專利名稱：制造具有自對準電極的半導體存儲器件的方法
制造具有自對準電極的半導體存儲器件的方法發(fā)明領域本發(fā)明的示例性實施例總體上涉及半導體器件及其制造方法，更 具體地說，涉及具有自對準到相變圖形的電極的半導體存儲器件的制 造方法和相關器件。
背景技術：
半導體存儲器件可以被分為易失性存儲器件和非易失性存儲器 件。即使電源供給被中斷，非易失性存儲器件也不丟失在其中存儲的 數(shù)據(jù)。由此，非易失性存儲器件被廣泛地應用于移動通信系統(tǒng)、便攜 式存儲器件和各種數(shù)字設備的輔助存儲器件。為了研制具有用于提高集成密度以及非易失性存儲器特性的有效 結(jié)構的新存儲器件投入了更多努力。這種研究努力的結(jié)果得到相變存儲器件。相變存儲器單元的基本單元(unit cell)包括存取器件和串聯(lián) 連接到存取器件的數(shù)據(jù)存儲元件。數(shù)據(jù)存儲元件包括電連接到存取器 件的下電極和與下電極接觸的相變材料層。該相變材料層是可以根據(jù) 提供的電流量在充分的非晶態(tài)和充分的晶態(tài)之間或在晶態(tài)下的各種電 阻率狀態(tài)之間進行電切換的材料層。當編程電流(programcurrent)通過下電極時，在相變材料層和下 電極之間的界面處產(chǎn)生焦耳熱。這種焦耳熱將部分相變材料層(下面 稱為"相變體積")轉(zhuǎn)變?yōu)槌浞值姆蔷B(tài)或充分的晶態(tài)。充分的非晶 態(tài)中的相變體積的電阻率髙于充分的晶態(tài)中的相變體積的電阻率。結(jié) 果，在讀模式中可以檢測流過相變體積的電流，由此判定相變存儲器 件的相變材料層中存儲的數(shù)據(jù)是邏輯"1"還是邏輯"0"。編程電流應該隨相變體積增加而按比例地增加。在此情況下，存 取器件應該被設計成具有足以提供編程電流的電流操縱性能。但是， 為了提高電流操縱性能，存取器件占據(jù)較大的區(qū)域。換句話說，因為 相變體積被減小，提高相變存儲器件的集成密度是有利的。此外，在相變材料層上設置上電極。通常，該上電極通過光刻工 序形成。但是，光刻工序通常引起對準誤差。此外，在高集成度的進 展中正在探究相變材料層和上電極的極端減小。例如，正在研究在層 間絕緣層中形成的接觸孔中形成相變材料層的方法。在該方法中，在 相變材料層上對準上電極變得更加困難。通過在相變材料層上形成導電層，在導電層上形成掩模圖形，以 及使用該掩模圖形作為蝕刻掩模來各向異性地刻蝕該導電層，可以形 成上電極。當在掩模圖形中發(fā)生對準誤差時，鄰近上電極的部分相變 材料層被暴露。為了去除諸如微橋接的電流泄漏的原因，導電層的刻 蝕工序通常使用過刻蝕技術。在此情況下，暴露的相變材料層被損壞。 對相變材料層造成的損壞破壞相變存儲器件的電性能。有一種形成考慮到對準誤差來說足夠大的上電極的方法。但是， 在該方法中，上電極是相變存儲器件的高集成度的阻礙。其間，在Kuo的名稱為"Multi-Level Phase Change Memory"的美 國專利公布No.2006/0257787中公開了用于實現(xiàn)相變存儲器件的另一 種技術。發(fā)明內(nèi)容在此示例性地描述的一個實施例通常可以表征為，提供一種制造 半導體存儲器件的方法，該半導體存儲器件有利于高集成度和適合于 防止對相變圖形造成損壞。在此示例性地描述的另一實施例通常可以表征為，提供一種半導 體存儲器件，該半導體存儲器件有利于高集成度和適合于防止對該相 變圖形造成損壞。在此示例性地描述的再一實施例通常可以表征為，提供一種半導 體存儲器件，該半導體存儲器件有利于高集成度和適合于防止對相變 圖形造成損壞。在此示例性地描述的一個實施例通?？梢员碚鳛橐环N半導體存儲 器件的制造方法。該方法可以包括在襯底上形成具有多個接觸孔的層 間絕緣層；形成多個相變圖形，其中該多個相變圖形的每個相變圖形 部分地填充該多個接觸孔的相應一個接觸孔；以及在層間絕緣層上方形成位線，該位線包括相對于相變圖形自對準并接觸該相變圖形的位 延伸。在此示例性地描述的另一實施例通?？梢员碚鳛橐环N半導體存儲 器件的制造方法。該方法可以包括在襯底上形成具有中間接觸孔的中間絕緣層；在該中間接觸孔中形成下電極；形成覆蓋下電極和中間絕 緣層的上絕緣層；在下電極上形成穿過上絕緣層的上接觸孔；形成部 分地填充該上接觸孔的相變圖形；以及在上絕緣層上方形成位線，該 位線包括相對于相變圖形自對準并接觸該相變圖形的位延伸。在此示例性地描述的再一實施例通?？梢员碚鳛橐环N半導體存儲 器件。該半導體存儲器件可以包括布置在襯底上并包括多個接觸孔的 層間絕緣層；多個相變圖形，其中該多個相變圖形的每個相變圖形部 分地填充該多個接觸孔的相應一個接觸孔；以及層間絕緣層上方的位 線，該位線包括多個位延伸，其中多個位延伸的每一個相對于多個相 變圖形的相應一個相變圖形自對準并接觸多個相變圖形的相應一個相 變圖形。在此示例性地描述的再一實施例通常表征為一種電子系統(tǒng)。該電 子系統(tǒng)可以包括微處理器；與微處理器執(zhí)行數(shù)據(jù)通信的輸入/輸出單 元；以及與微處理器執(zhí)行數(shù)據(jù)通信的半導體存儲器件。該半導體存儲 器件可以包括布置在襯底上并包括多個接觸孔的層間絕緣層；多個 相變圖形，其中該多個相變圖形的每個相變圖形部分地填充該多個接 觸孔的相應一個接觸孔；以及層間絕緣層上方的位線，該位線包括多 個位延伸，其中多個位延伸的每個位延伸相對于多個相變圖形的相應 一個相變圖形自對準并接觸多個相變圖形的相應一個相變圖形。


從本發(fā)明的示例性實施例的更具體描述和附圖將更明白上面描述 的實施例的上述及其他特點。附圖不一定按比例繪制。圖1圖示了根據(jù)第一至第四示例性實施例的半導體存儲器件的單 元陣列區(qū)的一部分的等效電路圖；圖2是對應于圖1中的等效電路圖的平面圖；圖3至10是沿圖2的線I-I'的截面圖，圖示了根據(jù)第一示例性實 施例的半導體存儲器件的制造方法；圖11A是沿圖2的線i-r的截面圖，圖示了根據(jù)第一示例性實施 例的半導體存儲器件；圖11B是沿圖2的線II-II，的截面圖，圖示了根據(jù)第一示例性實施 例的半導體存儲器件；圖12至16是沿圖2的線I-r的截面圖，圖示了根據(jù)第二示例性實 施例的半導體存儲器件的制造方法；圖17A是沿圖2的線I-I'的截面圖，圖示了根據(jù)第二示例性實施 例的半導體存儲器件；圖17B是沿圖2的線II-n'的截面圖，圖示了根據(jù)第二示例性實施 例的半導體存儲器件；圖18是沿圖2的線I-I，的截面圖，圖示了根據(jù)第三示例性實施例 的半導體存儲器件及其制造方法；圖19是沿圖2的線I-I'的截面圖，圖示了根據(jù)第四示例性實施例 的半導體存儲器件及其制造方法；圖20是圖示根據(jù)第五示例性實施例的半導體存儲器件的單元陣 列區(qū)的一部分的等效電路圖；圖21是圖示根據(jù)第五示例性實施例的半導體存儲器件及其制造 方法的剖面圖；圖22是圖示根據(jù)第六示例性實施例的半導體存儲器件的單元陣 列區(qū)的 一 部分的等效電路圖-，圖23是圖示根據(jù)第六示例性實施例的半導體存儲器件及其制造 方法的截面圖；以及圖24是采用半導體存儲器件的電子系統(tǒng)的一個實施例的示意性 框圖。
具體實施方式
