CN114825046B - 一种半导体发光结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种半导体发光结构及其制备方法，半导体发光结构的制备方法包括：在半导体衬底层上依次形成初始下波导层、初始有源层、初始上波导层、初始上限制层和初始接触层；对初始接触层和初始上限制层进行刻蚀，以使初始接触层形成接触层，使初始上限制层形成上限制层；以上限制层和接触层为掩膜，对初始上波导层、初始有源层和初始下波导层进行刻蚀，以使上波导层形成上波导层，使有源层形成有源层，使下波导层形成下波导层，下波导层、有源层和上波导层的侧壁相对于接触层和上限制层的侧壁向内凹进；在接触层上形成正面电极层。所述方法能兼顾窄的有源层、正面电极与接触层的接触性能较好。

Description

一种半导体发光结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种半导体发光结构及其制备方法。
背景技术
发光半导体器件是以一定的半导体材料作为工作物质而产生受激发射作用的器件，其工作原理是：通过一定的激励方式，实现非平衡载流子的粒子数反转，产生受激发射作用。因发光半导体器件体积小、电光转换效率高，其被广泛的使用。
目前，现有技术无法兼顾窄的有源层、与正面电极和接触层的接触性能较好。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中无法兼顾窄的有源层、与正面电极和接触层的接触性能较好的问题，从而提供一种半导体发光结构及其制备方法。
本发明提供一种半导体发光结构的制备方法，包括：提供半导体衬底层；在所述半导体衬底层上依次形成初始下波导层、初始有源层、初始上波导层、初始上限制层和初始接触层；对所述初始接触层和所述初始上限制层进行刻蚀，以使所述初始接触层形成接触层，使所述初始上限制层形成上限制层；以所述上限制层和所述接触层为掩膜，对所述初始上波导层、初始有源层和初始下波导层进行刻蚀，以使初始上波导层形成上波导层，使初始有源层形成有源层，使初始下波导层形成下波导层，所述下波导层、有源层和上波导层的侧壁相对于所述接触层和上限制层的侧壁向内凹进；在所述接触层上形成正面电极层。
可选的，还包括：在形成所述正面电极层之前，在所述半导体衬底层上形成覆盖所述上波导层、有源层、下波导层、上限制层和接触层的侧壁的绝缘外延层，所述绝缘外延层的热导率大于所述有源层的热导率。
可选的，所述绝缘外延层的热导率与所述有源层的热导率的比值为30~70。
可选的，还包括：在形成初始下波导层、初始有源层、初始上波导层、初始上限制层和初始接触层之前，在所述半导体衬底层上形成下限制层；所述下波导层、有源层和上波导层位于部分所述下限制层上；所述绝缘外延层还位于所述下限制层上。
可选的，还包括：在所述绝缘外延层和部分所述接触层上形成钝化层，所述钝化层暴露出有源层上方的接触层；在所述接触层上形成正面电极层的步骤为：在所述钝化层暴露的接触层上形成正面电极层。
可选的，对所述初始接触层和所述初始上限制层进行刻蚀的工艺为各向异性刻蚀工艺，参数包括：采用的刻蚀溶液包括HCl和CH3COOH的混合溶液，HCl与CH3COOH的摩尔比为1:1~1:10。
可选的，对所述初始上波导层、初始有源层和初始下波导层进行刻蚀的步骤中，对初始上波导层、初始有源层和初始下波导层的刻蚀速率与对上限制层和所述接触层的刻蚀速率之比为50~1000。
可选的，所述初始上波导层的材料为InGaAs，所述初始有源层的材料包括InGaAs和InAlAs中的一种或者两种的组合，所述初始下波导层的材料为InGaAs；对所述初始上波导层、初始有源层和初始下波导层进行刻蚀的工艺参数包括：采用的刻蚀溶液包括HBr和HNO3的混合溶液，HBr和HNO3的摩尔比为0.2~10。
可选的，对所述初始上波导层、初始有源层和初始下波导层进行刻蚀之前，对刻蚀所述初始上波导层、初始有源层和初始下波导层采用的刻蚀溶液进行静置处理，所述静置处理的时间为5天-10天。
