一种半导体发光结构及其制备方法、封装模块技术

本发明专利技术提供一种半导体发光结构及其制备方法、封装模块，半导体发光结构包括：位于半导体衬底层上的下限制层；位于部分下限制层背离半导体衬底层一侧依次层叠的下波导层、有源层、上波导层和上限制单元；上限制单元包括第一上限制层、第二上限制层和第三上限制层，所述第一上限制层包括第一中间区和第一边缘区，第一边缘区在第一上限制层的宽度方向上分别位于第一中间区的两侧，第二上限制层位于第一边缘区背离上波导层的一侧，第三上限制层位于第一中间区背离上波导层的一侧，第二上限制层的掺杂浓度大于第一上限制层的掺杂浓度且大于第三上限制层的掺杂浓度。所述半导体发光结构避免光束质量退化。构避免光束质量退化。构避免光束质量退化。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体发光结构及其制备方法、封装模块


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种半导体发光结构及其制备方法、封装模块。

技术介绍

[0002]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。
[0003]目前，现有技术的半导体发光结构存在光束质量退化的问题。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术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光束质量退化的问题，从而提供一种半导体发光结构及其制备方法、封装模块。
[0005]本专利技术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的下限制层位于部分所述下限制层背离所述半导体衬底层一侧依次层叠的下波导层、有源层、上波导层和上限制单元；所述上限制单元包括第一上限制层、第二上限制层和第三上限制层，所述第一上限制层包括第一中间区和第一边缘区，所述第一边缘区在第一上限制层的宽度方向上分别位于第一中间区的两侧，第二上限制层位于第一边缘区背离上波导层的一侧，第三上限制层位于第一中间区背离上波导层的一侧，所述第二上限制层的掺杂浓度大于第一上限制层的掺杂浓度且大于第三上限制层的掺杂浓度。
[0006]可选的，所述第二上限制层的掺杂浓度比第一上限制层的掺杂浓度至少大两个数量级，所述第二上限制层的掺杂浓度比第三上限制层的掺杂浓度至少大两个数量级。
[0007]可选的，所述第二上限制层的厚度为第一上限制层的厚度的1倍~10倍。
[0008]可选的，所述第一上限制层的厚度为5nm~15nm，所述第二上限制层的厚度为10nm~100nm。
[0009]可选的，所述第二上限制层的宽度为0.5微米~3微米。
[0010]可选的，所述第一上限制层的材料为掺杂导电离子的InP，所述第二上限制层的材料为掺杂导电离子的InP，所述第三上限制层的材料为掺杂导电离子的InP。
[0011]可选的，还包括：位于所述第一上限制层的第一边缘区和第二上限制层之间的刻蚀停止层。
[0012]可选的，所述刻蚀停止层的材料包括InGaAs、InGaAlAs、InGaAsP或者InGaAlAsP。
[0013]可选的，所述刻蚀停止层的厚度为5nm~15nm。
[0014]可选的，所述半导体发光结构具有相对设置的前腔面和后腔面；所述半导体发光结构还包括：位于所述前腔面的增透膜；位于所述后腔面的反射膜；所述反射膜和/或增透膜中具有特征孔；当所述反射膜中具有特征孔时，所述反射膜中的特征孔的深度小于反射膜的厚度，且所述反射膜中的特征孔在所述后腔面的正投影位于后腔面对应有源层的区域
的拐角处周围；当所述增透膜中具有特征孔时，所述增透膜中的特征孔的深度小于增透膜的厚度，且所述增透膜中的特征孔在所述前腔面的正投影位于前腔面对应有源层的区域的拐角处周围。
[0015]可选的，所述特征孔的孔径为0.5微米~3微米。
