具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构及其制备方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构及其制备方法。


背景技术：

2.单纵模的量子级联激光器在气体传感、痕量气体检测、医疗等方面有重要应用。常见的单纵模的量子级联激光器，是在fp（fabry-perot）型的基横模的量子级联激光器中加入光栅结构。常见的光栅结构有分布在有源层的上表面的掩埋光栅、脊波导表面的表面光栅，以及分布在脊波导的两侧经过深刻蚀的侧壁光栅。
3.掩埋光栅分布在有源层的上表面，距离量子阱近，容易获得高的光栅耦合系数，但是由于制作工艺涉及多道制程的外延，掩埋光栅的刻蚀会在上波导层中引入缺陷层，容易引起量子级联激光器的电光转换效率损耗提升，发光功率下降等问题，且制作工艺复杂。
4.脊波导表面的光栅，分布在上限制层中，不需要多次外延，但是由于距离量子阱较远，耦合系数较低，往往需要做较深的刻蚀，或者降低上限制层的厚度。深刻蚀工艺制作纳米级的光栅，较难制作，而降低上限制层厚度，会增加量子级联激光器的光场损耗，引起量子级联激光器的损耗提升、电光转换效率下降和发光功率下降。
5.侧壁光栅的制作过程包括：一般在inp接触层的表面制作厚掩膜的光栅掩膜图形，然后利用干法刻蚀，刻穿上限制层，形成一定耦合系数的侧壁光栅。但是由于采用厚度远大于光栅周期的掩膜进行光栅掩膜图形的制作，很难制作一阶光栅，制作出的侧壁光栅主要为高阶光栅，因此光栅耦合系数有限，且部分激光会受到高阶光栅的散射，并没有完全参与到纵向（出光方向）模式的产生中，往往导致量子级联激光器的电光转换效率和发光功率降低。此外，侧壁光栅形成过程中高深宽比的刻蚀使得工艺复杂，较难实现。


技术实现要素：

6.因此，本发明要解决的技术问题在于解决边发射半导体发光结构的电光转换效率和发光功率降低的问题，从而提供一种具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构及其制备方法。
7.本发明提供一种具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构，包括：半导体衬底层；位于所述半导体衬底层上的脊形结构，所述脊形结构包括在所述半导体衬底层上依次层叠的下限制层、下波导层、有源层、上波导层和上限制层；所述脊形结构在慢轴方向的宽度自上至下递增，所述脊形结构在慢轴方向的两侧均具有特征侧壁，所述特征侧壁为上波导层、有源层和下波导层在慢轴方向侧部的侧壁；所述特征侧壁的若干间隔的区域朝向脊形结构中凹陷构成若干光栅槽，光栅槽和光栅槽之间的脊形结构构成侧壁光栅结构。
8.可选的，所述特征侧壁包括第一特征侧壁、第二特征侧壁和第三特征侧壁，第一特征侧壁为上波导层在慢轴方向侧部的侧壁，第二特征侧壁为有源层在慢轴方向侧部的侧壁，第三特征侧壁为下波导层在慢轴方向侧部的侧壁；仅所述第一特征侧壁的若干间隔的
区域朝向上波导层凹陷构成若干光栅槽；或者，仅第二特征侧壁的若干间隔的区域朝向有源层凹陷构成若干光栅槽；或者，仅第三特征侧壁的若干间隔的区域朝向下波导层凹陷构成若干光栅槽；或者，第一特征侧壁、第二特征侧壁和第三特征侧壁的若干间隔的区域朝向脊形结构凹陷构成若干光栅槽；或者，仅第一特征侧壁和第二特征侧壁的若干间隔的区域朝向脊形结构凹陷构成若干光栅槽；或者，仅第二特征侧壁和第三特征侧壁的若干间隔的区域朝向脊形结构凹陷构成若干光栅槽。
9.可选的，若干个光栅槽沿着具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构的出光方向周期性排布。
10.可选的，相邻所述光栅槽之间的脊形结构在出光方向上的尺寸为40nm~900nm，光栅槽在出光方向上的尺寸为160nm~800nm。
11.可选的，光栅槽的深度为20nm~300nm。
12.可选的，所述侧壁光栅结构为一阶侧壁光栅结构。
13.可选的，所述上波导层在慢轴方向的两侧侧壁与上波导层的底面之间夹角自第三角度减小至第四角度；所述有源层在慢轴方向的两侧侧壁与所述有源层的底面之间夹角自第五角度减小至第六角度；所述下波导层在慢轴方向的两侧侧壁与下波导层的底面之间夹角自第七角度减小至第八角度；第三角度为45度~65度；第四角度为25度~40度；第五角度为25度~40度；第六角度为15度~25度；第七角度为15度~25度；第八角度为5度~15度。
14.可选的，所述上限制层在慢轴方向的两侧侧壁与所述上限制层的底面之间夹角自第一角度减小至第二角度；所述下限制层在慢轴方向的两侧侧壁与下限制层的底面之间夹角自第九角度减小至第十角度；第一角度为65度~80度；第二角度为45~65
°
；第九角度为5度~15度；第十角度为0度~5度。
15.可选的，所述脊形结构还包括：位于上限制层背离半导体衬底层一侧表面的接触层；所述具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构还包括：位于接触层的上表面的正面电极。
16.本发明还提供一种具有侧壁光栅结构的边发射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脊形结构，所述脊形结构包括在所述半导体衬底层上依次层叠的下限制层、下波导层、有源层、上波导层和上限制层；所述脊形结构在慢轴方向的宽度自上至下递增，所述脊形结构在慢轴方向的两侧均具有特征侧壁，所述特征侧壁为上波导层、有源层和下波导层在慢轴方向侧部的侧壁；在所述特征侧壁暴露出的脊形结构中形成若干光栅槽，光栅槽和光栅槽之间的脊形结构构成侧壁光栅结构。
17.可选的，在所述半导体衬底层上形成脊形结构的方法包括：在所述半导体衬底层上依次形成初始下限制层、初始下波导层、初始有源层、初始上波导层和初始上限制层；在部分所述初始上限制层背离所述半导体衬底层的一侧形成第一掩膜层；以第一掩膜层为掩膜对初始上限制层进行第一各向异性刻蚀直至暴露出初始上波导层，且使得初始上限制层形成上限制层；第一各向异性刻蚀之后，以第一掩膜层为掩膜对初始上波导层、初始有源层、初始下波导层和初始下限制层进行第二各向同性刻蚀，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，使初始下限制层形成下限制层；进行第二各向同性刻蚀之后，去除第一掩膜层。