現(xiàn)在將參考附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例。但是，這些實 施例可以不同的形式實現(xiàn)，不應該被認為僅僅限于在此闡述的實施例。 相反，提供這些實施例以使得本公開徹底和完全，并將本發(fā)明的范圍 完全傳遞給所屬領域的技術人員。在圖中，為了清楚放大了層和區(qū)域 的厚度。此外，當一個層被描述為形成在另一層上或襯底上時，意味 著該層可以形成在另一層上或形成在襯底上，或在該層和另一層或襯 底之間可以插入第三層。在整個說明書中，相同的數(shù)字表示相同的元 件。圖1是圖示根據(jù)第一至第四示例性實施例的半導體存儲器件的單 元陣列區(qū)的一部分的等效電路圖。圖2是對應于圖1中的等效電路圖 的平面圖。參考圖1和2，根據(jù)某些示例性實施例的半導體存儲器件可以包 括在列方向中互相平行布置的位線BL、在行方向中互相平行布置的字 線WL、多個相變圖形Rp和多個二極管D。位線BL可以與字線WL交叉。相變圖形Rp可以被布置在位線 BL和字線WL互相交叉的區(qū)域處。每個二極管D可以被串聯(lián)連接到相 應的相變圖形Rp。此外，每個相變圖形Rp可以被連接到相應位線BL。 每個二極管D可以被連接到相應字線WL。 二極管D可以用作存取器 件。應當理解，二極管D可以被省略。在另一實施例中，該存取器件 可以是MOS晶體管?，F(xiàn)在將參考圖2至10描述根據(jù)第一示例性實施例的半導體存儲器 件的制造方法。參考圖2和3，可以在襯底51的預定區(qū)域中形成限定有源區(qū)52 的隔離層53。襯底51可以例如包括諸如硅晶片、絕緣體上的硅(SOI) 晶片等等的半導體襯底。襯底51可以具有第一導電型的雜質(zhì)離子。隔 離層53可以使用淺溝槽隔離(STI)技術等等形成。隔離層53可以例 如包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等等或其組合物。有源區(qū)52可以形 成為線形。字線WL (參見圖2)和55 (參見圖3)可以通過將第二導電類型 的雜質(zhì)離子注入到有源區(qū)52中來形成，第二導電類型不同于第一導電 類型。此后，第一和第二導電類型分別可以是P型和N型。但是，應 當理解，第一和第二導電類型分別可以是N型和P型。參考圖2和4，在具有字線WL和55和隔離層53的襯底51上可 以形成層間絕緣層57。層間絕緣層57可以例如包括氧化硅、氮化硅、 氮氧化硅等等或其組合物。通過構圖層間絕緣層57可以形成暴露字線 WL和55的預定區(qū)域的接觸孔57H。在接觸孔57H中可以順序地層疊第一和第二半導體圖形61和62。 第一和第二半導體圖形61和62可以使用例如外延生長技術或化學氣相淀積(CVD)技術來形成。第一和第二半導體圖形61和62可以構 成二極管D (參見圖2)和63 (參見圖4)。第一半導體圖形61可以與字線55 (WL)接觸。第一半導體圖形 61可以形成為具有第二導電類型的雜質(zhì)離子。第二半導體圖形62的上 表面可以低于層間絕緣層57的上表面。由此，在接觸孔57H中的下部 區(qū)域中可以形成二極管63 (D)。第二半導體圖形62可以形成為具有 第一導電類型的雜質(zhì)離子。在另一實施例中，第一半導體圖形61可以 形成為具有第一導電類型的雜質(zhì)離子，而第二半導體圖形62可以形成 為具有第二導電類型的雜質(zhì)離子。在一個實施例中，可以在第二半導 體圖形62上附加地形成金屬硅化物層。但是，應當理解，金屬硅化物 層可以被省略。在二極管63 (D)上可以形成二極管電極67。 二極管電極67可以 包括例如Ti層、TiSi層、TiN層、TiON層、TiW層、TiAlN層、TiA10N 層、TiSiN層、TiBN層、W層、WN層、WON層、WSiN層、WBN 層、WCN層、Si層、Ta層、TaSi層、TaN層、TaON層、TaAlN層、 TaSiN層、TaCN層、Mo層、MoN層、MoSiN層、MoAlN層、NbN 層、ZrSiN層、ZrAlN層、Ru層、CoSi層、NiSi層、導電碳材料層、 Cu層等等或其組合物。例如，二極管電極67可以通過順序地層疊TiN 層65和W層66來形成。二極管電極67可以形成在接觸孔57H中。在一個實施例中，二極 管電極67的上表面可以低于層間絕緣層57的上表面。由此，二極管 電極67可以相對于二極管63 (D)自對準。但是，應當理解，二極管 電極67可以被省略。參考圖2和5，在接觸孔57H的側(cè)壁上可以形成接觸隔片81。接 觸隔片81可以包括具有相對于層間絕緣層57的刻蝕選擇率的材料。 由此，接觸隔片81可以包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等等或其組合物。結(jié)果，由于接觸隔片81，接觸孔57H可能變窄。在一個實施例中，在接觸孔57H中可以部分地暴露二極管電極67的上表面。但是，當二 極管電極67被省略時，在接觸孔57H中可以部分地暴露二極管63(D) 的上表面。但是，應當理解，接觸隔片81可以被省略。沿襯底51的表面可以形成下電極層83。下電極層83可以覆蓋接 觸孔57H中的二極管電極67，或可以形成為覆蓋接觸隔片81和層間 絕緣層57。下電極層83可以例如包括Ti層、TiSi層、TiN層、TiON層、TiW 層、TiAlN層、TiA10N層、TiSiN層、TiBN層、W層、WN層、WON 層、WSiN層、WBN層、WCN層、Si層、Ta層、TaSi層、TaN層、 TaON層、TaAlN層、TaSiN層、TaCN層、Mo層、MoN層、MoSiN 層、MoAlN層、NbN層、ZrSiN層、ZrAlN層、Ru層、CoSi層、NiSi 層、導電碳材料層、Cu層等等或其組合物。在下電極層83上可以形成核心層84，以填充接觸孔57H和覆蓋 襯底51的上表面。結(jié)果，核心層84的底表面可以被下電極層83覆蓋。 核心層84可以例如包括具有比下電極層83更高電阻的材料。在再一 實施例中，核心層84可以包括絕緣層，如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅 等等或其組合物。在附加實施例中，核心層84可以包括具有相對于層 間絕緣層57和接觸隔片81的刻蝕選擇性的材料。在一個實施例中， 核心層84可以包括與接觸隔片81基本上相同的材料。為了便于描述， 假定核心層84和隔片81包括基本上相同的材料。在又一實施例中， 應當理解，核心層84可以被省略。在這種實施例中，可以形成完全填 充接觸孔57H的下電極層83。參考圖2和6，通過部分地去除核心層84和下電極層83，在二極 管電極67上的接觸孔57H中可以形成下電極83'和核心圖形84'。例如， 下電極83，和核心圖形84，可以使用回蝕工藝(etch-back process)來形200810093182.6說明書第9/33頁成。在另一實施例中，下電極83'和核心圖形84'可以使用化學機械拋光(CMP)工藝和回蝕工藝的組合來形成。例如，可以使用其中層間絕緣層57是停止層的CMP工藝來平整 核心層84和下電極層83。結(jié)果，在接觸孔57H中可以剩下核心層84 和下電極層83的一部分。然后，可以使用諸如各向同性刻蝕工藝的回 蝕工藝，使得接觸孔57H中剩下的核心層84和下電極層83的部分向 下凹陷。在形成下電極83'和核心圖形84'的同時，接觸隔片81也可以被刻 蝕為向下凹陷。由此，在下電極83'和層間絕緣層57之間可以剩下接 觸隔片81。下電極83'可以形成為覆蓋核心圖形84'的側(cè)壁和底部。下電極83' 可以與二極管電極67接觸。當二極管電極67被省略時，下電極83'可 以與二極管63 (D)接觸。下電極83'的暴露表面可以形成為環(huán)形形狀。 在下電極83'和二極管電極67之間的接觸表面可以小于二極管電極67 的上表面。在其中核心層84被省略的實施例中，下電極83'可以形成柱形形狀。結(jié)果，下電極83'可以相對于二極管電極67被自對準。下電極83' 的上表面可以低于層間絕緣層57的上表面。在一個實施例中，可以通過各向同性地刻蝕在接觸孔57h中暴露 的部分層間絕緣層57，來在下電極83'上方形成擴展接觸孔76。擴展 接觸孔76的直徑可以大于接觸孔57H的直徑以及擴展接觸孔76可以 相對于接觸孔57h自對準。核心圖形84，、下電極83'和接觸隔片81的上表面可以被擴展接觸 孔76暴露。核心圖形84，、下電極83'和接觸隔片81的上表面可以基 本上是共面的。在另一實施例中，下電極83'的上表面可以低于核心圖 形84，的上表面。在又一實施例中，接觸隔片81的上表面可以低于下 電極83'的上表面。參考圖2和7，在具有擴展接觸孔76的襯底51上可以形成中間 層85。中間層85可以形成為覆蓋擴展接觸孔76的內(nèi)壁和層間絕緣層 57的上表面。中間層85可以覆蓋下電極83'和核心圖形84'以及可以包 括諸如TiO、 ZrO、導電碳材料等等的材料或其組合物。在擴展接觸孔76的側(cè)壁上可以形成遮蓋圖形88。遮蓋圖形88可 以例如包括氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、金屬氧化物等等或其組合物。 