專利名稱：半導(dǎo)體器件及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例涉及具有導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，更具體地涉及具有 接觸數(shù)據(jù)儲存器件的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
通過在電阻存儲器件的預(yù)定位置施加熱量，數(shù)據(jù)能儲存至電阻存儲器件內(nèi)，或者 自電阻存儲器件讀出。為了在電阻存儲器件的預(yù)定位置產(chǎn)生局部加熱，電阻存儲器件可包 括用作加熱電極的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。因而，需要能為電阻存儲器件提供高加熱效率的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括設(shè)置在襯底上的層間 絕緣層，該層間絕緣層包括暴露襯底的開口 ；設(shè)置在該開口中的阻擋層圖案；以及設(shè)置在 該阻擋層圖案上的導(dǎo)電圖案，該導(dǎo)電圖案具有從開口伸出的氧化部分和在該開口內(nèi)的非氧 化部分，其中導(dǎo)電圖案的寬度由阻擋層圖案的厚度決定。導(dǎo)電圖案的寬度可小于開口的寬度。從開口伸出的氧化部分可比設(shè)置于開口內(nèi)的氧化部分厚。氧化部分的寬度可以與非氧化部分的寬度基本上相同。氧化部分的寬度可大于非氧化部分的寬度。該半導(dǎo)體器件可進(jìn)一步包括設(shè)置于開口內(nèi)的填充圖案，使得導(dǎo)電圖案設(shè)置于阻擋 層圖案和填充圖案之間。導(dǎo)電圖案可具有圓筒管形狀。導(dǎo)電圖案可包括鎢。 阻擋層圖案可包括鈦和氮化鈦中的至少一種。阻擋層圖案可包括氮化物和氮氧化物中的至少一種。導(dǎo)電圖案的氧化部分可接觸PRAM(相變隨機(jī)存取存儲器)中的相變材料薄膜。阻擋層圖案可接觸設(shè)置在阻擋層圖案之下的P-N 二極管。導(dǎo)電圖案的氧化部分可接觸MRAM(磁隨機(jī)存取存儲器)中的自由層圖案。阻擋層圖案可電接觸設(shè)置在阻擋層圖案之下的MOS晶體管。俯視圖中氧化部分的橫截面面積的尺寸可小于俯視圖中開口的橫截面面積的尺 寸。俯視圖中氧化部分的橫截面面積的尺寸可由阻擋層圖案的橫截面面積的尺寸確定。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例，一種形成半導(dǎo)體器件的方法包括在襯底上 形成層間絕緣層；在層間絕緣層中形成開口，該開口暴露襯底；在開口內(nèi)形成阻擋層圖案； 在開口內(nèi)在阻擋層圖案上形成導(dǎo)電圖案；以及通過氧化導(dǎo)電圖案，生長該導(dǎo)電圖案從而導(dǎo) 電圖案的一部分伸出該開口。
生長導(dǎo)電圖案可包括在約400°C至約600°C的溫度下，在氧氣氛下進(jìn)行RTA處理約 1分鐘至約10分鐘。生長導(dǎo)電圖案可包括通過施加約20W至約100W的功率，在氧氣氛下進(jìn)行等離子體 處理約1分鐘至約10分鐘。生長導(dǎo)電圖案可包括各向同性地或各向異性地進(jìn)行生長。該方法可進(jìn)一步包括在導(dǎo)電圖案的氧化部分周圍提供氮?dú)夥?。該方法可進(jìn)一步包括在開口中形成填充圖案，使得導(dǎo)電圖案設(shè)置在填充圖案和阻 擋層圖案之間。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括襯底；設(shè)置在襯底上 的具有開口的絕緣層；設(shè)置在襯底上的金屬圖案；以及設(shè)置在金屬圖案上且在該開口內(nèi)的 金屬氧化物圖案，其中金屬氧化物圖案的橫截面面積小于金屬圖案的橫截面面積。金屬圖案可包括鎢。金屬圖案的接觸金屬氧化物圖案的部分可以是凹陷的，且凹陷的該部分容納金屬 氧化物圖案的凸起部分。隔墻可設(shè)置在金屬氧化物圖案和絕緣層之間。金屬圖案可設(shè)置在P-N結(jié)上。金屬圖案可電連接至MOS晶體管。金屬氧化物圖案可接觸MRAM的自由層圖案。金屬氧化物圖案可接觸PRAM的相變材料薄膜。隔墻可設(shè)置在相變材料薄膜和絕緣層之間。相變材料薄膜的頂部的寬度可以寬于相變材料的底部的寬度。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例，一種形成半導(dǎo)體器件的方法包括在襯底上 形成金屬圖案；在金屬圖案上形成絕緣層；形成貫穿絕緣層的開口，該開口暴露金屬圖案 的一部分；以及氧化金屬圖案的暴露部分，從而在開口中形成金屬氧化物圖案。金屬氧化物圖案可接觸MRAM的自由層。金屬圖案可電接觸MRAM的MOS晶體管。金屬氧化物圖案可接觸PRAM的相變薄膜。金屬圖案可接觸PRAM的P-N 二極管。金屬氧化物圖案的寬度可小于金屬圖案的寬度。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例，提供一種半導(dǎo)體器件，其包括設(shè)置在襯底上 的第一絕緣層；設(shè)置在所述第一絕緣層上的第二絕緣層，所述第二絕緣層包括開口 ；設(shè)置 在所述第二絕緣層上的第三絕緣層；設(shè)置在所述第三絕緣層上的第四絕緣層；設(shè)置在所述 第四絕緣層中的存儲器型儲存器件(memory storage device)；以及用于加熱所述存儲器 型儲存器件的導(dǎo)電圖案，所述導(dǎo)電圖案包括金屬圖案和金屬氧化物圖案，其中，所述金屬圖 案設(shè)置在所述第二絕緣層的所述開口內(nèi)，所述金屬氧化物圖案設(shè)置在所述第三絕緣層中， 且所述導(dǎo)電圖案的寬度小于所述開口的寬度。該半導(dǎo)體器件還可包括設(shè)置在所述第一絕緣層中的MOS晶體管、以及設(shè)置在所述 第四絕緣層中的MRAM的自由層圖案。該半導(dǎo)體器件還可包括設(shè)置在所述第一絕緣層中的P-N 二極管、以及設(shè)置在所述第四絕緣層中的相變薄膜。該半導(dǎo)體器件中，所述金屬氧化物圖案的頂表面與所述第三絕緣層的頂表面設(shè)置 在相同平面上。該半導(dǎo)體器件還可包括設(shè)置在所述金屬圖案和所述第三絕緣層之間的金屬阻擋 圖案。該半導(dǎo)體器件中，所述金屬阻擋圖案的頂表面與所述第二絕緣層的頂表面設(shè)置在 相同平面上。該半導(dǎo)體器件中，所述第三絕緣層的頂表面被設(shè)置為高于所述金屬圖案的頂表 該半導(dǎo)體器件中，所述金屬圖案的頂表面被設(shè)置為低于所述金屬阻擋圖案的頂表根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種半導(dǎo)體器件，其包括設(shè)置在襯底上的絕緣中間 層，該絕緣中間層包括暴露所述襯底上的導(dǎo)電部分的開口 ；設(shè)置在所述開口內(nèi)的阻擋層圖 案；以及設(shè)置在所述阻擋層圖案上的導(dǎo)電圖案，所述導(dǎo)電圖案具有從所述開口伸出的氧化 部分和位于所述開口內(nèi)的非氧化部分，其中所述導(dǎo)電圖案的寬度由所述阻擋層圖案的厚度 決定。所述半導(dǎo)體器件中的所述導(dǎo)電圖案的寬度可以小于所述開口的寬度。所述半導(dǎo)體器 件中從所述開口伸出的氧化部分可以比設(shè)置在所述開口內(nèi)的氧化部分厚。所述半導(dǎo)體器件 中所述氧化部分的寬度可以基本上與所述非氧化部分的寬度相同。所述半導(dǎo)體器件中所述 氧化部分的寬度可以大于所述非氧化部分的寬度。所述半導(dǎo)體器件還可以包括填充圖案， 所述填充圖案設(shè)置在所述開口內(nèi)，從而所述導(dǎo)電圖案設(shè)置在所述阻擋層圖案和所述填充圖 案之間。所述半導(dǎo)體器件中所述導(dǎo)電圖案可以具有圓筒形狀。所述半導(dǎo)體器件中所述導(dǎo)電 圖案可以包括鎢。所述半導(dǎo)體器件中所述阻擋層圖案可以包括鈦和氮化鈦中的至少一種。 所述半導(dǎo)體器件中所述阻擋層圖案可以包括氮化物和氮氧化物中的至少一種。所述半導(dǎo)體 器件中所述導(dǎo)電圖案的所述氧化部分可以接觸PRAM中的相變材料薄膜。所述半導(dǎo)體器件 中所述阻擋層圖案可以接觸設(shè)置在所述阻擋層圖案之下的P-N 二極管。所述半導(dǎo)體器件中 所述導(dǎo)電圖案的所述氧化部分可以接觸MRAM中的自由層圖案。所述半導(dǎo)體器件中所述阻 擋層圖案可以電接觸設(shè)置在所述阻擋層圖案之下的MOS晶體管。所述半導(dǎo)體器件中，俯視 圖中所述氧化部分的橫截面面積的尺寸小于俯視圖中所述開口的橫截面面積的尺寸。所述 半導(dǎo)體器件中，俯視圖中所述氧化部分的所述橫截面面積的尺寸由所述阻擋層圖案的所述 橫截面面積的尺寸決定。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種形成半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括在襯底上 形成絕緣中間層；在所述絕緣中間層中形成開口，所述開口暴露所述襯底；在所述開口中 形成阻擋層圖案；在所述開口中所述阻擋層圖案上形成導(dǎo)電圖案；以及通過氧化所述導(dǎo)電 圖案生長所述導(dǎo)電圖案，從而所述導(dǎo)電圖案的一部分從所述開口伸出。所述方法中，生長所 述導(dǎo)電圖案可以包括在氧氣氛下，在約400°C至約600°C的溫度，進(jìn)行RTA工藝約1分鐘至 約10分鐘。所述方法中，生長所述導(dǎo)電圖案可以包括通過施加約20W至約100W的功率，在 氧氣氛下，進(jìn)行等離子體處理約1分鐘至約10分鐘。所述方法中，生長可以各向同性地或 各向異性地進(jìn)行。所述方法還可以包括在所述導(dǎo)電圖案的所述氧化部分周圍提供氮?dú)夥铡?所述方法還可以包括在所述開口內(nèi)形成填充圖案，從而所述導(dǎo)電圖案設(shè)置在所述填充圖案和所述阻擋層圖案之間。


由以下結(jié)合附圖的說明能更詳細(xì)地理解本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，附圖中圖1是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖2是說明圖1的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的透視圖；圖3至5是說明形成圖1的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的方法的橫截面視圖；圖6是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的磁存儲器件的橫截面視圖；圖7至10是說明制造圖6的磁存儲器件的方法的橫截面視圖；圖11是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖；圖12是說明制造圖11的相變存儲器件的方法的橫截面視圖；圖13是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖；圖14是說明制造圖13的相變存儲器件的方法的橫截面視圖；圖15是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖；圖16是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖17是說明形成圖16的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的方法的橫截面視圖；圖18是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖19是說明圖18的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的透視圖；圖20是說明圖18的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖21和22是說明形成圖18的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的方法的橫截面視圖；圖23是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的磁存儲器件的橫截面視圖；圖24和25是說明制造圖23的磁存儲器件的方法的橫截面視圖；圖26是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖；圖27是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖28是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖29是說明形成圖28的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的方法的橫截面視圖；圖30是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的制造圖28的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的方法的橫 截面視圖；圖31是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖；圖32是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖33是說明制造圖32的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的方法的橫截面視圖；圖34是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的磁存儲器件的橫截面視圖；圖35是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的磁存儲器件的橫截面視圖；圖36是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖；圖37是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖38是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖；圖39至44是說明制造圖38的相變存儲器件的方法的橫截面視圖；圖45是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖；圖46是說明制造圖45的相變存儲器件的方法的橫截面視圖47是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖；圖48至51是說明制造圖47的相變存儲器件的方法的橫截面視圖；圖52是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的相變存儲器件的透視圖；圖53至58是說明制造圖52的相變存儲器件的方法的橫截面視圖；圖59是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖；圖60至62是說明制造圖59的相變存儲器件的方法的橫截面視圖；圖63是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的包括能夠?qū)拵ㄐ诺囊苿与娫捑W(wǎng) 絡(luò)的通信系統(tǒng)的示意圖；圖64是說明根據(jù)樣本1至樣本8的接觸結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖65是說明根據(jù)比較樣本11至比較樣本18的接觸結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖66是說明根據(jù)比較樣本21至比較樣本28的接觸結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖67是示出根據(jù)樣本和比較樣本的接觸結(jié)構(gòu)的電阻的曲線圖；以及圖68是說明根據(jù)比較樣本9的相變存儲器件的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式以下，參考附圖更全面地說明本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例。但是，本發(fā)明構(gòu)思可以 許多不同的形式實(shí)施，且不應(yīng)當(dāng)解釋為限于本文所提及的示例性實(shí)施例?？梢岳斫獾氖?，當(dāng)一個(gè)元件或一個(gè)層被稱作在另一元件或?qū)印吧稀?、“連接到”另一 元件或?qū)?，或“?lián)接到”另一元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接在該另一元件或?qū)由?，直接連接到該另 一元件或?qū)樱蛘咧苯勇?lián)接到該另一元件或?qū)?，或者可以存在居間元件或?qū)?。圖1是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。圖2是說 明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的透視圖。參考圖1和2，絕緣中間層(insulating interlayer) 52設(shè)置在襯底50上。絕緣 中間層52包括暴露部分襯底50的開口 54。例如，開口 54可暴露襯底50的導(dǎo)電區(qū)域。在 一示例性實(shí)施例中，導(dǎo)電圖案可位于襯底50上，從而開口 54可暴露襯底50上的導(dǎo)電圖案。在一示例性實(shí)施例中，開口 54可具有接觸孔的形狀。但是，開口 54的結(jié)構(gòu)可根據(jù) 導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的配置變化。即，開口 54可具有各種形狀，從而開口 54的結(jié)構(gòu)可不限于圖1所示 的情形。例如，開口 54可具有溝槽結(jié)構(gòu)。阻擋金屬層圖案56a形成在開口 54的底部和側(cè)壁上。阻擋金屬層圖案56a可具 有圓筒形結(jié)構(gòu)。阻擋金屬層圖案56a可包括金屬和氮化物中的至少一種。例如，阻擋金屬 層圖案56a可包括鈦(Ti)和氮化鈦(TiNx)中的至少一種。阻擋金屬層圖案56a可具有單 層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。例如，阻擋金屬層圖案56a可包括鈦膜和氮化鈦膜。阻擋金屬層圖案56a可防止金屬圖案58b中的金屬原子和/或金屬離子向絕緣中 間層52擴(kuò)散。阻擋金屬層圖案56a增加了導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的接觸面積，使得導(dǎo)電結(jié)構(gòu)具有降低的 接觸電阻。在一示例性實(shí)施例中，阻擋金屬層圖案56a可包括緩慢氧化或幾乎不氧化的材 料。金屬圖案58b設(shè)置在阻擋金屬層圖案56a上。金屬圖案58b例如可包括鎢(W)。 金屬圖案58b可不完全填滿開口 54。阻擋金屬層圖案56a和金屬圖案58b可作為電連接到襯底50的導(dǎo)電區(qū)域的導(dǎo)電圖案。金屬氧化物圖案60形成在金屬圖案58b上。金屬氧化物圖案60例如可包括氧化 鎢(W0X)。在一示例性實(shí)施例中，金屬氧化物圖案60可通過氧化金屬圖案58b的表面獲得。 金屬氧化物圖案60可自絕緣中間層52向上突出。在一示例性實(shí)施例中，金屬氧化物圖案 60的突出部分的厚度(t)實(shí)質(zhì)上大于金屬氧化物圖案60的填充開口 54的部分的厚度。而 且，金屬氧化物圖案60的寬度(w)實(shí)質(zhì)上與金屬圖案58b的寬度相同。在一示例性實(shí)施例中，金屬氧化物圖案60的電阻可以實(shí)質(zhì)上高于金屬圖案58b的 電阻。金屬氧化物圖案60的厚度(t)可通過控制金屬圖案58b被氧化而形成金屬氧化物 圖案60的氧化工藝的條件來調(diào)節(jié)。因此，金屬氧化物圖案60的電阻也可被調(diào)節(jié)。金屬氧化物圖案60的寬度(W)可實(shí)質(zhì)上小于光刻工藝的臨界尺寸(⑶)。