18.可选的，在所述半导体衬底层上形成脊形结构的方法还包括：第一各向异性刻蚀
之前，在所述初始上限制层背离半导体衬底层的一侧表面形成初始接触层；第一各向异性刻蚀还刻蚀了初始接触层，使初始接触层形成接触层。
19.可选的，还包括：在形成脊形结构的过程中，还形成牺牲层，所述牺牲层位于所述脊形结构的顶部表面；在所述特征侧壁暴露出的脊形结构中形成若干光栅槽之前，在脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面以及脊形结构侧部的半导体衬底层的表面形成第二掩膜层，所述第二掩膜层中具有第一掩膜栅口，所述第一掩膜栅口暴露出特征侧壁；在所述特征侧壁暴露出的脊形结构中形成若干光栅槽的步骤为：以所述第二掩膜层为掩膜刻蚀第一掩膜栅口暴露出的脊形结构，形成若干光栅槽；以所述第二掩膜层为掩膜刻蚀第一掩膜栅口暴露出的脊形结构的过程中刻蚀去除牺牲层；以所述第二掩膜层为掩膜刻蚀第一掩膜栅口暴露出的脊形结构之后，去除第二掩膜层。
20.可选的，在脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面以及脊形结构侧部的半导体衬底层的表面形成第二掩膜层的步骤包括：在脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面和脊形结构侧部的半导体衬底层的表面、以及牺牲层的顶部表面和侧壁表面形成第二初始光刻胶膜，位于脊形结构侧部的半导体衬底层的表面的第二初始光刻胶膜的厚度大于脊形结构在慢轴方向任一侧的侧壁表面的第二初始光刻胶膜的厚度，脊形结构在慢轴方向任一侧的侧壁表面的第二初始光刻胶膜的厚度大于牺牲层的顶部表面的第二初始光刻胶膜的厚度，脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面的第二初始光刻胶膜的厚度自上至下递增；对所述第二初始光刻胶膜进行全息曝光，使牺牲层的顶部表面的全部第二初始光刻胶膜和位于特征侧壁的部分第二初始光刻胶膜感光变性；对所述第二初始光刻胶膜进行全息曝光之后，对第二初始光刻胶膜进行显影，以去除牺牲层的顶部表面的第二初始光刻胶膜和特征侧壁感光变性的部分第二初始光刻胶膜，使第二初始光刻胶膜形成第二掩膜层。
21.可选的，在脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面以及脊形结构侧部的半导体衬底层的表面形成第二掩膜层的步骤包括：在脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面和脊形结构侧部的半导体衬底层的表面、以及牺牲层的顶部表面和侧壁表面形成初始硬掩膜层；在所述初始硬掩膜层的表面形成第三初始光刻胶膜，位于脊形结构侧部的半导体衬底层上的第三初始光刻胶膜的厚度大于覆盖脊形结构的侧壁的第三初始光刻胶膜的厚度，覆盖脊形结构的侧壁的第三初始光刻胶膜的厚度大于覆盖牺牲层的顶部表面的第三初始光刻胶膜的厚度，覆盖脊形结构的侧壁的第三初始光刻胶膜的厚度自上至下递增；对所述第三初始光刻胶膜进行全息曝光，使覆盖牺牲层的顶部表面的全部第三初始光刻胶膜和覆盖特征侧壁的部分第三初始光刻胶膜感光变性；对所述第三初始光刻胶膜进行全息曝光之后，对第三初始光刻胶膜进行显影，以去除覆盖牺牲层的顶部表面的第三初始光刻胶膜和覆盖特征侧壁感光变性的部分第三初始光刻胶膜，使第三初始光刻胶膜形成第三光刻胶层；以所述第三光刻胶层为掩膜刻蚀初始硬掩膜层，以去除牺牲层的顶部表面的初始硬掩膜层以及特征侧壁的部分初始硬掩膜层，使初始硬掩膜层形成第二掩膜层；以所述第三光刻胶层为掩膜刻蚀初始硬掩膜层之后，去除第三光刻胶层。
22.可选的，还包括：在所述特征侧壁暴露出的脊形结构中形成若干光栅槽之前，在脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面和脊形结构侧部的半导体衬底层的表面、以及脊形结构的顶部表面形成第三初始光刻胶膜；对特征侧壁的第三初始光刻胶膜依次进行电子束曝光和显影，使得第三初始光刻胶膜形成第三光刻胶层，第三光刻胶层中具有第二掩膜栅口，所
述第二掩膜栅口暴露出特征侧壁；在所述特征侧壁暴露出的脊形结构中形成若干光栅槽的步骤为：以所述第三光刻胶层为掩膜刻蚀第二掩膜栅口暴露出的脊形结构，形成若干光栅槽；以所述第三光刻胶层为掩膜刻蚀第二掩膜栅口暴露出的脊形结构之后，去除第三光刻胶层。
23.本发明技术方案提供具有以下有益效果：本发明技术方案提供的具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构，所述特征侧壁的若干间隔的区域朝向脊形结构中凹陷构成若干光栅槽，光栅槽和光栅槽之间的脊形结构构成侧壁光栅结构，这样使得光栅槽距离有源层较近，侧壁光栅结构的耦合系数较高，且在特征侧壁的位置容易形成一阶的侧壁光栅结构，激光较多的参与到纵向（出光方向）模式的产生中，在保证单纵模质量的前提下，具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构的电光转换效率和发光功率提高。
附图说明
24.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。
25.图1为本发明一实施例提供的具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构的示意图；图2至图12为本发明一实施例提供的具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构的制备过程的示意图。
具体实施方式
26.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。
