(57)【要約】【課題】歩留りや生産性を向上させることができる半導体発光デバイスの製造方法を提供することである。【解決手段】実施形態の半導体発光デバイスの製造方法は、第1の光反射構造を形成する第１工程と、前記第1の光反射構造上に活性層を含む光半導体構造を接合する工程と、前記光半導体構造上に第2の光反射構造を形成する工程と、前記光半導体構造に通電するための一対の電極を形成する工程とを備え、前記第１工程が基板上にパターニングされた誘電体層を形成する工程と、前記基板及び前記誘電体層の上に高屈折率層を形成する工程と、前記第1の高屈折率層を平坦化する工程と、前記第1の高屈折率層の上にマスク層を形成する工程と、前記マスク層及び前記第1の高屈折率層に周期構造を形成する工程と、前記マスク層の上に低屈折層を形成し、かつ前記周期構造を低屈折層で埋める工程と、前記マスク層と前記低屈折層とがほぼ同一平面となるように化学機械研磨を行う工程とを含む。【選択図】  図１
2020047783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1の光反射構造を形成する第１工程と、
前記第1の光反射構造上に活性層を含む光半導体構造を接合する工程と、
前記光半導体構造上に第2の光反射構造を形成する工程と、
前記光半導体構造に通電するための一対の電極を形成する工程と、を備え、
前記第１工程が、
基板上にパターニングされた誘電体層を形成する工程と、
前記基板及び前記誘電体層の上に高屈折率層を形成する工程と、
前記第1の高屈折率層を平坦化する工程と、
前記第1の高屈折率層の上にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層及び前記第1の高屈折率層に一定周期で離間する開口を有する周期構造を形成する工程と、
前記マスク層の上に低屈折層を形成し、かつ前記周期構造を低屈折層で埋める工程と、
前記マスク層と前記低屈折層とがほぼ同一平面となるように化学機械研磨を行う工程とを含む、
半導体発光デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記第1の高屈折率層を平坦化する工程の後さらに前記第1の高屈折率層の直上に第2の高屈折率層を形成する工程を有する請求項１記載の半導体発光デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記第1の高屈折率層を平坦化する工程は、前記第1の高屈折率層を平坦化するとともに前記誘電体層を露出させ、前記第１の高屈折率層及び前記誘電体層の上に第2の高屈折層を形成する工程と、を含み、
さらに、前記第1の高屈折率層の上にマスク層を形成する工程及び前記マスク層及び前記第1の高屈折率層に一定周期で離間する開口を有する周期構造を形成する工程の替わりに、前記第２の高屈折率層の上にマスク層を形成する工程及び前記マスク層及び前記第2の高屈折層に一定周期で離間する開口を有する周期構造を形成する工程と、
を含む請求項１記載の半導体発光デバイスの製造方法。
【請求項４】
第1の光反射構造を形成する第１工程と、
前記第1の光反射構造上に活性層を含む光半導体構造を接合する工程と、
前記光半導体構造上に第2の光反射構造を形成する工程と、
前記光半導体構造に通電するための一対の電極を形成する工程と、を備え、
前記第１工程が、
基板上に第1の低屈折層を形成し、前記低屈折層をパターニングする工程と、
前記基板をパターニングする工程と、
前記基板及び前記第1の低屈折層の上に前駆層を形成する工程と、
前記前駆層を平坦化することで誘電体層を形成し、かつ前記基板を露出させ前記誘電体層と前記基板がほぼ同一平面を形成する工程と、
前記基板及び前記誘電体層の上に高屈折率層を形成する工程と、
前記高屈折率層の上にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層及び前記高屈折率層に一定周期で離間する開口を有する周期構造を形成する工程と、
前記マスク層の上に第2の低屈折層を形成し、前記周期構造を前記第2の低屈折層で埋める工程と、
前記マスク層と前記第2の低屈折層とがほぼ同一平面となるように化学機械研磨を行う工程とを含む、
半導体発光デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記第1の低屈折層の替わりにフォトレジスト層を用いる請求項４記載の半導体発光デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記誘電体層を平坦化し、前記基板を露出させ前記誘電体層と前記基板がほぼ同一平面を形成する工程及び前記基板及び前記誘電体層の上に高屈折率層を形成する工程の替わりに、前記前駆層を平坦化し、誘電体層を形成し、かつ前記低屈折層と前記誘電体層がほぼ同一平面を形成する工程及び前記低屈折層及び前記誘電体層の上に高屈折率層を形成する工程と、
を備える請求項４記載の半導体発光デバイスの製造方法。
【請求項７】
第1の光反射構造を形成する第１工程と、
前記第1の光反射構造上に活性層を含む光半導体構造を接合する工程と、
前記光半導体構造上に第2の光反射構造を形成する工程と、
前記光半導体構造に通電するための一対の電極を形成する工程と、を備え、
前記第１工程が、
基板上に一定周期で離間する開口を有する周期構造を有する誘電体部を形成する工程と、
前記基板及び前記誘電体部の上に高屈折率層を形成する工程と、
前記高屈折率層を平坦化し、前記高屈折率層及びパターニングされた前記誘電体部の前記基板と接していない面がほぼ同一平面を形成する工程と、
前記同一平面の上に低屈折層を形成する工程と、
を含む半導体発光デバイスの製造方法。
【請求項８】
第1の光反射構造を形成する第１工程と、
前記第1の光反射構造上に活性層を含む光半導体構造を接合する工程と、
前記光半導体構造上に第2の光反射構造を形成する工程と、
前記光半導体構造に通電するための一対の電極を形成する工程と、を備え、
前記第１工程が、
基板上にパターニングされた誘電体層を形成する工程と、
前記基板及び前記誘電体層の上に第1の高屈折率層を形成する工程と、
前記第1の高屈折率層を平坦化し、前記第1の高屈折率層と前記誘電体層が第1の同一平面を形成する工程と、
前記第1の高屈折率層及び前記誘電体層の上に第1の低屈折層を形成する工程と、
前記第1の低屈折層に一定周期で離間する開口を有する周期構造を形成する工程と、
前記第1の低屈折層及び前記第1の高屈折率層の上に第2の高屈折率層を形成し、前記周期構造を前記第2の高屈折率層を用いて覆う工程と、
前記第2の高屈折率層を平坦化し、前記第2の高屈折層及びパターニングされた前記誘電体層の前記基板と接していない面が第2の同一平面を形成する工程と、
前記第2の同一平面の上に第2の低屈折層を形成する工程と、
を含む半導体発光デバイスの製造方法。
【請求項９】
第1の光反射構造を形成する第１工程と、
前記第1の光反射構造上に活性層を含む光半導体構造を接合する工程と、
前記光半導体構造上に第2の光反射構造を形成する工程と、
前記光半導体構造に通電するための一対の電極を形成する工程と、を備え、
前記第１工程が、
基板上に前駆層を形成する工程と、
前記前駆層の上に窒化シリコン層を形成する工程と、
前記前駆層及び前記窒化シリコン層をパターニングし、誘電体層を形成する工程と、
前記基板、前記誘電体層及び前記窒化シリコン層の上に第1の高屈折率層を形成する工程と、
前記第1の高屈折率層を平坦化し、前記窒化シリコン層を露出させるとともに前記窒化シリコン層と前記第1の高屈折率層がほぼ同一平面を形成する工程と、
前記同一平面の上に第1の低屈折層を形成する工程と、
前記第1の低屈折層をパターニングし、一定周期で離間する開口を有する周期構造を形成する工程と、
前記第1の高屈折率層及び前記第1の低屈折層の上に第2の高屈折層を形成し、前記周期構造を前記第2の高屈折層を用いて覆う工程と、
前記第2の高屈折率層を平坦化し、前記第１の低屈折層の前記窒化シリコン層と接している面と反対の面を露出させる工程と、
前記第2の高屈折率層及び前記第1の低屈折層の上に第2の低屈折層を形成する工程と、
を含む半導体発光デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記第１の低屈折層をパターニングするとともに前記窒化シリコン層もパターニングし、一定周期で離間する開口を有する周期構造を形成する工程をさらに備える請求項９記載の半導体発光デバイスの製造方法。
【請求項１１】
基板と、
前記基板に誘電体層を介して設けられた第１の光反射構造と、
前記誘電体層及び前記第１の光反射構造を取り囲む埋め込み層と、
前記第１の光反射構造の上に設けられた、活性層を含む光半導体構造と、
前記光半導体構造上に設けられた第２の光反射構造と、
前記光半導体構造に通電するための一対の電極と、
を備え、
前記第１の光反射構造は、高屈折領域及び低屈折領域が周期的に配置された周期構造を有し、
前記高屈折領域の上及び前記埋め込み層の上にマスク層が存在し、前記マスク層と前記低屈折領域の表面は、ほぼ同一平面内に含まれる半導体発光デバイス。
【請求項１２】
前記基板及び前記埋め込み層の間に低屈折層が存在する請求項１１記載の半導体発光デバイス。
【請求項１３】
基板と、
前記基板に誘電体層を介して設けられた第１の光反射構造と、
前記誘電体層及び前記第１の光反射構造を取り囲む埋め込み層と、
前記第１の光反射構造の上に設けられた、活性層を含む光半導体構造と、
前記光半導体構造上に設けられた第２の光反射構造と、
前記光半導体構造に通電するための一対の電極と、
を備え、
前記第１の光反射構造は、高屈折領域及び低屈折領域が周期的に配置された周期構造を有し、
前記誘電体層は窒化シリコン層を介して前記低屈折領域を接し、前記周期構造及び前記埋め込み層の上に低屈折層が存在する半導体発光デバイス。
【請求項１４】
前記誘電体層は窒化シリコン層を介して前記高屈折領域及び前記低屈折領域を接している請求項１３記載の半導体発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光デバイスの製造方法及び半導体発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
光半導体デバイスは、半導体発光デバイスと、半導体受光デバイスに大別される。近年、半導体発光デバイスとして、活性層（発光層）を含む光半導体構造をそれぞれフォトニック結晶からなる上下２つのメンブレンリフレクタで挟んだ構造の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）デバイスが注目されている（非特許文献１）。
【０００３】
このような半導体レーザデバイスについては、放熱性が良好なこと、デバイス構造内に歪の発生が少ないことが要求される。従来の半導体発光デバイスの製造方法では化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing：ＣＭＰ）ディッシングにより、下部メンブレンリフレクタの周囲とメンブレンリフレクタ部分との間に段差が生じてしまうため、III-Ｖ接合が可能であってもその部分で歪が生じる可能性がある。またディッシング量によっては接合が不可能となる場合があり、改良の余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2016-178293号公報
【特許文献２】米国特許出願公開2015/0288146号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、歩留りや生産性を向上させることができる半導体発光デバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の半導体発光デバイスの製造方法は、第1の光反射構造を形成する第１工程と、前記第1の光反射構造上に活性層を含む光半導体構造を接合する工程と、前記光半導体構造上に第2の光反射構造を形成する工程と、前記光半導体構造に通電するための一対の電極を形成する工程と、を備え、前記第１工程が、基板上にパターニングされた誘電体層を形成する工程と、前記基板及び前記誘電体層の上に高屈折率層を形成する工程と、前記第1の高屈折率層を平坦化する工程と、前記第1の高屈折率層の上にマスク層を形成する工程と、前記マスク層及び前記第1の高屈折率層に一定周期で離間する開口を有する周期構造を形成する工程と、前記マスク層の上に低屈折層を形成し、かつ前記周期構造を低屈折層で埋める工程と、前記マスク層と前記低屈折層とがほぼ同一平面となるように化学機械研磨を行う工程とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法により製造された半導体発光デバイスの概略断面図。
【図２】第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法ステップ１〜４を説明するための図。
【図３】第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法ステップ５〜９を説明するための図。
【図４】第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第２の半導体構造の製造方法を説明するための図。
【図５】第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の製造方法を説明するための図。
【図６】第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法変形例１を説明するための図。
【図７】第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法変形例２ステップ３〜４を説明するための図。
【図８】第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法変形例２ステップ５〜９を説明するための図。
【図９】第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法変形例３ステップ５〜９を説明するための図
【図１０】第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの変形例１の概略断面図。
【図１１】第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの変形例２の概略断面図。
【図１２】第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの変形例３の概略断面図。
