开关元件、及形成和使用开关元件的方法与流程

本公开涉及半导体技术领域，具体来说，涉及一种开关元件、及形成和使用开关元件的方法。

背景技术：

现有技术中，图像传感器的有源元件(例如，开关元件)均是在前段制程(front end of line，FEOL)中形成。如果能在后段制程(back end of line，BEOL)中形成有源元件，例如，在金属互连层中形成有源元件，则能够减小FEOL中用于形成有源元件的面积，从而使得用于像素单元的面积增大。

因此，存在对新技术的需求。

技术实现要素：

本公开的一个目的是提供一种新的开关元件、及形成和使用开关元件的方法，使得能够在BEOL中形成开关元件。

根据本公开的第一方面，提供了一种开关元件，包括：金属区，所述金属区包括由金属形成的第一部分和由所述金属形成的第二部分；以及氧化区，所述氧化区由所述金属的氧化物形成，所述氧化区被构造为将所述第一部分和所述第二部分电隔离。

根据本公开的第二方面，提供了一种开关元件，包括：金属区，所述金属区包括由金属形成的第一部分和由所述金属形成的第二部分，所述第一部分和所述第二部分电连接，其中，所述第一部分中分布有所述金属的氧化物。

根据本公开的第三方面，提供了一种形成开关元件的方法，包括：形成金属区，所述金属区由金属形成；以及在所述金属区中形成氧化区，所述氧化区由所述金属的氧化物形成，所述氧化区被构造为将所述第一部分和所述第二部分电隔离。

根据本公开的第四方面，提供了一种形成开关元件的方法，包括：成金属区的第一部分，所述金属区由金属形成；在所述第一部分上形成氧化区，所述氧化区由所述金属的氧化物形成；以及在所述氧化区上形成所述金属区的第二部分，其中，所述氧化区被构造为将所述第一部分和所述第二部分电隔离。

根据本公开的第五方面，提供了一种使用开关元件的方法，所述开关元件包括：金属区，所述金属区包括由金属形成的第一部分和由所述金属形成的第二部分；以及氧化区，所述氧化区由所述金属的氧化物形成，所述氧化区被构造为将所述第一部分和所述第二部分电隔离，所述方法包括：对所述第一部分施加第一电压，并且对所述第二部分施加第二电压，其中，所述第一电压大于所述第二电压；当所述第一电压和所述第二电压被施加第一预定时间使得所述第一部分和所述第二部分电连接后，停止施加所述第一电压和所述第二电压，以使得所述开关元件处于导通状态。

根据本公开的第六方面，提供了一种使用开关元件的方法，所述开关元件包括：金属区，所述金属区包括由金属形成的第一部分和由所述金属形成的第二部分，所述第一部分和所述第二部分电连接，其中，所述第一部分中分布有所述金属的氧化物，所述方法包括：对所述第一部分施加第三电压，并且对所述第二部分施加第四电压，其中，所述第三电压小于所述第四电压；当所述第三电压和所述第四电压被施加第二预定时间使得所述第一部分和所述第二部分电隔离后，停止施加所述第三电压和所述第四电压，以使得所述开关元件处于关断状态。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是示意性地示出根据本公开的一个实施例的开关元件的结构的示意图。

图2是示意性地示出根据本公开的一个实施例的开关元件的结构的示意图。

图3是示意性地示出根据本公开的一个实施例的开关元件的结构的示意图。

图4是示意性地示出根据本公开的一个实施例的开关元件的结构的示意图。

图5是示意性地示出根据本公开的一个实施例的开关元件的结构的示意图。

图6是示意性地示出根据本公开的一个实施例的开关元件的结构的示意图。

图7至10是分别示出了在根据本公开一个示例性实施例来形成开关元件的一个方法示例的各个步骤处的开关元件的截面的示意图。

图11至14是分别示出了在根据本公开一个示例性实施例来使用开关元件的一个方法示例的各个步骤处的开关元件的截面的示意图。

注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的发明并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