27.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。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.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。
30.实施例1
本实施例提供一种具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构，参考图1，包括：半导体衬底层100；位于所述半导体衬底层100上的脊形结构，所述脊形结构包括在所述半导体衬底层100上依次层叠的下限制层110、下波导层120、有源层130、上波导层140和上限制层150；所述脊形结构在慢轴方向的宽度自上至下递增，所述脊形结构在慢轴方向的两侧均具有特征侧壁，所述特征侧壁为上波导层140、有源层130和下波导层120在慢轴方向侧部的侧壁；所述特征侧壁的若干间隔的区域朝向脊形结构中凹陷构成若干光栅槽200，光栅槽200和光栅槽200之间的脊形结构构成侧壁光栅结构。
31.本实施例中，所述特征侧壁的若干间隔的区域朝向脊形结构中凹陷构成若干光栅槽，光栅槽200和光栅槽200之间的脊形结构构成侧壁光栅结构，这样使得光栅槽200距离有源层130较近，侧壁光栅结构的耦合系数较高，且在特征侧壁的位置容易形成一阶的侧壁光栅结构，激光较多的参与到纵向（出光方向）模式的产生中，在保证单纵模质量的前提下，具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构的电光转换效率和发光功率提高。
32.在一个实施例中，边发射半导体发光结构为量子级联激光器。
33.本实施例中，所述半导体衬底层100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。
34.本实施例中，脊形结构还包括：接触层160，位于所述上限制层150背离半导体衬底层100一侧的表面。
35.本实施例中，所述接触层160的材料包括inp接触层，所述上限制层150的材料包括inp上限制层。所述上波导层140的材料包括ingaas。所述下波导层120的材料包括ingaas。所述下限制层110包括inp下限制层。
36.在一些实施例中，所述下限制层110和上限制层150的材料为掺杂导电离子的inp；所述下波导层120的材料为掺杂导电离子的inzga
(1-z)
as；所述上波导层140的材料为掺杂导电离子的inzga
(1-z)
as。
37.在一个实施例中，所述有源层130为超晶格结构，所述有源层130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in
x
ga
(1-x)
as，第m上子有源层的材料为inyal
(1-y)
as。
38.脊形结构在慢轴方向上两侧的侧壁垂直度自上至下减小。
39.所述特征侧壁包括第一特征侧壁、第二特征侧壁和第三特征侧壁，第一特征侧壁为上波导层140在慢轴方向侧部的侧壁，第二特征侧壁为有源层130在慢轴方向侧部的侧壁，第三特征侧壁为下波导层120在慢轴方向侧部的侧壁。
40.本实施例中，仅第一特征侧壁和第二特征侧壁的若干间隔的区域朝向脊形结构凹陷构成若干光栅槽200。
41.在其他实施例中，仅所述第一特征侧壁的若干间隔的区域朝向上波导层凹陷构成若干光栅槽。在其他实施例中，仅第二特征侧壁的若干间隔的区域朝向有源层凹陷构成若干光栅槽；在其他实施例中，仅第三特征侧壁的若干间隔的区域朝向下波导层凹陷构成若干光栅槽；在其他实施例中，第一特征侧壁、第二特征侧壁和第三特征侧壁的若干间隔的区
域朝向脊形结构凹陷构成若干光栅槽；在其他实施例中，仅第二特征侧壁和第三特征侧壁的若干间隔的区域朝向脊形结构凹陷构成若干光栅槽。
42.若干个光栅槽200沿着边发射半导体发光结构的出光方向周期性排布。
43.在一个实施例中，相邻所述光栅槽200之间的脊形结构在出光方向上的尺寸为40nm~900nm，例如40nm、100nm、150nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm或者900nm；光栅槽200在出光方向上的尺寸为160nm~800nm，例如160nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm或者800nm。
44.在一个实施例中，侧壁光栅结构的光栅周期为200nm-1000nm。光栅周期指的是：一个光栅槽200和相邻两个光栅槽200之间的脊形结构在出光方向上的尺寸。
45.在一个实施例中，相邻所述光栅槽200之间的脊形结构在出光方向上的尺寸为光栅周期的20%-90%，例如20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%或50%。
46.所述侧壁光栅结构为一阶侧壁光栅结构。
47.在一个实施例中，光栅槽200的深度为20nm~300nm。若光栅槽200的深度小于20nm，则提升光栅耦合系数的程度较低；若光栅槽200的深度大于300nm，则在有源层产生一些光场损耗，具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构的发光功率提升的程度较低。
48.所述上限制层150在慢轴方向的两侧侧壁与所述上限制层150的底面之间夹角自第一角度减小至第二角度；所述上波导层在慢轴方向的两侧侧壁与上波导层的底面之间夹角自第三角度减小至第四角度；所述有源层130在慢轴方向的两侧侧壁与所述有源层130的底面之间夹角自第五角度减小至第六角度；所述下波导层在慢轴方向的两侧侧壁与下波导层的底面之间夹角自第七角度减小至第八角度；所述下限制层110在慢轴方向的两侧侧壁与下限制层110的底面之间夹角自第九角度减小至第十角度。
49.在一个实施例中，第三角度为45度~65度；第四角度为25度~40度；第五角度为25度~40度；第六角度为15度~25度；第七角度为15度~25度；第八角度为5度~15度。这样容易在特征侧壁对应的脊形结构中形成光栅槽200，且侧壁光栅结构的耦合系数提高。
