JP5499920B2 - 半導体光デバイスの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、回折格子を有する半導体光デバイスの製造方法に関する。
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。
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。
特開２００８−３００７３７号公報
分布帰還型半導体レーザ等の回折格子を有する半導体光デバイスの製造のために、所定のパターンを有する回折格子を高精度で再現性よく形成することが重要である。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層のレジスト層に形成し、このパターンを半導体層に転写する。
ところで、回折格子を有する半導体光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を形成すると、基板の凹凸の影響で回折格子の形状（パターン幅等）にバラツキが生じる場合がある。このような回折格子の形状のバラツキを低減させるために、シリコン非含有レジスト層及びシリコン含有レジスト層からなる２層レジストを使用して回折格子を形成することを検討した。
次に、この２層レジストを用いて回折格子を形成する方法について説明する。この方法では、絶縁層、シリコン非含有レジスト層、及び、シリコン含有レジスト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、回折格子を形成すべき半導体層上に、絶縁層とシリコン非含有レジスト層をこの順に形成する。そして、このシリコン非含有レジスト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、シリコン非含有レジスト層上にシリコン含有レジスト層を形成する。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レジスト層を選択的にエッチングすることにより、シリコン非含有レジスト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。続いて、反応性イオンエッチング法によって、シリコン含有レジスト層をマスクとして用いてシリコン非含有レジスト層を選択的にエッチングすることにより、シリコン非含有レジスト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、シリコン非含有レジスト層及びシリコン含有レジスト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、シリコン非含有レジスト層及びシリコン含有レジスト層を除去し、パターニング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。
しかしながら、上述のエッチバック工程で選択的にエッチングする材料と、ブレークスルーエッチング工程で選択的にエッチングする材料とは異なるため、エッチバック工程とブレークスルーエッチング工程で使用されるエッチングガスは異なる必要がある。そのため、エッチバック工程後に反応性イオンエッチング装置のチャンバ内を長時間かけて排気することによりエッチバック工程で使用したエッチングガスを排気してからブレークスルーエッチング工程を行うか、エッチバック工程とブレークスルーエッチング工程とを別々の反応性イオンエッチング装置を用いて行う必要がある。そのため、従来の２層レジストを使用する回折格子の製造方法は、生産性が低いという問題があった。
さらに、従来の２層レジストを使用する回折格子の製造方法においては、ブレークスルーエッチング工程において、等方性を有する反応性イオンエッチング法を利用している。そのため、ブレークスルーエッチング工程においてパターニングされるシリコン非含有レジスト層において、サイドエッチングに起因してライン幅が減少するという問題がある。このようなライン幅の減少は、半導体層に形成される回折格子の形状のばらつきの原因となる。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、回折格子を有する半導体光デバイスの製造方法であって、２層レジストを用いた回折格子の製造方法を含み、生産性が高く、回折格子の形状のばらつきを抑制することが可能な半導体光デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
上述の課題を解決するため、本発明に係る半導体光デバイスの製造方法は、回折格子を有する半導体光デバイスの製造方法であって、半導体基板上に、回折格子が形成されるべき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をパターニングすることにより、回折格子の周期構造に対応した周期構造パターンをシリコン非含有樹脂層に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ことによって、シリコン非含有樹脂層の表面をシリコン含有樹脂層で覆うシリコン含有樹脂層形成工程と、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、シリコン非含有樹脂層の前記周期構造パターンの凸部表面が露出するまで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周期構造パターンの凹部に回折格子の周期構造に対応した