在一示 例性實(shí)施例中，金屬氧化物圖案60的寬度(w)可隨著阻擋金屬層圖案56b厚度(t)的增加 而減小。例如，金屬氧化物圖案60的寬度(w)可小于約50nm。當(dāng)金屬氧化物圖案60具有高電阻時(shí)，金屬氧化物圖案60可作為加熱電極，這是因 為通過將電流施加到金屬氧化物圖案60可在金屬氧化物圖案60中產(chǎn)生焦耳加熱效應(yīng)。在一示例性實(shí)施例中，金屬氧化物圖案60可用作接觸插塞，該接觸插塞具有高電 阻和實(shí)質(zhì)上小于光刻工藝的⑶的寬度。在一示例性實(shí)施例中，當(dāng)金屬氧化物圖案60具有線形形狀時(shí)，金屬氧化物圖案60 可用作配線，該配線具有小于光刻工藝的CD的寬度。圖3至5是說明形成根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的方法的橫截面 視圖。參考圖3，絕緣中間層52形成在襯底50上。襯底50可包括半導(dǎo)體襯底、具有半導(dǎo) 體層的襯底和金屬氧化物襯底中的至少一種。絕緣中間層52可用例如氧化硅的氧化物形 成。部分蝕刻絕緣中間層52從而形成暴露部分襯底50的開口 54。開口 54可通過光 刻工藝貫穿絕緣中間層52形成。襯底50的暴露部分可以包括導(dǎo)電區(qū)域。在一示例性實(shí)施 例中，開口 54可具有接觸孔的形狀。當(dāng)開口 54通過光刻工藝形成時(shí)，開口 54的寬度實(shí)質(zhì) 上與光刻工藝的臨界尺寸(CD)相同或?qū)嵸|(zhì)上大于該臨界尺寸。阻擋金屬層56形成在開口 54的底部和側(cè)壁以及絕緣中間層52上。阻擋金屬層 56可沿著開口 54和絕緣中間層52的輪廓形成。阻擋金屬層56可防止金屬層58中包含的 金屬原子和/或金屬離子向絕緣中間層52擴(kuò)散?？捎镁徛趸驇缀醪谎趸牟牧闲纬?阻擋金屬層56。例如，阻擋金屬層56可包括鈦、氮化鈦、鉭和氮化鉭中的至少一種。這些材 料可單獨(dú)使用，或以其混合物的方式使用。阻擋金屬層56可具有單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。阻擋金屬層56可以不完全填滿開口 54。阻擋金屬層56可保形地形成在開口 54 的底部和側(cè)壁上。當(dāng)阻擋金屬層56形成在開口 54的側(cè)壁上時(shí)，開口 54的寬度可以減小阻 擋金屬層56的厚度的兩倍。因此，可通過控制阻擋金屬層56的厚度來調(diào)節(jié)開口 54的寬度。金屬層58形成在阻擋金屬層56上，以完全填滿開口 54。金屬層58可包括例如 鎢。在一示例性實(shí)施例中，金屬層58的厚度或?qū)挾瓤筛鶕?jù)阻擋金屬層56的厚度變化，因?yàn)?開口 54的寬度通過調(diào)整阻擋金屬層56的厚度而改變。參考圖4，部分去除金屬層58和阻擋金屬層56直至暴露絕緣中間層52。例如，可通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝來部分去除金屬層58和阻擋金屬層56。因此，阻擋金屬層圖 案56a和初始金屬圖案58a形成在開口 54中。在根據(jù)一示例性實(shí)施例的CMP工藝中，絕緣中間層52可以被研磨，從而初始金屬 圖案58a和阻擋金屬層圖案56a可以從絕緣中間層52向上突出。例如，初始金屬圖案58a 的突出部分和阻擋金屬層圖案56a的突出部分每個(gè)均可具有約IOnm的高度。在這種情況 下，可通過單獨(dú)的CMP工藝獲得具有突出部分的初始金屬圖案58a和阻擋金屬層圖案56a， 而不使用額外的蝕刻或平坦化工藝。在一示例性實(shí)施例中，可通過執(zhí)行具有不同工藝條件的超過一個(gè)的CMP工藝來形 成具有突出部分的初始金屬圖案58a和阻擋金屬層圖案56a。例如，可在第一 CMP工藝的第 一工藝條件下研磨金屬層58和阻擋金屬層56，然后可在第二 CMP工藝的第二工藝條件下研 磨絕緣中間層52。結(jié)果，初始金屬圖案58a和阻擋金屬層圖案56a可以具有從絕緣中間層 52突出的部分。參考圖5，在氧氣氛中熱處理初始金屬圖案58a，從而金屬圖案58b和金屬氧化物 圖案60形成在阻擋金屬圖案56a上。當(dāng)在氧氣氛中熱處理初始金屬圖案58a時(shí)，初始金屬圖案58a的表面與氧反應(yīng)，于 是初始金屬圖案58a的表面沿著開口 54的側(cè)壁熱膨脹。結(jié)果，在將初始金屬圖案58a變成 金屬圖案58b的同時(shí)，金屬氧化物圖案60產(chǎn)生在初始金屬圖案58a上。在一示例性實(shí)施例 中，金屬氧化物圖案60的形狀可根據(jù)初始金屬圖案58a的結(jié)構(gòu)改變。當(dāng)初始金屬圖案58a的頂表面形成為高于絕緣中間層52的頂表面時(shí)，可自初始金 屬圖案58a的上表面各向異性地生長金屬氧化物圖案60。于是，金屬氧化物圖案60的寬度 可以實(shí)質(zhì)上類似于初始金屬圖案58a的寬度。但是，當(dāng)初始金屬圖案58a的頂表面實(shí)質(zhì)上 低于絕緣中間層52的頂表面時(shí)，可自初始金屬圖案58a的頂表面各向同性地生長金屬氧化 物圖案60。在一示例性實(shí)施例中，金屬氧化物圖案60可寬于初始金屬圖案58a。如圖4所示，初始金屬圖案58a的頂表面略高于絕緣中間層52的頂表面，從而金 屬氧化物圖案60可自初始金屬圖案58a的頂表面各向異性地生長。即，金屬氧化物圖案60 可自初始金屬圖案58a豎直地形成，且金屬氧化物圖案60的寬度可實(shí)質(zhì)上類似于初始金屬 圖案58a的寬度。因此，金屬氧化物圖案60的寬度可實(shí)質(zhì)上小于開口 54的寬度。同時(shí)，當(dāng)金屬氧化物圖案60的寬度減小時(shí)，金屬氧化物圖案60可具有減小的表面 粗糙度。例如，當(dāng)金屬氧化物圖案60的寬度為約50nm時(shí)，金屬氧化物圖案60可以具有幾 十分之一A至約IA范圍內(nèi)的小的表面粗糙度。結(jié)果，可以防止由金屬氧化物圖案60的表 面粗糙度造成的電故障。在一示例性實(shí)施例中，當(dāng)開口 54通過光刻工藝形成時(shí)，通過調(diào)節(jié) 阻擋金屬層圖案56a的厚度，金屬氧化物圖案60可具有小于約50nm的寬度。在一示例性實(shí)施例中，在使氧與初始金屬圖案58a的上表面反應(yīng)的同時(shí)，金屬氧 化物圖案60可形成在開口 54的上部上。因此，金屬氧化物圖案60可從開口 54突出。在 形成金屬氧化物圖案60的同時(shí)，初始金屬圖案58a變成金屬圖案58b，金屬圖案58b的高度 小于初始金屬圖案58a的高度。初始金屬圖案58a的高度(h)可以隨金屬氧化物圖案60 的厚度(t)增加而減小至高度(h’)。在一示例性實(shí)施例中，金屬氧化物圖案60的電阻可 以實(shí)質(zhì)上大于金屬圖案58b的電阻。在一示例性實(shí)施例中，金屬圖案58b可通過熱處理初始金屬圖案58a獲得?？稍诔跏冀饘賵D案58a附近執(zhí)行熱處理工藝。熱處理工藝可包括等離子體處理和快速熱退火 (RTA)工藝中的至少一種。例如，金屬氧化物圖案60可通過執(zhí)行等離子體處理或RTA工藝 形成?？商鎿Q地，可依次實(shí)施等離子體處理和RTA工藝，從而形成金屬圖案58b。金屬圖案58b和金屬氧化物圖案60可分別具有高度(h’ )和厚度(t)，所述高度 和厚度通過控制熱處理工藝的條件來改變。而且，金屬圖案58b和金屬氧化物圖案60的寬 度可通過控制阻擋金屬層56的厚度來調(diào)節(jié)。因此，可以控制金屬圖案58a和金屬氧化物圖 案60的電阻。在一示例性實(shí)施例中，金屬圖案58b和金屬氧化物圖案60可通過RTA工藝形成。 RTA工藝可在約400°C至約600°C的溫度下，在氧氣氛中實(shí)施約一分鐘至約10分鐘?？商鎿Q 地，可通過等離子體處理獲得金屬圖案58b和金屬氧化物圖案60。在一示例性實(shí)施例中，等 離子體處理可通過施加約20W至約100W的功率，在氧氣氛下執(zhí)行約一分鐘至約10分鐘。在一示例性實(shí)施例中，初始金屬圖案58a可用包含氧(O2)氣或臭氧(O3)氣的工藝 氣體來氧化。例如，可通過以約500sCCm的流速提供氧氣來氧化初始金屬圖案58a。但是， 初始金屬圖案58a可通過各種氣體和工藝條件來氧化，不限制上述氣體和/或工藝條件。在一示例性實(shí)施例中，在氧化初始金屬圖案58a的同時(shí)，阻擋金屬層圖案56a可以 不被氧化。雖然阻擋金屬層圖案56a被略微氧化，但是阻擋金屬層圖案56a的氧化部分的 厚度可以實(shí)質(zhì)上小于金屬氧化物圖案60的厚度。例如，當(dāng)阻擋金屬層圖案56a包括鈦和氮 化鈦中的至少一種時(shí)，阻擋金屬層圖案56a可基本上不被氧化。在形成金屬氧化物圖案60后，可以實(shí)施表面處理工藝。表面處理工藝可包括快速 熱氮化(RTN)工藝，其中金屬氧化物圖案60的表面經(jīng)受氮?dú)夥仗幚怼６?，可對金屬氧?物圖案60的表面實(shí)施還原處理，從而減少金屬氧化物圖案60中的金屬氧化物的量。金屬 氧化物圖案60的電阻可通過表面處理工藝和/或還原工藝改變，從而導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的電阻能得 以控制。根據(jù)一示例性實(shí)施例，可獲得金屬氧化物圖案60，無需金屬氧化物的沉積或蝕刻 沉積的金屬氧化物。金屬氧化物圖案60的寬度可實(shí)質(zhì)上小于光刻工藝的CD。用作接觸插 塞的金屬圖案58b和阻擋金屬層圖案56a可設(shè)置在金屬氧化物圖案60之下。于是，接觸插 塞的電阻可實(shí)質(zhì)上小于金屬氧化物圖案60的電阻，然而接觸插塞的寬度可實(shí)質(zhì)上大于金 屬氧化物圖案60的寬度。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可決定電阻，這是因?yàn)榻饘傺趸飯D案60和金屬圖案 58b的電阻可通過控制其厚度和寬度來調(diào)節(jié)。圖6是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的磁存儲器件的橫截面視圖。圖6中 所示的磁存儲器件可包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。例如，該磁器件可 包括其構(gòu)造實(shí)質(zhì)上與參考圖1描述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造相同的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。參考圖6，金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管設(shè)置在半導(dǎo)體襯底400上。該MOS晶體 管可選擇磁存儲器件的至少一個(gè)單位單元(unit cell)。MOS晶體管可包括柵絕緣層402、 柵電極404和雜質(zhì)區(qū)域406。柵電極404可作為磁存儲器件的字線。在一示例性實(shí)施例中， 柵電極404可沿第一方向延伸。電流可以沿著相對于自旋轉(zhuǎn)移矩磁存儲器件的兩個(gè)方向提供進(jìn)該自旋轉(zhuǎn)移矩磁 存儲器件(spin transfer torque magnetic memory device)的磁隧道結(jié)(MTJ)結(jié)構(gòu)中。 因此，在磁存儲器件中可采用MOS晶體管作為開關(guān)元件。第一絕緣中間層408形成在半導(dǎo)體襯底400上，從而覆蓋MOS晶體管。第一絕緣 中間層408可包括諸如氧化硅的氧化物。接觸插塞410穿過第一絕緣中間層408形成。接 觸插塞410電接觸雜質(zhì)區(qū)域406。導(dǎo)電圖案412設(shè)置在接觸插塞410上。導(dǎo)電圖案412可沿著第一方向延伸。導(dǎo)電 圖案412可具有線形形狀。導(dǎo)電線412可包括諸如鎢的金屬。第二絕緣中間層414形成在第一絕緣中間層408上，從而覆蓋導(dǎo)電圖案412。第二 絕緣中間層414可包括諸如氧化硅的氧化物。開口 415穿過第二絕緣中間層414形成。開 口 415部分暴露導(dǎo)電圖案412。開口 415具有接觸孔的形狀。在一示例性實(shí)施例中，可在磁 存儲器件的單元區(qū)中周期性地設(shè)置多個(gè)開口。在一示例性實(shí)施例中，一個(gè)開口可以對應(yīng)于 磁存儲器件的一個(gè)單位單元。第一阻擋金屬層圖案416形成在開口 415的底部和側(cè)壁上。金屬圖案418位于第 一阻擋金屬層圖案416上。金屬圖案418可包括鎢。金屬圖案418可部分填滿開口 415。金屬氧化物圖案420設(shè)置在金屬圖案418上。金屬氧化物圖案420可從開口 415 突出。金屬氧化物圖案420可通過氧化金屬圖案418獲得。當(dāng)金屬圖案418包括鎢時(shí)，金 屬氧化物圖案420可包括氧化鎢。在一示例性實(shí)施例中，金屬圖案418的寬度實(shí)質(zhì)上與金屬氧化物圖案420的寬度 相同。例如，第一阻擋金屬層圖案416、金屬圖案418和金屬氧化物圖案420可以對應(yīng)于參 考圖1描述的阻擋金屬層圖案56a、金屬圖案58b和金屬氧化物圖案60。在導(dǎo)電結(jié)構(gòu)中，金屬圖案418和第一阻擋金屬層圖案416用作磁存儲器件的下電 極接觸。具有高電阻的金屬氧化物圖案420可起到用于加熱磁存儲器件的磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)中 的自由層圖案的加熱電極的作用。第三絕緣中間層422形成在第二絕緣中間層414上。第三絕緣中間層422可填滿 相鄰金屬氧化物圖案420之間的間隙。第三絕緣中間層422可包括具有致密結(jié)構(gòu)和良好的 階梯覆蓋的材料。例如，第三絕緣中間層422可包括氧化硅，該氧化硅通過例如HDP-CVD工 藝或ALD工藝獲得。因此，第三絕緣中間層422可沿金屬氧化物圖案420的輪廓保形地形 成。在一示例性實(shí)施例中，第三絕緣中間層422和金屬氧化物圖案420的上表面可位 于基本上相同的平面上。第一阻擋金屬層圖案416的上表面被第三絕緣中間層422覆蓋， 從而可以不暴露第一阻擋金屬層圖案416。磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)置在第三絕緣中間層422上。磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)可具有三明治形多層 結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在信號施加到磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)上時(shí)，確保電子經(jīng)過設(shè)置于兩個(gè)鐵磁層之間的非 常薄的隧道氧化物層的遂穿。磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)包括自由層圖案426、隧道氧化物層圖案428、 以及被釘扎層圖案430a、430b、430c和432。被釘扎層圖案430a、430b、430c和432可包括 自旋，該自旋具有與兩個(gè)鐵磁層中被釘扎的磁極化的磁化方向基本上相同的磁化方向。在磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)中，自由層圖案426的底部的至少一部分可接觸金屬氧化物圖案 420的上表面。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例，磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)可包括自由層圖案426、 隧道氧化物層圖案428、以及被釘扎層圖案430a、430b、430c和432。在一示例性實(shí)施例中，自由層圖案426可包括諸如鈷-鐵-硼(Co-Fe-B)的金屬 化合物。
第二阻擋金屬層圖案424形成在第三絕緣中間層422和自由層圖案426之間。第 二阻擋金屬層圖案424可防止自由層圖案426中包含的金屬的異常生長。第二阻擋金屬層 圖案424可包括金屬和金屬化合物中的至少一種。第二阻擋金屬層圖案424可包括例如鉭、 鈦、氮化鉭或氮化鈦。隧道氧化物層圖案428可包括諸如氧化鎂(MgOx)的金屬氧化物。被釘扎層圖 案430a、430b、430c和432可具有層疊結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括第一被釘扎層圖案430a、430b和 430c、以及第二被釘扎層圖案432。第一被釘扎層圖案430a、430b和430c可直接接觸隧道 氧化物層圖案428。在一示例性實(shí)施例中，第一被釘扎層圖案430a、430b和430c被分成下鐵磁層圖案 430a、反鐵磁耦合間隔物430b和上鐵磁層圖案430c。第一被釘扎層圖案430a、430b和430c 可具有合成反鐵磁層結(jié)構(gòu)。下鐵磁層圖案430a可包括鈷-鐵-硼(Co-Fe-B)，且上鐵磁層 圖案430c可包括鈷-鐵(Co-Fe)。反鐵磁耦合間隔物430b可包括例如釕(Ru)的金屬。第 二被釘扎層圖案432可包括鉬-錳(Pt-Mn)。在磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)中，自由層圖案426的底部設(shè)置在金屬氧化物圖案420上。金屬氧 化物圖案420可進(jìn)一步用作用于加熱自由層圖案426的加熱層圖案。金屬氧化物圖案420 的寬度實(shí)質(zhì)上小于穿過第一絕緣中間層408形成的開口 415的寬度，從而金屬氧化物圖案 420可具有高電阻以更有效地加熱自由層圖案426。當(dāng)磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)置在具有差的粗糙度的層(例如具有粗糙表面的層)上時(shí)，磁 隧道結(jié)結(jié)構(gòu)會具有由尼爾耦合現(xiàn)象(Neel coupling phenomenon)導(dǎo)致的劣化特性。然而， 根據(jù)示例性實(shí)施例的磁存儲器件設(shè)置在具有優(yōu)異粗糙度的金屬氧化物圖案420上，從而磁 存儲器件可確保良好的操作特性。當(dāng)自由層圖案426具有高溫時(shí)，自由層圖案426在數(shù)據(jù)被儲存在磁存儲器件內(nèi)時(shí) 可具有降低的矯頑力。當(dāng)自由層圖案426具有高溫時(shí)，通過降低其寫電流或臨界電流，自旋 轉(zhuǎn)移矩磁隨機(jī)存取存儲器(STT-MRAM)可具有減小的功耗。在一示例性實(shí)施例中，硬掩模圖 案可設(shè)置在磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)上。第四絕緣中間層434設(shè)置在第三絕緣中間層422上，從而填滿相鄰磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu) 之間的間隙。第五絕緣中間層436設(shè)置在第四絕緣中間層434上。第四絕緣中間層434和 第五絕緣中間層436可包括例如氧化物。上電極438位于第五絕緣中間層436中。上電極438可穿過第五絕緣中間層436， 且可與磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的最上部被釘扎層圖案接觸。上電極438可包括具有低電阻的材料， 例如鎢。位線440形成在第五絕緣中間層436上。位線440可電連接至上電極438。位線 440可沿著基本垂直于字線延伸的第一方向的第二方向延伸。以下，說明將數(shù)據(jù)儲存進(jìn)根據(jù)示例性實(shí)施例的磁存儲器件內(nèi)的過程。參考圖6，字線信號施加到晶體管的柵電極404，且位線寫信號同時(shí)施加到位線 440。字線信號可對應(yīng)于電壓脈沖信號，該電壓脈沖信號在預(yù)定周期期間具有實(shí)質(zhì)上大于晶 體管的閾值電壓的字線電壓。于是，在將該字線電壓施加到晶體管上的同時(shí)，電連接到字線 的晶體管導(dǎo)通。位線信號可以是電流脈沖信號，該電流脈沖信號在字線信號施加到晶體管 的同時(shí)將電流施加到位線440。結(jié)果，寫電流可流過磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)和串聯(lián)電連接到磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的晶體管。