50.在一个实施例中，第一角度为65度~80度；第二角度为45~65
°
；第九角度为5度~15度；第十角度为0度~5度。这样使得侧壁光栅结构不会形成在上限制层150、接触层160和下限制层110中。
51.所述具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构还包括：位于接触层160的上表面的正面电极210；位于半导体衬底层100背离有源层130一侧表面的背面电极（未图示）。
52.本实施例中，具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构还包括：钝化层，位于所述脊形结构的侧壁表面、半导体衬底层的表面以及脊形结构的部分顶部表面，钝化层中具有位于脊形结构的部分顶部表面上的电极开口；正面电极210位于所述电极开口中。
53.所述钝化层的材料包括氧化硅或氮化硅。
54.在一个实施例中，钝化层的厚度为30纳米至500纳米。
55.钝化层覆盖所述脊形结构在慢轴方向的两侧侧壁表面以及光栅槽200的内壁表面。
56.钝化层保形覆盖光栅槽的内壁，钝化层的厚度小于光栅槽宽度的1/2。或者，钝化层填充满光栅槽且在光栅槽对应区域的钝化层中具有凹槽。
57.在另一个实施例中，正面电极位于接触层160的上表面以及钝化层的整个表面。当
钝化层填充满光栅槽且在光栅槽对应区域的钝化层中具有凹槽时，正面电极保形覆盖凹槽，正面电极的厚度小于凹槽宽度的1/2。
58.实施例2本发明还提供一种具有侧壁光栅结构的边发射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脊形结构，所述脊形结构包括在所述半导体衬底层上依次层叠的下限制层、下波导层、有源层、上波导层和上限制层；所述脊形结构在慢轴方向的宽度自上至下递增，所述脊形结构在慢轴方向的两侧均具有特征侧壁，所述特征侧壁为上波导层、有源层和下波导层在慢轴方向侧部的侧壁；在所述特征侧壁暴露出的脊形结构中形成若干光栅槽，光栅槽和光栅槽之间的脊形结构构成侧壁光栅结构。
59.本实施例中，还包括：在形成脊形结构的过程中，还形成牺牲层，所述牺牲层位于所述脊形结构的顶部表面；在所述特征侧壁暴露出的脊形结构中形成若干光栅槽之前，在脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面以及脊形结构侧部的半导体衬底层的表面形成第二掩膜层，所述第二掩膜层中具有第一掩膜栅口，所述第一掩膜栅口暴露出特征侧壁；在所述特征侧壁暴露出的脊形结构中形成若干光栅槽的步骤为：以所述第二掩膜层为掩膜刻蚀第一掩膜栅口暴露出的脊形结构，形成若干光栅槽；以所述第二掩膜层为掩膜刻蚀第一掩膜栅口暴露出的脊形结构的过程中刻蚀去除牺牲层；以所述第二掩膜层为掩膜刻蚀第一掩膜栅口暴露出的脊形结构之后，去除第二掩膜层。
60.下面参考图2至图12详细介绍具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构的制备过程。
61.参考图2至图4，提供半导体衬底层100；在所述半导体衬底层100上形成脊形结构。
62.参考图2，提供半导体衬底层100；在所述半导体衬底层100上依次形成初始下限制层110a、初始下波导层120a、初始有源层130a、初始上波导层140a和初始上限制层150a；在部分所述初始上限制层150a背离所述半导体衬底层100的一侧形成第一掩膜层180。
63.本实施例中，还包括：在形成第一掩膜层180之前，在所述初始上限制层150a背离半导体衬底层100的一侧表面形成初始接触层160a；形成第一掩膜层180之后，第一掩膜层180位于部分初始接触层160a背离所述半导体衬底层100的一侧表面。
64.本实施例中，还包括：在形成第一掩膜层180之前，在所述初始上限制层150a背离半导体衬底层100的一侧形成初始牺牲层170a。
65.当形成初始接触层160a时，初始牺牲层170a位于初始接触层160a背离半导体衬底层100的一侧表面。
66.需要说明的是，在其他实施例中，可以不形成初始接触层，相应的，初始牺牲层位于初始上限制层背离半导体衬底层的一侧表面。
67.第一掩膜层180的材料包括氧化硅或氮化硅。
68.在一个实施例中，所述第一掩膜层180的宽度为5μm~25μm。
69.初始下限制层110a、初始下波导层120a、初始有源层130a、初始上波导层140a、初始上限制层150a、初始接触层160a和初始牺牲层170a能在同一道工艺制程中连续形成，不会引入外延缺陷。
70.参考图3，以第一掩膜层180为掩膜对初始上限制层150a进行第一各向异性刻蚀直至暴露出初始上波导层140a，且使得初始上限制层150a形成上限制层150。
71.本实施例中，第一各向异性刻蚀还刻蚀了初始接触层160a，使初始接触层160a形成接触层160。
72.本实施例中，第一各向异性刻蚀还刻蚀了初始牺牲层170a，使初始牺牲层170a形成牺牲层170。
73.所述牺牲层170的材料和后续的第二掩膜层190的材料不同，且牺牲层170的材料和接触层160的材料以及上限制层150的材料不同。在一个实施例中，所述牺牲层170的材料包括：inp、ingaas或ingaasp。
74.在一个实施例中，所述牺牲层170的厚度为20nm-300nm，例如20nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、200nm或300nm。
75.本实施例中，采用第一各向异性刻蚀对所述初始牺牲层170a、初始接触层160a和所述初始上限制层150a进行刻蚀，这样使得牺牲层170、接触层160和上限制层150的侧壁的垂直性较好。
76.参考图4，第一各向异性刻蚀之后，以第一掩膜层180为掩膜对初始上波导层140a、初始有源层130a、初始下波导层120a和初始下限制层110a进行第二各向同性刻蚀，使初始上波导层140a形成上波导层140，使初始有源层130a形成有源层130，使初始下波导层120a形成下波导层120，使初始下限制层110a形成下限制层110。