可选的，还包括：对所述初始接触层和所述初始上限制层进行刻蚀之前，还包括：在部分所述初始接触层上形成掩膜层；对所述初始接触层和所述初始上限制层进行刻蚀的步骤为：以所述掩膜层为掩膜对所述初始接触层和所述初始上限制层进行刻蚀；在形成所述绝缘外延层之后，去除所述掩膜层。
可选的，形成所述绝缘外延层的步骤包括：进行升温步骤，在进行所述升温步骤中通入保护气体；进行升温步骤之后，在腔室内通入反应气体以形成绝缘外延层。
可选的，所述有源层的材料、所述上波导层和所述下波导层的材料中均具有砷原子，所述绝缘外延层的材料包括掺杂Fe的InP；所述保护气体包括PH3保护气体和AsH3保护气体，所述AsH3保护气体的流量远小于所述PH3保护气体的流量。
可选的，所述AsH3保护气体的流量占据所述PH3保护气体的流量的0.01%~1%。
可选的，所述升温步骤将温度升高至550摄氏度~650摄氏度。
可选的，还包括：在形成所述绝缘外延层之前，至少对所述有源层的侧壁进行原位腐蚀处理，所述原位腐蚀处理的参数包括：CBr4和CCl4的混合气体，CBr4的流量为10sccm~100sccm，CCl4的流量为10sccm~100sccm，侧壁刻蚀深度为1nm-10nm。
本发明提供一种半导体发光结构，包括：半导体衬底层；位于所述半导体衬底层上依次层叠的下波导层、有源层、上波导层、上限制层和接触层，所述下波导层、有源层和上波导层的侧壁相对于所述接触层和上限制层的侧壁向内凹进；位于所述接触层上的正面电极层。
可选的，还包括：位于所述半导体衬底层上且覆盖所述上波导层、有源层、下波导层、上限制层和接触层的侧壁的绝缘外延层，所述绝缘外延层的热导率大于所述有源层的热导率。
可选的，所述绝缘外延层的材料包括掺杂Fe的InP。
可选的，覆盖所述有源层的侧壁的所述绝缘外延层的宽度为50μm~400μm。
可选的，所述有源层的宽度为0.5μm~15μm。
可选的，所述下波导层、有源层和上波导层的侧壁相对于接触层和上限制层的侧壁凹进的深度为所述下波导层、有源层和上波导层的总厚度的1倍-3倍。
可选的，所述上波导层、有源层和下波导层的总厚度小于所述上限制层的厚度。
本发明技术方案具有以下有益效果：
本发明技术方案提供的半导体发光结构的制备方法，以所述上限制层和所述接触层为掩膜，对所述初始上波导层、初始有源层和初始下波导层进行刻蚀，以使初始上波导层形成上波导层，使初始有源层形成有源层，使初始下波导层形成下波导层，所述下波导层、有源层和上波导层的侧壁相对于所述接触层和上限制层的侧壁向内凹进。由于下波导层、有源层和上波导层的侧壁相对于所述接触层和上限制层的侧壁向内凹进，因此有源层的尺寸小于接触层的宽度，这样有源层的宽度能相对做的较小，有源层的宽度相对较小的目的是为了增加有源层的侧面散热能力，降低有源层在工作过程中的结温，能提高光电转换效率。其次，在有源层的尺寸相对较小的基础上，所述接触层的宽度尺寸较大，因此接触层和正面电极层的接触面积较大，这样使得接触层和正面电极层的接触性能较好，接触电阻降低。
进一步，在形成所述正面电极层之前，在所述半导体衬底层上形成覆盖所述上波导层、有源层、下波导层、上限制层和接触层的侧壁的绝缘外延层，所述绝缘外延层的热导率大于所述有源层的热导率。绝缘外延层的形成能为形成正面电极层提供平坦的工艺表面，这样使得正面电极层的制备较为容易。其次，由于绝缘外延层的热导率大于所述有源层的热导率，因此绝缘外延层能将有源层中的热量及时导出，保证有源层在工作过程中的结温较低。
进一步，在形成所述绝缘外延层之前，至少对所述有源层的侧壁进行原位腐蚀处理，这样使得有源层的侧壁表面的氧化层被去除，这样利于绝缘外延层的生长成核。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1至图4为一种半导体发光结构制备过程的结构示意图；
图5至图11为本发明一实施例的半导体发光结构制备过程的结构示意图。
具体实施方式