寫電流可包括第一寫電流或第二寫電流。第一寫電流可從自由層圖案426向第二 被釘扎層圖案432流動。第二寫電流可從第二被釘扎層圖案432向自由層圖案426流動。 在一示例性實(shí)施例中，第一寫電流可沿Y軸的正向在磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)中流動，而第二寫電流 可沿Y軸的負(fù)向流動。即，在第一寫電流在磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)中流動時(shí)，電子可沿Y軸的負(fù)向移 動。在第二寫電流在磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)中流動時(shí)，電子可沿Y軸的正向移動。當(dāng)?shù)谝粚戨娏髁鬟^磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)時(shí)，電子可注入自由層圖案426。電子可包括上旋 電子和下旋電子。當(dāng)?shù)诙会斣鷮訄D案432內(nèi)固定的大部分磁極化具有上旋狀態(tài)時(shí)，僅自 由層圖案426中注入的上旋電子可流過隧道氧化物層圖案428，然后可到達(dá)第二被釘扎層 圖案432。自由層圖案426中注入的下旋電子可在自由層圖案426中累積。注入進(jìn)自由層圖案426中的上旋電子和下旋電子的數(shù)量可與第一寫電流的密度 成比例。當(dāng)?shù)谝粚戨娏鞯拿芏仍黾訒r(shí)，自由層圖案426可通過累積在自由層圖案426內(nèi)的 下旋電子而具有相對于第二被釘扎層圖案426的磁極化的反平行的多個(gè)多數(shù)磁極化，與自 由層圖案426的初始極化無關(guān)。結(jié)果，當(dāng)?shù)谝粚戨娏鞯拿芏却笥诘谝慌R界電流密度時(shí)，磁隧 道結(jié)結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)變成具有最大電阻。隨著第一寫電流被提供給磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)，金屬氧化物圖 案420可加熱自由層圖案426，從而降低自由層圖案426上形成的矯頑力和第一臨界電流密 度。因此，磁存儲器件在降低第一寫電流的同時(shí)可具有最小化的功耗。在第二寫電流流過磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)時(shí)，穿過第二被釘扎層圖案432的大多數(shù)電子可 以具有象征與第二被釘扎層圖案432的固定磁極化的磁化方向基本上相同的磁化方向的 自旋。例如，在第二被釘扎層圖案432中的多個(gè)多數(shù)磁極化具有上旋狀態(tài)時(shí)，穿過第二被釘 扎層圖案432的多數(shù)電子可以具有上旋狀態(tài)。例如，多數(shù)電子可以具有自旋，此自旋代表與 合成反鐵磁層結(jié)構(gòu)中上鐵磁層圖案430a的方向基本上相同的方向。上旋電子可以穿過隧道氧化物層圖案428并可到達(dá)自由層圖案426。到達(dá)自由層 圖案426的上旋電子的數(shù)量可與第二寫電流的密度成比例。當(dāng)?shù)诙戨娏鞯拿芏仍黾訒r(shí)， 自由層圖案426可以具有相對于第二被釘扎層圖案426的固定磁極化的基本上平行的多個(gè) 磁極化，與自由層圖案426的初始極化無關(guān)。這由注入自由層圖案426的上旋電子導(dǎo)致。結(jié) 果，當(dāng)?shù)诙戨娏鞯拿芏却笥诘诙R界電流密度時(shí)，磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂械碗娮琛ｋS 著第二寫電流提供給磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)，金屬氧化物圖案420可加熱自由層圖案426，從而減小 自由層圖案426上形成的矯頑力和第二臨界電流密度。因此，在降低第二寫電流的同時(shí)，磁 存儲器件具有最小化的功耗。圖7至10是說明制造根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的磁存儲器件的方法的橫 截面視圖。參考圖7，用于選擇磁存儲器件的所需單位單元的MOS晶體管形成在半導(dǎo)體襯底 400 上。在形成MOS晶體管過程中，柵絕緣層402和柵電極層形成在半導(dǎo)體襯底400上。然 后，蝕刻柵電極層，從而在柵絕緣層402上形成柵電極404。雜質(zhì)區(qū)域406形成在半導(dǎo)體襯 底400的鄰近柵電極404的部分。柵電極404可用作磁存儲器件的字線。柵電極404可具 有沿第一方向延伸的線形形狀。第一絕緣中間層408形成在半導(dǎo)體襯底400上，從而覆蓋MOS晶體管。接觸插塞410穿過第一絕緣中間層408形成。接觸插塞410接觸雜質(zhì)區(qū)域406。導(dǎo)電圖案412形成 在接觸插塞410和第一絕緣中間層408上。導(dǎo)電圖案412可通過接觸插塞410電連接雜質(zhì) 區(qū)域406。接觸插塞410和導(dǎo)電結(jié)構(gòu)均可包括具有低電阻的金屬。在形成接觸插塞410和導(dǎo)電圖案412的過程中，可部分蝕刻第一絕緣中間層408， 從而形成貫穿第一絕緣中間層408的接觸孔。例如，可通過光刻工藝形成接觸孔。導(dǎo)電層 可形成在第一絕緣中間層408上，從而填滿接觸孔。導(dǎo)電層可被圖案化，從而形成接觸插塞 410和導(dǎo)電圖案412。在一示例性實(shí)施例中，接觸插塞410可形成在接觸孔中。導(dǎo)電圖案 412可通過在接觸插塞410和第一絕緣中間層408上形成額外的導(dǎo)電層來形成在接觸插塞 410和第一絕緣中間層408上。隨后額外的導(dǎo)電層可被圖案化。在一示例性實(shí)施例中，接觸 插塞410和導(dǎo)電圖案412可通過鑲嵌工藝形成。參考圖8，第二絕緣中間層414形成在第一絕緣中間層408上，以覆蓋導(dǎo)電圖案 412。部分蝕刻第二絕緣中間層414，從而形成至少部分暴露導(dǎo)電圖案412的開口 415。開 口 415可通過例如光刻工藝獲得。開口 415可具有接觸孔的形狀。通過基本上與參考圖3至5所述的工藝相同的工藝用導(dǎo)電結(jié)構(gòu)填滿開口 415。導(dǎo) 電結(jié)構(gòu)可從開口 415突出。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括第一阻擋金屬層圖案416、金屬圖案418和金屬氧 化物圖案420。第一阻擋金屬層圖案416形成在開口 415的底部和側(cè)壁上，金屬圖案418形 成在第一阻擋金屬層圖案416上。金屬圖案418部分填滿開口 415。金屬氧化物圖案420 從開口 415突出。金屬圖案418和金屬氧化物圖案420可分別包括鎢和氧化鎢。在一示例 性實(shí)施例中，第一阻擋金屬層圖案416和金屬圖案418可用作磁存儲器件的下電極，金屬氧 化物圖案420可作為磁存儲器件的加熱電極。參考圖9，在第二絕緣中間層414上形成覆蓋金屬氧化物圖案420的第三絕緣中間 層422。隨后，部分移除第三絕緣中間層422直至暴露金屬氧化物圖案420。第三絕緣中間 層422可通過CMP工藝部分地移除?？衫镁哂兄旅芙Y(jié)構(gòu)和良好階梯覆蓋的材料形成第三絕緣中間層422。例如，第三 絕緣中間層422可通過例如HDP-CVD工藝或ALD工藝，用氧化硅來形成。因此，第三絕緣中 間層422可沿導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的輪廓均勻地形成。當(dāng)?shù)谌^緣中間層422具有致密結(jié)構(gòu)時(shí)，在執(zhí) 行用于部分移除第三絕緣中間層422的CMP工藝之后，第三絕緣中間層422和金屬氧化物 圖案420可以具有一致的表面，而沒有粗糙表面。參考圖10，用于磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的多個(gè)層順序形成在第三絕緣中間層422和金屬氧 化物圖案420上。在一示例性實(shí)施例中，第二阻擋金屬層、自由層、隧道氧化物層、第一被釘 扎層和第二被釘扎層可接連形成，以用于磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)。第一被釘扎層可包括下鐵磁層、反 鐵磁耦合間隔層、上鐵磁層。第二阻擋金屬層可防止自由層中包含的金屬的異常生長。可 用非晶態(tài)金屬形成第二阻擋層。例如，第二阻擋層可包括鉭、鈦、氮化鉭或氮化鈦。自由層 可包括鈷-鐵-硼，隧道氧化物層可包括氧化鎂。至于第一被釘扎層，下鐵磁層、上鐵磁層 和反鐵磁耦合間隔層可分別包括鈷-鐵-硼、鈷_鐵和釕。第二被釘扎層可包括鉬_錳。用于磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的該多個(gè)層被順序圖案化，從而形成第二阻擋金屬層圖案424、 自由層圖案426、隧道氧化物層圖案428、第一被釘扎層圖案430a、430b和430c、以及第二被 釘扎層圖案432。即，磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)包括第二阻擋金屬層圖案424、自由層圖案426、隧道氧 化物層圖案428、第一被釘扎層圖案430a、430b和430c、以及第二被釘扎層圖案432。磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)可接觸金屬氧化物圖案420。磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)可具有島形。在一示例性實(shí)施例中， 硬掩模圖案可形成在磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)上。硬掩模圖案可用作用于形成磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的蝕刻掩 模。參考圖6，第四絕緣中間層434形成在第三絕緣中間層422上，從而覆蓋磁隧道結(jié) 結(jié)構(gòu)。第四絕緣中間層434可以充分填充相鄰磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的間隙。第五絕緣中間層436 形成在第四絕緣中間層434上。通過部分蝕刻第五絕緣中間層436，穿過第五絕緣中間層436形成第二接觸孔。該 第二開口部分地暴露磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)。即，第二被釘扎層圖案432通過該第二開口暴露。導(dǎo)電材料形成在第五絕緣中間層436上，從而填滿第二開口，然后部分移除導(dǎo)電 材料直至暴露第五絕緣中間層436。因此，上電極438形成在第二開口中。導(dǎo)電材料可包括 鎢，上電極438可通過CMP工藝形成。導(dǎo)電層形成在第五絕緣中間層436和上電極438上。圖案化導(dǎo)電層，從而形成位 線440。位線440可以通過光刻工藝獲得。如上所述，通過簡化的工藝，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可具有包含氧化鎢的金屬氧化物圖案420。 金屬氧化物圖案420可以具有高電阻和小寬度，從而金屬氧化物圖案420可以用作磁存儲 器件的加熱電極。當(dāng)磁存儲器件包括氧化鎢金屬氧化物圖案420時(shí)，磁存儲器件可確保低 矯頑力。圖11是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖。圖 11中所示的相變存儲器件可包括導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造基本上與參考圖1說明的導(dǎo) 電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造相同。參考圖11，制備包括隔離區(qū)域和有源區(qū)域的襯底490。雜質(zhì)區(qū)域490a形成在襯底 490的有源區(qū)域中。雜質(zhì)區(qū)域490a可包括N型雜質(zhì)，例如磷(P)或砷(As)。用于隔離元件 的溝槽設(shè)置在襯底490的隔離區(qū)域中，隔離層圖案492形成在溝槽中。第一絕緣中間層494形成在襯底490上。第一開口 496穿過第一絕緣中間層494 形成，從而暴露雜質(zhì)區(qū)域490a。P-N結(jié)二極管500設(shè)置在第一開口 496中。P-N結(jié)二極管 500可以基本上填滿第一開口 496。P-N結(jié)二極管500可與雜質(zhì)區(qū)域490a電接觸。在一示例性實(shí)施例中，P-N結(jié)二極管500包括第一多晶硅層圖案500a和第二多晶 硅層圖案500b。第一多晶硅層圖案500a可摻以N型雜質(zhì)，而P型雜質(zhì)可摻入第二多晶硅層 圖案500b。金屬硅化物圖案可以設(shè)置在P-N結(jié)二極管500上，以降低P-N結(jié)二極管500與 導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間的界面電阻。第二絕緣中間層504形成在第一絕緣中間層494和P-N結(jié)二極管500上。第二絕 緣中間層504可以具有第二開口 505，其部分暴露P-N結(jié)二極管500。第二開口 505可以具 有接觸孔的形狀。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)位于第二開口 505中。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造可以基本上與參考圖1所述的接 觸結(jié)構(gòu)的構(gòu)造相同。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括阻擋金屬層圖案506、金屬圖案508和金屬氧化物圖案 510。金屬圖案508和金屬氧化物圖案510可分別包括例如鎢和氧化鎢。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可以用作 相變存儲器件中的存儲單元的下電極。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的金屬氧化物圖案510可以加熱相變材料 層圖案514，因?yàn)檠趸u金屬氧化物圖案510可以具有高電阻。例如，金屬氧化物圖案510 的電阻高于金屬圖案508的電阻。例如，金屬氧化物圖案510的電阻高于金屬圖案508和阻擋金屬層圖案506的組合體的電阻。第三絕緣中間層512形成在第二絕緣中間層504上。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的金屬氧化物圖案 510可以從第二絕緣中間層504突出，并可以埋入第三絕緣中間層512中。因此，第三絕緣 中間層512可填充相鄰金屬氧化物圖案510之間的間隙。在一示例性實(shí)施例中，第三絕緣中間層512可以包括具有致密結(jié)構(gòu)和良好階梯覆 蓋的材料，從而第三絕緣中間層512可沿金屬氧化物圖案510的輪廓保形地形成在第二絕 緣中間層504上，同時(shí)使相鄰金屬氧化物圖案510充分絕緣。例如，第三絕緣中間層512可 包括通過高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HDP-CVD)工藝獲得的氧化硅、或通過原子層沉積 (ALD)工藝形成的氧化硅。第三絕緣中間層512的高度可以基本上與金屬氧化物圖案510 的高度相同。在一示例性實(shí)施例中，第三絕緣中間層512和金屬氧化物圖案510的上表面 可位于基本上相同的平面上。相變結(jié)構(gòu)514設(shè)置在導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的金屬氧化物圖案510上。當(dāng)金屬氧化物圖案510 的寬度實(shí)質(zhì)上小于光刻工藝的臨界尺寸時(shí)，相變結(jié)構(gòu)514和導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間的接觸面積可減 小。因此，通過焦耳加熱機(jī)制，相轉(zhuǎn)變反應(yīng)可容易地在相變結(jié)構(gòu)514中發(fā)生。在一示例性實(shí)施例中，相變結(jié)構(gòu)514可包括硫族化合物 (chalcogenidecompound)，其晶體結(jié)構(gòu)能在非晶態(tài)和晶態(tài)之間可逆地轉(zhuǎn)變。當(dāng)硫族化合物 具有晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，硫族化合物可以具有高的光反射率和低的電阻。當(dāng)硫族化合物具有非晶 結(jié)構(gòu)時(shí)，硫族化合物可具有低的光反射率和高的電阻。相變結(jié)構(gòu)514可用包括鍺(Ge)-銻 (Sb)-碲(Te)合金的硫族化合物形成。上電極516設(shè)置在相變材料層圖案514上。上電極516可包括諸如氮化鈦的金屬 氮化物。第四絕緣中間層518形成在第三絕緣中間層512上，從而覆蓋上電極516。S卩，上 電極516和相變結(jié)構(gòu)514可以埋在第四絕緣中間層518內(nèi)。接觸孔設(shè)置在第四絕緣中間層518中。接觸孔可以部分地暴露上電極516。上接 觸522形成在接觸孔中，從而上接觸522可以接觸上電極516。上接觸522可以包括例如鎢 的金屬。在根據(jù)一示例性實(shí)施例的相變存儲器件中，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可包括接觸相變結(jié)構(gòu)的金屬 氧化物圖案。因?yàn)檠趸u金屬氧化物圖案可以具有高電阻和小寬度，所以相變結(jié)構(gòu)可具有 改善的焦耳加熱效果，且相變存儲器件可確保低的復(fù)位電流。在一示例性實(shí)施例中，相變存 儲器件可以具有區(qū)別明顯的設(shè)置狀態(tài)和復(fù)位狀態(tài)，這是因?yàn)橄嘧兘Y(jié)構(gòu)可以具有設(shè)置狀態(tài)和 復(fù)位狀態(tài)的減小的電阻分布。圖12是說明制造根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的相變存儲器件的方法的橫截面視 圖。參考圖12，雜質(zhì)區(qū)域490a通過將雜質(zhì)摻入襯底490的預(yù)定部分來形成在襯底490 的預(yù)定部分。雜質(zhì)區(qū)域490a可通過離子注入工藝形成。用于隔離元件的溝槽通過部分蝕刻襯底490而形成在襯底490上。溝槽可沿第一 方向延伸。隔離層形成在襯底490上，從而填滿溝槽，然后部分移除隔離層從而在溝槽中形 成隔離層圖案492。隔離層圖案492可包括例如氧化物。第一絕緣中間層494形成在具有隔離層圖案492的襯底490上。第一絕緣中間層494可包括例如氧化硅的氧化物。第一絕緣中間層494被部分蝕刻，從而形成第一開口 496， 第一開口 496部分暴露雜質(zhì)區(qū)域490a。填充第一開口 496的硅層形成在第一絕緣中間層494上。硅層被部分移除，直至 暴露第一絕緣中間層494。于是，硅層圖案形成在第一開口 496中的雜質(zhì)區(qū)域490a上。P型雜質(zhì)可摻入硅層圖案的上部，而N型雜質(zhì)可注入硅層圖案的下部。于是，在第 一開口 496中，在雜質(zhì)區(qū)域490a上形成P-N 二極管500。P-N 二極管500包括第一硅層圖 案500a和第二硅層圖案500b。第一和第二硅層圖案500a和500b可分別包括N型和P型 雜質(zhì)。在一示例性實(shí)施例中，金屬硅化物圖案可額外形成在P-N 二極管500上。第二絕緣中間層504形成在P-N 二極管500和第一絕緣中間層494上。第二絕緣 中間層504可包括例如氧化硅的氧化物。部分蝕刻第二絕緣中間層504，從而形成暴露P-N 二極管500的一部分的第二開口 505。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)形成在P-N 二極管500上。