周期構造パターンを有するシリコン含有樹脂層を形成す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及びシリコン非含有樹脂層の温度をＳｉＦ４の凝固点以下の温度に保ちながら、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、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、回折格子の周期構造に対応した周期構造パターンを有するようにシリコン非含有樹脂層をパターニングし、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、回折格子の周期構造に対応した周期構造パターンを有するように絶縁層をパターニングし、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、半導体層に前記回折格子を形成する回折格子形成工程とを備えることを特徴とすることを特徴とする。
本発明の半導体光デバイスの製造方法においては、シリコン含有樹脂層エッチング工程後のシリコン非含有樹脂層エッチング工程において、シリコン含有樹脂層及びシリコン非含有樹脂層の温度をＳｉＦ４の凝固点以下の温度に保ちながら、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している。そのため、シリコン非含有樹脂層がエッチングされることによって形成されるシリコン含有樹脂層の側面とシリコン非含有樹脂層の側面には、凝固したＳｉＦ４を含む保護層が形成される。この保護層によって、シリコン非含有樹脂層エッチング工程において、シリコン含有樹脂層の側面及びシリコン非含有樹脂層の側面がエッチングされること、即ち、シリコン含有樹脂層及びシリコン非含有樹脂層がサイドエッチングされることが抑制される。その結果、サイドエッチングに起因するシリコン非含有樹脂層のパターニング形状のばらつきは抑制されるため、絶縁層エッチング工程後における絶縁層のパターニング形状のばらつきも抑制される。そのため、パターニング形状のばらつきが抑制された絶縁層をマスクとして用いて半導体層はエッチングされるため、回折格子の形状のばらつきは抑制される。
さらに、上述のように、シリコン非含有樹脂層エッチング工程では、保護層によってシリコン含有樹脂層の側面及びシリコン非含有樹脂層の側面のサイドエッチングが抑制されるため、シリコン含有樹脂層エッチング工程及びシリコン非含有樹脂層エッチング工程の双方において、シリコン含有樹脂層とシリコン非含有樹脂層の両方をエッチングするエッチングガス、即ち、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を採用することができる。そのため、シリコン含有樹脂層エッチング工程後に反応性イオンエッチング装置のチャンバ内を排気したり、シリコン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とを別々の反応性イオンエッチング装置を用いて行ったりする必要はない。そのため、生産性が高くなる。
これらの理由により、本発明の半導体光デバイスの製造方法によれば、２層レジストを用いた回折格子の製造方法を含み、生産性が高く、回折格子の形状のばらつきを抑制することが可能な半導体光デバイスの製造方法が提供される。
さらに、本発明に係る半導体光デバイスの製造方法は、シリコン非含有樹脂層エッチング工程の後であって回折格子形成工程より前に、シリコン含有樹脂層及びシリコン非含有樹脂層の温度をＳｉＦ４の凝固点よりも高い温度に上昇させる温度上昇工程をさらに備えることが好ましい。
これにより、回折格子形成工程において、上記保護層が回折格子の形状に影響を与えることがない。
さらに、本発明に係る半導体光デバイスの製造方法においては、シリコン含有樹脂層エッチング工程では、シリコン含有樹脂層及びシリコン非含有樹脂層の温度をＳｉＦ４の凝固点以下の温度に保ちながら、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、シリコン含有樹脂層をエッチングすることが好ましい。
これにより、シリコン非含有樹脂層エッチング工程より前に行われるシリコン含有樹脂層エッチング工程においても、シリコン含有樹脂層及びシリコン非含有樹脂層の温度をＳｉＦ４の凝固点以下の温度にするため、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のエッチングと、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のエッチングを連続的に行うことが可能となる。そのため、生産性がより高くなる。
さらに、本発明に係る半導体光デバイスの製造方法においては、絶縁層エッチング工程では、シリコン含有樹脂層、シリコン非含有樹脂層、及び、絶縁層の温度をＳｉＦ４の凝固点以下の温度に保ちながら、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、絶縁層をエッチングし、温度上昇工程は、前記絶縁層エッチング工程の後に行われ、温度上昇工程では、シリコン含有樹脂層、シリコン非含有樹脂層、及び、絶縁層の温度をＳｉＦ４の凝固点よりも高い温度に上昇させることが好ましい。
