CN100456513C - 相变存储单元和形成其的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种相变存储单元及其制造方法。所述相变存储单元包括形成于半导体衬底上的下层间介电层和穿过下层间介电层的下导电栓。下导电栓与设置于下层间介电层上的相变材料图案接触。相变材料图案和下层间介电层用上层间介电层覆盖。相变材料图案与导电层直接接触，导电层图案设置于穿过上层间介电层的板线接触孔中。

Description

相变存储单元和形成其的方法
技术领域
本发明涉及一种半导体器件及其形成方法，更具体而言，本发明涉及相变存储单元及其形成方法。
背景技术
即使当它们的电源被关闭时非易失存储器件也保持它们所存储的数据，因此非易失存储器件已经广泛地结合计算机、移动通信系统、存储卡等被使用。例如，一类广泛使用的非易失存储器件为闪存器件。许多闪存器件使用了具有层叠栅极结构的存储单元。闪存器件的层叠栅极结构通常包括隧道氧化层、浮置栅极、栅极间介电层和控制栅电极，它们被依次层叠在沟道区上。另外，为了提高闪存单元的可靠性和编程效率，应当改善隧道氧化层的膜质量且应增加闪存单元的耦合比。
近来，其他类型的非易失存储器件，例如相变存储器件被用于取代闪存器件。相变存储器件的单位单元通常包括开关器件和串联到该开关器件的数据存储元件。相变存储器件的数据存储元件包括：电连接到开关器件的下电极、设置于下电极上的相变材料图案、和设置于相变材料图案的上电极。一般，下电极作为加热体。例如，当写电流流过开关器件和下电极时，在相变材料图案和下电极之间的界面产生以焦耳能量单位测量的热。以焦耳能量单位测量的热将相变材料图案转变为非晶态或晶态。
图1是示出部分的常规相变存储单元的横截面图。
参考图1，下层间介电层3设置于半导体衬底1上。将半导体衬底1电连接到接触栓5，该接触栓5穿过下层间介电层3。接触栓5作为下电极。将相变材料图案7层叠在下层间介电层3上来覆盖下电极5。另外，相变材料图案7的顶表面与上电极9接触。上电极9与相变材料图案7自对准以具有与相变材料图案7相同的宽度。
相变材料图案7可以由硫化物材料层形成，比如GeSbTe层(以下简称GST层)。GST层容易地与导电材料层反应，比如多晶硅(poly-Si)层。例如，当GST层直接与多晶硅层接触时，多晶硅层中的硅原子渗透入GST层，由此增加了GST层的电阻。因此，降低了GST层的特性。因此，与相变材料图案7直接接触的下电极5和上电极9由不与相变材料图案7反应的稳定的导电层形成。例如，比如氮化钛层的金属氮化物层被广泛地用于形成下电极5和上电极9。
另外，具有上电极9的半导体衬底1的整个表面用上层间介电层11覆盖。板线13设置于上层间介电层11上且通过穿过上层间介电层11的板线接触孔11a电连接到上电极9。
为了在具有相变材料图案7的相变存储单元中存储期望的数据，写电流IW应流过上电极9、相变材料图案7和下电极5。相变材料图案7的部分7a与下电极5接触，且可以根据写电流IW的量被转变为晶态或非晶态。而且，板线接触孔11a的宽度通常可以小于上电极9的宽度。但是，尽管可以对常规的相变存储单元作出上述的变化，但是因为上电极9具有比相变材料图案7更低的电阻率，所以写电流IW仍将均匀地流过上电极9的整个区域，如图1所示。因此，以上常规相变存储单元的相变材料图案7的体区域中的写电流密度低于在下电极5和相变材料图案7之间的界面处的写电流密度，由此降低了这些常规器件的相变材料图案7的体区域中的相变效率。
在授予Wu的题目为“Self-Aligned Resistive Plugs for Forming MemoryCell with Phase Change Material(用相变材料形成存储单元的自对准的电阻栓)”的美国专利No.6,545,903中公开了另一常规的相变存储单元。Wu专利中所述的相变存储单元包括分别设置在相变材料层下和顶上的第一高电阻材料层和第二高电阻材料层。另外，彼此自对准的第一下电阻栓和第二下电阻栓分别设置于第一和第二高电阻材料层中。第一和第二高电阻材料层由多晶硅或非晶硅(a-Si)形成，且通过使用离子注入工艺将杂质离子注入高电阻材料层从而形成自对准低电阻栓。因此，Wu专利中所述的相变存储单元的相变材料层与硅层直接接触，其又导致了该常规的存储元件的相变材料层和硅层之间的界面特性不稳定。
发明内容
在本发明的示范性实施例中，提供了相变存储单元。相变存储单元包括形成于半导体衬底上的下层间介电层和穿过下层间介电层的下导电栓。相变材料图案设置于下层间介电层上且与下导电栓接触。相变材料图案和下层间介电层用上层间介电层覆盖。相变材料图案通过穿过上层间介电层的板线接触孔与导电层直接接触。
在本发明的另一示范性实施例中，提供了相变存储单元。相变存储单元包括形成于半导体衬底的预定区域中的隔离层来界定有源区。开关器件设置于有源区处。下层间介电层设置于具有开关器件的衬底上。将开关器件电连接到穿过下层间介电层的下导电栓。相变材料图案设置于下层间介电层上且与下导电栓接触。相变材料图案和下层间介电层用上层间介电层覆盖。板线设置于上层间介电层上且通过穿过上层间介电层的板线接触孔与相变材料图案直接接触。
在本发明的另一示范性实施例中，提供了相变存储单元。相变存储单元包括形成于半导体衬底的预定区域中的隔离层来界定有源区。开关器件设置于有源区处。下层间介电层设置于具有开关器件的衬底上。将开关器件电连接到穿过下层间介电层的下导电栓。相变材料图案设置于下层间介电层上且与下导电栓接触。相变材料图案和下层间介电层用上层间介电层覆盖。相变材料图案直接与上导电栓接触，上导电栓填充穿过上层间介电层的板线接触孔。板线设置于上层间介电层上且将板线电连接到上导电栓。
在另一示范性实施例中，提供了相变存储单元。相变存储单元包括形成于半导体衬底上的下层间介电层和穿过下层间介电层的下导电栓。下电极和下层间介电层用成型层覆盖。相变材料图案设置于成型层上且相变材料图案通过穿过成型层的相变材料接触孔与下电极接触。上层间介电层设置于具有相变材料图案的衬底上。将相变材料图案通过穿过上层间介电层的板线接触孔与导电层图案直接接触。