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可通過基本上與參考圖3至5所述 的工藝相同的工藝形成。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)填滿第二開口 505，且自第二開口 505突出。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括阻擋金屬層圖案506、金屬圖案508和金屬氧化物圖案510。阻擋金 屬層圖案506形成在第二開口 505的底部和側(cè)壁上。金屬圖案508位于阻擋金屬層圖案 506上。金屬圖案508可部分填充第二開口 505。金屬圖案508可包括鎢。金屬氧化物圖 案510位于金屬圖案508上，從而完全填充第二開口 505。金屬氧化物圖案510可包括氧化 鎢。金屬氧化物圖案510從第二開口 505突出。金屬氧化物圖案510的寬度實(shí)質(zhì)上小于第 二開口 505的寬度，因?yàn)榻饘傺趸飯D案510通過將阻擋金屬層圖案506置于金屬氧化物 圖案510和第二開口 505之間而形成在第二開口 505中。覆蓋金屬氧化物圖案510的第三絕緣中間層512形成在第二絕緣中間層504上。 第三絕緣中間層512可包括具有致密結(jié)構(gòu)和良好階梯覆蓋的材料。例如，第三絕緣中間層 512可包括通過HDP-CVD工藝或ALD工藝形成的氧化硅。部分去除第三絕緣中間層512直 至暴露金屬氧化物圖案510。第三絕緣中間層512可通過CMP工藝和/或回蝕工藝而被部 分去除。參考圖11，相變材料層形成在第三絕緣中間層512上。相變材料層可以包括硫族 化合物，例如鍺-銻-碲。上電極層形成在相變材料層上。上電極層可包括金屬氮化物，例如氮化鈦。圖案 化上電極層和相變材料層，從而形成上電極516和相變結(jié)構(gòu)514。上電極516和相變結(jié)構(gòu) 514可通過光刻工藝形成。第四絕緣中間層518形成在第三絕緣中間層512上，從而覆蓋上電極516和相變 結(jié)構(gòu)514。部分蝕刻第四絕緣中間層518，從而形成至少部分暴露上電極516的接觸孔520。沉積導(dǎo)電材料，從而填滿接觸孔520，從而上電極接觸522形成在上電極516上。 上電極接觸522可包括例如鎢、鋁、鈦、鉭、銅或鉬的金屬。根據(jù)示例性實(shí)施例，具有高電阻和小寬度的氧化鎢金屬氧化物圖案510可通過簡 化的工藝獲得。這樣的金屬氧化物圖案510可充分用作用于加熱相變結(jié)構(gòu)514的電極。當(dāng) 相變存儲器件包括金屬氧化物圖案510時(shí)，相變存儲器件可具有減小的復(fù)位電流和減小的 電阻分布，從而可容易地將數(shù)據(jù)儲存入相變存儲器件，且可容易地將數(shù)據(jù)自相變存儲器件讀出。圖13是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖。 圖13中說明的相變存儲器件包括導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造基本上與參考圖1說明的導(dǎo) 電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造相同。除了相變結(jié)構(gòu)外，圖13中的相變存儲器件的配置可以基本上與參考圖 11說明的相變存儲器件的配置相同。參考圖13，第一絕緣中間層494、P_N 二極管500和第二絕緣中間層504設(shè)置在襯 底490上。暴露P-N 二極管500的第二開口 505穿過第二絕緣中間層504形成。導(dǎo)電結(jié)構(gòu) 設(shè)置在第二開口 505中。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括基本上與參考圖11說明的相同的阻擋金屬層圖案 506、金屬圖案508和金屬氧化物圖案510a。第三絕緣中間層512設(shè)置在第二絕緣中間層504上。第三絕緣中間層512覆蓋導(dǎo) 電結(jié)構(gòu)。第三絕緣中間層512可以包括具有致密結(jié)構(gòu)和良好階梯覆蓋的材料。例如，第三 絕緣中間層512可包括通過HDP-CVD工藝或ALD工藝獲得的氧化硅。第三絕緣中間層512 的上表面可以實(shí)質(zhì)上高于金屬氧化物圖案510a的上表面。暴露金屬氧化物圖案510a的第三開口 515穿過第三絕緣中間層512形成。第三 開口 515的寬度可以基本上與金屬氧化物圖案510a的寬度相同。相變結(jié)構(gòu)514a形成在金屬氧化物圖案510a上，從而填滿第三開口 515。相變結(jié)構(gòu) 514a自第三開口 515突出。在一示例性實(shí)施例中，相變結(jié)構(gòu)514a可以具有在第三開口 515 中的下部寬度和在第三開口 515之上的上部寬度。相變結(jié)構(gòu)514a的下部寬度可以實(shí)質(zhì)上 小于其上部寬度。因?yàn)橄嘧兘Y(jié)構(gòu)514a接觸金屬氧化物圖案510a，所以相變結(jié)構(gòu)514a的被 金屬氧化物圖案510a加熱的部分可被限制在第三開口 515中。上電極516位于相變結(jié)構(gòu)514a上。覆蓋上電極516和相變結(jié)構(gòu)514a的第四絕緣 中間層518形成在第三絕緣中間層512上。上電極接觸522穿過第四絕緣中間層518形成。 上電極接觸522電連接至上電極516。圖14是說明制造根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的相變存儲器件的方法的橫截面視 圖。參考圖12，在襯底490上形成隔離層圖案492、第一絕緣中間層494和P-N 二極管 500。第二絕緣中間層504形成在第一絕緣中間層494和P-N 二極管500上。通過部分蝕 刻第二絕緣中間層504，穿過第二絕緣中間層504形成第二開口 505。第二開口 505至少部 分地暴露P-N 二極管500。通過與參考圖3至5說明的工藝基本上相同的工藝，初始導(dǎo)電結(jié)構(gòu)形成在P-N 二 極管500上。初始導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可填滿第二開口 505，并可以自第二開口 505突出。初始導(dǎo)電結(jié) 構(gòu)包括阻擋金屬層圖案506、金屬圖案508和初始金屬氧化物圖案。金屬圖案508和初始金屬氧化物圖案可分別用鎢和氧化鎢形成。阻擋金屬層圖案 506形成在第二開口 505的底部和側(cè)壁上。金屬圖案508形成在阻擋金屬層圖案506上，從 而部分填充第二開口 505。初始金屬氧化物圖案可突出在第二開口 505之上。初始金屬氧 化物圖案的高度可以實(shí)質(zhì)上大于后來形成的金屬氧化物圖案510a的高度。例如，初始金屬 氧化物圖案的高度可以基本上與金屬氧化物圖案510a和相變結(jié)構(gòu)514a的下部的高度之和 相同。這時(shí)，與相變結(jié)構(gòu)514a的上部相比，相變結(jié)構(gòu)514a的下部可以具有更小的寬度。第三絕緣中間層512形成在第二絕緣中間層504上，從而覆蓋初始導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。第三絕緣中間層512可用具有致密結(jié)構(gòu)和良好階梯覆蓋的材料形成。部分去除第三絕緣中間 層512直至露出初始金屬氧化物圖案。第三絕緣中間層512可通過CMP工藝和/或回蝕工 藝來被部分地去除。參考圖14，部分去除初始金屬氧化物圖案，從而在金屬圖案508上形成金屬氧化 物圖案510a。這里，金屬氧化物圖案510a可突出在第三絕緣中間層512之上，從而在形成 金屬氧化物圖案510a之后阻擋金屬層圖案506不被暴露。當(dāng)金屬氧化物圖案510a形成在金屬圖案508上時(shí)，第三開口 515形成在金屬氧化 物圖案510a上。即，初始金屬氧化物圖案的被去除的部分可以對應(yīng)于第三開口 515。于是， 第三開口 515位于第三絕緣中間層512中。第三開口 515暴露金屬氧化物圖案510a。第三 開口 515的寬度可以基本上與金屬氧化物圖案510a的寬度相同。參考圖13，相變材料層形成在第三絕緣中間層512上，從而完全填滿第三開口 515。相變材料層可包括硫族化合物，例如鍺-銻-碲的合金。上電極層形成在相變材料層 上。上電極層可用如氮化鈦的金屬氮化物形成。上電極層和相變材料層被圖案化，從而相變結(jié)構(gòu)514a和上電極516順序形成在金 屬氧化物圖案510a上。在一示例性實(shí)施例中，相變結(jié)構(gòu)514a可以具有位于第三開口 515 中的金屬氧化物圖案510a上的下部。相變結(jié)構(gòu)514a可以具有突出在第三開口 515之上的 上部。相變結(jié)構(gòu)514a的下部的寬度可以小于相變結(jié)構(gòu)514a的上部的寬度。覆蓋上電極516的第四絕緣中間層518形成在第三絕緣中間層512上。上電極接 觸522穿過第四絕緣中間層518形成。上電極接觸522接觸上電極516。圖15是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖。 圖15中說明的相變存儲器件包括導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造基本上與參考圖1說明的導(dǎo) 電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造相同。除了相變結(jié)構(gòu)之外，圖15中的相變存儲器件可以具有與參考圖13說 明的相變存儲器件的構(gòu)造基本上相同的構(gòu)造。參考圖15，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)位于穿過第二絕緣中間層504形成的第二開口 505內(nèi)。導(dǎo)電 結(jié)構(gòu)包括阻擋金屬層圖案506、金屬圖案508和金屬氧化物圖案510a。第三絕緣中間層512a位于第二絕緣中間層504上。第三開口 513穿過第三絕緣 中間層512a形成。第三開口 513至少部分暴露金屬氧化物圖案510a。第三開口 513的寬 度可以基本上與金屬氧化物圖案510a的寬度相同。相變結(jié)構(gòu)514b設(shè)置于第三開口 513內(nèi)金屬氧化物圖案510a上。相變結(jié)構(gòu)514b 位于第三開口 513內(nèi)，且不突出于第三開口 513之上。即，相變結(jié)構(gòu)514b可以具有基本上 與第三開口 513的深度相同的高度。上電極516設(shè)置于相變結(jié)構(gòu)514b和第三絕緣中間層512a上。覆蓋上電極516和 相變結(jié)構(gòu)514b的第四絕緣中間層518形成在第三絕緣中間層512a上。上電極接觸522穿 過第四絕緣中間層518形成。上電極接觸522可以電連接至上電極516。圖15中說明的相變存儲器件可通過以下工藝制造。通過參考圖14說明的工藝，所得結(jié)構(gòu)的構(gòu)造基本上與圖14中示出的構(gòu)造相同。參考圖15，相變材料層形成在第三絕緣中間層512a上，從而完全填滿第三開口 513。部分去除相變材料層直至暴露第三絕緣中間層512a。因此，相變結(jié)構(gòu)514b形成在第 三開口 513中。相變結(jié)構(gòu)514b可通過例如CMP工藝形成。
上電極層形成在相變結(jié)構(gòu)514b和第三絕緣中間層512a上。然后，圖案化上電極 層，從而在相變結(jié)構(gòu)514b上形成上電極516。第四絕緣中間層518形成在第三絕緣中間層512a上，從而覆蓋上電極516和相變 材料結(jié)構(gòu)514b。上電極接觸522穿過第四絕緣中間層518形成，從而電連接至上電極516。圖16是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。參考圖16，在襯底50上設(shè)置絕緣中間層52。絕緣中間層52包括暴露部分襯底50 的開口 54。隔墻62設(shè)置在開口 54的側(cè)壁上。隔墻62可包括諸如氮化硅的氮化物或諸如氮氧 化硅的氮氧化物。隔墻62可防止金屬圖案59a中包含的金屬原子和/或金屬離子擴(kuò)散進(jìn) 絕緣中間層52內(nèi)。在一示例性實(shí)施例中，阻擋金屬層可以不設(shè)置在開口 54的側(cè)壁上。在 一示例性實(shí)施例中，阻擋金屬層可設(shè)置在隔墻62和開口 54中的襯底50上。金屬圖案59a設(shè)置在開口 54中。金屬圖案59a可部分填充開口 54。金屬開口 59a 可包括鎢。金屬氧化物圖案60位于開口 54中的金屬圖案59a上。金屬氧化物圖案60可 包括氧化鎢。金屬氧化物圖案60的寬度可以實(shí)質(zhì)上窄于開口 54的寬度。金屬氧化物圖案 60可由金屬圖案59a導(dǎo)致。例如，可氧化金屬圖案59a，從而形成金屬氧化物圖案60。金屬 氧化物圖案60可突出在開口 54之上。在一示例性實(shí)施例中，金屬氧化物圖案60的寬度可以實(shí)質(zhì)上小于光刻工藝的⑶。 可通過調(diào)整位于開口 54的側(cè)壁上的隔墻62的厚度來控制金屬氧化物圖案60的寬度。圖17是說明形成根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的方法的橫截面 視圖。參考圖17，具有開口 54的絕緣中間層52形成在襯底50上。開口 54暴露襯底50 的預(yù)定部分，例如導(dǎo)電區(qū)域。隔墻形成層形成在開口 54的底部、開口 54的側(cè)壁和絕緣中間層52上。隔墻形成 層可包括例如氮化物或氮氧化物。例如，隔墻形成層可包括氮化硅或氮氧化硅。各向異性 蝕刻隔墻形成層，從而在開口 54的側(cè)壁上形成隔墻62。在隔墻62形成時(shí)，開口 54的寬度 可以減少隔墻62的厚度的兩倍。金屬層59形成在隔墻62、襯底50和絕緣中間層52上，從而完全填滿開口 54。金 屬層59可包括例如鎢。參考圖16和17，部分去除金屬層59直至暴露絕緣中間層52，從而初始金屬圖案 形成在開口 54內(nèi)。初始金屬圖案可以通過CMP工藝形成。在一示例性實(shí)施例中，初始金屬 圖案的上表面可以實(shí)質(zhì)上高于絕緣中間層52和隔墻62的上表面。例如，初始金屬圖案的 上表面可在絕緣中間層52之上突出超過約10 A的厚度。即，初始金屬圖案的上表面可自 絕緣中間層52的上表面略微突出。初始金屬圖案在包含氧的氣氛下熱處理，從而獲得金屬氧化物圖案60。這時(shí)，在氧 化初始金屬圖案的同時(shí)，金屬層59轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘賵D案59a。初始金屬圖案可經(jīng)受基本上與參 考圖5說明的工藝相同的工藝。通過上述工藝，圖16中說明的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可形成在襯底50上。在一示例性實(shí)施例 中，圖16中說明的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可應(yīng)用在圖6中的磁存儲器件、圖11中的相變存儲器件或圖13 中的相變存儲器件中。
圖18是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。圖19是 示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的透視圖。圖20是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思 的示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的俯視圖。參考圖18至20，絕緣中間層66設(shè)置在襯底64上。絕緣中間層66包括開口 68， 其暴露襯底64上的接觸區(qū)域?？商鎿Q地，開口 68可直接暴露襯底64的一部分。在一示例性實(shí)施例中，開口 68可具有各種形狀，例如接觸孔的形狀或溝槽的形 狀。阻擋金屬層圖案70a位于開口 68的底部和側(cè)壁上。阻擋金屬層圖案70a可沿開 口 68的輪廓保形地形成。阻擋金屬層圖案70a可包括例如鈦、氮化鈦、鉭或氮化鉭。這些 材料可單獨(dú)使用，或以其混合物的方式使用。阻擋金屬層圖案70a可防止金屬圖案72b中包含的金屬原子和/或金屬離子的擴(kuò) 散。阻擋金屬層圖案70a可增加導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電區(qū)域或襯底之間的接觸面積，從而可以降 低導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的接觸電阻。金屬圖案72b設(shè)置在開口 68中的阻擋金屬層圖案70a上。金屬圖案72b可具有 圓筒形狀，并可包括鎢。金屬圖案72b的上部可以具有環(huán)形形狀。在一示例性實(shí)施例中，金 屬圖案72b具有圓筒管形狀。金屬圖案72b的上表面可以實(shí)質(zhì)上低于阻擋金屬層圖案70a 的上表面。于是，金屬圖案72b可位于開口 68的內(nèi)部。金屬氧化物圖案76形成在金屬圖案72b上。金屬氧化物圖案76的下部外表面可 以接觸阻擋金屬層圖案70a。金屬氧化物圖案76從金屬圖案72b的上表面向上延伸，從而 金屬氧化物圖案76自絕緣中間層66突出。金屬氧化物圖案76可以包括例如氧化鎢。金 屬氧化物圖案76的電阻可以實(shí)質(zhì)上大于金屬圖案72b的電阻。在一示例性實(shí)施例中，金屬氧化物圖案76的上部可以具有環(huán)形形狀，該環(huán)形形狀 基本上相同于金屬圖案72b的上部的形狀。金屬氧化物圖案76的寬度可以基本上與金屬 圖案72b的寬度相同。金屬氧化物圖案76可以自金屬圖案72b產(chǎn)生。當(dāng)金屬氧化物圖案 76的上部具有環(huán)形形狀時(shí)，金屬氧化物圖案76的面積可以實(shí)質(zhì)上小于圓柱或多邊形柱結(jié) 構(gòu)的面積。金屬氧化物圖案76的寬度可以小于開口 68的寬度。掩埋層圖案74a設(shè)置在金屬圖案72b上，從而完全填滿開口 68。于是，掩埋層圖 案74a的上表面和絕緣中間層66的上表面可以位于基本上相同的平面上。金屬氧化物圖 案76的下部內(nèi)表面可以接觸掩埋層圖案74a。在示例性實(shí)施例中，掩埋層圖案74a可包括氧化充分慢或幾乎不氧化的材料。例 如，掩埋層圖案74a可包括鈦、氮化鈦、鉭和氮化鉭中的至少一種。這些材料可單獨(dú)使用或 以其混合物的方式使用?？商鎿Q地，掩埋層圖案74a可包括絕緣材料，諸如氧化物、氮化物 或氮氧化物。在一示例性實(shí)施例中，阻擋金屬層圖案70a、金屬圖案72b和掩埋層圖案74a可一 起用作電連接至導(dǎo)電區(qū)域的導(dǎo)電圖案。金屬氧化物圖案76可作為加熱電極，因?yàn)榻饘傺趸?物圖案76可以具有高電阻和小面積。圖21和22是說明形成根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的方法的橫截面視 圖。參考圖21，絕緣中間層66形成在其上形成有導(dǎo)電區(qū)域的襯底64上。部分蝕刻絕緣中間層66從而形成開口 68，其部分暴露襯底64上的導(dǎo)電區(qū)域。開口 68可通過光刻工藝 形成。阻擋金屬層70形成在絕緣中間層66上、開口 68的底部上和開口 68的側(cè)壁上。阻 擋金屬層70可沿著開口 68和絕緣中間層66的輪廓均勻地形成。當(dāng)阻擋金屬層70形成在 開口 68上時(shí)，開口 68的寬度可以減小阻擋金屬層70的厚度的兩倍。因此，可通過控制阻 擋金屬層70的厚度來調(diào)整開口 68的寬度。結(jié)果，金屬圖案72a和金屬氧化物圖案76可以 具有通過調(diào)整開口 68的寬度控制的寬度。金屬層72形成在阻擋金屬層70上。金屬層72可包括例如鎢。金屬層72可沿著 阻擋金屬層70的輪廓保形地形成。金屬層72的厚度可以基本上相當(dāng)于金屬圖案72a的上 部寬度。因此，金屬圖案72a的上部寬度可通過控制金屬層72的厚度來調(diào)節(jié)。掩埋層74形成在金屬層72上，從而完全填滿開口 68。掩埋層74可以用非常緩 慢地氧化或幾乎不氧化的材料形成。在一示例性實(shí)施例中，掩埋層74可包括基本上與阻擋 金屬層70的材料相同的材料。