これにより、絶縁層エッチング工程において、シリコン含有樹脂層の側面とシリコン非含有樹脂層の側面に形成された保護膜を残しつつ、絶縁層がエッチングされることによって形成される絶縁層の側面にも凝固したＳｉＦ４を含む保護層を形成することができる。そのため、絶縁層エッチング工程において、絶縁層の側面がエッチングされること、即ち、絶縁層がサイドエッチングされることが抑制される。その結果、サイドエッチングに起因する絶縁層のパターニング形状のばらつきは抑制されるため、回折格子の形状のばらつきは抑制される。
さらに、本発明に係る半導体光デバイスの製造方法においては、シリコン非含有樹脂層エッチング工程では、誘導結合型プラズマ反応性イオンエッチングによって、５０Ｗ以上、１００Ｗ以下のバイアス電力を印加しながら前記シリコン非含有樹脂層をエッチングすることが好ましい。バイアス電力を５０W以上とすることにより、シリコン含有樹脂層の側面及びシリコン非含有樹脂層の側面に形成される保護膜の厚さが厚くなり過ぎることに起因してシリコン含有樹脂層のエッチングが妨げられることを防止することができる。また、バイアス電力を１００W以下とすることにより、保護層の厚さを、保護層がシリコン含有樹脂層及びシリコン非含有樹脂層のサイドエッチングを特に有効に抑制する厚さ以上とすることができる。
本発明によれば、回折格子を有する半導体光デバイスの製造方法であって、２層レジストを用いた回折格子の製造方法を含み、生産性が高く、回折格子の形状のばらつきを抑制することが可能な半導体光デバイスの製造方法が提供される。
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。 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。 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。 反応性イオンエッチング装置の断面構造の模式図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。
以下、実施の形態に係る半導体光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。
本実施形態の半導体光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３及び図５〜図１０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及び図２以下の各図においては、必要に応じて直交座標系１０が示されている。
（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。
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８参照）、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。
（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。
（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の形成は、例えば、絶縁層９の表面９上にスピン塗布法を用いてシリコン含有樹脂を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を構成する材料としては、例えば、アクリル系ＵＶ硬化樹脂等のシリコンを実質的に含まないＵＶ硬化樹脂を用いることができる。ここで、シリコン非含有樹脂層１１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はシリコンを実質的に含まないとみなすことができる。
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。
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８参照）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。
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。
（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８参照）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、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。
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８（Ａ）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７（Ａ）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７（Ａ）参照）と略同一である。
（シリコン含有樹脂層形成工程）
続いて、図３（Ａ）に示すように、シリコン非含有樹脂層１１上にシリコン含有樹脂層１３を形成することによって、シリコン非含有樹脂層１１の表面をシリコン含有樹脂層１３で覆う。このようなシリコン含有樹脂層１３は、例えば、シリコン非含有樹脂層１１上にスピン塗布法を用いてシリコン非含有樹脂層１１上にシリコン非含有樹脂を塗布することによって、行うことができる。シリコン含有樹脂層１３を構成する材料としては、例えば、有機シリコン化合物を用いることができる。
（シリコン含有樹脂層エッチング工程）
続いて、図３（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。