在本发明的另一示范性实施例中，提供了相变存储单元。相变存储单元包括形成于半导体衬底的预定区域中的隔离层来界定有源区。开关器件设置于有源区处。下层间介电层设置于具有开关器件的衬底上。将开关器件电连接到穿过下层间介电层的下导电栓。下电极设置于下层间介电层上且下电极与下导电栓接触。下电极和下层间介电层用成型层覆盖。相变材料图案设置于成型层上且相变材料图案通过穿过成型层的相变材料接触孔与下电极接触。上层间介电层设置于具有相变材料图案的衬底上。板线设置于上层间介电层上且板线通过穿过上层间介电层的板线接触孔与相变材料图案直接接触。
在本发明的另一示范性实施例中，提供了相变存储单元。相变存储单元包括形成于半导体衬底的预定区域中的隔离层来界定有源区。开关器件设置于有源区处。下层间介电层设置于具有开关器件的衬底上。将开关器件电连接到穿过下层间介电层的下导电栓。下电极设置于下层间介电层上且下电极与下导电栓接触。下电极和下层间介电层用成型层覆盖。相变材料图案设置于成型层上且相变材料图案通过穿过成型层的相变材料接触孔与下电极接触。上层间介电层设置于具有相变材料图案的衬底上。相变材料图案与填充穿过上层间介电层的板线接触孔的上导电栓直接接触。板线设置于上层间介电层上且将板线电连接到上导电栓。
在本发明的另一示范性实施例中，提供了一种形成相变存储单元的方法。该方法包括在半导体衬底上形成下层间介电层且形成穿过下层间介电层的下导电栓。在下层间介电层上形成相变材料图案。形成相变材料图案来接触下导电栓。在相变材料图案和下层间介电层上形成上层间介电层。构图上层间介电层来形成暴露部分的相变材料图案的板线接触孔。形成导电层图案来通过板线接触孔与相变材料图案的暴露的部分直接接触。
在本发明的又一示范性实施例中，提供了一种形成相变存储单元的方法。该方法包括在半导体衬底上形成下层间介电层且形成穿过下层间介电层的下导电栓。在下层间介电层上形成下电极以接触下导电栓。在下电极和下层间介电层上形成成型层。构图成型层来形成暴露下电极的相变材料接触孔。在成型层上形成相变材料图案。形成相变材料图案通过相变材料接触孔与下电极接触。在具有相变材料图案的衬底上形成上层间介电层。构图上层间介电层来形成暴露部分的相变材料图案的板线接触孔。形成导电层图案来通过板线接触孔与相变材料图案的暴露的部分直接接触。
附图说明
图1是常规相变存储单元的横截面图。
图2A是示出根据本发明的示范性实施例的一对相变存储单元的横截面图。
图2B是示出根据本发明的示范性实施例的一对相变存储单元的横截面图。
图3A是示出根据本发明的示范性实施例的受限的相变存储单元的横截面图。
图3B是示出根据本发明的示范性实施例的受限的相变存储单元的横截面图。
图4到图8是示出根据本发明的示范性实施例的相变存储单元的形成方法的横截面图。
图9是示出常规相变存储单元和根据本发明的示范性实施例的相变存储单元的开关特性的曲线图。
具体实施方式
现将参考其中显示本发明的实施例的附图在其后更加全面地描述本发明的示范性实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式实现且不应解释为限于这里阐释的实施例。在附图中，为了清晰夸大了层和区域的厚度。贯穿说明书相同的参考标记用于指示相同的元件。
图2A是示出根据本发明的示范性实施例的相变存储单元的垂直横截面图，且图2B是示出根据本发明的其他示范性实施例的相变存储单元的垂直横截面图。
参考图2A和2B，隔离层23设置于半导体衬底21的预定区域来界定有源区23a。设置第一字线27a和第二字线27b来跨过有源区23a。第一和第二字线27a和27b通过栅极介电层25与有源区23a电绝缘。公共源极区29s设置于第一和第二字线27a和27b之间的有源区23a中。第一漏极区29d’设置于有源区23a中，相邻于第一字线27a且相对公共源极区29s设置，第二漏极区29d”设置于有源区23a中，相邻于第二字线27b且相对公共源极区29s设置。因此，设置第一字线27a来跨过第一漏极区29d’和公共源极区29s之间的沟道区，且设置第二字线27b来横跨第二漏极区29d”和公共源极区29s之间的沟道区。第一字线27a、公共源极区29s和第一漏极区29d’构成了第一开关器件，即第一存取MOS晶体管，且第二字线27b、公共源极区29s和第二漏极区29d”构成了第二开关器件，即第二存取MOS晶体管。
在本发明的其他示范性实施例中，第一和第二开关器件可以分别为第一双极晶体管和第二双极晶体管。在该情形，可以将第一和第二字线27a和27b分别电连接到第一和第二双极晶体管的基极区。
下层间介电层38设置于具有第一和第二开关器件的衬底上。位线35s设置于下层间介电层38中。将位线35s通过源极接触栓33s电连接到公共源极区29s。从平面图察看时，位线35s可以设置平行于字线27a和27b。或者，从平面图察看时，位线35s可以设置垂直于字线27a和27b。同时，当第一和第二开关器件是如上述的第一和第二双极晶体管时，可以将位线35s电连接到第一和第二双极晶体管的发射极区域。
可以将第一漏极区29d’电连接到下层间介电层38中的第一漏极接触栓33d’，且可以将第二漏极区29d”电连接到下层间介电层38中的第二漏极接触栓33d”。第一漏极接触栓33d’的顶表面可以与下层间介电层38中的第一漏极焊盘35d’的底表面接触，且第二漏极接触栓33d”的顶表面可以与下层间介电层38中的第二漏极焊盘35d”的底表面接触。另外，第一漏极焊盘35d’的顶表面可以与第一层间介电层38中的第一下导电栓39a的底表面接触，且第二漏极焊盘35d”的顶表面可以与第一层间介电层38中的第二下导电栓39b的底表面接触。第一和第二下导电栓39a和39b的顶表面具有与下层间介电层38的顶表面相同的水平。