在一示例性實(shí)施例中，掩埋層74可包括絕緣材料，諸如氧化 物、氮化物、氮氧化物或有機(jī)材料。參考圖22，部分去除掩埋層74、金屬層72和阻擋金屬層70直至暴露絕緣中間層 66。掩埋層74、金屬層72和阻擋金屬層70可以通過CMP工藝和/或回蝕工藝部分去除。 因此，阻擋金屬層圖案70a、初始金屬圖案72a和掩埋層圖案74a形成在開口 68中。阻擋金 屬層圖案70a和初始金屬圖案72a每個(gè)可具有圓筒形狀。初始金屬圖案72a上的掩埋層圖 案74a可填滿開口 68。在以CMP工藝部分移除掩埋層74、金屬層72和阻擋金屬層70的工藝中，絕緣中間 層66可以以實(shí)質(zhì)上大于金屬層72的研磨速度的研磨速度來部分研磨。因此，初始金屬層 圖案72a、阻擋金屬層圖案70a和掩埋層圖案74a可突出在絕緣中間層66之上。例如，初始 金屬層圖案72a、阻擋金屬層圖案70a和掩埋層圖案74a的上表面可自絕緣中間層66的上 表面略微突出超過約10入的厚度。如圖18中所示，在包含氧的氣氛下熱處理初始金屬層圖案72a，從而金屬氧化物 圖案76和金屬圖案72a形成在阻擋金屬層圖案70a上。金屬氧化物圖案76和金屬圖案 72a可通過基本上與參考圖5說明的工藝相同的工藝獲得。在一示例性實(shí)施例中，可部分氧化初始金屬層圖案72a，從而形成金屬圖案72b， 金屬圖案72b的高度實(shí)質(zhì)上低于初始金屬層圖案72a的高度。因此，金屬圖案72b可具有實(shí) 質(zhì)上低于絕緣中間層66的上表面的圓筒形狀。金屬氧化物圖案76可具有從金屬圖案72b 延伸的圓筒形狀。這時(shí)，金屬氧化物圖案76的上部可以具有環(huán)形形狀，且可突出在絕緣中 間層66之上。在一示例性實(shí)施例中，金屬氧化物圖案76的高度可通過調(diào)節(jié)初始金屬層圖 案72a的氧化程度來控制。根據(jù)示例性實(shí)施例，可以在不執(zhí)行鎢的沉積和/或鎢層的蝕刻的情況下獲得具有 圓筒形狀的氧化鎢圖案。諸如鎢圖案的插塞或接觸可提供在氧化鎢圖案之下。插塞或接觸 的電阻可以實(shí)質(zhì)上小于氧化鎢圖案的電阻。因?yàn)殒u圖案和氧化鎢圖案每個(gè)可以具有容易調(diào) 節(jié)的厚度和寬度，所以包括鎢圖案和氧化鎢圖案的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可確保各種半導(dǎo)體存儲器件所 需的電阻。圖23是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的磁存儲器件的橫截面視圖。圖23中所示的磁存儲器件包括導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，此導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造基本上與參考圖18說明的導(dǎo)電 結(jié)構(gòu)的構(gòu)造相同。在一示例性實(shí)施例中，圖23中所示的磁存儲器件的構(gòu)造可基本上與參考 圖6說明的構(gòu)造相同，除了導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之外。參考圖23，M0S晶體管設(shè)置在半導(dǎo)體襯底400上，且覆蓋MOS晶體管的第一絕緣中 間層408形成在半導(dǎo)體襯底400上，從而覆蓋MOS晶體管。接觸插塞410穿過第一絕緣中 間層408形成。接觸插塞410電接觸MOS晶體管的雜質(zhì)區(qū)域406。導(dǎo)電圖案412設(shè)置在接 觸插塞410上。覆蓋導(dǎo)電圖案412的第二絕緣中間層414形成在第一絕緣中間層408上。部分地 暴露導(dǎo)電圖案412的開口 415穿過第二絕緣中間層414形成。開口 415可具有接觸孔的形 狀。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)設(shè)置在開口 415中。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造可以基本上與參考圖18說明的導(dǎo) 電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造相同。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括形成在開口 415的底部和側(cè)壁上的第一阻擋金屬層圖案 610、位于第一阻擋金屬層圖案610上的金屬圖案612、設(shè)置在金屬圖案612上的掩埋層圖案 614、以及自金屬圖案612延伸的金屬氧化物圖案616。金屬圖案612和金屬氧化物圖案616可分別包括例如鎢和氧化鎢。金屬圖案612 可以具有圓筒形狀，且掩埋層圖案614可填滿開口 415。金屬氧化物圖案616可突出在開口 415之上。金屬氧化物圖案616可通過氧化金屬圖案612形成。因此，在金屬圖案612包括 鎢時(shí)，金屬氧化物圖案616包括氧化鎢。至于導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，金屬圖案612和第一阻擋金屬層圖案610以及掩埋層圖案614可 一起作為磁存儲器件上的下電極接觸。具有較高電阻的金屬氧化物圖案616可用作用于加 熱磁存儲器件的磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)中的自由層圖案的加熱電極。第三絕緣中間層618設(shè)置在第二絕緣中間層414上。第三絕緣中間層618可填充 相鄰金屬氧化物圖案616之間的間隙。第三絕緣中間層618可包括具有致密結(jié)構(gòu)和良好階 梯覆蓋的材料，例如通過HDP-CVD工藝或ALD工藝獲得的氧化硅。第三絕緣中間層618和 金屬氧化物圖案616的上表面可設(shè)置在基本上相同的平面上。第一阻擋金屬層圖案610的 上表面以第三絕緣中間層618覆蓋，從而第一阻擋金屬層圖案610可以不暴露在外。磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)位于第三絕緣中間層618上。磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造可以基本上與參 考圖6說明的磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造相同。磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的自由層圖案426設(shè)置在金屬氧化 物圖案616上。當(dāng)金屬氧化物圖案616具有環(huán)形結(jié)構(gòu)時(shí)，可以降低自由層圖案426與金屬 氧化物圖案616之間的接觸面積。因此，借助金屬氧化物圖案616的自由層圖案426的加 熱效率可以提高。金屬氧化物圖案616的上表面可具有減小的尺寸，從而金屬氧化物圖案 616的上表面具有平滑的輪廓。通過基本上與參考圖6說明的工藝相同的工藝，在磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)上提供第三絕緣 中間層618、第四絕緣中間層434、第五絕緣中間層436、上電極438和位線440。圖24至25是說明制造根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的磁存儲器件的方法的橫 截面視圖。圖23中的磁存儲器件的構(gòu)造可以基本上與參考圖6說明的磁存儲器件的構(gòu)造 相同，除了導(dǎo)電結(jié)構(gòu)外。因此，圖23中的磁存儲器件可通過基本上與參考圖7至10說明的 工藝相同的工藝來制造，除了形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的工藝之外。通過基本上與參考圖7說明的工藝相同的工藝，在半導(dǎo)體襯底400上形成晶體管、第一絕緣中間層408、接觸插塞410和導(dǎo)電圖案412。參考圖24，覆蓋導(dǎo)電圖案412的第二絕緣中間層414形成在第一絕緣中間層408 上。部分蝕刻第二絕緣中間層414，從而形成至少部分暴露導(dǎo)電圖案412的開口 415。通過基本上與參考圖21和22所述的工藝相同的工藝形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，從而填滿開 口 415。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可突出在開口 415之上。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括具有圓筒形狀的阻擋金屬層圖案 610、具有圓筒形狀的金屬圖案612、填充開口 415的掩埋層圖案614和自金屬圖案612向上 延伸的金屬氧化物圖案616。金屬圖案612和金屬氧化物圖案616可分別包括例如鎢和氧 化鎢。參考圖25，覆蓋金屬氧化物圖案616的第三絕緣中間層618形成在第二絕緣中間 層414上。第三絕緣中間層618可包括具有致密結(jié)構(gòu)和良好階梯覆蓋的材料。例如，第三 絕緣中間層618可通過HDP-CVD工藝或ALD工藝包括氧化硅。部分去除第三絕緣中間層618直至暴露金屬氧化物圖案616。第三絕緣中間層618 可通過CMP工藝部分去除。這時(shí)，阻擋金屬層圖案610不通過第三絕緣中間層618暴露。 因?yàn)榈谌^緣中間層618具有致密結(jié)構(gòu)，所以在進(jìn)行用于部分去除第三絕緣中間層618的 CMP工藝之后，第三絕緣中間層618和金屬氧化物圖案616可以具有均勻的表面，而無粗糙表面。如圖23中所示，磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)形成在第三絕緣中間層618和金屬氧化物圖案616 上。覆蓋磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的第四絕緣中間層434、第五絕緣中間層436、上電極438和位線440 形成在第三絕緣中間層618上。用于形成第四絕緣中間層434、第五絕緣中間層436、上電 極438和位線440的工藝可基本上與參考圖10所述的工藝相同。圖26是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖。 圖26中所示的相變存儲器件可包括導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，此導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造基本上與參考圖1或圖22 說明的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造相同。在一示例性實(shí)施例中，圖26中的相變存儲器件的構(gòu)造可以基 本上與參考圖11所述的相變存儲器件的構(gòu)造相同，除了導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之外。參考圖26，第一絕緣中間層494、P_N 二極管500和第二絕緣中間層504設(shè)置在襯 底490上。第一絕緣中間層494包括第一開口，P-N 二極管500位于該開口內(nèi)。第二開口 505穿過第二絕緣中間層504形成。P-N 二極管500通過第二開口 505 部分暴露。阻擋金屬層圖案650、金屬圖案652、掩埋層圖案654和金屬氧化物圖案656設(shè)置 于第二開口 505中。金屬圖案652和金屬氧化物圖案656可分別包括例如鎢和氧化鎢。阻 擋金屬層圖案650、金屬圖案652、掩埋層圖案654和金屬氧化物圖案656的結(jié)構(gòu)可以基本 上與參考圖18所述的第一阻擋金屬層圖案70a、金屬圖案72b、掩埋層圖案74a和金屬氧化 物圖案67的結(jié)構(gòu)相同。金屬氧化物圖案656可加熱相變結(jié)構(gòu)514。第三絕緣中間層660形成在第二絕緣中間層504上。第三絕緣中間層660可填充 相鄰金屬氧化物圖案656之間的間隙。相變結(jié)構(gòu)514設(shè)置于金屬氧化物圖案656和第三絕緣中間層660上。相變結(jié)構(gòu) 514接觸金屬氧化物圖案656。當(dāng)金屬氧化物圖案656具有環(huán)形形狀時(shí)，可減小金屬氧化物 圖案656和相變結(jié)構(gòu)514之間的接觸面積。于是，通過焦耳加熱機(jī)制，相轉(zhuǎn)變可容易地在相 變結(jié)構(gòu)514中發(fā)生。
上電極516、第四絕緣中間層518和上電極接觸522設(shè)置在相變結(jié)構(gòu)514上。根據(jù)示例性實(shí)施例，相變存儲器件可確保提升的焦耳加熱效率和降低的復(fù)位電 流。相變存儲器件的設(shè)置狀態(tài)和復(fù)位狀態(tài)的電阻分布可減小，從而在操作相變存儲器件時(shí)， 設(shè)置狀態(tài)和復(fù)位狀態(tài)可截然不同。在制造圖26中的相變存儲器件的工藝中，通過基本上與參考圖12所述的工藝相 同的工藝，在襯底490上獲得第一絕緣中間層494、P-N 二極管500、第二絕緣中間層504和 第二開口 505。隨后，可通過基本上與參考圖21和22所述的工藝相同的工藝，形成填充第 二開口 505并突出在第二開口 505之上的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。覆蓋導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的金屬氧化物圖案656的第三絕緣中間層660形成在第二絕緣中間 層504上，然后通過CMP工藝部分去除第三絕緣中間層660，從而暴露金屬氧化物圖案656。通過基本上與參考圖11所述的工藝相同的工藝，在金屬氧化物圖案656和第三絕 緣中間層660上形成相變結(jié)構(gòu)514、上電極516、第四絕緣中間層518和上電極接觸522。圖27是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。參考圖27，絕緣中間層66設(shè)置在襯底64上。絕緣中間層66包括暴露襯底64上 的導(dǎo)電區(qū)域的開口 68。包括絕緣材料的隔墻80位于開口 68的側(cè)壁上。例如，隔墻80可包括氮化硅或氮 氧化硅。在一示例性實(shí)施例中，阻擋金屬層可不形成在開口 68的側(cè)壁上。在一示例性實(shí)施 例中，阻擋金屬層可設(shè)置在隔墻80和開口 68中的襯底64上。包含鎢的具有圓筒形狀的金屬圖案82設(shè)置在開口 68中。金屬圖案82可沿開口 68和襯底64的輪廓形成。掩埋層圖案84設(shè)置在金屬圖案82上。掩埋層圖案84填滿開口 68。包含氧化鎢的金屬氧化物圖案86設(shè)置在金屬圖案82上。金屬氧化物圖案86自金屬 圖案82延伸。金屬圖案82、掩埋層圖案84和金屬氧化物圖案86的結(jié)構(gòu)可以基本上與參考 圖18所述的金屬圖案72a、掩埋層圖案74a和金屬氧化物圖案76的結(jié)構(gòu)相同。在形成圖27中的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的方法中，絕緣中間層66形成在襯底64上。部分蝕刻 絕緣中間層66從而形成暴露襯底64的一部分的開口 68。開口 68可通過光刻工藝形成。 在開口 68的側(cè)壁上設(shè)置隔墻80。包含鎢的金屬層形成在隔墻80、襯底64和絕緣中間層66上。金屬層可沿著開口 68的輪廓保形地形成。通過CMP工藝部分去除金屬層和隔墻80直至暴露絕緣中間層66。于是，在開口 68中形成初始金屬圖案。在包含氧的氣氛下熱處理初始金屬圖案，從而在開口 68中形成金 屬圖案82和包含氧化鎢的金屬氧化物圖案86。結(jié)果，形成了導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造 基本上與參考圖27所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造相同。在一示例性實(shí)施例中，圖27中所示的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可應(yīng)用在圖6中的磁存儲器件、圖 11中的相變存儲器件或圖13中的相變存儲器件中。圖28是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。參考圖28，第一絕緣中間層494和P-N 二極管500設(shè)置在襯底490上。第一絕緣 中間層494和P-N 二極管500可與參考圖11說明的基本相同。包含鎢的金屬圖案530a設(shè)置在第一絕緣中間層494中。金屬圖案530a電接觸P-N 二極管500。覆蓋金屬圖案530a的第二絕緣中間層505形成在第一絕緣中間層494上。
包含氧化鎢的金屬氧化物圖案536設(shè)置在金屬圖案530a上。金屬氧化物圖案536 可以自金屬圖案530a延伸，并且可以具有圓筒形狀。絕緣層圖案534形成在金屬圖案530a的內(nèi)側(cè)壁上。絕緣層圖案534可以包括氧 化物，例如氧化硅。可替換地，絕緣層圖案534可具有多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)包括氮化硅膜 和氧化硅膜。相變結(jié)構(gòu)514設(shè)置在絕緣層圖案534和第二絕緣中間層504上。相變結(jié)構(gòu)514接 觸金屬氧化物圖案536。上電極516和上電極接觸522設(shè)置在相變結(jié)構(gòu)514上。圖29是說明制造根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的相變存儲器件的方法的橫 截面視圖。參考圖29，通過基本上與參考圖12所述的工藝相同的工藝，在襯底490上形成隔 離層圖案492、第一絕緣中間層494和P-N 二極管500。包含鎢的初始金屬圖案530形成在P-N 二極管500上，且覆蓋初始金屬圖案530 的第二絕緣中間層504形成在第一絕緣中間層494上。部分蝕刻第二絕緣中間層504，從而 形成暴露初始金屬圖案530的一部分的第二開口 505。第一絕緣層形成在開口 505的底部和側(cè)壁上。第一絕緣層可包括例如氧化物、氮 化物或氮氧化物。例如，第一絕緣層可包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。通過各向異性蝕刻 工藝部分地蝕刻第一絕緣層，從而在第二開口 505的側(cè)壁上形成內(nèi)隔墻。第二絕緣層形成在內(nèi)隔墻位于其中的開口 505內(nèi)。第二絕緣層可包括例如氧化 物、氮化物或氮氧化物。在一示例性實(shí)施例中，第二絕緣層可包括具有相對于第一絕緣層中 的材料的蝕刻選擇性的材料。例如，當(dāng)?shù)谝唤^緣層包括氮化硅時(shí)，第二絕緣層可包括氧化 娃。第二絕緣層被部分去除，直至暴露內(nèi)隔墻和第二絕緣中間層504。第二絕緣層可通 過CMP工藝和/或回蝕工藝部分去除。去除內(nèi)隔墻從而形成第二開口 505，使得具有第三開口 532的絕緣層圖案534形 成于第二開口 505中。絕緣層圖案534可具有圓柱形狀。內(nèi)隔墻可通過各向同性蝕刻工藝 或各向異性蝕刻工藝蝕刻。當(dāng)?shù)诙^緣層用氧化硅形成時(shí)，絕緣層圖案534可包括氧化硅。 在一示例性實(shí)施例中，第三開口 532的寬度可根據(jù)絕緣層圖案534的厚度改變。參考圖28，通過氧化由第三開口 532暴露的初始金屬圖案530，在第三開口 532內(nèi) 形成包含氧化鎢的金屬氧化物圖案536。金屬氧化物圖案536可填滿第三開口 532。同時(shí)， 根據(jù)金屬氧化物圖案536的形成，金屬圖案530a由初始金屬圖案530形成。S卩，初始金屬 圖案530部分地被該氧化消耗，從而初始金屬圖案530變成金屬圖案530a。部分去除金屬圖案530a和金屬氧化物圖案536直至暴露第二絕緣中間層504。可 通過例如CMP工藝部分去除金屬圖案530a和金屬氧化物圖案536。相變結(jié)構(gòu)514形成在金屬氧化物圖案536和第二絕緣中間層504上。上電極516 和上電極接觸522順序形成在相變結(jié)構(gòu)514上。圖30是說明制造根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的方法的橫截面 視圖。參考圖30，通過基本上與參考圖12所述的工藝相同的工藝，在襯底490上形成隔 離層圖案492、第一絕緣中間層494和P-N 二極管500。
