[发明专利]具有无边界接触的取代金属栅极

权利要求书

1.一种用于形成取代金属栅极的方法，包括：

在衬底上面形成栅极和与所述栅极的侧壁相邻的第一组间隔物；

降低所述第一组间隔物的高度以暴露所述栅极的所述侧壁的上部分；

沉积覆盖所述高度降低的间隔物和所述栅极的所述侧壁的所述暴露的上部分的蚀刻停止层；

在所述间隔物上方的层级并且在所述侧壁的所述上部分内产生开口以从所述栅极的顶部暴露所述栅极；以及

从所述开口去除所述栅极的现有栅极材料并且用新栅极材料取代以形成取代栅极。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述产生开口包括：

沉积层级间电介质(ILD)层，所述层级间电介质层覆盖所述高度降低的间隔物和所述栅极的所述侧壁的所述暴露的上部分的至少部分；以及

通过平坦化将所述ILD层的顶表面降低至所述层级，由此从所述栅极的顶表面去除所述蚀刻停止层并且产生所述开口。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述ILD层是第一ILD层，还包括：

沉积覆盖所述取代栅极和所述第一ILD层的第二ILD层；

在所述第一ILD层和所述第二ILD层中产生通路开口，所述通路开口暴露所述蚀刻停止层，所述蚀刻停止层覆盖所述间隔物和所述栅极的所述侧壁的所述上部分；

去除所述暴露的蚀刻停止层的在源极/漏极区上面的至少部分；以及

用形成金属接触的金属材料填充所述通路开口。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述新栅极材料在其顶部被在所述在所述第一ILD层和所述第二ILD层中产生所述通路开口的过程期间保护所述取代栅极的栅极帽层覆盖。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述栅极帽层是氧化铝、氮化铝或者与所述第二ILD层不同的电介质材料。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其中所述沉积所述ILD层包括沉积所述ILD层以通过所述蚀刻停止层完全覆盖所述侧壁的所述暴露的上部分和所述栅极的所述顶表面。

7.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述栅极的所述侧壁的所述上部分具有表示所述栅极的总高度的约10％到70％的、在约5nm与约35nm之间的高度范围，所述高度范围足以使得在所述间隔物上方的所述层级产生所述开口。

8.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述降低所述间隔物的高度包括在反应离子蚀刻(RIE)过程中蚀刻所述间隔物，所述RIE过程是定向蚀刻过程并且对所述栅极的所述现有栅极材料有选择性。

9.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中：

所述降低所述第一组间隔物的高度以暴露所述栅极的所述侧壁的上部分形成第二组间隔物；

所述蚀刻停止层覆盖所述第二组间隔物和所述栅极的所述侧壁的所述暴露的上部分；以及

在所述第二组间隔物上方的层级并且在所述侧壁的所述上部分的范围内暴露所述栅极的所述顶表面。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述暴露所述栅极的顶表面包括：

沉积层级间电介质(ILD)层，所述ILD层覆盖所述第二组间隔物和所述栅极的所述侧壁的所述暴露的上部分的至少部分；以及

将所述ILD层平坦化至所述层级，由此从所述栅极的所述顶表面去除所述蚀刻停止层。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：

在所述第一ILD层和所述第二ILD层中产生通路开口，所述通路开口暴露覆盖所述第二组间隔物和所述栅极的所述侧壁的所述顶部分的所述蚀刻停止层。

12.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述新栅极材料由铝制成。

13.根据权利要求4至9中任一项所述的方法，其中所述栅极帽层在其顶部具有耐受所述在所述第一ILD层和所述第二ILD层中产生所述通路开口的过程的氧化铝层

14.根据权利要求9至13中的任一项所述的方法，还包括形成所述氧化铝以具有在所述第二组间隔物的顶部层级以下延伸的厚度。