当第一和第二开关器件是如上述的第一和第二双极晶体管时，可以将第一和第二下导电栓39a和39b分别电连接到第一双极晶体管的集电极区域和第二双极晶体管的集电极区域。
第一相变材料图案41a和第二相变材料图案41b设置于下层间介电层38上。第一硬掩模图案43a和第二硬掩模图案43b可以分别附加地层叠于第一相变材料图案41a和第二相变材料图案41b上。在该情形，第一和第二硬掩模图案43a和43b分别与第一和第二相变材料图案41a和41b自对准。即，第一硬掩模图案43a可以具有与第一相变材料图案41a相同的宽度，且第二硬掩模图案43b可以具有与第二相变材料图案41b相同的宽度。第一和第二硬掩模图案43a和43b可以是相对于第一和第二相变材料图案41a和41b具有蚀刻选择性的材料层。例如，第一和第二硬掩模图案43a和43b可以包括选自氧化硅层、氮化硅层和绝缘金属氧化物层的至少一种。绝缘金属氧化物层可以为氧化铝层或氧化钛层。
如上所述，一般在常规相变存储单元中使用的上电极没有设置于本发明的示范性实施例的相变存储单元的相变材料图案41a和41b上。在常规相变存储单元中使用的上电极可以通常由金属氮化物层形成，比如氮化钛层。但是，常规相变存储单元的困难之一在于由于上电极和相变材料图案41a和41b之间的差的附着力，在随后的工艺期间可能剥离上电极。在试图补救以上的困难中，已经设计了其他常规的相变存储单元，其中将比如钛层的附着层插入上电极和相变材料图案41a和41b之间。设置附着层来加强上电极和相变材料图案41a和41b之间的附着力。然而，采用这些其他的常规器件，附着层中的金属原子(例如，钛原子)仍可以扩散如相变材料图案41a和41b以降低相变材料图案41a和41b的特性。但是，采用示范性实施例的相变存储单元，可以避免了上述的常规器件的困难，由于对于示范性实施例的器件没有使用上电极和附着层。
再次参考本发明的示范性实施例，设置第一和第二相变材料图案41a和41b以分别与第一和第二下导电栓39a和39b接触。因此，优选的是第一和第二下导电栓39a和39b由不与相变材料图案41a和41b反应的导电材料组成。例如，第一和第二下导电栓39a和39b可以为金属层、金属氮化物层、或金属硅化物层。更具体地，第一和第二下导电栓39a和39b可以由包括但不限于如下的材料构成：钨(W)层、氮化钛(TiN)层、氮化钽(TaN)层、氮化钨(WN)层、氮化钼(MoN)层、氮化铌(NbN)层、硅氮化钛(TiSiN)层、铝氮化钛(TiAlN)层、硼氮化钛(TiBN)层、硅氮化锆(ZrSiN)层、硅氮化钨(WSiN)层、硼氮化钨(WBN)层、铝氮化锆(ZrAlN)层、硅氮化钼(MoSiN)层、铝氮化钼(MoAlN)层、硅氮化钽(TaSiN)层、铝氮化钽(TaAlN)层、钛(Ti)层、钼(Mo)层、钽(Ta)层、硅化钛(TiSi)层、硅化钽(TaSi)层、钛钨(TiW)层、氧氮化钛(TiON)层、铝氧氮化钛(TiAlON)层、氧氮化钨(WON)层、氧氮化钽(TaON)层或铜(Cu)层。
另外，第一和第二下导电栓39a和39b可以具有小于第一和第二相变材料图案41a和41b的宽度。即，在下导电栓39a和39b与相变材料图案41a和41b之间的接触区域可以分别小于相变材料图案41a和41b的平面面积。或者，下导电栓39a和39b可以具有与相变材料图案41a和41b相同的宽度。
同时，相变材料图案41a和41b可以为包含至少一种比如碲(Te)或硒(Se)的硫族元素的材料层。例如，相变材料图案41a和41b可以为硫化物层，比如GeSbTe层(下文简称GST层)。
上层间介电层45设置于具有硬掩模图案43a和43b的衬底上。上层间介电层45可以为广泛用作常规层间介电层的氧化硅层。部分的第一相变材料图案41a通过穿透上层间介电层45的第一板线接触孔45a与第一导电层图案直接接触。另外，部分的第二相变材料图案41b通过穿透上层间介电层45的第二板线接触孔45b与第二导电层图案直接接触。例如，如图2A所示，第一和第二相变材料图案41a和41b可以分别与穿过上层间介电层45的第一上导电栓49a和第二上导电栓49b直接接触。可以将第一和第二上导电栓49a和49b电连接到设置于上层间介电层45上的板线51。在该情形，可以设置板线51横跨第一和第二字线27a和27b，如图2A所示。或者，可以将第一和第二上导电栓49a和49b分别电连接到设置于上层间介电层45上的第一和第二板线。在该情形，第一和第二板线可以设置得平行于字线27a和27b，且位线35s可以设置横跨字线27a和27b。
在本发明的其他示范性实施例中，第一和第二相变材料图案41a和41b可以与设置于上电极介电层45上的导电层图案即如图2B所示的板线51’直接接触。在该情形，板线51’延伸来穿过上层间介电层45。或者，第一和第二相变材料图案41a和41b可以分别与设置于上层间介电层45上的第一和第二板线直接接触。在该情形，第一和第二板线可以设置平行于字线27a和27b，且位线35s可以设置横跨字线27a和27b。
当将第一和第二硬掩模图案43a和43b分别层叠于第一和第二相变材料图案41a和41b上时，上导电栓(图2A的49a和49b)或位线(图2B的51’)可以穿透硬掩模图案43a和43b和上层间介电层45与相变材料图案41a和41b直接接触。上导电栓49a和49b与相变材料图案41a和41b之间的接触面积可以小于相变材料图案41a和41b的平面面积。相似地，板线51’和相变材料图案41a和41b之间的接触面积可以小于相变材料图案41a和41b的平面面积。
如图2A所示，绝缘接触分隔物47可以附加地设置于上导电栓49a和49b的侧壁与板线接触孔45a和45b的侧壁之间。在该情形，进一步减小了上导电栓49a和49b与相变材料图案41a和41b之间的接触面积。绝缘接触分隔物47可以为氮化硅层或氧氮化硅层。相似地，绝缘接触分隔物47可以设置于板线51’与板线接触孔45a和45b的侧壁之间，如图2B所示。