通過基本上與參考圖29所述的工藝相同的工藝，形成包含鎢的初始金屬圖案 530、第二絕緣中間層504和第二開口 505。初始金屬圖案530接觸P-N 二極管500，且第二 絕緣中間層504覆蓋初始金屬圖案530。第二開口 505部分暴露初始金屬圖案530的上表第一絕緣層形成在開口 505的底部和側(cè)壁上。第二絕緣層形成在第一絕緣層上， 從而完全填滿第二開口 505。在一示例性實(shí)施例中，第二絕緣層可包括相對于第一絕緣層中 的材料具有蝕刻選擇性的材料。部分去除第一和第二絕緣層直至暴露第二絕緣中間層504。部分蝕刻第一和第二絕緣層，從而形成具有第三開口 532的絕緣層圖案534。絕緣 層圖案534可通過各向異性蝕刻工藝形成。絕緣層圖案534可具有圓柱形狀。因?yàn)榈谝唤^ 緣層部分地留存在第二開口 505中，所以絕緣層圖案534包括氧化硅和氮化硅。S卩，絕緣層 圖案534包括第一和第二絕緣層的剩余部分。通過基本上與參考圖28描述的工藝相同的工藝，在絕緣層圖案534上順序形成金 屬圖案530a、包含氧化鎢的金屬氧化物圖案536、相變結(jié)構(gòu)514、上電極516和上電極接觸 522。圖31是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖。 圖31中的相變存儲器件的構(gòu)造可以基本上與參考圖28所述的相變存儲器件的構(gòu)造相同， 除了相變結(jié)構(gòu)之外。參考圖31，相變存儲器件的相變結(jié)構(gòu)514a具有從包含氧化鎢的金屬氧化物圖案 536a的上部延伸的下部。于是，相變結(jié)構(gòu)514a可以具有圓筒形狀。相變結(jié)構(gòu)514a伸入第 二絕緣中間層504內(nèi)。制造圖31中的相變存儲器件的方法可以基本上與參考圖29所述的方法相同。在制造圖31中的相變存儲器件的方法中，氧化由第三開口 532暴露的包含鎢的初 始金屬圖案，從而形成包含氧化鎢的金屬氧化物圖案536a和金屬圖案530a。這時(shí)，金屬氧 化物圖案536a部分填充第三開口 532。金屬氧化物圖案536a和金屬圖案530a未被部分去 除。相變結(jié)構(gòu)514a形成在金屬氧化物圖案536a和第二絕緣中間層504上，從而完全 填滿第三開口 532，因?yàn)榈谌_口 532被金屬氧化物圖案536a部分填充。在示例性實(shí)施例中，圖28中用作加熱電極的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可應(yīng)用在圖6中的磁存儲器 件中。即，圖6中接觸磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可以用圖28中所示的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)替代。圖32是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。參考圖32和33，包含鎢的金屬圖案92a設(shè)置在襯底90上。金屬圖案92a具有上 部，該上部包含形成在其上的凹陷。即，通過控制后續(xù)熱處理工藝的工藝條件，與初始金屬 圖案92的上部的邊緣相比，初始金屬圖案92的上部的中心可被更快地氧化。金屬圖案92a 的凹陷可具有圓化的形狀，例如拱形形狀。于是，金屬圖案92a的上部的邊緣可以實(shí)質(zhì)上高 于金屬圖案92a的上部的中心。覆蓋金屬圖案92a的絕緣中間層94形成在襯底90上。開口 96設(shè)置為穿過絕緣 中間層94。開口 96暴露具有凹陷的金屬圖案92a的上部。包含氧化鎢的金屬氧化物圖案98設(shè)置在金屬圖案92a上。金屬氧化物圖案98可 填滿開口 96。金屬氧化物圖案98可自金屬圖案92a產(chǎn)生。例如，金屬氧化物圖案98可通過氧化金屬圖案92a獲得。圖33是說明制造根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的方法的橫截面 視圖。參考圖33，包含鎢的金屬層形成在襯底90上，然后圖案化金屬層，從而在襯底90 上形成初始金屬圖案92。絕緣中間層94形成在襯底90上，從而覆蓋初始金屬圖案92。部分蝕刻絕緣中間層94，從而形成至少部分暴露初始金屬圖案92的開口 96。開 口 96可通過光刻工藝形成。 參考圖32和33，在包含氧的氣氛下熱處理由開口 96暴露的初始金屬圖案92，從 而金屬氧化物圖案98和金屬圖案92a形成在襯底90上。金屬氧化物圖案98和金屬圖案 92a分別包括例如氧化鎢和鎢。在用于形成金屬氧化物圖案98和金屬圖案92a的熱處理工藝中，初始金屬圖案92 可與氧反應(yīng)，從而在開口 96中向上膨脹。于是，填充開口 96的金屬氧化物圖案98可形成 在金屬圖案92a上。同時(shí)，初始金屬圖案92的上部可被氧化，使得初始金屬圖案92可以變 為金屬圖案92a。通過控制熱處理工藝的工藝條件，與初始金屬圖案92的上部的邊緣相比， 初始金屬圖案92的上部的中心可被快速氧化。因此，金屬圖案92a可具有包含圓化形狀凹 陷的上部，而金屬氧化物圖案98可具有相應(yīng)于金屬圖案92a的凹陷的凸起。在一示例性實(shí)施例中，金屬氧化物圖案98和絕緣中間層94可通過平坦化工藝而 被平坦化。例如，金屬氧化物圖案98和絕緣中間層94可經(jīng)歷CMP工藝。圖34是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的磁存儲器件的橫截面視圖。圖 34中的磁存儲器件包括導(dǎo)電圖案和下電極接觸，該導(dǎo)電圖案和下電極接觸的構(gòu)造與參考圖 29所述的磁存儲器件的導(dǎo)電圖案和下電極接觸的構(gòu)造基本上相同。圖34中的磁存儲器件 的構(gòu)造可以基本上與參考圖6所述的磁存儲器件的構(gòu)造相同，除了導(dǎo)電圖案和下電極接觸 之外。參考圖34，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)設(shè)置在第一絕緣中間層408和接觸插塞410上。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的 構(gòu)造可以基本上與參考圖30所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造相同。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)具有包含鎢的金屬圖案450和包含氧化鎢的金屬氧化物圖案454。金屬 圖案450接觸接觸插塞410。金屬圖案450具有包含圓化凹陷的上部。金屬圖案450的上 部的邊緣可以實(shí)質(zhì)上高于金屬圖案450的上部的中心。覆蓋金屬圖案450的第二絕緣中間層452設(shè)置在第一絕緣中間層408上。開口 453穿過第二絕緣中間層452設(shè)置。開口 453至少部分地暴露金屬圖案450的具有圓化凹 陷的上部。包含氧化鎢的金屬氧化物圖案454設(shè)置在金屬圖案450上。金屬氧化物圖案454 填滿開口 453。金屬氧化物圖案454可通過氧化金屬圖案450而自金屬圖案450產(chǎn)生。金屬氧化物圖案454可作為用于加熱磁存儲器件的磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的加熱電極。金 屬氧化物圖案454可用作磁存儲器件中的下電極接觸。因?yàn)閳D34中所示的磁存儲器件的構(gòu)造基本上與參考圖6所述的磁存儲器件的構(gòu) 造相同，除了導(dǎo)電圖案和下電極接觸之外，所以圖34中所示的磁存儲器件可通過基本上與 參考圖7至10所述的工藝相同的工藝來制造，除了形成導(dǎo)電圖案和下電極接觸的工藝之 外。導(dǎo)電圖案450和下電極接觸可通過基本上與參考圖32所述的工藝相同的工藝來形成。
圖35是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的磁存儲器件的橫截面視圖。圖 35中的磁存儲器的構(gòu)造可以基本上與參考圖6所述的磁存儲器件的構(gòu)造相同，除了導(dǎo)電圖 案和下電極接觸之外。圖35中的磁存儲器件包括導(dǎo)電圖案和下電極接觸，該導(dǎo)電圖案和下 電極接觸的構(gòu)造基本上與參考圖28所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造相同，除了金屬氧化物圖案的 側(cè)壁上的隔墻之外。參考圖35，隔墻455設(shè)置在穿過第二絕緣中間層452形成的開口 453的側(cè)壁上。 隔墻455可減小開口 453的寬度，于是與參考圖34所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相比，包含氧化鎢的金 屬氧化物圖案456可以具有被更多地減小的上寬度。制造圖35中的磁存儲器件的工藝可以基本上與參考圖34所述的磁存儲器件的工 藝相同。在一示例性實(shí)施例中，在穿過第二絕緣中間層452形成開口 453之后，在開口 453 的側(cè)壁上形成隔墻455。隔墻455可包括例如氧化物、氮化物或氮氧化物。例如，隔墻455 可包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。圖36是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖。參考圖36，第一絕緣中間層494和P-N 二極管500設(shè)置在襯底490上。包含鎢的 金屬圖案502a位于第一絕緣中間層494上。金屬圖案502a接觸P-N 二極管500。金屬圖 案502a可具有包括圓化凹陷的上部。在一示例性實(shí)施例中，圓化凹陷可在后續(xù)氧化工藝期 間形成。覆蓋金屬圖案502a的第二絕緣中間層550設(shè)置在第一絕緣中間層494上。開口 553穿過第二絕緣中間層550形成。開口 553至少部分暴露金屬圖案502a。隔墻552提供 在開口 553的側(cè)壁上。隔墻552可包括絕緣材料。當(dāng)隔墻552位于開口 553中時(shí)，開口 553 可以具有減小的寬度。包含氧化鎢的金屬氧化物圖案554設(shè)置在具有隔墻552的開口 553中的金屬圖案 502a上。金屬氧化物圖案554可通過部分氧化金屬圖案502a而從金屬圖案502a產(chǎn)生。金 屬氧化物圖案554的上表面可以實(shí)質(zhì)上低于開口 553的上端。即，金屬氧化物圖案554可 以部分地占據(jù)開口 553。金屬氧化物圖案554可用作相變存儲器件中的下電極接觸。相變結(jié)構(gòu)556設(shè)置在金屬氧化物圖案554上。相變結(jié)構(gòu)556填滿開口 553并伸入 開口 553內(nèi)。相變結(jié)構(gòu)556可以具有在開口 553中的下部和突出于開口 553之上的上部。 相變結(jié)構(gòu)556的下部的寬度可以實(shí)質(zhì)上小于其上部的寬度。上電極516、第二絕緣中間層518a和上電極接觸552提供在相變結(jié)構(gòu)556上。圖37是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。圖37 中的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造可以基本上與參考圖28所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造相同，除了包含氧化 鎢的金屬氧化物圖案98a部分填充開口 96之外。制造圖37中的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的工藝可以基本上與參考圖29所述的工藝相同。在一示 例性實(shí)施例中，通過控制針對初始金屬圖案實(shí)施的氧化工藝的工藝條件，金屬氧化物圖案 98a部分填充開口 98。圖38是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖。參考圖38，第一絕緣中間層10和P-N 二極管11設(shè)置在襯底8上。包含金屬的導(dǎo) 電圖案12a設(shè)置在P-N 二極管11和第一絕緣中間層10上。導(dǎo)電圖案12a可以包括具有低 電阻的金屬。例如，導(dǎo)電圖案12a可包括鎢。
覆蓋導(dǎo)電圖案12a的第二絕緣中間層圖案14形成在第一絕緣中間層10上。第一 開口 16穿過第二絕緣中間層圖案14形成。開口 16至少部分地暴露導(dǎo)電圖案12a。第二絕 緣中間層圖案14可以包括氧化物或氮化物。例如，第二絕緣中間層圖案14可包括氧化硅 或氮化硅。在一示例性實(shí)施例中，導(dǎo)電圖案12a具有上部，該上部包括形成在其上的凹陷。導(dǎo) 電圖案12a的上部的邊緣實(shí)質(zhì)上高于導(dǎo)電圖案12a的上部的中心。在一示例性實(shí)施例中， 通過控制熱處理工藝的工藝條件，與初始金屬圖案的上部的邊緣相比，初始金屬圖案的上 部的中心可被更快地氧化。下電極接觸18設(shè)置在第一開口 16中。下電極接觸18可包括自導(dǎo)電圖案12a產(chǎn) 生的金屬氧化物。下電極接觸18可填充第一開口 16。在一示例性實(shí)施例中，可通過氧化導(dǎo)電圖案12a獲得下電極接觸18。例如，自導(dǎo)電 圖案12a產(chǎn)生的金屬氧化物可在第一開口 16中向上生長，從而在第一開口 16中形成下電 極接觸18。導(dǎo)電圖案12a可在其上具有圓化凹陷，且下電極接觸18可具有相應(yīng)于導(dǎo)電圖 案12a的圓化凹陷的圓化凸起。當(dāng)下電極接觸18包括圓化凸起且導(dǎo)電圖案12a具有圓化 凹陷時(shí)，下電極接觸18的上表面可以更加遠(yuǎn)離導(dǎo)電圖案12a的上表面。因此，通過減少散 熱，相變結(jié)構(gòu)22a和下電極接觸18之間產(chǎn)生的熱可被更多地約束。即，相變結(jié)構(gòu)22a可具 有提升的焦耳加熱效率。在一示例性實(shí)施例中，導(dǎo)電圖案12a可包括鎢，于是下電極接觸18可包括氧化鎢。隔墻20設(shè)置在第一開口 16的側(cè)壁上。隔墻20接觸下電極接觸18。第一開口 16 可以具有因隔墻20的形成而減小的寬度。于是，下電極接觸18和相變結(jié)構(gòu)22a之間的接 觸面積也可以減小。隔墻20可包括例如氮化硅的氮化物或例如氮氧化硅的氮氧化物。相變結(jié)構(gòu)22a設(shè)置在下電極接觸18上，從而完全填充第一開口 16。在一示例性實(shí) 施例中，下電極接觸18和相變結(jié)構(gòu)22a之間的接觸面積可以減小以下的量，該量對應(yīng)于下 電極接觸18上設(shè)置的隔墻20的接觸面積。相變結(jié)構(gòu)22a可包括硫族化合物，該硫族化合 物的結(jié)構(gòu)在晶態(tài)與非晶態(tài)之間轉(zhuǎn)變。當(dāng)硫族化合物處于晶態(tài)時(shí)，硫族化合物具有較高的反 射率和較低的電阻。當(dāng)硫族化合物處于非晶態(tài)時(shí)，硫族化合物具有低反射率和大電阻。在 一示例性實(shí)施例中，硫族化合物可包括鍺-銻-碲合金。填充第一開口 16的相變結(jié)構(gòu)22a 可以突出在第二絕緣中間層圖案14之上。在一示例性實(shí)施例中，相變結(jié)構(gòu)22a的上部的寬 度可以大于其下部的寬度。上電極24設(shè)置在相變結(jié)構(gòu)22a上。上電極24可包括諸如氮化鈦的金屬氮化物。 上電極24的寬度可以基本上與相變結(jié)構(gòu)22a的上部的寬度相同。第三絕緣中間層圖案26設(shè)置在第二絕緣中間層圖案14上。第三絕緣中間層圖案 26覆蓋上電極24和相變結(jié)構(gòu)22a。第二開口 28穿過第三絕緣中間層圖案26形成。第二 開口 28至少部分暴露上電極24。上電極接觸30設(shè)置在第二開口 28中。上電極接觸30可包括諸如鎢的金屬。根據(jù)示例性實(shí)施例，相變存儲器件可具有下電極接觸，該下電極接觸包含自包括 金屬的導(dǎo)電圖案產(chǎn)生的金屬氧化物。在一示例性實(shí)施例中，下電極接觸可以具有大電阻。 因?yàn)橄嘧兇鎯ζ骷ń饘傺趸锵码姌O接觸，所以相變存儲器件可通過提高焦耳加熱效 率來確保小的復(fù)位電流。相變存儲器件可以具有截然不同的設(shè)置狀態(tài)和復(fù)位狀態(tài)，這是因?yàn)橄嘧兘Y(jié)構(gòu)在設(shè)置狀態(tài)和復(fù)位狀態(tài)之間具有微小的電阻分布。在一示例性實(shí)施例中，設(shè)置 有相變結(jié)構(gòu)的開口可以具有降低的縱橫比，這是因?yàn)橄码姌O接觸設(shè)置在開口中相變結(jié)構(gòu)之 下。因此，在相變結(jié)構(gòu)中不會產(chǎn)生空隙或裂縫，從而防止相變存儲器件的操作故障。圖39至44是說明制造根據(jù)本發(fā)明的一示例性實(shí)施例的相變存儲器件的方法的橫 截面視圖。參考圖39，在襯底8上形成隔離層圖案和雜質(zhì)區(qū)域8a。第一絕緣中間層10形成 在襯底8上，從而覆蓋隔離層圖案和雜質(zhì)區(qū)域8a。第一絕緣中間層10可用例如氧化硅的氧 化物形成。P-N 二極管11穿過第一絕緣中間層10形成。P_N 二極管11可以電接觸雜質(zhì)區(qū)域 8a。初始導(dǎo)電圖案12形成在P-N 二極管11和第一絕緣中間層10上。初始導(dǎo)電圖案12接 觸P-N 二極管11。初始導(dǎo)電圖案12可包括金屬。在一示例性實(shí)施例中，初始導(dǎo)電圖案12可包括具有低電阻的材料，該材料的氧化 物具有導(dǎo)電性，且該材料的氧化物在氧化該材料時(shí)向上伸展。例如，初始導(dǎo)電圖案12可包 括諸如鎢的金屬。第二絕緣中間層形成在第一絕緣中間層10上，從而覆蓋初始導(dǎo)電圖案12。第二絕 緣中間層可包括例如氧化硅的氧化物或者諸如氮化硅的氮化物。部分蝕刻第二絕緣中間層，從而形成部分暴露初始導(dǎo)電圖案12的第一開口 16。第 一開口 16可具有接觸孔的形狀。為了形成第一開口 16，具有第一開口 16的第二絕緣中間 層圖案14提供在第一絕緣中間層10上。參考圖40，在氧氣氛下熱處理初始導(dǎo)電圖案12的經(jīng)由第一開口 16暴露的部分，從 而在初始導(dǎo)電圖案12上形成下電極接觸18。例如，氧可與初始導(dǎo)電圖案12反應(yīng)，且初始 導(dǎo)電圖案12的反應(yīng)部分會向第一開口 16熱膨脹，由此形成下電極接觸18。下電極接觸18 可部分占據(jù)第一開口 16。在示例性實(shí)施例中，下電極接觸18可包括產(chǎn)生自初始導(dǎo)電圖案12中包括的金屬 的金屬氧化物。包含金屬氧化物的下電極接觸18可以具有實(shí)質(zhì)上大于初始導(dǎo)電圖案12的 電阻的電阻。當(dāng)在氧氣氛下熱處理初始導(dǎo)電圖案12的同時(shí)，初始導(dǎo)電圖案12的暴露部分額外 地與氧反應(yīng)，從而下電極接觸18可以沿初始導(dǎo)電圖案12的上部橫向延伸。于是，初始導(dǎo)電 圖案12變成具有形成在其上的凹陷的導(dǎo)電圖案12a。在一示例性實(shí)施例中，凹陷可以具有 傾斜側(cè)壁。下電極接觸18可以具有位于導(dǎo)電圖案12a的凹陷中的橫向擴(kuò)大的下部。例如， 下電極18可以具有截頂箭頭形狀。如上所述，根據(jù)熱處理工藝，導(dǎo)電圖案12a具有凹陷，下電極接觸18具有擴(kuò)大的下 部。因此，導(dǎo)電圖案12a和下電極18之間的接觸面積可以增加。在示例性實(shí)施例中，熱處理工藝可包括等離子體處理或RTA工藝。例如，導(dǎo)電圖案 12a和下電極18可通過等離子體處理或RTA工藝形成?？商鎿Q地，導(dǎo)電圖案12a和下電極 18可通過順序執(zhí)行等離子體處理和RTA工藝獲得。根據(jù)一示例性實(shí)施例，可通過控制熱處理工藝的條件來改變下電極接觸18的厚 度。例如，下電極18可以具有自導(dǎo)電圖案12a的上表面測量的約200 A至約600人的范圍 內(nèi)的厚度。
