(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスの製造方法であって、
基板上に半導体層を形成する半導体層形成工程と、
前記半導体層上に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層上にシリコン非含有樹脂層を形成するシリコン非含有樹脂層形成工程と、
前記シリコン非含有樹脂層に所定形状のパターンを形成するシリコン非含有樹脂層パターニング工程と、
前記シリコン非含有樹脂層パターニング工程の後に、前記シリコン非含有樹脂層上に、シリコン含有樹脂層を形成するシリコン含有樹脂層形成工程と、
前記シリコン含有樹脂層をエッチングすることにより、前記シリコン非含有樹脂層の前記パターンの凸部表面を露出させ、かつ、前記シリコン非含有樹脂層の前記パターンの凹部に前記シリコン含有樹脂層を残存させるシリコン含有樹脂層エッチング工程と、
シリコン含有樹脂層エッチング工程の後に、前記シリコン含有樹脂層をマスクとして前記シリコン非含有樹脂層をエッチングすることにより、前記絶縁層の表面の一部を露出させるシリコン非含有樹脂層エッチング工程と、
前記シリコン非含有樹脂層エッチング工程の後に、前記シリコン非含有樹脂層をマスクとして前記絶縁層をエッチングすることにより、前記半導体層の表面の一部を露出させる絶縁層エッチング工程と、
前記絶縁層エッチング工程の後に、前記絶縁層をマスクとして前記半導体層をエッチングすることにより、前記所定形状のパターンに対応した形状を有するパターンを前記半導体層に形成する半導体層パターニング工程と、
を備え、
前記シリコン含有樹脂層形成工程は、
シリコン含有樹脂と揮発性溶媒とを含むシリコン含有樹脂溶液を前記シリコン非含有樹脂層上に回転塗布することにより、前記シリコン含有樹脂層を形成するシリコン含有樹脂塗布工程と、
前記シリコン含有樹脂塗布工程の後に、前記シリコン含有樹脂層全体を第１の温度まで加熱することにより、前記シリコン含有樹脂層の粘度を増加させる第１加熱工程と、
前記第１加熱工程の後に、前記シリコン含有樹脂層の外縁部に揮発性成分を有するリンス液を回転塗布することにより、前記シリコン含有樹脂層のエッジリンスを行うエッジリンス工程と、
を有し、
前記エッジリンス工程において前記リンス液を回転塗布する際の前記基板の回転数は、前記シリコン含有樹脂塗布工程において前記シリコン含有樹脂溶液を回転塗布する際の前記基板の回転数よりも大きいことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記リンス液は、前記樹脂溶液が含む前記揮発性溶媒を前記揮発性成分として有することを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記エッジリンス工程後に、前記シリコン含有樹脂層を前記第１の温度よりも高い第２の温度に加熱することにより、前記シリコン含有樹脂層の粘度を増加させる第２加熱工程をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記シリコン含有樹脂塗布工程において塗布する前記シリコン含有樹脂溶液の粘度は、１．５ｍＰａ・ｓ以上、２．０ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記第１加熱工程において前記第１の温度まで加熱された前記シリコン含有樹脂層の粘度は、１０Ｐａ・ｓ以上、１０００Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記半導体層パターニング工程において前記半導体層に形成される前記パターンは、前記半導体デバイスが有する回折格子であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項７】
基板の主面上にシリコン非含有樹脂層を形成するシリコン非含有樹脂層形成工程と、
前記シリコン非含有樹脂層をパターニングするシリコン非含有樹脂層パターニング工程と、
前記シリコン非含有樹脂層パターニング工程の後に、前記シリコン非含有樹脂層上に、シリコン含有樹脂層を形成するシリコン含有樹脂層形成工程と、
を備え、
前記シリコン含有樹脂層形成工程は、
シリコン含有樹脂と揮発性溶媒とを含むシリコン含有樹脂溶液を、前記シリコン非含有樹脂層上に回転塗布することにより、前記シリコン含有樹脂層を形成するシリコン含有樹脂塗布工程と、
前記シリコン含有樹脂塗布工程の後に、前記シリコン含有樹脂層全体を第１の温度まで加熱することにより、前記シリコン含有樹脂層の粘度を増加させる第１加熱工程と、
前記第１加熱工程の後に、前記シリコン含有樹脂層の外縁部に揮発性成分を有するリンス液を回転塗布することにより、前記シリコン含有樹脂層のエッジリンスを行うエッジリンス工程と、
を有し、
前記エッジリンス工程において前記リンス液を回転塗布する際の前記基板の回転数は、前記シリコン含有樹脂塗布工程において前記シリコン含有樹脂溶液を回転塗布する際の前記基板の回転数よりも大きいことを特徴とする積層樹脂膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層樹脂膜の形成方法及び半導体デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、回折格子を備える半導体素子の製造方法が記載されている。この方法は、回折格子のためのパターンを描画する工程を備えており、当該工程においては、周期構造を構成する各描画パターンの長さ方向における端部の幅が当該長さ方向における中央部分の幅よりも大きくなるように、パターンを描写する。これにより、回折格子の深さを全体的に均一にすることが可能となることが記載されている。
【０００３】
下記非特許文献１には、ステップアンドリピート方式と呼ばれるナノインプリント法の転写方式による微細加工方法が記載されている。この微細加工方法においては、転写用のマスターパターンが形成されたモールドが用いられる。この方式によってパターン転写を行う際は、まず、加工対象の基板上に液状の紫外線硬化樹脂からなる樹脂部を形成する。その後、樹脂部の部分領域とモールドのマスターパターンを対向させ、当該部分領域にマスターパターンを押し付け、当該部分領域に光を照射して当該部分領域を硬化させ、モールドを光樹脂層から離間させる、という一連の工程を樹脂部の各部分領域に対して順に繰り返す。これにより、樹脂部にモールドのマスターパターンが転写される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３００７３７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】M.Miller, et. al., “Fabrication of Nanometer Sized Features onNon-Flat Substrate Using a Nano-Imprint Lithography Process”, Proc. SPIE 5751,994, pp.995-998, (2005)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