【図１３】第２の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法ステップ１〜５を説明するための図。
【図１４】第２の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法ステップ６〜１０を説明するための図。
【図１５】第２の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法変形例１ステップ６〜１０を説明するための図。
【図１６】第３の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法ステップ１〜６を説明するための図。
【図１７】第３の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法ステップ７〜１１を説明するための図。
【図１８】第３の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法変形例１ステップ７〜１１を説明するための図。
【図１９】第３の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法変形例２ステップ１〜６を説明するための図。
【図２０】第４の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法ステップ１〜６を説明するための図。
【図２１】第４の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法ステップ７〜１１を説明するための図。
【図２２】第４の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法変形例１ステップ７〜１１を説明するための図。
【図２３】第４の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法変形例２ステップ１〜６を説明するための図。
【図２４】第４の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法変形例２ステップ７〜１１を説明するための図。
【図２５】第４の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法変形例３ステップ７〜１１を説明するための図。
【図２６】第５の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法ステップ１〜５を説明するための図。
【図２７】第６の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法ステップ１〜６を説明するための図。
【図２８】第６の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法ステップ７〜９を説明するための図。
【図２９】第７の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法ステップ１〜５を説明するための図。
【図３０】第７の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法ステップ６〜９を説明するための図。
【図３１】第７の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第１の半導体構造の製造方法変形例ステップ６〜９を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施の形態の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術とを参酌して、適宜設計変更することができる。
【０００９】
（第1の実施形態）
第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法は、第1の光反射構造を形成する第１工程と、第1の光反射構造上に活性層を含む光半導体構造を接合する工程と、光半導体構造上に第2の光反射構造を形成する工程と、光半導体構造に通電するための一対の電極を形成する工程と、を備え、第１工程が、基板上にパターニングされた誘電体層を形成する工程と、基板及び誘電体層の上に高屈折率層を形成する工程と、第1の高屈折率層を平坦化する工程と、第1の高屈折率層の上にマスク層を形成する工程と、マスク層及び第1の高屈折率層に周期構造を形成する工程と、マスク層の上に低屈折層を形成し、かつ周期構造を低屈折層で埋める工程と、マスク層と低屈折層とがほぼ同一平面となるように化学機械研磨を行う工程とを含む。まず、第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法より製造された半導体発光デバイスについて説明する。
【００１０】
図１は、第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法により製造された半導体発光デバイス１０を概略的に示す。この半導体発光デバイス１０は、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）デバイスである。
【００１１】
図１に示すように、半導体発光デバイス１０は、基板１１を備える。基板１１は、その上に形成する、活性層（すなわち、発光層）を含む光半導体構造（半導体発光構造）の半導体と同種の半導体材料で形成された同種基板であってもよいし、上記光半導体構造の半導体とは異種の半導体材料で形成された異種基板（例えば、活性層を含む光半導体構造の半導体がＩＩＩ−Ｖ族またはＩＩ−ＩＶ族化合物半導体である場合におけるシリコン基板）であってもよい。
【００１２】
基板１１上には、誘電体層（例えばシリコン酸化物層）１２を介して第１の光反射構造１３が設けられている。この第１の光反射構造１３は、屈折率が面内方向において周期的に変化する第１の構造体層を含む。なお、第1の光反射構造は、第1の構造体層とも称する。第１の構造体層１３は、周期的に二次元配置された、屈折率が相対的に高い高屈折率領域と屈折率が相対的に低い低屈折率領域とにより構成されている。より具体的には、第１の構造体層１３は、フォトニック結晶から構成することができる。すなわち、第１の構造体層１３は、高屈折率の材料からなる高屈折率層を母材とし、その母材に、母材よりも屈折率の低い誘電体材料が一定の間隔をもって埋め込まれている。また、第1の構造体層１３は、母材を一定の間隔を持つように形成し、母材に一定の間隔として形成した部分に、屈折率の低い誘電体材料を配置することもできる。こうすると、母材が後述する埋め込み層と接することになる。母材としては、ポリシリコンやアモルファスシリコンを、誘電体材料としてはシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、アルミニウム窒化物、アルミニウム酸化物、ITO層、InTiOx層又はInWOx層を、それぞれ例示することができる。図１において、母材１３１を構成するポリシリコンやアモルファスシリコンには、複数の開口１３２が一定の間隔をもって穿設され、誘電体１４が、ポリシリコンやアモルファスシリコン層１３１内の開口１３２を埋め込んでいる。  ここで、第１の光反射構造を構成する第１の構造体層１３を囲んで、基板１１と異種の半導体層（以下、異種半導体層及び埋め込み層とも称する）１５が配置されている。例えば、基板１１がシリコン基板である場合、半導体層１５は、ポリシリコン、アモルファスシリコンなどで形成することができる。第１の構造体層１３は、その表面が異種半導体層１５の表面を含む面に含まれるように配置されていてもよいし、異種半導体層１５に埋め込まれて配置されてもよい。あるいは、第１の構造体層１３は、それに対応する凹部を基板１１内に形成し、その凹部内に第１の構造体層を形成することもできる。その場合も、第１の構造体層の表面は、基板１１の表面を含む面に含まれるが、該面よりも下側に位置することができる。
【００１３】
第１の構造体層１３の表面と、埋め込み層１５の表面が、ほぼ同一平面内に含まれる、いいかえると、第１の構造体層１３の表面が、埋め込み層１５の表面とがほぼ面一となっていると、以後詳述する構造体層１３の上に形成される光半導体構造１６（その裏面は平坦である）が、面一表面全面に密に接し得るので、光半導体構造１６で発生する熱が基板を通じて効率よく放熱されるとともに、光半導体構造に掛かる応力が緩和され、構造体層１３と光半導体構造１６との接合界面での剥離が生ぜず、環境温度の変化や温度サイクルに供された場合でも、デバイスの特性が安定に維持され、高信頼性を確保することができる。
【００１４】
第１の構造体層１３の表面を含んで異種半導体層１５の上には、コンタクト層を兼ねる第１導電型の第１のクラッド層１６１、第１導電型の第１の光閉じ込め層１６２、活性層１６３、第２導電型の第２の光閉じ込め層１６４、第２導電型の第２のクラッド層１６５を含む光半導体構造１６が設けられている。
【００１５】
光半導体構造１６の上には、第２の光反射構造が設けられている。この第２の光反射構造は、本実施形態では、半導体多層反射膜（ＤＢＲ）１７を含む。
【００１６】
半導体多層反射膜１７は、屈折率の互いに異なる半導体層１７１と１７２とを交互に積層した構造を有する。このようなＤＢＲ１７は、ＡｌＧａＩｎＡｓとＩｎＰとの交互積層体で構成することができる。これ以外にもＡｌＧａＡｓＳｂとＡｌＡｓＳｂとの交互積層体でも構成することができる。第１のクラッド層１６１と第２のクラッド層１６５は、いずれもｎ型又はｐ型のＩｎＰで形成することが好都合である。
【００１７】
光半導体構造１６は、電流狭窄構造を備える。電流狭窄構造は、半導体レーザの内部で拡散する無効電流を低減するために、半導体レーザ内部を通過する電流を狭窄し、活性層１６３を含む発光領域あるいはアパーチャを画定する。
【００１８】
本実施形態では、光半導体構造１６の内部に、電流狭窄層１８が設けられている。電流狭窄層１８は、例えばプロトン注入により形成することができる。すなわち、活性層１６３は、注入されたイオンを含む半導体層により取り囲まれる。
【００１９】
上記構造において、第１のクラッド層１６１の一部を含み電流狭窄層１８は、図１に示すように、円錐台形状または角錐台形状を得るようにメサ加工することができる。
【００２０】
半導体発光デバイス１０は、光半導体構造１６に電流を印加するための一対の電極をさらに備える。電流狭窄層１８の表面の一部およびＤＢＲ１７の最上層１７２の表面を除き、電流狭窄層の周囲および第１のクラッド層１６１の表面を覆って、絶縁層１９が形成されている。上記一対の電極のうちの一方の電極２０１は、絶縁層１９を介して第１のクラッド層１６１に接続されている。電極２０１は、環状であり得る。
【００２１】
他方の電極２０２は、電流狭窄層１８の周囲並びに絶縁層１９から露出している電流狭窄層１８の一部表面およびＤＢＲ１７の最上層１７２の表面を覆って形成されている。すなわち、ＤＢＲ１７の最上層１７２は、電極２０２に対するコンタクト層として機能している。電極２０２は、金属層で形成することができる。この金属層は、前記一対の電極のうちの他方の電極を兼ねるものであることはいうまでもないが、それに加えて、ＤＢＲを含む第２の光反射構造１７の反射率をさらに高めるものである。ＤＢＲ１７を含む第２の光反射構造の反射率は、この金属層２０２をさらに設けることにより、ほぼ９９．９％の反射率を達成し得る。かかる金属層２０２は、レーザから出射される光に応じて選択することができる。例えば出射光が可視光である場合、金属層２０２を銀で形成することができ、出射光が近赤外光である場合、金属層２０２を金、アルミニウムまたは銅で形成することができる。
【００２２】
このように、金属層２０２を第２の光反射構造の最上層として設けることにより、活性層１６３で発生した光を基板１１側から取り出すことがより一層確実となる。
【００２３】
活性層１６３で発生した光は、上記２つの光反射構造の間を往復しながら増幅され、第１の光反射構造１３を通して基板１１の面に垂直方向に放出される。その場合、活性層１６３で発生した光が基板１１を透過するためには、基板１１を形成する半導体材料として、バンドギャップエネルギーが活性層を形成する半導体材料のバンドギャップエネルギーよりも大きい半導体材料を用いる。例えば、活性層をＩＩＩ-Ｖ族半導体またはＩＩ−ＩＶ族化合物半導体で形成した場合、基板１１をシリコンで形成することができる。
【００２４】
図１に示す半導体発光デバイス１０においては、活性層１６３は、第１の光反射構造１３よりも狭い、すなわち活性層１６３の表面積は、第１の光反射層１４の表面積よりも小さい。また、ＤＢＲ１７は、レンズ効果を有することができる。具体的には、ＤＢＲ１７は、フレネルレンズ構造を有し得る。
【００２５】
なお、本実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法について、ＩＩＩ-Ｖ族半導体は限定されず、適宜用途に応じて選択することができる。
【００２６】
ここで、第1の実施形態にかかる半導体発光デバイスの製造方法を図２及び図３を用いて説明する。なお、説明の際に、便宜上、例えば第１のシリコン酸化物層や第２のシリコン酸化物層といった表記を用いる。そのため、後述する第2〜第7の実施形態でも同様に第１のシリコン酸化物層や、第２のシリコン酸化物層といった表記を用いるが、これらも便宜上第1、第2と付しているため、同一の名称であっても製造上の役割などが同じであるとは限らない。
【００２７】
この方法は、基板１１が光半導体構造１６の半導体とは異種の半導体材料で形成された異種基板である図１に示す半導体レーザデバイスを製造するための方法である。
【００２８】
まず、図２に示すように、シリコン基板等の異種基板１１上に、第１のシリコン酸化物層１２１を形成する（ステップ1）。第１のシリコン酸化物層は後述する周期構造の下地となる。第１のシリコン酸化物層はステップ2でパターニングされたあと誘電体層となるため、前駆層とも称する。この前駆層となるシリコン酸化物層は、シリコン酸化物層に限るものではなく、例えば、ITO層、InTiOx層、InWOx層などを用いることもできる。
【００２９】
次に、前駆層１２１をパターニングする（ステップ２）。前駆層１２１のパターニングでは、フォトレジストなどをマスクとして、ドライエッチングまたはウェットエッチングにより基板上に誘電体層１２部分を形成する。このパターニングした誘電体層１２の上に高屈折率層であるシリコン層１５を形成する（ステップ３）。シリコン層１５はパターニングした誘電体層１２と、エッチングにより露出したシリコン基板１１の両方の上に存在する。このときシリコン層１５にはpoly-Si（ポリシリコン）やアモルファスシリコンなどを用いることができる。このシリコン層１５は埋め込み層１５と同義である。