在本公开中，对“一个实施例”、“一些实施例”的提及意味着结合该实施例描述的特征、结构或特性包含在本公开的至少一个实施例、至少一些实施例中。因此，短语“在一个实施例中”、“在一些实施例中”在本公开的各处的出现未必是指同一个或同一些实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以任何合适的组合和/或子组合来组合特征、结构或特性。

在一些实施例中，如图1、2所示，本公开的开关元件包括金属区和氧化区30。金属区由金属(例如Cu)形成，氧化区30由该金属的氧化物(例如CuO、Cu₂O)形成。其中，氧化区30位于金属区中，并将金属区分为相互电隔离的第一部分10和第二部分20。即第一部分10和第二部分20均由金属(例如Cu)形成。

在一些实施例中，如图1所示，氧化区30形成为U形，第一部分10位于U形的氧化区30之外，第二部分20位于U形的氧化区30之内。在另一些实施例中，如图2所示，氧化区30形成为沿水平方向延伸的层，第一部分10位于氧化区之下，第二部分20位于氧化区之上。

对于如图1、2所示的开关元件，当对其第一部分10施加第一电压V1、对第二部分20施加第二电压V2、且第一电压V1大于第二电压V2时，如图11所示，氧化区30中的氧离子O²-向第一部分10运动，使得氧化区30的部分或全部区域中的氧化物还原为金属(例如将氧化区30中的CuO和/或Cu₂O还原为Cu)，以使得第一部分10和第二部分20电连接，如图12所示，从而使得开关元件处于导通状态。

在一些实施例中，将开关元件构造为：当对其第一部分10施加第一电压V1、对第二部分20施加第二电压V2、且第一电压V1大于第二电压V2时，从第一部分10指向第二部分20的电场是向四周发散的(例如，可以将开关元件构造为：第一部分10与氧化区30接触的面积小于第二部分20与氧化区30接触的面积)，这使得氧化区30中的氧离子O²-向第一部分10运动的同时还向四周扩散，这样扩散到四周的氧离子O²-不会在第一部分10中再次形成阻止电荷流动的氧化物形成的层，从而更有利于开关元件的导通。

在一些实施例中，如图3、4所示，开关元件形成于图像传感器的金属互连层的第一金属间电介质层L1中，其金属区(即第一部分10和第二部分20)由BEOL中的第一金属间电介质层L1中的金属铜连线来形成，氧化区30由第一金属间电介质层L1中的金属铜的氧化物(包括CuO和Cu₂O)来形成。在第一金属间电介质层L1之上还形成有第二金属间电介质层L2，第二金属间电介质层L2中形成有互连接触件40(例如在金属互连通孔中填充的金属铜)，互连接触件40与第一部分10或第二部分20电接触(例如与位于金属区中的上部的第二部分20电接触)。除此之外第二金属间电介质层L2还可以形成有金属铜连线(未示出)。

在一些实施例中，如图3所示，形成在第一金属间电介质层L1中的开关元件为图1所示的开关元件。在另一些实施例中，如图4所示，形成在第二金属间电介质层L2中的开关元件为图2所示的开关元件。

在一些实施例中，如图5、6所示，开关元件也可以形成于图像传感器的金属互连层的第一金属间电介质层L1和第二金属间电介质层L2中，其中，第二金属间电介质层L2位于第一金属间电介质层L1之上。即第一金属间电介质层L1中形成有开关元件的一部分，第二金属间电介质层L2中形成有开关元件的另一部分。在一些实施例中，如图5所示，第一部分10和氧化区30位于第一金属间电介质层L1中，第二部分20位于第二金属间电介质层L2中，其中。在另一些实施例中，如图6所示，第一部分10位于第一金属间电介质层L1中，第二部分20和氧化区30位于第二金属间电介质层L2中。

