JP2010263124A - Method for manufacturing iii-v semiconductor optical device - Google Patents

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Hiroyuki Yoshinaga
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing III-V semiconductor optical device for reducing variation of the shape of microstructure. <P>SOLUTION: The method for manufacturing a III-V semiconductor optical device 40 includes: a step S3-3 for facing a mold 30 to a semiconductor layer 15; a step S3-5, S3-7 for measuring a level distribution of a concavo-convex pattern 30P of the mold 30 and a part 15AS of a surface 15S of the semiconductor layer 15; a step S3-9 for forming a resin layer 17; and a step S3-11 for determining the relative position relation between the mold 30 and the III-V semiconductor substrate 3 in which variation of thickness of the remaining film R17A, R17B, R17C, R17D, R17E of the resin layer 17 is less than a predetermined amount of the variation by calculating the variation of thickness when the concavo-convex pattern 30P of the mold 30 is virtually pressed to the resin layer 17. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、III-V族半導体光デバイスの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a group III-V semiconductor optical device.

下記特許文献1には、ナノインプリント法による微細パターン形成方法が記載されている。この方法によれば、ナノインプリントに用いるモールドを、光等を透過する材料で構成することにより、ウェハとモールドとのアライメントを行うことが可能である。   Patent Document 1 below describes a fine pattern forming method using a nanoimprint method. According to this method, it is possible to align the wafer and the mold by configuring the mold used for nanoimprinting with a material that transmits light or the like.

特開2000−323461号公報JP 2000-323461 A

半導体光デバイスが有する微細構造、例えば、分布帰還型半導体レーザが有する回折格子の形成に、ナノインプリント法を採用することが検討されている。このような微細構造をナノインプリント法で形成すれば、半導体光デバイスの製造コストを低減させることができる等の利点がある。   Adopting a nanoimprint method for forming a fine structure of a semiconductor optical device, for example, a diffraction grating of a distributed feedback semiconductor laser has been studied. If such a fine structure is formed by the nanoimprint method, there is an advantage that the manufacturing cost of the semiconductor optical device can be reduced.

ナノインプリント法で半導体光デバイスの微細構造を形成する場合には、まず、半導体基板上に、微細構造を形成する半導体層と樹脂層をこの順に形成する。そして、微細構造のための凹凸パターンを有するモールドをこの樹脂層に押し付け、その状態で樹脂層を硬化させた後にモールドと樹脂層とを離間させる。このようにして、モールドの凹凸パターンを樹脂層に転写する。その後、この樹脂層をマスクとして半導体層をエッチングすると、半導体層上に残存する樹脂層(樹脂層の残膜)の厚さが薄い領域程、半導体層表面が早く露出して深くエッチングされるため、モールドの凹凸パターンを半導体層に転写することができる。そして、このようなモールドの凹凸パターンの樹脂層への転写は、通常、ナノインプリントを行う位置を変えながら複数回行われる(ステップアンドリピート方式)。つまり、半導体層を複数の仮想領域に分割し、それぞれの仮想領域に対してモールドによる樹脂層への凹凸パターン転写が行われる。   In the case of forming a fine structure of a semiconductor optical device by the nanoimprint method, first, a semiconductor layer and a resin layer for forming a fine structure are formed in this order on a semiconductor substrate. And the mold which has an uneven | corrugated pattern for a fine structure is pressed against this resin layer, and after hardening a resin layer in that state, a mold and a resin layer are spaced apart. In this way, the uneven pattern of the mold is transferred to the resin layer. Thereafter, when the semiconductor layer is etched using this resin layer as a mask, the semiconductor layer surface is exposed and etched deeper in the region where the thickness of the resin layer remaining on the semiconductor layer (residual film of the resin layer) is thinner. The concave / convex pattern of the mold can be transferred to the semiconductor layer. Then, the transfer of the concave / convex pattern of the mold to the resin layer is usually performed a plurality of times while changing the position where nanoimprinting is performed (step-and-repeat method). That is, the semiconductor layer is divided into a plurality of virtual regions, and the concave / convex pattern is transferred to the resin layer by molding for each virtual region.

このようにナノインプリント法によって微細構造を形成する際は、微細構造を形成する半導体層表面と、モールドの凹凸パターンが形成されたパターン面とを平行に対向させてから、モールドを樹脂層に押し付けることが重要となる。何故なら、半導体層表面とモールドのパターン面との平行度が悪いと、凹凸パターンが転写された樹脂層の残膜の厚さが所望の値からばらついてしまうからである。例えば、微細構造として一定の高さの複数の凹凸からなる回折格子を形成する場合、回折格子の複数の凸部に対応する樹脂層の残膜の厚さは、理想的にはそれぞれ均一である。しかし、半導体層表面とモールドのパターン面との平行度が悪いと、これらの残膜の厚さがばらついてしまうため、回折格子の凹凸形状もばらついてしまう。そのため、モールドを樹脂層に押し付ける前に、半導体層表面とモールドのパターン面とを平行に対向させる必要がある。   When the microstructure is formed by the nanoimprint method as described above, the surface of the semiconductor layer that forms the microstructure and the pattern surface on which the concave / convex pattern of the mold is faced in parallel are pressed against the resin layer. Is important. This is because if the parallelism between the surface of the semiconductor layer and the pattern surface of the mold is poor, the thickness of the remaining film of the resin layer to which the uneven pattern has been transferred varies from a desired value. For example, when forming a diffraction grating composed of a plurality of concaves and convexes having a certain height as a fine structure, the thickness of the residual film of the resin layer corresponding to the plurality of convex portions of the diffraction grating is ideally uniform. . However, if the parallelism between the surface of the semiconductor layer and the pattern surface of the mold is poor, the thickness of these remaining films varies, and the uneven shape of the diffraction grating also varies. Therefore, before the mold is pressed against the resin layer, it is necessary to face the semiconductor layer surface and the pattern surface of the mold in parallel.

しかしながら、半導体基板の表面は完全な平坦ではなく、ある程度の高さ分布を有しているため、その上に形成した半導体層表面もある程度の高さ分布を有している。そのため、半導体層の表面全体とモールドのパターン面との平行度を十分に高くしても、上記半導体層の仮想領域の表面と、モールドのパターン面との平行度は低くなる場合がある。その結果、半導体基板表面の高さ分布に起因して、形成される回折格子等の微細構造の形状にばらつきが生じてしまう。   However, since the surface of the semiconductor substrate is not completely flat and has a certain height distribution, the surface of the semiconductor layer formed thereon also has a certain height distribution. Therefore, even if the parallelism between the entire surface of the semiconductor layer and the pattern surface of the mold is sufficiently high, the parallelism between the surface of the virtual region of the semiconductor layer and the pattern surface of the mold may be low. As a result, due to the height distribution on the surface of the semiconductor substrate, the shape of the fine structure such as the diffraction grating to be formed varies.

半導体基板としてシリコン基板を用いる半導体光デバイスを製造する場合、シリコン基板表面の平坦性は非常に高くすることが可能であるため、上述のような半導体基板表面の高さ分布に起因する微細構造の形状のばらつきはそれ程問題とならない。しかし、半導体基板としてInP基板等のIII-V族半導体基板を用いるIII-V族半導体光デバイスを製造する場合、化合物半導体からなるIII-V族半導体基板の表面の平坦性は、シリコン基板表面の平坦性と比較して非常に悪いため、半導体基板表面の高さ分布に起因する微細構造の形状のばらつきは大きな問題となる。上記特許文献1においても、III-V族半導体基板を用いた半導体光デバイスを製造する場合のナノインプリント法については、何も触れられていない。また、上記の半導体基板表面の高さ分布に起因する微細構造の形状のばらつきを小さくするために、モールドを樹脂層に強く押し付ける方法も考えられるが、一般に、半導体基板、特にIII-V族半導体基板は、割れやすく、また、大きな圧力で押し付けることで基板が割れる等の不具合が生じたり、半導体基板に転位等の結晶欠陥が導入されたりする可能性がある。   When manufacturing a semiconductor optical device using a silicon substrate as a semiconductor substrate, the flatness of the surface of the silicon substrate can be made extremely high, so that the fine structure resulting from the height distribution of the surface of the semiconductor substrate as described above can be obtained. Variations in shape do not matter so much. However, when manufacturing a group III-V semiconductor optical device using a group III-V semiconductor substrate such as an InP substrate as the semiconductor substrate, the flatness of the surface of the group III-V semiconductor substrate made of a compound semiconductor is Since it is very bad compared with the flatness, the variation in the shape of the fine structure due to the height distribution on the surface of the semiconductor substrate becomes a big problem. In the above Patent Document 1, nothing is mentioned about the nanoimprint method in the case of manufacturing a semiconductor optical device using a III-V group semiconductor substrate. In addition, in order to reduce the variation in the shape of the fine structure due to the above-described height distribution on the surface of the semiconductor substrate, a method of strongly pressing the mold against the resin layer is conceivable, but in general, a semiconductor substrate, particularly a III-V semiconductor There is a possibility that the substrate is easily cracked, and that the substrate is broken by being pressed with a large pressure, or that crystal defects such as dislocations are introduced into the semiconductor substrate.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、ナノインプリント法によって微細構造を形成する工程を含むIII-V族半導体光デバイスの製造方法であって、微細構造の形状のばらつきを低減させることが可能なIII-V族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。   The present invention has been made in view of such problems, and is a method for manufacturing a group III-V semiconductor optical device including a step of forming a microstructure by a nanoimprint method, which reduces variations in the shape of the microstructure. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a group III-V semiconductor optical device.