【００３０】
この後、誘電体層１２の上に形成したシリコン層１５を平坦化する（ステップ４）。このとき、誘電体層１２が露出しないようにシリコン層１５を平坦化する。平坦化するには化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing：ＣＭＰ）を用いることができる。平坦化する際に、シリコン層１５を誘電体層１２が露出するまで削らずに誘電体層上に残すことで、この残した部分を後述する高屈折率差回折格子（High Contrast Grating：HCG）構造に利用することができる。
【００３１】
図３で示すように、平坦化されたシリコン層１５の上に第2のシリコン酸化物層２２１と窒化シリコン層２２２を形成する（ステップ５）。このとき、シリコン層１５の上に第2のシリコン酸化物層２２１が設けられ、酸化シリコン層の上に窒化シリコン層２２２が設けられる。この第2のシリコン酸化物層２２１と窒化シリコン層２２２は後述するステップ7で周期構造を形成するためのマスクとして用いられるため、マスク層と称する。この周期構造の形成をＨＣＧパターニングとも称する。
【００３２】
次に形成されたマスク層２２にHCGパターニングを行うことでマスク層２２に対して、周期構造である一定周期で離間する開口１３２１を形成する（ステップ６）。マスク層２２へのパターニングでは、マスク層２２の上にフォトリソグラフィなどを用いてフォトレジストを露光することにより周期構造のレジストパターンを形成する。その後、そのレジストをマスクとして、その下のマスク層２２に対して、一定周期で離間する開口１３２１を形成する。まずマスク層の上にフォトレジスト層を形成し、フォトリソグラフィなどを用いてフォトレジストを露光することにより周期構造のレジストパターンを形成し、そのフォトレジスト層に沿って、マスク層に対してドライエッチングを行い、第1の周期構造を形成する。
【００３３】
その後、さらにシリコン層１５へのエッチングを行う（ステップ７）。このとき、ステップ６で形成したマスク層をマスクとして、シリコン層１５に一定周期で離間する開口を形成する。こうすることで第2の周期構造を形成する。ステップ６で形成した開口１３２１と、ステップ７で形成した開口とは位置及び形状が一致する。そのため、ステップ６で形成した開口１３２１と、ステップ７で形成した開口とを合わせて開口１３２と称する。つまり開口とはHCGパターニングにより形成される、第1の周期構造を総称するものであり、屈折率が面内方向において周期的に変化する。また、エッチングされなかったシリコン層１５は、母材１３１として存在する。なお、図が煩雑になるため、図３以降では母材１３１は図示しない。
【００３４】
この後、窒化シリコン層２２２の上に第３のシリコン酸化物層２３を形成する（ステップ８）。このとき、開口１３２に隙間ができないように第３のシリコン酸化物層２３を形成し、開口１３２を埋める。この第３のシリコン酸化物層２３は、低屈折層であり、半導体発光デバイスとなったとき誘電体１４となる。そのため、第３のシリコン酸化物層２３を前誘電体２３とも称す。この第３のシリコン酸化物層にもITO、InTiOx、InWOxなどを用いることができる。
【００３５】
第３のシリコン酸化物層２３をＣＭＰにより平坦化する（ステップ９）。平坦化することで、開口１３２は第３のシリコン酸化物層２３が隙間なく存在し、かつ第1の構造体層１３の表面と、マスク層２２である窒化シリコン層２２２の表面は、ほぼ同一平面となる。つまり、第1の構造体層１３の表面と、マスク層２２はそれぞれ平坦であり、互いにほぼ面一である。この第１の構造体層１３を備える半導体構造を第１の半導体構造ということとする。
【００３６】
このようにあらかじめ第１の光反射構造を形成することで、第１の反射構造を形成した後に、周囲をエッチング除去してシリコン層を形成してＣＭＰにより平坦化した場合に比べて、周囲のディッシングを抑制することができ、第１の構造層１３の表面と埋め込み層１５の表面をウェハ全面で面一に形成することができる。そのため、第１の半導体構造の上に形成される光半導体構造を面一に、かつ全面にて密接することができる。これより、半導体構造体層１３と光半導体構造との接合界面での剥離が発生を抑制し、環境温度の変化や温度サイクルに供された場合でも、デバイスの特性が安定的に維持され、高信頼性を確保することができ、半導体装置の製造時の歩留りや生産性を向上させることができる。
【００３７】
他方、図４ａに示すように、同種基板（例えばＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板）３０上に、屈折率の互いに異なる半導体層１７２と１７１とを交互に積層して半導体多層反射膜（ＤＢＲ）１７を形成する。上述のように、このようなＤＢＲ１７は、ＡｌＧａＩｎＡｓとＩｎＰとの交互積層体で構成することができる。その場合、後に説明する第１のクラッド層１６１と第２のクラッド層１６５は、いずれもｎ型又はｐ型ＩｎＰで形成することが好都合である。ＤＢＲ１７の上に、第２のクラッド層１６５、第２の光閉じ込め層１６４、活性層１６３、第１の光閉じ込め層１６２、第１のクラッド層１６１（コンタクト層を兼ねる）を積層して、光半導体構造１６を形成する。光半導体構造１６は、例えばＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体で形成される。かくして、活性層を含む光半導体構造１６を有する半導体構造が得られ、これを、以下、第２の半導体構造ということとする。
【００３８】
次に、上記第１の半導体構造と上記第２の半導体構造とを、第１の半導体構造における第１の構造体層１３を含む表面と、第２の半導体構造における第１のクラッド層１６１とが対面するように両半導体構造を接合する。（図４ｂ）。こうして得られた構造を、第３の半導体構造ということとする。
【００３９】
次に、第３の半導体構造から、機械研磨またはウエットエッチング、またはそれらの組み合わせにより、同種基板３０を除去する。ＤＢＲ１７の表面が露出する（図５ａ）。
【００４０】
次に、電流狭窄層形成予定部以外の表面にマスク３１を形成し、電流狭窄層形成予定部にイオン注入を行う。このイオン注入は、例えばプロトン注入である。このイオン注入により、ＤＢＲ１７を含め光半導体構造１６内に電流狭窄層１８が形成される（図５ｂ）。この電流狭窄層１８は、環状であり得る。
【００４１】
ついで、マスク３１を除去した後、電流狭窄層１８を、円錐台形状にメサ加工する（図５ｃ）。
【００４２】
しかる後、絶縁層１９、電極２０１および２０２を形成することにより、図１に示す構造の半導体発光デバイスが製造される。いうまでもなく、電流狭窄層１８により画定された光半導体構造１６と第２の光反射構造１７および第１の光反射構造１３とは、光共振器を構成する。
【００４３】
図２から図５を参照して説明した製造方法によれば、完成した半導体発光デバイスは、異種基板（例えばシリコン基板）１１上に、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体で形成された光半導体構造１６を有するものの、光半導体構造１６は同種基板３０上に形成しているので格子整合性が達成されており、従って、異種基板上にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる場合のような格子不整合について注意を払う必要がない。言い換えると、この手法によると、ヘテロエピタキシャル成長を行う必要がない。
【００４４】
（変形例）
ここで本実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の変形例を説明する。この変形例は先述した本実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法とステップ１〜４まで共通するので、これらの部分についての説明は省略する。以降先述した製造方法と異なる部分について説明する。
【００４５】
（変形例1）
図６に示すように、高屈折率層としてシリコン層１５を形成後、その上にマスク層として窒化シリコン層２２２を形成する（ステップ５−A）。このようにシリコン層１５の上に窒化シリコン層２２２を形成することで、後述するステップ６−Aで周期構造の形成を行う際に、シリコン層１５を削りすぎることを防ぐことができる。
【００４６】
次に窒化シリコン層２２２の上にフォトリソグラフィなどを用いてフォトレジストを露光することにより周期構造のレジストパターンを形成する。その後、そのレジストをマスクとして、その下の窒化シリコン層２２２に対して、一定周期で離間する開口１３２１を形成する（ステップ６−A）。
【００４７】
この後の工程、つまりステップ７〜９は第2のシリコン酸化物層２２１が存在しない以外は先述した第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法と同一である。
【００４８】
変形例１の製造方法をすることで、マスク層として窒化シリコン２２２のみを用いることで、シリコン酸化物層がある場合と比べて放熱性が向上させることができる。
【００４９】
（変形例２）
本実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の変形例を説明する。この変形例は先述した本実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法とステップ１〜２まで共通するので、これらの部分についての説明は省略する。以降本実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法と異なる部分について説明する。
【００５０】
図７に示すように、ステップ2の後、誘電体層１２の上に高屈折率層としてシリコン層１５１を形成する（ステップ３−B）。シリコン層１５１はパターニングした誘電体層１２と、シリコン基板１１の両方の上に存在する。ここの後、シリコン層１５１を平坦化する（ステップ4―B１）。この平坦化では、誘電体層１２が異種基板と接している面の反対側の面とほぼ面一になるまでシリコン層１５１を削る。このとき、誘電体層１２の上に存在するシリコン層１５１は、先述した第1の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の誘電体層１２の上に存在するシリコン層１５の厚みより薄く、第1の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の変形例１の誘電体層１２の上に存在するシリコン層１５の厚みより薄くなるように形成する。
【００５１】
次に平坦化したシリコン層１５１の上にさらにシリコン層１５２を形成する（ステップ４−B２）。このとき形成するシリコン層１５２の厚みは、ステップ４−B１で平坦化されたシリコン層１５１の厚みと合計して、第1の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法及び変形例１のシリコン層１５の厚みと同じになるように形成する。このように、高屈折率層としてのシリコン層１５を２段階形成することで、シリコン層１５の厚みを精密に制御することが可能となる。
【００５２】
この後の工程ステップ5−Ｂ〜９−Ｂは、図８に示すが、先述した第1の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法のステップ5〜９と同一である。
【００５３】
（変形例３）
変形例3は変形例2のステップ４−B２まで同一である。
【００５４】
図９に示すように、ステップ４−B２で形成したシリコン層１５２の上に窒化シリコン層２２２を形成する（ステップ５−C）。
【００５５】
この後の工程ステップ６−C〜９−Cは先述した第1の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の変形例１のステップ６〜ステップ９と同一である。
【００５６】
変形例3の製造方法のように、マスク層として窒化シリコンのみを用いることで、シリコン酸化物層がある場合と比べて放熱性が向上させることができ、かつ、シリコン層の膜厚を精密に制御することが可能となる。
【００５７】
本実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法は、光半導体構造１６、同種基板３０及びＤＢＲ１７を含む構造、つまり第２の半導体構造を適宜選択して用いることができる。選択したＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の構造に合わせて、本実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法を変更することができる。ここではその例を４つ述べるが、これらに限定されない。
【００５８】
図１０ａは、第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法により製造された半導体発光デバイスである。図１０ａに示す半導体発光デバイス４０は、第１の構造体層１３の上に、透明電極層４１を有し、この透明電極４１を囲包して金属層４２が設けられている以外は、図１に示す半導体発光デバイス１０と同じ構造を有する。透明電極層４１は、インジウムチタン酸化物（ＩｎＴｉＯ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等で形成することができる。また、金属層４２は、タングステン等で形成することができる。透明電極４１を設け、その周囲に金属層を形成することにより、一対の電極２０１および２０２間を流れる電流の経路ともなり得る。
【００５９】
図１０ｂは、第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法により製造された半導体発光デバイスある。図６ｂに示す半導体発光デバイス５０は、第１の構造体１３の領域に対応する基板１１内の領域を囲包するように、溝５１が設けられ、その溝５１内に放熱性の金属５２が埋設されている以外は、図１に示す半導体発光デバイス１０と同じ構造を有する。金属５２としては、例えば銅を用いることができる。基板１１内に埋設された放熱性金属５２により、半導体発光デバイス５０の放熱性が向上する。また、埋設金属５２は、一対の電極２０１および２０２間を流れる電流の経路ともなり得る。埋設金属５２の表面は、第１の構造体層１３の表面と面一である。
【００６０】