微細パターンを有する半導体デバイス（例えば、回折格子を有する分布帰還型半導体レーザ）の製造のために、当該微細パターンを高精度で再現性よく形成することが重要である。例えば、回折格子の形成方法としては、干渉露光方法やＥＢ露光法が知られている。これらの方法では、回折格子パターンを半導体層上の１層のレジスト層（樹脂層）に形成し、このパターンを半導体層に転写する。
【０００７】
ところで、半導体デバイスの製造に用いる化合物半導体基板の表面は、完全な平坦ではなく、０．１μｍ程度の凹凸（表面粗さ）を有する場合がある。このような凹凸を有する化合物半導体基板上に形成した半導体層に１層のレジスト層を用いて回折格子等の微細パターンを形成すると、基板の凹凸の影響で微細パターンの形状にバラツキが生じる場合がある。このような微細パターンの形状のバラツキを低減させるために、シリコン非含有樹脂層（シリコン非含有レジスト層）及びシリコン含有樹脂層（シリコン含有レジスト層）からなる積層樹脂膜（２層レジスト）を利用することを検討した。
【０００８】
次に、この積層樹脂膜（２層レジスト）を用いた微細パターン形成方法について説明する。この方法では、絶縁層、シリコン非含有樹脂層、及び、シリコン含有樹脂層のいずれかを選択的にエッチングする複数の工程が行われる。具体的には、まず、微細パターンを形成すべき半導体層上に、絶縁層とシリコン非含有樹脂層をこの順に形成する。そして、例えば、微細パターンとして回折格子を形成する場合、このシリコン非含有樹脂層を回折格子に対応する形状（ラインアンドスペースパターン）にパターニングする。続いて、シリコン非含有樹脂層上にシリコン含有樹脂層を形成する。その後、反応性イオンエッチング法によってシリコン含有樹脂層を選択的にエッチングすることにより、シリコン非含有樹脂層のラインアンドスペースパターンの上面を露出させる工程（エッチバック工程）が行われる。
【０００９】
続いて、反応性イオンエッチング法によって、シリコン含有樹脂層をマスクとして用いてシリコン非含有樹脂層を選択的にエッチングすることにより、シリコン非含有樹脂層を回折格子に対応する形状（ラインアンドスペースパターン）にパターニングすると共に絶縁層の表面の一部を露出させる工程（ブレークスルーエッチング工程）が行われる。続いて、反応性イオンエッチング法によって、シリコン非含有樹脂層及びシリコン含有樹脂層をマスクとして絶縁層をエッチングすることにより、絶縁層を回折格子に対応する形状（ラインアンドスペースパターン）にパターニングする。その後、シリコン非含有樹脂層及びシリコン含有樹脂層を除去し、パターニングされた絶縁層をマスクとして半導体層をエッチングすることにより、この半導体層に回折格子を形成する。
【００１０】
上述のようなシリコン非含有樹脂層の形成は、一般的に、シリコン非含有樹脂（シリコン非含有レジスト）と溶媒とを含むシリコン非含有樹脂溶液を、基板上に回転塗布することによって行われる。同様に、シリコン含有樹脂層の形成は、一般的に、シリコン含有樹脂（シリコン含有レジスト）と溶媒とを含むシリコン含有樹脂溶液を、シリコン非含有樹脂層上に回転塗布することによって行われる。
【００１１】
溶液を基板上に回転塗布する場合、溶液の溶媒としては、一般的に不揮発性の溶媒が用いられる。回転塗布後の溶液の粘度の変化が少ないため、基板上に溶液を均一に塗布することができるためである。
【００１２】
しかし、上述のような積層樹脂膜を利用する微細パターンの形成においては、シリコン含有樹脂層は、パターンが形成されたシリコン非含有樹脂層の上に形成されるため、シリコン含有樹脂溶液の溶媒としては、揮発性の溶媒が用いられる。何故なら、シリコン含有樹脂溶液の溶媒として不揮発性の溶媒を用いると、回転塗布されたシリコン含有樹脂溶液の溶媒が揮発しないため、その溶媒がシリコン非含有樹脂層を溶解し、シリコン非含有樹脂層に形成されているパターンの形状を乱すおそれがあるためである。シリコン含有樹脂溶液の溶媒として揮発性の溶媒を用いれば、回転塗布されたシリコン含有樹脂溶液の溶媒は揮発する。そのため、その溶媒がシリコン非含有樹脂層に形成されているパターンの形状を乱すことは抑制される。
【００１３】
しかしながら、本発明者は、シリコン含有樹脂溶液の溶媒として揮発性の溶媒を用いた場合、以下のような問題が発生することを見出した。
【００１４】
即ち、一般的に溶液を基板上に回転塗布して層を形成すると、基板の外縁部上に層の盛り上がり部ができる。この盛り上がり部の高さは、例えば３μｍ程度である。このような盛り上がり部は、後の工程において、剥離して異物になったり、脱ガスの発生源となったりする可能性がある。溶液の回転塗布におけるこのような不具合を防止すために、溶液の回転塗布後に層のエッジリンスが行われる。
【００１５】
具体的には、溶液を基板上に回転塗布して層を形成した後に、基板の外縁部上の盛り上がり部にリンス液を塗布し、基板を回転させることによって、盛り上がり部を除去する。この際、エッジリンスを有効に行うために、溶液の溶媒と同じ溶媒を含むリンス液を使用することが好ましい。そのようなリンス液を基板の外縁部上の盛り上がり部に塗布すると、盛り上がり部は溶解して流動性を有するようになる。そのため、盛り上がり部の溶解物の一部は、盛り上がり部があった位置よりも基板の中心側に移動するが、基板の回転に伴う遠心力によって、盛り上がり部の溶解物は基板外に排出される。
【００１６】
しかしながら、シリコン含有樹脂溶液を回転塗布した後のエッジリンスは、その溶液の溶媒、即ち、揮発性の溶媒を用いて行うことになる。そのため、エッジリンスの際、基板の中心側に移動した盛り上がり部の一部は、基板の回転に伴う遠心力によって基板外に排出される前に、リンス液が揮発して流動性を失う場合がある。その結果、当初形成されていた盛り上がり部よりもやや基板の中心側に新たにシリコン含有レジスト層の盛り上がり部が形成されてしまうこと、即ち、エッジリンスされたシリコン含有レジスト層の外縁部（エッジ部）に、新たにシリコン含有レジスト層の盛り上がり部が形成されてしまうことを発明者は見出した。さらに、この新たな盛り上がり部は、当初形成されていた盛り上がり部と同等の高さ（例えば、３μｍ程度）になる場合があることを発明者は見出した。
【００１７】
このような新たなシリコン含有レジスト層の盛り上がり部は、後の工程において、剥離して異物になったり、脱ガスの発生源となったりする可能性がある。後の工程で、新たなシリコン含有レジスト層の盛り上がり部をドライエッチングによって除去することも可能だが、そのドライエッチングによって半導体層の結晶にダメージを与えてしまう可能性がある。そのため、積層樹脂膜（２層レジスト）を利用して形成される微細パターンを有する半導体デバイスを、歩留まりよく製造することが困難であることを発明者は見出した。