例如，遮蓋圖形88可以包括順序地層疊的氧化鋁(A10)層和氮化硅 (SiN)層。通過在中間層85上形成遮蓋層，然后各向異性地刻蝕遮蓋層，直 到在擴展接觸孔76的底部暴露部分中間層85，可以形成遮蓋圖形88。參考圖2和8，相變材料層89可以形成為填充擴展接觸孔76和 覆蓋襯底51的上表面。相變材料層89可以例如包括硫族化物材料。 例如，相變材料層89可以包括至少兩種化合物，包括諸如Te、 Se、 Ge、 Sb、 Bi、 Pb、 Sn、 Ag、 As、 S、 Si、 P、 O和C的元素。在相變材 料層89和下電極83'之間可以插入中間層85。參考圖2和9，通過部分地去除相變材料層89，在擴展接觸孔76 中可以形成相變圖形Rp (參見圖2)和89'(參見圖9)。例如，相變圖形89， (Rp)可以使用回蝕工藝形成。在另一實施 例中，相變圖形89' (Rp)可以使用CMP工藝和回蝕工藝的組合來形例如，相變材料層89和中間層85可以使用其中層間絕緣層57是 停止層的CMP工藝來平整。結(jié)果，在擴展接觸孔76中可以剩下相變 材料層89和中間層85的部分。然后，可以使用諸如各向同性刻蝕工 藝的回蝕工藝，使得擴展接觸孔76中剩下的部分相變材料層89向下 凹陷。由此，相變圖形89' (Rp)的上表面可以低于層間絕緣層57的 上表面。此外，相變圖形Rp和89'可以相對于下電極83，自對準。參考圖2和10，位線BL (參見圖2)和93 (參見圖10)可以形 成為接觸相變圖形89' (Rp)。位線93 (BL)也可以形成為在層間絕 緣層57上與字線55 (WL)交叉。例如，在相變圖形89' (Rp)和層間絕緣層57上可以順序地層疊 位阻擋金屬層和位導電層。位導電層可以形成為完全填充擴展接觸孔 76和覆蓋襯底51的上表面。由此，相變圖形89' (Rp)上的位導電層 的部分可以比層間絕緣層57上的位導電層的部分更厚。然后該位導電 層和位阻擋金屬層可以被構圖，以形成位導電圖形92和位阻擋金屬圖 形91。在所示的實施例中，位導電圖形92和位阻擋金屬圖形91可以 構成位線93 (BL)。位導電圖形92可以例如包括Ti層、TiSi層、TiN層、TiON層、 TiW層、TiAlN層、TiA10N層、TiSiN層、TiBN層、W層、WN層、 WON層、WSiN層、WBN層、WCN層、Si層、Ta層、TaSi層、TaN 層、TaON層、TaAlN層、TaSiN層、TaCN層、Mo層、MoN層、MoSiN 層、MoAlN層、NbN層、ZrSiN層、ZrAlN層、Ru層、CoSi層、NiSi 層、導電碳材料層、Cu層等等或其組合物。位阻擋金屬圖形91可以由 Ti層、TiN層、Ta層、TaN層或其組合物形成。但是，位阻擋金屬圖 形91可以被省略。結(jié)果，位線93 (BL)可以在擴展接觸孔76中延伸。亦即，在擴 展接觸孔76中可以形成連接到位線93 (BL)的位延伸93E。位延伸 93e可以與相變構圖89' (Rp)接觸。位延伸93E可以相對于相變構圖 89， (Rp)自對準。位延伸93E可以用作上電極。如圖示例性所示，由于位延伸93E的存在，相變構圖89' (Rp) 上的位線93(BL)的部分實際上可以比層間絕緣層57上的位線93(BL) 的部分更厚。由此，即使在位線93 (BL)的形成過程中發(fā)生由光刻引 起的對準誤差，也可以防止對相變圖形89' (Rp)造成損壞。現(xiàn)在將參考圖l、 2、 IIA和IIB描述根據(jù)第一示例性實施例的半 導體存儲器件及其操作。圖11A是沿圖2的線I-I'的截面圖，以及圖 11B是沿圖2的線n-n'的截面圖，兩者都圖示了根據(jù)上面關于圖3至 10示例性地描述的工藝形成的半導體存儲器件。因此，下面將僅僅簡 要論述圖IIA和IIB所示的半導體存儲器件。參考圖1、 2、 11A和11B，半導體存儲器件可以包括布置在襯底 51上的字線55(WL)和在字線55(WL)上方與之交叉的位線93(BL)。字線55 (WL)可以由布置在襯底51中的隔離層53限定。襯底 51可以包括第一導電類型的雜質(zhì)離子。字線55 (WL)可以包括不同 于第一導電類型的第二導電類型的雜質(zhì)離子。具有字線55 (WL)和隔離層53的襯底51可以用層間絕緣層57 覆蓋。在層間絕緣層57中可以設置接觸孔57H和擴展接觸孔76。擴 展接觸孔76可以與接觸孔57H的上部區(qū)域連通。此外，擴展接觸孔 76可以相對于接觸孔57H的上部區(qū)域自對準。接觸孔57H和擴展接觸 孔76可以延伸貫穿層間絕緣層57?？梢栽O置在接觸孔57H中順序地層疊的第一和第二半導體圖形61和62。第一和第二半導體圖形61和62可以構成二極管63 (D)。第 一半導體圖形61可以與字線55 (WL)接觸。第一半導體圖形61可以 包括第二導電類型的雜質(zhì)離子。第二半導體圖形62的上表面可以低于 層間絕緣層57的上表面。由此，在接觸孔57H的下部區(qū)域中可以設置 二極管63 (D)。第二半導體圖形62可以包括第一導電類型的雜質(zhì)離 子。在二極管63 (D)上可以布置二極管電極67。 二極管電極67可以 例如包括Ti層、TiSi層、TiN層、TiON層、TiW層、TiAlN層、TiA10N 層、TiSiN層、TiBN層、W層、WN層、WON層、WSiN層、WBN 層、WCN層、Si層、Ta層、TaSi層、TaN層、TaON層、TaAlN層、 TaSiN層、TaCN層、Mo層、MoN層、MoSiN層、MoAlN層、NbN 層、ZrSiN層、ZrAlN層、Ru層、CoSi層、NiSi層、導電碳材料層、 Cu層等等或其組合物。例如，二極管電極67可以是順序地層疊的TiN 層65和W層66。在接觸孔57H中可以布置二極管電極67。此外，二極管電極67 的上表面可以低于層間絕緣層57的上表面。由此，二極管電極67可 以相對于二極管63 (D)自對準。但是，應當理解，二極管電極67可 以被省略。在接觸孔57H中可以布置下電極83'和核心圖形84'。下電極83' 可以被布置為覆蓋核心圖形84，的側(cè)壁和底部。下電極83'的上表面可 以形成為環(huán)形形狀。在另一實施例中，核心圖形84'可以被省略。在這 種實施例中，下電極83'可以形成柱形形狀。下電極83'可以與二極管 電極67的上表面接觸。但是，當二極管電極67被省略時，下電極83' 可以與二極管63 (D)的上表面接觸。下電極83'可以相對于二極管電 極67自對準。下電極83'的上表面可以低于層間絕緣層57的上表面。在下電極83 '和層間絕緣層57之間可以插入接觸隔片81 。由此，在接觸孔57H的側(cè)壁上。在下電極83'和二極 管電極67之間的接觸表面可以小于二極管電極67的上表面。下電極83'可以例如包括Ti層、TiSi層、TiN層、TiON層、TiW 層、TiAlN層、TiA10N層、TiSiN層、TiBN層、W層、WN層、WON 層、WSiN層、WBN層、WCN層、Si層、Ta層、TaSi層、TaN層、 TaON層、TaAlN層、TaSiN層、TaCN層、Mo層、MoN層、MoSiN 層、MoAlN層、NbN層、ZrSiN層、ZrAlN層、Ru層、CoSi層、NiSi 層、導電碳材料層、Cu層等等或其組合物。核心圖形84'可以例如包 括具有比下電極83'更高電阻的材料。此外，核心圖形84'可以包括諸 如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等或其組合物的絕緣材料。并且，核心 圖形84'可以包括具有相對于層間絕緣層57和接觸隔片81的蝕刻選擇 性的材料。此外，核心圖形84，和接觸隔片81可以包括基本上相同的 材料。在下電極83'上的擴展接觸孔76中可以布置相變圖形89' (Rp)。 相變圖形89' (Rp)的上表面可以低于層間絕緣層57的上表面。此外， 相變圖形89' (Rp)可以相對于下電極83'自對準和可以包括硫族化物 材料。例如，相變圖形89' (Rp)可以包括至少兩種化合物，該化合物 包括諸如Te、 Se、 Ge、 Sb、 Bi、 Pb、 Sn、 Ag、 As、 S、 Si、 P、 O和C 的元素。遮蓋圖形88可以被布置在相變圖形89' (Rp)和層間絕緣層57 之間以及可以覆蓋擴展接觸孔76的側(cè)壁。