[0016]可选的，当所述反射膜中具有特征孔时，反射膜中的特征孔的深度为反射膜的厚度的50%~80%；当所述增透膜中具有特征孔时，增透膜中的特征孔的深度为增透膜的厚度的50%~80%。
[0017]可选的，当所述反射膜中具有特征孔时，所述反射膜中的特征孔在所述后腔面的正投影与有源层间隔；当所述增透膜中具有特征孔时，所述增透膜中的特征孔在所述前腔面的正投影与有源层间隔。
[0018]可选的，所述后腔面对应有源层的区域为第一面，第一面的外轮廓具有朝向半导体衬底层一侧的第一底边、背离半导体衬底层一侧的第一顶边以及连接第一底边和第一顶边的第一侧边，第一底边和第一侧边的连接处构成第一拐角，第一顶边和第一侧边的连接处构成第二拐角；当所述反射膜中具有特征孔时，第一拐角周围的特征孔的数量大于第二拐角周围的特征孔的数量。
[0019]可选的，所述前腔面对应有源层的区域为第二面，第二面的外轮廓具有朝向半导体衬底层一侧的第二底边、背离半导体衬底层一侧的第二顶边以及连接第二底边和第二顶边的第二侧边，第二底边和第二侧边的连接处构成第三拐角，第二顶边和第二侧边的连接处构成第四拐角；当所述增透膜中具有特征孔时，第三拐角周围的特征孔的数量大于第四拐角周围的特征孔的数量。
[0020]本专利技术还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形成下限制层；在部分所述下限制层背离所述半导体衬底层的一侧形成依次层叠的下波导层、有源层、上波导层和上限制单元；所述上限制单元包括第一上限制层、第二上限制层和第三上限制层，所述第一上限制层包括第一中间区和第一边缘区，所述第一边缘区在第一上限制层的宽度方向上分别位于第一中间区的两侧，第二上限制层位于第一边缘区背离上波导层的一侧，第三上限制层位于第一中间区背离上波导层的一侧，所述第二上限制层的掺杂浓度大于第一上限制层的掺杂浓度且大于第三上限制层的掺杂浓度。
[0021]可选的，在部分所述下限制层背离所述半导体衬底层的一侧形成依次层叠的下波导层、有源层、上波导层和上限制单元的步骤包括：在所述下限制层背离所述半导体衬底层的一侧依次形成层叠的初始下波导层、初始有源层、初始上波导层、初始第一上限制层和初始第二上限制层；刻蚀初始第二上限制层、初始第一上限制层、初始上波导层、初始有源层和初始下波导层，使初始下波导层形成下波导层，使初始有源层形成有源层，使初始上波导层形成上波导层，使初始第一上限制层形成第一上限制层，使初始第二上限制层形成过渡第二上限制层；刻蚀去除位于第一上限制层的第一中间区上方的过渡第二上限制层，使过渡第二上限制层形成第二上限制层；形成第二上限制层之后，在第一上限制层的第一中间区背离上波导层的一侧形成第三上限制层。
[0022]可选的，还包括：在形成初始第二上限制层之前，在所述初始第一上限制层背离半导体衬底层的一侧形成初始刻蚀停止层；刻蚀初始第二上限制层、初始第一上限制层、初始上波导层、初始有源层和初始下波导层的过程中，还刻蚀了初始刻蚀停止层，使初始刻蚀停
止层形成刻蚀停止层；刻蚀去除位于第一上限制层的第一中间区上方的过渡第二上限制层直至暴露出刻蚀停止层；刻蚀去除位于第一上限制层的第一中间区上方的过渡第二上限制层之后，且在形成第三上限制层之前，刻蚀去除第一上限制层的第一中间区上方的刻蚀停止层。
[0023]可选的，还包括：刻蚀去除位于第一上限制层的第一中间区上方的过渡第二上限制层之前，在下波导层、有源层、上波导层、第一上限制层和过渡第二上限制层的宽度方向的两侧侧部形成位于下限制层上的绝缘外延层。