在一些实施例中，如图12所示，本公开的开关元件包括金属区，金属区包括由金属(例如Cu)形成的第一部分10和由该金属形成的第二部分20，其中第一部分10和第二部分20电连接，并且，第一部分10中分布有该金属的氧化物(例如CuO、Cu₂O)。当对第一部分10施加第三电压V3、对第二部分20施加第四电压V4、且第三电压V3小于第四电压V4时，如图13所示，第一部分10中分布的氧化物中的氧离子O^2-向第二部分20的方向运动，使得氧离子O^2-与第一部分10和第二部分20的交界处的金属接合而形成氧化区30，氧化区30使得第一部分10和第二部分20电隔离，如图14所示，从而使得开关元件处于关断状态。

在一些实施例中，将开关元件构造为：当对其第一部分10施加第三电压V3、对第二部分20施加第四电压V4、且第三电压V3小于第四电压V4时，从第二部分20指向第一部分10的电场是向一个区域集中的(例如，可以将开关元件构造为：第一部分10与氧化区30接触的面积小于第二部分20与氧化区30接触的面积)，这使得分布在第一部分10中的氧离子O^2-向第二部分20运动的同时还向将要形成氧化区30的位置集中，这样更有利于开关元件的关断。

在本公开的开关元件中，氧化区30的厚度需要为适当的值才能更有助于开关元件的导通和关断。例如，如果氧化区30的厚度过大，则在施加第一电压V1和第二电压V2后，虽然氧化区30中的部分氧离子O^2-向第一部分10扩散，但仍有部分氧离子O^2-留在氧化区30中，这导致第一部分10和第二部分20不能实现电连接，从而导致开关元件无法导通。如果氧化区30的厚度过小，则不能够完全电隔离第一部分10和第二部分20，从而导致开关元件无法关断。在一些实施例中，氧化区30的至少一部分的厚度范围为5nm～20nm。针对不同厚度的氧化区30，在使用开关元件时施加的电压也不同。例如，当开关元件中的氧化区30的厚度为10nm时，施加在第一部分10和第二部分20的电压差为小于或等于3V就足以使得该开关元件导通和关断了；当开关元件中的氧化区30的厚度为20nm时，施加在第一部分10和第二部分20的电压差可以为大于10V。

下面结合图7至10来描述根据本公开的一些实施例的形成开关元件的方法。

在图像传感器的金属互连层的第一金属间电介质层L1中形成金属区50，金属区50由BEOL中的第一金属间电介质层L1中的金属铜连线形成，如图7所示。在第一金属间电介质层L1上形成第二金属间电介质层L2，并在第二金属间电介质层L2中形成通孔60，使得暴露出金属区50的上表面，如图8所示。

通过通孔60从金属区50的上表面对金属区50的一部分进行氧化处理，以将该部分形成中间区70，即中间区70由金属铜的氧化物(包括CuO和Cu₂O)形成。中间区70的深度小于金属区50的深度，金属区50中未被氧化的形成中间区70的部分即形成为第一部分10，如图9所示。其中，氧化处理可以是用氧气从金属区50的上表面对金属区50的一部分进行的，也可以是用氧等离子体从金属区50的上表面对金属区50的一部分进行的。用氧等离子体进行氧化处理，其处理温度比用氧气进行氧化处理的处理温度低，能够降低高温带来的不利影响。

通过通孔60从中间区70的上表面对中间区70的一部分进行去氧化处理，以将该部分还原成金属，即将中间区70中的部分金属铜的氧化物(包括CuO和Cu₂O)还原为金属铜，从而使得中间区70中被还原为金属的部分形成为第二部分20，中间区70中未被还原为金属的部分形成为氧化区30，氧化区30使得第一部分10和第二部分20电隔离，如图10所示。其中，去氧化处理是用氢气进行的。

在通过以上步骤形成第一部分10、第二部分20和氧化区30之后，在通孔60中填充导电材料(例如Cu)以形成互连接触件40，互连接触件40与第一部分10或第二部分20(例如与位于金属区中的上部的第二部分20)电接触。

虽然在以上描述中，图7至10是以图1或3中的开关元件为示意的，但本领域技术人员可以理解，以上结合图7至10描述的根据本公开的一些实施例的形成开关元件的方法可以适用于本公开中描述的其他开关元件。