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８（Ａ）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７（Ａ）参照）と略同一である。
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。本工程、及び、以下の反応性イオンエッチング法によるエッチングが行われる工程において使用される反応性イオンエッチング装置の例について説明する。
図４は、反応性イオンエッチング装置の断面構造の模式図である。本実施形態の反応性イオンエッチング装置は、誘導結合型プラズマ反応性イオンエッチング装置１００である。誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）反応性イオンエッチング装置１００は、エッチング対象試料５１に反応性イオンエッチングを行うための真空チャンバ５３を備えている。真空チャンバ５３の内部には、下部電極５５が設けられている。エッチング対象試料５１は、下部電極５５上に設けられている。下部電極５５には冷却機構が設けられており、これによってエッチング対象試料５１を冷却することができる。また、高周波電源５８は、整合回路７７を介して下部電極５５に接続されている。高周波電源５８によって、下部電極５５にバイアス電力としての高周波電力が印加される。そのバイアス電力に応じて真空チャンバ５３内に直流バイアス電界が生成される。真空チャンバ５３の側面には、誘導コイル５９が巻かれている。誘導結合プラズマ電源６１は、整合回路７９を介して誘導コイル５９に接続されている。誘導結合プラズマ電源６１によって誘導コイル５９にＩＣＰ電力としての高周波電力が印加される。
また、真空チャンバ５３には、内部にエッチングガスを供給するための２つのガス供給管６３、６５と、エッチングガスを外部に排出するための排気管７１が設けられている。２つのガス供給管６３、６５の一方又は双方を通して、エッチングガスが真空チャンバ５３内に供給される。例えば、シリコン含有樹脂層エッチング工程における場合のように、ＣＦ４ガス及びＯ２ガスの混合ガスをエッチングガスエッチングガスとして用いた反応性イオンエッチングを行う場合、ガス供給管６３を通してＣＦ４ガス（四フッ化メタンガス）６７が真空チャンバ５３内に供給され、ガス供給管６５を通してＯ２ガス（酸素ガス）６９が真空チャンバ５３内に供給される。また、排気管７１には真空ポンプが接続されており、真空チャンバ５３の内部を所定の真空度に保つことが可能となっている。
エッチング対象試料５１をエッチングする際は、下部電極５５にバイアス電力を印加すると共に誘導コイル５９にＩＣＰ電力を印加した状態で真空チャンバ５３内にエッチングガスの成分となるガス（例えば、ＣＦ４ガス６７とＯ２ガス６９）を供給する。すると、エッチングガスは、誘導コイル５９の作用によりプラズマ化して誘導結合プラズマ７３となる。このように生成した誘導結合プラズマ７３内のイオン７５は、バイアス電力に応じて真空チャンバ５３内に生成された直流バイアス電界によって加速され、エッチング対象試料５１に衝突する。また、誘導結合プラズマ７３内のラジカル７６は、拡散によって広がり、エッチング対象試料５１に到達する。このようなイオン７５及びラジカル７６によって、エッチング対象試料５１はエッチングされる。上述のようなエッチングの原理に基づき、イオン７５によるエッチング対象試料５１のエッチングは、主として異方性エッチングに寄与し、ラジカル７６によるエッチング対象試料５１のエッチングは、主として等方性エッチングに寄与する。そのため、誘導結合型プラズマ反応性イオンエッチング法は、一般的に等方性を有するエッチング法となる。
（シリコン非含有樹脂層エッチング工程）
次に、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）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）。図５（Ａ）は、シリコン非含有樹脂層１１をエッチングしている途中の状態を示しており、図５（Ｂ）は、シリコン非含有樹脂層１１のエッチングが完了した後の状態を示している。
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及びシリコン非含有樹脂層１１の温度をＳｉＦ４の凝固点以下の温度に保ちながら、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。ＳｉＦ４の凝固点は、例えば、圧力が１０１３ｈＰａの場合、約−９５．５℃である。シリコン含有樹脂層１３及びシリコン非含有樹脂層１１の温度をＳｉＦ４の凝固点以下の温度に保つために、下部電極５５に設けられた冷却機構を用いることができる。この冷却機構は、例えば、下部電極５５と半導体基板１の中央部に空間が形成されるように半導体基板１の裏面の外縁部を下部電極５５に吸着させる静電チャックと、この空間に液体ヘリウム等の冷却剤を供給する供給器とを備えている。
シリコン非含有樹脂層１１がエッチングされる際、シリコン含有樹脂層１３の表面もエッチングされる。そのため、シリコン含有樹脂層１３中のシリコン、エッチングガス中のＣＦ４及びＯ２は、以下の化学反応式で表されるように反応し、ＳｉＦ４が生成される。
Ｓｉ＋ＣＦ４＋Ｏ２ → ＣＯ２＋ＳｉＦ４