优选的是上导电栓49a和49b由不与相变材料图案41a和41b反应的材料层组成，因为上导电栓49a和49b与相变材料图案41a和41b直接接触。例如，上导电栓49a和49b可以由包括但不限于如下的材料构成：钨(W)层、氮化钛(TiN)层、氮化钽(TaN)层、氮化钨(WN)层、氮化钼(MoN)层、氮化铌(NbN)层、硅氮化钛(TiSiN)层、铝氮化钛(TiAlN)层、硼氮化钛(TiBN)层、硅氮化锆(ZrSiN)层、硅氮化钨(WSiN)层、硼氮化钨(WBN)层、铝氮化锆(ZrAlN)层、硅氮化钼(MoSiN)层、铝氮化钼(MoAlN)层、硅氮化钽(TaSiN)层、铝氮化钽(TaAlN)层、钛(Ti)层、钼(Mo)层、钽(Ta)层、硅化钛(TiSi)层、硅化钽(TaSi)层、钛钨(TiW)层、氧氮化钛(TiON)层、铝氧氮化钛(TiAlON)层、氧氮化钨(WON)层、氧氮化钽(TaON)层或铜(Cu)层。
如上所述，相变材料图案41a和41b的底表面与下导电栓39a和39b直接接触，且在没有不插入上电极的情形，相变材料图案41a和41b的顶表面与上导电栓49a和49b或板线51’直接接触。除了上导电栓49a和49b(或下导电栓39a和39b)与相变材料图案41a和41b之间的接触面积之外，板线51’与相变材料图案41a和41b之间的接触面积也可以小于相变材料图案41a和41b的平面面积。因此，当写电流IW’流过选自相变材料图案41a和41b的一个(例如，第一相变材料图案41a)时，与常规技术相比，选择的相变材料图案41a的体区域中的写电流1W’的密度被增加。于是，该示范性实施例的相变存储但于的选择的相变材料图案41a的相变效率(即，发热效率)增加了。换言之，采用本发明的示范性实施例的相变存储单元，与常规相变存储单元相比，显著增加了存储单元的写效率且显著减小了选择的相变材料图案41a的热耗，因为在示范性实施例的情况下没有使用具有高热导率的上电极。
在图2A所示的示范性实施例中，当绝缘接触分隔体47设置于板线接触孔45a和45b的侧壁上，上导电栓49a和49b与相变材料图案41a和41b之间的接触面积可以小于下导电栓39a和39b与相变材料图案41a和41b之间的接触面积。在该情形，如果写电流IW’流过第一相变材料图案41a，相变发生在第一上导电栓49a和第一相变材料图案41a之间的界面。相似地，在图2B所示的示范性实施例中，当绝缘接触分隔物47设置于板线接触孔45a和45b的侧壁上，板线51’和板线接触孔45a和45b之间的接触面积小于下导电栓39a和39b与相变材料图案41a和41b之间的接触面积。在该情形，如果写电流IW’流过第一相变材料图案41a，那么相变发生在板线51’和第一相变材料图案41a之间的界面处。
上述的示范性实施例应用于轴上相变存储单元和离轴相变存储单元。即，第一板线接触孔45a的垂直中心轴45x’可以相同于第一下导电栓39a的垂直中心轴39x’或从第一下导电栓39a的垂直中心轴39x’分开。相似地，第二板线接触孔45b的垂直中心轴45x”可以相同于第二下导电栓39b的垂直中心轴39x”或从第二下导电栓39b的垂直中心轴39x”分开。
另外，前述的示范性实施例应用于受限的相变存储单元，如图3A和3B所示。
参考图3A和3B，参考图2A和2B所述的开关器件，即存取MOS晶体管或存取双极晶体管可以设置于半导体衬底251处。下层间介电层253设置于具有开关器件的衬底上。将开关器件电连接到穿过下层间介电层253的下导电栓259。下导电栓259可以是与参考图2A和2B所述的下导电栓39a和39b相同的材料层。下电极261设置于下层间介电层253上。设置下电极261来覆盖下导电栓259。即，将下电极261电连接到下导电栓259。下电极261可以为金属氮化物层，比如氮化钛层。
下电极261和下层间介电层253用成型层263覆盖。成型层263可以为绝缘层，比如氧化硅层。相变材料图案265设置于成型层263上，且相变材料图案265通过穿透成型层263的相变材料接触孔263h与部分的下电极261直接接触。相变材料接触孔263h的垂直中心轴263x可以从下导电栓259的垂直中心轴259x分开，如图3A和3B所示。或者，相变材料接触孔263h的垂直中心轴263x可以与下导电栓259的垂直中心轴259x相同。
上层间介电层267设置于具有相变材料图案265的衬底上。硬掩模图案266可以设置于相变材料图案265和上层间介电层267之间。硬掩模图案266可以为与参考图2A和2B所述的硬掩模图案41a和41b相同的材料层。部分的相变材料图案265通过穿透上层间介电层267和硬掩模图案266的板线接触孔267h与导电层图案直接接触。例如，相变材料图案265可以与透过上层间介电层267和硬掩模图案266的上导电栓271直接接触，如图3A所示。可以将上导电栓271电连接到设置于上层间介电层267上的板线273。上导电栓271可以为与参考图2A和2B所述的上导电栓49a和49b相同的材料层。
在本发明的其他示范性实施例中，相变材料图案265可以与设置于上层间介电层267上的导电层图案直接接触。换言之，相变材料图案265可以与设置于上层间介电层267上的板线273’直接接触，如图3B所示。在该情形，板线273’延伸来穿透上层间介电层267和硬掩模图案266。
板线接触孔267h的垂直中心轴267x可以从相变材料接触孔263h的垂直中心轴263x分开。或者，板线接触孔267h的垂直中心轴267x可以与相变材料接触孔263h的垂直中心轴263x相同。
绝缘接触分隔物269可以附加地设置于上导电栓271的侧壁与板线接触孔267h的侧壁之间。在该情形，进一步减小了上导电栓271与相变材料图案265之间的接触面积。绝缘接触分隔物269可以由氮化硅层或氧氮化硅层构成。相似地，绝缘接触分隔物269可以设置于板线273’与板线接触孔267h的侧壁之间，如图3B所示。