このような埋設金属５２を有する半導体発光デバイス５０の製造方法を説明する。まず、図２及び図３で説明したように基板１１上に第１の構造体層１３を形成した後、エッチングにより基板１１内に金属埋設用の溝５１を設ける。
【００６１】
しかる後、この溝５１内に、放熱性金属５１を形成させ、その表面をＣＭＰにより第１の光反射構造１３の表面と面一となるように平坦化して、前記第１の半導体構造に相当する半導体構造を提供する。この工程以降は、図４及び図５に関して説明した手法により、半導体発光デバイス５０を製造することができる。
【００６２】
図１０ｃは、第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法により製造された半導体発光デバイスである。図１０ｃに示す半導体発光デバイス６０は、基板１１と、第１の光反射構造（第１の構造体層）１３（およびその下の誘電体層１２）との間に形成された第１の熱伝導性誘電体層６１、および第１の光反射構造１３と光半導体構造１６との間に形成された第２の熱伝導性誘電体層６２をさらに含む以外は、図１に示す半導体発光デバイス１０と同じ構造を有する。熱伝導性誘電体としては、窒化アルミニウムを用いることができる。
【００６３】
図１０ｃに示す半導体発光デバイス６０において、第１の構造体層１３（および埋め込み層１５）と第２の熱伝導性誘電体層６２との間に誘電体層（例えばシリコン酸化物層）６３が介挿されているが、この誘電体層６３は、前記第１の半導体構造に相当する半導体構造と、前記第２の半導体構造に相当する半導体構造を接合するためのものである。すなわち、図７に示す半導体発光デバイス６０を製造するに際し、前記第１の半導体構造に相当する半導体構造の最上層は、第１の構造体層１３（および埋め込み層１５）上に形成された誘電体層であり、前記第２の半導体構造に相当する半導体構造の最上層は、第２の熱伝導性誘電体層６２上に形成された誘電体層１２である。両半導体構造における最上層（誘電体層１２）同士を接合する。
【００６４】
図１１は、第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法により製造された半導体発光デバイスである。図７に示す半導体発光デバイス７０は、第１の構造体層１３上にワイヤグリッド電極７１が設けられ、そのワイヤグリッド電極７１およびその下の第１の構造体層１３を囲包するようにワイヤグリッド電極７１を形成する金属のシリサイド層７２が設けられている以外は、図１に示す半導体発光デバイスと実質的に同じ構造を有する。ワイヤグリッド電極７１は例えばタングステンで形成することができる。半導体発光デバイス７０において、第１の反射層は、（第１の構造体層１３に加えて）、金属グリッド電極７１を有する。金属グリッド電極７１の表面は、金属シリサイド層（埋め込み層）７２の表面と面一である。
【００６５】
図１１に示す半導体発光デバイス７０の製造方法は、まず、図３のステップ８までを行う。この後、第３のシリコン酸化物層２３をＣＭＰにより平坦化し、その第３のシリコン酸化物層２３にワイヤグリッド電極用のパターニングを施し、誘電体層１２１４内にワイヤグリッド電極形成用金属を埋設するための凹部１４１を、マスクを介したエッチングにより設ける。
【００６６】
ついで、第１の構造体層１３に対応する部分を除き、アモルファスシリコン層１３１の部分およびその上の誘電体層１２１４の部分を順次エッチングにより除去して、第３のシリコン酸化物層表面を部分的に露出させる。
【００６７】
しかる後、第１の構造体層１３上に残存する誘電体層１２１４およびその中に形成された凹部１４１内、並びに露出した第３のシリコン酸化物層上にグリッド電極用金属８２を形成させ、これを残存する誘電体層１２１４の表面までＣＭＰで平坦化した後、凹部が金属８２により埋め込まれた残存誘電体層１２１４および第３のシリコン酸化物層上の金属層８２上にアモルファスシリコン層８３を形成する。
【００６８】
ついで、熱処理を行って、金属８２とアモルファスシリコン８３を反応させて金属８２をシリサイド化して、金属シリサイド層７２を形成する。その後、シリサイド化に寄与しなかったシリコンを除去する。
【００６９】
こうして、上記第１の半導体構造に相当する半導体構造を作製した後は、図４及び図５に関して説明した手法により、半導体発光デバイス７０を製造することができる。
【００７０】
なお、ＶＣＳＥＬデバイスの第２の光反射構造には、ＤＢＲの代わりに、屈折率が面内方向において周期的に変化する構造体層を含んでいてもよい。
【００７１】
ここで、上記活性層を含む光半導体構造を構成するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の例を以下に挙げる：
【００７２】
＜ＩｎＰ系（その１）＞
活性層：Ｉｎの組成比が異なるＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰの多重量子井戸構造
第１および第２の光閉じ込め層：ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＰ
第１および第２のクラッド層：ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＰ
第１および第２のコンタクト層：ＩｎＰまたはＩｎＧａＡｓ
発光波長帯：１．２〜１．７μｍ。
【００７３】
＜ＩｎＰ系（その２）＞
活性層：Ｉｎの組成比が異なるＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｌＡｓの多重量子井戸構造
第１および第２の光閉じ込め層：ＩｎＧａＡｌＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＰ
第１および第２のクラッド層：ＩｎＧａＡｌＡｓまたはＩｎＰ
第１および第２のコンタクト層：ＩｎＰまたはＩｎＧａＡｓ
発光波長帯：１．３μｍ。
【００７４】
＜ＧａＡｓ系（その１）＞
発光層：ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓの多重量子井戸構造
第１および第２の光閉じ込め層：ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓ
第１および第２のクラッド層：ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓ
第１および第２のコンタクト層：ＧａＡｓ
発光波長帯：０．９〜１．１５μｍ。
【００７５】
＜ＧａＡｓ系（その２）＞
活性層：ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓの多重量子井戸構造
第１および第２の光閉じ込め層：ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓ
第１および第２のクラッド層：ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓ
第１および第２のコンタクト層：ＧａＡｓ
発光波長帯：０．６２〜０．８７μｍ。
【００７６】
＜ＧａＡｓ系（その３）＞
活性層：ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓの多重量子井戸構造
第１および第２の光閉じ込め層：ＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓ
第１および第２のクラッド層：ＡｌＧａＩｎＰまたはＧａＡｓ
第１および第２のコンタクト層：ＧａＡｓ
発光波長帯：０．５４〜０．７μｍ。
【００７７】
＜ＧａＮ系＞
活性層：ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮの多重量子井戸構造
第１および第２の光閉じ込め層：ＡｌＧａＮまたはＧａＮ
第１および第２のクラッド層：ＡｌＧａＮまたはＧａＮ
第１および第２のコンタクト層：ＧａＮまたはＩｎＧａＮ
発光波長帯：０．３〜０．６μｍ。
【００７８】
光半導体構造は、ＺｎＳｅ系、例えばＣｄＺｎＳＳｅ等のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体で形成することもできる。
【００７９】
また、電極を形成する金属材料の例を以下に示す。
【００８０】
＜ＩｎＰ系光半導体構造の場合＞
ｐ−電極：Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層構造、Ａｎ／Ａｕの２層構造等
ｎ−電極：Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層構造等。
【００８１】
＜ＧａＡｓ系光半導体構造の場合＞
ｐ−電極：Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層構造等
ｎ−電極：ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの３層構造等。
【００８２】
また、アモルファスシリコン層９３１の厚さは、例えば、０．２μｍ〜０．５μｍであり、アモルファスシリコン層９７１ａの厚さは、例えば、０．２μｍ〜０．５μｍである。
【００８３】
光半導体構造９５を構成する第１および第２のコンタクト層９５１および９５７の厚さは、それぞれ、例えば、０．２μｍ〜１．５μｍであり、第１および第２のクラッド層９５２および９５６の厚さは、それぞれ、例えば、０．１μｍ〜０．５μｍであり、第１および第２の光閉じ込め層９５３および９５５の厚さは、それぞれ、例えば、０．０５μｍ〜０．２μｍであり、活性層９５４の厚さは、例えば、０．０５μｍ〜０．２μｍである。そして、電流狭窄層９９により画定されるアパーチャの直径は、例えば、５μｍ〜２０μｍである。
【００８４】
ところで、本実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第1の反射構造の製造方法は、半導体受光デバイスの第1の光拡散構造にも適用することができる。そのため、図２から図５に関して説明した第１の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法に準じて、同一基板（共通基板）上に、半導体発光デバイスに加えて、半導体受光デバイスを同時に製造することができる。このような半導体発光デバイスと半導体受光デバイスとが同一基板上に形成された光半導体デバイスの製造方法の一例を以下に説明する。
【００８５】
すなわち、図１２に示す基板１１と同様の異種基板（例えばシリコン基板）２０１１上に、図2及び図３に関して説明した手法に準じて、発光デバイスの第１の（屈折率が周期的に変化する）構造体層２０１３ａと、これと離間した受光デバイスの下側の（屈折率が周期的に変化する）構造体層２０１３ｂとを形成する。両構造体層２０１３ａおよび２０１３ｂは、それぞれ、誘電体層２０１２ａおよび２０１２ｂの上に形成されており、誘電体層１２２０１２ａと構造体層２０１３ａとの積層体、および誘電体層２０１２ｂと構造体層２０１３ｂとの積層体は、埋め込み層（例えばアモルファスシリコン層、シリコン酸化物層、窒化シリコン層２２２）２０１５により囲包されている。いうまでもなく、構造体層２０１３ａおよび２０１３ｂにおいて、埋め込み層からなる高屈折率領域と埋め込み層内に設けられた開口内に埋め込まれた誘電体層２０１４ａ、２０１４ｂからなる低屈折率領域が周期的に二次元配置されている。受光デバイスの第１の構造体２０１３ｂには、発光デバイスからの光が入射される。こうして得られた半導体構造を第１の半導体構造ということとする。
【００８６】
次に、図4ａに関して説明した手法に準じて、同種基板（例えばＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板）３０００上に、屈折率の互いに異なる半導体層３１７２と３１７１とを交互に積層して半導体多層反射膜（ＤＢＲ）３１７０を形成する。そして、ＤＢＲ３１７０の上に、第２のクラッド層３１６５、第２の光閉じ込め層３１６４、活性層３１６３、第１の光閉じ込め層３１６２、第１のクラッド層（コンタクト層を兼ねる）３１６１を積層して、光半導体構造３１６０を形成して、活性層を含む光半導体構造３１６０を有する半導体構造（第２の半導体構造）を得る。次に、上記第１の半導体構造と上記第２の半導体構造とを、第１の半導体構造における第１の構造体層２０１３ａおよび２０１３ｂを含む表面と、第２の半導体構造における第１のクラッド層３１６１とが対面するように両半導体構造を接合する。第１のクラッド層３１６１がＩｎＰで形成されていると、埋め込み層２０１５との直接接合が可能である。こうして得られた構造を、第３の半導体構造ということとする。
【００８７】
次に、第３の半導体構造から、機械研磨またはウエットエッチング、またはそれらの組み合わせにより、同種基板３０００を除去して、ＤＢＲ３１７０（最上層３１７２）の表面を露出させる。ついで、発光デバイスにおける光半導体構造３１６０中の電流狭窄層形成予定部以外の表面にマスク３００１を形成し、電流狭窄層形成予定部にイオン注入を行う。このイオン注入は、例えばプロトン注入である。このイオン注入により、発光デバイス領域におけるＤＢＲ３１７０を含め光半導体構造３１６０内に電流狭窄層３０１８が形成される。この電流狭窄層３０１８は、環状であり得る。
【００８８】
ついで、図5ｃに関して説明した手法に準じて、マスク３００１を除去した後、第１のクラッド層３１６１の一部を含み電流狭窄層３０１８と、受光デバイスの光半導体構造およびＤＢＲとを、それぞれ円錐台形状にメサ加工し、さらに第１のクラッド層３１６１を発光デバイスと受光デバイスとを分離するように、分離する。こうして、第１のクラッド層３１６１が受光デバイスにおける第１のクラッド層３１６１ａと受光デバイスにおける第１のクラッド層３１６１ｂに分離されるとともに、第１の光閉じ込め層３１６２、活性層３１６３、第２の光閉じ込め層３１６４および第２のクラッド層３１６５を含む光半導体構造３１６０、並びに屈折率の異なる半導体層３１７１と３１７２との積層体からなるＤＢＲ３１７０も、発光デバイスにおける第１の光閉じ込め層３１６２ａ、活性層３１６３ａ、第２の光閉じ込め層３１６４ａおよび第２のクラッド層３１６５ａを含む光半導体構造３１６０ａ、並びに屈折率の異なる半導体層３１７１ａと３１７２ａとの積層体からなるＤＢＲ３１７０ａと、受光デバイスにおける第１の光閉じ込め層３１６２ｂ、活性層３１６３ｂ、第２の光閉じ込め層３１６４ｂおよび第２のクラッド層３１６５ｂを含む光半導体構造３１６０ｂ、並びに屈折率の異なる半導体層３１７１ｂと３１７２ｂとの積層体からなるＤＢＲ３１７０ｂとに分離される。