そして、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及びシリコン非含有樹脂層１１の温度をＳｉＦ４の凝固点以下の温度に保ちながら行われるため、上述のように生成したＳｉＦ４は、シリコン非含有樹脂層１１のエッチングによって形成されたシリコン非含有樹脂層１１の側面１１ｓとシリコン含有樹脂層１３の側面１３ｓに凝固する。これにより、シリコン非含有樹脂層１１の側面１１ｓとシリコン含有樹脂層１３の側面１３ｓに、ＳｉＦ４を含む保護層１５が形成される。図５に示すように、シリコン非含有樹脂層１１のエッチングの進行に伴って、保護層１５は、シリコン非含有樹脂層１１の側面１１ｓとシリコン含有樹脂層１３の側面１３ｓにおいてＺ軸のプラス側からマイナス側に向かって形成されていく。
このようなシリコン非含有樹脂層１１のエッチングは、図５（Ｂ）に示すように、絶縁層９の表面９ｍの一部が露出するまで行われる。（絶縁層９とシリコン非含有樹脂層１１との間に密着層を形成した場合には、本工程において密着層もエッチングすることにより、絶縁層９の表面９ｍを露出させる。）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８（Ａ）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８（Ａ）参照）と略同一である。
シリコン非含有樹脂層１１のエッチングを行う際、誘導結合型プラズマ反応性イオンエッチング装置１００の真空チャンバ５３内の圧力は、１Ｐａ以上、５Ｐａ以下であることが好ましく、誘導コイル５９に印加されるＩＣＰ電力は、２００Ｗ以上、３００Ｗ以下であることが好ましく、ガス供給管６３によって真空チャンバ５３内に供給されるＣＦ４ガス６７の流量は、５０ｓｃｃｍ以上、１００ｓｃｃｍ以下であることが好ましく、ガス供給管６５によって真空チャンバ５３内に供給されるＯ２ガス６９の流量は、５ｓｃｃｍ以上、１０ｓｃｃｍ以下であることが好ましい（図５参照）。
また、シリコン非含有樹脂層１１のエッチングは、１Ｐａ以上、５Ｐａ以下の範囲の圧力の環境下で行われることが好ましい。圧力が１Ｐａ以上であると、プラズマの放電を十分に安定化することができる。また、圧力が５Ｐａよりも小さいと、エッチングの際のプラズマ中のイオンやラジカルの平均自由工程が十分長くなるため、エッチングによって形成されたシリコン非含有樹脂層１１の側面１１ｓをエッチングし難くなる。そのため、シリコン非含有樹脂層１１のエッチングの際の圧力を１Ｐａ以上、５Ｐａ以下の範囲内に保てば、プラズマの放電を安定に保つと共に、サイドエッチングを抑制しながら、シリコン非含有樹脂層１１のエッチングを行うことができる。
また、シリコン非含有樹脂層１１のエッチングの際、エッチングガスのＣＦ４ガス６７とＯ２ガス６９の混合比は、分圧比で２０：１〜５：１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５：１であるか、又は、これらの混合比が５：１であるときよりもエッチングガス中のＣＦ４ガス６７の割合が大きいと（Ｏ２ガス６９の割合が小さいと）、Ｏ２とＳｉ含有樹脂中のＳｉの反応によって生成されるＳｉＯ２の量を十分に抑制することができるため、このようなＳｉＯ２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２０：１であるか、又は、これらの混合比が２０：１であるときよりもエッチングガス中のＣＦ４ガス６７の割合が小さいと（Ｏ２ガス６９の割合が大きいと）、シリコン非含有樹脂層１１をエッチングする際、シリコン非含有樹脂層１１に形成されるエッチング溝の底面にＳｉＦ４が過剰に堆積することを十分に抑制することができるため、このようなＳｉＦ４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。
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。
（絶縁層エッチング工程）
続いて、図６（Ａ）及び図６（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。図６（Ａ）は、絶縁層９をエッチングしている途中の状態を示しており、図６（Ｂ）は、絶縁層９のエッチングが完了した後の状態を示している。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。
本実施形態においては、このエッチングは、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の温度をＳｉＦ４の凝固点以下の温度に保ちながら、反応性イオンエッチング法によって行う。この際、ＣＦ４ガス及びＯ２ガスを含むエッチングガスを用いることができる。
絶縁層９がエッチングされる際、シリコン含有樹脂層１３の表面もエッチングされる。そのため、絶縁層エッチング工程においてもＳｉＦ４が生成され、絶縁層９の側面９ｓに凝固する。これにより、保護層１５は、絶縁層９の側面９ｓにおいてＺ軸のプラス側からマイナス側に向かって形成されていく。即ち、保護層１５は、シリコン非含有樹脂層１１の側面１１ｓから絶縁層９の側面９ｓへ伸びていく。
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８（Ａ）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８（Ａ）参照）と略同一である。なお、絶縁層エッチング工程後、シリコン含有樹脂層１３は残存していてもよいし、全てエッチングされていてもよい。