在根据本公开的一些实施例的形成开关元件的方法中，可以不利用形成在位于第一金属间电介质层L1之上的第二金属间电介质层L2中的通孔60来来形成开关元件。在这些实施例中，本公开的形成开关元件的方法包括：

在图像传感器的金属互连层的第一金属间电介质层L1中形成金属区50，金属区50由BEOL中的第一金属间电介质层L1中的金属铜连线形成。

从金属区50的上表面对金属区50的一部分进行氧化处理，以将该部分形成中间区70，即中间区70由金属铜的氧化物(包括CuO和Cu₂O)形成。中间区70的深度小于金属区50的深度，金属区50中未被氧化的形成中间区70的部分即形成为第一部分10。其中，氧化处理可以是用氧气从金属区50的上表面对金属区50的一部分进行的，也可以是用氧等离子体从金属区50的上表面对金属区50的一部分进行的。用氧等离子体进行氧化处理，其处理温度比用氧气进行氧化处理的处理温度低，能够降低高温带来的不利影响。

从中间区70的上表面对中间区70的一部分进行去氧化处理，以将该部分还原成金属，即将中间区70中的部分金属铜的氧化物(包括CuO和Cu₂O)还原为金属铜，从而使得中间区70中被还原为金属的部分形成为第二部分20，中间区70中未被还原为金属的部分形成为氧化区30，氧化区30使得第一部分10和第二部分20电隔离。其中，去氧化处理是用氢气进行的。

通过以上步骤可以形成本公开的开关元件。如果该开关元件所位于的第一金属间电介质层L1上还存在第二金属间电介质层L2，则为了实现该开关元件与外部的连接，可以在第二金属间电介质层L2中形成通孔60，并在通孔60中填充导电材料(例如Cu)以形成互连接触件40，互连接触件40与第一部分10或第二部分20(例如与位于金属区中的上部的第二部分20)电接触。以上描述的根据本公开的一些实施例的形成开关元件的方法可以适用于本公开中描述的任何开关元件。

在根据本公开的一些实施例的形成开关元件的方法中，可以不使用上述方法中先氧化再还原的方法。在这些实施例中，本公开的形成开关元件的方法包括：形成金属区的第一部分10，第一部分10可以由金属铜形成；在第一部分10上形成氧化区30，氧化区由金属铜的氧化物(可以是CuO和/或Cu₂O)形成；以及在氧化区30上形成金属区的第二部分20，其中氧化区30使得第一部分10和第二部分20电隔离。

在一些实施例中，可以通过将第一部分10的上部区域进行氧化处理来形成氧化区30。氧化处理可以是用氧气从金属区50的上表面对金属区50的一部分进行的，也可以是用氧等离子体从金属区50的上表面对金属区50的一部分进行的。用氧等离子体进行氧化处理，其处理温度比用氧气进行氧化处理的处理温度低，能够降低高温带来的不利影响。在一些实施例中，可以通过沉积该金属的氧化物(可以是CuO和/或Cu₂O)，来在第一部分10上形成氧化区30。

在一些实施例中，本公开的形成开关元件的方法可以包括：在图像传感器的金属互连层的第一金属间电介质层L1中形成第一部分10；第一金属间电介质层L1中、且第一部分10上形成氧化区30，氧化区30的底面与第一部分10的顶面接触；以及在图像传感器的金属互连层的第二金属间电介质层L2(第二金属间电介质层L2位于第一金属间电介质层L1之上)中、且氧化区30上形成第二部分20，第二部分20的底面与氧化区30的顶面接触，并且氧化区30使得第一部分10和第二部分20电隔离。方法可以适用于本公开中例如图5所示的开关元件。

在一些实施例中，本公开的形成开关元件的方法可以包括：在图像传感器的金属互连层的第一金属间电介质层L1中形成第一部分10；在图像传感器的金属互连层的第二金属间电介质层L2中、且第一部分10上形成氧化区30，氧化区30的底面与第一部分10的顶面接触；以及在第二金属间电介质层L2(第二金属间电介质层L2位于第一金属间电介质层L1之上)中、且氧化区30上形成第二部分20，第二部分20的底面与氧化区30的顶面接触，并且氧化区30使得第一部分10和第二部分20电隔离。方法可以适用于本公开中例如图6所示的开关元件。