上述の課題を解決するため、本発明に係るIII-V族半導体光デバイスの製造方法は、III-V族半導体基板上に半導体層を形成する工程と、ナノインプリント法によって半導体層に微細構造を形成するナノインプリント工程とを有し、ナノインプリント工程は、微細構造のための凹凸パターンを有するモールドを準備する工程と、モールドと半導体層とが離間するように、モールドの凹凸パターンと半導体層の表面の一部とを対向させる対向工程と、モールドの凹凸パターンの高さ分布を測定するモールド高さ分布測定工程と、半導体層の表面の上記一部の高さ分布を測定する半導体層高さ分布測定工程と、半導体層上に樹脂層を形成する工程と、モールド高さ分布測定工程及び半導体層高さ分布測定工程の後に、モールドの凹凸パターンを半導体層の表面の上記一部上の樹脂層に仮想的に押し付けた場合に、凹凸パターンの凸部に対応して形成される樹脂層の残膜厚さのばらつきを、モールドの凹凸パターンの高さ分布及び半導体層の表面の上記一部の高さ分布に基づいて計算することにより、当該残膜厚さのばらつき量が所定量以下となるようなモールドとIII-V族半導体基板との相対位置関係を決定する相対位置関係決定工程と、モールドとIII-V族半導体基板が、相対位置関係決定工程において決定された上記相対位置関係になるように、半導体層の表面の上記一部上の樹脂層にモールドの凹凸パターンを押し付ける押し付け工程と、モールドを樹脂層に押し付けた状態で、半導体層の表面の上記一部上の樹脂層を硬化させる硬化工程と、硬化工程の後に、モールドと樹脂層とを離間させる離間工程と、離間工程の後に、樹脂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微細構造を形成する工程とを含むことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a method for manufacturing a group III-V semiconductor optical device according to the present invention includes a step of forming a semiconductor layer on a group III-V semiconductor substrate, and a microstructure is formed in the semiconductor layer by a nanoimprint method. The nanoimprint process includes a step of preparing a mold having a concavo-convex pattern for a fine structure, and a surface of the mold concavo-convex pattern and the semiconductor layer so that the mold and the semiconductor layer are separated from each other. A facing process for facing the part, a mold height distribution measuring process for measuring the height distribution of the uneven pattern of the mold, and a semiconductor layer height distribution measuring process for measuring the height distribution of the part of the surface of the semiconductor layer And after the step of forming the resin layer on the semiconductor layer, the mold height distribution measuring step, and the semiconductor layer height distribution measuring step, Distribution of the residual film thickness of the resin layer formed corresponding to the convex part of the concave-convex pattern when virtually pressed against the resin layer on the part of the surface of the mold, the height distribution of the concave-convex pattern of the mold And the relative positional relationship between the mold and the group III-V semiconductor substrate such that the amount of variation in the remaining film thickness is not more than a predetermined amount by calculating based on the height distribution of the part of the surface of the semiconductor layer. And a resin layer on the part of the surface of the semiconductor layer so that the mold and the group III-V semiconductor substrate have the relative positional relationship determined in the relative positional relationship determining step. A pressing step for pressing the concave / convex pattern of the mold onto the resin, a curing step for curing the resin layer on the surface of the semiconductor layer with the mold pressed against the resin layer, and a mold and a resin layer after the curing step. Separate And a step of forming a microstructure in the semiconductor layer by etching the semiconductor layer using the resin layer as a mask after the separation step.

本発明のIII-V族半導体光デバイスの製造方法によれば、半導体層の表面の一部上の樹脂層にモールドの凹凸パターンを実際に押し付ける前に、モールドの凹凸パターンを半導体層の表面の一部上の樹脂層に押し付けた場合を仮想し、その際に樹脂層の残膜厚さのばらつきが所定量以下となるようなモールドとIII-V族半導体基板との相対位置関係を求めている。その後、モールドとIII-V族半導体基板がそのような相対位置関係になるように、モールドの凹凸パターンを半導体層の表面の一部上の樹脂層に押し付けている。そのため、III-V族半導体基板の表面に高さ分布があっても、実際に形成される樹脂層の残膜の厚さのばらつきを所定量以下とすることができる。その結果、微細構造の形状のばらつきを低減させることが可能である。   According to the III-V semiconductor optical device manufacturing method of the present invention, before actually pressing the mold concavo-convex pattern onto the resin layer on a part of the surface of the semiconductor layer, the mold concavo-convex pattern is formed on the surface of the semiconductor layer. Virtually pressing the resin layer on a part of the resin layer, the relative positional relationship between the mold and the group III-V semiconductor substrate is determined so that the variation in the residual film thickness of the resin layer is less than a predetermined amount. Yes. Thereafter, the concave / convex pattern of the mold is pressed against a resin layer on a part of the surface of the semiconductor layer so that the mold and the III-V semiconductor substrate have such a relative positional relationship. Therefore, even if there is a height distribution on the surface of the III-V group semiconductor substrate, the variation in the thickness of the remaining film of the resin layer that is actually formed can be made a predetermined amount or less. As a result, variation in the shape of the fine structure can be reduced.

さらに、押し付け工程において、モールドと半導体層とが接触しないように、モールドを樹脂層に押し付けることが好ましい。これにより、モールドを樹脂層に押し付けた際、モールドと半導体層の間にある樹脂層は、モールドから半導体層やIII-V族半導体基板に伝わる圧力を緩和する緩衝層として機能する。その結果、半導体層やIII-V族半導体基板に伝わる圧力によって、これらに転位等の結晶欠陥が生じるのを抑制することができる。   Furthermore, in the pressing step, it is preferable to press the mold against the resin layer so that the mold and the semiconductor layer do not come into contact with each other. Thus, when the mold is pressed against the resin layer, the resin layer between the mold and the semiconductor layer functions as a buffer layer that relieves pressure transmitted from the mold to the semiconductor layer and the III-V group semiconductor substrate. As a result, it is possible to suppress the occurrence of crystal defects such as dislocations in the semiconductor layer and the III-V group semiconductor substrate due to the pressure.

さらに、押し付け工程において、モールドを樹脂層に押し付ける際の最大圧力は、0.01MPa以上、1MPa以下であることが好ましい。これにより、硬化前の樹脂を押し広げて、樹脂の不要分をモールドの凹凸パターンと半導体層の間から押し出すことができると共に、半導体層やIII-V族半導体基板に転位等の結晶欠陥が生じるのを抑制することができる。   Furthermore, in the pressing step, the maximum pressure when pressing the mold against the resin layer is preferably 0.01 MPa or more and 1 MPa or less. As a result, the uncured resin can be spread and the unnecessary resin can be pushed out between the concave / convex pattern of the mold and the semiconductor layer, and crystal defects such as dislocations are generated in the semiconductor layer and the III-V semiconductor substrate. Can be suppressed.

さらに、本発明に係るIII-V族半導体光デバイスの製造方法において、微細構造は、回折格子であることが好ましい。これにより、回折格子を有するIII-V族半導体光デバイスを製造することができる。   Furthermore, in the method for producing a group III-V semiconductor optical device according to the present invention, the fine structure is preferably a diffraction grating. Thus, a III-V semiconductor optical device having a diffraction grating can be manufactured.

本発明によれば、ナノインプリント法によって微細構造を形成する工程を含むIII-V族半導体光デバイスの製造方法であって、微細構造の形状のばらつきを低減させることが可能なIII-V族半導体光デバイスの製造方法が提供される。   According to the present invention, a method for manufacturing a group III-V semiconductor optical device including a step of forming a microstructure by a nanoimprint method, the group III-V semiconductor optical capable of reducing variation in the shape of the microstructure A method for manufacturing a device is provided.

図1は、本実施形態のIII-V族半導体光デバイスの製造方法を示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing a method for manufacturing a group III-V semiconductor optical device of this embodiment. 図2は、ナノインプリント工程の詳細を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing details of the nanoimprint process. 図3(A)は、半導体層形成工程における断面を示す図である。図3(B)は、半導体形成工程を示す平面図である。FIG. 3A illustrates a cross section in the semiconductor layer forming step. FIG. 3B is a plan view showing a semiconductor formation step. 図4(A)は、モールド準備工程で準備されるモールドの断面を示す図である。図4(B)は、モールド準備工程で準備されるモールドの平面図である。図4(C)は、モールド準備工程で準備されるモールドの断面を示す図である。FIG. 4A is a diagram showing a cross section of the mold prepared in the mold preparation process. FIG. 4B is a plan view of the mold prepared in the mold preparation process. FIG. 4C is a diagram showing a cross section of the mold prepared in the mold preparation process. 図5は、対向工程を示す模式的な断面の図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the facing process. 図6は、モールド高さ分布測定工程を示す模式的な断面の図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a mold height distribution measuring step. 図7は、半導体層高さ分布測定工程を示す模式的な断面の図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the semiconductor layer height distribution measuring step. 図8は、樹脂層形成工程を示す模式的な断面の図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the resin layer forming step. 図9は、相対位置関係決定工程を示す模式的な断面の図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the relative positional relationship determining step. 図10は、押し付け工程における断面を示す図である。FIG. 10 is a view showing a cross section in the pressing step. 図11は、離間工程における断面を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a cross section in the separation step. 図12は、繰り返し工程における断面を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a cross section in the repetition process. 図13は、回折格子形成工程における断面を示す図である。FIG. 13 is a view showing a cross section in the diffraction grating forming step. 図14は、実施形態に係る製造方法により製造される分布帰還型半導体レーザを一部破断して示す斜視図である。FIG. 14 is a partially broken perspective view of the distributed feedback semiconductor laser manufactured by the manufacturing method according to the embodiment.

以下、実施の形態に係るIII-V族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。   Hereinafter, a method for manufacturing a group III-V semiconductor optical device according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used for the same elements when possible. In addition, the dimensional ratios in the components in the drawings and between the components are arbitrary for easy viewing of the drawings.