一种半导体发光结构的制备方法包括：参考图1，提供衬底层100；在所述衬底层100上依次形成下限制层110、下波导层120、有源层130、上波导层140和上限制层150和接触层160；参考图1，在部分所述接触层160上形成掩膜层170，所述掩膜层170暴露出部分接触层160；参考图2，以所述掩膜层170为掩膜对接触层160和上限制层150进行第一各项异性刻蚀；参考图3,以所述掩膜层170为掩膜对上波导层140、有源层130、下波导层120和下限制层110进行第二各项同性刻蚀；参考图4，去除所述掩膜层170；在下限制层、下波导层、有源层、上波导层和上限制层和接触层的侧壁以及接触层的部分顶部表面形成绝缘层（未图示）；在绝缘层暴露出的接触层的表面形成正面电极（未图示）；对衬底层100的背面进行减薄之后，在衬底层100的背面形成背面电极（未图示）。
有源层130通常由若干层膜构成，对于一些较多层数的有源层130，例如量子级联激光器的有源层，有源层的导热性呈现出各向异性，即有源层沿有源层的外延生长方向的导热系数小，有源层沿垂直于外延生长方向的导热系数大。为了提高半导体发光结构的散热能力，降低有源层130的结温，通常采用侧向散热的方式，因此目前室温连续工作的量子级联激光器常采用窄的有源层，有源层的宽度一般不超过15微米。半导体发光结构的电光转换效率通常随着有源层的宽度的减小而逐渐增加。尽管减小有源层的宽度有利于提升半导体发光结构的电光转换效率，但这种半导体发光结构的制作存在一定的困难，因而限制了实际有源层宽度。具体的，参考图3，在第二各项同性刻蚀中，由于存在一定的侧向腐蚀现象，由下限制层110、下波导层120、有源层130、上波导层140和上限制层150和接触层160构成的脊区的宽度呈现上窄下宽的趋势。通常接触层160的宽度比有源层的宽度小1微米~6微米，这也就意味着，如果有源层的宽度进一步减小，达到3微米以下，则接触层160的宽度将几乎接近0。而正面电极必须在接触层上制作。一旦接触层的宽度过小甚至不复存在，则正面电极与接触层之间的金半接触会出现问题，造成器件电阻上升，性能退化。若保证正面电极必须在接触层之间的金半接触，那么有源区的最小宽度会受到限制。
在此基础上，本发明提供一种半导体发光结构的制备方法，所述半导体发光结构的制备方法能兼顾窄的有源层、正面电极与接触层的接触性能较好。
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
下面参考图5至图11进行详细的介绍。
参考图5，提供半导体衬底层200。
本实施例中，所述半导体衬底层200为InP衬底层。需要说明的是，在其他实施例中，所述半导体衬底层还可以为其他材料。
继续参考图5，在所述半导体衬底层200上形成下限制层210；在所述下限制层210上依次形成初始下波导层220a、初始有源层230a、初始上波导层240a、初始上限制层250a和初始接触层260a。
本实施例中，所述初始接触层260a的材料包括InP接触层，所述初始上限制层250的材料包括InP上限制层。所述初始上波导层240a的材料包括InGaAs。所述初始有源层230a的材料包括InGaAs和InAlAs中的一种或者两种的组合。所述初始下波导层220a的材料包括InGaAs。所述下限制层210包括InP下限制层。
继续参考图5，在部分所述初始接触层260a上形成掩膜层270。
所述掩膜层270的材料包括氧化硅。
在一个实施例中，所述掩膜层270的宽度为5μm~25μm。
所述掩膜层270的宽度指的是图5中平行于纸面的横向尺寸。
参考图6，对所述初始接触层260a和所述初始上限制层250a进行刻蚀，以使所述初始接触层260a形成接触层260，使所述初始上限制层250a形成上限制层250。
具体的，以所述掩膜层270为掩膜，对所述初始接触层260a和所述初始上限制层250a进行刻蚀。
对所述初始接触层260a和所述初始上限制层250a进行刻蚀的工艺为各向异性刻蚀工艺，这样使得接触层260和上限制层250的侧壁的垂直性较好。
在一个具体的实施例中，对所述初始接触层和所述初始上限制层进行刻蚀采用的各向异性刻蚀工艺的参数包括：采用的刻蚀溶液包括HCl和CH3COOH的混合溶液，HCl与CH3COOH的摩尔比为1:1~1:10，例如1：3。对所述初始接触层和所述初始上限制层进行刻蚀采用的各向异性刻蚀工艺中，当HCl与CH3COOH的摩尔比为1：3时，接触层260和上限制层250的侧壁的垂直性最好。