【００８９】
最後に、図５ｃに関して説明した手法に準じて、発光デバイス構造および受光デバイス構造にそれぞれ絶縁膜２０１９ａおよび２０１９ｂを形成し、それぞれ電極２２０１ａおよび２０２２ａ並びに電極２２０１ｂおよび２２０２ｂを形成する。こうして、半導体発光デバイス（レーザダイオード）ＬＤおよび半導体受光デバイス（フォトダイオード）ＰＤを同一基板上に設けた光半導体デバイスが製造される。
【００９０】
以上の説明からわかるように、半導体発光デバイスＬＤは、図１に関して説明した半導体発光デバイス１０と同じ構造を有する。そして、半導体発光デバイスＬＤにおける光半導体構造３１６０ａと、半導体受光デバイスＰＤにおける光半導体構造３１６０ｂとは、層構成と構成材料が同じである。同様に、半導体発光デバイスＬＤにおけるＤＢＲ３１７０ａと、半導体受光デバイスにおけるＤＢＲ３１７０ｂとも、層構成と構成材料が同じである。また、第１の構造体層２０１３ａおよび２０１３ｂを構成する母材と誘電体材料も、同じであるが、屈折率が変化する周期は異なっていてもよい。
【００９１】
半導体発光デバイスにおける光半導体構造と、半導体受光デバイスにおける光半導体構造とは、同一の層構造を有し、同一の半導体材料で形成されてもよい。
【００９２】
また、先述したように、第1の半導体構造の上部に形成される第2の光反射構造を有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の構造は、半導体デバイスの用途に合わせて適宜選択され、限定されない。
【００９３】
以上説明した実施形態において、活性層を有する光半導体構造が備える電流狭窄構造は、光半導体構造内にイオン注入により形成した電流狭窄層により提供されるものであったが、電流狭窄構造は、これに限らない。例えば、酸化により光半導体構造内に電流狭窄層を設けることができる。例えば光閉じ込め層とクラッド層との間に酸化用の層（ＧａＡｓ系発光デバイスの場合、例えば、ＡｌＧａＡｓ層；ＩｎＰ系発光デバイスの場合、例えばＩｎＡｌＡｓ；厚さはそれぞれ例えば５０ｎｍ〜１００ｎｍ）を介挿し、これを水蒸気酸化により酸化させて電流狭窄層を形成することができる。あるいは、電流狭窄構造は、ハイメサ構造に加工した光半導体構造（およびＤＢＲ）を囲包して半絶縁性半導体層（ＧａＡｓ系発光デバイスの場合、例えばアンドープＧａＡｓ；ＩｎＰ系発光デバイスの場合、ＦｅドープＩｎＰまたはＲｕドープＩｎＰ）を形成することによって提供することができる。さらに、電流狭窄構造は、ハイメサ構造に加工した光半導体構造（およびＤＢＲ）を囲包して、絶縁性ポリマー（例えば、ポリイミド）を形成することによって提供することができる。さらには、電流狭窄構造は、光半導体構造（およびＤＢＲ）を単にハイメサ構造に加工する（メサ幅を例えば直径２〜１０μｍとする）ことによっても提供することができる。
【００９４】
本実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法は、第1の光反射構造を形成する第１工程と、第1の光反射構造上に活性層を含む光半導体構造を接合する工程と、光半導体構造上に第2の光反射構造を形成する工程と、光半導体構造に通電するための一対の電極を形成する工程と、を備え、第１工程が、基板上にパターニングされた誘電体層を形成する工程と、基板及び誘電体層の上に高屈折率層を形成する工程と、第1の高屈折率層を平坦化する工程と、第1の高屈折率層の上にマスク層を形成する工程と、マスク層及び第1の高屈折率層に一定周期で離間する開口を有する周期構造を形成する工程と、マスク層の上に低屈折層を形成し、かつ周期構造を低屈折層で埋める工程と、マスク層と低屈折層とがほぼ同一平面となるように化学機械研磨を行う工程とを含む。この製造方法を行うことで、第１の半導体構造の上に形成される光半導体構造を面一に、かつ全面にて密接することができる。これより、半導体構造体層１３と光半導体構造との接合界面での剥離が発生を抑制することができ、デバイスが温度変化にさらされたとしても、デバイスの安定性が向上し、半導体装置の製造時の歩留りや生産性を向上させることができる。
【００９５】
（第２の実施形態）
本実施形態について、第1の実施形態で説明した半導体発光デバイスの製造方法及び材料について同一の部分は省略する。
【００９６】
本実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法により製造された半導体発光デバイスは、基板１１上には、誘電体層（例えばシリコン酸化物層）１２を介して第１の光反射構造１３が設けられている。この第１の光反射構造１３は、屈折率が面内方向において周期的に変化する第１の構造体層を含む。第１の構造体層１３は、周期的に二次元配置された、屈折率が相対的に高い高屈折率領域と屈折率が相対的に低い低屈折率領域とにより構成されている。より具体的には、第１の構造体層１３は、フォトニック結晶から構成することができる。すなわち、第１の構造体層１３は、高屈折率の材料からなる高屈折率層を母材とし、その母材に、母材よりも屈折率の低い誘電体材料が一定の間隔をもって埋め込まれている。また、第1の構造体層１３は、母材を一定の間隔を持つように形成し、母材に一定の間隔として形成した部分に、屈折率の低い誘電体材料を配置することもできる。こうすると、母材が埋め込み層と接することになる。母材としては、ポリシリコンやアモルファスシリコンを、誘電体材料としてはシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、アルミニウム窒化物、アルミニウム酸化物、ITO層、InTiOx層又はInWOx層を、それぞれ例示することができる。図１において、母材１３１を構成するポリシリコンやアモルファスシリコンには、複数の開口１３２が一定の間隔をもって穿設され、誘電体１４が、開口部１３２を埋め込んでいる。
【００９７】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、基板１１が光半導体構造１６の半導体とは異種の半導体材料で形成された異種基板である図１に示す半導体レーザデバイスを製造するための方法の一例である。
【００９８】
まず、図１３に示すように、シリコン基板等の異種基板１１上に、前駆層１２１を形成する（ステップ1）。
【００９９】
次に、前駆層１２１をパターニングし、誘電体層１２を形成する（ステップ２）。パターニングされた誘電体層１２の上に高屈折率層としてシリコン層１５を形成する（ステップ３）。シリコン層１５はパターニングした誘電体層１２と、シリコン基板１１の両方の上に存在する。このときシリコン層１５にはpoly-Si（ポリシリコン）やアモルファスシリコンなどを用いることができる。このシリコン層１５は埋め込み層１５と同義である。
【０１００】
次に誘電体層１２の異種基板に接している面の反対側の面が露出するまでシリコン層１５を削り、平坦化する（ステップ４）。つまり、誘電体層１２の異種基板に接している面の反対側の面とシリコン層１５とは面一である。
【０１０１】
この後、ステップ4で面一にされた誘電体層１２とシリコン層１５の上に、高屈折層としてアモルファスシリコン層２４を形成する（ステップ5）。この際、アモルファスシリコン層の表面はステップ4で面一にされた誘電体層１２とシリコン層１５の表面に対して平行になるように形成する。なお、第2のシリコン層２４は埋め込み層とも称すことができる。
【０１０２】
図１４で示すように、ステップ5で形成したアモルファスシリコン層２４の上に第２のシリコン酸化物層２２１と窒化シリコン層２２２を形成する（ステップ６）。このとき、アモルファスシリコン層２４の上に第２のシリコン酸化物層２２１が設けられ、第2のシリコン酸化物層２２１の上に窒化シリコン層２２２が設けられる。この第２のシリコン酸化物層２２１と窒化シリコン層２２２は後述するステップ７でマスクとして用いられるため、マスク層２２と称する。
【０１０３】
次に形成されたマスク層２２にHCGパターニングを行うことにより、マスク層２２に対して、一定周期で離間する開口１３２１を有する周期構造を形成する（ステップ７）。
【０１０４】
HCGパターニングを行った後、さらにアモルファスシリコン層２４へのエッチングを行う（ステップ８）。ステップ７でHCGパターニングした第２のシリコン酸化物層２２１及び窒化シリコン層２２２をマスクとして、一定周期で離間する開口１３２１を有する周期構造と同じ一定周期で離間する開口を有する周期構造を形成する。こうすることで、アモルファスシリコン層に一定周期で離間する開口を形成する。ステップ７で形成した開口１３２１と、ステップ８で形成した開口とは位置及び形状が一致し、開口１３２を設けることができる。開口１３２があることで、第1の周期構造を形成することができる。第1の周期構造では屈折率が面内方向において周期的に変化する。また、エッチングされなかったアモルファスシリコン層２４は、母材１３１として存在する。なお、母材としてポリシリコンを存在させるようにしてもよい。
【０１０５】
この後、窒化シリコン層２２２の上から低屈折層として第３のシリコン酸化物層２３を形成する（ステップ９）。このとき、開口１３２に隙間ができないように第３のシリコン酸化物層２３し、開口１３２を埋める。ステップ10の後第３のシリコン酸化物層２３は誘電体１４となるため、前誘電体２３とも称する。
【０１０６】
ステップ９の後第３のシリコン酸化物層２３をＣＭＰにより平坦化する（ステップ１０）。平坦化することで、開口１３２は第３のシリコン酸化物層２３に隙間なく埋められ、開口１３２に存在する第３のシリコン酸化物層２３は誘電体１４となる。さらに第1の構造体層１３の表面と、埋め込み層１５の表面は、それぞれ平坦であり、互いにほぼ面一である。
【０１０７】
（変形例）
ここで本実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の変形例を説明する。この変形例は先述した製造方法のステップ１〜５まで共通するので、これらの部分についての説明は省略する。以降先述した製造方法と異なる部分について説明する。
【０１０８】
図１５に示すように、アモルファスシリコン層２４を形成し、その上にマスク層２２として窒化シリコン層２２２を形成する（ステップ６−A）。このようにアモルファスシリコン層２４の上に窒化シリコン層２２２を形成することで、後述するステップ７−AでのHCGパターニングを行う際に、アモルファスシリコン層２４を削りすぎることを防ぐことができる。
【０１０９】
次に窒化シリコン層２２２にHCGパターニングを行うことで窒化シリコン層２２２に対して、一定周期で離間する開口１３２１を形成する（ステップ７−A）。
【０１１０】
この後の工程、つまりステップ８ーＡ〜１０ーＡは第２のシリコン酸化物層が存在しない以外は先述した第2の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法のステップ８〜１０と同一である。
【０１１１】
第２の光反射構造を含む半導体層については、第1の実施形態で説明した半導体層を用いることができるため、説明は省略する。
【０１１２】
第２の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第1の反射構造の製造方法は、半導体受光デバイスの第1の光拡散構造にも適用することができる。
【０１１３】
本実施形態に係る製造方法は、第1の高屈折率層を平坦化する工程は、第1の高屈折率層を平坦化するとともに誘電体層を露出させ、第１の高屈折率層及び誘電体層の上に第2の高屈折層を形成する工程と、を含み、さらに、第1の高屈折率層の上にマスク層を形成する工程及びマスク層及び第1の高屈折率層に一定周期で離間する開口を有する周期構造を形成する工程の替わりに、第２の高屈折率層の上にマスク層を形成する工程及びマスク層及び第2の高屈折層に一定周期で離間する開口を有する周期構造を形成する工程と、を含む。このような製造方法を行うことで、周囲埋め込み層の材質とHCG構造の材質を適宜選択することができる。
【０１１４】
さらに第１の半導体構造の上に形成される光半導体構造を面一に、かつ全面にて密接することができる。これより、半導体構造体層１３と光半導体構造との接合界面での剥離が発生を抑制することができ、デバイスが温度変化にさらされたとしても、デバイスの安定性が向上し、半導体装置の製造時の歩留りや生産性を向上させることができる。
【０１１５】
（第３の実施形態）
本実施形態について、第1及び第2の実施形態で説明した半導体発光デバイスの製造方法及び材料について同一の部分は省略する。
【０１１６】
基板１１上には、誘電体層（例えばシリコン酸化物層）１２を介して第１の光反射構造１３が設けられている。この第１の光反射構造１３は、屈折率が面内方向において周期的に変化する第１の構造体層を含む。第１の構造体層１３は、周期的に二次元配置された、屈折率が相対的に高い高屈折率領域と屈折率が相対的に低い低屈折率領域とにより構成されている。より具体的には、第１の構造体層１３は、フォトニック結晶から構成することができる。すなわち、第１の構造体層１３は、高屈折率の材料からなる高屈折率層を母材とし、その母材に、母材よりも屈折率の低い誘電体材料が一定の間隔をもって埋め込まれている。また、第1の構造体層１３は、母材を一定の間隔を持つように形成し、母材に一定の間隔として形成した部分に、屈折率の低い誘電体材料を配置することもできる。こうすると、母材が埋め込み層と接することになる。母材としては、ポリシリコンやアモルファスシリコンを、誘電体材料としてはシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、アルミニウム窒化物、アルミニウム酸化物、ITO層、InTiOx層又はInWOx層を、それぞれ例示することができる。図１において、母材１３１を構成するポリシリコンやアモルファスシリコンには、複数の開口１３２が一定の間隔をもって穿設され、誘電体１４が開口部を埋め込んでいる。
【０１１７】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、基板１１が光半導体構造１６の半導体とは異種の半導体材料で形成された異種基板である図１に示す半導体レーザデバイスを製造するための方法の一例である。
【０１１８】
まず、図１６に示すように、シリコン基板等の基板１１上に、低屈折層として第１のシリコン酸化物層２５を形成する（ステップ1）。
【０１１９】