絶縁層９のエッチングを行う際、誘導結合型プラズマ反応性イオンエッチング装置１００の真空チャンバ５３内の圧力は、１Ｐａ以上、５Ｐａ以下であることが好ましく、誘導コイル５９に印加されるＩＣＰ電力は、２００Ｗ以上、３００Ｗ以下であることが好ましく、ガス供給管６３によって真空チャンバ５３内に供給されるＣＦ４ガス６７の流量は、５０ｓｃｃｍ以上、１００ｓｃｃｍ以下であることが好ましい（図５参照）。
（温度上昇工程）
その後、図７（Ａ）に示すように、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の温度をＳｉＦ４の凝固点よりも高い温度に上昇させる。これにより、保護層１５を気化させて、除去する。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の温度をＳｉＦ４の凝固点よりも高い温度に上昇させる方法としては、例えば、冷却機構による下部電極５５（図５参照）の冷却を中止し、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の温度を自然に上昇させる方法や、下部電極５５（図５参照）に加熱機構を設け、この加熱機構によっ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を加熱する方法がある。
（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７（Ｂ）に示すように、シリコン含有樹脂層１３及びシリコン非含有樹脂層１１を除去する。これらの層の除去は、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。
（回折格子形成工程）
次に、図８（Ａ）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。このエッチングは、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。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。
続いて、図８（Ｂ）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。
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。
次に、図９（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９（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。
次に、図９（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。
次に、図１０（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。
次に、図１０（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。
次に、図１０（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。
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の製造方法においては、シリコン含有樹脂層エッチング工程後のシリコン非含有樹脂層エッチング工程において、シリコン含有樹脂層１３及びシリコン非含有樹脂層１１の温度をＳｉＦ４の凝固点以下の温度に保ちながら、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をエッチングしている（図５参照）。そのため、シリコン非含有樹脂層１１がエッチングされることによって形成されるシリコン含有樹脂層１３の側面１３ｓとシリコン非含有樹脂層１１の１１ｓには、凝固したＳｉＦ４を含む保護層１５が形成される（図５参照）。
この保護層１５によって、シリコン非含有樹脂層エッチング工程において、シリコン含有樹脂層１３の側面１３ｓ及びシリコン非含有樹脂層１１の側面１１ｓがエッチングされること、即ち、シリコン含有樹脂層１３及びシリコン非含有樹脂層１１がサイドエッチングされることが抑制される。その結果、サイドエッチングに起因するシリコン非含有樹脂層１１のパターニング形状（周期構造パターン１１ｐ２の形状）のばらつきは抑制されるため、絶縁層エッチング工程後における絶縁層９のパターニング形状（周期構造パターン９ｐの形状、図６（Ｂ）参照）のばらつきも抑制される。そのため、パターニング形状（周期構造パターン９ｐの形状）のばらつきが抑制された絶縁層９をマスクとして用いて半導体層である回折格子層７はエッチングされるため、回折格子７ｇの形状のばらつきは抑制される（図８参照）。
さらに、上述のように、シリコン非含有樹脂層エッチング工程では、保護層１５によってシリコン含有樹脂層１３の側面１３ｓ及びシリコン非含有樹脂層１１の側面１１ｓのサイドエッチングが抑制されるため、シリコン含有樹脂層エッチング工程及びシリコン非含有樹脂層エッチング工程の双方において、シリコン含有樹脂層１３とシリコン非含有樹脂層１１の両方をエッチングするエッチングガス、即ち、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を採用することができる（図３及び図５参照）。そのため、シリコン含有樹脂層エッチング工程後に誘導結合型プラズマ反応性イオンエッチング装置１００の真空チャンバ５３内を排気したり（図４参照）、シリコン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とを別々の反応性イオンエッチング装置を用いて行ったりする必要はない。そのため、生産性が高くなる。