参考图7，以所述上限制层250和所述接触层260为掩膜，对所述初始上波导层240a、初始有源层230a和初始下波导层220a进行刻蚀，以使初始上波导层240a形成上波导层240，使初始有源层230a形成有源层230，使初始下波导层220a形成下波导层220，所述下波导层220、有源层230和上波导层240的侧壁相对于所述接触层260和上限制层250的侧壁向内凹进。
对所述初始上波导层240a、初始有源层230a和初始下波导层220a进行刻蚀的步骤中，所述掩膜层270还对所述接触层260的顶部表面进行保护。
对所述初始上波导层240a、初始有源层230a和初始下波导层220a进行刻蚀的步骤中，对初始上波导层240a、初始有源层230a和初始下波导层220a的刻蚀速率大于对上限制层250和所述接触层260的刻蚀速率。这样使得该步骤中采用的刻蚀溶液对上限制层250和所述接触层260的侧壁的刻蚀较少，所述上限制层250和所述接触层260能够作为刻蚀的掩膜。
对所述初始上波导层240a、初始有源层230a和初始下波导层220a进行刻蚀的步骤包括：第一阶段和第二阶段；在第一阶段中，对所述初始上波导层240a、初始有源层230a和初始下波导层220a向下刻蚀的同时横向刻蚀，形成过渡上波导层、过渡有源层和过渡下波导层，过渡上波导层、过渡有源层和过渡下波导层的侧壁倾斜，部分过渡上波导层的侧壁相对于上限制层250和接触层260的侧壁向内凹进，部分过渡下波导层的侧壁相对于上限制层250和接触层260的侧壁向外凸出，也就是部分过渡下波导层没有被上限制层250和接触层260覆盖，过渡上波导层、过渡有源层和过渡下波导层的侧壁的倾斜度自上至下递增，倾斜度指的是侧壁与垂直于半导体衬底层的表面的法线方向的夹角；在第二阶段中，在上限制层250和下限制层210的空间限制下，对过渡上波导层、过渡有源层和过渡下波导层进行横向刻蚀，由于部分过渡下波导层的侧壁相对于上限制层250和接触层260的侧壁向外凸出，过渡上波导层、过渡有源层和过渡下波导层的横向刻蚀速率自上至下增大，具体的，过渡下波导层的侧壁表面的表面面积较大，过渡下波导层的侧壁表面被刻蚀溶液腐蚀的程度较大，随着第二阶段的进行，过渡上波导层、过渡有源层和过渡下波导层侧壁表面的垂直度不断提高，因此形成的下波导层220、有源层230和上波导层240的侧壁的垂直度较高。
在一个实施例中，下波导层220、有源层230和上波导层240的侧壁表面与半导体衬底层的表面法线方向的夹角为0度~10度。
所述有源层230的侧壁垂直度较好，这样使得有源层230内部的电流密度差别较小，半导体发光器件的性能稳定。有源层230的侧壁表面与半导体衬底层的表面法线方向的夹角为0度~10度。
由于有源层230的侧壁垂直度较好，因此使得有源层230的宽度减小受到的限制减小，能将有源层230的宽度做的很小，也不会影响接触层的宽度，不会影响接触层和后续的正面电极层的接触性能。正面电极层的制作不再受到有源层230的宽度的限制。
在一个实施例中，初始上波导层240a、初始有源层230a和初始下波导层220a的总厚度小于所述上限制层250的厚度。在一个具体的实施例中，初始上波导层240a、初始有源层230a和初始下波导层220a的总厚度为1.5微米~2.5微米。
需要说明的是，由于初始上波导层240a、初始有源层230a和初始下波导层220a的总厚度较小，这样在第一阶段形成的过渡上波导层、过渡有源层和过渡下波导层的侧壁倾斜度不会很大，这样对于下波导层220、有源层230和上波导层240的垂直度的提高有帮助。
在一个实施例中，接触层260和上限制层250的总厚度为4微米-5微米。下波导层220、有源层230和上波导层240的总厚度为1.5微米~2.5微米。
有源层230沿垂直于有源层230的外延生长方向的平面的导热系数大于有源层沿有源层230的外延生长方向的导热系数。
在一个实施例中，有源层230的宽度为0.5微米~15微米。由于有源层230的宽度较小，这样有源层230从侧面散热的程度提高，这样能降低有源层130在工作过程的结温。半导体发光结构的电光转换效率随着有源层230的宽度的减小而逐渐增加。