次に、第１のシリコン酸化物層２５をパターニングする（ステップ２）。本実施形態では、第1の実施形態及び第2の実施形態とは異なり、第1の実施形態及び第2の実施形態で誘電体層１２として残る部分（以後、誘電体層部２６）を除去する。こうすることで、後述するステップ３で基板１１をエッチングする際に、誘電体層部以外がエッチングされないようにすることができる。つまり、ステップ２で行うパターニングはステップ３のためのマスク層の形成である。
【０１２０】
この後、異種基板１１の誘電体層部２６をエッチングし除去する（ステップ3）。このエッチングの際、異種基板をエッチングしすぎないように注意する。例えば、異種基板１１を深さ方向に400nmエッチングし除去する。
【０１２１】
ステップ3の後、異種基板１１と第１のシリコン酸化物層２５の全体を覆うように、さらに第2のシリコン酸化物層（例えばシリコン酸化物層）１２１を形成する（ステップ４）。このとき、誘電体層部が第2のシリコン酸化物層１２１で隙間なく埋まるように形成する。第２のシリコン酸化物層はステップ５のあと誘電体層となるため、前駆層とも称する。
【０１２２】
ステップ4で形成した第2のシリコン酸化物層１２１を平坦化し、異種基板１１が露出するように第１のシリコン酸化物層２５及び第2のシリコン酸化物層１２１を削る（ステップ５）。このとき、異種基板１１の露出面と誘電体層部に存在する第2のシリコン酸化物層１２１の露出面はほぼ同一になるように平坦化する。この平坦化では、例えばＣＭＰを用いることができる。この平坦化により、第2のシリコン酸化物層１２１は誘電体層１２となる。
【０１２３】
異種基板１１及び誘電体層１２の上に高屈折率層としてアモルファスシリコン層２４を形成する（ステップ６）。このとき、アモルファスシリコン層２４が平坦になるように形成する。なお、第2のシリコン層２４は埋め込み層とも称すことができる。
【０１２４】
図１７で示すように、ステップ６で形成したアモルファスシリコン層２４の上に第３のシリコン酸化物層２２１と窒化シリコン層２２２を形成する（ステップ７）。このとき、アモルファスシリコン層２４の上に第３のシリコン酸化物層２２１が設けられ、第３のシリコン酸化物層２２１の上に窒化シリコン層２２２が設けられる。この第３のシリコン酸化物層２２１と窒化シリコン層２２２は後述するステップ８で周期構造を形成するためのマスクとして用いられるため、マスク層２２と称する。
【０１２５】
次に、ステップ７で形成された第３のシリコン酸化物層２２１及び窒化シリコン層２２２の上に、フォトリソグラフィなどを用いてフォトレジストを露光することにより周期構造のレジストパターンを形成する。その後、そのレジストをマスクとして、その下の第３のシリコン酸化物層２２１及び窒化シリコン層２２２に対してドライエッチングを行うことにより、一定周期で離間する開口１３２１を形成する（ステップ８）。
【０１２６】
HCGパターニングを行った後、さらにアモルファスシリコン層２４へのエッチングを行い、シリコン層、第３のシリコン酸化物層２２１と窒化シリコン層２２２に対して、一定周期で離間する開口１３２を形成する（ステップ９）。ステップ８で形成した開口と、ステップ９で形成した開口とは位置及び形状が一致し、１３２を設けることができる。また、エッチングされなかったアモルファスシリコン層２４は、母材１３１として存在する。なお、母材としてポリシリコンを存在させるようにしてもよい。こうして、マスク層２２と高屈折層２４に一定周期で離間する開口を有する周期構造を形成する。
【０１２７】
この後、と窒化シリコン層２２２の上に第4のシリコン酸化物層２３を形成する（ステップ１０）。このとき、開口１３２の部分に隙間ができないように第4のシリコン酸化物層２３を形成し、開口１３２を埋める。ステップ１１の後第4のシリコン酸化物層２３は誘電体となるため、前誘電体２３とも称する。
【０１２８】
ステップ10の後、第4のシリコン酸化物層２３をＣＭＰにより平坦化する（ステップ１１）。平坦化することで、開口１３２は第4のシリコン酸化物層２３が隙間なく存在し、開口１３２は第4のシリコン酸化物層２３に隙間なく埋められ、開口１３２に存在する第4のシリコン酸化物層２３は誘電体１４となる。さらに第1の構造体層１３の表面と、マスク層２２の表面は、それぞれ平坦であり、互いにほぼ面一である。
【０１２９】
（変形例）
ここで本実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の変形例を説明する。以降先述した製造方法と異なる部分について説明する。
【０１３０】
(変形例1)
変形例1は第3の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法のステップ６まで共通する。
【０１３１】
図１８に示すように、ステップ６でアモルファスシリコン層２４を形成後、さらに窒化シリコン２２２を形成する（ステップ７−A）。このようにアモルファスシリコン層２４の上に窒化シリコン２２２を形成することで、後述するステップ８−AでのHCGパターニングを行う際に、アモルファスシリコン層２４を削りすぎることを防ぐことができる。
【０１３２】
ステップ７−Aで形成した窒化シリコン層２２２の上にフォトリソグラフィなどを用いてフォトレジストを露光することにより周期構造のレジストパターンを形成する。その後、そのレジストをマスクとして、その下の窒化シリコン層２２２に対してドライエッチングを行うことにより、一定周期で離間する開口１３２を形成する（ステップ８ーA）。
【０１３３】
この後の工程、つまりステップ８〜１０は先述した第3の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法と同一である。なお、変形例１でのステップ８ーＡ〜１０−Ａではシリコン酸化物層２２１は存在しない。
【０１３４】
(変形例２)
変形例２は先述した第3の実施形態に係る製造方法とステップ３〜６まで共通するので、これらの部分についての説明は省略する。
【０１３５】
図１９に示すように、まず、異種基板の上にフォトレジスト層２７を形成する（ステップ１―B）。このとき用いることができるフォトレジストは適宜選択することができる。
【０１３６】
次に、誘電体層部２６に存在するフォトレジスト層２７をパターニングし除去する（ステップ2―B）。このパターニングではフォトレジストなどをマスクとして、ドライエッチングまたはウェットエッチングにより基板１１の上に誘電体層部２６を形成する。
【０１３７】
この後のステップ３〜１１についてはステップ５でフォトレジスト層２７を除去する以外第3の実施形態のステップ３〜１１と共通するため省略する。
【０１３８】
(変形例３)
変形例３は変形例2のステップ６まで共通し、ステップ７からは変形例１のステップ７−A以降は共通である。
【０１３９】
第２の光反射構造を含む半導体層については、第1の実施形態で説明した半導体層を用いることができるため、説明は省略する。
【０１４０】
第３の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第1の反射構造の製造方法は、半導体受光デバイスの第1の光拡散構造にも適用することができる。
【０１４１】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第1の光反射構造を形成する第１工程と、第1の光反射構造上に活性層を含む光半導体構造を接合する工程と、光半導体構造上に第2の光反射構造を形成する工程と、光半導体構造に通電するための一対の電極を形成する工程と、を備え、第１工程が、基板上に第1の低屈折層を形成し、低屈折層をパターニングする工程と、基板をパターニングする工程と、基板及び第1の低屈折層の上に前駆層を形成する工程と、前駆層を平坦化することで誘電体層を形成し、かつ基板を露出させ誘電体層と基板がほぼ同一平面を形成する工程と、基板及び誘電体層の上に高屈折率層を形成する工程と、高屈折率層の上にマスク層を形成する工程と、マスク層及び高屈折率層に一定周期で離間する開口を有する周期構造を形成する工程と、マスク層の上に第2の低屈折層を形成し、周期構造を第2の低屈折層で埋める工程と、マスク層と第2の低屈折層とがほぼ同一平面となるように化学機械研磨を行う工程とを含む。この製造方法を行うことで、第1の光反射構造の周囲をシリコン基板そのものにできるので、第1の光反射構造を安定化させることができる。
【０１４２】
さらに第１の半導体構造の上に形成される光半導体構造を面一に、かつ全面にて密接することができる。これより、半導体構造体層１３と光半導体構造との接合界面での剥離が発生を抑制することができ、デバイスが温度変化にさらされたとしても、デバイスの安定性が向上し、半導体装置の製造時の歩留りや生産性を向上させることができる。
【０１４３】
（第４の実施形態）
本実施形態について、第1ないし第３の実施形態で説明した半導体発光デバイスの製造方法及び材料について同一の部分は省略する。
【０１４４】
基板１１上には、誘電体層（例えばシリコン酸化物層）１２を介して第１の光反射構造１３が設けられている。この第１の光反射構造１３は、屈折率が面内方向において周期的に変化する第１の構造体層を含む。第１の構造体層１３は、周期的に二次元配置された、屈折率が相対的に高い高屈折率領域と屈折率が相対的に低い低屈折率領域とにより構成されている。より具体的には、第１の構造体層１３は、フォトニック結晶から構成することができる。すなわち、第１の構造体層１３は、高屈折率の材料からなる高屈折率層を母材とし、その母材に、母材よりも屈折率の低い誘電体材料が一定の間隔をもって埋め込まれている。また、第1の構造体層１３は、母材を一定の間隔を持つように形成し、母材に一定の間隔として形成した部分に、屈折率の低い誘電体材料を配置することもできる。こうすると、母材が埋め込み層と接することになる。母材としては、アモルファスシリコンを、誘電体材料としてはシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、アルミニウム窒化物、アルミニウム酸化物、ITO層、InTiOx層又はInWOx層を、それぞれ例示することができる。図１において、母材１３１を構成するポリシリコンやアモルファスシリコンには、複数の開口１３２が一定の間隔をもって穿設され、誘電体１４が開口１３２を埋め込んでいる。
【０１４５】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、基板１１が光半導体構造１６の半導体とは異種の半導体材料で形成された異種基板である図１に示す半導体レーザデバイスを製造するための方法の一例である。
【０１４６】
まず、図２０に示すように、シリコン基板等の異種基板１１上に、低屈折層として第1の窒化シリコン層２８を形成する（ステップ1）。
【０１４７】
次に、第1の窒化シリコン層２８をパターニングする（ステップ２）。本実施形態では、半導体発光装置の誘電体層部２６に相当する部分に存在する第1の窒化シリコン層２８をパターニングすることで除去する。このパターニングでは、フォトレジストなどをマスクとして、ドライエッチングまたはウェットエッチングにより第1の窒化シリコン層２８にパターンを形成して行う。
【０１４８】
この後、異種基板１１の誘電体層部２６をエッチングし除去する（ステップ3）。このエッチングの際、異種基板１１をエッチングしすぎないように注意する。例えば、異種基板１１を深さ方向に400nmエッチングし除去する。
【０１４９】
さらに異種基板１１と第1の窒化シリコン層２８の両方を全体を覆うように、前駆層１２１としてシリコン酸化物層１２１を形成する（ステップ４）。このとき、誘電体層部２６がシリコン酸化物層１２１で隙間なく埋まるように形成する。
【０１５０】
次に、ステップ４で形成したシリコン酸化物層１２１を平坦化し、誘電体層１２を形成する（ステップ5）。この際、誘電体層１２と第1の窒化シリコン層２８がほぼ面一になるように平坦化する。
【０１５１】
ステップ5で面一にされた第1の窒化シリコン層２８及び誘電体層１２の上に高屈折率層としてアモルファスシリコン層２４を形成する（ステップ6）。このとき、アモルファスシリコン層２４は面一にされた第1の窒化シリコン層２８及び誘電体層１２と接している面の反対の面も、面一にされた第1の窒化シリコン層２８及び誘電体層１２と平行になるように形成する。
【０１５２】
図２１で示すように、ステップ６で形成したアモルファスシリコン層２４の上に第２のシリコン酸化物層２２１を形成し、その第２のシリコン酸化物層２２１の上に第2の窒化シリコン層２２２を形成する（ステップ7）。このとき、第２のシリコン酸化物層２２１と第2の窒化シリコン層２２２を合わせた厚みとアモルファスシリコン層２４の厚みは適宜調整する。第２のシリコン酸化物層２２１と第2の窒化シリコン層２２２は、後述するステップ１０でマスクとして用いられるため、マスク層２２と称する。
【０１５３】
ステップ７で形成された第２のシリコン酸化物層２２１及び第2の窒化シリコン層２２２の上にフォトリソグラフィなどを用いてフォトレジストを露光することにより周期構造のレジストパターンを形成する。その後、そのレジストをマスクとして、その下の第２のシリコン酸化物層２２１及び第2の窒化シリコン層２２２に一定周期で離間する開口１３２１を形成する（ステップ８）
【０１５４】
ステップ８を行った後、さらにアモルファスシリコン層２４へのエッチングを行い、ステップ８で作製した一定周期で離間する開口１３２１と同じ一定周期で離間する開口を形成する（ステップ９）。こうすることで、アモルファスシリコン層２４、第２のシリコン酸化物層２２１及び第2の窒化シリコン層２２２に対して、一定周期で離間する開口１３２を形成することができる。こうして、マスク層２２と高屈折層２４に一定周期で離間する開口を有する周期構造を形成する。また、エッチングされなかったアモルファスシリコン層２４や第1の窒化シリコン層２８は、母材１３１として存在する。なお、母材としてポリシリコンを存在させるようにしてもよい。
【０１５５】
この後、第2の窒化シリコン層２２２の上から第３のシリコン酸化物層２３を形成する（ステップ１０）。このとき、開口の部分に隙間ができないように第３のシリコン酸化物層２３で開口を埋める。ステップ1１の後第３のシリコン酸化物層２３は誘電体１４となるため、前誘電体２３とも称する。
【０１５６】
ステップ10の後、第３のシリコン酸化物層２３をＣＭＰにより平坦化する（ステップ１１）。平坦化することで、開口１３２は第2のシリコン層が隙間なく存在し、かつ第1の構造体層１３の表面と、第2の窒化シリコン層２２２の表面は、それぞれ平坦であり、互いに面一である。
【０１５７】
（変形例）
（変形例）
ここで第４の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の変形例を説明する。この変形例は先述した第４の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法とステップ１〜６まで共通するので、これらの部分についての説明は省略する。以降先述した製造方法と異なる部分について説明する。