77.本实施例中，下限制层110、下波导层120、有源层130、上波导层140、上限制层150和接触层160构成脊形结构。所述牺牲层170位于所述脊形结构的顶部表面，牺牲层170位于接触层160背离半导体衬底层100的一侧表面。
78.在其他实施例中，不形成接触层时，下限制层、下波导层、有源层、上波导层和上限制层构成脊形结构。所述牺牲层位于所述脊形结构的顶部表面，牺牲层位于上限制层背离半导体衬底层的一侧表面。
79.在第二各向同性刻蚀中，由于存在一定的侧向腐蚀现象，脊形结构的宽度会随着腐蚀深度的增加变宽，因此脊形结构的宽度呈现上窄下宽的趋势。
80.所述脊形结构在慢轴方向的宽度自上至下递增，所述脊形结构在慢轴方向的两侧均具有特征侧壁，所述特征侧壁为上波导层140、有源层130和下波导层120在慢轴方向侧部的侧壁。
81.所述上限制层150在慢轴方向的两侧侧壁与所述上限制层150的底面之间夹角自第一角度减小至第二角度；所述上波导层在慢轴方向的两侧侧壁与上波导层的底面之间夹角自第三角度减小至第四角度；所述有源层130在慢轴方向的两侧侧壁与所述有源层130的底面之间夹角自第五角度减小至第六角度；所述下波导层在慢轴方向的两侧侧壁与下波导层的底面之间夹角自第七角度减小至第八角度；所述下限制层110在慢轴方向的两侧侧壁与下限制层110的底面之间夹角自第九角度减小至第十角度。
82.在一个实施例中，第三角度为45度~65度；第四角度为25度~40度；第五角度为25度~40度；第六角度为15度~25度；第七角度为15度~25度；第八角度为5度~15度。这样容易在特征侧壁对应的脊形结构中形成光栅槽200，且侧壁光栅结构的耦合系数提高。
83.在一个实施例中，第一角度为65度~80度；第二角度为45~65
°
；第九角度为5度~15度；第十角度为0度~5度。这样使得侧壁光栅结构不会形成在上限制层150、接触层160和下限制层110中。
84.参考图5，进行第二各向同性刻蚀之后，去除第一掩膜层180。
85.参考图6至图8，在脊形结构的侧壁表面以及脊形结构侧部的半导体衬底层100的表面形成第二掩膜层190，所述第二掩膜层190中具有第一掩膜栅口191，所述第一掩膜栅口191暴露出特征侧壁。
86.参考图6，在脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面和脊形结构侧部的半导体衬底层100的表面、以及牺牲层170的顶部表面和侧壁表面形成第二初始光刻胶膜190a，位于脊形结构侧部的半导体衬底层100的表面的第二初始光刻胶膜190a的厚度大于脊形结构在慢轴方向任一侧的侧壁表面的第二初始光刻胶膜190a的厚度，脊形结构在慢轴方向任一侧的侧壁表面的第二初始光刻胶膜190a的厚度大于牺牲层170的顶部表面的第二初始光刻胶膜190a的厚度，脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面的第二初始光刻胶膜190a的厚度自上至下递增。
87.形成第二初始光刻胶膜190a的工艺为旋涂工艺。
88.在一个实施例中，所述第二初始光刻胶膜190a的厚度为50nm~300nm，例如50nm、100nm、120nm、150nm、180nm或300nm。
89.参考图7，对所述第二初始光刻胶膜190a进行全息曝光，使牺牲层170的顶部表面的全部第二初始光刻胶膜190a和位于特征侧壁的部分第二初始光刻胶膜190a感光变性。
90.由于牺牲层170的顶部表面的第二初始光刻胶膜190a很薄，因此对该区域的第二初始光刻胶膜190a曝光充分，该区域的第二初始光刻胶膜190a容易感光变性。半导体衬底层100的表面的第二初始光刻胶膜190a较厚，因此对该区域的第二初始光刻胶膜190a曝光不充分。牺牲层170在慢轴方向两侧的侧壁、接触层160在慢轴方向两侧的侧壁和上限制层150在慢轴方向两侧侧壁的垂直度相对于上波导层、有源层、下波导层和下限制层在慢轴方向两侧的侧壁的垂直度较高，因此牺牲层170在慢轴方向两侧的侧壁、接触层160在慢轴方向两侧的侧壁和上限制层150在慢轴方向两侧侧壁的第二初始光刻胶膜190a的感光量较少，因此对牺牲层170在慢轴方向两侧的侧壁、接触层160在慢轴方向两侧的侧壁和上限制层150在慢轴方向两侧侧壁的第二初始光刻胶膜190a的曝光程度非常少，因此该区域的第二初始光刻胶膜190a基本不会感光变性。特征侧壁的第二初始光刻胶膜190在曝光过程中会受到曝光光源发出的干涉光的作用，特征侧壁的第二初始光刻胶膜190的部分区域感光量较大，特征侧壁的第二初始光刻胶膜190的部分区域感光量较小，特征侧壁的第二初始光刻胶膜190中感光量较大的区域和感光量较小区域在边发射半导体发光结构的出光方向上周期性排布。下限制层110在慢轴方向两侧侧壁的第二初始光刻胶膜190的厚度也较厚，因此对该区域的第二初始光刻胶膜190a曝光不充分。
91.全息曝光中，采用呈一定角度差的双光束形成干涉光平面波，干涉光平面波垂直于脊形结构的顶部表面的方向投射到第二初始光刻胶膜190a。
92.参考图8和图9，图8为在图7基础上的示意图，图9为图8对应的立体示意图，对所述第二初始光刻胶膜190a进行全息曝光之后，对第二初始光刻胶膜190a进行显影，以去除牺牲层170的顶部表面的第二初始光刻胶膜190a和特征侧壁感光变性的部分第二初始光刻胶膜190a，使第二初始光刻胶膜190a形成第二掩膜层190。
93.由于牺牲层170的顶部表面的第二初始光刻胶膜190a很薄，对该区域的第二初始光刻胶膜190a曝光充分，因此牺牲层170的顶部表面的第二初始光刻胶膜190a都会被显影