在一个实施例中，下波导层220、有源层230和上波导层240的侧壁相对于接触层260和上限制层250的侧壁凹进的深度为所述下波导层220、有源层230和上波导层240的总厚度的1倍-3倍。
具体的，在一个实施例中，下波导层220、有源层230和上波导层240的侧壁相对于接触层260和上限制层250的侧壁凹进的深度为2微米-6微米。
在一个实施例中，对所述初始上波导层240a、初始有源层230a和初始下波导层220a进行刻蚀的步骤中，对初始上波导层240a、初始有源层230a和初始下波导层220a的刻蚀速率与对上限制层250和所述接触层260的刻蚀速率之比为50~1000。
本实施例中，所述初始上波导层的材料为InGaAs，所述初始有源层的材料包括InGaAs和InAlAs中的一种或者两种的组合，所述初始下波导层的材料为InGaAs；对所述初始上波导层、初始有源层和初始下波导层进行刻蚀的工艺参数包括：采用的刻蚀溶液包括HBr和HNO3的混合溶液，HBr和HNO3的摩尔比为0.2~10，例如1:1。
在一个实施例中，对所述初始上波导层240a、初始有源层230a和初始下波导层220a进行刻蚀之前，对刻蚀所述初始上波导层240a、初始有源层230a和初始下波导层220a采用的刻蚀溶液进行静置处理，所述静置处理的时间为5天-10天。好处在于：静置处理后溶液的浓度逐渐趋于稳定，腐蚀速率可控。如果不静置或稳定时间不够，则溶液的腐蚀速率会不稳定，影响腐蚀深度的控制。
参考图8，在所述半导体衬底层200上形成覆盖所述上波导层240、有源层230、下波导层220、上限制层250和接触层260的侧壁的绝缘外延层280，所述绝缘外延层280的热导率大于所述有源层230的热导率。
所述绝缘外延层280还位于所述下限制层210上。
在一个具体的实施例中，所述绝缘外延层280的热导率与所述有源层230的热导率的比值为30~70，例如30、40、50、60或70。
在一个实施例中，所述绝缘外延层280的材料包括掺杂Fe的InP。所述绝缘外延层280不导电，有源层230中的载流子不会经过绝缘外延层280。
所述绝缘外延层280的材料中，掺杂Fe的摩尔浓度为1×1016atom/cm3~1×1018atom/cm3。绝缘外延层280掺杂Fe的原因是:Fe在InP材料中是一种深受主，可以有效束缚本征InP材料中的游离电子，使得InP材料从本征半导体材料变成半绝缘材料。
在形成绝缘外延层280的过程中，所述掩膜层270对所述接触层260的顶部表面进行保护，避免绝缘外延层280的材料生长在接触层260的顶部表面。
形成绝缘外延层280采用的设备为HVPE设备（氢化物气相外延设备）。HVPE设备中生长绝缘外延层280，使得绝缘外延层280具有良好的生长选择性，能消除各处空洞。
形成所述绝缘外延层280的步骤包括：进行升温步骤，在进行所述升温步骤中通入保护气体；进行升温步骤之后，在腔室内通入反应气体以形成绝缘外延层280。
本实施例中，所述有源层230的材料、所述上波导层240和所述下波导层220的材料中均具有砷原子，所述绝缘外延层280的材料包括掺杂Fe的InP；所述保护气体包括PH3保护气体和AsH3保护气体，所述AsH3保护气体的流量远小于所述PH3保护气体的流量。保护气体保护作用体现在：随着温度的升高，材料表面原有的化学平衡会被打破，砷化物表面和磷化物表面会逐渐分解，导致表面退化,在升温步骤中引入保护气体，可以重构化学平衡态，阻止表面分解退化。
AsH3保护气体的裂解温度远低于PH3保护气体的裂解温度，也就意味着，在同一温度下，比如600摄氏度，AsH3保护气体和PH3保护气体实际分解的比例是不一致的，AsH3保护气体分解的比例要显著高于PH3保护气体分解的比例。一旦AsH3保护气体相对PH3保护气体实际分解的浓度超过一定值，磷化物表面会受到AsH3保护气体的腐蚀而发生退化。而如果AsH3保护气体相对于PH3保护气体的浓度过低，则砷化物表面在高温下会缺乏保护。因此，必须严格控制AsH3保护气体相对PH3保护气体的气体流量比例，使得所述AsH3保护气体的流量远小于所述PH3保护气体的流量。