现将描述根据本发明的示范性实施例形成相变存储单元的方法。
图4到图8是示出根据本发明的示范性实施例的图2所示的相变存储单元的形成方法的垂直横截面图。
参考图4，在半导体衬底21的预定的区域中形成隔离层23来界定有源区23a。在有源区23a上形成栅极介电层25，且在具有栅极介电层25的衬底上形成栅极导电层。构图该栅极导电层来形成第一栅电极27a和第二栅电极27b，它们彼此平行且设置来横跨有源区23a。第一和第二栅电极27a和27b可以延伸以分别作为第一和第二字线。
使用字线27a和27b以及隔离层23作为离子注入掩模，将杂质离子注入有源区23a中，由此形成公共源极区29s以及第一和第二漏极区29d’和29d”。在第一和第二字线27a和27b之间的有源区23a中形成公共源极区29s。另外，在有源区23a中形成第一漏极区29d‘，其与第一字线27a相邻且相对公共源极区29s设置。另外，在有源区23a中形成第一漏极区29d”，其与第二字线27b相邻且相对公共源极区29s设置。第一字线27a、公共源极区29s和第一漏极区29d‘构成了第一开关器件，即第一存取MOS晶体管。相似地，第二字线27b、公共源极区29s和第二漏极区29d”构成了第二开关器件，即第二存取MOS晶体管。在其他示范性实施例中，可以形成第一和第二开关器件来具有双极晶体管的结构。然后在具有第一和第二开关器件的衬底上形成第一下层间介电层31。
参考图5，构图第一下层间介电层31来形成分别暴露公共源极区29s、第一漏极区29d’和第二漏极区29d”的公共源极接触孔、第一漏极接触孔和第二漏极接触孔。利用常规方法在各自的接触孔中形成公共源极接触栓33s、第一漏极接触栓33d’和第二耦接接触栓33d”。
在具有接触栓33s、33d’和33d”的衬底上形成导电层。构图该导电层来形成分别覆盖公共源极接触栓33s、第一漏极接触栓33d’和第二漏极接触栓33d”的位线35s、第一漏极焊盘35d’和第二漏极焊盘35d”。可以形成位线35s平行于字线27a和27b。或者，可以形成位线35s横跨字线27a和27b。在具有位线35s与第一和第二漏极焊盘35d’和35d”的衬底上形成第二下层间介电层37。第一和第二下层间介电层31和37构成了下层间介电层38。
参考图6，构图第二下层间介电层37来形成分别暴露第一和第二漏极焊盘35d’和35d”的第一和第二存储节点接触孔。在第一和第二存储节点接触孔中分别形成第一下导电栓39a和第二下导电栓39b。然后在具有下导电栓39a和39b的衬底上形成相变材料层41。相变材料层41可以由包含至少一种比如碲(Te)或硒(Se)的硫族元素的材料层形成。例如，相变材料层41可以由硫化物层形成，比如GST层。在该情形，下导电栓39a和39b与相变材料层41直接接触。因此，下导电栓39a和39b可以由不与相变材料图案41反应的导电材料组成。例如，下导电栓39a和39b可以由包括但不限于如下材料形成：钨(W)层、氮化钛(TiN)层、氮化钽(TaN)层、氮化钨(WN)层、氮化钼(MoN)层、氮化铌(NbN)层、硅氮化钛(TiSiN)层、铝氮化钛(TiAlN)层、硼氮化钛(TiBN)层、硅氮化锆(ZrSiN)层、硅氮化钨(WSiN)层、硼氮化钨(WBN)层、铝氮化锆(ZrAlN)层、硅氮化钼(MoSiN)层、铝氮化钼(MoAlN)层、硅氮化钽(TaSiN)层、铝氮化钽(TaAlN)层、钛(Ti)层、钼(Mo)层、钽(Ta)层、硅化钛(TiSi)层、硅化钽(TaSi)层、钛钨(TiW)层、氧氮化钛(TiON)层、铝氧氮化钛(TiAlON)层、氧氮化钨(WON)层、氧氮化钽(TaON)层或铜(Cu)层。
在相变材料层41上可以附加地形成硬掩模层。该硬掩模层可以由相对于相变材料层41具有蚀刻选择性的绝缘层形成。例如，硬掩模层可以由包括选自氧化硅层、氮化硅层和绝缘金属氧化物层的至少一种材料层形成。氧化硅层可以由原硅酸四乙酯(TEOS)层形成，且金属氧化物层可以由氧化铝层或氧化钛层形成。构图硬掩模层来分别在第一和第二下导电栓39a和39b上方形成第一硬掩模图案43a和第二硬掩模图案43b。
参考图7，使用硬掩模图案43a和43b作为蚀刻掩模来蚀刻相变材料层41，由此形成第一相变材料图案41a和第二相变材料图案41b，其分别与第一和第二下导电栓39a和39b直接接触。或者，使用光刻工艺而不使用硬掩模图案43a和43b，可以形成相变材料图案41a和41b。
在具有硬掩模图案43a和43b的衬底上形成上层间介电层45。上层间介电层45可以由氧化硅层形成。构图上层间介电层45与硬掩模图案43a和43b来形成分别暴露第一和第二相变材料图案41a和41b的第一板线接触孔45a和第二板线接触孔45b。可以形成第一板线接触孔45a以具有从第一下导电栓39a的垂直中心轴分开的垂直中心轴。相似地，可以形成第二板线接触孔45b以具有从第二下导电栓39a的垂直中心轴分开的垂直中心轴。
在用于形成板线接触孔45a和45b的蚀刻工艺期间，可能对第一和第二相变材料图案41a和41b造成蚀刻损伤。当所造成的蚀刻损伤严重时，可以降低相变材料图案41a和41b的特性。因此，优选地使用能够最小化施加到相变材料图案41a和41b的蚀刻损伤的蚀刻配方来执行形成板线接触孔45a和45b的蚀刻工艺。为了最小化蚀刻损伤，优选的是形成板线接触孔45a和45b的蚀刻工艺表现至少为5的高蚀刻选择性。换言之，优选的是上层间介电层45与硬掩模图案43a和43b的蚀刻速率是相变材料图案41a和41b的蚀刻速率的5倍。