下面结合图11至14来描述根据本公开的一些实施例的使用开关元件的方法。

如图11所示，该开关元件包括：金属区，金属区包括由金属形成的第一部分10和由该金属形成的第二部分20；以及氧化区30，氧化区30由该金属的氧化物形成，其中氧化区30被构造为将第一部分10和第二部分20电隔离。在一些实施例中，使用开关元件的方法包括：对第一部分10施加(例如通过GND施加)第一电压V1，并且对第二部分20施加(例如通过VDD施加)第二电压V2，其中，第一电压V1大于第二电压V2；当第一电压V1和第二电压V2被施加第一预定时间使得第一部分10和第二部分20电连接后，停止施加第一电压V1和第二电压V2，以使得开关元件处于导通状态，如图12所示。

如前所述，对如图11所示的开关元件施加第一电压V1和第二电压V2之后，氧化区30中的氧离子O²-向第一部分10运动，使得氧化区30的部分或全部区域中的氧化物还原为金属(例如将氧化区30中的CuO和/或Cu₂O还原为Cu)，以使得第一部分10和第二部分20电连接，如图12所示，从而使得开关元件处于导通状态。此时停止施加第一电压V1和第二电压V2，开关元件保持在图12所示的导通状态。

如图13所示，该开关元件包括：金属区，金属区包括由金属形成的第一部分10和由该金属形成的第二部分20，第一部分10和第二部分20电连接，其中，第一部分10中分布(例如是零散地分布)有金属的氧化物(未示出)。在一些实施例中，使用开关元件的方法包括：对第一部分10施加(例如通过GND施加)第三电压V3，并且对第二部分20施加(例如通过VDD施加)第四电压V4，其中，第三电压V3小于第四电压V4；当第三电压V3和第四电压V4被施加第二预定时间使得第一部分10和第二部分20电隔离后，停止施加第三电压V3和第四电压V4，以使得开关元件处于关断状态，如图14所示。

如前所述，对如图13所示的开关元件施加第三电压V3和第四电压V4之后，第一部分10中分布的氧化物中的氧离子O²-向第二部分20的方向运动，使得氧离子O²-与第一部分10和第二部分20的交界处的金属接合而形成氧化区30，氧化区30使得第一部分10和第二部分20电隔离，如图14所示，从而使得开关元件处于关断状态。此时停止施加第三电压V3和第四电压V4，开关元件保持在图14所示的关断状态。

虽然本公开的实施例中以金属铜及其氧化物为例描述了开关元件，本领域技术人员可以理解，本公开的开关元件还可以是能够被氧化的其他的金属及其氧化物构成的，例如铝、金等，本领域技术人员可以根据实际应用进行选择。

虽然本公开的附图中仅以截面图的形式示意性地示出了开关元件的结构，本领域技术人员基于本公开记载的内容能够得到本公开所涉及的开关元件整体的结构和形成方法。

在说明书及权利要求中的词语“A或B”包括“A和B”以及“A或B”，而不是排他地仅包括“A”或者仅包括“B”，除非另有特别说明。

在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。

如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。

如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪音以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。

上述描述可以指示被“连接”或“耦合”在一起的元件或节点或特征。如在此所使用的，除非另外明确说明，“连接”意指一个元件/节点/特征与另一种元件/节点/特征在电学上、机械上、逻辑上或以其它方式直接地连接(或者直接通信)。类似地，除非另外明确说明，“耦合”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦合”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。

另外，仅仅为了参考的目的，还可以在下面描述中使用某种术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。

还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。

在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。

本领域技术人员应当意识到，在上述操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其他各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。