これらの理由により、本実施形態の分布帰還型半導体レーザ３７ａの製造方法によれば、２層レジスト（シリコン含有樹脂層１３及びシリコン非含有樹脂層１１）を用いた回折格子７ｇの製造方法を含み、生産性が高く、回折格子７ｇの形状のばらつきを抑制することが可能な分布帰還型半導体レーザ３７ａの製造方法が提供される。
さらに、上述のように本実施形態に係る半導体光デバイスの製造方法は、回折格子形成工程より前に、シリコン含有樹脂層１３及びシリコン非含有樹脂層１１の温度をＳｉＦ４の凝固点よりも高い温度に上昇させる温度上昇工程をさらに備えている（図７（Ａ）参照）。これにより、回折格子形成工程（図８（Ａ）参照）において、上記保護層１５が回折格子７ｇの形状に影響を与えることがない。そのため、回折格子７ｇの形状のばらつきは抑制される。
さらに、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の製造方法においては、絶縁層エッチング工程では、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の温度をＳｉＦ４の凝固点以下の温度に保ちながら、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、絶縁層９をエッチングし（図６参照）、温度上昇工程は、絶縁層エッチング工程の後に行われ、温度上昇工程では、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の温度をＳｉＦ４の凝固点よりも高い温度に上昇させている（図７（Ａ）参照）。
これにより、絶縁層エッチング工程において、シリコン含有樹脂層１３の側面１３ｓとシリコン非含有樹脂層１１の側面１１ｓに形成された保護層１５を残しつつ、絶縁層９がエッチングされることによって形成される絶縁層９の側面９ｓにも凝固したＳｉＦ４を含む保護層１５を形成することができる（図６参照）。そのため、絶縁層エッチング工程において、絶縁層９の側面９ｓがエッチングされること、即ち、絶縁層９がサイドエッチングされることが抑制される。その結果、サイドエッチングに起因する絶縁層９のパターニング形状（絶縁層９の周期構造パターン９ｐ、図６（Ｂ）参照）のばらつきは抑制されるため、回折格子７ｇの形状のばらつきは抑制される。
また、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の製造方法においては、シリコン非含有樹脂層エッチング工程では、誘導結合型プラズマ反応性イオンエッチングによって、５０Ｗ以上、１００Ｗ以下のバイアス電力を印加しながらシリコン非含有樹脂層１１をエッチングすることが好ましい（図６参照）。バイアス電力を５０W以上とすることにより、シリコン含有樹脂層１３の側面１３ｓ及びシリコン非含有樹脂層１１の側面１１ｓに形成される保護層１５の厚さが厚くなり過ぎることに起因してシリコン含有樹脂層１３のエッチングが妨げられることを特に防止することができる。また、バイアス電力を１００W以下とすることにより、保護層１５の厚さを、保護層１５がシリコン含有樹脂層１３及びシリコン非含有樹脂層１１のサイドエッチングを特に有効に抑制する厚さ以上とすることができる。
また、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の製造方法においては、シリコン含有樹脂層１３のシリコン含有率は、２０原子％以上、３０原子％以下であることが好ましい。シリコン含有率を２０原子％以上とすることにより、シリコン非含有樹脂層エッチング工程及び絶縁層エッチング工程において、保護層１５の厚さを、保護層１５がシリコン含有樹脂層１３及びシリコン非含有樹脂層１１のサイドエッチングを特に有効に抑制する厚さ以上とすることができる。シリコン含有率を３０原子％以下とすることにより、シリコン非含有樹脂層エッチング工程及び絶縁層エッチング工程において、保護層１５の厚さが厚くなり過ぎることに起因してエッチング対象物のエッチングが妨げられることを特に防止することができる。
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。
例えば、上述の実施形態では、シリコン含有樹脂層エッチング工程、シリコン非含有樹脂層エッチング工程、及び、絶縁層エッチング工程において、エッチング対象をエッチングするために誘導結合型プラズマ反応性イオンエッチング装置１００を用いて行っているが（図３、図５、及び、図６参照）、これらの工程の全部又は一部において、平行平板型反応性イオンエッチング装置や電子サイクロトロン共鳴型反応性イオンエッチング装置等の他の種類の反応性イオンエッチング装置を用いてエッチング対象のエッチングを行ってもよい。
また、上述の実施形態では、シリコン含有樹脂層エッチング工程において、シリコン含有樹脂層１３及びシリコン非含有樹脂層１１の温度をＳｉＦ４の凝固点以下の温度にはせずに、シリコン含有樹脂層１３のエッチングを行っているが（図６参照）、シリコン含有樹脂層エッチング工程において、シリコン含有樹脂層１３及びシリコン非含有樹脂層１１の温度をＳｉＦ４の凝固点以下の温度に保ちながら、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、シリコン含有樹脂層１３をエッチングしてもよい。