本実施形態のIII-V族半導体光デバイスの製造方法として、微細構造としての回折格子を有する分布帰還型半導体レーザの製造方法について説明する。   A method for manufacturing a distributed feedback semiconductor laser having a diffraction grating as a fine structure will be described as a method for manufacturing a group III-V semiconductor optical device of the present embodiment.

図1は、本実施形態のIII-V族半導体光デバイスの製造方法を示すフローチャートである。図1に示すように、本実施形態のIII-V族半導体光デバイスの製造方法は、半導体層形成工程S1と、ナノインプリント法によって回折格子を形成するナノインプリント工程S3と、を有している。   FIG. 1 is a flowchart showing a method for manufacturing a group III-V semiconductor optical device of this embodiment. As shown in FIG. 1, the manufacturing method of the III-V group semiconductor optical device of this embodiment has semiconductor layer formation process S1 and nanoimprint process S3 which forms a diffraction grating by the nanoimprint method.

図2は、ナノインプリント工程の詳細を示すフローチャートである。図2に示すように、ナノインプリント工程S3においては、モールドを準備するモールド準備工程S3−1と、モールドと半導体層とを対向させる対向工程S3−3と、モールドの高さ分布の測定を行うモールド高さ分布測定工程S3−5と、半導体層の表面の高さ分布を測定する半導体層高さ分布測定工程S3−7と、半導体層上に樹脂層を形成する樹脂層形成工程S3−9と、モールドとIII-V族半導体基板との相対位置関係を決定する相対位置関係決定工程S3−11と、モールドの凹凸パターンを樹脂層に押し付ける押し付け工程S3−13と、樹脂層を硬化させる硬化工程S3−15と、モールドと樹脂層とを離間させる離間工程S3−17と、ナノインプリントを行う領域が残っているか否かを判定する判定工程S3−19と、樹脂層をマスクとして半導体層をエッチングする回折格子形成工程S3−21と、を行うことができる。以下、これらの工程の詳細について説明する。   FIG. 2 is a flowchart showing details of the nanoimprint process. As shown in FIG. 2, in the nanoimprint process S3, a mold preparation process S3-1 for preparing a mold, an opposing process S3-3 for facing the mold and the semiconductor layer, and a mold for measuring the height distribution of the mold. Height distribution measuring step S3-5, semiconductor layer height distribution measuring step S3-7 for measuring the height distribution of the surface of the semiconductor layer, and resin layer forming step S3-9 for forming a resin layer on the semiconductor layer, The relative positional relationship determining step S3-11 for determining the relative positional relationship between the mold and the III-V group semiconductor substrate, the pressing step S3-13 for pressing the concave / convex pattern of the mold against the resin layer, and the curing step for curing the resin layer S3-15, a separation step S3-17 for separating the mold and the resin layer, a determination step S3-19 for determining whether or not a region for nanoimprinting remains, and a tree A diffraction grating forming step S3-21 of etching the semiconductor layer to layer as a mask, can be performed. Details of these steps will be described below.

(半導体層形成工程)
図3(A)は、半導体層形成工程における断面を示す図である。図3(B)は、半導体層形成工程を示す平面図である。
(Semiconductor layer formation process)
FIG. 3A illustrates a cross section in the semiconductor layer forming step. FIG. 3B is a plan view showing the semiconductor layer forming step.

図3(A)に示すように、半導体層形成工程S1においては、例えば有機金属気相成長法によって、III-V族半導体基板3上に、第1クラッド層5、第1光閉じ込め層7、活性層9、第2光閉じ込め層11、及び、半導体層15をこの順に形成する。第1クラッド層5、第1光閉じ込め層7、活性層9、及び、第2光閉じ込め層11で積層体13となる。なお、図3(A)においては、直交座標系2が示されており、III-V族半導体基板3の厚さ方向にZ軸を設定し、それと垂直な方向にX軸とY軸をそれぞれ設定している。図3(A)以降の各図においても、必要に応じて直交座標系2を示している。   As shown in FIG. 3A, in the semiconductor layer forming step S1, the first cladding layer 5, the first optical confinement layer 7, and the like are formed on the group III-V semiconductor substrate 3 by, eg, metal organic vapor phase epitaxy. The active layer 9, the second light confinement layer 11, and the semiconductor layer 15 are formed in this order. The first clad layer 5, the first light confinement layer 7, the active layer 9, and the second light confinement layer 11 form a stacked body 13. In FIG. 3A, an orthogonal coordinate system 2 is shown. The Z axis is set in the thickness direction of the group III-V semiconductor substrate 3, and the X axis and the Y axis are set in directions perpendicular thereto. It is set. Also in each figure after FIG. 3 (A), the orthogonal coordinate system 2 is shown as needed.

III-V族半導体基板3は、第1導電型(例えばn型)の半導体基板であり、InPやGaN等のIII-V族化合物半導体からなる。第1クラッド層5は、第1導電型の例えばInPやGaN等のIII-V族化合物半導体からなる。第1光閉じ込め層7は、第1導電型の例えばGaInAsP等のIII−V族化合物半導体からなる。活性層9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9は、例えば、GaInAsPやAlGaInAs等のIII-V族化合物半導体からなる。第2光閉じ込め層11は、第2導電型(第1導電型がn型の場合、p型)の例えばGaInAsP等のIII−V族化合物半導体からなる。半導体層15は、第2導電型の例えばGaInAsP等のIII−V族化合物半導体からなる。半導体層15には、後の工程において、回折格子15Pが形成される(図14参照)。なお、第1光閉じ込め層7及び第2光閉じ込め層11を形成しなくてもよい。   The group III-V semiconductor substrate 3 is a first conductivity type (for example, n-type) semiconductor substrate and is made of a group III-V compound semiconductor such as InP or GaN. The first cladding layer 5 is made of a first conductivity type III-V group compound semiconductor such as InP or GaN. The first optical confinement layer 7 is made of a first conductivity type III-V group compound semiconductor such as GaInAsP. The active layer 9 has, for example, an MQW (multiple quantum well) structure or an SQW (single quantum well) structure. The active layer 9 is made of, for example, a III-V group compound semiconductor such as GaInAsP or AlGaInAs. The second optical confinement layer 11 is made of a III-V group compound semiconductor such as GaInAsP of the second conductivity type (p-type when the first conductivity type is n-type). The semiconductor layer 15 is made of a second conductivity type III-V group compound semiconductor such as GaInAsP. A diffraction grating 15P is formed in the semiconductor layer 15 in a later step (see FIG. 14). Note that the first light confinement layer 7 and the second light confinement layer 11 may not be formed.

また、図3(B)に示すように、半導体層15は、複数の仮想領域15Aを有している。後述のように、複数の仮想領域15Aのそれぞれについて、順にナノインプリントが行われる。III-V族半導体基板3が例えば直径2インチの円板形状である場合、仮想領域15AのX軸方向の長さ及びY軸方向の長さは、例えばそれぞれ6mm及び8mmとすることができる。   As shown in FIG. 3B, the semiconductor layer 15 includes a plurality of virtual regions 15A. As will be described later, nanoimprinting is sequentially performed on each of the plurality of virtual regions 15A. When the group III-V semiconductor substrate 3 has a disk shape with a diameter of 2 inches, for example, the length in the X-axis direction and the length in the Y-axis direction of the virtual region 15A can be set to 6 mm and 8 mm, respectively.

(ナノインプリント工程)
次に、ナノインプリント工程S3において行うことができる各工程について説明する。
(Nanoimprint process)
Next, each process which can be performed in nanoimprint process S3 is demonstrated.

(モールド準備工程)
図4(A)及び図4(C)は、モールド準備工程で準備されるモールドの断面を示す図であり、図4(B)は、モールド準備工程で準備されるモールドの平面図である。
(Mold preparation process)
4A and 4C are views showing a cross section of the mold prepared in the mold preparation process, and FIG. 4B is a plan view of the mold prepared in the mold preparation process.

図4(A)及び図4(B)に示すように、モールド準備工程S3−1で準備されるモールド30は、XY平面に平行に広がる矩形の平板状の平板部30Bと、平板部30BのZ軸負側の面の一部に形成され、XY平面に平行に広がる矩形の平板状のメサ部30Rを有している。メサ部30RのZ軸負側のパターン面30Mの全面には、回折格子15P(図14参照)のための凹凸パターン30Pが形成されている。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the mold 30 prepared in the mold preparation step S3-1 includes a rectangular flat plate portion 30B extending in parallel with the XY plane, and a flat plate portion 30B. It has a rectangular plate-like mesa portion 30R that is formed on a part of the surface on the negative side of the Z-axis and extends parallel to the XY plane. An uneven pattern 30P for the diffraction grating 15P (see FIG. 14) is formed on the entire surface of the pattern surface 30M on the Z-axis negative side of the mesa portion 30R.

凹凸パターン30Pは、本実施形態では、ライン形状とスペース形状が交互に周期的に並んだラインアンドスペース形状をなしている。具体的には、凹凸パターン30Pは、Y軸に沿って延び、それぞれX軸方向の幅及びZ軸方向の高さが同一の複数のライン部30Lと、Y軸に沿って延び、それぞれX軸方向の幅及びZ軸方向の高さが同一の複数のスペース部30Sを有しており、ライン部30Lとスペース部30Sが交互にX軸方向に配置された形状をなしている。複数のライン部30Lは、凹凸パターン30Pの凸部に対応し、複数のスペース部30Sは、凹凸パターン30Pの凹部に対応する。ライン部30LのZ軸方向の高さは、例えば100nm〜200nmとすることができる。凹凸パターン30Pの周期、即ち、一つのライン部30LのX軸方向の幅と一つのスペース部30SのX軸方向の幅の合計値は、例えば150nm〜250nmとすることができる。   In this embodiment, the concavo-convex pattern 30P has a line and space shape in which a line shape and a space shape are alternately arranged periodically. Specifically, the concavo-convex pattern 30P extends along the Y axis, extends along the Y axis, and a plurality of line portions 30L having the same width in the X axis direction and the same height in the Z axis direction, respectively. A plurality of space portions 30S having the same width in the direction and the same height in the Z-axis direction are included, and the line portions 30L and the space portions 30S are alternately arranged in the X-axis direction. The multiple line portions 30L correspond to the convex portions of the concave / convex pattern 30P, and the multiple space portions 30S correspond to the concave portions of the concave / convex pattern 30P. The height of the line portion 30L in the Z-axis direction can be set to, for example, 100 nm to 200 nm. The total value of the period of the concavo-convex pattern 30P, that is, the width in the X-axis direction of one line portion 30L and the width in the X-axis direction of one space portion 30S can be set to, for example, 150 nm to 250 nm.

