[发明专利]一种热调谐半导体芯片及其制备方法

说明书

本发明实施例公开了一种热调谐半导体芯片及其制备方法，其中，所述热调谐半导体芯片包括：衬底，以及依次层叠于所述衬底上的牺牲层、悬浮层、支撑层和功能层；所述功能层用于向所述热调谐半导体芯片的热调谐电极传递热量；在所述衬底、所述牺牲层和所述悬浮层内形成有悬浮区域，所述悬浮区域为从所述悬浮层的上表面以下、延伸贯穿所述牺牲层、并终止于所述衬底内部的空腔结构，以使位于所述空腔结构上方的所述功能层与所述空腔结构下方剩余的部分所述衬底通过所述悬浮区域隔离；所述支撑层至少包括位于所述空腔结构上方的部分，以支撑位于所述空腔结构上方的所述功能层。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种热调谐半导体芯片及其制备方法。

背景技术

随着互联网的飞速发展，人们对网络带宽的需求越来越大。功能全面、性能强大、功耗低的单片集成芯片越来越受到重视。例如，单片集成可调谐激光器作为未来5G网络及智能光网络的核心芯片受到了重视。随着相干传输网络的传输速率越来越高，系统对激光器线宽的要求越来越高，目前典型的相干传输系统对可调谐激光器芯片线宽要求在300KHz以下。传统的可调谐激光器芯片是基于电注入调谐的，虽然调谐速度很快，但是由于存在电流散粒噪声以及其他寄生噪声，芯片线宽难以降低，一般该类芯片线宽普遍在数MHz以上，无法满足相干传输系统对芯片线宽的要求。为了解决上述问题，基于热效应的热调谐芯片受到了器件厂商的重视。由于热效应中，高频噪声分量很小，使得芯片线宽可以得到极大改善。

然而，基于热效应的热调谐芯片由于功能层距离热调谐电极存在一定的距离，同时芯片功能层与衬底存在物理连接，因此热功率极易通过衬底耗散掉，热调谐效率相当低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题而提供一种热调谐半导体芯片及其制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例一方面提供了一种热调谐半导体芯片，包括：衬底，以及依次层叠于所述衬底上的牺牲层、悬浮层、支撑层和功能层；所述功能层用于向所述热调谐半导体芯片的热调谐电极传递热量；其中，

在所述衬底、所述牺牲层和所述悬浮层内形成有悬浮区域，所述悬浮区域为从所述悬浮层的上表面以下、延伸贯穿所述牺牲层、并终止于所述衬底内部的空腔结构，以使位于所述空腔结构上方的所述功能层与所述空腔结构下方剩余的部分所述衬底通过所述悬浮区域隔离；

所述支撑层至少包括位于所述空腔结构上方的部分，以支撑位于所述空腔结构上方的所述功能层。

上述方案中，所述支撑层的材料与所述衬底的材料相同。

上述方案中，还包括：

层叠于所述衬底上并位于所述悬浮层和所述支撑层之间的刻蚀阻挡层，所述刻蚀阻挡层的下表面与所述悬浮层的上表面接触，所述刻蚀阻挡层在刻蚀所述悬浮层以形成所述悬浮区域的工艺中起到刻蚀阻挡作用。

上述方案中，还包括：

与所述悬浮区域连通的至少两个开口，所述悬浮区域通过经由至少两个所述开口执行的刻蚀工艺而形成；

所述悬浮区域在至少两个所述开口中的任意两个之间的上表面为平面，所述平面与所述悬浮层的上表面共面。

上述方案中，所述牺牲层的下表面与所述衬底的上表面接触。

本发明实施例另一方面提供了一种热调谐半导体芯片的制备方法，所述方法包括：

提供衬底，在所述衬底上依次形成牺牲层、悬浮层、支撑层和功能层；所述功能层用于向所述热调谐半导体芯片的热调谐电极传递热量；

形成通孔，所述通孔贯穿所述功能层、所述支撑层和所述悬浮层并暴露出部分所述牺牲层；