在本发明的示范性实施例中，当上层间介电层45和硬掩模图案43a和43b由氧化硅层形成且相变材料图案41a和41b由GST层形成时，在10到100mTorr的压力下使用CxHyFz系统的第一主蚀刻气和CvFw系统的第二主蚀刻气，可以执行形成板线接触孔45a和45b的蚀刻工艺。另外，可以使用300到1000W的等离子体功率进行蚀刻工艺。在这些示范性实施例中，第一主蚀刻气可以为CHF3气、CH2F2气或CH3F气，且第二主蚀刻气可以为CF4气、C4F6气、C4F8气或C5F8气。另外，除了第一和第二主蚀刻气之外还可以采用氩(Ar)气、氮(N2)气和氧(O2)气的至少一种来执行蚀刻工艺。在该情形中，第一和第二主蚀刻气的总流速可以为蚀刻工艺中所使用的所有气体的总流速的至少10％。
参考图8，在具有板线接触孔45a和45b的衬底上形成导电层，且回蚀导电层来暴露上层间介电层45的顶表面。因此，分别在第一和第二板线接触孔45a和45b中形成第一上导电栓49a和第二上导电栓49b。形成第一和第二上导电栓49a和49b以分别与第一和第二相变材料图案41a和41b直接接触。因此，上导电栓49a和49b也可以由不与相变材料图案41a和41b反应的导电层形成。例如，上导电栓49a和49b可以由包括但不限于如下的材料形成：钨(W)层、氮化钛(TiN)层、氮化钽(TaN)层、氮化钨(WN)层、氮化钼(MoN)层、氮化铌(NbN)层、硅氮化钛(TiSiN)层、铝氮化钛(TiAlN)层、硼氮化钛(TiBN)层、硅氮化锆(ZrSiN)层、硅氮化钨(WSiN)层、硼氮化钨(WBN)层、铝氮化锆(ZrAlN)层、硅氮化钼(MoSiN)层、铝氮化钼(MoAlN)层、硅氮化钽(TaSiN)层、铝氮化钽(TaAlN)层、钛(Ti)层、钼(Mo)层、钽(Ta)层、硅化钛(TiSi)层、硅化钽(TaSi)层、钛钨(TiW)层、氧氮化钛(TiON)层、铝氧氮化钛(TiAlON)层、氧氮化钨(WON)层、氧氮化钽(TaON)层或铜(Cu)层。
在本发明的其他示范性实施例中，在沉积形成第一和第二上导电栓49a和49b的导电层之前，可以在板线接触孔45a和45b的侧壁上形成绝缘接触分隔物47。绝缘接触分隔物47可以由氮化硅层或氧氮化硅层形成。
随后，在具有上导电栓49a和49b的衬底上形成板层，且构图该板层来形成电连接到第一和第二上导电栓49a和49b的板线51。
在又一示范性实施例中，可以省略形成上导电栓49a和49b的工艺。在该情形，形成板线51通过板线接触孔45a和45b与第一和第二相变材料图案41a和41b直接接触。
现将参考图3A和3B描述根据本发明的示范性实施例形成受限相变存储单元的方法。
再次参考图3A和3B，在半导体衬底251处形成开关器件。使用与参考图4所述相似的方式可以形成开关器件。在具有该开关器件的衬底上形成下层间介电层253。形成下导电栓259来穿过下层间介电层253。将下导电栓259电连接到该开关器件。在下层间介电层253上形成下电极261。形成下电极261以与下导电栓259接触。在具有下电极261的衬底上形成成型层263。成型层263可以由绝缘层形成，比如氧化硅层。
构图成型层263来形成暴露部分的下电极261的相变材料接触孔263h。可以形成相变材料接触孔263h以具有从下导电栓259的垂直中心轴259x分开的垂直中心轴263x。在成型层263上形成相变材料图案265以填充相变材料接触孔263h。另外，在相变材料图案265上还可以形成硬掩模图案266。可以以参考图6和7上述的相同的方式来形成硬掩模图案266和相变材料图案265。而且，在具有硬掩模图案266的衬底上形成上层间介电层267。
构图上层间介电层267和硬掩模图案265来形成暴露部分的相变材料图案265的板线接触孔267h。使用参考图7所述的蚀刻配方，可以执行形成板线接触孔267h的蚀刻工艺。可以形成板线接触孔267h以具有从相变材料接触孔263h的垂直中心轴263x分开的垂直中心轴267x。在板线接触孔267h的侧壁上可以形成绝缘接触分隔物269。绝缘接触分隔物269可以由绝缘层形成，比如氧化硅层和氧氮化硅层形成。然后形成上导电栓271来填充板线接触孔267h。使用图8所示的形成上导电栓49a和49b的方法，可以形成上导电栓271。因此，形成相变材料图案265以与穿过上层间介电层267和硬掩模图案266的上导电栓271直接接触。然后在上层间介电层267上形成板线273。可以形成板线273来覆盖上导电栓271。
在本发明的其他示范性实施例中，可以省略形成上导电栓271的工艺。在该情形，在上层间介电层267上形成与相变材料图案265直接接触的板线273’，如图3B所示。
【实例】
图9是示出常规相变存储单元和根据本发明的示范性实施例的相变存储单元的开关特性的曲线图。在图9中，横轴指示施加在每个数据存储元件的上导电栓和下导电栓之间的写电压Vw，且纵轴指示每个数据存储元件的电阻R。而且，在图9中，由参考标记101指示的数据相应于常规数据存储元件的编程特性，且由参考标记103指示的数据相应于本发明的示范性实施例的数据存储元件的编程特性。
使用以下表I中所述的工艺条件来制造呈现图9的测量结果的数据存储元件。
对于上述的常规数据存储元件，形成上电极以具有与相变材料图案相同的宽度(直径)。即，将上电极与相变材料图案自对准。在该情形，形成上导电栓来接触上电极。
但是，对于根据本发明的示范性实施例的数据存储元件，硬掩模图案由氧化硅(SiO)层形成，且将硬掩模图案与相变材料图案自对准。即，形成硬掩模图案以具有与相变材料图案相同的宽度(直径)。在该情形，形成上导电栓来穿透硬掩模图案。换言之，形成上导电栓来与相变材料图案直接接触。
表I
另外，在根据本发明的示范性实施例的数据存储元件的制造中，通过使用氧化物蚀刻工艺连续构图上层间介电层和硬掩模图案从而形成暴露部分的相变材料图案的板线接触孔。在10mTorr的压力和500W的等离子体功率下，使用磁增强反应离子蚀刻(MERIE)设备进行氧化物蚀刻工艺。在该情形，使用CHF3气和CF4气作为主蚀刻气，且CHF3气和CF4气的流速分别为40sccm和10sccm。
在图9中，将每个数据点处的写电压Vw施加到数据存储元件持续500ns(纳秒)。