凹凸パターン30PのX軸方向の幅X30Pと、Y軸方向の幅Y30Pは、仮想領域15AのX軸方向の長さ及びY軸方向の長さ(図3(B)参照)と略同一であり、例えばそれぞれ6mm及び8mmとすることができる。   The width X30P in the X-axis direction and the width Y30P in the Y-axis direction of the concavo-convex pattern 30P are substantially the same as the length of the virtual region 15A in the X-axis direction and the length in the Y-axis direction (see FIG. 3B). For example, 6 mm and 8 mm, respectively.

メサ部30RのZ軸方向の高さは、例えば15μmとすることができる。平板部30BのX軸方向の長さ及びY軸方向の長さは、例えばそれぞれ20mm〜100mm及び20mm〜100mmとすることができ、Z軸方向の厚さは、例えば1mm〜30mmとすることができる。   The height of the mesa portion 30R in the Z-axis direction can be set to 15 μm, for example. The length in the X-axis direction and the length in the Y-axis direction of the flat plate portion 30B can be set to, for example, 20 mm to 100 mm and 20 mm to 100 mm, respectively, and the thickness in the Z-axis direction can be set to, for example, 1 mm to 30 mm. it can.

モールド30は、例えば石英で構成されている。上述のような形状のモールド30は、例えば、平板状の石英基板を用意し、これをフォトリソグラフィー法でエッチングすることによって得られる。表面の平坦度が非常に高い平板状の石英基板が入手可能であるため、それを加工して形成したパターン面30Mや平板部30Bの面の平坦度も高くすることができるが、それでもパターン面30Mや平板部30Bの面にはある程度の凹凸が存在する。図4(C)は、そのような凹凸を強調したモールドの断面を示す図である。図4(C)に示すように、パターン面30Mにはある程度のZ軸方向の凹凸があるため、パターン面30Mは完全な平坦とはならず、曲面状になる。このパターン面30Mの凹凸のZ軸方向の大きさは、例えばXY平面に沿った方向6mm当たり、35nm程度存在する場合がある。そのため、凹凸パターン30Pのライン部30LのZ軸負側の先端位置は、ある程度ばらついてしまう。   The mold 30 is made of, for example, quartz. The mold 30 having the above-described shape is obtained, for example, by preparing a flat plate-like quartz substrate and etching it by a photolithography method. Since a flat quartz substrate having a very high surface flatness is available, the flatness of the surface of the pattern surface 30M and the flat plate portion 30B formed by processing it can be increased. There are some irregularities on the surface of 30M and the flat plate portion 30B. FIG. 4C is a view showing a cross section of the mold in which such unevenness is emphasized. As shown in FIG. 4C, since the pattern surface 30M has a certain degree of unevenness in the Z-axis direction, the pattern surface 30M is not completely flat but curved. The size of the unevenness of the pattern surface 30M in the Z-axis direction may be, for example, about 35 nm per 6 mm in the direction along the XY plane. For this reason, the tip position on the negative side of the Z-axis of the line portion 30L of the uneven pattern 30P varies to some extent.

(対向工程)
図5は、対向工程を示す模式的な断面の図である。図5に示すように、対向工程S3−3では、モールド30と、積層体13及び半導体層15が形成されたIII-V族半導体基板3を、ナノインプリント装置50内に入れる。ナノインプリント装置50は、モールド支持部51と基板支持部53とを備えている。また、ナノインプリント装置50は、後の工程で使用される高さ分布測定器55、57を備えている。モールド30をモールド支持部51によって支持し、III-V族半導体基板3を基板支持部53によって支持することにより、モールド30と半導体層15とがZ軸方向(第1方向)に離間するように、モールド30の凹凸パターン30Pと、半導体層15の表面15Sのうちの一部15ASとを対向させる。表面15Sのうちの一部15ASとは、複数の仮想領域15Aのうちの一つの表面を意味する。
(Opposite process)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the facing process. As shown in FIG. 5, in the facing step S <b> 3-3, the mold 30 and the group III-V semiconductor substrate 3 on which the stacked body 13 and the semiconductor layer 15 are formed are placed in the nanoimprint apparatus 50. The nanoimprint apparatus 50 includes a mold support part 51 and a substrate support part 53. In addition, the nanoimprint apparatus 50 includes height distribution measuring devices 55 and 57 used in later steps. The mold 30 is supported by the mold support 51 and the group III-V semiconductor substrate 3 is supported by the substrate support 53 so that the mold 30 and the semiconductor layer 15 are separated in the Z-axis direction (first direction). The concave / convex pattern 30P of the mold 30 and a part 15AS of the surface 15S of the semiconductor layer 15 are opposed to each other. The part 15AS of the surface 15S means one surface of the plurality of virtual regions 15A.

この対向行程が行われることにより、モールド30内のXY平面と平行な第1仮想面30Iと、III-V族半導体基板3内の第2仮想面3Iは、平行となる。   By performing this facing process, the first virtual surface 30I parallel to the XY plane in the mold 30 and the second virtual surface 3I in the III-V semiconductor substrate 3 become parallel.

(モールド高さ分布測定工程)
図6は、モールド高さ分布測定工程を示す模式的な断面の図であり、モールド30がモールド支持部51によって支持された状態を示している。図6に示すように、モールド高さ分布測定工程S3−5では、高さ分布測定器55を用いて、モールド30の凹凸パターン30Pの高さ分布を測定する。具体的には、例えば高さ分布測定器55をXY平面内で走査しながら凹凸パターン30Pにおける複数の測定点30Cまでの距離を測定することによって、直交座標系2における複数の測定点30Cの座標(X、Y、Z)をそれぞれ算出する。高さ分布測定器55としては、例えば、エアゲージ近接センサや、レーザ測長器を用いることができる。
(Mold height distribution measurement process)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the mold height distribution measurement step, and shows a state in which the mold 30 is supported by the mold support portion 51. As shown in FIG. 6, in the mold height distribution measuring step S <b> 3-5, the height distribution of the uneven pattern 30 </ b> P of the mold 30 is measured using the height distribution measuring device 55. Specifically, for example, the coordinates of the plurality of measurement points 30C in the orthogonal coordinate system 2 are measured by measuring the distance to the plurality of measurement points 30C in the uneven pattern 30P while scanning the height distribution measuring device 55 in the XY plane. (X, Y, Z) are respectively calculated. As the height distribution measuring device 55, for example, an air gauge proximity sensor or a laser length measuring device can be used.

(半導体層高さ分布測定工程)
図7は、半導体層高さ分布測定工程を示す模式的な断面の図であり、III-V族半導体基板3が基板支持部53によって支持された状態を示している。図7においては、III-V族半導体基板3の表面3Sの凹凸を強調して示している。図7に示すように、III-V族半導体基板3の表面3Sには、ある程度の凹凸が存在する。シリコン基板においては、その表面の平坦度が非常に高い基板が入手可能であるが、シリコン基板の表面の平坦度と比較すると、化合物半導体からなるIII−V族半導体基板3の表面3Sの平坦度は非常に低くなる。そのため、積層体13の表面13Sの平坦度も低くなり、半導体層15の表面15Sの平坦度も低くなる。
(Semiconductor layer height distribution measurement process)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the semiconductor layer height distribution measuring step, and shows a state where the III-V group semiconductor substrate 3 is supported by the substrate support portion 53. In FIG. 7, the unevenness of the surface 3S of the group III-V semiconductor substrate 3 is highlighted. As shown in FIG. 7, the surface 3S of the III-V group semiconductor substrate 3 has some unevenness. As the silicon substrate, a substrate having a very high surface flatness is available. Compared with the surface flatness of the silicon substrate, the flatness of the surface 3S of the group III-V semiconductor substrate 3 made of a compound semiconductor is available. Is very low. Therefore, the flatness of the surface 13S of the stacked body 13 is also lowered, and the flatness of the surface 15S of the semiconductor layer 15 is also lowered.

図7に示すように、半導体層高さ分布測定工程S3−7では、高さ分布測定器57を用いて、半導体層15の表面15Sのうち、少なくとも上述の対向工程S3−3においてモールド30の凹凸パターン30Pと対向させた半導体層15の表面15Sの上記一部15ASの高さ分布を測定する。具体的には、例えば高さ分布測定器57をXY平面内で走査しながら表面15Sの上記一部15ASにおける複数の測定点15Cまでの距離を測定することによって、直交座標系2における複数の測定点15Cの座標(X、Y、Z)をそれぞれ算出する。高さ分布測定器57による高さ分布の測定は、上述のモールド高さ分布測定工程S3−5における高さ分布測定器55による高さ分布の測定と、共通の座標系を用いて行われる。そのため、半導体層高さ分布測定工程S3−7後には、モールド30の凹凸パターン30Pと、半導体層15の表面15Sの一部15ASとの相対的な位置関係を算出することが可能となる。   As shown in FIG. 7, in the semiconductor layer height distribution measuring step S <b> 3-7, at least the above-described facing step S <b> 3-3 of the mold 30 of the surface 15 </ b> S of the semiconductor layer 15 using the height distribution measuring device 57. The height distribution of the part 15AS of the surface 15S of the semiconductor layer 15 opposed to the uneven pattern 30P is measured. Specifically, for example, by measuring the distance to the plurality of measurement points 15C in the part 15AS of the surface 15S while scanning the height distribution measuring device 57 in the XY plane, a plurality of measurements in the orthogonal coordinate system 2 is performed. The coordinates (X, Y, Z) of the point 15C are calculated. The height distribution measurement by the height distribution measuring device 57 is performed by using the common coordinate system and the height distribution measuring by the height distribution measuring device 55 in the above-described mold height distribution measuring step S3-5. Therefore, after the semiconductor layer height distribution measurement step S3-7, it is possible to calculate the relative positional relationship between the concave / convex pattern 30P of the mold 30 and the part 15AS of the surface 15S of the semiconductor layer 15.

