一种半导体发光结构及其制备方法与流程

本发明涉及半导体，具体涉及一种半导体发光结构及其制备方法。

背景技术：

1、半导体发光结构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结构，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。由于半导体发光结构的体积小、电光转换效率高，其被广泛的使用。

2、目前，现有技术的半导体发光结构存在漏电严重的问题。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于解决现有技术中半导体发光结构存在漏电严重的问题，从而提供一种半导体发光结构及其制备方法。

2、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层叠的下限制层、第一刻蚀停止层、第二初始刻蚀停止层、初始下波导层、初始有源层和初始上波导层；刻蚀初始上波导层、初始有源层和初始下波导层直至暴露出第二初始刻蚀停止层，且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表面富析第一元素；刻蚀上波导层、有源层和下波导层侧部的第二初始刻蚀停止层直至暴露出第一刻蚀停止层，且使第二初始刻蚀停止层形成第二刻蚀停止层，所述第二刻蚀停止层的侧壁表面富析第二元素，第一刻蚀停止层的材料中包含第一元素且不包含第二元素；在所述上波导层、有源层、下波导层和第二刻蚀停止层侧部的第一刻蚀停止层上形成绝缘外延层，所述绝缘外延层接触上波导层、有源层和下波导层的侧壁，形成所述绝缘外延层的步骤包括：进行第一升温步骤，在进行所述第一升温步骤中通入第一保护气体，所述第一保护气体的材料中包含第一元素且不包含第二元素；进行所述第一升温步骤之后，在反应腔室内通入第一反应气体以形成绝缘外延层；在所述上波导层和所述绝缘外延层上形成上限制层。

3、可选的，所述第一元素为as，所述第二元素为p；所述第一保护气体为ash3。

4、可选的，刻蚀初始上波导层、初始有源层和初始下波导层直至暴露出第二初始刻蚀停止层的步骤包括：采用干法等离子体刻蚀工艺刻蚀初始上波导层、初始有源层和部分厚度的初始下波导层，使初始上波导层形成上波导层，使初始有源层形成有源层；进行所述干法等离子体刻蚀工艺之后，采用第一湿法刻蚀工艺刻蚀上波导层和有源层侧部的初始下波导层直至暴露出第二初始刻蚀停止层，且使初始下波导层形成下波导层。

5、可选的，进行所述干法等离子体刻蚀工艺之后、且在进行第一湿法刻蚀工艺之前，上波导层和有源层侧部剩余的初始下波导层的厚度为30nm~100nm。

6、可选的，采用第二湿法刻蚀工艺刻蚀上波导层、有源层和下波导层侧部的第二初始刻蚀停止层直至暴露出第一刻蚀停止层。

7、可选的，进行所述第二湿法刻蚀工艺中，对第二初始刻蚀停止层和第一刻蚀停止层的刻蚀选择比为100：1~300：1。

8、可选的，所述第一升温步骤的时间为10分钟至40分钟。

9、可选的，所述第一升温步骤的结束时刻和通入第一反应气体的起始时刻之间的间隔小于或等于5秒。

10、可选的，还包括：形成上限制层之前，在绝缘外延层的顶部表面形成附加半导体层，所述附加半导体层的顶部表面富析第一元素；在所述上波导层和所述绝缘外延层上形成上限制层的步骤为：在所述附加半导体层和上波导层上形成上限制层；形成上限制层的步骤包括：进行第二升温步骤，在进行所述第二升温步骤中通入第二保护气体，所述第二保护气体的材料中包含第一元素且不包含第二元素；进行所述第二升温步骤之后，在反应腔室内通入第二反应气体以形成上限制层。

11、可选的，所述下波导层的厚度为50nm~200nm。

12、可选的，所述第一刻蚀停止层的厚度为2nm~10nm；所述第二刻蚀停止层的厚度为1nm~10nm。

13、可选的，所述下限制层的材料为掺杂导电离子的inp；所述第一刻蚀停止层的材料为掺杂导电离子的inzga(1-z)as；所述第二刻蚀停止层的材料为掺杂导电离子的inp；所述下波导层的材料为掺杂导电离子的inzga(1-z)as；所述上波导层的材料为掺杂导电离子的inzga(1-z)as。