[0024]可选的，所述半导体发光结构具有相对设置的前腔面和后腔面；所述半导体发光结构的制备方法还包括：在所述前腔面形成增透膜；在所述后腔面形成反射膜；在所述反射膜和/或增透膜中形成特征孔；当在所述反射膜中形成特征孔时，所述反射膜中的特征孔的深度小本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体发光结构，其特征在于，包括：半导体衬底层；位于所述半导体衬底层上的下限制层；位于部分所述下限制层背离所述半导体衬底层一侧依次层叠的下波导层、有源层、上波导层和上限制单元；所述上限制单元包括第一上限制层、第二上限制层和第三上限制层，所述第一上限制层包括第一中间区和第一边缘区，所述第一边缘区在第一上限制层的宽度方向上分别位于第一中间区的两侧，第二上限制层位于第一边缘区背离上波导层的一侧，第三上限制层位于第一中间区背离上波导层的一侧，所述第二上限制层的掺杂浓度大于第一上限制层的掺杂浓度且大于第三上限制层的掺杂浓度。2.根据权利要求1所述的半导体发光结构，其特征在于，所述第二上限制层的掺杂浓度比第一上限制层的掺杂浓度至少大两个数量级，所述第二上限制层的掺杂浓度比第三上限制层的掺杂浓度至少大两个数量级。3.根据权利要求1所述的半导体发光结构，其特征在于，所述第二上限制层的厚度为第一上限制层的厚度的1倍~10倍。4.根据权利要求3所述的半导体发光结构，其特征在于，所述第一上限制层的厚度为5nm~15nm，所述第二上限制层的厚度为10nm~100nm。5.根据权利要求1所述的半导体发光结构，其特征在于，所述第二上限制层的宽度为0.5微米~3微米。6.根据权利要求1所述的半导体发光结构，其特征在于，所述第一上限制层的材料为掺杂导电离子的InP，所述第二上限制层的材料为掺杂导电离子的InP，所述第三上限制层的材料为掺杂导电离子的InP。7.根据权利要求1所述的半导体发光结构，其特征在于，还包括：位于所述第一上限制层的第一边缘区和第二上限制层之间的刻蚀停止层。8.根据权利要求7所述的半导体发光结构，其特征在于，所述刻蚀停止层的材料包括InGaAs、InGaAlAs、InGaAsP或者InGaAlAsP。9.根据权利要求7所述的半导体发光结构，其特征在于，所述刻蚀停止层的厚度为5nm~15nm。10.根据权利要求1所述的半导体发光结构，其特征在于，所述半导体发光结构具有相对设置的前腔面和后腔面；所述半导体发光结构还包括：位于所述前腔面的增透膜；位于所述后腔面的反射膜；所述反射膜和/或增透膜中具有特征孔；当所述反射膜中具有特征孔时，所述反射膜中的特征孔的深度小于反射膜的厚度，且所述反射膜中的特征孔在所述后腔面的正投影位于后腔面对应有源层的区域的拐角处周围；当所述增透膜中具有特征孔时，所述增透膜中的特征孔的深度小于增透膜的厚度，且所述增透膜中的特征孔在所述前腔面的正投影位于前腔面对应有源层的区域的拐角处周围。11.根据权利要求10所述的半导体发光结构，其特征在于，所述特征孔的孔径为0.5微米~3微米。12.根据权利要求10所述的半导体发光结构，其特征在于，当所述反射膜中具有特征孔时，反射膜中的特征孔的深度为反射膜的厚度的50%~80%；当所述增透膜中具有特征孔时，
增透膜中的特征孔的深度为增透膜的厚度的50%~80%。13.根据权利要求10所述的半导体发光结构，其特征在于，当所述反射膜中具有特征孔时，所述反射膜中的特征孔在所述后腔面的正投影与有源层间隔；当所述增透膜中具有特征孔时，所述增透膜中的特征孔在所述前腔面的正投影与有源层间隔。14.根据权利要求10所述的半导体发光结构，其特征在于，所述后腔面对应有源层的区域为第一面，第一面的外轮廓具有朝向半导体衬底层一侧的第一底边、背离半导体衬底层一侧的第一顶边以及连接第一底边和第一顶边的第一侧边，第一底边和第一侧边的连接处构成第一拐角，第一顶边和第一侧边的连接处构成第二拐角；当所述反射膜中具有特征孔时，第一拐角周围的特征孔的数量大于第二拐角周围的特征孔的数量。15.根据权利要求10所述的半导体发光结构，其特征在于，所述前腔面对应有源层的区域为第...

【专利技术属性】
技术研发人员：程洋，赵武，王俊，王渝沛，章宇航，郭银涛，夏明月，廖新胜，闵大勇，
申请(专利权)人：苏州长光华芯半导体激光创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：