なお、半導体層高さ分布測定工程S3−7においては、上述の対向工程S3−3においてモールド30の凹凸パターン30Pと対向させた半導体層15の表面15Sの上記一部15ASに加え、半導体層15の表面15Sの他の部分の高さ分布を測定してもよい。例えば、半導体層15の表面15S全体の高さ分布を測定することができる。高さ分布測定器57としては、高さ分布測定器55と同様に、例えば、エアゲージ近接センサや、レーザ測長器を用いることができる。なお、高さ分布測定器55と高さ分布測定器57は、同一の高さ分布測定器であってもよい。   In the semiconductor layer height distribution measuring step S3-7, in addition to the part 15AS of the surface 15S of the semiconductor layer 15 opposed to the concave / convex pattern 30P of the mold 30 in the facing step S3-3, the semiconductor layer 15 The height distribution of other portions of the surface 15S may be measured. For example, the height distribution of the entire surface 15S of the semiconductor layer 15 can be measured. As the height distribution measuring device 57, for example, an air gauge proximity sensor or a laser length measuring device can be used in the same manner as the height distribution measuring device 55. Note that the height distribution measuring device 55 and the height distribution measuring device 57 may be the same height distribution measuring device.

(樹脂層形成工程)
図8は、樹脂層形成工程を示す模式的な断面の図である。図8に示すように、樹脂層形成工程S3−9では、例えばスピン塗布法によって、半導体層15上に樹脂層17を形成する。樹脂層17としては、熱可塑性樹脂や紫外線硬化性樹脂を用いることができる。樹脂層17の厚さは、特に制限されないが、例えば0.1μm〜0.5μmとすることができる。
(Resin layer forming process)
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the resin layer forming step. As shown in FIG. 8, in the resin layer forming step S3-9, the resin layer 17 is formed on the semiconductor layer 15 by, eg, spin coating. As the resin layer 17, a thermoplastic resin or an ultraviolet curable resin can be used. The thickness of the resin layer 17 is not particularly limited, but can be, for example, 0.1 μm to 0.5 μm.

(相対位置関係決定工程)
図9は、相対位置関係決定工程を示す模式的な断面の図である。図9に示すように、相対位置関係決定工程S3−11では、モールド30内の第1仮想面30Iと、III-V族半導体基板3内の第2仮想面3Iとがなす相対角度を、対向工程S3−3直後の状態である平行から仮想的に変更すると共に、モールド30の凹凸パターン30Pを、半導体層15の表面15Sのうちの上記一部15AS上の樹脂層17Aに仮想的に押し付けた場合を想定する。例えばモールド30の凹凸パターン30Pの中心位置のXY座標と、表面15Sのうちの上記一部15ASの中心位置のXY座標を一致させながら、それらの中心位置のZ軸方向の距離を短くすると共に、第1仮想面30Iと第2仮想面3Iとがなす相対角度を変更した場合を想定する。このようにして、モールド30とIII-V族半導体基板3とを、ある相対位置関係を満たすように移動させた場合を想定する。
(Relative positional relationship determination process)
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the relative positional relationship determining step. As shown in FIG. 9, in the relative positional relationship determination step S3-11, the relative angle formed between the first virtual surface 30I in the mold 30 and the second virtual surface 3I in the III-V group semiconductor substrate 3 is opposed to each other. While changing virtually from the parallel state immediately after step S3-3, the concave / convex pattern 30P of the mold 30 was virtually pressed against the resin layer 17A on the part 15AS of the surface 15S of the semiconductor layer 15. Assume a case. For example, while making the XY coordinates of the center position of the concave / convex pattern 30P of the mold 30 coincide with the XY coordinates of the center position of the part 15AS of the surface 15S, the distance in the Z-axis direction of these center positions is shortened. A case is assumed where the relative angle formed by the first virtual surface 30I and the second virtual surface 3I is changed. In this way, it is assumed that the mold 30 and the III-V group semiconductor substrate 3 are moved so as to satisfy a certain relative positional relationship.

第1仮想面30Iと第2仮想面3Iとがなす相対角度の変更は、例えばモールド30のパターン面30Mの平均平面と、表面15Sの上記一部15ASの平均平面とが、平行になるように、又は平行に近づくように変更することで行うことができる。パターン面30Mの平均平面は、例えば、上述のモールド高さ分布測定工程S3−5で測定したモールド30の凹凸パターン30Pの高さ分布から、最小二乗法等のフィッティング法によってフィッティングした平面とすることができる。同様に、表面15Sの上記一部15ASの平均平面は、例えば、上述の半導体層高さ分布測定工程S3−7で測定した表面15Sの上記一部15ASの高さ分布から、最小二乗法等のフィッティング法によってフィッティングした平面とすることができる。   For example, the relative angle between the first virtual surface 30I and the second virtual surface 3I is changed so that the average plane of the pattern surface 30M of the mold 30 and the average plane of the part 15AS of the surface 15S are parallel to each other. Or by changing to approach parallel. The average plane of the pattern surface 30M is, for example, a plane that is fitted by a fitting method such as a least square method from the height distribution of the concave / convex pattern 30P of the mold 30 measured in the above-described mold height distribution measuring step S3-5. Can do. Similarly, the average plane of the part 15AS of the surface 15S is obtained from, for example, the least square method or the like from the height distribution of the part 15AS of the surface 15S measured in the semiconductor layer height distribution measuring step S3-7. It can be set as the plane fitted by the fitting method.

そして、上述のモールド高さ分布測定工程S3−5で測定したモールド30の凹凸パターン30Pの高さ分布、及び、半導体層高さ分布測定工程S3−7で測定した半導体層15の表面15Sの上記一部15ASの高さ分布に基づいて、凹凸パターン30Pの複数のライン部30Lに対応して形成される樹脂層17の残膜厚さR17A、R17B、R17C、R17D、R17Eのばらつき量を計算する。その後、このばらつき量が、予め定めた所定量以下であるか否かを判定する。このばらつき量が予め定めた所定量より大きい場合、モールド30とIII-V族半導体基板3との相対位置関係をさらに変更する工程と、樹脂層17の残膜厚さR17A、R17B、R17C、R17D、R17Eのばらつき量を計算する工程とを、このばらつき量が予め定めた所定量以下になるまで繰り返す。   Then, the height distribution of the concavo-convex pattern 30P of the mold 30 measured in the mold height distribution measurement step S3-5 and the surface 15S of the semiconductor layer 15 measured in the semiconductor layer height distribution measurement step S3-7. Based on the height distribution of the part 15AS, the amount of variation in the remaining film thicknesses R17A, R17B, R17C, R17D, and R17E of the resin layer 17 formed corresponding to the plurality of line portions 30L of the uneven pattern 30P is calculated. . Thereafter, it is determined whether or not the variation amount is equal to or less than a predetermined amount. If this variation amount is larger than a predetermined amount, a step of further changing the relative positional relationship between the mold 30 and the III-V semiconductor substrate 3 and the remaining film thicknesses R17A, R17B, R17C, R17D of the resin layer 17 are performed. The process of calculating the variation amount of R17E is repeated until the variation amount becomes equal to or less than a predetermined amount.

このばらつき量の所定量は、モールド30の凹凸パターン30Pの凸部のZ軸方向の高さ分布の高低差と半導体層15の表面15Sの上記一部15ASの高さ分布の高低差に応じて決定することができる。例えば、本実施形態においてライン部30LのZ軸方向の高さ分布(図4(A)参照)の高低差及び表面15Sのうちの上記一部15ASの高さ分布の高低差がそれぞれ35nm及び35nmの時、樹脂層17の残膜厚さR17A、R17B、R17C、R17D、R17Eのばらつき量の所定量は35nm〜70nmとすることができる。このようにして、このばらつき量がめ定めた所定量以下になるようなモールド30とIII-V族半導体基板3との相対位置関係を決定する。モールド30とIII-V族半導体基板3とが決定された相対位置関係を満たす場合、図9に示すように、第1仮想面30Iと第2仮想面3Iとがなす相対角度はθmとなる。本実施形態では、モールド30とIII-V族半導体基板3とが決定された相対位置関係を満たす場合、第1仮想面30IはX軸及びY軸と平行であり、第2仮想面3IはX軸とθmの角度をなしY軸と平行であるが、第2仮想面3Iは一般的にはY軸とも非平行となる。   The predetermined amount of variation depends on the height difference in the height distribution in the Z-axis direction of the protrusions of the concavo-convex pattern 30P of the mold 30 and the height difference in the height distribution of the part 15AS on the surface 15S of the semiconductor layer 15. Can be determined. For example, in this embodiment, the height difference of the line portion 30L in the Z-axis direction (see FIG. 4A) and the height difference of the part 15AS of the surface 15S are 35 nm and 35 nm, respectively. At this time, the predetermined amount of variation of the remaining film thicknesses R17A, R17B, R17C, R17D, and R17E of the resin layer 17 can be set to 35 nm to 70 nm. In this way, the relative positional relationship between the mold 30 and the group III-V semiconductor substrate 3 is determined so that the variation amount is equal to or less than the predetermined amount. When the mold 30 and the III-V group semiconductor substrate 3 satisfy the determined relative positional relationship, as shown in FIG. 9, the relative angle between the first virtual surface 30I and the second virtual surface 3I is θm. In the present embodiment, when the mold 30 and the III-V group semiconductor substrate 3 satisfy the determined relative positional relationship, the first virtual surface 30I is parallel to the X axis and the Y axis, and the second virtual surface 3I is X The second imaginary plane 3I is generally non-parallel to the Y axis, although it forms an angle of θm with the axis and is parallel to the Y axis.