另外，本公开的实施方式还可以包括以下示例：

1.一种开关元件，其特征在于，包括：

金属区，所述金属区包括由金属形成的第一部分和由所述金属形成的第二部分；以及

氧化区，所述氧化区由所述金属的氧化物形成，所述氧化区被构造为将所述第一部分和所述第二部分电隔离。

2.根据1所述的开关元件，其特征在于，所述氧化区还被构造为：当对所述第一部分施加第一电压、对所述第二部分施加第二电压、且所述第一电压大于所述第二电压时，所述氧化区中的氧离子向所述第一部分运动，使得所述氧化区的部分或全部区域中的所述氧化物还原为所述金属，从而使得所述第一部分和所述第二部分电连接。

3.根据1所述的开关元件，其特征在于，所述氧化区形成为U形，所述第一部分位于所述U形的氧化区之外，所述第二部分位于所述U形的氧化区之内。

4.根据1所述的开关元件，其特征在于，所述氧化区形成为沿水平方向延伸的层，所述第一部分位于所述氧化区之下，所述第二部分位于所述氧化区之上。

5.根据1所述的开关元件，其特征在于，所述金属为铜。

6.根据1所述的开关元件，其特征在于，所述开关元件位于图像传感器的金属互连层的第一金属间电介质层中。

7.根据1所述的开关元件，其特征在于，所述第一部分和所述氧化区位于图像传感器的金属互连层的第一金属间电介质层中，所述第二部分位于所述图像传感器的所述金属互连层的第二金属间电介质层中，其中，所述第二金属间电介质层位于所述第一金属间电介质层之上。

8.根据1所述的开关元件，其特征在于，所述第一部分位于图像传感器的金属互连层的第一金属间电介质层中，所述第二部分和所述氧化区位于所述图像传感器的所述金属互连层的第二金属间电介质层中，其中，所述第二金属间电介质层位于所述第一金属间电介质层之上。

9.根据1所述的开关元件，其特征在于，所述氧化区的至少一部分的厚度的范围为5nm～20nm。

10.一种开关元件，其特征在于，包括：

金属区，所述金属区包括由金属形成的第一部分和由所述金属形成的第二部分，所述第一部分和所述第二部分电连接，

其中，所述第一部分中分布有所述金属的氧化物。

11.根据10所述的开关元件，其特征在于，当对所述第一部分施加第三电压、对所述第二部分施加第四电压、且所述第三电压小于所述第四电压时，所述第一部分中分布的所述氧化物中的氧离子向所述第二部分的方向运动，使得所述氧离子与所述第一部分和所述第二部分的交界处的金属接合而形成氧化区，所述氧化区使得所述第一部分和所述第二部分电隔离。

12.一种形成开关元件的方法，其特征在于，包括：

形成金属区，所述金属区由金属形成；以及

在所述金属区中形成氧化区，所述氧化区由所述金属的氧化物形成，所述氧化区被构造为将所述第一部分和所述第二部分电隔离。

13.根据12所述的方法，其特征在于，通过将所述金属区中的部分区域进行氧化处理，以在所述金属区中形成所述氧化区。

14.根据13所述的方法，其特征在于，通过对将要形成所述氧化区和所述第二部分的区域进行氧化处理，以将该区域形成为由所述金属的氧化物形成的中间区，再对将要形成所述第二部分的区域进行去氧化处理，以将该区域还原为由所述金属形成的所述第二部分，来实现将所述金属区中的部分区域进行氧化处理，以在所述金属区中形成所述氧化区。

15.根据13所述的方法，其特征在于，所述氧化处理是通过氧等离子体进行的。

16.根据14所述的方法，其特征在于，所述去氧化处理是通过氢气进行的。

17.根据12所述的方法，其特征在于，所述形成所述金属区包括：在图像传感器的金属互连层的第一金属间电介质层中形成所述金属区。

18.根据17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在形成所述氧化区之后，

在所述第一金属间电介质层上形成第二金属间电介质层；以及

在所述第二金属间电介质层中形成互连接触件，所述互连接触件与所述第一部分或所述第二部分电接触。

19.根据12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在形成所述金属区之后、且在形成所述氧化区之前，