在一示例性實(shí)施例中，導(dǎo)電圖案12a可包括鎢。在一示例性實(shí)施例中，下電極接觸 18可包括氧化鎢。鎢可在氧氣氛下氧化，氧化鎢可快速膨脹。氧化鎢的電阻可實(shí)質(zhì)上大于 鎢的電阻，且氧化鎢相對于濕蝕刻工藝中的蝕刻溶液還可具有抗蝕性。為了確保導(dǎo)電圖案 12a和/或下電極接觸18的適當(dāng)?shù)碾娮韬湍臀g刻性，導(dǎo)電圖案12a和下電極接觸18可分別 包括鎢和氧化鎢。在示例性實(shí)施例中，熱處理工藝可包括在含氧氣氛下，在約400°C至約600°C的溫 度下，執(zhí)行約一分鐘至約10分鐘的RTA工藝?？商鎿Q地，熱處理工藝可包括通過施加約20W 至約100W的功率，在含氧氣氛下，實(shí)施約一分鐘至約10分鐘的等離子體處理。在一示例性實(shí)施例中，第一開口 16中的下電極接觸18可在沒有層的任何沉積和 層的蝕刻的情況下具有高電阻。于是，下電極18可通過簡化的工藝獲得。參考圖41，隔墻形成層形成在第二絕緣中間層14、第一開口 16的側(cè)壁和下電極接 觸18上。隔墻形成層可包括諸如氮化硅的氮化物。隔墻形成層可減小第一開口 16的寬度。 于是，通過調(diào)節(jié)隔墻形成層的厚度，第一開口 16可以具有減小至預(yù)定值的寬度。部分蝕刻隔墻形成層，從而在第一開口 16的側(cè)壁上形成隔墻。隔墻20可通過各 向異性蝕刻工藝獲得。隔墻20的寬度可以基本上與隔墻形成層的寬度相同。參考圖42，相變材料層22形成在下電極接觸18和隔墻20上，從而填滿第一開口 16。相變材料層22可用例如鍺-銻-碲合金的硫族化合物形成。由于隔墻20，下電極接觸18和相變材料層22之間的接觸面積減小。因此，相變材 料層22的其中因焦耳加熱效應(yīng)而發(fā)生相轉(zhuǎn)變的部分可以具有減小的面積，從而減小相變 存儲器件中的復(fù)位電流。設(shè)置了相變材料層22的第一開口 16可以具有減小的縱橫比，這 是因?yàn)榈谝婚_口 16中提供了下電極接觸18。因此，相變材料層22可容易地形成在第一開 口 16中，而不會在相變材料層22中產(chǎn)生空隙或裂縫。參考圖43，上電極層形成在相變材料層22上。上電極層可包括金屬氮化物。例 如，上電極層可包括氮化鈦。圖案化上電極層和相變材料層22，從而形成相變結(jié)構(gòu)22a和上電極24。相變結(jié)構(gòu) 22a形成在下電極接觸18和第一絕緣中間層14上，且上電極設(shè)置在相變結(jié)構(gòu)22a上。這 時(shí)，相變結(jié)構(gòu)22a的下部位于第一開口 16中，且相變結(jié)構(gòu)22a的上部從第二絕緣中間層圖 案14突出。參考圖44，第三絕緣中間層形成在第二絕緣中間層圖案14上，從而覆蓋上電極24 和相變結(jié)構(gòu)22a。部分蝕刻第三絕緣中間層，從而形成部分暴露上電極24的第二開口 28。 因此，第三絕緣中間層變?yōu)榫哂械诙_口 28的第三絕緣中間層圖案26。第二開口 28可具 有例如接觸孔的形狀。導(dǎo)電材料沉積在第二開口 28中，從而在第二開口 28中形成上電極接觸30。上電 極接觸30可包括金屬。例如，上電極接觸30可包括鎢。結(jié)果，提供了具有包含金屬氧化物 的下電極接觸18的相變存儲器件。圖45是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖。 圖45中的相變存儲器件的構(gòu)造可以基本上與參考圖38所述的相變存儲器件的構(gòu)造相同， 除了第一開口的側(cè)壁上沒有提供隔墻之外。參考圖45，下電極接觸18設(shè)置在穿過襯底8上的第二絕緣中間層圖案14形成的第一開口 16中。下電極接觸18部分填充第一開口 16并包括金屬氧化物。相變結(jié)構(gòu)22a設(shè)置在下電極接觸18上。相變結(jié)構(gòu)22a可完全填充第一開口 16。 相變結(jié)構(gòu)22a的上表面可以實(shí)質(zhì)上高于第二絕緣中間層圖案14的上表面。上電極24位于 相變結(jié)構(gòu)22a上。第三絕緣中間層圖案26設(shè)置在第二絕緣中間層圖案14上，從而上電極24和相變 結(jié)構(gòu)22a由第三絕緣中間層圖案26覆蓋。第二開口 28穿過第三絕緣中間層圖案26形成。第二開口 28部分暴露上電極24。 上電極接觸30設(shè)置在第二開口 28中。圖45中的相變存儲器件在相變結(jié)構(gòu)22a的側(cè)壁上不包括任何隔墻，從而相變結(jié)構(gòu) 22a和下電極接觸18之間的接觸面積可基本上與第一開口 16的寬度相同。于是，圖45中 的相變存儲器件可通過簡化的工藝制造，同時(shí)確保所需特性。圖46是說明制造根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的相變存儲器件的方法的橫 截面視圖。在制造圖45中的相變存儲器件的方法中，具有與參考圖40所述的構(gòu)造基本相同 的構(gòu)造的所得結(jié)構(gòu)可通過基本上與參考圖39和40所述的工藝相同的工藝來提供。參考圖46，相變材料層22形成在第二絕緣中間層圖案14上，從而填滿第一開口 16，下電極接觸18形成在第一開口 16中。這時(shí)，第一開口 16的側(cè)壁上未形成隔墻。隨后，圖45中的相變存儲器件可通過基本上與參考圖43和44所述的工藝相同的 工藝獲得。圖47是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖。 圖47中的相變存儲器件可以具有單位單元設(shè)置成陣列結(jié)構(gòu)的構(gòu)造。參考圖47，第一絕緣中間層圖案102設(shè)置在定義有隔離區(qū)域IOOa和有源區(qū)域的 襯底100上。第一開口 104穿過第一絕緣中間層圖案102形成。第一開口 104可設(shè)置在襯 底100的形成了相變存儲器件的單位單元的部分處。第一開口 104可重復(fù)布置在襯底100 上。每個(gè)第一開口 104都可具有接觸孔的形狀。第一開口 104暴露襯底100的預(yù)定部分。分別在第一開口 104中設(shè)置P-N 二極管106。在一示例性實(shí)施例中，垂直P-N 二極 管106可位于第一開口 104中。每個(gè)垂直P-N 二極管106可包括例如多晶硅。P-N 二極管 106可部分填充第一開口 104。例如，P-N 二極管106可填充第一開口 104的下部。金屬硅化物圖案108設(shè)置在P-N 二極管106上。金屬硅化物圖案108減小了 P-N 二極管106和導(dǎo)電圖案IlOa之間的接觸電阻。每個(gè)金屬硅化物圖案108可包括例如硅化 鈷、硅化鈦、硅化鎳或硅化鎢。導(dǎo)電圖案IlOa設(shè)置在金屬硅化物圖案108上。每個(gè)導(dǎo)電圖案IlOa可包括具有小 電阻的金屬。這時(shí)，導(dǎo)電圖案IlOa的上表面可以實(shí)質(zhì)上低于第一開口 106的上端。導(dǎo)電圖 案IlOa可以具有包括圓化凹陷的上部。S卩，導(dǎo)電圖案IlOa的上部的端部可高于導(dǎo)電圖案 IlOa的上部的中心。在一示例性實(shí)施例中，每個(gè)導(dǎo)電圖案IlOa可包括鎢。第二絕緣中間層圖案112提供在第一絕緣中間層圖案102和導(dǎo)電圖案IlOa上。第 二絕緣中間層圖案112可包括諸如氧化硅的氧化物。第二開口 114穿過第二絕緣中間層圖 案112形成。第二開口 114分別部分暴露導(dǎo)電圖案110a。每個(gè)第二開口 114可以具有接觸 孔的形狀。在一示例性實(shí)施例中，第二開口 114的寬度可以實(shí)質(zhì)上小于導(dǎo)電圖案IlOa的寬度。下電極接觸116設(shè)置在第二開口 114中在導(dǎo)電圖案IlOa上。每個(gè)下電極接觸116 可以包括由導(dǎo)電圖案IlOa生成的金屬氧化物。下電極接觸116可部分填充第二開口 114。 例如，下電極接觸116可填充第二開口 114的下部。下電極接觸116可通過氧化導(dǎo)電圖案IlOa形成。例如，自導(dǎo)電圖案IlOa生成的 金屬氧化物可在第二開口 114中向上生長，從而在第二開口 114中形成包含金屬氧化物的 下電極接觸116。導(dǎo)電圖案IlOa可以具有形成在其上的圓化凹陷，下電極接觸116可以具 有相應(yīng)于導(dǎo)電圖案IlOa的圓化凹陷的圓化凸起。在一示例性實(shí)施例中，每個(gè)導(dǎo)電圖案IlOa 可包括鎢，于是每個(gè)下電極接觸116可包括氧化鎢。隔墻118設(shè)置在第二開口 114的側(cè)壁上。隔墻118接觸下電極接觸116。第二開 口 114的寬度可以通過隔墻118的形成而減小。每個(gè)隔墻118可包括氮化物或氮氧化物。 例如，每個(gè)隔墻118可包括氮化硅或氮氧化硅。相變結(jié)構(gòu)120設(shè)置在下電極接觸116上，從而完全填充第二開口 114。相變結(jié)構(gòu) 120可包括硫族化合物。填充第二開口 114的相變結(jié)構(gòu)120的上表面與第二絕緣中間層圖 案112的上表面可以設(shè)置在基本上相同的平面上。于是，相變結(jié)構(gòu)120可不突出在第二絕 緣中間層圖案112之上。上電極122分別設(shè)置在相變結(jié)構(gòu)120上。每個(gè)上電極122可以包括例如氮化鈦的 金屬氮化物。上電極122的寬度可以實(shí)質(zhì)上大于相變結(jié)構(gòu)120的寬度。第三絕緣中間層圖案1 設(shè)置在第二絕緣中間層圖案112上。第三絕緣中間層圖 案1 覆蓋上電極122和相變結(jié)構(gòu)120。第三開口 1 穿過第三絕緣中間層圖案IM形成。 第三開口 1 部分暴露上電極122。上電極接觸1 分別設(shè)置在第三開口 1 中。每個(gè)上 電極接觸1 可包括諸如鎢的金屬。圖48至51是說明制造根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的相變存儲器件的方法 的橫截面視圖。圖47中所示的相變存儲器件可具有一構(gòu)造，其中第一和第二開口提供在襯 底的形成相變存儲器件的單位單元的部分中。參考圖48，對襯底100施行淺溝槽隔離工藝，從而定義了襯底100的隔離區(qū)域 IOOa和有源區(qū)域。氧化物層形成在具有隔離區(qū)域IOOa和有源區(qū)域的襯底100上。部分蝕 刻氧化物層從而形成第一開口 104，同時(shí)將氧化物層轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝唤^緣中間層圖案102。第一 開口 104可形成在襯底100的形成單位單元的部分處。P-N 二極管106形成在第一絕緣中間層圖案102的第一開口 104中。每個(gè)P-N 二 極管106可包括多晶硅，并可具有垂直結(jié)構(gòu)。在P-N 二極管106的形成中，多晶硅層可以形成在第一開口 104中，然后可部分蝕 刻多晶硅層?？稍换蚍窃坏貙㈦s質(zhì)摻入多晶硅層內(nèi)。因此，P-N 二極管106形成在第 一開口 104中。在一示例性實(shí)施例中，N型雜質(zhì)可以摻入第一開口 104中的多晶硅層的下 部，P型雜質(zhì)可注入第一開口 104中的多晶硅層的上部。金屬硅化物圖案108形成在P-N 二極管106上。通過在P-N 二極管106上形成金 屬層并熱處理金屬層和P-N 二極管106，可在P-N 二極管106上形成金屬硅化物圖案108。 于是，金屬硅化物圖案108可以根據(jù)金屬層中的金屬與P-N 二極管106中的硅之間的反應(yīng) 獲得。每個(gè)金屬硅化物圖案108可包括硅化鈷、硅化鈦、硅化鎢、硅化鎳等等。
初始導(dǎo)電圖案110形成在金屬硅化物圖案108上。初始導(dǎo)電圖案110可填滿第一 開口 104。每個(gè)初始導(dǎo)電圖案110可用金屬形成。例如，每個(gè)初始導(dǎo)電圖案110可用鎢形 成。在初始導(dǎo)電圖案110的形成中，金屬層可形成在金屬硅化物圖案108和第一絕緣 中間層圖案102上，從而填滿第一開口 104，然后可通過CMP工藝部分去除金屬層，直至暴露 第一絕緣中間層圖案102。于是，初始導(dǎo)電圖案110可形成在金屬硅化物圖案108上。參考圖49，包含氧化物的第二絕緣中間層形成在第一絕緣中間層圖案102上，從 而覆蓋初始導(dǎo)電圖案110。第二絕緣中間層可利用氧化硅形成。部分蝕刻第二絕緣中間層，從而形成部分暴露初始導(dǎo)電圖案110的第二開口 114， 同時(shí)將第二絕緣中間層轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙^緣中間層圖案112。第二開口 114可通過光刻工藝形 成。在一示例性實(shí)施例中，第二開口 114的寬度可以實(shí)質(zhì)上小于初始導(dǎo)電圖案110的寬度。 于是，第二開口 114可以部分暴露初始導(dǎo)電圖案110。參考圖50，在包含氧的氣氛下熱處理由第二開口 114暴露的初始導(dǎo)電圖案110，從 而下電極接觸116形成在初始導(dǎo)電圖案110上。下電極接觸116可以部分填充第二開口 114。在下電極接觸116的形成中，初始導(dǎo)電圖案110的上部可以與氧反應(yīng)，于是金屬氧 化物可以在第二開口 114中向上生長。因此，包含金屬氧化物的下電極接觸116可由初始 導(dǎo)電圖案110生成。這時(shí)，初始導(dǎo)電圖案110轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電圖案110a。下電極接觸116的電 阻可以實(shí)質(zhì)上大于導(dǎo)電圖案IlOa的電阻。當(dāng)初始導(dǎo)電圖案110包括鎢時(shí)，下電極接觸116 包括氧化鎢。在熱處理初始導(dǎo)電圖案110之后，導(dǎo)電圖案IlOa可具有包括圓化凹陷的上部，而 下電極接觸116可具有包括凸起的下部，該凸起相應(yīng)于導(dǎo)電圖案IlOa的圓化凹陷。導(dǎo)電圖 案IlOa和下電極接觸116可通過與參考圖36所述的工藝基本上相同或基本上相似的工藝獲得。參考圖51，隔墻118形成在第二開口 114的側(cè)壁上。相變材料層形成在下電極接 觸116上，從而完全填滿第二開口 114。相變材料層可用硫族化合物形成，例如鍺-銻-碲 的合金。部分去除相變材料層，直至暴露第二絕緣中間層圖案112，從而相變結(jié)構(gòu)120形成 在第二開口 114中。相變結(jié)構(gòu)120的上表面和第二絕緣中間層圖案112的上表面可以位于 基本上相同的平面。如圖47所示，上電極層形成在相變結(jié)構(gòu)120和第二絕緣中間層圖案112上。圖案 化上電極層從而在相變結(jié)構(gòu)120上形成上電極122。第三絕緣中間層形成在第二絕緣中間層圖案112上，從而覆蓋上電極122。部分蝕 刻第三絕緣中間層，從而形成部分暴露上電極122的第三開口 126。于是，第三絕緣中間層 轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂械谌_口 126的第三絕緣中間層圖案124。每個(gè)第三開口 1 可以具有例如接 觸孔的形狀。導(dǎo)電材料沉積在第三開口 126中，從而在第三開口 126中在上電極122上形成上 電極接觸128。每個(gè)上電極接觸1 可用金屬形成。例如，每個(gè)上電極接觸1 可用鎢形 成。
圖52是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的第二十一實(shí)施例的相變存儲器件的透視圖。圖52 中的相變存儲器件的構(gòu)造可以與參考圖47所述的相變存儲器件的構(gòu)造基本上相同或基本 上相似，除了包含下電極接觸和相變結(jié)構(gòu)的虛線形狀(dashed shape)的垂直層疊結(jié)構(gòu)、以 及第一絕緣中間層圖案之外。參考圖52，包括下電極接觸116和相變結(jié)構(gòu)120的垂直層疊結(jié)構(gòu)可以具有矩形上 表面，且可以在襯底100之上重復(fù)排列成虛線形狀。因此，可以以襯底100的相當(dāng)小的面積
提供許多垂直層疊結(jié)構(gòu)。第一絕緣中間層圖案162可圍繞下電極接觸116和相變結(jié)構(gòu)120。第一絕緣中間 層圖案162可包括諸如氮化硅的氮化物。在一示例性實(shí)施例中，在下電極接觸116和第二開口 160的側(cè)壁上可以不提供任 何隔墻，如圖52所示，這是因?yàn)榈诙_口 160可以具有足夠小的寬度。在另一示例性實(shí)施 例中，可在下電極接觸116和第二開口 160的側(cè)壁上額外設(shè)置隔墻。圖53至58是說明制造圖52中的相變存儲器件的方法的橫截面視圖。參考圖53，通過與參考圖51所述的工藝基本上相同的工藝，可在襯底100上獲得 其構(gòu)造與參考圖52所述的構(gòu)造基本上相同或基本上相似的合成結(jié)構(gòu)。第一絕緣層形成在初始導(dǎo)電圖案110和第一絕緣中間層圖案102上。第一絕緣層 可用諸如氮化硅的氮化物形成。部分蝕刻第一絕緣層從而形成暴露初始導(dǎo)電圖案110的第一溝槽150。每個(gè)第一 溝槽150可沿第一方向延伸。因此，具有第一溝槽150的第一絕緣層圖案152形成在第一 絕緣中間層圖案102上。第二絕緣層形成在第一溝槽150中的初始導(dǎo)電圖案110上。第二絕緣層可用相對 于第一絕緣層圖案152具有相對較高的蝕刻選擇性的材料形成。例如，第二絕緣層可用諸 如氧化硅的氧化物形成。部分去除第二絕緣層直至暴露第一絕緣層圖案152。第二絕緣層可通過CMP工藝 和/或回蝕工藝被部分地去除。因此，第二絕緣層圖案1 形成在第一絕緣層圖案152之 間。每個(gè)第二絕緣層圖案巧4可沿基本上垂直于第一方向的第二方向延伸。掩模圖案形成在第一和第二絕緣層圖案152和巧4上。掩模圖案可在基本上垂直 于第一方向的第二方向上延伸。每個(gè)掩模圖案可具有線形形狀。而且，掩模圖案可在第一 和第二絕緣層圖案152和巧4上被規(guī)則地重復(fù)。將掩模圖案用作蝕刻掩模，部分蝕刻第一和第二絕緣層圖案152和154，直至暴露 第一絕緣中間層圖案102。根據(jù)部分地蝕刻第一和第二絕緣層圖案152和154，第二溝槽 156形成在第一絕緣中間層圖案102上。這時(shí)，沒有暴露初始導(dǎo)電圖案110。每個(gè)第一和第 二絕緣層圖案152和IM可具有圓柱或多邊形柱形狀。參考圖55，第三絕緣層形成在第一和第二絕緣層圖案152和巧4上。第三絕緣層 可用諸如氮化硅的氮化物形成。部分去除第三絕緣層直至暴露第一和第二絕緣層圖案152 和154，從而第三絕緣層圖案158形成在第三溝槽156中。在形成第三絕緣層圖案158之后，包含基本上相同的材料的第一和第三絕緣層圖 案152和158可圍繞第二絕緣層圖案154，第二絕緣層圖案巧4包含與第一和第三絕緣層圖 案152和158的材料不同的材料。