これにより、シリコン含有樹脂層エッチング工程においても、シリコン含有樹脂層１３及びシリコン非含有樹脂層１１の温度をＳｉＦ４の凝固点以下の温度にするため、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のエッチングと、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のエッチングを連続的に行うことが可能となる（図３（Ｂ）及び図５参照）。そのため、生産性がより高くなる。
また、上述の実施形態では、絶縁層エッチング工程の後に温度上昇工程を行っているが（図７（Ａ）参照）、シリコン非含有樹脂層エッチング工程と絶縁層エッチング工程との間に温度上昇工程を行ってもよい。この場合、絶縁層エッチング工程においては、保護層１５は形成されないため（図６参照）、シリコン非含有樹脂層エッチング工程後に、シリコン含有樹脂層１３が全てエッチングされていてもよい（図５（Ｂ）参照）。シリコン非含有樹脂層エッチング工程後に、シリコン含有樹脂層１３が全てエッチングされる場合、絶縁層エッチング工程においては、シリコン非含有樹脂層１１のみをマスクとして用いて絶縁層９をエッチングする（図６参照）。
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８（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。
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、３７ａ・・・分布帰還型半導体レーザ（半導体光デバイス）。

Claims (5)

  1. 回折格子を有する半導体光デバイスの製造方法であって、
    半導体基板上に、前記回折格子が形成されるべき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をパターニングすることにより、前記回折格子の周期構造に対応した周期構造パターンを前記シリコン非含有樹脂層に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ことによって、前記シリコン非含有樹脂層の表面を前記シリコン含有樹脂層で覆うシリコン含有樹脂層形成工程と、
    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、前記シリコン非含有樹脂層の前記周期構造パターンの凸部表面が露出するまで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周期構造パターンの凹部に前記回折格子の周期構造に対応した周期構造パターンを有する前記シリコン含有樹脂層を形成するシリコン含有樹脂層エッチング工程と、
    前記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及び前記シリコン非含有樹脂層の温度をＳｉＦ４の凝固点以下の温度に保ちながら、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、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、前記回折格子の周期構造に対応した周期構造パターンを有するように前記シリコン非含有樹脂層をパターニングし、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、前記回折格子の周期構造に対応した周期構造パターンを有するように前記絶縁層をパターニングし、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、前記半導体層に前記回折格子を形成する回折格子形成工程と、
    を備えることを特徴とする方法。
  2. 前記シリコン非含有樹脂層エッチング工程の後であって前記回折格子形成工程より前に、
    前記シリコン含有樹脂層及び前記シリコン非含有樹脂層の温度をＳｉＦ４の凝固点よりも高い温度に上昇させる温度上昇工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記シリコン含有樹脂層エッチング工程では、前記シリコン含有樹脂層及び前記シリコン非含有樹脂層の温度をＳｉＦ４の凝固点以下の温度に保ちながら、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、前記シリコン含有樹脂層をエッチングすることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記絶縁層エッチング工程では、前記シリコン含有樹脂層、前記シリコン非含有樹脂層、及び、前記絶縁層の温度をＳｉＦ４の凝固点以下の温度に保ちながら、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、前記絶縁層をエッチングし、
    前記温度上昇工程は、前記絶縁層エッチング工程の後に行われ、
    前記温度上昇工程では、前記シリコン含有樹脂層、前記シリコン非含有樹脂層、及び、前記絶縁層の温度をＳｉＦ４の凝固点よりも高い温度に上昇させる、
    ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記シリコン非含有樹脂層エッチング工程では、誘導結合型プラズマ反応性イオンエッチングによって、５０Ｗ以上、１００Ｗ以下のバイアス電力を印加しながら前記シリコン非含有樹脂層をエッチングす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方法。
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