在所述第一金属间电介质层上形成所述图像传感器的所述金属互连层的第二金属间电介质层；以及

在所述第二金属间电介质层中形成通孔，使得暴露出所述金属区的上表面，

其中，通过所述通孔在所述金属区中形成所述氧化区。

20.根据19所述的方法，其特征在于，通过所述通孔将所述金属区中的部分区域进行氧化处理，以在所述金属区中形成所述氧化区。

21.根据19所述的方法，其特征在于，通过所述通孔对将要形成所述氧化区和所述第二部分的区域进行氧化处理，以将该区域形成为由所述金属的氧化物形成的中间区，再通过所述通孔对所述将要形成所述第二部分的区域进行去氧化处理，以将该区域还原为由所述金属形成的所述第二部分，来实现将所述金属区中的部分区域进行氧化处理，以在所述金属区中形成所述氧化区。

22.根据19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在形成所述氧化区之后，在所述通孔中填充导电材料以形成互连接触件，所述互连接触件与所述第一部分或所述第二部分电接触。

23.根据12所述的方法，其特征在于，所述金属为铜。

24.一种形成开关元件的方法，其特征在于，包括：

形成金属区的第一部分，所述金属区由金属形成；

在所述第一部分上形成氧化区，所述氧化区由所述金属的氧化物形成；以及

在所述氧化区上形成所述金属区的第二部分，

其中，所述氧化区被构造为将所述第一部分和所述第二部分电隔离。

25.根据24所述的方法，其特征在于，通过将所述第一部分的上部区域进行氧化处理，以在所述第一部分上形成所述氧化区。

26.根据24所述的方法，其特征在于，

形成所述第一部分包括：在图像传感器的金属互连层的第一金属间电介质层中形成所述第一部分；

形成所述氧化区包括：在所述第一金属间电介质层中、且所述第一部分上形成所述氧化区，所述氧化区的底面与所述第一部分的顶面接触；以及

形成所述第二部分包括：在图像传感器的金属互连层的第二金属间电介质层中、且所述氧化区上形成所述第二部分，所述第二部分的底面与所述氧化区的顶面接触，

其中，所述第二金属间电介质层位于所述第一金属间电介质层之上。

27.根据24所述的方法，其特征在于，

形成所述第一部分包括：在图像传感器的金属互连层的第一金属间电介质层中形成所述第一部分；

形成所述氧化区包括：在图像传感器的金属互连层的第二金属间电介质层中、且所述第一部分上形成所述氧化区，所述氧化区的底面与所述第一部分的顶面接触；以及

形成所述第二部分包括：在所述第二金属间电介质层中、且所述氧化区上形成所述第二部分，所述第二部分的底面与所述氧化区的顶面接触，

其中，所述第二金属间电介质层位于所述第一金属间电介质层之上。

28.根据24所述的方法，其特征在于，所述金属为铜。

29.一种使用开关元件的方法，其特征在于，

所述开关元件包括：

金属区，所述金属区包括由金属形成的第一部分和由所述金属形成的第二部分；以及

氧化区，所述氧化区由所述金属的氧化物形成，所述氧化区被构造为将所述第一部分和所述第二部分电隔离，

所述方法包括：

对所述第一部分施加第一电压，并且对所述第二部分施加第二电压，其中，所述第一电压大于所述第二电压；

当所述第一电压和所述第二电压被施加第一预定时间使得所述第一部分和所述第二部分电连接后，停止施加所述第一电压和所述第二电压，以使得所述开关元件处于导通状态。

30.一种使用开关元件的方法，其特征在于，

所述开关元件包括：

金属区，所述金属区包括由金属形成的第一部分和由所述金属形成的第二部分，所述第一部分和所述第二部分电连接，

其中，所述第一部分中分布有所述金属的氧化物，

所述方法包括：

对所述第一部分施加第三电压，并且对所述第二部分施加第四电压，其中，所述第三电压小于所述第四电压；

当所述第三电压和所述第四电压被施加第二预定时间使得所述第一部分和所述第二部分电隔离后，停止施加所述第三电压和所述第四电压，以使得所述开关元件处于关断状态。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。