一种半导体外延的实现方法及半导体器件与流程

技术特征：
1.一种半导体外延的实现方法，其特征在于，包括：在半导体器件的栅极形成之前，刻蚀半导体衬底形成阵列排布的半导体岛状结构，且各所述半导体岛状结构至少上部之间通过至少一处连接结构相互连接，以减少后续外延工艺产生的缺陷。2.如权利要求1所述的半导体外延的实现方法，其特征在于，所述半导体岛状结构为多边形。3.如权利要求2所述的半导体外延的实现方法，其特征在于，各所述半导体岛状结构至少上部之间通过位于所述多边形角处的连接结构相互连接，以减少后续外延工艺产生的缺陷。4.如权利要求3所述的半导体外延的实现方法，其特征在于，所述半导体岛状结构为四边形，各所述半导体岛状结构至少上部之间通过位于所述四边形四角处的连接结构相互连接，以减少后续外延工艺产生的缺陷。5.如权利要求1所述的半导体外延的实现方法，其特征在于，在刻蚀所述半导体衬底的过程中，通过控制刻蚀的工艺条件，使所述连接结构底部悬空，形成悬梁连接结构。6.如权利要求5所述的半导体外延的实现方法，其特征在于，在刻蚀所述半导体衬底的过程中，形成所述悬梁连接结构后，继续刻蚀所述半导体衬底，使所述半导体岛状结构后续部分截面大小保持不变。7.如权利要求5所述的半导体外延的实现方法，其特征在于，所述形成悬梁连接结构包括：刻蚀所述半导体衬底，形成所述半导体岛状结构和所述连接结构，所述连接结构两侧的沟槽互不连通；通过侧向同性刻蚀，使所述连接结构两侧的沟槽宽度增大，形成所述悬梁连接结构。8.如权利要求1所述的半导体外延的实现方法，其特征在于，所述半导体外延的实现方法用于形成图像传感器，所述半导体岛状结构用于形成像素单元。9.如权利要求8所述的半导体外延的实现方法，其特征在于，所述半导体外延的实现方法用于形成图像传感器，所述半导体岛状结构用于形成像素单元，在刻蚀所述半导体衬底形成所述半导体岛状结构和所述连接结构之后，还包括：通过至少一次外延工艺形成第一外延层，并使所述半导体岛状结构之间的沟槽上部封闭，在所述半导体岛状结构侧壁的所述第一外延层之间形成间隙，以实现所述图像传感器像素单元之间的光学隔离。10.如权利要求8所述的半导体外延的实现方法，其特征在于，所述半导体外延的实现方法用于形成图像传感器，所述半导体岛状结构用于形成像素单元，在刻蚀所述半导体衬底形成所述半导体岛状结构和所述连接结构之后，还包括：在所述半导体岛状结构侧壁外延形成第一外延层，并保持所述半导体岛状结构之间的沟槽为开口状态；在所述第一外延层表面形成隔离介质和/或在所述半导体岛状结构之间的沟槽中填充隔离介质；对所述隔离介质进行回刻蚀，暴露所述半导体岛状结构之间的沟槽开口处的所述第一外延层；
在所述第一外延层表面外延形成第二外延层，使所述半导体岛状结构之间的沟槽开口封闭，并在所述半导体岛状结构侧壁的第一外延层之间形成间隙，以实现所述图像传感器像素单元之间的光学隔离。11.如权利要求9~10中任意一项所述的半导体外延的实现方法，其特征在于，所述第一外延层中至少包括与所述半导体岛状结构掺杂离子类型相反的子外延层，以形成所述像素单元的pn结结构。12.如权利要求8所述的半导体外延的实现方法，其特征在于，所述通过至少一次外延工艺形成第一外延层包括：在所述半导体岛状结构侧壁表面外延低掺杂或本征半导体，形成所述第一外延层的第一子外延层；在所述第一子外延层表面外延形成与所述半导体岛状结构掺杂离子类型相反的第二子外延层，以形成所述像素单元的pn结结构。13.如权利要求8所述的半导体外延的实现方法，其特征在于，所述在所述半导体岛状结构侧壁表面进行外延形成第一外延层包括：在所述半导体岛状结构侧壁表面外延第一掺杂类型的半导体材料，形成所述第一外延层的第三子外延层；刻蚀去除所述半导体岛状结构之间的沟槽底面的所述第三子外延层并刻蚀加深沟槽的深度；在所述第三子外延层表面外延低掺杂或本征半导体，形成第四子外延层；在所述第四子外延层表面外延与所述第一掺杂类型相反的半导体材料，形成第五子外延层，以形成所述像素单元的pn结结构。14.如权利要求5所述的半导体外延的实现方法，其特征在于，对所述连接结构两侧的沟槽进行后处理，使所述悬梁连接结构底部平滑。15.如权利要求1所述的半导体外延的实现方法，其特征在于，所述刻蚀半导体衬底形成阵列排布的半导体岛状结构包括：在所述半导体衬底上形成硬掩模层；根据预设的光刻图形，刻蚀所述硬掩模层；按照所述硬掩模层对所述半导体衬底进行刻蚀，形成所述半导体岛状结构和所述连接结构。16.如权利要求4所述的半导体外延的实现方法，其特征在于，所述半导体岛状结构为四边形时，所述连接结构为x形或四角相连的环状结构。17.一种半导体器件，其特征在于，在形成过程中采用如权利要求1~16的半导体外延的实现方法。18.如权利要求6所述的半导体外延的实现方法，其特征在于，在所述继续刻蚀所述半导体衬底之前，还包括步骤：在所述半导体岛状结构和所述连接结构的侧壁表面形成第一保护介质层，以在继续刻蚀时保护所述连接结构。19.如权利要求5所述的半导体外延的实现方法，其特征在于，所述使所述连接结构底部悬空，形成悬梁连接结构包括：
刻蚀所述半导体衬底形成，形成所述半导体岛状结构和所述连接结构，所述连接结构底部不连通；在所述半导体岛状结构和所述连接结构的侧壁表面形成第二保护介质层，以在继续刻蚀时保护所述连接结构；继续刻蚀，使所述连接结构两侧的沟槽通过侧向同性刻蚀，使所述连接结构两侧的沟槽宽度增大，形成所述悬梁连接；在所述半导体岛状结构和所述连接结构的侧壁表面形成第二保护介质层，以在继续刻蚀时保护所述连接结构。20.一种半导体器件，其特征在于，在形成过程中采用如权利要求18~19的半导体外延的实现方法。

技术总结
本发明提供一种半导体外延的实现方法，具体包括：在半导体器件的栅极形成之前，刻蚀半导体衬底形成阵列排布的半导体岛状结构，且各所述半导体岛状结构至少上部之间通过至少一处连接结构相互连接，以减少后续外延工艺产生的缺陷。本发明还提供一种图像传感器，在形成过程中采用了上述半导体外延的实现方法。本发明提供的半导体外延的实现方法通过固定阵列排布的半导体岛状结构的上部，减少了后续外延步骤时产生的工艺缺陷，提高了半导体器件的性能。能。能。


技术研发人员：赵立新
受保护的技术使用者：格科微电子（上海）有限公司
技术研发日：2021.09.10
技术公布日：2023/2/17