(押し付け工程)
図10は、押し付け工程における断面を示す図である。図10に示すように、押し付け工程S3−13では、モールド30とIII-V族半導体基板3とが、上述の相対位置関係決定工程S3−11において決定された相対位置関係になるように、半導体層15の表面15Sの上記一部15AS上の樹脂層17Aにモールド30の凹凸パターン30Pを押し付ける。これは具体的には、以下のようにして行うことができる。
(Pressing process)
FIG. 10 is a view showing a cross section in the pressing step. As shown in FIG. 10, in the pressing step S3-13, the mold 30 and the III-V group semiconductor substrate 3 are arranged so as to have the relative positional relationship determined in the above-described relative positional relationship determining step S3-11. The uneven pattern 30P of the mold 30 is pressed against the resin layer 17A on the part 15AS of the surface 15S of the layer 15. Specifically, this can be performed as follows.

まず、モールド30の凹凸パターン30Pの中心位置のXY座標と、表面15Sのうちの上記一部15ASの中心位置のXY座標を一致させる。そして、第1仮想面30Iと第2仮想面3Iとがなす相対角度がθmとなるように、モールド支持部51と基板支持部53の少なくともいずれかを傾ける。図10では、基板支持部53のみを傾けることにより、第1仮想面30Iと第2仮想面3Iとがなす相対角度をθmとした状態を示している。モールド支持部51と基板支持部53は公知の方法によって所定角度傾けることができる。例えば、モールド支持部51と基板支持部53に接続されたステッピングモーターやピエゾアクチュエーターによってモールド支持部51と基板支持部53を所定角度傾けることができる。   First, the XY coordinates of the center position of the uneven pattern 30P of the mold 30 are matched with the XY coordinates of the center position of the part 15AS of the surface 15S. Then, at least one of the mold support portion 51 and the substrate support portion 53 is tilted so that the relative angle formed by the first virtual surface 30I and the second virtual surface 3I is θm. FIG. 10 shows a state in which the relative angle formed by the first virtual surface 30I and the second virtual surface 3I is θm by tilting only the substrate support portion 53. The mold support part 51 and the substrate support part 53 can be inclined at a predetermined angle by a known method. For example, the mold support 51 and the substrate support 53 can be inclined at a predetermined angle by a stepping motor or a piezoelectric actuator connected to the mold support 51 and the substrate support 53.

次に、第1仮想面30Iと第2仮想面3Iとがなす相対角度をθmに保ったまま、モールド30をZ軸負側に移動させて、上記一部15AS上の樹脂層17Aにモールド30の凹凸パターン30Pを押し付ける。このようにして、モールド30とIII-V族半導体基板3とが上述の相対位置関係決定工程S3−11において決定された相対位置関係になるように、上記一部15AS上の樹脂層17Aにモールド30の凹凸パターン30Pを押し付けることができる。なお、樹脂層17として熱可塑性樹脂を用いた場合、樹脂層17Aにモールド30の凹凸パターン30Pを押し付ける前に、樹脂層17Aをそのガラス転移温度以上に加熱する。   Next, the mold 30 is moved to the Z-axis negative side while maintaining the relative angle formed between the first virtual surface 30I and the second virtual surface 3I at θm, and the mold 30 is formed on the resin layer 17A on the part 15AS. The concave / convex pattern 30P is pressed. In this way, the mold 30 and the III-V group semiconductor substrate 3 are molded on the resin layer 17A on the part 15AS so that the relative positional relationship determined in the above-described relative positional relationship determining step S3-11 is achieved. Thirty uneven patterns 30P can be pressed. In the case where a thermoplastic resin is used as the resin layer 17, the resin layer 17A is heated to the glass transition temperature or higher before pressing the concave / convex pattern 30P of the mold 30 onto the resin layer 17A.

上記一部15AS上の樹脂層17Aにモールド30の凹凸パターン30Pを押し付ける際には、モールド30と半導体層15とが接触しないようにすることが好ましい。これにより、モールド30を樹脂層17Aに押し付けた際、モールド30と半導体層15の間にある樹脂層17は、モールド30から半導体層15やIII-V族半導体基板3に伝わる圧力を緩和する緩衝層として機能する。その結果、半導体層15やIII-V族半導体基板3に伝わる圧力によって、半導体層15やIII-V族半導体基板3に転位等の結晶欠陥が生じるのを抑制することができる。   When pressing the concave / convex pattern 30P of the mold 30 against the resin layer 17A on the part 15AS, it is preferable that the mold 30 and the semiconductor layer 15 do not come into contact with each other. Thus, when the mold 30 is pressed against the resin layer 17A, the resin layer 17 between the mold 30 and the semiconductor layer 15 is a buffer that relaxes the pressure transmitted from the mold 30 to the semiconductor layer 15 and the III-V group semiconductor substrate 3. Acts as a layer. As a result, it is possible to suppress the occurrence of crystal defects such as dislocations in the semiconductor layer 15 or the III-V group semiconductor substrate 3 due to the pressure transmitted to the semiconductor layer 15 or the III-V group semiconductor substrate 3.

また、半導体層15の表面15Sの上記一部15AS上の樹脂層17Aにモールド30の凹凸パターン30Pを押し付ける際の最大圧力は、0.01MPa以上、1MPa以下であることが好ましい。この最大圧力が0.01MPa以上であれば、硬化前の樹脂を押し広げて、樹脂の不要分を凹凸パターン30Pと半導体層15ASの間から押し出すことができるからであり、1MPa以下であれば、半導体層15やIII-V族半導体基板3に転位等の結晶欠陥が生じるのを抑制することができるからである。   The maximum pressure when pressing the concave / convex pattern 30P of the mold 30 against the resin layer 17A on the part 15AS of the surface 15S of the semiconductor layer 15 is preferably 0.01 MPa or more and 1 MPa or less. If this maximum pressure is 0.01 MPa or more, the uncured resin can be spread and the unnecessary portion of the resin can be pushed out between the concave / convex pattern 30P and the semiconductor layer 15AS. This is because the occurrence of crystal defects such as dislocations in the semiconductor layer 15 and the III-V group semiconductor substrate 3 can be suppressed.

(硬化工程)
次に、上記一部15AS上の樹脂層17Aにモールド30の凹凸パターン30Pを押し付けた状態で、半導体層15の表面15Sの上記一部15AS上の樹脂層17Aを硬化させる。これは、樹脂層17として紫外線硬化性樹脂を用いた場合、上記一部15AS上の樹脂層17Aに紫外線を照射することにより行うことができ、樹脂層17として熱可塑性樹脂を用いた場合、半導体層15の表面15Sの上記一部15AS上の樹脂層17Aの温度をそのガラス転移温度以下とすることにより行うことができる。
(Curing process)
Next, the resin layer 17A on the part 15AS of the surface 15S of the semiconductor layer 15 is cured in a state where the uneven pattern 30P of the mold 30 is pressed against the resin layer 17A on the part 15AS. This can be performed by irradiating the resin layer 17A on the part 15AS with ultraviolet rays when an ultraviolet curable resin is used as the resin layer 17, and when a thermoplastic resin is used as the resin layer 17, a semiconductor. This can be done by setting the temperature of the resin layer 17A on the part 15AS of the surface 15S of the layer 15 to the glass transition temperature or lower.

(離間工程)
図11は、離間工程における断面を示す図である。図11に示すように、離間工程S3−17では、上記硬化工程後にモールド30と樹脂層17とを離間させる。これにより、半導体層15の表面15Sの上記一部15ASには、モールド30の凹凸パターン30Pが転写される。このようにして、上記一部15AS上の樹脂層17Aに、ラインアンドスペースパターン17Pが形成される。
(Separation process)
FIG. 11 is a diagram showing a cross section in the separation step. As shown in FIG. 11, in the separation step S3-17, the mold 30 and the resin layer 17 are separated after the curing step. As a result, the uneven pattern 30P of the mold 30 is transferred to the part 15AS of the surface 15S of the semiconductor layer 15. Thus, the line and space pattern 17P is formed in the resin layer 17A on the part 15AS.

(判定工程)
図12は、判定工程における断面を示す図である。図12に示すように、判定工程S3−19では、半導体層15の表面15の他の一部15ASに、ナノインプリントを行う領域が残っているか否かを判定する。そのような領域が残っている場合、次にナノインプリントを行うべき表面15の他の一部15ASについて、上述の相対位置関係決定工程S3−11と、押し付け工程S3−13と、硬化工程S3−15と、離間工程S3−17をこの順に行う。なお、次にナノインプリントを行うべき表面15の他の一部15ASについて、上述の半導体層高さ分布測定工程S3−7において高さ分布の測定を行っていない場合、相対位置関係決定工程S3−11の前に、次にナノインプリントを行うべき表面15の他の一部15ASについて半導体層高さ分布測定工程S3−7を行う。このようにして、表面15Sの他の一部15AS上の樹脂層17Aのそれぞれについて、ラインアンドスペースパターン17Pを形成する。
(Judgment process)
FIG. 12 is a diagram illustrating a cross-section in the determination process. As shown in FIG. 12, in the determination step S3-19, it is determined whether or not a region for performing nanoimprinting remains in the other part 15AS of the surface 15 of the semiconductor layer 15. When such a region remains, for the other part 15AS of the surface 15 to be nanoimprinted next, the above-described relative positional relationship determining step S3-11, pressing step S3-13, and curing step S3-15 Then, the separation step S3-17 is performed in this order. When the other portion 15AS of the surface 15 to be nanoimprinted next is not measured for the height distribution in the semiconductor layer height distribution measuring step S3-7, the relative positional relationship determining step S3-11 is performed. Before, semiconductor layer height distribution measurement step S3-7 is performed on the other part 15AS of the surface 15 to be nanoimprinted next. In this way, the line and space pattern 17P is formed for each of the resin layers 17A on the other part 15AS of the surface 15S.

