共に、貫通孔４０の円周方向の一部に反射膜３５
の一部から連続して信号ライン露出部５４ａまで上電極
用接続配線３７を延設する。さらに、貫通孔４０の円周
方向の一部に、下電極膜露出部３２ａと駆動配線露出部
５３ａとを接続する下電極用接続配線３６を形成する。

【００７４】なお、このような接続配線膜６１の材料と
しては、本実施形態では、反射膜３５が上電極用接続配
線３７を兼ねているため、導電性の材料であり且つ光の
反射率が高いことが好ましく、例えば、アルミニウム
（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）等を用いることが好ましい。

【００７５】その後、犠牲層７０をエッチングにより除
去する。本実施形態では、犠牲層７０の材料として、Ｐ
ＳＧを用いているため、弗酸水溶液によってエッチング
した。なお、ポリシリコンを用いた場合には、弗酸及び
硝酸の混合水溶液、あるいは水酸化カリウム水溶液によ
ってエッチングすることができる。

【００７６】以上が、本実施形態の光変調デバイスの一
連の製造工程である。なお、第２信号ライン５５と駆動
素子５０のドレイン５２との接続については説明してい
ないが、駆動配線５３とソース５１との接続部と同様
に、ドレイン５２に対向する領域の第１の層間絶縁膜１
２に貫通孔等を形成することにより第２信号ライン５５
とドレイン５２とを接続すればよい。

【００７７】ここで、このように形成された本実施形態
の光変調デバイスの動作について説明する。なお、図７
は、本実施形態の光変調デバイス及び光変調デバイスに
照射される光の光路を模式的に示した図である。

【００７８】光変調デバイス１０は、ミラー要素２０を
変形させることにより光を変調させるものであり、本実
施形態では、ミラー要素２０は、圧電素子３０に電圧が
印加されない状態ではほぼ平坦となっており、駆動素子
５０のスイッチングによって圧電素子３０に電圧が印加
されると圧電素子３０の圧電体層３３が面内方向に収縮
して、ミラー要素２０は弾性板３１が接合された支持部
３１ａを支点として、圧電素子３０は弾性板３１側を凸
として変形し、反射膜３５が凹面鏡となるようになって
いる。

【００７９】また、このような本実施形態の光変調デバ
イス１０は、例えば、図７に示すように、ミラー要素２
０に相対向する位置に、遮光ドットアレイ１００を具備
する。この遮光ドットアレイ１００は、例えば、ガラス
等の透明基板からなり、各ミラー要素に対向して遮光ド
ット１０１が設けられている。この遮光ドット１０１
は、光吸収材料からなり、例えば、樹脂に分散されたカ
ーボンブラック、黒色顔料、黒色染料等が挙げられる。
また、遮光ドットアレイ１００は、各遮光ドット１０１
が凹面鏡状に変形したミラー要素２０Ｂの焦点近傍に設
けられている。例えば、本実施形態の構成では、ミラー
要素２０Ｂの変形量は０．２μｍであるため、遮光ドッ
ト１０１は各ミラー要素２０から約０．２ｍｍの距離で
設けられている。

【００８０】このような構成では、圧電素子３０に電圧
が印加されていない状態では、入射光９０がミラー要素
２０Ａの反射膜３５に対して略直角に入射されるため、
入射光９０は入射光路と略同一光路で出射される。一
方、駆動素子５０によって圧電素子３０に電圧が印加さ
れた状態ではミラー要素が変形されて凹面鏡となるた
め、反射された後には変形したミラー要素２０Ｂの焦点
方向に集光される。本実施形態では、上述のように遮光
ドット１０１が変形したミラー要素２０Ｂの焦点近傍に
設けられているため、入射光９０は反射された後、遮光
ドット１０１に集光されて入射方向にもどることはな
い。すなわち、このような光変調デバイス１０を表示装
置等に用いた場合、圧電素子３０に電圧を印加する、し
ないによって、入射光９０のＯＮ、ＯＦＦの制御を容易
に行うことができる。なお、上述した例では、圧電素子
３０が変形しない場合がＯＮ、変形した場合がＯＦＦと
なるが、勿論、これと逆になるように設定することもで
きる。

【００８１】以上のような本実施形態の構成では、圧電
素子３０の上電極膜３４及び下電極膜３２と駆動素子５
０とを接続する上電極用接続配線３７及び下電極用接続
配線３６を比較的容易に形成することができる。また、
これら上電極用接続配線３７及び下電極用接続配線３６
を支持部３１ａに形成された貫通孔４０内に形成するよ
うにした。これにより、圧電素子３０が支持部３１ａか
ら二次元方向に延設される構造の光変調デバイスを実現
でき、その配線も比較的容易に形成することができる。