参考图9，常规的数据存储元件在施加约0.5V的写电压Vw持续500ns之后呈现约1×104欧姆的设置电阻，且常规的数据存储元件在施加约1.2V的写电压Vw持续500ns之后呈现约1×106欧姆的重置电阻。
同时，本发明的示范性实施例的数据存储元件在施加约0.3V的低写电压Vw持续500ns之后呈现约1×104欧姆的设置电阻，且本发明的数据存储元件在施加约1.1V的低写电压Vw持续500ns之后呈现约4×106欧姆的高重置电阻。
总之，与常规数据存储元件相比，根据本发明的示范性实施例的数据存储元件呈现相对低的设置/重置电压和相对高的重置电阻。
根据如上所述的本发明的示范性实施例，将相变材料图案与穿透上层间介电层的上导电栓和板线直接接触，而不插入上电极。因此，增加了流过示范性实施例的相变存储单元的相变材料图案的体区域的写电流密度，由此也提高了相变存储单元的写效率。
虽然描述了本发明的示范性实施例，然而可以注意到在不脱离由权利要求的范围所界定的本发明的精神和范围的情况下可以在这里做出各种修改。
本申请要求于2004年12月6日提交的韩国专利申请No.10-2004-0101999的权益，其全部内容引入于此作为参考。

Claims (37)

1、一种相变存储单元，包括：
下层间介电层，形成于半导体衬底上；
下导电栓，穿过所述下层间介电层；
相变材料图案，设置于所述下层间介电层上以接触所述下导电栓；
上层间介电层，覆盖所述相变材料图案和下层间介电层；
导电层图案，设置来通过穿过所述上层间介电层的板线接触孔与所述相变材料图案直接接触；以及
设置于所述导电层图案和所述板线接触孔之间的绝缘接触分隔物。
2、根据权利要求1所述的相变存储元件，其中，所述下导电栓的宽度小于所述相变材料图案的宽度。
3、根据权利要求1所述的相变存储元件，还包括设置于所述上层间介电层和所述相变材料图案的顶表面之间的硬掩模图案，
其中，所述导电层图案穿透所述上层间介电层和所述硬掩模图案。
4、根据权利要求3所述的相变存储元件，其中，所述硬掩模图案包括选自氧化硅层、氮化硅层和绝缘金属氧化物层中的至少一种。
5、根据权利要求1所述的相变存储元件，其中，所述下导电栓具有从所述板线接触孔中的导电层图案的垂直中心轴分开的垂直中心轴。
6、一种相变存储单元，包括：
隔离层，形成于半导体衬底的预定区域中来界定有源区；
开关器件，形成于所述有源区中；
下层间介电层，形成于具有所述开关器件的衬底上；
下导电栓，穿透所述下层间介电层，所述下导电栓电连接到所述开关器件；
相变材料图案，设置于所述下层间介电层上，与所述下导电栓接触；
上层间介电层，覆盖所述相变材料图案和所述下层间介电层；
板线，设置于所述上层间介电层上，通过穿过所述上层间介电层的板线接触孔与所述相变材料图案直接接触；以及
设置于所述板线接触孔中的板线和所述板线接触孔的侧壁之间的绝缘接触分隔物。
7、根据权利要求6所述的相变存储元件，还包括设置于所述上层间介电层和所述相变材料图案的顶表面之间的硬掩模图案，
其中，所述板线穿透所述上层间介电层和所述硬掩模图案。
8、根据权利要求7所述的相变存储元件，其中，所述硬掩模图案包括选自氧化硅层、氮化硅层和绝缘金属氧化物层中的至少一种。
9、根据权利要求6所述的相变存储元件，还包括：
上导电栓，填充穿透所述上层间介电层的所述板线接触孔且与所述相变材料图案直接接触。
10、根据权利要求9所述的相变存储元件，还包括设置于所述板线接触孔的侧壁和所述上导电栓的侧壁之间的绝缘接触分隔物。
11、根据权利要求9所述的相变存储元件，还包括设置于所述上层间介电层和所述相变材料图案的顶表面之间的硬掩模图案，
其中，所述上导电栓穿透所述上层间介电层和所述硬掩模图案。
12、根据权利要求9所述的相变存储元件，其中，所述上导电栓由选自钨层、氮化钛层、氮化钽层、氮化钨层、氮化钼层、氮化铌层、硅氮化钛层、铝氮化钛层、硼氮化钛层、硅氮化锆层、硅氮化钨层、硼氮化钨层、铝氮化锆层、硅氮化钼层、铝氮化钼层、硅氮化钽层、铝氮化钽层、钛层、钼层、钽层、硅化钛层、硅化钽层、钛钨层、氧氮化钛层、铝氧氮化钛层、氧氮化钨层、氧氮化钽层或铜层的一种构成。
13、一种相变存储单元，包括：
下层间介电层，形成于半导体衬底上；
下导电栓，穿过所述下层间介电层；
下电极，设置于所述下层间介电层上，与所述下导电栓接触；
成型层，覆盖所述下电极和所述下层间介电层；
相变材料图案，形成于所述成型层上，所述相变材料图案通过穿过所述成型层的相变材料接触孔与所述下电极接触；
上层间介电层，形成于具有所述相变材料图案的衬底上；
导电层图案，通过穿过所述上层间介电层的板线接触孔与所述相变材料图案直接接触；以及
设置于所述板线接触孔的侧壁和所述板线接触孔中的导电层图案之间的绝缘接触分隔物。
14、根据权利要求13所述的相变存储元件，还包括设置于所述相变材料图案和所述上层间介电层之间的硬掩模图案，
其中，所述导电层图案穿透所述上层间介电层和所述硬掩模图案。
15、一种相变存储单元，包括：
隔离层，形成于半导体衬底的预定区域中来界定有源区；
开关器件，形成于所述有源区中；
下层间介电层，形成于具有所述开关器件的衬底上；
下导电栓，穿透所述下层间介电层，所述下导电栓电连接到所述开关器件；
下电极，设置于所述下层间介电层上，与所述下导电栓接触；
成型层，覆盖所述下电极和下层间介电层；
相变材料图案，形成于所述成型层上，所述相变材料图案通过穿透所述成型层的相变材料接触孔与所述下电极接触；
上层间介电层，形成于具有所述相变材料图案的衬底上；
板线，设置于所述上层间介电层上，通过穿透所述上层间介电层的板线接触孔与所述相变材料图案直接接触；以及
设置于所述板线接触孔的板线和所述板线接触孔的侧壁之间的绝缘接触分隔物。
16、根据权利要求15所述的相变存储元件，还包括设置于所述相变材料图案和所述上层间介电层之间的硬掩模图案，
其中，所述板线穿透所述上层间介电层和所述硬掩模图案。
17、根据权利要求15所述的相变存储元件，还包括：
上导电栓，填充穿透所述上层间介电层的所述板线接触孔且与所述相变材料图案直接接触。