【０１５８】
（変形例１）
図２２に示すように、アモルファスシリコン層２４の上に第2の窒化シリコン層２２２を形成する（ステップ７−A）。このようにアモルファスシリコン層２４の上に第2の窒化シリコン２２２を形成することで、後述するステップ８−AでのHCGパターニングを行う際に、アモルファスシリコン層２４を削りすぎることを防ぐことができる。
【０１５９】
次に第2の窒化シリコン２２２の上にフォトリソグラフィなどを用いてフォトレジストを露光することにより周期構造のレジストパターンを形成する。その後、そのレジストをマスクとして、その下の窒化シリコン層２２２に対してドライエッチングを行うことにより、一定周期で離間する開口１３２１を形成する（ステップ８−A）。
【０１６０】
この後の工程、つまりステップ９〜１１は先述した製造方法と同一である。なお、変形例でのステップ９〜１１ではシリコン酸化物層２２１は存在しない。
【０１６１】
（変形例２）
第４の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法では、異種基板の上に第1の窒化シリコン層２８のみを形成していた。図２３に示すように、変形例２では異種基板の上にシリコン酸化物層２５を形成し、そのシリコン酸化物層２５の上に第1の窒化シリコン層２８を形成する（ステップ１‐B）。このステップ１−Bで形成するシリコン酸化物層２５を第4のシリコン酸化物層２５と称する。
【０１６２】
このあとのステップ２−B〜ステップ６−Bについては、第４の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法のステップ２〜ステップ６での第1の窒化シリコン層２８の扱いに合わせて第4のシリコン酸化物層２５も扱われる。つまり、例えば第４の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法のステップ２の第1の窒化シリコン層２８に対してパターニングを行う際に、第4のシリコン酸化物層２５も同様にパターニングされる。
【０１６３】
ステップ６−B以降の工程については、第４の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法のステップ７〜１１と同様である。第4の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の変形例2を示す図２３及び図２４では便宜上ステップ１−B〜１１Bとする。
【０１６４】
（変形例３）
図２５に示すように、変形例３は本実施形態に係る変形例２のステップ１−B〜ステップ６−Bまでと、本実施形態に係る変形例１のステップ７−A〜ステップ１１−Aとを組み合わせた製造方法である。第4の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の変形例３の図は便宜上ステップ７−C〜１１−Cとする。
【０１６５】
第２の光反射構造を含む半導体層については、第1の実施形態で説明した半導体層を用いることができるため、説明は省略する。
【０１６６】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法を行うことで、窒化シリコン層により、放熱性を確保しつつ、基板との絶縁が取ることができる。
【０１６７】
第２の光反射構造を含む半導体層については、第1の実施形態で説明した半導体層を用いることができるため、説明は省略する。
【０１６８】
第４の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第1の反射構造の製造方法は、半導体受光デバイスの第1の光拡散構造にも適用することができる。
【０１６９】
本実施形態に係る製造方法は、第3の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の工程のうち、誘電体層を平坦化し、基板を露出させ誘電体層と基板がほぼ同一平面を形成する工程及び基板及び誘電体層の上に高屈折率層を形成する工程の替わりに、前駆層を平坦化し、誘電体層を形成し、かつ低屈折層と誘電体層がほぼ同一平面を形成する工程及び低屈折層及び誘電体層の上に高屈折率層を形成する工程と、を備える。この製造方法を行うことで、周囲埋め込み層の材質とHCG構造の材質を適宜選択することができる。
【０１７０】
さらに第１の半導体構造の上に形成される光半導体構造を面一に、かつ全面にて密接することができる。これより、半導体構造体層１３と光半導体構造との接合界面での剥離が発生を抑制することができ、デバイスが温度変化にさらされたとしても、デバイスの安定性が向上し、半導体装置の製造時の歩留りや生産性を向上させることができる。
【０１７１】
（第５の実施形態）
第１ないし第４の実施形態で説明した半導体発光デバイスの製造方法及び材料について同一の部分は省略する。
【０１７２】
基板１１上には、誘電体層（例えばシリコン酸化物層）１２を介して第１の光反射構造１３が設けられている。この第１の光反射構造１３は、屈折率が面内方向において周期的に変化する第１の構造体層を含む。第１の構造体層１３は、周期的に二次元配置された、屈折率が相対的に高い高屈折率領域と屈折率が相対的に低い低屈折率領域とにより構成されている。より具体的には、第１の構造体層１３は、フォトニック結晶から構成することができる。すなわち、第１の構造体層１３は、高屈折率の材料からなる高屈折率層を母材とし、その母材に、母材よりも屈折率の低い誘電体材料が一定の間隔をもって埋め込まれている。また、第1の構造体層１３は、母材を一定の間隔を持つように形成し、母材に一定の間隔として形成した部分に、屈折率の低い誘電体材料を配置することもできる。こうすると、母材が埋め込み層と接することになる。母材としては、ポリシリコン又はアモルファスシリコンを、誘電体材料としてはシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、アルミニウム窒化物、アルミニウム酸化物、ITO層、InTiOx層又はInWOx層を、それぞれ例示することができる。図１において、母材１３１を構成するポリシリコンやアモルファスシリコンには、複数の開口１３２が一定の間隔をもって穿設され、誘電体１４が、開口１３２を埋め込んでいる。
【０１７３】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、基板１１が光半導体構造１６の半導体とは異種の半導体材料で形成された異種基板である図１に示す半導体レーザデバイスを製造するための方法の一例である。
【０１７４】
まず、図２６に示すように、シリコン基板等の異種基板１１の上に、シリコン酸化物層（例えば、シリコン酸化物層、ITO層、InTiOx層、InWOx層など）１２２を形成する（ステップ1）。このとき形成されるシリコン酸化物層１２２の厚さは、半導体発光装置となったときの誘電体層１２と誘電体１４とを合わせた厚さ以上になるように形成する。
【０１７５】
次に、シリコン酸化物層１２２をパターニングする（ステップ２）。本実施形態に係るステップ２でのパターニングは、第１〜第４の実施形態に係るパターニングとは異なり、ステップ２で誘電体層１２を半導体発光装置となったときの誘電体層１２と誘電体１４とを合わせた形、つまり誘電体部８０になるようにパターニングし、一定周期で離間する開口１３２有する周期構造を持つように形成する。
【０１７６】
このパターニングした誘電体部８０の上に高屈折率層としてシリコン層１５を形成する（ステップ３）。シリコン層１５はパターニングした誘電体部８０と、シリコン基板１１の両方の上に存在し、開口を埋めるようにする。このときシリコン層１５にはpoly-Si（ポリシリコン）やアモルファスシリコンなどを用いることができる。このシリコン層１５は母材１３１であり、かつ埋め込み層１５である。
【０１７７】
さらにステップ２でパターニングされた誘電体部８０の異種基板と接する面の反対側の面と、ステップ３で形成したシリコン層１５の異種基板と接する面の反対側の面とがほぼ面一になるように平坦化する（ステップ４）。このとき、平坦化はCMPなどで行う。
【０１７８】
ステップ４で形成した誘電体部８０及びシリコン層１５の平坦化された面の上に低屈折層としてシリコン酸化物層２９を形成する（ステップ５）。なお、このステップ５で形成する層は、シリコン酸化物層単体でも、シリコン酸化物層と窒化シリコン層とを重ねたものでも構わない。シリコン酸化物層と窒化シリコン層とを重ねた層を用いる場合、重ねる順番は問わない。つまり、例えば誘電体部８０及びシリコン層１５の平坦化された面と接するのは、シリコン酸化物層と窒化シリコン層のどちらを用いても構わない。
【０１７９】
第２の光反射構造を含む半導体層については、第1の実施形態で説明した半導体層を用いることができるため、説明は省略する。
【０１８０】
第５の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第1の反射構造の製造方法は、半導体受光デバイスの第1の光拡散構造にも適用することができる。
【０１８１】
本実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法は、第1の光反射構造を形成する第１工程と、第1の光反射構造上に活性層を含む光半導体構造を接合する工程と、光半導体構造上に第2の光反射構造を形成する工程と、光半導体構造に通電するための一対の電極を形成する工程と、を備え、第１工程が、基板上に周期構造を有する誘電体部を形成する工程と、基板及び誘電体部の上に高屈折率層を形成する工程と、高屈折率層を平坦化し、高屈折率層及びパターニングされた誘電体部の基板と接していない面がほぼ同一平面を形成する工程と、同一平面の上に低屈折層を形成する工程と、を含む。この製造方法を行うことで、工程数が少なく、加工精度の高いシリコン酸化物加工を用いることができる。
【０１８２】
さらに第１の半導体構造の上に形成される光半導体構造を面一に、かつ全面にて密接することができる。これより、半導体構造体層１３と光半導体構造との接合界面での剥離が発生を抑制することができ、デバイスが温度変化にさらされたとしても、デバイスの安定性が向上し、半導体装置の製造時の歩留りや生産性を向上させることができる。
【０１８３】
（第６の実施形態）
本実施形態について、第1ないし第５の実施形態で説明した半導体発光デバイスの製造方法及び材料について同一の部分は省略する。
【０１８４】
基板１１上には、誘電体層（例えばシリコン酸化物層）１２を介して第１の光反射構造１３が設けられている。この第１の光反射構造１３は、屈折率が面内方向において周期的に変化する第１の構造体層を含む。第１の構造体層１３は、周期的に二次元配置された、屈折率が相対的に高い高屈折率領域と屈折率が相対的に低い低屈折率領域とにより構成されている。より具体的には、第１の構造体層１３は、フォトニック結晶から構成することができる。すなわち、第１の構造体層１３は、高屈折率の材料からなる高屈折率層を母材とし、その母材に、母材よりも屈折率の低い誘電体材料が一定の間隔をもって埋め込まれている。また、第1の構造体層１３は、母材を一定の間隔を持つように形成し、母材に一定の間隔として形成した部分に、屈折率の低い誘電体材料を配置することもできる。こうすると、母材が埋め込み層と接することになる。母材としては、ポリシリコンやアモルファスシリコンを、誘電体材料としてはシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、アルミニウム窒化物、アルミニウム酸化物、ITO層、InTiOx層又はInWOx層を、それぞれ例示することができる。図１において、母材１３１を構成するポリシリコンやアモルファスシリコンには、複数の開口１３２が一定の間隔をもって穿設され、誘電体１４が、開口１３２を埋め込んでいる。
【０１８５】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、基板１１が光半導体構造１６の半導体とは異種の半導体材料で形成された異種基板である図１に示す半導体レーザデバイスを製造するための方法の一例である。
【０１８６】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第２の実施形態で説明した半導体装置の製造方法のステップ１〜ステップ４まで共通するため、説明は省略する。
【０１８７】
図２７に示すように、第２の実施形態で説明した半導体発光装置の製造方法のステップ４を行った後、低屈折層としてシリコン酸化物層２３を形成する（ステップ５）。このとき、シリコン酸化物層２３はシリコン層１５と誘電体層１２の両方を覆い、かつ異種基板１１のシリコン層１５と誘電体層１２の両方に接している面と平行になるように形成する。
【０１８８】
次に、図２８で示すようにステップ５で形成したシリコン酸化物層２３が、一定周期で離間する開口１３２を有する周期構造を有するように、フォトリソグラフィなどを用いてフォトレジストを露光することにより周期構造のレジストパターンを形成し、そのレジストをマスクとして、シリコン酸化物層２３に対してドライエッチングを行う（ステップ６）。こうすることで開口１３２を形成することができる。さらに、ステップ5で形成したシリコン酸化物層２３はステップ6で一定周期で離間する開口を有する周期構造をもつことで誘電体部８０となる。
【０１８９】
この後、ステップ６で形成したHCG構造の間、つまり開口１３２を埋めるように高屈折層として第２のシリコン層２４を形成する（ステップ７）。この第２のシリコン層２４は第１のシリコン層１５、誘電体部８０のすべてを覆い、開口１３２を埋めるように形成する。なお、第2のシリコン層２４は埋め込み層とも称すことができる。
【０１９０】
ステップ６で形成した周期構造の異種基板側と反対の面と面一になるように、ステップ７で形成した第２のシリコン層２４を平坦化する（ステップ８）。こうすることでシリコン酸化物層２３及び第２のシリコン層２４がそれぞれ平坦であり、互いにほぼ面一となる。
【０１９１】
ステップ８で面一にしたシリコン酸化物層２３及び第２のシリコン層２４の上に、低屈折層として第３のシリコン酸化物層２９を形成する（ステップ９）。なお、このステップ９で形成する層は、シリコン酸化物層単体でも、シリコン酸化物層と窒化シリコン層とを重ねたものでも構わない。シリコン酸化物層と窒化シリコン層とを重ねた層を用いる場合、重ねる順番は問わない。つまり、例えば誘電体部及びシリコン層の平坦化された面と接するのは、シリコン酸化物層と窒化シリコン層のどちらを用いても構わない。