【００８２】したがって、ミラー要素の周囲を保持して
変形させる構成に比べて、ミラー要素の変形量を十分に
大きくした光変調デバイスを実現することができる。ま
た、このような光変調デバイスは、反射面の開口率が大
きく反射効率が向上する。さらには、集光率が高く、Ｓ
Ｎ比が大きい光変調デバイスを実現することができる。
また、圧電素子の少なくとも上電極膜と駆動素子とを接
続する配線が、ミラー要素の実質的に変形されない部分
に設けられているため、配線により変形が拘束されるこ
とがなく、性能の低下を防止することができる。

【００８３】また、上述した実施形態で、第１信号ライ
ン５４は、その延設方向の端部で接地するようにした
が、これに限定されない。

【００８４】（実施形態２）図８は、実施形態２に係る
光変調デバイスの断面図である。

【００８５】本実施形態は、ミラー要素２０を支持する
支持部材をミラー要素２０とは別部材で形成した例であ
り、例えば、本実施形態では、図８に示すように、ミラ
ー基板上に島状の支持部材８０が設けられ、ミラー要素
２０はこの支持部材８０を介してミラー基板１１上に固
定され、この支持部材８０に対向する領域には、支持部
材８０の表面が露出する貫通部４０Ａが設けられてい
る。

【００８６】また、本実施形態では、駆動素子５０のソ
ース５１を露出するコンタクトホール１２ａが支持部材
８０の外側の第１の層間絶縁膜１２に形成されており、
駆動配線５３がこのコンタクトホール１２ａから貫通部
４０Ａに対向する領域の支持部材８０上まで延設されて
おり、この貫通部４０Ａ内で下電極用接続配線３６を介
して下電極膜３２と接続されている。また、第１信号ラ
イン５４も支持部材８０上まで延設されており、貫通部
４０Ａに対向する領域の支持部材８０上で上電極用接続
配線３７を兼ねる反射膜３５を介して上電極膜３４と接
続されている。

【００８７】このような構成の光変調デバイスの製造方
法は、特に限定されいが、例えば、本実施形態では、以
下の工程で製造した。なお、図９は、実施形態２に係る
光変調デバイスの製造工程を示す断面図である。

【００８８】まず、図９（ａ）に示すように、実施形態
１と同様に、ｐ型のシリコン基板に予めＭＯＳトランジ
スタからなる駆動素子５０を形成したミラー基板１１上
に第１の層間絶縁膜１２を形成し、この第１の層間絶縁
膜１２上に、支持部材材料層８１を形成しパターニング
することにより、各ミラー要素２０に対応して島状の支
持部材８０を形成する。

【００８９】次に、図９（ｂ）に示すように、第１の層
間絶縁膜１２の各支持部材８０近傍に、第１の層間絶縁
膜１２をパターニングすることにより、駆動素子５０の
ソース５１を露出するコンタクトホール１２ａを形成す
る。

【００９０】次に、図９（ｃ）に示すように、第１の層
間絶縁膜１２及び支持部材８０上に、駆動配線５３、第
１信号ライン５４及び第２信号ライン５５を形成する。
すなわち、第１の層間絶縁膜１２及び支持部材８０上全
面に配線膜６０を形成し、その後パターニングすること
により、駆動配線５３、第１信号ライン５４及び第２信
号ライン５５とする。

【００９１】次に、図９（ｄ）に示すように、支持部材
８０の周囲に犠牲層７０を形成する。この犠牲層７０上
には、以下の工程で圧電素子３０を構成する各層が形成
されるが、この圧電素子３０の下面の高さと支持部材８
０の上面の高さとは略同一であることが好ましい。その
ため、この犠牲層７０は、支持部材８０と略同一の高さ
で形成することが好ましい。

【００９２】なお、その後は、図６に示す実施形態１の
製造工程と同様、圧電素子３０及び反射膜３５等を形成
及びパターニング後、犠牲層７０を除去することによ
り、本実施形態の構成の光変調デバイスを製造すること
ができる。

【００９３】このような本実施形態の構成においても、
実施形態１と同様に、圧電素子３０の上電極膜３４及び
下電極膜３２と駆動素子５０とを接続する配線を比較的
容易に形成することができ、ミラー要素の変形量を十分
に大きくした光変調デバイスを実現することができる。

【００９４】なお、本実施形態では、支持部材８０上
で、駆動配線５３と下電極用接続配線３６との接続等を
行う構成としたが、これに限定されず、例えば、支持部
材にミラー基板１１に連通する連通孔を設け、ミラー基
板１１上で行うようにしてもよい。