【００１８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、シリコン非含有樹脂層とシリコン含有樹脂層からなる積層樹脂膜の形成方法であって、エッジリンス後に外縁部に形成される盛り上がり部の高さを抑制することが可能な積層樹脂膜の形成方法、及び、歩留まりの高い微細パターを有する半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述の課題を解決するため、本発明に係る半導体デバイスの製造方法は、基板上に半導体層を形成する半導体層形成工程と、半導体層上に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、絶縁層上にシリコン非含有樹脂層を形成するシリコン非含有樹脂層形成工程と、シリコン非含有樹脂層に所定形状のパターンを形成するシリコン非含有樹脂層パターニング工程と、シリコン非含有樹脂層パターニング工程の後に、シリコン非含有樹脂層上に、シリコン含有樹脂層を形成するシリコン含有樹脂層形成工程と、シリコン含有樹脂層をエッチングすることにより、シリコン非含有樹脂層のパターンの凸部表面を露出させ、かつ、シリコン非含有樹脂層のパターンの凹部にシリコン含有樹脂層を残存させるシリコン含有樹脂層エッチング工程と、シリコン含有樹脂層エッチング工程の後に、シリコン含有樹脂層をマスクとしてシリコン非含有樹脂層をエッチングすることにより、絶縁層の表面の一部を露出させるシリコン非含有樹脂層エッチング工程と、シリコン非含有樹脂層エッチング工程の後に、シリコン非含有樹脂層をマスクとして絶縁層をエッチングすることにより、半導体層の表面の一部を露出させる絶縁層エッチング工程と、絶縁層エッチング工程の後に、絶縁層をマスクとして半導体層をエッチングすることにより、上記所定形状のパターンに対応した形状を有するパターンを半導体層に形成する半導体層パターニング工程とを備える。シリコン含有樹脂層形成工程は、シリコン含有樹脂と揮発性溶媒とを含むシリコン含有樹脂溶液をシリコン非含有樹脂層上に回転塗布することにより、シリコン含有樹脂層を形成するシリコン含有樹脂塗布工程と、シリコン含有樹脂塗布工程の後に、シリコン含有樹脂層を第１の温度まで加熱することにより、シリコン含有樹脂層の粘度を増加させる第１加熱工程と、第１加熱工程の後に、シリコン含有樹脂層の外縁部に揮発性成分を有するリンス液を回転塗布することにより、シリコン含有樹脂層のエッジリンスを行うエッジリンス工程と、を有する。
【００２０】
本発明の半導体デバイスの製造方法によれば、積層樹脂膜（シリコン非含有樹脂層とシリコン含有樹脂層の積層膜）を利用して、微細パターンを有する半導体デバイスを製造することができる。
【００２１】
そして、本発明の半導体デバイスの製造方法においては、シリコン含有樹脂塗布工程でシリコン含有樹脂層を形成した後、第１加熱工程を行ってからエッジリンス工程を行っている。第１加熱工程では、シリコン含有樹脂層を第１の温度まで加熱することにより、シリコン含有樹脂層の粘度を増加させている。この粘度の増加に起因して、その後のエッジリンス工程において基板の外縁部上に形成されたシリコン含有樹脂層の盛り上がり部にリンス液を塗布しても、盛り上がり部の溶解物の一部が、盛り上がり部があった位置よりも基板の中心側に移動することは抑制される。
【００２２】
その結果、エッジリンス工程後にシリコン含有樹脂層の外縁部に形成される盛り上がり部の高さを抑制することが可能となる。これにより、エッジリンス工程後にシリコン含有樹脂層の外縁部に形成される盛り上がり部が、後の工程における不具合の原因となることを抑制することができるため、半導体デバイスを製造する際の歩留まりを高くすることができる。
【００２３】
さらに、本発明に係る半導体デバイスの製造方法においては、リンス液は、樹脂溶液が含む上記揮発性溶媒を揮発性成分として有することが好ましい。これにより、エッジリンス工程において、エッジリンスをより確実に行うことができる。
【００２４】
さらに、本発明に係る半導体デバイスの製造方法は、エッジリンス工程後に、シリコン含有樹脂層を第１の温度よりも高い第２の温度に加熱することにより、シリコン含有樹脂層の粘度を増加させる第２加熱工程をさらに備えることが好ましい。これにより、エッジリンス工程後にシリコン含有樹脂層の粘度がさらに増加するため、その後の工程において、シリコン含有樹脂層を利用した他の層の加工が容易となる。
【００２５】
さらに、本発明に係る半導体デバイスの製造方法においては、エッジリンス工程においてリンス液を回転塗布する際の基板の回転数は、シリコン含有樹脂塗布工程においてシリコン含有樹脂溶液を回転塗布する際の基板の回転数よりも大きいことが好ましい。これにより、エッジリンス工程において盛り上がり部が受ける遠心力の大きさが十分に大きくなるため、エッジリンスをより確実に行うことができる。
【００２６】
さらに、本発明に係る半導体デバイスの製造方法においては、シリコン含有樹脂塗布工程において塗布するシリコン含有樹脂溶液の粘度は、１．５ｍＰａ・ｓ以上、２．０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。これにより、シリコン含有樹脂層の厚さを、その後の工程においてシリコン含有樹脂層を利用した他の層の加工が容易となる範囲とすることができる。
【００２７】
さらに、本発明に係る半導体デバイスの製造方法においては、第１加熱工程において第１の温度まで加熱されたシリコン含有樹脂層の粘度は、１０Ｐａ・ｓ以上、１０００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。この粘度を１０Ｐａ・ｓ以上とすることにより、エッジリンス工程において、基板の回転に伴う遠心力によってシリコン含有樹脂層の形状が変形することを抑制することができる。また、この粘度を１０００Ｐａ・ｓ以下とすることにより、エッジリンス工程において、シリコン含有樹脂層の盛り上がり部の除去を容易に行うことができる。
【００２８】
さらに、本発明に係る半導体デバイスの製造方法においては、半導体層パターニング工程において半導体層に形成されるパターンは、半導体デバイスが有する回折格子であることができる。これにより、回折格子を有する半導体デバイスを得ることができる。
【００２９】
また、上述の課題を解決するため、本発明に係る積層樹脂膜の形成方法は、基板の主面上にシリコン非含有樹脂層を形成するシリコン非含有樹脂層形成工程と、シリコン非含有樹脂層をパターニングするシリコン非含有樹脂層パターニング工程と、シリコン非含有樹脂層パターニング工程の後に、前記シリコン非含有樹脂層上に、シリコン含有樹脂層を形成するシリコン含有樹脂層形成工程とを備える。シリコン含有樹脂層形成工程は、シリコン含有樹脂と揮発性溶媒とを含む樹脂溶液を、シリコン非含有樹脂層上に回転塗布することにより、シリコン含有樹脂層を形成するシリコン含有樹脂塗布工程と、シリコン含有樹脂塗布工程の後に、シリコン含有樹脂層を第１の温度まで加熱することにより、シリコン含有樹脂層の粘度を増加させる第１加熱工程と、第１加熱工程の後に、シリコン含有樹脂層の外縁部に揮発性成分を有するリンス液を回転塗布することにより、シリコン含有樹脂層のエッジリンスを行うエッジリンス工程と、を有する。