遮蓋圖形88可以例如包括 氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、金屬氧化物等等或其組合物。例如，遮 蓋圖形88可以包括順序地層疊的氧化鋁(AIO)層和氮化硅(SiN)層。在相變圖形89， (Rp)和下電極83'之間可以布置中間層85。中間 層85可以覆蓋下電極83'和核心圖形84'。此外，中間層85可以在遮 蓋圖形88和層間絕緣層57之間延伸。中間層85可以例如包括TiO、ZrO、導電碳材料等等或其組合物。下電極83'可以通過中間層85電連 接到相變圖形Rp和89'。但是，應當理解，中間層85可以被省略。在 這種實施例中，相變圖形89' (Rp)可以與下電極83'接觸。位線93 (BL)可以被布置在層間絕緣層57上以及也可以包括位 延伸93E。位延伸93E可以在相變圖形89' (Rp)上在擴展接觸孔76 中延伸。由此，位延伸93E可以相對于相變圖形89' (Rp)自對準。位 延伸93E可以與相變圖形89， (Rp)接觸以及可以用作上電極。在位延伸93E和層間絕緣層57之間可以設置遮蓋圖形88。中間 層85可以保持在遮蓋圖形88和層間絕緣層57之間。位線93 (BL)和位延伸93E可以包括順序地層疊的位阻擋金屬圖 形91和位導電圖形92。位導電圖形92可以例如包括Ti層、TiSi層、 TiN層、TiON層、TiW層、TiAlN層、TiA10N層、TiSiN層、TiBN 層、W層、WN層、WON層、WSiN層、WBN層、WCN層、Si層、 Ta層、TaSi層、TaN層、TaON層、TaAlN層、TaSiN層、TaCN層、 Mo層、MoN層、MoSiN層、MoAlN層、NbN層、ZrSiN層、ZrAlN 層、Ru層、CoSi層、NiSi層、導電碳材料層、Cu層等等或其組合物。 位阻擋金屬圖形91可以例如包括Ti層、TiN層、Ta層、TaN層等等 或其組合物。但是，應當理解，位阻擋金屬圖形91可以被省略。如圖所示，位延伸93E、相變圖形89' (Rp)、中間層85、下電 極83'和二極管電極67可以相對于二極管63(D)自對準。位線93(BL) 可以經(jīng)由位延伸93E、相變圖形89' (Rp)、中間層85、下電極83'、 二極管電極67以及二極管63 (D)電連接到字線55 (WL)。當位線93 (BL)和字線55 (WL)被選擇以及編程電流流過下電 極83'時，部分相變圖形89' (Rp)(下面稱為"相變體積89T")可以 轉(zhuǎn)換為充分的非晶態(tài)或充分的晶態(tài)。充分的非晶態(tài)中的相變體積89T具有高于充分的晶態(tài)中的相變體積89T的電阻率。因此，在讀模式中，通過檢測流過相變體積89T的電流，相變圖形89' (Rp)中存儲的數(shù)據(jù) 可以被判定為邏輯"1"或邏輯"0"。相變體積89T可以具有對應于下電極83'的上表面的尺寸和形狀。 當下電極83'的上表面形成為環(huán)形形狀時，相變體積89T也可以形成為 環(huán)形形狀。由此，相變體積89T的尺寸可以較低以及相變體積89T可 以僅僅利用少量編程電流就轉(zhuǎn)換為充分的非晶態(tài)或充分的晶態(tài)?，F(xiàn)在將參考圖2和12至16描述根據(jù)第二示例性實施例的制造半 導體存儲器件的示例性方法。參考圖2和12，在襯底51的預定區(qū)域中可以形成限定有源區(qū)52 的隔離層53。有源區(qū)52可以形成為線形。在有源區(qū)52中可以形成字 線55 (WL)。為了簡潔，將僅僅描述第一和第二示例性實施例之間的 差異。在具有字線55 (WL)和隔離層53的襯底51上可以形成下絕緣 層58。下絕緣層58可以例如包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等等或其 組合物。通過構圖下絕緣層58可以形成暴露字線WL和55的預定區(qū) 域的下接觸孔58H。在下接觸孔58H中可以順序地層疊第一和第二半導體圖形61和 62。第一和第二半導體圖形61和62可以構成二極管63 (D)。在下 接觸孔58H的下部區(qū)域中可以形成二極管63 (D)。在二極管63 (D) 上可以形成二極管電極67。 二極管電極67可以相對于二極管63 (D) 自對準。二極管電極67和下絕緣層58的上表面可以基本上共面。但是，應當理解，二極管電極67可以被省略。在這種實施例中， 第二半導體圖形62和下絕緣層58的上表面可以基本上共面。二極管電極67可以例如包括Ti層、TiSi層、TiN層、TiON層、 TiW層、TiAlN層、TiA10N層、TiSiN層、TiBN層、W層、WN層、 WON層、WSiN層、WBN層、WCN層、Si層、Ta層、TaSi層、TaN 層、TaON層、TaAlN層、TaSiN層、TaCN層、Mo層、MoN層、MoSiN 層、MoAlN層、NbN層、ZrSiN層、ZrAlN層、Ru層、CoSi層、NiSi 層、導電碳材料層、Cu層等等或其組合物。例如，二極管電極67可以 通過順序地層疊TiN層65和W層66來形成。在具有二極管電極67的襯底51上可以形成中間絕緣層71。中間 絕緣層71可以例如包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等等或其組合物。 可以通過構圖中間絕緣層71來形成暴露二極管電極67的中間接觸孔 75，。接觸隔片81可以形成在中間接觸孔75'的側(cè)壁上以及可以包括具 有相對于中間絕緣層71的刻蝕選擇性的材料。結(jié)果，由于接觸隔片81， 中間接觸孔75'可能變窄。通過中間接觸孔75'，可以部分地暴露二極 管電極67的上表面。當二極管電極67被省略時，通過中間接觸孔75' 可以部分地暴露二極管63 (D)的上表面。沿襯底51的表面可以形成下電極層83。下電極層83可以覆蓋中 間接觸孔75'中的二極管電極67，以及下電極層83可以形成為覆蓋接 觸隔片81和中間絕緣層71。下電極層83可以例如包括Ti層、TiSi層、TiN層、TiON層、TiW 層、TiAlN層、TiA10N層、TiSiN層、TiBN層、W層、WN層、WON 層、WSiN層、WBN層、WCN層、Si層、Ta層、TaSi層、TaN層、 TaON層、TaAlN層、TaSiN層、TaCN層、Mo層、MoN層、MoSiN 層、MoAlN層、NbN層、ZrSiN層、ZrAlN層、Ru層、CoSi層、NiSi 層、導電碳材料層、Cu層等等或其組合物。在下電極層83上可以形成填充中間接觸孔75'和覆蓋襯底51的上 表面的核心層84。結(jié)果，核心層84的底表面可以被下電極層83覆蓋。 核心層84可以包括具有高于下電極層83的電阻的材料。此外，核心 層8484可以包括諸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等或其組合物的絕緣 材料。同時，核心層84可以包括具有相對于中間絕緣層71和接觸隔 片81的蝕刻選擇性的材料。此外，核心層84和接觸隔片81可以包括 基本上相同的材料。為了便于描述，假定核心層84和接觸隔片81包 括基本上相同的材料。參考圖2和13，通過平整核心層84和下電極層83，在中間接觸 孔75'中可以形成核心圖形84'和下電極83'。下電極83'和核心圖形84' 可以使用例如CMP工藝、回蝕工藝或其組合來形成。例如，核心層84 和下電極層83可以使用其中中間絕緣層71是停止層的CMP工藝進行 平整。下電極83'可以覆蓋核心圖形84'的側(cè)壁和底部。下電極83'可以 與二極管電極67接觸。當二極管電極67被省略時，下電極83'可以與 二極管63 (D)接觸。下電極83'的暴露的上表面可以形成為環(huán)形形狀。 在下電極83'和二極管電極67之間的接觸表面可以小于二極管電極67 的上表面。在另一實施例中，核心圖形84'可以被省略。在此情況下， 下電極83'可以形成為柱形形狀。核心圖形84'、下電極83'、接觸隔片81和中間絕緣層71的上表 面可以基本上共面。在另一實施例中，下電極83'的上表面可以低于核 心圖形84'的上表面。參考圖2和14，在中間絕緣層71上可以形成覆蓋下電極83'和核 心圖形84'的中間層85A。