(回折格子形成工程)
図13は、回折格子形成工程における断面を示す図である。図13に示すように、回折格子形成工程S3−21では、例えば反応性イオンエッチング法によって、樹脂層17をマスクとして半導体層15をエッチングする。すると、樹脂層17のうち残膜の厚さが薄い領域ほど、その下の半導体層15は早く露出して深くエッチングされる。これにより、半導体層15には、樹脂層17のラインアンドスペース形状が転写されて回折格子15Pが形成される。回折格子15P形成後に残った樹脂層17は、次の工程に移る前に、例えば反応性プラズマエッチング等により除去される。
(Diffraction grating forming process)
FIG. 13 is a view showing a cross section in the diffraction grating forming step. As shown in FIG. 13, in the diffraction grating formation step S3-21, the semiconductor layer 15 is etched by the reactive ion etching method, for example, using the resin layer 17 as a mask. Then, the region of the resin layer 17 where the remaining film is thinner is exposed earlier and the semiconductor layer 15 underneath is etched deeper. Thereby, the line and space shape of the resin layer 17 is transferred to the semiconductor layer 15 to form a diffraction grating 15P. The resin layer 17 remaining after forming the diffraction grating 15P is removed by, for example, reactive plasma etching or the like before proceeding to the next step.

これらの工程の後に、図14に示すように、例えば有機金属気相成長法によって、回折格子15Pを形成した半導体層15上に埋め込み層21を形成する。埋め込み層21は回折格子15Pを埋め込んでいる。また、埋め込み層21は、第2導電型の例えばInP等のIII−V族化合物半導体からなる。埋め込み層21は、半導体層15と同様の材料から構成されていてもよいし、異なる材料から構成されていてもよい。半導体層15と埋め込み層21とで、第2クラッド層23となる。   After these steps, as shown in FIG. 14, a buried layer 21 is formed on the semiconductor layer 15 on which the diffraction grating 15P is formed, for example, by metal organic vapor phase epitaxy. The buried layer 21 embeds the diffraction grating 15P. The buried layer 21 is made of a second conductivity type III-V group compound semiconductor such as InP. The buried layer 21 may be made of the same material as the semiconductor layer 15 or may be made of a different material. The semiconductor layer 15 and the buried layer 21 form the second cladding layer 23.

その後、第2クラッド層23、第2光閉じ込め層11、活性層9、第1光閉じ込め層7、及び第1クラッド層5をウェットエッチングすることにより半導体メサを形成する。さらに、その半導体メサを埋め込むメサ埋め込み層31を形成した後、メサ埋め込み層31及び第2クラッド層23上に第3クラッド層25を形成する。メサ埋め込み層31は、例えばFeがドープされたInP等の半絶縁性III-V族化合物半導体からなる。メサ埋め込み層31は、第1導電型のInP等からなるIII-V族化合物半導体層及び第2導電型のInP等からなるIII-V族化合物半導体層とが積層された積層構造を有してもよい。第3クラッド層25は、例えば第2導電型のInP等のIII-V族化合物半導体からなる。なお、第3クラッド層25を形成しなくてもよい。その後、第3クラッド層25上に、コンタクト層27及び上部電極29をこの順に形成する。コンタクト層27は、例えば第2導電型のGaInAs等のIII-V族化合物半導体からなる。上部電極29は、例えばTi/Pt/Auからなる積層構造を有する。また、III-V族半導体基板3の裏面上に下部電極33を形成する。下部電極33は、例えばAuGeNi合金からなる。上述の各工程を経ることによって、回折格子15Pを有する分布帰還型半導体レーザ40を製造することができる。   Thereafter, the second cladding layer 23, the second optical confinement layer 11, the active layer 9, the first optical confinement layer 7, and the first cladding layer 5 are wet-etched to form a semiconductor mesa. Further, after the mesa buried layer 31 for embedding the semiconductor mesa is formed, the third cladding layer 25 is formed on the mesa buried layer 31 and the second cladding layer 23. The mesa buried layer 31 is made of, for example, a semi-insulating III-V compound semiconductor such as InP doped with Fe. The mesa buried layer 31 has a laminated structure in which a III-V group compound semiconductor layer made of a first conductivity type InP or the like and a III-V group compound semiconductor layer made of a second conductivity type InP or the like are laminated. Also good. The third cladding layer 25 is made of a III-V group compound semiconductor such as second conductivity type InP, for example. Note that the third cladding layer 25 may not be formed. Thereafter, the contact layer 27 and the upper electrode 29 are formed in this order on the third cladding layer 25. The contact layer 27 is made of a III-V group compound semiconductor such as a second conductivity type GaInAs, for example. The upper electrode 29 has a laminated structure made of, for example, Ti / Pt / Au. Further, the lower electrode 33 is formed on the back surface of the III-V group semiconductor substrate 3. The lower electrode 33 is made of, for example, an AuGeNi alloy. Through the above steps, the distributed feedback semiconductor laser 40 having the diffraction grating 15P can be manufactured.

上述のような本実施形態の分布帰還型半導体レーザ40の製造方法によれば、半導体層15の表面15Sの一部15AS上の樹脂層17Aにモールド30の凹凸パターン30Pを実際に押し付ける前に、第1仮想面30Iと第2仮想面3Iとがなす相対角度を変更すると共に、モールド30の凹凸パターン30Pを半導体層15の表面15Sの一部15AS上の樹脂層17Aに押し付けた場合を仮想し、その際に樹脂層17の残膜厚さR17A、R17B、R17C、R17D、R17Eのばらつきが所定量以下となるようなモールド30とIII-V族半導体基板3との相対位置関係を求めている(図9参照)。その後、モールド30とIII-V族半導体基板3がそのような相対位置関係になるように、モールド30の凹凸パターン30Pを半導体層15の表面15Sの一部15AS上の樹脂層17Aに押し付けている(図10参照)。   According to the method of manufacturing the distributed feedback semiconductor laser 40 of the present embodiment as described above, before the concave / convex pattern 30P of the mold 30 is actually pressed against the resin layer 17A on the part 15AS of the surface 15S of the semiconductor layer 15, It is assumed that the relative angle formed by the first virtual surface 30I and the second virtual surface 3I is changed, and the uneven pattern 30P of the mold 30 is pressed against the resin layer 17A on the part 15AS of the surface 15S of the semiconductor layer 15. In this case, the relative positional relationship between the mold 30 and the III-V group semiconductor substrate 3 is obtained so that the variation of the remaining film thicknesses R17A, R17B, R17C, R17D, and R17E of the resin layer 17 becomes a predetermined amount or less. (See FIG. 9). Thereafter, the concave / convex pattern 30P of the mold 30 is pressed against the resin layer 17A on the part 15AS of the surface 15S of the semiconductor layer 15 so that the mold 30 and the III-V group semiconductor substrate 3 have such a relative positional relationship. (See FIG. 10).

例えば、仮に上述の実施形態において第1仮想面30Iと第2仮想面3Iとが平行な状態のまま、モールド30の凹凸パターン30Pを半導体層15の表面15Sの一部15AS上の樹脂層17Aに押し付けると、III-V族半導体基板3の表面3Sの高さ分布に起因して、樹脂層17の残膜厚さR17A、R17B、R17C、R17D、R17Eのばらつきは大きくなってしまう。それに対して、上述の実施形態では、モールド30の凹凸パターン30Pを半導体層15の表面15Sの一部15AS上の樹脂層17Aに押し付けたと想定した場合の樹脂層17の残膜厚さR17A、R17B、R17C、R17D、R17Eのばらつきが所定量以下となるようなモールド30とIII-V族半導体基板3がそのような相対位置関係を決定することにより、半導体層15の表面15Sの一部15ASについて、局所的に凹凸パターン30Pとの平行化を仮想的に行っている。   For example, in the above-described embodiment, the concave / convex pattern 30P of the mold 30 is applied to the resin layer 17A on the part 15AS of the surface 15S of the semiconductor layer 15 while the first virtual surface 30I and the second virtual surface 3I are in parallel. When pressed, due to the height distribution of the surface 3S of the III-V semiconductor substrate 3, the variations in the remaining film thicknesses R17A, R17B, R17C, R17D, and R17E of the resin layer 17 become large. On the other hand, in the above-described embodiment, the remaining film thicknesses R17A and R17B of the resin layer 17 when it is assumed that the uneven pattern 30P of the mold 30 is pressed against the resin layer 17A on the part 15AS of the surface 15S of the semiconductor layer 15. , R17C, R17D, R17E, and the mold 30 and the III-V group semiconductor substrate 3 determine such a relative positional relationship with respect to a part 15AS of the surface 15S of the semiconductor layer 15 so that the variation thereof becomes a predetermined amount or less. In addition, parallelization with the concave / convex pattern 30P is virtually performed locally.

そのため、III-V族半導体基板3の表面3Sに高さ分布があっても、実際に形成される樹脂層の残膜の厚さR17A、R17B、R17C、R17D、R17Eのばらつきを所定量以下とすることができる。その結果、回折格子15Pの形状のばらつきを低減させることが可能である(図13及び図14参照)。   Therefore, even if there is a height distribution on the surface 3S of the III-V group semiconductor substrate 3, the variation of the residual film thickness R17A, R17B, R17C, R17D, R17E of the actually formed resin layer is less than a predetermined amount. can do. As a result, variation in the shape of the diffraction grating 15P can be reduced (see FIGS. 13 and 14).