【００３０】
本発明の積層樹脂膜の形成方法においては、シリコン含有樹脂塗布工程でシリコン含有樹脂層を形成した後、第１加熱工程を行ってからエッジリンス工程を行っている。第１加熱工程では、シリコン含有樹脂層を第１の温度まで加熱することにより、シリコン含有樹脂層の粘度を増加させている。この粘度の増加に起因して、その後のエッジリンス工程において基板の外縁部上に形成されたシリコン含有樹脂層の盛り上がり部にリンス液を塗布しても、盛り上がり部の溶解物の一部が、盛り上がり部があった位置よりも基板の中心側に移動することは抑制される。
【００３１】
その結果、エッジリンス工程後にシリコン含有樹脂層の外縁部に形成される盛り上がり部の高さを抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、シリコン非含有樹脂層とシリコン含有樹脂層からなる積層樹脂膜の形成方法であって、エッジリンス後に外縁部に形成される盛り上がり部の高さを抑制することが可能な積層樹脂膜の形成方法、及び、歩留まりの高い微細パターを有する半導体デバイスの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態に係る分布帰還型半導体レーザの製造方法を示す模式的な断面図である。
【図２】本実施形態に係る分布帰還型半導体レーザの製造方法を示す模式的な断面図である。
【図３】本実施形態に係る分布帰還型半導体レーザの製造方法を示す模式的な断面図である。
【図４】本実施形態に係る分布帰還型半導体レーザの製造方法を示す模式的な断面図である。
【図５】本実施形態に係る分布帰還型半導体レーザの製造方法を示す模式的な断面図である。
【図６】本実施形態に係る分布帰還型半導体レーザの製造方法を示す模式的な断面図である。
【図７】本実施形態に係る分布帰還型半導体レーザの製造方法を示す模式的な断面図である。
【図８】本実施形態に係る分布帰還型半導体レーザの製造方法を示す模式的な断面図である。
【図９】本実施形態に係る分布帰還型半導体レーザの製造方法を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、実施の形態に係る積層樹脂膜の形成方法及び半導体デバイスの製造方法について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、可能な場合には同一要素には同一符号を用いる。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００３５】
本実施形態の半導体デバイスの製造方法は、本実施形態の積層樹脂膜の形成方法を利用している。本実施形態の半導体デバイスの製造方法として、分布帰還型半導体レーザの製造方法について説明する。図１〜図９は、本実施形態に係る分布帰還型半導体レーザの製造方法を示す模式的な断面図である。なお、図１〜図９においては、直交座標系１０が示されている。
【００３６】
（半導体層形成工程）
まず、図１（Ａ）に示すように、半導体基板１の主面上に、例えば有機金属気相成長法によって、下部クラッド層３、活性層５、及び、回折格子層７をこの順にエピタキシャル成長させる。なお、図１（Ａ）において、半導体基板１の主面と平行な方向にＸ軸及びＹ軸を設定している。
【００３７】
半導体基板１は、例えば、直径が２インチ〜６インチ（５．０８ｃｍ〜１５．２４ｃｍ）の円板状の半導体基板である。半導体基板１は、第１導電型（例えばｎ型）の半導体基板であり、例えばＳｎ（錫）がドープされたＩｎＰ基板等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板である。下部クラッド層は、第１導電型の半導体層であり、例えばＳｉがドープされたＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層である。活性層５は、例えば、ＭＱＷ（多重量子井戸）構造やＳＱＷ（単一量子井戸）構造を有する。活性層５は、例えば、ＧａＩｎＡｓＰやＡｌＧａＩｎＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる。回折格子層７は、後に回折格子７ｇが形成される第２導電型（第１導電型がｎ型の場合、ｐ型）の半導体層であり（図６（Ｂ）参照）、例えば、ＺｎがドープされたＧａＩｎＡｓＰ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層である。
【００３８】
（絶縁層形成工程）
次に、図１（Ｂ）に示すように、回折格子層７の表面７ｍ上に、例えばプラズマ気相成長法によって、絶縁層９を形成する。絶縁層９の厚さは、例えば、２０ｎｍ〜５０ｎｍとすることができる。絶縁層９を構成する材料としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等のシリコン酸化物、窒化シリコン（ＳｉＮ）等のシリコン窒化物や窒化酸化シリコン（ＳｉＯＮ）等のシリコン窒化酸化物を用いることができる。
【００３９】
（シリコン非含有樹脂層形成工程）
続いて、図２（Ａ）に示すように、絶縁層９の表面９ｍ上に、シリコン非含有樹脂層１１を形成する。シリコン非含有樹脂層１１は、シリコンを実質的に含まない樹脂からなる。シリコン非含有樹脂層１１の形成は、例えば、絶縁層９の表面９上にシリコン非含有樹脂及び不揮発性溶媒を含むシリコン非含有樹脂溶液を回転塗布することによって、行うことができる。シリコン非含有樹脂は、シリコンを実質的に含まない樹脂である。シリコン非含有樹脂溶液中のシリコン非含有樹脂としては、例えば、アクリル系ＵＶ硬化樹脂等のＵＶ硬化樹脂を用いることができる。シリコン非含有樹脂溶液中の不揮発性溶媒としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）１００％や、東京応化工業（株）製のＰＭシンナー等を用いることができる。ここで、シリコン非含有樹脂層１１及びシリコン非含有樹脂のシリコン含有率が０．１原子％以下であれば、シリコン非含有樹脂層１１及びシリコン非含有樹脂はシリコンを実質的に含まないとみなすことができる。
【００４０】
シリコン非含有樹脂溶液の回転塗布によってシリコン非含有樹脂層１１を形成した場合、必要に応じてシリコン非含有樹脂層１１のエッジリンスを行うことができる。また、必要に応じ、シリコン非含有樹脂層１１の粘度を増加させるための加熱処理を行うことができる。
【００４１】
シリコン非含有樹脂層１１の厚さは、半導体基板１の主面の凹凸に起因して生じる絶縁層９の表面９ｍの凹凸を補償できる厚さ、即ち、絶縁層９の表面９ｍのＲＭＳ（二乗平均根）粗さ以上の厚さとすることが好ましい。一般に、半導体基板１の主面の凹凸に起因して生じる絶縁層９の表面９ｍのＲＭＳ粗さは、ほぼ半導体基板１の主面の凹凸のＲＭＳ粗さと同程度であり、例えば０．３μｍ程度である。
【００４２】