【００９５】（他の実施形態）以上、本発明の各実施形
態を説明したが、本発明の光変調デバイスは上述した実
施形態に限定されるものではないが、何れにしても比較
的容易に圧電素子と駆動素子との接続配線を形成するこ
とができる。

【００９６】また、上述した実施形態では、反射膜３５
は凹面鏡として作用するものとしたが、これに限定され
ず、成膜条件等を適宜調整して凸面鏡として作用させる
ようにしてもよい。

【００９７】また、例えば、上述の実施形態では、ミラ
ー要素２０を支持する、例えば、支持部材８０に対応す
る部分から圧電素子３０が二次元方向に延設され、この
支持部材８０に対応する部分を支点としてミラー要素２
０が曲面状に変形する光変調デバイスを例示したが、こ
の構成に限定されず、例えば、図１０（ａ）に示すよう
に、ミラー要素２０Ｃが支持部材８０Ａから略一方向に
延設され、その長手方向一端部で支持部材８０Ａにより
片持ち梁状態で支持された構成であっても、本発明を適
用することができる。

【００９８】また、例えば、上述の実施形態では、圧電
素子３０上に反射膜３５を形成してミラー要素２０とし
た構成を例示したが、これに限定されず、例えば、図１
０（ｂ）に示すように、支持部材８０Ａによって片持ち
梁状態で支持された圧電素子３０Ａの支持部材８０Ａと
は反対側の端部近傍に、ミラー部材との接続部を形成
し、ミラー部材９０を設けたミラー要素２０Ｄとして
も、本発明を適用することができる。

【００９９】また、勿論、このようなミラー部材を上述
のような曲面状に変形する圧電素子上に、複数個配列す
るようにしてもよい。

【０１００】さらに、例えば、このようにミラー要素が
片持ち梁状態で支持された構成では、圧電素子３０と駆
動素子５０との配線を、支持部材８０Ａの外周面に延設
する構成としてもよい。すなわち、図１１に示すよう
に、ミラー要素２０Ｃ及び支持部材８０Ａに貫通孔を設
けずに、下電極用接続配線３６Ａ及び上電極用接続配線
３７Ａを支持部材８０Ａの外周面を介してミラー基板１
１上まで延設するようにしてもよい。また、この下電極
用接続配線３６Ａと上電極用接続配線３７Ａとは、例え
ば、図示するように第３の層間絶縁膜１４を間に挟むこ
とによりにより容易に行うことができる。また、勿論、
これら両接続配線３６Ａ及び３７Ａを支持部材８０Ａの
円周方向の異なる位置に延設するようにしてもよい。

【０１０１】以下には、遮光ドットアレイ以外を用いた
光変調デバイスの構成例、及び凸面鏡として作用させた
場合の構成例を示す。なお、ミラー基板を両側に具備す
る構成及びミラー基板を介して入射光を入射させる構成
は特に図示しないが、適宜選択可能であることはいうま
でもない。また、本発明は集光性能の向上により入射光
を反射面に集光させる特別な光学系を必要としないとい
う効果を奏するものであるが、入射光を集光させる光学
系を用いてもよく、以下にはこのような構成も示す。

【０１０２】図１２には、上述した遮光ドットアレイ１
００の代わりに、ピンホールアレイ１１０及びマクロレ
ンズアレイ１２０を設けた光変調デバイスの概略構成を
示す。ここで、ピンホールアレイ１１０は、各ミラー要
素２０に対向する位置にピンホール１１１を有し、ま
た、各マクロレンズアレイ１２０は、各ミラー要素２０
に対向する位置に凸レンズ１２１を有する。なお、ピン
ホールアレイ１１０の各ピンホール１１１は、変形した
ミラー要素２０Ｂの焦点近傍に設けられている。

【０１０３】かかる光変調デバイスでは、変形したミラ
ー要素２０Ｂに入射した光はピンホールアレイ１１０の
ピンホール１１１を通過して戻るが、変形していないミ
ラー要素２０Ａに入射した光はピンホールアレイ１１０
の遮光部１１２に遮断される。