中間層85A可以被構圖為沿平行于字線55 (WL)的方向延伸。由此，在中間層85A的兩側(cè)處可以暴露中間絕緣層71。中間層85A可以覆蓋核心圖形84'、下電極83'和接觸隔片81。 中間層85A可以例如包括TiO、 ZrO、導電碳材料等等或其組合。但是， 應當理解，中間層85A可以被省略。在具有中間層85A的襯底51上可以形成上絕緣層72。上絕緣層 72可以例如包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等等或其組合物?？梢酝?過構圖上絕緣層72來形成上接觸孔76'。通過上接觸孔76，可以暴露布 置在下電極83，和核心圖形84，上的中間層85A。當中間層85A被省略 時，在上接觸孔76'的底部處可以暴露下電極83'和核心圖形84'。上接 觸孔76'的直徑可以大于中間接觸孔75'的直徑。在上接觸孔76'的側(cè)壁上可以形成遮蓋圖形88'。遮蓋圖形88'可 以例如包括氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、金屬氧化物等等或其組合物。 例如，遮蓋圖形88'可以包括順序地層疊的氧化鋁(AIO)層86和氮化 硅(SiN)層87。通過形成覆蓋襯底51的上表面的遮蓋層，接著各向異性地刻蝕遮 蓋層直到在上接觸孔76'的底部處暴露中間層85A，可以形成遮蓋圖形 88，。參考圖2和15，相變圖形89， (Rp)可以形成為部分地填充上接 觸孔76，。相變圖形89， (Rp)的上表面可以低于上絕緣層72的上表面。 相變圖形89' (Rp)可以包括硫族化物材料。例如，相變圖形89' (Rp) 可以包括至少兩種化合物，該化合物包括諸如Te、 Se、 Ge、 Sb、 Bi、 Pb、 Sn、 Ag、 As、 S、 Si、 P、 O和C的元素。相變圖形89， (Rp)可 以與中間層85A接觸。參考圖2和16，位線93(BL)可以形成為接觸相變圖形89'(Rp)。 位線93 (BL)可以形成為在上絕緣層72上與字線55 (WL)交叉。位 線93 (BL)可以包括順序地層疊的位阻擋金屬圖形91和位導電圖形92。位導電圖形92可以例如包括Ti層、TiSi層、TiN層、TiON層、 TiW層、TiAlN層、TiA10N層、TiSiN層、TiBN層、W層、WN層、 WON層、WSiN層、WBN層、WCN層、Si層、Ta層、TaSi層、TaN 層、TaON層、TaAlN層、TaSiN層、TaCN層、Mo層、MoN層、MoSiN 層、MoAlN層、NbN層、ZrSiN層、ZrAlN層、Ru層、CoSi層、NiSi 層、導電碳材料層、Cu層等等或其組合物。位阻擋金屬圖形91可以例 如包括Ti層、TiN層、Ta層、TaN層等等或其組合物。但是，應當理 解，位阻擋金屬圖形91可以被省略。位線93 (BL)可以在上接觸孔76'中延伸。由此，在上接觸孔76' 中可以形成連接到位線93 (BL)的位延伸93E。位延伸93E可以與相 變圖形89' (Rp)接觸。位延伸93E可以相對于相變圖形89' (Rp)自 對準。位延伸93E可以用作上電極。如圖示例性地所示，由于位延伸93E的存在，相變圖形89'(Rp) 上的位線93(BL)的部分可以充分地厚于上絕緣層72上的位線93(BL) 的部分。由此，即使在位線93 (BL)的形成過程中發(fā)生由光刻引起的 對準誤差也可以防止對相變圖形89' (Rp)造成的損壞。現(xiàn)在將參考圖1、 2、 17A和17B描述根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施 例的半導體存儲器件及半導體存儲器件的操作。圖17A是沿圖2的線i-r的截面圖，以及圖17B是沿圖2的線n-ir的截面圖，兩者都圖示了根據(jù)上面關于圖12至16示例性地描述的工藝形成的半導體存儲器件。 因此，下面將僅僅簡要論述圖17A和17B所示的半導體存儲器件。參考圖1、 2、 17A和17B，半導體存儲器件可以包括相對于相變 圖形89， (Rp)自對準的位延伸93E。位線93 (BL)可以經(jīng)由位延伸 93E、相變圖形89' (Rp)、中間層85A、下電極83'、 二極管電極67以及二極管63 (D)電連接到字線55 (WL)。當位線93 (BL)和字線55 (WL)被選擇，以及編程電流流過下 電極83'時，部分相變圖形89' (Rp)(下面稱為"相變體積89T")可 以轉(zhuǎn)變?yōu)槌浞值姆蔷B(tài)或充分的晶態(tài)。充分的非晶態(tài)中的相變體積89T 具有高于充分的晶態(tài)中的相變體積89T的電阻率。因此，在讀模式中， 通過檢測流過相變體積89T的電流，相變圖形89' (Rp)中存儲的數(shù)據(jù) 可以被判定為邏輯"1"或邏輯"0"。相變體積89T可以具有對應于下電極83'的上表面的尺寸和形狀。 當下電極83'的上表面形成為環(huán)形形狀時，相變體積89T也可以形成為 環(huán)形形狀。由此，相變體積89T的尺寸可以較低以及相變體積89T僅 僅利用少量編程電流可以轉(zhuǎn)變?yōu)槌浞值姆蔷B(tài)或充分的晶態(tài)。現(xiàn)在將參考圖2和18描述根據(jù)第三示例性實施例制造半導體存儲 器件的示例性方法和相關的半導體存儲器件。參考圖2和18，根據(jù)第三示例性實施例的半導體存儲器件可以包 括襯底51、隔離層53、字線55 (WL)、下絕緣層58、下接觸孔58H、 二極管63(D)以及二極管電極67，可以利用參考圖12描述的相同方 法形成。但是，應當理解，二極管電極67可以被省略。在這種實施例 中，二極管63 (D)和下絕緣層58的上表面可以基本上共面。在具有二極管電極67的襯底51上可以形成上絕緣層73。通過構 圖上絕緣層73可以形成暴露二極管電極67的上接觸孔75。在上接觸 孔75的側(cè)壁上可以形成接觸隔片81'。在上接觸孔75中可以形成下電極83'和核心圖形84'。下電極83' 可以形成為覆蓋核心圖形84'的側(cè)壁和底部。下電極83'可以與二極管 電極67接觸。下電極83'的上表面可以形成為環(huán)形形狀。下電極83'的上表面可以低于上絕緣層73的上表面。在下電極83'上可以形成部分地填充上接觸孔75的相變圖形89， (Rp)。相變圖形89， (Rp)的 上表面可以低于上絕緣層73的上表面。相變圖形89' (Rp)可以包括 硫族化物材料。相變圖形89' (Rp)可以與下電極83'和核心圖形84' 接觸。相變圖形Rp和89'可以相對于下電極83'自對準。接著，可以使用各向同性刻蝕工序部分地去除接觸隔片81'。由此， 接觸隔片81'的上表面可以與相變圖形89' (Rp)的上表面基本上共面 或低于相變圖形89' (Rp)的上表面。接下來，可以形成與相變圖形89' (Rp)接觸的位線93 (BL)。 位線93 (BL)可以包括順序地層疊的位阻擋金屬圖形91和位導電圖 形92。位線93 (BL)可以在上接觸孔75中延伸。由此，在上接觸孔75 中可以形成連接到位線93 (BL)的位延伸93E。位延伸93E可以與相 變圖形89' (Rp)接觸。位延伸93E可以相對于相變圖形89， (Rp)自 對準。位延伸93E可以用作上電極。如圖示例性地所示，由于位延伸93E，布置在相變圖形89' (Rp) 上的位線93 (BL)的部分可以充分地厚于布置在上絕緣層73上的位 線93 (BL)的部分。由此，即使在位線93 (BL)的形成過程中發(fā)生 由光刻引起的對準誤差，也可以防止對相變圖形89' (Rp)造成的損壞。如上所述，相變圖形89' (Rp)和位延伸93E可以相對于下電極 83，自對準。位線93 (BL)可以經(jīng)由位延伸93E、相變圖形89， (Rp)、 下電極83'、 二極管電極67以及二極管63(D)電連接到字線55(WL)。當位線93 (BL)和字線55 (WL)被選擇，以及編程電流流過下 電極83'時，部分相變圖形89' (Rp)(下面稱為"相變體積89T")可以轉(zhuǎn)換為充分的非晶態(tài)或充分的晶態(tài)。相變體積89T可以具有對應于下電極83，的上表面的尺寸和形狀。當下電極83，的上表面形成為環(huán) 形形狀時，相變體積89T也可以形成為環(huán)形形狀。