また、シリコン非含有樹脂層１１の厚みの上限は、例えば１μｍ程度とすることができる。回折格子７ｇ（図６（Ｂ）参照）を形成するためのパターン幅（図２（Ｂ）参照）は１００ｎｍ程度と非常に狭いが、シリコン非含有樹脂層１１の厚さが１μｍ以下である場合、後述のシリコン非含有樹脂層エッチング工程において、エッチングガスをシリコン非含有樹脂層１１のエッチング溝に十分に到達させることができる（図５（Ａ）参照）。これにより、半導体基板１の主面と平行な面内におけるシリコン非含有樹脂層のエッチング深さの分布を十分に均一化することが可能となる。そのため、シリコン非含有樹脂層１１の一部がエッチングされずに残留し、露出させるべき絶縁層９の表面が完全に露出しないという不具合の発生を抑制することができる。その結果、シリコン非含有樹脂層１１の厚さが１μｍ以下である場合は、その後の絶縁層エッチング工程において、半導体基板１の主面と平行な面内における絶縁層９のエッチング深さの分布を均一化することが容易となる。
【００４３】
なお、絶縁層９とシリコン非含有樹脂層１１との密着性を向上させるために、絶縁層９とシリコン非含有樹脂層１１の間に密着層を形成してもよい。このような密着層としては、例えば、ブリューワサイエンス社製ＤＵＶ４０等のノボラック系樹脂を用いることができる。密着層の厚さは、例えば、５０ｎｍ以上、８０ｎｍ以下とすることができる。
【００４４】
（シリコン非含有樹脂層パターニング工程）
次に、図２（Ｂ）に示すように、シリコン非含有樹脂層１１をパターニングすることにより、後の工程で形成される回折格子７ｇ（図６（Ｂ）参照）の周期構造に対応した周期構造パターン１１ｐ１をシリコン非含有樹脂層１１の表面に形成する。このようなシリコン非含有樹脂層１１のパターニングは、例えば、フォトリソグラフィ法やナノインプリント法によって行うことができる。本実施形態の周期構造パターン１１ｐ１は、回折格子層７に回折格子７ｇを形成するためのラインアンドスペースパターンである。
【００４５】
このラインアンドスペースパターンは、Ｘ軸に沿って延びるライン部と、Ｘ軸に沿って延びるスペース部とからなり、ライン部とスペース部とが、Ｙ軸に沿って交互に周期的に配置されたパターンである。ライン部のＹ軸方向の幅Ｗ１１ｈは、後に形成される回折格子７ｇの凹部の幅Ｗ７ｈ（図６（Ｂ）参照）と略同じであり、例えば、１００ｎｍ〜１２０ｎｍである。同様に、スペース部のＹ軸方向の幅Ｗ１１ｐは、後に形成される回折格子７ｇの凸部の幅Ｗ７ｐ（図６（Ｂ）参照）と略同一であり、例えば、１００ｎｍ〜１２０ｎｍである。そして、ラインアンドスペースパターンの周期λ１１は、後に形成される回折格子７ｇの周期λ７（図６（Ｂ）参照）と略同一である。
【００４６】
（シリコン含有樹脂層形成工程）
続いて、シリコン非含有樹脂層１１上にシリコン含有樹脂層１３を形成する。本実施形態のシリコン含有樹脂層形成工程においては、シリコン含有樹脂塗布工程と、第１加熱工程と、エッジリンス工程と、第２加熱工程が行われる。
【００４７】
（シリコン含有樹脂塗布工程）
図３（Ａ）に示すようにシリコン含有樹脂塗布工程では、シリコン非含有樹脂層１１上に、シリコン含有樹脂と揮発性溶媒とを含むシリコン含有樹脂溶液を回転塗布する。具体的には、半導体基板１を回転させながら、シリコン非含有樹脂層１１上にシリコン含有樹脂溶液を塗布する。回転塗布されたシリコン含有樹脂溶液中の揮発性溶媒の少なくとも一部は揮発し、シリコン含有樹脂層１３が形成される。半導体基板１を回転させる際の回転軸は、半導体基板１の主面と略直交し、この主面の略中心を通っている。（後の工程において回転塗布を行う際も同様である。）シリコン含有樹脂溶液を回転塗布する際の半導体基板１の回転数及び回転時間は、例えば、１５００ｒｐｍ(rotation per minute)及び２０秒とすることができる。
【００４８】
シリコン含有樹脂溶液中のシリコン含有樹脂は、例えば、シリコンが化合したエポキシ樹脂等の有機シリコン化合物である。シリコン含有樹脂溶液中の揮発性溶媒は、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）７０％とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート３０％の混合液（例えば、東京応化工業製のＯＫ７３シンナー）を用いることができる。
【００４９】
このように形成されたシリコン含有樹脂層１３は、半導体基板１の外縁部１ｅ上において、盛り上がり部１３ｃ１を有する。即ち、シリコン含有樹脂層１３の外縁部１３ｅ１には、シリコン含有樹脂層１３の外縁部１３ｅ１以外の領域よりも高さの高い盛り上がり部１３ｃ１が形成される。外縁部１ｅは、例えば、半導体基板１の外縁から１ｍｍ以内の領域である。
【００５０】
盛り上がり部１３ｃ１の高さｈ１３１は、主として、回転塗布される前のシリコン含有樹脂溶液の粘度や、シリコン含有樹脂溶液を回転塗布する際の半導体基板１の回転数及び回転時間に依存する。高さｈ１３１は、典型的には、３μｍ程度である。回転塗布される前のシリコン含有樹脂溶液の粘度は、１．５ｍＰａ・ｓ以上、２．０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。これにより、シリコン含有樹脂層１３の厚さを、その後の工程においてシリコン含有樹脂層１３を利用した他の層の加工が容易となる範囲とすることができる。具体的には、例えば、回転塗布される前のシリコン含有樹脂溶液の粘度が１．５ｍＰａ・ｓ以上である場合、シリコン含有樹脂層１３の厚さを約２００ｎｍ以上とすることができ、回転塗布される前のシリコン含有樹脂溶液の粘度が２．０ｍＰａ・ｓ以下である場合、シリコン含有樹脂層１３の厚さを３００ｎｍ以下とすることができる。シリコン含有樹脂溶液の粘度は、例えば、JIS Z8803「液体の粘度-測定方法」に準じて測定することができる。
【００５１】
（第１加熱工程）
続いて、加熱手段によってシリコン含有樹脂層１３を第１の温度まで加熱する。これにより、シリコン含有樹脂層１３の粘度を増加させる。シリコン含有樹脂層１３を第１の温度まで加熱することにより、シリコン含有樹脂層１３内に残存していた揮発性溶媒が揮発することにより、及び／又は、シリコン含有樹脂層１３内の樹脂が変質することにより、シリコン含有樹脂層１３の粘度が増加する。加熱手段としては、ホットプレート等の加熱器を用いることができる。第１の温度は、例えば、１００℃以上、１６０℃以下とすることができる。加熱手段によるシリコン含有樹脂層１３の加熱時間は、例えば、３０秒以上、１２０秒以下とすることができる。シリコン含有樹脂層１３の粘度は、例えば、JIS Z8803「液体の粘度-測定方法」に準じて測定することができる。
【００５２】