18、根据权利要求17所述的相变存储元件，还包括设置于所述板线接触孔的侧壁和所述上导电栓的侧壁之间的绝缘接触分隔物。
19、根据权利要求17所述的相变存储元件，还包括设置于所述相变材料图案和所述上层间介电层之间的硬掩模图案，
其中，所述上导电栓穿透所述上层间介电层和所述硬掩模图案。
20、根据权利要求17所述的相变存储元件，其中，所述上导电栓由选自钨层、氮化钛层、氮化钽层、氮化钨层、氮化钼层、氮化铌层、硅氮化钛层、铝氮化钛层、硼氮化钛层、硅氮化锆层、硅氮化钨层、硼氮化钨层、铝氮化锆层、硅氮化钼层、铝氮化钼层、硅氮化钽层、铝氮化钽层、钛层、钼层、钽层、硅化钛层、硅化钽层、钛钨层、氧氮化钛层、铝氧氮化钛层、氧氮化钨层、氧氮化钽层或铜层的一种构成。
21、一种形成相变存储单元的方法，所述方法包括：
在半导体衬底上形成下层间介电层；
形成穿过所述下层间介电层的下导电栓；
在所述下层间介电层上形成相变材料图案，所述相变材料图案与所述下导电栓接触；
形成上层间介电层来覆盖所述相变材料图案和所述下层间介电层；
构图所述上层间介电层来形成暴露部分的所述相变材料图案的板线接触孔；
在所述板线接触孔的侧壁上形成绝缘接触分隔物；以及
形成导电层图案来通过所述板线接触孔与所述相变材料图案的暴露的部分直接接触。
22、根据权利要求21所述的方法，还包括：
在所述半导体衬底的预定的区域中形成隔离层来界定有源区，在形成所述下层间介电层之前形成所述隔离层；以及
在所述有源区上形成开关器件，
其中，将所述下导电栓电连接到所述开关器件。
23、根据权利要求21所述的方法，还包括在形成所述上层间介电层之前，在所述相变材料图案上形成与所述相变材料图案自对准的硬掩模图案，
其中，形成所述板线接触孔来穿透所述上层间介电层和所述硬掩模图案。
24、根据权利要求21所述的方法，其中，形成所述导电层图案包括：
形成板层，所述板层填充所述板线接触孔并覆盖所述上层间介电层；以及
构图所述板层来形成覆盖所述板线接触孔的板线。
25、根据权利要求21所述的方法，其中，形成所述导电层图案包括：
形成上导电栓，所述上导电栓填充所述板线接触孔且与所述相变材料图案的暴露的部分直接接触；
形成板层来覆盖所述上导电栓和所述上层间介电层；以及
构图所述板层来形成电连接到所述上导电栓的板线。
26、根据权利要求25所述的方法，其中，所述上导电栓由选自钨层、氮化钛层、氮化钽层、氮化钨层、氮化钼层、氮化铌层、硅氮化钛层、铝氮化钛层、硼氮化钛层、硅氮化锆层、硅氮化钨层、硼氮化钨层、铝氮化锆层、硅氮化钼层、铝氮化钼层、硅氮化钽层、铝氮化钽层、钛层、钼层、钽层、硅化钛层、硅化钽层、钛钨层、氧氮化钛层、铝氧氮化钛层、氧氮化钨层、氧氮化钽层或铜层的一种构成。
27、根据权利要求21所述的方法，其中，当所述上层间介电层由氧化硅层形成，通过使用第一主蚀刻气和第二主蚀刻气作为主蚀刻气来蚀刻所述上层间介电层来形成所述板线接触孔，所述第一主蚀刻气为CHF3、CH2F2或CH3F，所述第二主蚀刻气为CF4、C4F6、C4F8或C5F8。
28、根据权利要求21所述的方法，其中，形成所述板线接触孔以具有从所述下导电栓的垂直中心轴分开的垂直中心轴。
29、一种形成相变存储单元的方法，所述方法包括：
在半导体衬底上形成下层间介电层；
形成穿过所述下层间介电层的下导电栓；
在所述下层间介电层上形成下电极，所述下电极与所述下导电栓接触；
形成成型层来覆盖所述下电极和下层间介电层；
构图所述成型层来形成暴露所述下电极的相变材料接触孔；
在所述成型层上形成相变材料图案，形成所述相变材料图案通过所述相变材料接触孔与所述下电极接触；
在具有所述相变材料图案的衬底上形成上层间介电层；
构图所述上层间介电层来形成暴露所述相变材料图案的板线接触孔；
在所述板线接触孔的侧壁上形成绝缘接触分隔物；以及
形成导电层图案，所述导电层图案通过所述板线接触孔与所述相变材料图案直接接触。
30、根据权利要求29所述的方法，还包括在形成所述上层间介电层之前，在所述相变材料图案上形成硬掩模图案，所述硬掩模图案与所述相变材料图案自对准，
其中，形成所述板线接触孔来穿透所述上层间介电层和所述硬掩模图案。
31、根据权利要求29所述的方法，其中，所述绝缘接触分隔物由氮化硅层或氧氮化硅层形成。
32、根据权利要求29所述的方法，其中，形成所述导电层图案包括：
形成板层，所述板层填充所述板线接触孔并覆盖所述上层间介电层；以及
构图所述板层来形成覆盖所述板线接触孔的板线。
33、根据权利要求29所述的方法，其中，形成所述导电层图案包括：
形成上导电栓，所述上导电栓填充所述板线接触孔且与所述相变材料图案的暴露的部分直接接触；
形成板层来覆盖所述上导电栓和所述上层间介电层；以及
构图所述板层来形成电连接到所述上导电栓的板线。
34、根据权利要求33所述的方法，其中，所述上导电栓由选自钨层、氮化钛层、氮化钽层、氮化钨层、氮化钼层、氮化铌层、硅氮化钛层、铝氮化钛层、硼氮化钛层、硅氮化锆层、硅氮化钨层、硼氮化钨层、铝氮化锆层、硅氮化钼层、铝氮化钼层、硅氮化钽层、铝氮化钽层、钛层、钼层、钽层、硅化钛层、硅化钽层、钛钨层、氧氮化钛层、铝氧氮化钛层、氧氮化钨层、氧氮化钽层或铜层的一种构成。
35、根据权利要求29所述的方法，其中，当所述上层间介电层由氧化硅层形成，通过使用第一主蚀刻气和第二主蚀刻气作为主蚀刻气来蚀刻所述上层间介电层来形成所述板线接触孔，所述第一主蚀刻气为CHF3、CH2F2或CH3F，所述第二主蚀刻气为CF4、C4F6、C4F8或C5F8。
36、根据权利要求29所述的方法，其中，形成所述相变材料接触孔以具有从所述下导电栓的垂直中心轴分开的垂直中心轴。
37、根据权利要求29所述的方法，其中，形成所述板线接触孔以具有从所述所述相变材料接触孔的垂直中心轴分开的垂直中心轴。
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