由此，相變體積89T 的尺寸可以較低，以及相變體積89T可以僅僅利用少量編程電流轉(zhuǎn)變 為充分的非晶態(tài)或充分的晶態(tài)。現(xiàn)在將參考圖2和19描述根據(jù)第四示例性實施例制造半導體存儲 器件的示例性方法和相關的半導體存儲器件。參考圖2和19，根據(jù)第四示例性實施例的半導體存儲器件可以包 括襯底51、隔離層53、字線55 (WL)、下絕緣層58、下接觸孔58H、 二極管63(D)以及二極管電極67，可以由參考圖12所示的相同方法 形成。在具有二極管電極67的襯底51上可以形成上絕緣層73。通過構 圖上絕緣層73，可以形成暴露二極管電極67的上接觸孔75。在上接 觸孔75的側(cè)壁上可以形成接觸隔片81。下電極83P可以形成為部分地 填充上接觸孔75。下電極83P可以與二極管電極67接觸。下電極83P 可以形成為具有柱形形狀。下電極83P的上表面可以低于上絕緣層73 的上表面。在下電極83P上可以形成部分地填充上接觸孔75的相變圖形89， (Rp)。相變圖形89' (Rp)的上表面可以低于上絕緣層73的上表面， 可以包括硫族化物材料層，以及可以與下電極83P接觸。接著，可以使用各向同性刻蝕工序部分地去除接觸隔片81。由此， 接觸隔片81的上表面可以基本上與相變圖形89， (Rp)的上表面共面 或低于相變圖形89' (Rp)的上表面。接下來，位線93 (BL)可以形成為與相變圖形89' (Rp)接觸。位線93 (BL)可以包括順序地層疊的位阻擋金屬圖形91和位導電圖 形92。位線93 (BL)可以在上接觸孔75中延伸。由此，在上接觸孔75 中可以形成連接到位線93 (BL)的位延伸93E。位延伸93E可以與相 變圖形89' (Rp)接觸。位延伸93E可以相對于相變圖形89' (Rp)自 對準。位延伸93E可以用作上電極。如圖示例性地所示，由于位延伸93E，布置在相變圖形89' (Rp) 上的位線93 (BL)的部分可以充分地厚于布置在上絕緣層73上的位 線93 (BL)的部分。由此，即使在位線93 (BL)的形成過程中發(fā)生 由光刻引起的對準誤差，也可以防止對相變圖形89' (Rp)造成的損壞。如上所述，相變圖形89' (Rp)和位延伸93E可以相對于下電極 83P自對準。位線93 (BL)可以經(jīng)由位延伸93E、相變圖形89， (Rp)、 下電極83P、二極管電極67以及二極管63(D)電連接到字線55(WL)。當位線93 (BL)和字線55 (WL)被選擇，以及編程電流流過下 電極83P時，部分相變圖形89' (Rp)(下面稱為"相變體積89T") 可以轉(zhuǎn)變?yōu)槌浞值姆蔷B(tài)或充分的晶態(tài)。相變體積89T可以具有對應 于下電極83P的上表面的尺寸和形狀。圖20圖示了根據(jù)第五示例性實施例的半導體存儲器件的單元陣 列區(qū)的一部分的等效電路圖。圖21是圖示根據(jù)第五示例性實施例的半 導體存儲器件及其制造方法的截面圖。參考圖20，根據(jù)第五示例性實施例的半導體存儲器件可以包括在 列方向中互相平行布置的位線BL、在行方向中互相平行布置的字線 WL、多個相變圖形Rp以及多個晶體管Ta。位線BL可以與字線WL交叉。相變圖形Rp可以被布置在位線 BL和字線WL互相交叉的區(qū)域處。每個相變圖形Rp可以被串聯(lián)連接 到相應晶體管Ta的相應源/漏區(qū)。此外，每個相變圖形Rp可以與相應 位線BL接觸。每個晶體管Ta可以與相應字線WL接觸。晶體管Ta 可以用作存取器件。但是，應當理解，晶體管Ta可以被省略。在另一 實施例中，該存取器件可以是二極管。參考圖21，在襯底51中可以形成限定有源區(qū)52的隔離層53。在 有源區(qū)52上可以形成字線159 (WL)。在鄰近于字線159 (WL)兩 側(cè)的有源區(qū)52中可以形成源區(qū)和漏區(qū)156。下絕緣層157可以形成為 覆蓋襯底51和字線159 (WL)。字線159 (WL)、有源區(qū)52以及源 區(qū)和漏區(qū)156可以構成圖20所示的晶體管Ta。在下絕緣層157中分別可以形成第一和第二栓塞161和165。在 第一栓塞161上可以形成漏極焊盤163，以及在第二栓塞165上可以形 成源極線167。下絕緣層157、漏極焊盤163以及源極線167的上表面 可以基本上共面。漏極焊盤163可以經(jīng)由延伸貫穿下絕緣層157的第 一栓塞161電連接到源區(qū)和漏區(qū)156之一。源極線167可以經(jīng)由延伸 貫穿下絕緣層157的第二栓塞165電連接到源區(qū)和漏區(qū)156的另一個。在下絕緣層157上可以形成上絕緣層73。通過構圖上絕緣層73， 可以形成暴露漏極焊盤163的接觸孔75。在接觸孔75的側(cè)壁上可以形 成接觸隔片81。在接觸孔75中可以形成下電極83'和核心圖形84'。下 電極83'可以被形成為覆蓋核心圖形84'的側(cè)壁和底部。下電極83'可以 與漏極焊盤163接觸。下電極83'的上表面可以形成為環(huán)形形狀。下電 極83，的上表面可以低于上絕緣層73的上表面。在下電極83，和核心圖形84'的形成過程中，接觸隔片81也可以被 刻蝕以向下凹陷。由此，接觸隔片81可以保持在下電極83'和層間絕 緣層57之間。通過各向異性地刻蝕暴露于接觸孔75的部分上絕緣層73，在下電極83'上可以形成擴展接觸孔76。擴展接觸孔76的直徑可以大于接 觸孔75的直徑。擴展接觸孔76可以相對于接觸孔75自對準。在擴展 接觸孔76中可以暴露核心圖形84'、下電極83'和接觸隔片81的上表 面。核心圖形84，、下電極83'以及接觸隔片81的上表面可以基本上共 面。在具有擴展接觸孔76的襯底51上可以形成中間層85。中間層85 可以形成為覆蓋擴展接觸孔76的內(nèi)壁，以及可以覆蓋下電極83'和核 心圖形84'。在擴展接觸孔76的側(cè)壁上可以形成覆蓋中間層85的遮蓋 圖形88。在下電極83，上可以形成部分填充擴展接觸孔76的相變圖形89' (Rp)。相變圖形89' (Rp)的上表面可以低于上絕緣層73的上表面。 相變圖形89' (Rp)可以包括硫族化物材料。相變圖形89' (Rp)可以 與中間層85接觸。相變圖形89' (Rp)可以相對于下電極83'自對準。位線93 (BL)可以形成為與相變圖形89' (Rp)接觸。位線93 (BL)可以包括順序地層疊的位阻擋金屬圖形91和位導電圖形92。 但是，應當理解，位阻擋金屬圖形91可以被省略。位線93 (BL)可以在擴展接觸孔76中延伸。由此，在擴展接觸 孔76中可以形成連接到位線93 (BL)的位延伸39E。位延伸93E可 以與相變圖形89'(Rp)接觸。位延伸93E可以相對于相變圖形89'(Rp) 自對準。位延伸93E可以用作上電極。如上面示例性地描述，相變圖形89' (Rp)和位延伸93E可以相 對于下電極83，自對準。位線93 (BL)可以經(jīng)由位延伸93E、相變圖 形89， (Rp)、中間層85、下電極83，、漏極焊盤163以及第一栓塞161電連接到源區(qū)和漏區(qū)156之一。當位線93 (BL)和字線159 (WL)被選擇，以及編程電流流過 下電極83'時，部分相變圖形89' (Rp)(下面稱為"相變體積89T") 可以轉(zhuǎn)變?yōu)槌浞值姆蔷B(tài)或充分的晶態(tài)。相變體積89T可以具有對應 于下電極83'的上表面的尺寸和形狀。圖22是圖示根據(jù)第六示例性實施例的半導體存儲器件的單元陣 列區(qū)的一部分的等效電路圖。圖23是圖示根據(jù)第六示例性實施例的半 導體存儲器件及其制造方法的截面圖。參考圖22，根據(jù)該第六示例性實施例的半導體存儲器件可以包括 在列方向中互相平行布置的位線BL、在行方向中互相平行布置的字線 WL以及多個相變圖形Rp。位線BL可以被布置為與字線WL交叉。相變圖形Rp可以被布置 在位線BL和字線WL互相交叉的區(qū)域處。每個相變圖形Rp的一端可 以被連接到相應位線BL，以及每個相變圖形Rp的另一端可以被連接 到相應字線WL。參考圖23，在襯底51上可以形成下絕緣層57。在下絕緣層57中 可以形成字線255 (WL)。字線255 (WL)可以包括導電互連。字線 255 (WL)和下絕緣層57的上表面可以基本上共面。