去除。由于对半导体衬底层100的表面的第二初始光刻胶膜190a曝光不充分，该半导体衬底层100的表面的第二初始光刻胶膜190a在显影过程中会有残胶，也就是显影的步骤之后半导体衬底层100的表面还会覆盖第二初始光刻胶膜190a。由于对牺牲层170在慢轴方向两侧的侧壁、接触层160在慢轴方向两侧的侧壁和上限制层150在慢轴方向两侧侧壁的第二初始光刻胶膜190a的曝光程度较少，因此牺牲层170在慢轴方向两侧的侧壁、接触层160在慢轴方向两侧的侧壁和上限制层150在慢轴方向两侧侧壁的第二初始光刻胶膜190a在显影过程中还会保留。由于下限制层110在慢轴方向两侧侧壁的第二初始光刻胶膜190的厚度也较厚，因此对该区域的第二初始光刻胶膜190a曝光不充分，因此下限制层110侧壁表面的第二初始光刻胶膜190在显影过程中还会保留。特征侧壁的第二初始光刻胶膜190中感光量较小的区域保留，特征侧壁的第二初始光刻胶膜190中感光量较大的区域被显影去除，从而形成第一掩膜栅口191。
94.由于特征侧壁的第二初始光刻胶膜190a的厚度相对于现有技术来讲是相对薄的，因此使得第一掩膜栅口191的宽度以及相邻的第一掩膜栅口191之间的宽度尺寸均较小。
95.对所述第二初始光刻胶膜进行全息曝光以形成第二掩膜层190，不需要掩膜版，工艺过程简单高效。
96.需要说明的是，在脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面以及脊形结构侧部的半导体衬底层的表面形成第二掩膜层的步骤包括：在脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面和脊形结构侧部的半导体衬底层的表面、以及牺牲层的顶部表面和侧壁表面形成初始硬掩膜层；在所述初始硬掩膜层的表面形成第三初始光刻胶膜，位于脊形结构侧部的半导体衬底层上的第三初始光刻胶膜的厚度大于覆盖脊形结构的侧壁的第三初始光刻胶膜的厚度，覆盖脊形结构的侧壁的第三初始光刻胶膜的厚度大于覆盖牺牲层的顶部表面的第三初始光刻胶膜的厚度，覆盖脊形结构的侧壁的第三初始光刻胶膜的厚度自上至下递增；对所述第三初始光刻胶膜进行全息曝光，使覆盖牺牲层的顶部表面的全部第三初始光刻胶膜和覆盖特征侧壁的部分第三初始光刻胶膜感光变性；对所述第三初始光刻胶膜进行全息曝光之后，对第三初始光刻胶膜进行显影，以去除覆盖牺牲层的顶部表面的第三初始光刻胶膜和覆盖特征侧壁感光变性的部分第三初始光刻胶膜，使第三初始光刻胶膜形成第三光刻胶层；以所述第三光刻胶层为掩膜刻蚀初始硬掩膜层，以去除牺牲层的顶部表面的初始硬掩膜层以及特征侧壁的部分初始硬掩膜层，使初始硬掩膜层形成第二掩膜层；以所述第三光刻胶层为掩膜刻蚀初始硬掩膜层之后，去除第三光刻胶层。
97.初始硬掩膜层的材料为氮化硅或氧化硅。
98.需要说明的是，图9中的第一掩膜栅口191指的是贯穿第二掩膜层190的开口，对于第二掩膜层190中未贯穿的开口没有示意出来。
99.参考图10和图11，图10为在图8基础上示意图，图11为在图9基础上的示意图，图11为图10对应的立体示意图，在所述特征侧壁暴露出的脊形结构中形成若干光栅槽200，具体的，以所述第二掩膜层190为掩膜刻蚀第一掩膜栅口191暴露出的脊形结构，形成若干光栅槽200。
100.以所述第二掩膜层190为掩膜刻蚀第一掩膜栅口191暴露出的脊形结构的过程中刻蚀去除牺牲层170，牺牲层170保护牺牲层170下方的膜层不被刻蚀损耗。理论上，在其他实施例中，可以不设置牺牲层。
101.利用第二初始光刻胶膜190a在不同区域的厚度不同，实现了全息光刻自对准在特征侧壁的局部区域形成光栅槽200。
102.由于第一掩膜栅口191的宽度以及相邻的第一掩膜栅口191之间的宽度尺寸均较小，因此光栅槽200的宽度以及相邻的光栅槽200之间的宽度尺寸均较小，使得侧壁光栅结构的周期较小，能容易使侧壁光栅结构为一阶侧壁光栅结构。
103.参考图11，以所述第二掩膜层190为掩膜刻蚀第一掩膜栅口191暴露出的脊形结构之后，去除第二掩膜层190。
104.参考图12，在所述接触层160背离所述半导体衬底层100的一侧表面形成正面电极210；在位于半导体衬底层100背离有源层130一侧表面形成背面电极（未图示）。
105.本实施例中，还包括：在形成正面电极210之前，在所述脊形结构的侧壁表面、半导体衬底层的表面以及脊形结构的部分顶部表面形成钝化层，钝化层中具有暴露出脊形结构的部分顶部表面的电极开口；在所述接触层160背离所述半导体衬底层100的一侧表面形成正面电极210的步骤为：在所述电极开口中形成正面电极210。
106.所述钝化层的材料包括氧化硅或氮化硅。
107.在一个实施例中，钝化层的厚度为30纳米至500纳米。
108.钝化层覆盖所述脊形结构在慢轴方向的两侧侧壁表面以及光栅槽200的内壁表面。
109.钝化层保形覆盖光栅槽的内壁，钝化层的厚度小于光栅槽宽度的1/2。或者，钝化层填充满光栅槽且在光栅槽对应区域的钝化层中具有凹槽。
110.在另一个实施例中，正面电极位于接触层160的上表面以及钝化层的整个表面。当钝化层填充满光栅槽且在光栅槽对应区域的钝化层中具有凹槽时，正面电极保形覆盖凹槽，正面电极的厚度小于凹槽宽度的1/2。正面电极覆盖光栅槽的区域表面起伏形成金属光栅结构，基于金属光栅结构以及光在正面电极和钝化层界面形成的等离子激元模式，使得侧壁光栅结构和金属光栅结构的总耦合系数提高，可以在光栅槽较浅的刻蚀深度或侧壁光栅结构在边发射半导体发光结构的腔长方向的总长度尺寸更短的条件下，实现单模激射。
111.在一个实施例中，在形成正面电极210之后，且在形成背面电极之前，减薄半导体衬底层100。
112.在一个实施例中，背面电极为geauniau合金或geaucrau合金。
113.实施例3本实施例与实施例2的区别在于：在特征侧壁暴露出的脊形结构中形成若干光栅槽之前，在脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面和脊形结构侧部的半导体衬底层的表面、以及脊形结构的顶部表面形成第三初始光刻胶膜；对特征侧壁的第三初始光刻胶膜依次进行电子束曝光和显影，使得第三初始光刻胶膜形成第三光刻胶层，第三光刻胶层中具有第二掩膜栅口，所述第二掩膜栅口暴露出特征侧壁；在所述特征侧壁暴露出的脊形结构中形成若干光栅槽的步骤为：以所述第三光刻胶层为掩膜刻蚀第二掩膜栅口暴露出的脊形结构，形成若干光栅槽；以所述第三光刻胶层为掩膜刻蚀第二掩膜栅口暴露出的脊形结构之后，去除第三光刻胶层。
114.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。