參考圖56，從第一絕緣中間層圖案102選擇性去除第二絕緣層圖案154，從而第二 開口 160形成于第一和第三絕緣層圖案152和158之間。第二開口 160部分暴露初始導(dǎo)電 圖案110。結(jié)果，第二絕緣中間層圖案162被提供在第一絕緣中間層圖案102上。第二絕緣 中間層圖案162包括第一絕緣層圖案152、第三絕緣層圖案158和第二開口 160。每個(gè)第二 開口 160可具有接觸孔的形狀。而且，第二開口 160可沿第一和第二方向兩者延伸。在示例性實(shí)施例中，第二絕緣層圖案IM可通過濕蝕刻工藝或干蝕刻工藝去除。 為了防止由干蝕刻工藝中的等離子體導(dǎo)致的對相鄰的第一和第三絕緣層圖案152和158的 蝕刻損傷，第二絕緣層圖案1 可通過濕蝕刻工藝方便地蝕刻。根據(jù)一示例性實(shí)施例，第二開口 160的寬度可以實(shí)質(zhì)上小于通過光刻工藝形成的 常規(guī)接觸孔的寬度。在平面上，第二開口 160可以按虛線結(jié)構(gòu)布置。參考圖57，通過氧化工藝部分氧化初始導(dǎo)電圖案110，從而由初始導(dǎo)電圖案110生 成的金屬氧化物在第二開口 160中向上生長。于是，下電極接觸116形成在第二開口 160 中。在氧化工藝中，初始導(dǎo)電圖案110變成具有包含圓化凹陷的上部的導(dǎo)電圖案110a，且 下電極接觸116可以具有包含凸起的下部，該凸起相應(yīng)于導(dǎo)電圖案IlOa的凹陷。導(dǎo)電圖案 110和下電極接觸116可通過與參考圖40所述的工藝基本上相同或基本上類似的工藝獲 得。參考圖58，相變材料層形成在下電極接觸116上，從而填滿第二開口 160，然后部 分去除相變材料層直至暴露第二絕緣中間層圖案162。因此，填充第二開口 160的相變結(jié)構(gòu) 120形成在下電極接觸116上。在一示例性實(shí)施例中，第二開口 160可以具有較小的寬度，從而可以不在第二開 口 160的側(cè)壁上形成任何隔墻。但是，可以在第二開口 160的側(cè)壁上額外提供隔墻，從而調(diào) 整第二開口 160的寬度。參考圖52，上電極122形成在相變結(jié)構(gòu)120上。具有第三開口的第三絕緣中間層 圖案1 形成在第二絕緣中間層圖案162上，從而覆蓋上電極122。然后，在第三開口中在 上電極122上形成上電極接觸128。因此，具有高集成度的相變存儲器件可得以制造。圖59是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的相變存儲器件的橫截面視圖。參考圖59，第一絕緣中間層192和P-N 二極管194設(shè)置在襯底190上。第二絕緣 中間層圖案202形成在第一絕緣中間層192上。第二絕緣中間層圖案202包括暴露P-N 二 極管194的第一開口 204。第二絕緣中間層圖案202可包括諸如氮化硅的氮化物或者諸如 氧化硅的氧化物。第一下電極接觸206a設(shè)置在P-N 二極管194上，從而部分填充第一開口 204。第 一下電極接觸206a可包括金屬。第二下電極接觸208a位于第一下電極接觸206a上，從而 完全填充第一開口 204。第二下電極接觸208a可包括由第一下電極接觸206a中的金屬生 成的金屬氧化物。在一示例性實(shí)施例中，第一和第二下電極接觸206a和208a可分別包括 鎢和氧化鎢。相變結(jié)構(gòu)210形成在第二下電極接觸208a和第二絕緣中間層圖案202上。上電 極212設(shè)置在相變結(jié)構(gòu)202上。上電極212可包括例如金屬氮化物。覆蓋上電極212的第三絕緣中間層圖案214設(shè)置在第二絕緣中間層圖案202上。 第二開口穿過第三絕緣中間層圖案214設(shè)置。第二開口至少部分地暴露上電極212。上電極接觸216設(shè)置在上電極212上第二開口中。根據(jù)示例性實(shí)施例，相變存儲器件可以具有改善的操作特性，因?yàn)榻佑|相變結(jié)構(gòu) 的第二下電極接觸具有大電阻。圖60至62是說明制造根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例性實(shí)施例的相變存儲器件的方法 的橫截面視圖。參考圖60，在襯底190上形成第一絕緣中間層192和P-N 二極管194。穿過第一 絕緣中間層192在襯底190上形成P-N 二極管194。第二絕緣中間層形成在第一絕緣中間 層192上，然后部分去除第二絕緣中間層。于是，包括第一開口 204的第二絕緣中間層圖案 202形成在第一絕緣中間層192上。第一開口 204暴露P-N 二極管194。第一金屬層形成在P-N 二極管194和第二絕緣中間層圖案202上，從而部分填充 第一開口 204。第一金屬層可用鎢形成。通過部分去除第一金屬層，在第一開口 204中形 成初始下電極接觸206。初始下電極接觸206的上表面可以實(shí)質(zhì)上低于第一開口 204的上 端?？商鎿Q地，初始下電極接觸206的上表面和第一開口 204的上端可位于基本上相同的 平面上。參考圖61，在包含氧的氣氛下熱處理初始下電極接觸206，從而在將初始下電極 接觸206轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝幌码姌O接觸206a的同時(shí)，在第一下電極接觸206a上形成初始第二下 電極接觸208。初始第二下電極接觸208包括由初始下電極接觸206中的金屬生成的金屬 氧化物。在一示例性實(shí)施例中，第一下電極接觸206a的上表面可以實(shí)質(zhì)上低于第一開口 204的上端，因?yàn)槌跏枷码姌O接觸206被氧化以形成初始第二下電極接觸208。因?yàn)獒槍Τ?始下電極接觸206執(zhí)行的氧化工藝，初始第二下電極接觸208可突出在第一開口 204之上。 即，初始下電極接觸206的上表面基本上與第一開口 204的上端相同，或者實(shí)質(zhì)上低于第一 開口 204的上端，從而通過從初始下電極接觸206各向同性生長金屬氧化物，初始第二下電 極接觸208可從第一開口 204突出。參考圖62，部分去除初始第二下電極接觸208直至暴露第二絕緣中間層圖案202， 從而填充第一開口 204的第二下電極接觸208a形成在第一下電極接觸206a上。參考圖59，相變材料層和上電極層形成在第二絕緣中間層圖案202上，從而覆蓋 第二下電極接觸208a。圖案化相變材料層和上電極層從而在第二下電極接觸208a和第二 絕緣中間層圖案202上形成相變結(jié)構(gòu)210和上電極212。具有第二開口的第三絕緣中間層圖案214形成在第二絕緣中間層圖案202上，從 而覆蓋上電極212。第二開口部分暴露上電極212。上電極接觸216形成在上電極212上， 從而填充第二開口。圖63是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的寬帶通訊系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng) 包括能夠?qū)拵ㄓ嵉囊苿油ㄐ烹娫捑W(wǎng)絡(luò)。參考圖63，寬帶通訊系統(tǒng)250包括傳感器模塊252、全球定位系統(tǒng)(GPQ 254和移 動通信電話256。寬帶通訊系統(tǒng)250可與數(shù)據(jù)服務(wù)器258和網(wǎng)絡(luò)基站260通訊。移動通信 電話256可以需要快的通訊速度和數(shù)據(jù)的高可靠性，因?yàn)橐苿油ㄐ烹娫?56可從數(shù)據(jù)服務(wù) 器258和網(wǎng)絡(luò)基站260接收大量數(shù)據(jù)/將大量數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)服務(wù)器258和網(wǎng)絡(luò)基站沈0。移動通信電話256可包括至少一個(gè)根據(jù)示例性實(shí)施例的電阻存儲器件。電阻存儲器件可包括上述磁存儲器件和/或相變存儲器件。因?yàn)楦鶕?jù)示例性實(shí)施例的電阻存儲器件 可確保低驅(qū)動電流、快響應(yīng)速度和數(shù)據(jù)的高可靠性，所以電阻存儲器件可應(yīng)用于移動通信 電話256中。根據(jù)示例性實(shí)施例的電阻存儲器件可應(yīng)用于各種電氣和電子設(shè)備中，例如通用串 行總線(USB)存儲器、MP3播放器、數(shù)碼照相機(jī)或存儲卡。接觸結(jié)構(gòu)的電阻的測量因?yàn)榫哂懈唠娮璧南码姌O接觸，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的電阻存儲器件 可確保高的焦耳加熱效率。制造以下樣本和比較樣本，從而比較它們的下電極接觸結(jié)構(gòu)的 電阻。樣本1至樣本8圖64是說明根據(jù)樣本1至樣本8的接觸結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。參考圖64，具有開口的絕緣中間層圖案302形成在襯底300上。接觸插塞308形 成在開口中。接觸插塞308具有鎢圖案304和形成在鎢圖案304上的氧化鎢圖案306。氧 化鎢圖案308通過以RTA工藝處理鎢圖案304來獲得。樣本1至樣本8的接觸插塞308具有不同直徑。以下的表1示出根據(jù)樣本1至樣 本8的接觸插塞308的直徑。樣本1至樣本8的接觸插塞308的構(gòu)造基本上與電阻存儲器 件的上述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的構(gòu)造相同。比較樣本11至比較樣本18圖65是說明根據(jù)比較樣本11至比較樣本18的接觸結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。參考圖65，具有開口的絕緣中間層圖案302形成在襯底300上。接觸插塞312形 成在開口中。接觸插塞312具有鎢圖案304和形成在鎢圖案304上的氮化鎢圖案310。比較樣本11至比較樣本18的接觸插塞312具有不同直徑。以下的表1示出根據(jù) 比較樣本11至比較樣本18的接觸插塞312的直徑。比較樣本21至比較樣本28圖66是說明根據(jù)比較樣本21至比較樣本28的接觸結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。參考圖66，具有開口的絕緣中間層圖案302形成在襯底300上。包含鎢的接觸插 塞314形成在開口中。比較樣本21至比較樣本觀的接觸插塞314具有不同直徑。以下的 表1示出根據(jù)比較樣本21至比較樣本觀的接觸插塞314的直徑。表 1
直徑130nm樣本1比較樣本11比較樣本21140nm樣本2比較樣本12比較樣本22150nm樣本3比較樣本13比較樣本23160nm樣本4比較樣本14比較樣本2權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括設(shè)置在襯底上的層間絕緣層，該層間絕緣層包括暴露所述襯底上的導(dǎo)電部分的開口 ；設(shè)置在所述開口內(nèi)的阻擋層圖案；以及設(shè)置在所述阻擋層圖案上的導(dǎo)電圖案，所述導(dǎo)電圖案具有從所述開口伸出的氧化部分 和位于所述開口內(nèi)的非氧化部分，其中所述導(dǎo)電圖案的寬度由所述阻擋層圖案的厚度決定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述導(dǎo)電圖案的寬度小于所述開口的寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中從所述開口伸出的所述氧化部分比設(shè)置在 所述開口內(nèi)的氧化部分厚。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述氧化部分的寬度基本上與所述非氧化 部分的寬度相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述氧化部分的寬度大于所述非氧化部分 的寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括填充圖案，所述填充圖案設(shè)置在所述開 口內(nèi)，從而所述導(dǎo)電圖案設(shè)置在所述阻擋層圖案和所述填充圖案之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其中所述導(dǎo)電圖案具有圓筒形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述導(dǎo)電圖案包括鎢。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述阻擋層圖案包括鈦或氮化鈦中的至少 一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述阻擋層圖案包括氮化物或氮氧化物 中的至少一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述導(dǎo)電圖案的所述氧化部分接觸PRAM 中的相變材料薄膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其中所述阻擋層圖案接觸設(shè)置在所述阻擋層 圖案之下的P-N 二極管。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述導(dǎo)電圖案的所述氧化部分接觸MRAM 中的自由層圖案。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件，其中所述阻擋層圖案電接觸設(shè)置在所述阻擋 層圖案之下的MOS晶體管。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中俯視圖中所述氧化部分的橫截面面積的 尺寸小于俯視圖中所述開口的橫截面面積的尺寸。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體器件，其中俯視圖中所述氧化部分的所述橫截面面 積的尺寸由所述阻擋層圖案的所述橫截面面積的尺寸決定。
17.一種形成半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括在襯底上形成層間絕緣層；在所述層間絕緣層中形成開口，所述開口暴露所述襯底；在所述開口中形成阻擋層圖案；在所述開口中所述阻擋層圖案上形成導(dǎo)電圖案；以及通過氧化所述導(dǎo)電圖案生長所述導(dǎo)電圖案，從而所述導(dǎo)電圖案的一部分從所述開口伸出ο
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中生長所述導(dǎo)電圖案包括在氧氣氛下，在約400°C 至約600°C的溫度，進(jìn)行RTA工藝約1分鐘至約10分鐘。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中生長所述導(dǎo)電圖案包括通過施加約20W至約 IOOff的功率，在氧氣氛下，進(jìn)行等離子體處理約1分鐘至約10分鐘。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中生長各向同性地或各向異性地進(jìn)行。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括在所述導(dǎo)電圖案的所述氧化部分周圍提供氮 氣氛。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括在所述開口內(nèi)形成填充圖案，從而所述導(dǎo)電 圖案設(shè)置在所述填充圖案和所述阻擋層圖案之間。
23.一種半導(dǎo)體器件，包括 襯底；設(shè)置在所述襯底上的具有開口的絕緣層；設(shè)置在所述襯底上的金屬圖案；以及設(shè)置在所述金屬圖案上且在所述開口內(nèi)的金屬氧化物圖案，其中所述金屬氧化物圖案的橫截面面積小于所述金屬圖案的橫截面面積。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體器件，其中所述金屬圖案包括鎢。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體器件，其中所述金屬圖案的接觸所述金屬氧化物圖 案的部分是凹陷的，且所述凹陷的部分容納所述金屬氧化物圖案的凸起部分。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體器件，其中隔墻設(shè)置在所述金屬氧化物圖案和所述 絕緣層之間。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體器件，其中所述金屬圖案設(shè)置在P-N結(jié)上。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體器件，其中所述金屬圖案電連接至MOS晶體管。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體器件，其中所述金屬氧化物圖案接觸MRAM的自由層圖案。
30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體器件，其中所述金屬氧化物圖案接觸PRAM的相變材料薄膜。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的半導(dǎo)體器件，其中隔墻設(shè)置在所述相變材料薄膜和所述絕 緣層之間。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的半導(dǎo)體器件，其中所述相變材料薄膜的頂部的寬度比所述 相變材料薄膜的底部的寬度寬。
33.一種形成半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括 在襯底上形成金屬圖案；在所述金屬圖案上形成絕緣層；形成穿過所述絕緣層的開口，所述開口暴露所述金屬圖案的一部分；以及 氧化所述金屬圖案的暴露的部分從而在所述開口內(nèi)形成金屬氧化物圖案。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述金屬氧化物圖案接觸MRAM的自由層。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述金屬圖案電接觸所述MRAM的MOS晶體管。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述金屬氧化物圖案接觸PRAM的相變薄膜。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述金屬圖案接觸所述PRAM的P-N二極管。
38.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述金屬氧化物圖案的寬度小于所述金屬圖案 的寬度。
39.一種半導(dǎo)體器件，包括設(shè)置在襯底上的第一絕緣層；設(shè)置在所述第一絕緣層上的第二絕緣層，所述第二絕緣層包括開口 ；設(shè)置在所述第二絕緣層上的第三絕緣層；設(shè)置在所述第三絕緣層上的第四絕緣層；設(shè)置在所述第四絕緣層中的存儲器型儲存器件；以及用于加熱所述存儲器型儲存器件的導(dǎo)電圖案，所述導(dǎo)電圖案包括金屬圖案和金屬氧化 物圖案，其中，所述金屬圖案設(shè)置在所述第二絕緣層的所述開口內(nèi)，所述金屬氧化物圖案設(shè)置 在所述第三絕緣層中，且所述導(dǎo)電圖案的寬度小于所述開口的寬度。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的半導(dǎo)體器件，還包括設(shè)置在所述第一絕緣層中的MOS晶體 管、以及設(shè)置在所述第四絕緣層中的MRAM的自由層圖案。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的半導(dǎo)體器件，還包括設(shè)置在所述第一絕緣層中的P-N二極 管、以及設(shè)置在所述第四絕緣層中的相變薄膜。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的半導(dǎo)體器件，其中所述金屬氧化物圖案的頂表面與所述第 三絕緣層的頂表面設(shè)置在相同平面上。
43.根據(jù)權(quán)利要求39所述的半導(dǎo)體器件，還包括設(shè)置在所述金屬圖案和所述第三絕緣 層之間的金屬阻擋圖案。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的半導(dǎo)體器件，其中所述金屬阻擋圖案的頂表面與所述第二 絕緣層的頂表面設(shè)置在相同平面上。
45.根據(jù)權(quán)利要求39所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第三絕緣層的頂表面被設(shè)置為高于 所述金屬圖案的頂表面。
46.根據(jù)權(quán)利要求43所述的半導(dǎo)體器件，其中所述金屬圖案的頂表面被設(shè)置為低于所 述金屬阻擋圖案的頂表面。
全文摘要
本發(fā)明公開了半導(dǎo)體器件及其形成方法。根據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體器件包括設(shè)置在襯底上的層間絕緣層，該層間絕緣層包括暴露襯底的開口；設(shè)置在該開口中的阻擋層圖案；以及設(shè)置在阻擋層圖案上的導(dǎo)電圖案，導(dǎo)電圖案具有從該開口伸出的氧化部分和位于該開口中的非氧化部分，其中導(dǎo)電圖案的寬度由阻擋層圖案的厚度決定。本發(fā)明還提供了形成半導(dǎo)體器件的方法。
文檔編號H01L43/00GK102142442SQ20101061102
公開日2011年8月3日 申請日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者南坰兌, 崔錫憲, 洪義官, 裵起浩, 鄭峻昊, 金坰顯, 金泰賢 申請人:三星電子株式會社