【０１９２】
第２の光反射構造を含む半導体層については、第1の実施形態で説明した半導体層を用いることができるため、説明は省略する。
【０１９３】
第６の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第1の反射構造の製造方法は、半導体受光デバイスの第1の光拡散構造にも適用することができる。
【０１９４】
本実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法は、第1の光反射構造を形成する第１工程と、第1の光反射構造上に活性層を含む光半導体構造を接合する工程と、光半導体構造上に第2の光反射構造を形成する工程と、光半導体構造に通電するための一対の電極を形成する工程と、を備え、第１工程が、基板上にパターニングされた誘電体層を形成する工程と、基板及び誘電体層の上に第1の高屈折率層を形成する工程と、第1の高屈折率層を平坦化し、第1の高屈折率層と誘電体層が第1の同一平面を形成する工程と、第1の高屈折率層及び誘電体層の上に第1の低屈折層を形成する工程と、第1の低屈折層に一定周期で離間する開口を有する周期構造を形成する工程と、第1の低屈折層及び第1の高屈折率層の上に第2の高屈折率層を形成し、周期構造を第2の高屈折率層を用いて覆う工程と、第2の高屈折率層を平坦化し、第2の高屈折層及びパターニングされた誘電体層の基板と接していない面が第2の同一平面を形成する工程と、第2の同一平面の上に第2の低屈折層を形成する工程と、を含む。この製造方法を行うことで、加工精度の高いシリコン酸化物加工を用いることができるため、生産性を向上させることができる。
【０１９５】
さらに第１の半導体構造の上に形成される光半導体構造を面一に、かつ全面にて密接することができる。これより、半導体構造体層１３と光半導体構造との接合界面での剥離が発生を抑制することができ、デバイスが温度変化にさらされたとしても、デバイスの安定性が向上し、半導体装置の製造時の歩留りや生産性を向上させることができる。
【０１９６】
（第７の実施形態）
本実施形態について、第1ないし第６の実施形態で説明した半導体発光デバイスの製造方法及び材料について同一の部分は省略する。
【０１９７】
基板１１上には、誘電体層（例えばシリコン酸化物層）１２を介して第１の光反射構造１３が設けられている。この第１の光反射構造１３は、屈折率が面内方向において周期的に変化する第１の構造体層を含む。第１の構造体層１３は、周期的に二次元配置された、屈折率が相対的に高い高屈折率領域と屈折率が相対的に低い低屈折率領域とにより構成されている。より具体的には、第１の構造体層１３は、フォトニック結晶から構成することができる。すなわち、第１の構造体層１３は、高屈折率の材料からなる高屈折率層を母材とし、その母材に、母材よりも屈折率の低い誘電体材料が一定の間隔をもって埋め込まれている。また、第1の構造体層１３は、母材を一定の間隔を持つように形成し、母材に一定の間隔として形成した部分に、屈折率の低い誘電体材料を配置することもできる。こうすると、母材が埋め込み層と接することになる。母材としては、ポリシリコンやアモルファスシリコンを、誘電体材料としてはシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、アルミニウム窒化物、アルミニウム酸化物、ITO層、InTiOx層又はInWOx層を、それぞれ例示することができる。図１において、母材１３１を構成するアモルファスシリコンやポリシリコンには、複数の開口１３２が一定の間隔をもって穿設され、誘電体１４が開口１３２を埋め込んでいる。
【０１９８】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、基板１１が光半導体構造１６の半導体とは異種の半導体材料で形成された異種基板である図１に示す半導体レーザデバイスを製造するための方法の一例である。
【０１９９】
図２９で示すように、まず、異種基板の上に前駆層１２１として第１のシリコン酸化物層１２１を形成し、その第１のシリコン酸化物層１２１の上に窒化シリコン層８１を形成する（ステップ１）。
【０２００】
ステップ１で形成した第１のシリコン酸化物層１２１と窒化シリコン層８１とにフォトリソグラフィなどを用いてフォトレジストを露光することにより周期構造のレジストパターンを形成し、そのレジストをマスクとして、第１のシリコン酸化物層１２１と窒化シリコン層８１に対してドライエッチングを行う（ステップ２）。こうして第２のシリコン酸化物層１２１は誘電体層１２となる。ステップ２のパターニングの後、高屈折率層として第１のシリコン層１５を形成する（ステップ３）。この第１のシリコン層１５はパターニングした誘電体層１２、窒化シリコン層８１及び異種基板１１の上に存在する。このとき第１のシリコン層にはpoly-Si（ポリシリコン）やアモルファスシリコンなどを用いることができる。
【０２０１】
ステップ３で形成した第１のシリコン層１５に対して平坦化を行う（ステップ４）。このとき、窒化シリコン層８１が露出し、かつ窒化シリコン層８１と第１のシリコン層１５がほぼ面一になるように平坦化する。
【０２０２】
次に、低屈折層として第３のシリコン酸化物層２３を形成する（ステップ５）。このとき、第３のシリコン酸化物層２３は窒化シリコン層及び第１のシリコン層を覆うように形成する。そのため、第３のシリコン酸化物層２３を前誘電体とも称す。
【０２０３】
図３０に示すように、ステップ５で形成した第２のシリコン酸化物層２３が一定周期で離間する開口１３２を有する周期構造を有するようにフォトリソグラフィなどを用いてフォトレジストを露光することにより周期構造のレジストパターンを形成し、そのレジストをマスクとして、第２のシリコン酸化物層２３に対してドライエッチングを行う（ステップ６）。こうすることで、第２のシリコン酸化物層２３に開口１３２を形成する。こうすることで、第１のシリコン酸化物層が誘電体層１２を形成し、かつ第２のシリコン酸化物層２３が誘電体１４を形成することで誘電体部８０を形成する。
【０２０４】
ステップ６で形成した開口１３２を埋めるように第２のシリコン層２４を形成する（ステップ７）。この第２のシリコン層２４は第１のシリコン層１５、誘電体部８０のすべてを覆うように形成する。
【０２０５】
ステップ６で形成した一定周期で離間する開口を有する周期構造の異種基板側の反対の面とほぼ同一平面になるように、ステップ７で形成した第２のシリコン層２４を平坦化する（ステップ８）。こうすることで誘電体１４及び第２のシリコン層２４はそれぞれ平坦であり、互いにほぼ面一となる。なお、第2のシリコン層２４は埋め込み層とも称すことができる。
【０２０６】
ステップ８で面一にした誘電体１４及び第２のシリコン層２４の上に低屈折層として第4のシリコン酸化物層２９を形成する（ステップ９）。なお、このステップ９で形成する層は、シリコン酸化物層単体でも、シリコン酸化物層と窒化シリコン層とを重ねたものでも構わない。シリコン酸化物層と窒化シリコン層とを重ねた層を用いる場合、重ねる順番は問わない。つまり、例えば誘電体１４及びシリコン層の平坦化された面と接するのは、シリコン酸化物層と窒化シリコン層のどちらを用いても構わない。
【０２０７】
（変形例）
ここで図３１を用いて第７の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の変形例を説明する。この変形例は第７の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法のステップ６がステップ５で形成した第３のシリコン酸化物層２３に一定周期で離間する開口を有する周期構造となるようにパターニングを行うのに対し、ステップ５で形成した第３のシリコン酸化物層２３及び窒化シリコン層２２２に対し一定周期で離間する開口を有する周期構造となるようにパターニングを行う（ステップ６−A）。このパターニングを詳しく述べると、ステップ５で形成された第３のシリコン酸化物層２３及び窒化シリコン層２２２の上に、フォトリソグラフィなどを用いてフォトレジストを露光することにより周期構造のレジストパターンを形成する。その後、そのレジストをマスクとして、その下の第３のシリコン酸化物層２３及び窒化シリコン層２２２に対してドライエッチングを行うことにより、一定周期で離間する開口１３２を有する周期構造を形成する。このとき、図３１に示すように窒化シリコン層２２２は誘電体層１２と同じ面積存在している。
【０２０８】
ステップ６−A以降の工程は、第７の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法のステップ７〜ステップ９と同様である。便宜上ステップ７−A〜ステップ９−Aと表記している。
【０２０９】
第２の光反射構造を含む半導体層については、第1の実施形態で説明した半導体層を用いることができるため、説明は省略する。
【０２１０】
第７の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法の第1の反射構造の製造方法は、半導体受光デバイスの第1の光拡散構造にも適用することができる。
【０２１１】
第７の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法は、第1の光反射構造を形成する第１工程と、第1の光反射構造上に活性層を含む光半導体構造を接合する工程と、光半導体構造上に第2の光反射構造を形成する工程と、光半導体構造に通電するための一対の電極を形成する工程と、を備え、第１工程が、基板上に前駆層を形成する工程と、前駆層の上に窒化シリコン層を形成する工程と、前駆層及び窒化シリコン層をパターニングし、誘電体層を形成する工程と、基板、誘電体層及び窒化シリコン層の上に第1の高屈折率層を形成する工程と、第1の高屈折率層を平坦化し、窒化シリコン層を露出させるとともに窒化シリコン層と第1の高屈折率層が同一平面を形成する工程と、同一平面の上に第1の低屈折層を形成する工程と、第1の低屈折層をパターニングし、一定周期で離間する開口を有する周期構造を形成する工程と、第1の高屈折率層及び第1の低屈折層の上に第2の高屈折層を形成し、周期構造を第2の高屈折層を用いて覆う工程と、第2の高屈折率層を平坦化し、第１の低屈折層の窒化シリコン層と接している面と反対の面を露出させる工程と、第2の高屈折率層及び第1の低屈折層の上に第2の低屈折層を形成する工程と、を含む。この製造方法を行うことで、周期構造形成時のエッチング深さを精密に制御できる。
【０２１２】
さらに第１の半導体構造の上に形成される光半導体構造を面一に、かつ全面にて密接することができる。これより、半導体構造体層１３と光半導体構造との接合界面での剥離が発生を抑制することができ、デバイスが温度変化にさらされたとしても、デバイスの安定性が向上し、半導体装置の製造時の歩留りや生産性を向上させることができる。
【０２１３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０２１４】
半導体発光デバイス・・・１０、基板・・・１１、誘電体層・・・１２、２１、第１の光反射構造・・・１３、母材・・・１３１、開口・・・１３２、誘電体・・・１４、埋め込み層・・・15、光半導体構造・・・１６、第１導電型の第１のクラッド層・・・１６１、第１導電型の第１の光閉じ込め層・・・１６２、活性層・・・１６３、第２導電型の第２の光閉じ込め層・・・１６４、第２導電型の第２のクラッド層・・・１６５、半導体多層反射膜（ＤＢＲ）・・・１７、電流狭窄層・・・１８、最上層・・・１７２、絶縁層・・・１９、電極・・・２０１、２０２、同種基板・・・３０、マスク・・・３１、マスク層・・・２２、第３のシリコン酸化物層（前誘電体）・・・２３、アモルファスシリコン層・・・２４、第２のシリコン酸化物層・・・２５、誘電体部・・・２６、フォトレジスト層・・・２７、第1の窒化シリコン層・・・２８、シリコン酸化物層・・・２９、誘電体部・・・８０、窒化シリコン層・・・８１、半導体発光デバイス・・・６０、第２の熱伝導性誘電体層１２・・・６２、第１の熱伝導性誘電体層１２・・・６１、誘電体層１２・・・６３、半導体発光デバイス・・・７０、ワイヤグリッド電極・・・７１、シリサイド層・・・７２、電極・・・２２０１ａ、２０２２ａ、２２０１ｂおよび２２０２ｂ、ＤＢＲ・・・３１７０、第２のクラッド層・・・３１６５、第２の光閉じ込め層・・・３１６４、活性層・・・３１６３、第１の光閉じ込め層・・・３１６２、第１のクラッド層・・・３１６１、異種基板・・・２０１１、第１の構造体層・・・２０１３、誘電体層１２・・・２０１２、アモルファスシリコン層・・・２０１５、誘電体層１２・・・２０１４
【図１】
2020047783.tif 000003
【図２】
2020047783.tif 000004
【図３】
2020047783.tif 000005
【図４】
2020047783.tif 000006
【図５】
2020047783.tif 000007
【図６】
2020047783.tif 000008
【図７】
2020047783.tif 000009
【図８】
2020047783.tif 000010
【図９】
2020047783.tif 000011
【図１０】
2020047783.tif 000012
【図１１】
2020047783.tif 000013
【図１２】
2020047783.tif 000014
【図１３】
2020047783.tif 000015
【図１４】
2020047783.tif 000016
【図１５】
2020047783.tif 000017
【図１６】
2020047783.tif 000018
【図１７】
2020047783.tif 000019
【図１８】
2020047783.tif 000020
【図１９】
2020047783.tif 000021
【図２０】
2020047783.tif 000022
【図２１】
2020047783.tif 000023
【図２２】
2020047783.tif 000024
【図２３】
2020047783.tif 000025
【図２４】
2020047783.tif 000026
【図２５】
2020047783.tif 000027
【図２６】
2020047783.tif 000028
【図２７】
2020047783.tif 000029
【図２８】
2020047783.tif 000030
【図２９】
2020047783.tif 000031
【図３０】
2020047783.tif 000032
【図３１】
2020047783.tif 000033