【０１０４】すなわち、この例では、上述した例とは反
対に、ミラー要素を変形した場合がＯＮであり、未変形
の場合がＯＦＦとなる。

【０１０５】なお、ミラー要素２０をミラー基板１１と
は反対側が凸となるように変形させ、凸面鏡として作用
しても光変調デバイスとすることができる。

【０１０６】また、以上説明した各実施形態において
は、圧電素子３０の変形の際に圧電素子３０と対向する
ミラー基板１１が帯電し、静電力により圧電素子３０の
変形が阻害される可能性がある。従って、このような問
題を解消するために、上述した構成に加えて、さらに、
圧電素子３０の下電極膜３２に対向するミラー基板１１
を対向する下電極膜３２と略同一電位にするようにして
もよい。すなわち、相対向する電極が共通電極で接地さ
れている状態の場合には、基板も接地状態にする。これ
により、圧電素子３０の電極とミラー基板との電位差に
よる帯電が生じなくなり、ミラー要素２０の変形が阻害
されることがなく、ミラー要素２０の変位量の低下を抑
えることができる。

【０１０７】また、例えば、下電極膜３２に対向するミ
ラー基板１１上に対向電極を設け、この対向電極と下電
極膜３２との間に、圧電素子３０の変形を補助する方向
に静電力が生じるように電圧を印加するようにしてもよ
い。このような構成では、ミラー要素２０の変位量をさ
らに増加させることができ、集光率をさらに高め、ＳＮ
比の向上を図ることができる。

【０１０８】さらに、以上説明した実施形態では、各ミ
ラー要素２０の下電極膜３２又は上電極膜３４への配線
は、全て支持部３１ａ又は支持部材８０を介してミラー
基板１１まで延設するようにしたが、これに限定される
ものではない。例えば、下電極膜３２への配線のみは支
持部３１ａ等を介してミラー基板１１へ延設し、上電極
膜３４の配線は支持部３１ａ等とは反対側の先端部の一
部に接触するように設けてもよい。この場合、圧電素子
３０の変形を妨げることがないようにする必要があるこ
とは言うまでもない。

【０１０９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る製造
方法で製造された光変調デバイスでは、ミラー要素を支
持部材で支持すると共に、支持部材内に圧電素子と駆動
素子との接続配線を設けるようにしたため、支持部材と
の接続部分を支点として略曲面状に変形させることがで
きる。これにより、ミラー要素の曲率変化を十分に大き
くすることができ、集光率を著しく向上することができ
る。したがって、小型化しても十分な曲率変化が得られ
るという効果を奏する。

【０１１０】また、本発明では、駆動素子と圧電素子と
を接続する複数の配線を支持部材を介して延設するよう
にした。また、これら配線のうちの幾つかを同一工程で
形成するようにしたため、製造工程を簡略化でき製造工
程を向上することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る光変調デバイスの概
略を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施形態１に係る光変調デバイスの要
部断面図である。

【図３】本発明の実施形態１に係る駆動素子の概略を示
す断面図及び光変調デバイスの配線図である。

【図４】本発明の実施形態１に係る駆動素子の概略を示
す平面図である。

【図５】本発明の実施形態１に係る光変調デバイスの製
造方法を示す断面図である。

【図６】本発明の実施形態１に係る光変調デバイスの製
造方法を示す断面図である。

【図７】本発明の実施形態１に係る光変調デバイスの光
学系の概略断面図である。

【図８】本発明の実施形態２に係る光変調デバイスの要
部断面図である。

【図９】本発明の実施形態２に係る光変調デバイスの製
造方法を示す断面図である。

【図１０】本発明の他の実施形態に係る光変調デバイス
の概略を示す斜視図である。

【図１１】本発明の他の実施形態に係る光変調デバイス
の要部断面図である。

【図１２】本発明の他の実施形態に係る光変調デバイス
の光学系の概略断面図である。

【符号の説明】 １０ 光変調デバイス １１ ミラー基板 ２０ ミラー要素 ３０ 圧電素子 ３１ 弾性板 ３１ａ 支持部 ３２ 下電極膜 ３３ 圧電体層 ３４ 上電極膜 ３５ 反射膜 ３６ 下電極用接続配線 ３７ 上電極用接続配線 ４０ 貫通孔 ５０ 駆動素子 ５３ 駆動配線 ５４ 第１信号ライン ５５ 第２信号ライン ８０ 支持部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H041 AA04 AB12 AB38 AC08 AZ02 AZ08 5C058 AA18 AB04 BA01 BA05 BA33 BA35 EA13 EA27