上絕緣層73可以形成為覆蓋下絕緣層57和字線255 (WL)。通 過構圖上絕緣層73，可以形成部分地暴露字線255 (WL)的接觸孔75。 在接觸孔75的側(cè)壁上可以形成接觸隔片81。在接觸孔75中可以形成下電極83'和核心圖形84'。下電極83'可 以被形成為覆蓋核心圖形84'的側(cè)壁和底部。下電極83'可以與字線255(WL)接觸。下電極83'的上表面可以形成為環(huán)形形狀。下電極83' 的上表面可以低于上絕緣層73的上表面。在一個實施例中，在形成下電極83'和核心圖形84'的同時，接觸 隔片81可以向下凹陷(例如刻蝕)。在這種實施例中，接觸隔片81 可以保持在下電極83'和層間絕緣層57之間。通過各向異性地刻蝕被接觸孔75暴露的部分上絕緣層73，可以 在下電極83'上形成擴展接觸孔76。擴展接觸孔76的直徑可以大于接 觸孔75的直徑。擴展接觸孔76可以相對于接觸孔75自對準。在擴展 接觸孔76中可以暴露核心圖形84'、下電極83'和接觸隔片81的上表 面。核心圖形84'、下電極83'以及接觸隔片81的上表面可以基本上共 面。在具有擴展接觸孔76的襯底51上可以形成中間層85。中間層85 可以形成為覆蓋擴展接觸孔76的內(nèi)壁。中間層85可以覆蓋下電極83' 和核心圖形84，。在擴展接觸孔76的側(cè)壁上可以形成覆蓋中間層85的 遮蓋圖形88。在下電極83上可以形成部分地填充擴展接觸孔76的相變圖形89' (Rp)。相變圖形89， (Rp)的上表面可以低于上絕緣層73的上表面。 相變圖形89' (Rp)可以包括硫族化物材料。相變圖形89' (Rp)可以 與中間層85接觸。相變圖形89' (Rp)可以相對于下電極83'自對準。位線93 (BL)可以形成為與相變圖形89' (Rp)接觸。位線93 (BL)可以包括順序地層疊的位阻擋金屬圖形91和位導電圖形92。 但是，應當理解，位阻擋金屬圖形91可以被省略。位線93 (BL)可以在擴展接觸孔76中延伸。由此，在擴展接觸 孔76中可以形成連接到位線93 (BL)的位延伸93E。位延伸93E可以與相變圖形89'(Rp)接觸。位延伸93E可以相對于相變圖形89'(Rp) 自對準。位延伸93E可以用作上電極。如上所述，相變圖形89， (Rp)和位延伸93E可以相對于下電極 83，自對準。位線89， (BL)可以經(jīng)由位延伸93E、相變圖形89， (Rp)、 中間層85以及下電極83'電連接到字線255 (WL)。當位線93 (BL)和字線255 (WL)被選擇，以及編程電流流過 下電極83'時，部分相變圖形89' (Rp)(下面稱為"相變體積89T") 可以轉(zhuǎn)變?yōu)槌浞值姆蔷B(tài)或充分的晶態(tài)。相變體積89T可以具有對應 于下電極83，的上表面的尺寸和形狀。圖24是釆用半導體存儲器件的電子系統(tǒng)300的一個實施例的示意 性框圖。參考圖24，電子系統(tǒng)300可以包括相變存儲器件303和電連接到 相變存儲器件303的微處理器305。相變存儲器件303可以包括上面關 于圖1至23的任意一個示例性地描述的一個或多個半導體存儲器件。在筆記本式電腦、數(shù)字照相機、移動電話等等內(nèi)可以引入電子系 統(tǒng)300。在一個實施例中，微處理器305和相變存儲器件303可以被安 裝在板上，以及相變存儲器件303可以用作用于操作微處理器305的 數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。電子系統(tǒng)300可以通過輸入/輸出單元307與諸如個人電腦或計算 機網(wǎng)絡的其它電子系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。輸入/輸出單元307可以提供數(shù)據(jù)到 計算機的外圍總線、高速數(shù)據(jù)傳輸線或無線傳輸/接收天線。除微處理 器305和相變存儲器件303之間的數(shù)據(jù)通信之外，可以使用公共總線 結(jié)構來執(zhí)行微處理器305和輸入/輸出單元307之間的數(shù)據(jù)通信。根據(jù)上面示例性地描述的實施例，位線的位延伸相對于相變圖形 自對準以及位線跨越層間絕緣層。在層間絕緣層中限定的接觸孔中可 以順序地層疊相變圖形和位延伸。因此，布置在相變圖形上的位線的 部分可以充分地厚于布置在層間絕緣層上的位線的部分。由此，即使 在位線形成過程中發(fā)生由光刻引起的對準誤差，也可以防止對相變圖 形造成的損壞。因此，可以實現(xiàn)有利于高集成度和適合于防止對相變 圖形造成損壞的半導體存儲器件。在下面的段落中是本發(fā)明的某些示例性實施例的非限制性論述。在一個方面，某些實施例的目的是制造半導體存儲器件的方法。 該方法包括在襯底上形成具有接觸孔的層間絕緣層。形成部分地填充 該接觸孔的相變圖形。形成包括自對準到相變圖形的位延伸和跨越層 間絕緣層的位線。該位延伸與相變圖形接觸。在本發(fā)明的某些實施例中，可以形成填充接觸孔的相變材料層。 通過回蝕該相變材料層以凹陷低于層間絕緣層的上表面，可以形成相變圖形。相變圖形可以由選自由Te、 Se、 Ge、 Sb、 Bi、 Pb、 Sn、 Ag、 As、 S、 Si、 P、 O和C構成的組的至少兩種化合物形成。在另一實施例中，可以形成覆蓋相變圖形、接觸孔的側(cè)壁以及層 間絕緣層的位阻擋金屬層。在位阻擋金屬層上可以形成完全填充該接 觸孔和覆蓋層間絕緣層的位導電層。相變圖形上的位導電層可以厚于 層間絕緣層上的位導電層。在另一實施例中，在相變圖形的形成之前，可以通過刻蝕層間絕 緣層來擴展接觸孔。在擴展接觸孔的側(cè)壁上可以形成遮蓋圖形。在形 成該遮蓋圖形之前，可以在該擴展接觸孔中形成隔層。隔層可以由選 自由TiO、 ZrO和導電碳族組成的組的一種構成。在另一實施例中，在形成相變圖形之前，可以在相變圖形下面的 接觸孔中形成下電極。在另一實施例中，可以形成覆蓋接觸孔的側(cè)壁和底部的下導電層。 在下導電層上可以形成填充接觸孔的核心層。通過回蝕下導電層和核 心層，可以形成該下電極。核心層可以由具有比下導電層更高的電阻 的材料層形成。在另一實施例中，在形成下電極之前，可以在接觸孔的側(cè)壁上形 成接觸隔片。在另一實施例中，在形成下電極之前，可以在襯底上形成字線。 在下電極和字線之間的接觸孔中可以形成二極管。在二極管和下電極之間可以形成二極管電極。二極管電極可以由選自由Ti層、TiSi層、 TiN層、TiON層、TiW層、TiAlN層、TiA10N層、TiSiN層、TiBN 層、W層、WN層、WON層、WSiN層、WBN層、WCN層、Si層、 Ta層、TaSi層、TaN層、TaON層、TaAlN層、TaSiN層、TaCN層、 Mo層、MoN層、MoSiN層、MoAlN層、NbN層、ZrSiN層、ZrAlN 層、Ru層、CoSi層、NiSi層、導電碳材料層、Cu層及其組合物組成 的組的一種材料形成。此外，某些實施例的目的是制造半導體存儲器件的另一方法。該 方法包括在襯底上形成具有中間接觸孔的中間絕緣層。在中間接觸孔 中形成下電極。形成覆蓋下電極和中間絕緣層的上絕緣層。形成穿過 下電極上的上絕緣層的上接觸孔。形成部分地填充上接觸孔的相變圖 形。形成包括自對準到相變圖形和跨越上絕緣層的位延伸的位線。該 位延伸與相變圖形接觸。在某些實施例中，可以形成覆蓋中間接觸孔的側(cè)壁和底部以及中 間絕緣層的下導電層。在下導電層上可以形成核心層。通過平整該下導電層和核心層，可以形成下電極。在形成下電極之前，可以在中間 接觸孔的側(cè)壁上形成接觸隔片。在另一實施例中，在形成上絕緣層之前，可以形成覆蓋下電極的 中間層。在再一實施例中，在形成下電極之前，在襯底上形成字線。在該 字線上可以形成二極管。在二極管和下電極之間可以形成二極管電極。在另一實施例中，在形成相變圖形之前，可以在上接觸孔的側(cè)壁 上形成遮蓋圖形。在另一實施例中，可以形成填充上接觸孔的相變材料層。通過回 蝕相變材料層以凹陷低于上絕緣層的上表面，可以形成相變圖形。在另一實施例中，可以形成覆蓋相變圖形、上接觸孔的側(cè)壁以及 上絕緣層的位阻擋金屬層。在位阻擋金屬層上可以形成完全填充上接 觸孔和覆蓋上絕緣層的位導電層。