技术特征：
1.一种具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构，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脊形结构，所述脊形结构包括在所述半导体衬底层上依次层叠的下限制层、下波导层、有源层、上波导层和上限制层；所述脊形结构在慢轴方向的宽度自上至下递增，所述脊形结构在慢轴方向的两侧均具有特征侧壁，所述特征侧壁为上波导层、有源层和下波导层在慢轴方向侧部的侧壁；所述特征侧壁的若干间隔的区域朝向脊形结构中凹陷构成若干光栅槽，光栅槽和光栅槽之间的脊形结构构成侧壁光栅结构。2.根据权利要求1所述的具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构，其特征在于，所述特征侧壁包括第一特征侧壁、第二特征侧壁和第三特征侧壁，第一特征侧壁为上波导层在慢轴方向侧部的侧壁，第二特征侧壁为有源层在慢轴方向侧部的侧壁，第三特征侧壁为下波导层在慢轴方向侧部的侧壁；仅所述第一特征侧壁的若干间隔的区域朝向上波导层凹陷构成若干光栅槽；或者，仅第二特征侧壁的若干间隔的区域朝向有源层凹陷构成若干光栅槽；或者，仅第三特征侧壁的若干间隔的区域朝向下波导层凹陷构成若干光栅槽；或者，第一特征侧壁、第二特征侧壁和第三特征侧壁的若干间隔的区域朝向脊形结构凹陷构成若干光栅槽；或者，仅第一特征侧壁和第二特征侧壁的若干间隔的区域朝向脊形结构凹陷构成若干光栅槽；或者，仅第二特征侧壁和第三特征侧壁的若干间隔的区域朝向脊形结构凹陷构成若干光栅槽。3.根据权利要求1所述的具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构，其特征在于，若干个光栅槽沿着具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构的出光方向周期性排布。4.根据权利要求3所述的具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构，其特征在于，相邻所述光栅槽之间的脊形结构在出光方向上的尺寸为40nm~900nm，光栅槽在出光方向上的尺寸为160nm~800nm。5.根据权利要求1所述的具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构，其特征在于，光栅槽的深度为20nm~300nm。6.根据权利要求1至5任意一项所述的具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构，其特征在于，所述侧壁光栅结构为一阶侧壁光栅结构。7.根据权利要求1所述的具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构，其特征在于，所述上波导层在慢轴方向的两侧侧壁与上波导层的底面之间夹角自第三角度减小至第四角度；所述有源层在慢轴方向的两侧侧壁与所述有源层的底面之间夹角自第五角度减小至第六角度；所述下波导层在慢轴方向的两侧侧壁与下波导层的底面之间夹角自第七角度减小至第八角度；第三角度为45度~65度；第四角度为25度~40度；第五角度为25度~40度；第六角度为15度~25度；第七角度为15度~25度；第八角度为5度~15度。8.根据权利要求1或7所述的具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构，其特征在于，所述上限制层在慢轴方向的两侧侧壁与所述上限制层的底面之间夹角自第一角度减小至第二角度；所述下限制层在慢轴方向的两侧侧壁与下限制层的底面之间夹角自第九角度减小至第十角度；第一角度为65度~80度；第二角度为45~65
°
；第九角度为5度~15度；第十角度为0度~5度。9.根据权利要求1所述的具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构，其特征在于，所
述脊形结构还包括：位于上限制层背离半导体衬底层一侧表面的接触层；所述具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构还包括：位于接触层的上表面的正面电极。10.一种具有侧壁光栅结构的边发射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形成脊形结构，所述脊形结构包括在所述半导体衬底层上依次层叠的下限制层、下波导层、有源层、上波导层和上限制层；所述脊形结构在慢轴方向的宽度自上至下递增，所述脊形结构在慢轴方向的两侧均具有特征侧壁，所述特征侧壁为上波导层、有源层和下波导层在慢轴方向侧部的侧壁；在所述特征侧壁暴露出的脊形结构中形成若干光栅槽，光栅槽和光栅槽之间的脊形结构构成侧壁光栅结构。11.根据权利要求10所述的具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构的制备方法，其特征在于，在所述半导体衬底层上形成脊形结构的方法包括：在所述半导体衬底层上依次形成初始下限制层、初始下波导层、初始有源层、初始上波导层和初始上限制层；在部分所述初始上限制层背离所述半导体衬底层的一侧形成第一掩膜层；以第一掩膜层为掩膜对初始上限制层进行第一各向异性刻蚀直至暴露出初始上波导层，且使得初始上限制层形成上限制层；第一各向异性刻蚀之后，以第一掩膜层为掩膜对初始上波导层、初始有源层、初始下波导层和初始下限制层进行第二各向同性刻蚀，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，使初始下限制层形成下限制层；进行第二各向同性刻蚀之后，去除第一掩膜层。12.根据权利要求11所述的具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构的制备方法，其特征在于，在所述半导体衬底层上形成脊形结构的方法还包括：第一各向异性刻蚀之前，在所述初始上限制层背离半导体衬底层的一侧表面形成初始接触层；第一各向异性刻蚀还刻蚀了初始接触层，使初始接触层形成接触层。