在一个实施例中，所述AsH3保护气体的流量占据所述PH3保护气体的流量的0.01%~1%，例如0.01%、0.05%、0.1%、0.3%、0.5%、0.8%或1.0%。
在一个实施例中，所述升温步骤将温度升高至550摄氏度~650摄氏度。
在一个实施例中，由于有源层230的材料中含有Al,有源层230的侧壁表面容易被氧化而形成氧化层，氧化层会影响绝缘外延层280的外延成核生长，因此需要将氧化层去除。
在一个实施例中，在形成所述绝缘外延层280之前，至少对所述有源层230的侧壁进行原位腐蚀处理。
在一个实施例中，所述原位腐蚀处理的参数包括：CBr4和CCl4的混合气体，CBr4的流量为10sccm~100sccm，CCl4的流量为10sccm~100sccm，侧壁刻蚀深度为1nm-10nm。
参考图9，去除所述掩膜层270。
参考图10，在所述绝缘外延层280和部分所述接触层260上形成钝化层290，所述钝化层290暴露出有源层230上方的接触层260；在所述钝化层290暴露的接触层260上形成正面电极层300。
参考图11，对所述半导体衬底层200的背面进行减薄处理；之后，在半导体衬底层200的背面形成背面电极层310。
相应的，本发明另一实施例还提供一种半导体发光结构，参考图11，包括：半导体衬底层200；位于所述半导体衬底层200上依次层叠的下波导层220、有源层230、上波导层240、上限制层250和接触层260，所述下波导层220、有源层230、上波导层240的侧壁相对于所述上限制层250和接触层260的侧壁向内凹进；位于所述接触层260上的正面电极层300。
所述半导体发光结构还包括：位于所述半导体衬底层200上且覆盖所述上波导层240、有源层230、下波导层220、上限制层250和接触层260的侧壁的绝缘外延层280，所述绝缘外延层280的热导率大于所述有源层230的热导率。
所述绝缘外延层280的材料包括掺杂Fe的InP。
在一个实施例中，覆盖所述有源层230的侧壁的所述绝缘外延层280的宽度为50μm~400μm。
在一个实施例中，所述有源层230的宽度为0.5μm~15μm，例如0.5μm、1μm、2μm、3μm、5μm、7μm、10μm、12μm或15μm。
所述半导体发光结构还包括：位于所述半导体衬底层200上的下限制层210；所述下波导层220、有源层230和上波导层240位于部分所述下限制层210上；所述绝缘外延层280还位于所述下限制层210上；位于所述半导体衬底层200背离所述下限制层210一侧表面的背面电极层310。
在一个实施例中，所述上波导层240的材料为InGaAs，所述有源层230的材料包括InGaAs和InAlAs中的一种或者两种的组合，所述下波导层220的材料为InGaAs。
在一个实施例中，所述下波导层220、有源层230和上波导层240的侧壁相对于接触层260和上限制层260的侧壁凹进的深度为所述下波导层220、有源层230和上波导层240的总厚度的1倍-3倍，例如2倍。
在一个实施例中，所述上波导层240、有源层230和下波导层220的总厚度小于所述上限制层250的厚度。
在一个实施例中，有源层230的侧壁表面与半导体衬底层200的表面法线方向的夹角为0度~10度。
本实施例中，以半导体发光结构为边发射半导体激光器为示例进行说明，例如量子级联边发射半导体激光器。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (15)

1.一种半导体发光结构的制备方法，其特征在于，包括：
提供半导体衬底层；
在所述半导体衬底层上依次形成初始下波导层、初始有源层、初始上波导层、初始上限制层和初始接触层；
对所述初始接触层和所述初始上限制层进行刻蚀，以使所述初始接触层形成接触层，使所述初始上限制层形成上限制层；
以所述上限制层和所述接触层为掩膜，对所述初始上波导层、初始有源层和初始下波导层进行刻蚀，以使初始上波导层形成上波导层，使初始有源层形成有源层，使初始下波导层形成下波导层，所述下波导层、有源层和上波导层的侧壁相对于所述接触层和上限制层的侧壁向内凹进；