相變圖形上的位導電層可以厚于上 絕緣層上的位導電層。該位線可以通過部分地去除位導電層和位阻擋 金屬層來形成。此外，某些實施例的目的是一種半導體存儲器件。該器件包括布 置在襯底上的層間絕緣層。在層間絕緣層中布置接觸孔。設置部分地 填充該接觸孔的相變圖形。設置包括自對準到相變圖形和跨越層間絕 緣層的位延伸的位線。該位延伸與相變圖形接觸。在某些實施例中，該位延伸可以在相變圖形上的接觸孔中延伸。 該相變圖形上的位線可以厚于層間絕緣層上的位線?？梢栽O置布置在 相變圖形和層間絕緣層之間并在位延伸和層間絕緣層之間延伸的遮蓋 圖形。在另一實施例中，可以在相變圖形下面的接觸孔中布置下電極。 相變圖形可以相對于下電極自對準。在另一實施例中，可以在相變圖形下面的接觸孔中設置核心圖形。 在此情況下，下電極可以被布置為覆蓋核心圖形的側(cè)壁和底部。在下 電極和層間絕緣層之間可以布置接觸隔片。在另一實施例中，可以在襯底上設置字線。在字線和下電極之間 可以布置二極管。在二極管和下電極之間可以布置二極管電極。該下 電極可以相對于二極管自對準。在另一實施例中，可以在相變圖形和下電極之間布置中間層。在另一實施例中，可以設置電連接到下電極的晶體管。此外，某些實施例的目的是一種采用半導體存儲器件的電子系統(tǒng)。 該電子系統(tǒng)包括微處理器、與微處理器執(zhí)行數(shù)據(jù)通信的輸入/輸出單元 以及與微處理器執(zhí)行數(shù)據(jù)通信的半導體存儲器件。該半導體存儲器件 包括襯底上布置的層間絕緣層。在層間絕緣層中布置接觸孔。設置部 分地填充該接觸孔的相變圖形。設置包括自對準到相變圖形和跨越層 間絕緣層的位延伸的位線。該位延伸與相變圖形接觸。在某些實施例中，該位延伸可以在相變圖形上的接觸孔中延伸。 該相變圖形上的位線可以厚于層間絕緣層上的位線。在此已經(jīng)公開了本發(fā)明的示例性實施例，盡管使用了具體的術語， 這些術語在一般性和描述性的意義上進行解釋而不意圖限制。由此， 所屬領域的普通技術人員應當明白，在不脫離如下述權利要求所闡述 的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以在形式上和細節(jié)上進行各種改變。
權利要求
1.一種制造半導體存儲器件的方法，包括在襯底上形成具有多個接觸孔的層間絕緣層；形成多個相變圖形，其中該多個相變圖形的每個相變圖形部分地填充所述多個接觸孔的相應一個接觸孔；以及在所述層間絕緣層上方形成位線，該位線包括相對于所述相變圖形自對準并接觸所述相變圖形的位延伸。
2. 根據(jù)權利要求l所述的方法，其中形成所述相變圖形包括 形成填充所述接觸孔的相變材料層；以及回蝕所述相變材料層，使得所述相變圖形的上表面低于所述層間 絕緣層的上表面。
3. 根據(jù)權利要求l所述的方法，其中，所述相變圖形包括從Te、 Se、 Ge、 Sb、 Bi、 Pb、 Sn、 Ag、 As、 S、 Si、 P、 O和C選擇的至少兩 種化合物。
4. 根據(jù)權利要求l所述的方法，其中形成所述位線包括-形成覆蓋所述相變圖形、所述接觸孔的側(cè)壁以及所述層間絕緣層的位阻擋金屬層；在所述位阻擋金屬層上形成完全填充所述接觸孔并覆蓋所述層間 絕緣層的位導電層，其中，所述相變圖形上方的所述位導電層的部分 厚于在所述層間絕緣層上方的所述位導電層的部分；以及部分地去除所述位導電層和所述位阻擋金屬層。
5. 根據(jù)權利要求l所述的方法，還包括在形成所述相變圖形之前，刻蝕暴露于所述接觸孔的部分所述層 間絕緣層，以形成擴展接觸孔，以及在所述擴展接觸孔的側(cè)壁上形成 遮蓋圖形。
6. 根據(jù)權利要求5所述的方法，還包括-在形成所述遮蓋圖形之前，在所述擴展接觸孔中形成中間層。
7. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，所述中間層包括TiO、ZrO、導電碳族材料或其組合物。
8. 根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括-在形成所述相變圖形之前，在所述接觸孔中形成下電極。
9. 根據(jù)權利要求8所述的方法，其中，形成所述下電極包括 形成覆蓋所述接觸孔的側(cè)壁和底部的下導電層； 在所述下導電層上形成填充所述接觸孔的核心層；以及 回蝕所述下導電層和所述核心層。
10. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其中，所述核心層包括具有高 于所述下導電層的電阻的材料。
11. 根據(jù)權利要求8所述的方法，還包括在形成所述下電極之前，在所述接觸孔的所述側(cè)壁上形成接觸隔片。
12. 根據(jù)權利要求8所述的方法，還包括 在所述襯底上形成字線；在所述字線上的所述接觸孔中形成二極管；以及 在所述二極管上形成所述下電極。
13. 根據(jù)權利要求12所述的方法，還包括在所述二極管上形成二極管電極；以及 在所述二極管電極上形成所述下電極。
14. 根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，所述二極管電極包括Ti、TiSi、窗、TiON、 TiW、 TiAlN、 TiA謂、TiSiN、 TiBN、 W、 WN、 WON、 WSiN、 WBN、 WCN、 Si、 Ta、 TaSi、 TaN、 TaON、 TaAlN、 TaSiN、 TaCN、 Mo、 MoN、 MoSiN、 MoAlN、 NbN、 ZrSiN、 ZrAlN、 Ru、 CoSi、 NiSi、導電碳材料、Cu或其組合物。
15. —種制造半導體存儲器件的方法，包括 在襯底上形成具有中間接觸孔的中間絕緣層； 在所述中間接觸孔中形成下電極-, 形成覆蓋所述下電極和所述中間絕緣層的上絕緣層； 在所述下電極上形成穿過所述上絕緣層的上接觸孔； 形成部分地填充所述上接觸孔的相變圖形；以及 在所述上絕緣層上方形成位線，該位線包括相對于所述相變圖形自對準并接觸所述相變圖形的位延伸。
16. 根據(jù)權利要求15所述的方法，其中形成所述下電極包括 形成覆蓋所述中間接觸孔的側(cè)壁和底部以及所述中間絕緣層的下導電層；在所述下導電層上形成核心層；以及 平整所述下導電層和所述核心層。
17. 根據(jù)權利要求15所述的方法，還包括在形成所述下電極之前，在所述中間接觸孔的所述側(cè)壁上形成接 觸隔片。
18. 根據(jù)權利要求15所述的方法，還包括在形成所述上絕緣層之前，形成覆蓋所述下電極的上表面的中間層。
19. 根據(jù)權利要求15所述的方法，還包括在形成所述下電極之前，在所述襯底上形成字線和在所述字線上形成二極管。
20. 根據(jù)權利要求19所述的方法，還包括 在所述二極管上形成二極管電極；以及 在所述二極管電極上形成所述下電極。
21. 根據(jù)權利要求15所述的方法，還包括在形成所述相變圖形之前，在所述上接觸孔的側(cè)壁上形成遮蓋圖形。
22. 根據(jù)權利要求15所述的方法，其中形成所述相變圖形包括-形成填充所述上接觸孔的相變材料層；以及回蝕所述相變材料層，使得所述相變圖形的上表面低于所述上絕 緣層的上表面。
23. 根據(jù)權利要求22所述的方法，其中形成所述位線包括-形成覆蓋所述相變圖形、所述上接觸孔的側(cè)壁以及所述上絕緣層的位阻擋金屬層；在所述位阻擋金屬層上形成完全填充所述上接觸孔并覆蓋所述上 絕緣層的位導電層，其中在所述相變圖形上方的所述位導電層的部分 厚于在所述上絕緣層上方的所述位導電層的部分；以及部分地去除所述位導電層和所述位阻擋金屬層。
全文摘要
提供一種具有自對準電極的半導體存儲器件的制造方法。在襯底上形成具有接觸孔的層間絕緣層。形成部分地填充該接觸孔的相變圖形。形成包括自對準到相變圖形并跨越層間絕緣層的位延伸的位線。該位延伸可以在相變圖形上的接觸孔中延伸。該位延伸與相變圖形接觸。
文檔編號H01L27/24GK101325179SQ20081009318
公開日2008年12月17日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權日2007年5月9日
發(fā)明者吳在熙, 孔晙赫, 樸哉炫, 李廣宇, 金楨仁 申請人:三星電子株式會社