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電体層及びこれを挟持する第１及び第
   ２の電極とからなる圧電素子を有すると共に光を反射す
   るミラー膜構造を有するミラー要素と、該ミラー要素に
   対応して基板上に設けられた駆動素子とを有する光変調
   デバイスの製造方法において、 前記基板上に前記駆動素子を形成する工程と、前記駆動
   素子上に絶縁膜を形成する工程と、前記駆動素子との接
   続をするための接続端子部を前記絶縁膜に形成する工程
   と、前記圧電素子の何れか一方の電極に接続される駆動
   用配線を前記接続端子部から引き出す工程と、前記駆動
   素子に対応する位置に支持部材を介して前記圧電素子を
   形成するための犠牲層をパターン形成する工程と、該犠
   牲層上に前記圧電素子をパターン形成する工程と、当該
   圧電素子の何れか一方の電極と前記駆動用配線とをそれ
   ぞれ接続する第１接続用配線を形成すると共に他方の電
   極に接続される第２接続用配線を形成する工程と、前記
   犠牲層を除去して前記支持部材を形成する工程とを有す
   ることを特徴とする光変調デバイスの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記駆動用配線を形
   成する工程では、当該駆動用配線を形成すると共に前記
   他方の電極に接続する第１信号配線を形成し、その後当
   該第１信号配線と前記第２接続用配線とを接続すること
   を特徴とする光変調デバイスの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記駆動用配線を形
   成する工程では、さらに前記駆動素子のドレインに接続
   されて信号を供給する第２信号配線を形成することを特
   徴とする光変調デバイスの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかにおいて、前記支
   持部材及び当該支持部材に対向する領域の前記圧電素子
   に少なくとも前記圧電素子を除去した圧電素子除去部を
   設け、前記第１及び第２接続用配線を前記圧電素子除去
   部内に平面的に分離して配置することを特徴とする光変
   調デバイスの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記支持部材に前記
   圧電素子除去部に連通する支持部材貫通部を設け、前記
   第１及び第２接続用配線を当該支持部材貫通部内まで延
   設されていることを特徴とする光変調デバイスの製造方
   法。
6. 【請求項６】 請求項４又は５において、前記犠牲層を
   形成する工程の前に、前記駆動素子に対応した島状の前
   記支持部材を形成する工程を有することを特徴とする光
   変調デバイスの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記駆動用配線及び
   前記第１信号配線を前記支持部材の外面を介して上面ま
   で延設し、前記圧電素子除去部内で前記駆動用配線と前
   記第１接続用配線、及び前記第１の信号配線と前記第２
   接続用配線とを接続することを特徴とする光変調デバイ
   スの製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１〜７の何れかにおいて、前記圧
   電素子の何れか一方の電極が、前記ミラー膜構造を兼ね
   ることを特徴とする光変調デバイスの製造方法。
9. 【請求項９】 請求項１〜７の何れかにおいて、前記圧
   電素子の何れか一方の電極上に、反射膜を形成すること
   を特徴とする光変調デバイスの製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項９において、前記反射膜が前記
    第１又は第２接続用配線を兼ねることを特徴とする光変
    調デバイスの製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項１〜７の何れかにおいて、前記
    圧電素子上に前記ミラー膜構造を構成するミラー部材を
    少なくとも一つ形成することを特徴とする光変調デバイ
    スの製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１の何れかにおいて、前
    記圧電素子を前記支持部材との接続部分から二次元方向
    に広がる形状とすると共に前記支持部材を前記圧電素子
    の略中央部に形成することを特徴とする光変調デバイス
    の製造方法。
13. 【請求項１３】 請求項１〜１１の何れかにおいて、前
    記圧電素子を前記支持部との接続部分から略一方向に広
    がる形状とすると共に、前記支持部材をその長手方向一
    端部に形成することを特徴とする光変調デバイスの製造
    方法。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１３の何れかにおいて、前
    記駆動素子を単結晶シリコンからなる前記基板上に形成
    することを特徴とする光変調デバイスの製造方法。
15. 【請求項１５】 請求項１〜１４の何れかにおいて、前
    記基板が絶縁体又は絶縁膜が形成された基板からなり、
    前記基板上にトランジスタが形成されたものであること
    を特徴とする光変調デバイスの製造方法。
16. 【請求項１６】 請求項１〜１５の何れかにおいて、前
    記接続端子部が前記絶縁層に形成されたコンタクトホー
    ル又は当該コンタクトホールに導電部材が埋設されたプ
    ラグであることを特徴とする光変調デバイスの製造方
    法。
17. 【請求項１７】 請求項１〜１６の何れかにおいて、前
    記第２信号配線と前記駆動素子のゲート電極である第３
    信号配線とを交差する方向に配置することを特徴とする
    光変調デバイスの製造方法。
18. 【請求項１８】 請求項１〜１７の何れかにおいて、前
    記第１信号配線と第２信号配線との接点が形成されない
    ように、これらの配線を交差しない方向に配置すること
    を特徴とする光変調デバイスの製造方法。
19. 【請求項１９】 請求項１〜１８の何れかにおいて、前
    記第１信号配線を接地することを特徴とする光変調デバ
    イスの製造方法。