第１加熱工程後のシリコン含有樹脂層１３は、第１加熱工程前の状態に比べて粘度は増加しているが、流動性は完全には失っていない。第１加熱工程後のシリコン含有樹脂層１３の粘度は、１０Ｐａ・ｓ以上、１０００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。この粘度を１０Ｐａ・ｓ以上とすることにより、後述のエッジリンス工程において、シリコン含有樹脂層１３の粘度が十分な大きさであるため、半導体基板１の回転に伴う遠心力によってシリコン含有樹脂層１３の形状が変形することを抑制することができる。また、この粘度を１０００Ｐａ・ｓ以下とすることにより、後述のエッジリンス工程において、シリコン含有樹脂層１３の盛り上がり部１３ｃ１が十分にリンス液に溶解するため、盛り上がり部１３ｃ１の除去を容易に行うことができる。
【００５３】
（エッジリンス工程）
次に、シリコン含有樹脂層１３のエッジリンスを行う。エッジリンス工程では、まず、図３（Ｂ）に示すように、シリコン含有樹脂層１３の外縁部１３ｅ１、即ち、盛り上がり部１３ｃ１上に揮発性成分を有するリンス液１４を回転塗布する。すると、シリコン含有樹脂層１３の盛り上がり部１３ｃ１はリンス液１４に溶解する。盛り上がり部１３ｃ１の溶解物の一部は、半導体基板１の回転に伴う遠心力によって、半導体基板１の外側に排除される。また、盛り上がり部１３ｃ１の溶解物の他の一部は、盛り上がり部１３ｃ１（図３（Ｂ）参照）の位置よりも半導体基板１の中心側（Ｙ軸の正方向）に移動し、揮発性溶媒の揮発に伴って新たな盛り上がり部１３ｃ２となる。ただし、上述の第１加熱工程においてシリコン含有樹脂層１３の粘度を増加させているため、第１加熱工程を行わなかった場合と比較して、盛り上がり部１３ｃ１の溶解物のうち、半導体基板１の中心側に移動する溶解物の割合は少ない。外縁部１３ｅ１は、例えば、シリコン含有樹脂層１３の外縁から１ｍｍ以内の領域である。
【００５４】
エッジリンス工程において、リンス液１４を回転塗布する際の半導体基板１の回転数は、シリコン含有樹脂塗布工程においてシリコン含有樹脂溶液を回転塗布する際の半導体基板１の回転数よりも大きいことが好ましい。これにより、エッジリンス工程において盛り上がり部１３ｃ１が受ける遠心力の大きさが十分に大きくなるため、シリコン含有樹脂層１３のエッジリンスをより確実に行うことができる。エッジリンス工程において、リンス液１４を回転塗布する際の半導体基板１の回転数及び回転時間は、例えば、５０００ｒｐｍ(rotation per minute)及び６０秒とすることができる。
【００５５】
このような工程により、図４（Ａ）に示すように、シリコン含有樹脂層１３の外縁部１３ｅ１の少なくとも一部は除去され、新たなシリコン含有樹脂層１３の外縁部１３ｅ２には、新たな盛り上がり部１３ｃ２が形成される。新たな盛り上がり部１３ｃ２の高さｈ１３２は、盛り上がり部１３ｃ１の高さｈ１３１（図３（Ａ）参照）よりも低くなる。高さｈ１３２は、典型的には、１００ｎｍ程度である。外縁部１３ｅ２は、例えば、シリコン含有樹脂層１３の外縁から２ｍｍ以内の領域である。
【００５６】
エッジリンス工程で使用されるリンス液１４は、上記揮発性成分として、上述のシリコン含有樹脂塗布工程でシリコン非含有樹脂層１１の形成のために用いられたシリコン含有樹脂溶液の揮発性溶媒（例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）７０％とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート３０％の混合液）を含むことが好ましい。これにより、エッジリンス工程において、シリコン含有樹脂層１３のエッジリンスをより確実に行うことができる。
【００５７】
（第２加熱工程）
続いて、加熱手段によってシリコン含有樹脂層１３を第２の温度まで加熱する。第２の温度は、上記第１の温度より高い温度である。これにより、シリコン含有樹脂層１３の粘度をさらに増加させる。シリコン含有樹脂層１３を第２の温度まで加熱することにより、シリコン含有樹脂層１３内に残存していた揮発性溶媒が揮発することにより、及び／又は、シリコン含有樹脂層１３内の樹脂が変質することにより、シリコン含有樹脂層１３の粘度が増加する。シリコン含有樹脂層１３の粘度は、例えば、JIS Z8803「液体の粘度-測定方法」に準じて測定することができる。
【００５８】
加熱手段としては、ホットプレート等の加熱器を用いることができる。第２の温度は、例えば、１８０℃以上、２００℃以下とすることができる。加熱手段によるシリコン含有樹脂層１３の加熱時間は、例えば、３０秒以上、１２０秒以下とすることができる。
【００５９】
第２加熱工程を行うことにより、シリコン含有樹脂層１３の粘度がさらに増加するため、以降の各工程において、シリコン含有樹脂層１３を利用した他の層の加工が容易となる。ただし、エッジリンス工程後のシリコン含有樹脂層１３の粘度が十分な大きさである場合、第２加熱工程は省略することができる。
【００６０】
以上の工程により、シリコン非含有樹脂層１１とシリコン含有樹脂層１３からなる積層樹脂膜１６が形成される。
【００６１】
（シリコン含有樹脂層エッチング工程）
続いて、図４（Ｂ）に示すように、シリコン非含有樹脂層１１の周期構造パターン１１ｐ１の凸部表面１１ｍが露出するまでシリコン含有樹脂層１３をエッチングする（エッチバック工程）。このシリコン含有樹脂層１３のエッチングは、例えば、反応性イオンエッチング法等のドライエッチングによって行うことができる。
【００６２】
これにより、シリコン非含有樹脂層１１の周期構造パターン１１ｐ１の凹部に、回折格子７ｇの周期構造に対応した周期構造パターン１３ｐを有するシリコン含有樹脂層１３を形成する。本実施形態の周期構造パターン１３ｐは、Ｙ軸に沿って周期的に並び、Ｘ軸に沿って延びる複数のラインパターンからなる。その結果、シリコン含有樹脂層１３は、シリコン非含有樹脂層１１の表面の一部をマスクすることとなる。
【００６３】
シリコン含有樹脂層１３のＹ軸方向の幅Ｗ１３ｐは、後に形成される回折格子７ｇの凸部の幅Ｗ７ｐ（図６（Ｂ）参照）と略同一であり、例えば、１００ｎｍ〜１２０ｎｍである。そして、シリコン含有樹脂層１３のラインパターンの周期λ１３は、後に形成される回折格子７ｇの周期λ７（図６（Ｂ）参照）と略同一である。
【００６４】
シリコン含有樹脂層エッチング工程におけるシリコン含有樹脂層１３のエッチングは、シリコン非含有樹脂層１１に対するエッチングレートよりも、シリコン含有樹脂層１３に対するエッチングレートの方が高いエッチング法によって行うことが好ましい。例えば、本工程におけるシリコン含有樹脂層１３のエッチングは、ＣＦ４ガス及びＯ２ガスを含むエッチングガスを用いた反応性イオンエッチング法によって行うことができる。
【００６５】
（シリコン非含有樹脂層エッチング工程）
次に、図５（Ａ）に示すように、シリコン含有樹脂層１３をマスクとしてシリコン非含有樹脂層１１をエッチングすることにより、絶縁層９の表面９ｍの一部を露出させる（ブレークスルーエッチング工程）。絶縁層９とシリコン非含有樹脂層１１の間に密着層が形成されている場合、本工程において密着層もエッチングする。本工程におけるシリコン非含有樹脂層１１のエッチングは、例えば、反応性イオンエッチング法等のドライエッチングによって行うことができる。
【００６６】