13.根据权利要求10所述的具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构的制备方法，其特征在于，还包括：在形成脊形结构的过程中，还形成牺牲层，所述牺牲层位于所述脊形结构的顶部表面；在所述特征侧壁暴露出的脊形结构中形成若干光栅槽之前，在脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面以及脊形结构侧部的半导体衬底层的表面形成第二掩膜层，所述第二掩膜层中具有第一掩膜栅口，所述第一掩膜栅口暴露出特征侧壁；在所述特征侧壁暴露出的脊形结构中形成若干光栅槽的步骤为：以所述第二掩膜层为掩膜刻蚀第一掩膜栅口暴露出的脊形结构，形成若干光栅槽；以所述第二掩膜层为掩膜刻蚀第一掩膜栅口暴露出的脊形结构的过程中刻蚀去除牺牲层；以所述第二掩膜层为掩膜刻蚀第一掩膜栅口暴露出的脊形结构之后，去除第二掩膜层。14.根据权利要求13所述的具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构的制备方法，其特征在于，在脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面以及脊形结构侧部的半导体衬底层的表面形成第二掩膜层的步骤包括：在脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面和脊形结构侧部的半导体衬底层的表面、以及牺牲层的顶部表面和侧壁表面形成第二初始光刻胶膜，位于
脊形结构侧部的半导体衬底层的表面的第二初始光刻胶膜的厚度大于脊形结构在慢轴方向任一侧的侧壁表面的第二初始光刻胶膜的厚度，脊形结构在慢轴方向任一侧的侧壁表面的第二初始光刻胶膜的厚度大于牺牲层的顶部表面的第二初始光刻胶膜的厚度，脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面的第二初始光刻胶膜的厚度自上至下递增；对所述第二初始光刻胶膜进行全息曝光，使牺牲层的顶部表面的全部第二初始光刻胶膜和位于特征侧壁的部分第二初始光刻胶膜感光变性；对所述第二初始光刻胶膜进行全息曝光之后，对第二初始光刻胶膜进行显影，以去除牺牲层的顶部表面的第二初始光刻胶膜和特征侧壁感光变性的部分第二初始光刻胶膜，使第二初始光刻胶膜形成第二掩膜层。15.根据权利要求13所述的具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构的制备方法，其特征在于，在脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面以及脊形结构侧部的半导体衬底层的表面形成第二掩膜层的步骤包括：在脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面和脊形结构侧部的半导体衬底层的表面、以及牺牲层的顶部表面和侧壁表面形成初始硬掩膜层；在所述初始硬掩膜层的表面形成第三初始光刻胶膜，位于脊形结构侧部的半导体衬底层上的第三初始光刻胶膜的厚度大于覆盖脊形结构的侧壁的第三初始光刻胶膜的厚度，覆盖脊形结构的侧壁的第三初始光刻胶膜的厚度大于覆盖牺牲层的顶部表面的第三初始光刻胶膜的厚度，覆盖脊形结构的侧壁的第三初始光刻胶膜的厚度自上至下递增；对所述第三初始光刻胶膜进行全息曝光，使覆盖牺牲层的顶部表面的全部第三初始光刻胶膜和覆盖特征侧壁的部分第三初始光刻胶膜感光变性；对所述第三初始光刻胶膜进行全息曝光之后，对第三初始光刻胶膜进行显影，以去除覆盖牺牲层的顶部表面的第三初始光刻胶膜和覆盖特征侧壁感光变性的部分第三初始光刻胶膜，使第三初始光刻胶膜形成第三光刻胶层；以所述第三光刻胶层为掩膜刻蚀初始硬掩膜层，以去除牺牲层的顶部表面的初始硬掩膜层以及特征侧壁的部分初始硬掩膜层，使初始硬掩膜层形成第二掩膜层；以所述第三光刻胶层为掩膜刻蚀初始硬掩膜层之后，去除第三光刻胶层。16.根据权利要求10所述的具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构的制备方法，其特征在于，还包括：在所述特征侧壁暴露出的脊形结构中形成若干光栅槽之前，在脊形结构在慢轴方向两侧的侧壁表面和脊形结构侧部的半导体衬底层的表面、以及脊形结构的顶部表面形成第三初始光刻胶膜；对特征侧壁的第三初始光刻胶膜依次进行电子束曝光和显影，使得第三初始光刻胶膜形成第三光刻胶层，第三光刻胶层中具有第二掩膜栅口，所述第二掩膜栅口暴露出特征侧壁；在所述特征侧壁暴露出的脊形结构中形成若干光栅槽的步骤为：以所述第三光刻胶层为掩膜刻蚀第二掩膜栅口暴露出的脊形结构，形成若干光栅槽；以所述第三光刻胶层为掩膜刻蚀第二掩膜栅口暴露出的脊形结构之后，去除第三光刻胶层。

技术总结
本发明揭示了一种具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构及其制备方法，具有侧壁光栅结构的边发射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脊形结构，所述脊形结构包括在所述半导体衬底层上依次层叠的下限制层、下波导层、有源层、上波导层和上限制层；所述脊形结构在慢轴方向的宽度自上至下递增，所述脊形结构在慢轴方向的两侧均具有特征侧壁，所述特征侧壁为上波导层、有源层和下波导层在慢轴方向侧部的侧壁；所述特征侧壁的若干间隔的区域朝向脊形结构中凹陷构成若干光栅槽，光栅槽和光栅槽之间的脊形结构构成侧壁光栅结构。具有侧壁光栅结构的边发射半导体发光结构能提高电光转换效率和发光功率。体发光结构能提高电光转换效率和发光功率。体发光结构能提高电光转换效率和发光功率。


技术研发人员：赵武 张立晨 王俊 程洋 苏建昆
受保护的技术使用者：苏州长光华芯半导体激光创新研究院有限公司
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/8/21