14、可选的，所述有源层为超晶格结构，所述有源层包括若干个层叠的子有源层组，所述子有源层组包括自下至上依次层叠的第一子有源层单元至第m子有源层单元，m为大于或等于2的整数，任意的第m子有源层单元包括自下至上层叠的第m下子有源层和第m上子有源层，m为大于或等于1且小于或等于m的整数，第m下子有源层的材料为inxga(1-x)as，第m上子有源层的材料为inyal(1-y)as。

15、本发明还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自下至上依次层叠的下限制层和第一刻蚀停止层；位于部分所述第一刻蚀停止层背离所述下限制层一侧并自下至上依次层叠的第二刻蚀停止层、下波导层、有源层和上波导层；所述下波导层、有源层和上波导层的侧壁表面富析第一元素，所述第二刻蚀停止层的侧壁表面富析第二元素，第一刻蚀停止层的材料中包含第一元素且不包含第二元素；绝缘外延层，位于所述上波导层、有源层、下波导层和第二刻蚀停止层侧部的第一刻蚀停止层上，所述绝缘外延层接触上波导层、有源层和下波导层的侧壁；位于所述上波导层和绝缘外延层上的上限制层。

16、可选的，所述第一元素为as，所述第二元素为p。

17、可选的，所述下波导层的厚度为50nm~200nm。

18、可选的，所述第一刻蚀停止层的厚度为2nm~10nm；所述第二刻蚀停止层的厚度为1nm~10nm。

19、可选的，所述下限制层的材料为掺杂导电离子的inp；所述第一刻蚀停止层的材料为掺杂导电离子的inzga(1-z)as；所述第二刻蚀停止层的材料为掺杂导电离子的inp；所述下波导层的材料为掺杂导电离子的inzga(1-z)as；所述上波导层的材料为掺杂导电离子的inzga(1-z)as。

20、可选的，所述有源层为超晶格结构，所述有源层包括若干个层叠的子有源层组，所述子有源层组包括自下至上依次层叠的第一子有源层单元至第m子有源层单元，m为大于或等于2的整数，任意的第m子有源层单元包括自下至上层叠的第m下子有源层和第m上子有源层，m为大于或等于1且小于或等于m的整数，第m下子有源层的材料为inxga(1-x)as，第m上子有源层的材料为inyal(1-y)as。

21、可选的，还包括：位于绝缘外延层和上限制层之间的附加半导体层，所述附加半导体层的顶部表面富析第一元素。

22、本发明技术方案具有以下有益效果：

23、本发明技术方案的半导体发光结构的制备方法，在进行所述第一升温步骤中通入第一保护气体。下波导层、有源层和上波导层的侧壁表面富析第一元素，下波导层、有源层和上波导层的侧壁表面没有第二元素，第一刻蚀停止层的材料中包含第一元素且不包含第二元素，第一刻蚀停止层的表面富析第一元素。所述第一刻蚀停止层能保护下限制层。由于所述第一保护气体的材料中包含第一元素且不包含第二元素，这样第一保护气体能对下波导层、有源层和上波导层的侧壁表面和第一刻蚀停止层的上表面进行充分的保护，可以保证有源层的侧壁表面不会产生额外的缺陷，因而不会形成漏电通道。

24、第二刻蚀停止层的侧壁表面富析第二元素，第二刻蚀停止层的侧壁表面虽然会受到第一保护气体的影响使第二刻蚀停止层的侧壁表面发生退化，第二刻蚀停止层的侧壁表面无法生长绝缘外延层，使得绝缘外延层和第二刻蚀停止层之间有空洞。但是由于第二刻蚀停止层的厚度可以设置较薄，例如为纳米量级，因此空洞的尺寸也在纳米量级，且空洞的位置远离有源层，空洞不会造成有源层漏电。