これにより、シリコン非含有樹脂層１１は、後に形成される回折格子７ｇの周期構造に対応した周期構造パターン１１ｐ２を有するようにパターニングされる。具体的には、周期構造パターン１１ｐ２は、Ｙ軸に沿って周期的に並び、Ｘ軸に沿って延びる複数のラインパターンからなる。そして、周期構造パターン１１ｐ２のＹ軸方向の幅Ｗ１１ｐは、後に形成される回折格子７ｇの凸部の幅Ｗ７ｐ（図６（Ｂ）参照）と略同一であり、例えば、１００ｎｍ〜１２０ｎｍである。また、周期構造パターン１１ｐ２の周期λ１１は、後に形成される回折格子７ｇの周期λ７（図６（Ｂ）参照）と略同一である。
【００６７】
シリコン非含有樹脂層エッチング工程におけるシリコン非含有樹脂層１１のエッチングは、シリコン含有樹脂層１３に対するエッチングレートよりも、シリコン非含有樹脂層１１に対するエッチングレートの方が高いエッチング法によって行うことが好ましい。例えば、本工程におけるシリコン非含有樹脂層１１のエッチングは、Ｏ２ガス及びＮ２ガスを含むエッチングガスを用いた反応性イオンエッチング法によって行うことができる。
【００６８】
また、Ｏ２ガス及びＮ２ガスを含むエッチングガスを用いた反応性イオンエッチング法によってシリコン非含有樹脂層１１のエッチングを行う場合、エッチングガスのＯ２ガスとＮ２ガスの混合比は、分圧比で１：１０〜１：２の範囲内であることが好ましい。何故なら、これらの混合比が１：２であるか、又は、これらの混合比が１：２であるときよりもエッチングガス中のＯ２ガスの割合が小さいと（Ｎ２ガスの割合が大きいと）、Ｏ2ガスとＳｉ含有樹脂が含有する材料との反応生成物によってシリコン非含有樹脂層１１のエッチングが阻害されることを十分に抑制することができるからである。また、これらの混合比が１：１０であるか、又は、これらの混合比が１：１０であるときよりもエッチングガス中のＯ２ガスの割合が大きいと（Ｎ２ガスの割合が小さいと）、シリコン非含有樹脂層１１とＯ２ガスとの反応を十分に進めることができるため、シリコン非含有樹脂層１１のエッチングレートの低下を十分に防止することができる。
【００６９】
なお、シリコン非含有樹脂層エッチング工程においては、図５に示すように、シリコン非含有樹脂層１１をエッチングする際、シリコン含有樹脂層１３もエッチングされて、厚さが薄くなる。本工程後に、シリコン含有樹脂層１３は残存していなくてもよい。
【００７０】
（絶縁層エッチング工程）
続いて、図５（Ｂ）に示すように、パターニングされたシリコン非含有樹脂層１１（シリコン含有樹脂層１３が残存している場合、シリコン非含有樹脂層１１及びシリコン含有樹脂層１３）をマスクとして、絶縁層９をエッチングする。この絶縁層９のエッチングは、例えば、反応性イオンエッチング法等のドライエッチングによって行うことができる。
絶縁層エッチング工程における絶縁層９のエッチングは、回折格子層７の表面７ｍが露出するまで行う。
【００７１】
絶縁層エッチング工程において、絶縁層９は、後に形成される回折格子７ｇの周期構造に対応した周期構造パターン９ｐを有するようにパターニングされる。具体的には、周期構造パターン９ｐは、Ｙ軸に沿って周期的に並び、Ｘ軸に沿って延びる複数のラインパターンからなる。そして、周期構造パターン９ｐのＹ軸方向の幅Ｗ９ｐは、後に形成される回折格子７ｇの凸部の幅Ｗ７ｐ（図６（Ｂ）参照）と略同一であり、例えば、１００ｎｍ〜１２０ｎｍである。また、周期構造パターン９ｐの周期λ９は、後に形成される回折格子７ｇの周期λ７（図６（Ｂ）参照）と略同一である。
【００７２】
絶縁層エッチング工程における絶縁層９のエッチングは、シリコン非含有樹脂層１１に対するエッチングレートよりも、絶縁層９に対するエッチングレートの方が高いエッチング法によって行うことが好ましい。例えば、本工程における絶縁層９のエッチングは、ＣＦ４ガスを含むエッチングガスを用いた反応性イオンエッチング法によって行うことができる。
【００７３】
（シリコン含有樹脂層及びシリコン非含有樹脂層除去工程）
その後、図６（Ａ）に示すように、シリコン非含有樹脂層１１（シリコン含有樹脂層１３が残存している場合には、シリコン非含有樹脂層１１及びシリコン含有樹脂層１３）を除去する。シリコン含有樹脂層１３及び／又はシリコン非含有樹脂層１１の除去は、例えば、反応性イオンエッチング法等のドライエッチングによって行うことができる。シリコン含有樹脂層１３のエッチングは、回折格子層７に対するエッチングレートよりもシリコン含有樹脂層１３に対するエッチングレートの方が高いエッチング法（例えば、ＣＦ４ガスを含むエッチングガスを用いた反応性イオンエッチング法）によって行うことができる。また、シリコン非含有樹脂層１１のエッチングは、回折格子層７に対するエッチングレートよりもシリコン非含有樹脂層１１に対するエッチングレートの方が高いエッチング法（例えば、Ｏ２ガスを含むエッチングガスを用いた反応性イオンエッチング法）によって行うことができる。
【００７４】
（半導体層パターニング工程）
次に、図６（Ｂ）に示すように、パターニングされた絶縁層９をマスクとして、回折格子層７を、その厚さ方向の中間位置までエッチングした後に、絶縁層９を除去する。回折格子層７のエッチングは、例えばＣＨ４ガス及びＨ２ガスを含むエッチングガスを用いた反応性イオンエッチング法によって行うことができる。絶縁層９の除去は、例えば、フッ酸等のエッチング液を用いたウェットエッチングによって行うことができる。
【００７５】
これにより、回折格子層７に、ラインアンドスペースパターンからなる回折格子７ｇが形成される。具体的には、回折格子７ｇは、Ｘ軸に沿って延びるライン部と、Ｘ軸に沿って延びるスペース部とからなり、ライン部とスペース部とが、Ｙ軸に沿って交互に周期的に配置されたパターンである。ライン部のＹ軸方向の幅Ｗ７ｐは、例えば、１００ｎｍ〜１２０ｎｍである。また、回折格子７ｇのラインアンドスペースパターンの周期λ７は、例えば、２００ｎｍ〜２４０ｎｍである。なお、完成品である分布帰還型半導体レーザ３７ａ（図９（Ｃ）参照）において、絶縁層９が残存していてもよい場合、絶縁層９を除去する必要はない。
【００７６】
続いて、図７に示すように、回折格子層７上に、埋め込み層１９、コンタクト層２３、絶縁層２５、及び、レジスト層２７をこの順に形成する。
【００７７】
埋め込み層１９及びコンタクト層２３は、例えば有機金属気相成長法によって形成されたエピタキシャル膜である。埋め込み層１９は、回折格子７ｇを埋め込んでいる。埋め込み層１９は、例えば第２導電型の半導体層であり、例えばＺｎがドープされたＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層である。また、埋め込み層１９は、上部クラッド層として機能する。コンタクト層２３は、例えば、第２導電型のＩｎＧａＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる。絶縁層２５は、例えばプラズマ気相成長法によって形成される。絶縁層は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる。レジスト層２７は、例えば、スピン塗布によって、絶縁層２５上に形成される。