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。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.

例えば、上述の実施形態では、回折格子15Pを第2クラッド層23内に形成したが、他の半導体層、例えば、第1クラッド層5内に回折格子15Pを形成してもよい(図14参照)。   For example, in the above-described embodiment, the diffraction grating 15P is formed in the second cladding layer 23. However, the diffraction grating 15P may be formed in another semiconductor layer, for example, the first cladding layer 5 (see FIG. 14). ).

また、上述の実施形態では、微細構造として回折格子15Pを有する分布帰還型半導体レーザの製造方法について説明したが、微細構造は、例えば、2次元フォトニック結晶等であってもよい。   In the above-described embodiment, the method of manufacturing the distributed feedback semiconductor laser having the diffraction grating 15P as the fine structure has been described. However, the fine structure may be, for example, a two-dimensional photonic crystal.

また、本発明は、微細構造として2次元フォトニック結晶を有する発光ダイオード、面発光レーザ、又は、光導波路の製造方法に適用することも可能である。   The present invention can also be applied to a method of manufacturing a light emitting diode, a surface emitting laser, or an optical waveguide having a two-dimensional photonic crystal as a fine structure.

3・・・III-V族半導体基板、3I・・・第2仮想面、15・・・半導体層、15S・・・半導体層の表面、15AS・・・半導体層の表面の一部、17・・・樹脂層、30・・・モールド、30P・・・モールドの凹凸パターン、30I・・・第1仮想面、40・・・分布帰還型半導体レーザ(III-V族半導体光デバイス)、R17A、R17B、R17C、R17D、R17E・・・樹脂層の残膜厚さ、S1・・・半導体層形成工程、S3・・・ナノインプリント工程、S3−1・・・モールド準備工程、S3−3・・・対向工程、S3−5・・・モールド高さ分布測定工程、S3−7・・・半導体層高さ分布測定工程、S3−9・・・樹脂層形成工程、S3−11・・・相対位置関係決定工程、S3−13・・・押し付け工程、S3−15・・・硬化工程、S3−17・・・離間工程、S3−19・・・繰り返し工程、S3−21・・・回折格子形成工程。   3 ... III-V semiconductor substrate, 3I ... second virtual surface, 15 ... semiconductor layer, 15S ... surface of the semiconductor layer, 15AS ... part of the surface of the semiconductor layer, ..Resin layer, 30... Mold, 30P... Concavity and convexity pattern of mold, 30I... First virtual surface, 40... Distributed feedback semiconductor laser (III-V semiconductor optical device), R17A, R17B, R17C, R17D, R17E ... residual film thickness of resin layer, S1 ... semiconductor layer forming step, S3 ... nanoimprint step, S3-1 ... mold preparation step, S3-3 ... Opposing step, S3-5 ... mold height distribution measuring step, S3-7 ... semiconductor layer height distribution measuring step, S3-9 ... resin layer forming step, S3-11 ... relative positional relationship Determination step, S3-13 ... Pressing step, S3-15 ··· Curing step, S3-17 ··· Separating step, S3-19 ··· Repeating step, S3-21 ··· Diffraction grating forming step.

Claims (4)

III-V族半導体基板上に半導体層を形成する工程と、
ナノインプリント法によって前記半導体層に微細構造を形成するナノインプリント工程と、
を有し、
前記ナノインプリント工程は、
前記微細構造のための凹凸パターンを有するモールドを準備する工程と、
前記モールドと前記半導体層とが離間するように、前記モールドの前記凹凸パターンと前記半導体層の表面の一部とを対向させる対向工程と、
前記モールドの前記凹凸パターンの高さ分布を測定するモールド高さ分布測定工程と、
前記半導体層の前記表面の前記一部の高さ分布を測定する半導体層高さ分布測定工程と、
前記半導体層上に樹脂層を形成する工程と、
前記モールド高さ分布測定工程及び前記半導体層高さ分布測定工程の後に、前記モールドの前記凹凸パターンを前記半導体層の前記表面の前記一部上の前記樹脂層に仮想的に押し付けた場合に、前記凹凸パターンの凸部に対応して形成される前記樹脂層の残膜厚さのばらつきを、前記モールドの前記凹凸パターンの前記高さ分布及び前記半導体層の前記表面の前記一部の前記高さ分布に基づいて計算することにより、当該残膜厚さのばらつき量が所定量以下となるような前記モールドと前記III-V族半導体基板との相対位置関係を決定する相対位置関係決定工程と、
前記モールドと前記III-V族半導体基板が、前記相対位置関係決定工程において決定された前記相対位置関係になるように、前記半導体層の前記表面の前記一部上の前記樹脂層に前記モールドの前記凹凸パターンを押し付ける押し付け工程と、
前記モールドを前記樹脂層に押し付けた状態で、前記半導体層の前記表面の前記一部上の前記樹脂層を硬化させる硬化工程と、
前記硬化工程の後に、前記モールドと前記樹脂層とを離間させる離間工程と、
前記離間工程の後に、前記樹脂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微細構造を形成する工程と、
を含むことを特徴とするIII-V族半導体光デバイスの製造方法。
Forming a semiconductor layer on a III-V semiconductor substrate;
A nanoimprint process for forming a fine structure in the semiconductor layer by a nanoimprint method; and
Have
The nanoimprint process includes:
Preparing a mold having a concavo-convex pattern for the fine structure;
An opposing step of opposing the concavo-convex pattern of the mold and a part of the surface of the semiconductor layer so that the mold and the semiconductor layer are separated from each other;
A mold height distribution measuring step for measuring the height distribution of the uneven pattern of the mold;
A semiconductor layer height distribution measuring step for measuring the height distribution of the part of the surface of the semiconductor layer;
Forming a resin layer on the semiconductor layer;
After the mold height distribution measurement step and the semiconductor layer height distribution measurement step, when the uneven pattern of the mold is virtually pressed against the resin layer on the part of the surface of the semiconductor layer, Variations in the residual film thickness of the resin layer formed corresponding to the convex portions of the concave / convex pattern are obtained by calculating the height distribution of the concave / convex pattern of the mold and the height of the part of the surface of the semiconductor layer. A relative positional relationship determining step for determining a relative positional relationship between the mold and the group III-V semiconductor substrate such that a variation amount of the residual film thickness is equal to or less than a predetermined amount by calculating based on a thickness distribution; ,
The mold and the group III-V semiconductor substrate have the relative positional relationship determined in the relative positional relationship determination step so that the mold is placed on the resin layer on the part of the surface of the semiconductor layer. A pressing step of pressing the uneven pattern;
A curing step of curing the resin layer on the part of the surface of the semiconductor layer with the mold pressed against the resin layer;
After the curing step, a separation step of separating the mold and the resin layer,
Forming the microstructure in the semiconductor layer by etching the semiconductor layer using the resin layer as a mask after the separating step;
A method for producing a group III-V semiconductor optical device, comprising:
前記押し付け工程において、前記モールドと前記半導体層とが接触しないように、前記モールドを前記樹脂層に押し付けることを特徴とする請求項1に記載のIII-V族半導体光デバイスの製造方法。   The method of manufacturing a group III-V semiconductor optical device according to claim 1, wherein, in the pressing step, the mold is pressed against the resin layer so that the mold and the semiconductor layer do not contact each other. 前記押し付け工程において、前記モールドを前記樹脂層に押し付ける際の最大圧力は、0.01MPa以上、1MPa以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のIII-V族半導体光デバイスの製造方法。   3. The group III-V semiconductor optical device according to claim 1, wherein in the pressing step, a maximum pressure when pressing the mold against the resin layer is 0.01 MPa or more and 1 MPa or less. 4. Method. 前記微細構造は、回折格子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III-V族半導体光デバイスの製造方法。
The method for manufacturing a group III-V semiconductor optical device according to claim 1, wherein the microstructure is a diffraction grating.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106463343A (en) * 2014-04-30 2017-02-22 Ev 集团 E·索尔纳有限责任公司 Method and device for evening out a substrate stack
JP2017162930A (en) * 2016-03-08 2017-09-14 東芝メモリ株式会社 Imprint method, imprint device and computer program for control thereof
CN107922183A (en) * 2015-09-30 2018-04-17 富士胶片株式会社 The production method of mold, the manufacture method of pattern sheet material, the production method of electroforming mould and used electroforming mould mold production method
KR20190100044A (en) * 2018-02-19 2019-08-28 캐논 가부시끼가이샤 Imprint apparatus, planarized layer forming apparatus, forming apparatus, control method, and method of manufacturing article

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106463343A (en) * 2014-04-30 2017-02-22 Ev 集团 E·索尔纳有限责任公司 Method and device for evening out a substrate stack
CN107922183A (en) * 2015-09-30 2018-04-17 富士胶片株式会社 The production method of mold, the manufacture method of pattern sheet material, the production method of electroforming mould and used electroforming mould mold production method
CN107922183B (en) * 2015-09-30 2022-09-13 富士胶片株式会社 Method for manufacturing mold, method for manufacturing pattern sheet, method for manufacturing electroformed mold, and method for manufacturing mold using electroformed mold
JP2017162930A (en) * 2016-03-08 2017-09-14 東芝メモリ株式会社 Imprint method, imprint device and computer program for control thereof
KR20190100044A (en) * 2018-02-19 2019-08-28 캐논 가부시끼가이샤 Imprint apparatus, planarized layer forming apparatus, forming apparatus, control method, and method of manufacturing article
KR102489776B1 (en) 2018-02-19 2023-01-18 캐논 가부시끼가이샤 Imprint apparatus, planarized layer forming apparatus, forming apparatus, control method, and method of manufacturing article

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