在所述接触层上形成正面电极层。
2.根据权利要求1所述的半导体发光结构的制备方法，其特征在于，还包括：在形成所述正面电极层之前，在所述半导体衬底层上形成覆盖所述上波导层、有源层、下波导层、上限制层和接触层的侧壁的绝缘外延层，所述绝缘外延层的热导率大于所述有源层的热导率。
3.根据权利要求2所述的半导体发光结构的制备方法，其特征在于，所述绝缘外延层的热导率与所述有源层的热导率的比值为30~70。
4.根据权利要求2所述的半导体发光结构的制备方法，其特征在于，还包括：在形成初始下波导层、初始有源层、初始上波导层、初始上限制层和初始接触层之前，在所述半导体衬底层上形成下限制层；
所述下波导层、有源层和上波导层位于部分所述下限制层上；所述绝缘外延层还位于所述下限制层上。
5.根据权利要求2所述的半导体发光结构的制备方法，其特征在于，还包括：在所述绝缘外延层和部分所述接触层上形成钝化层，所述钝化层暴露出有源层上方的接触层；在所述接触层上形成正面电极层的步骤为：在所述钝化层暴露的接触层上形成正面电极层。
6.根据权利要求1所述的半导体发光结构的制备方法，其特征在于，对所述初始接触层和所述初始上限制层进行刻蚀的工艺为各向异性刻蚀工艺，参数包括：采用的刻蚀溶液包括HCl和CH3COOH的混合溶液，HCl与CH3COOH的摩尔比为1:1~1:10。
7.根据权利要求1所述的半导体发光结构的制备方法，其特征在于，对所述初始上波导层、初始有源层和初始下波导层进行刻蚀的步骤中，对初始上波导层、初始有源层和初始下波导层的刻蚀速率与对上限制层和所述接触层的刻蚀速率之比为50~1000。
8.根据权利要求7所述的半导体发光结构的制备方法，其特征在于，
所述初始上波导层的材料为InGaAs，所述初始有源层的材料包括InGaAs和InAlAs中的一种或者两种的组合，所述初始下波导层的材料为InGaAs；
对所述初始上波导层、初始有源层和初始下波导层进行刻蚀的工艺参数包括：采用的刻蚀溶液包括HBr和HNO3的混合溶液，HBr和HNO3的摩尔比为0.2~10。
9.根据权利要求1或8所述的半导体发光结构的制备方法，其特征在于，对所述初始上波导层、初始有源层和初始下波导层进行刻蚀之前，对刻蚀所述初始上波导层、初始有源层和初始下波导层采用的刻蚀溶液进行静置处理，所述静置处理的时间为5天-10天。
10.根据权利要求2所述的半导体发光结构的制备方法，其特征在于，还包括：对所述初始接触层和所述初始上限制层进行刻蚀之前，还包括：在部分所述初始接触层上形成掩膜层；对所述初始接触层和所述初始上限制层进行刻蚀的步骤为：以所述掩膜层为掩膜对所述初始接触层和所述初始上限制层进行刻蚀；在形成所述绝缘外延层之后，去除所述掩膜层。
11.根据权利要求2或10所述的半导体发光结构的制备方法，其特征在于，形成所述绝缘外延层的步骤包括：进行升温步骤，在进行所述升温步骤中通入保护气体；进行升温步骤之后，在腔室内通入反应气体以形成绝缘外延层。
12.根据权利要求11所述的半导体发光结构的制备方法，其特征在于，所述有源层的材料、所述上波导层和所述下波导层的材料中均具有砷原子，所述绝缘外延层的材料包括掺杂Fe的InP；
所述保护气体包括PH3保护气体和AsH3保护气体，所述AsH3保护气体的流量远小于所述PH3保护气体的流量。
13.根据权利要求12所述的半导体发光结构的制备方法，其特征在于，所述AsH3保护气体的流量占据所述PH3保护气体的流量的0.01%~1%。
14.根据权利要求11所述的半导体发光结构的制备方法，其特征在于，所述升温步骤将温度升高至550摄氏度~650摄氏度。
15.根据权利要求2所述的半导体发光结构的制备方法，其特征在于，还包括：在形成所述绝缘外延层之前，至少对所述有源层的侧壁进行原位腐蚀处理，所述原位腐蚀处理的参数包括：CBr4和CCl4的混合气体，CBr4的流量为10sccm~100sccm，CCl4的流量为10sccm~100sccm，侧壁刻蚀深度为1nm-10nm。
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