【００７８】
次に、図８（Ａ）に示すように、フォトエッチング法によって、レジスト層２７をＹ軸に沿って延びるパターンにパターニングする。続いて、図８（Ｂ）に示すように、パターニングされたレジスト層２７をマスクとして絶縁層２５をＹ軸に沿って延びるパターンにパターニングし、レジスト層２７を除去する。
【００７９】
次に、図８（Ｃ）に示すように、パターニングされた絶縁層２５をマスクとして、コンタクト層２３の積層面から下部クラッド層３の厚さ方向の中間位置までエッチングを行う。これにより、半導体メサ構造２９が形成される。
【００８０】
次に、図９（Ａ）に示すように、例えば有機金属気相成長法によって、パターニングされた絶縁層２５をマスクとして用いて、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体領域３１を選択成長する。これにより、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体領域３１は、半導体メサ構造２９を埋め込む。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体領域３１は、例えば、第２導電型のＩｎＰ層と、この上に積層された第１導電型のＩｎＰ層とを含むことができる。
【００８１】
次に、図９（Ｂ）に示すように、絶縁層２５を除去し、コンタクト層２３上に上部電極３３を形成し、半導体基板１の裏面に下部電極３５を形成することにより、基板生成物３７を形成する。
【００８２】
次に、図９（Ｃ）に示すように、基板生成物３７の切断を行ってチップ化することにより、分布帰還型半導体レーザ３７ａが完成する。
【００８３】
上述のような本実施形態に係る分布帰還型半導体レーザ３７ａの製造方法によれば、ｑ積層樹脂膜１６（シリコン非含有樹脂層１１とシリコン含有樹脂層１３の積層膜、図４（Ａ）参照）を利用して、微細パターンである回折格子を有する分布帰還型半導体レーザ３７ａを製造することができる。
【００８４】
積層樹脂膜１６を利用することにより、絶縁層９のパターニングは、シリコン含有樹脂層１３、シリコン非含有樹脂層１１、及び、絶縁層９の材料の違いを利用して、シリコン含有樹脂層１３、シリコン非含有樹脂層１１、及び、絶縁層９を順にエッチングすることによって、行っている（図４（Ｂ）〜図５（Ｂ）参照）。そのため、半導体基板１の主面の平坦性が悪く、その平坦性の悪さに起因して絶縁層９の表面の平坦性が悪い場合であっても、シリコン含有樹脂層１３及びシリコン非含有樹脂層１１によって平坦度を補償することができる。その結果、絶縁層９に形成される回折格子７ｇの形状のばらつきを抑制することが可能となる（図６（Ｂ）参照）。
【００８５】
そして、本実施形態の分布帰還型半導体レーザ３７ａの製造方法においては、シリコン含有樹脂塗布工程でシリコン含有樹脂層１３を形成した後、第１加熱工程を行ってからエッジリンス工程を行っている（図３（Ａ）〜図４（Ａ）参照）。第１加熱工程では、シリコン含有樹脂層１３を第１の温度まで加熱することにより、シリコン含有樹脂層１３の粘度を増加させている。この粘度の増加に起因して、その後のエッジリンス工程において半導体基板１の外縁部１ｅ上に形成されたシリコン含有樹脂層１３の盛り上がり部１３ｃ１にリンス液１４を塗布しても、盛り上がり部１３ｃ１の溶解物の一部が、盛り上がり部１３ｃ１があった位置よりも半導体基板１の中心側に移動することは抑制される（図３（Ｂ）及び図４（Ａ）参照）。
【００８６】
その結果、エッジリンス工程後にシリコン含有樹脂層１３の外縁部１３ｅ２に形成される盛り上がり部１３ｃ２の高さｈ１３２を抑制することが可能となる（図４（Ａ）参照）。これにより、エッジリンス工程後にシリコン含有樹脂層１３の外縁部１３ｅ２に形成される盛り上がり部１３ｃ２が、後の工程における不具合の原因となることを抑制することができる。具体的には、例えば、後の工程において、盛り上がり部１３ｃ２が剥離して異物となったり、盛り上がり部１３ｃ２が脱ガスの発生源となったり、盛り上がり部１３ｃ２を除去する際の長時間のエッチングによって半導体からなるいずれかの層の結晶にダメージを与えたり、といった不具合の原因となることを抑制することができる。これにより、分布帰還型半導体レーザ３７ａを製造する際の歩留まりを高くすることができる。
【００８７】
また、上述のような本実施形態の積層樹脂膜１６の形成方法においては、シリコン含有樹脂塗布工程でシリコン含有樹脂層１３を形成した後、第１加熱工程を行ってからエッジリンス工程を行っている（図３（Ａ）〜図４（Ａ）参照）。第１加熱工程では、シリコン含有樹脂層１３を第１の温度まで加熱することにより、シリコン含有樹脂層１３の粘度を増加させている。この粘度の増加に起因して、その後のエッジリンス工程において半導体基板１の外縁部１ｅ上に形成されたシリコン含有樹脂層１３の盛り上がり部１３ｃ１にリンス液１４を塗布しても、盛り上がり部１３ｃ１の溶解物の一部が、盛り上がり部１３ｃ１があった位置よりも半導体基板１の中心側に移動することは抑制される図３（Ｂ）及び図４（Ａ）参照）。
【００８８】
その結果、エッジリンス工程後にシリコン含有樹脂層１３の外縁部１３ｅ２に形成される盛り上がり部１３ｃ２の高さｈ１３２を抑制することが可能となる図４（Ａ）参照。これにより、エッジリンス工程後にシリコン含有樹脂層１３の外縁部１３ｅ２に形成される盛り上がり部１３ｃ２が、後の工程における不具合の原因となることを抑制することができる。
【００８９】
本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形態様が可能である。
【００９０】
また、上述の実施形態では、活性層５よりも半導体基板１側とは反対側の回折格子層７内に回折格子７ｇを形成しているが（図６（Ｂ）参照）、活性層５よりも半導体基板１側の半導体層内に回折格子７ｇを形成してもよい。
【００９１】
また、上述の実施形態では、積層樹脂膜１６を利用して微細パターンとしての回折格子７ｇを有する分布帰還型半導体レーザ３７ａの製造方法について説明したが、積層樹脂膜１６を利用して、微細パターンとしての分布反射型の周期構造や２次元フォトニック結晶を有する半導体レーザを有する半導体レーザを製造することもできる、
【符号の説明】
【００９２】
７・・・回折格子層（半導体層）、７ｇ・・・回折格子、９・・・絶縁層、１１・・・シリコン非含有樹脂層、１３・・・シリコン含有樹脂層、１４・・・リンス液、１６・・・積層樹脂膜、３７ａ・・・分布帰還型半導体レーザ（半導体デバイス）。
【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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【図８】
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【図９】
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