这些操作或步骤所示的顺序不应被解释为本发明的限制。例如，某些操作或步骤可以按不同顺序进行及/或与其它步骤同时进行。此外，并非必须执行所有绘示的步骤才能实现本发明的实施方式。此外，在此所述的每一个操作或步骤可以包括数个子步骤或动作。
[0040]实施方式1
[0041]在图1A的操作10中，形成第一导电接触结构贯穿第一介电层。图2A绘示本发明某些实施方式在执行操作10的上视示意图，图2B绘示图2A中沿线段A-A’的剖面示意图。如图2A及图2B所示，在第一介电层111中形成第一导电接触结构120，第一导电接触结构120贯穿第一介电层111。
[0042]在某些实施方式中，第一介电层111可形成于一半导体基材(未绘示)上，半导体基材可包括掺杂或未掺杂的硅晶圆、或半导体上绝缘体(SOI)基材、或类似的半导体材料。在某些实施中，主动元件包括N型金属氧化物半导体(NM0S)元件、P型金属氧化物半导体(PM0S)元件或互补式金属氧化物半导体(CMOS)元件或类似的元件。在某些实施方式中，主动元件包括栅极、源极区域和漏极区域。在某些实施例中，半导体基材还包括至少一个浅沟渠隔离结构，用以隔离两个主动元件之间的漏极区域。
[0043]在某些实施例中，第一介电层111可以是任何适合的介电材料，例如氮化硅、氧化硅、掺杂的硅玻璃等介电材料，第一介电层111也可以由低介电系数的介电材料所形成，例如磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)、氟硅玻璃(FSG)、碳化硅材料、或上述的组合或类似材料。
[0044]在某些实施例中，第一导电接触结构120可例如为包括钨(W)材料的金属通孔结构，第一导电接触结构120也可是其他的金属材料。
[0045]在操作20中，形成图案化加热材料层覆盖第一导电接触结构的顶面及部分的第一介电层。本发明提供多种具体的实施方式来实现操作20，图1C绘示本发明某些实施方式的进行操作20的详细步骤流程图，操作20包括步骤21、步骤22、步骤23及步骤24，图3A、3B、4A及4B绘示本实施方式的操作20在不同步骤阶段的上视及剖面示意图，其中图3A及图4A为上视示意图，图3B及图4B为沿线段A-A’的剖面示意图。虽然下文中利用一系列的步骤来说明在此揭露的方法或操作，但是这些步骤所示的顺序不应被解释为本发明的限制。例如，某些步骤可以按不同顺序进行及/或与其它步骤同时进行。此外，并非必须执行所有绘示的步骤才能实现本发明的实施方式。此外，在此所述的每一个步骤可以包括数个子步骤或动作。有多种方式可实现操作20，本发明的操作20不限于图1C绘示的步骤21、步骤22、步骤23及步骤24。
[0046]在图1C的步骤21中，形成加热材料层130’于第一导电接触结构120及第一介电层111上，如图3A及图3B所示。在某些实施方式中，使用毯覆式沉积技术在第一介电层111上形成加热材料层130’，例如物理气相沉积制程(PVD)、化学气相沉积制程(CVD)、等离子辅助化学气相(PECVD)、原子层沉积制程(ALD)及/或原子层化学气相沉积制程(ALCVD)等。在某些实施方式中，加热材料层130 ’可包括氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、钛(Ti)、铱(Ir)、β-钛(β-Ta)、氮化钨(WN)、钨(W)、铂(Pt)、或类似的材料或上述材料的组合。
[0047]在图1C的步骤22中，形成图案化遮罩141于加热材料层130’上，如图4A及图4B所示。图案化遮罩141是至少部分对应至第一导电接触结构120。
[0048]在图1C的步骤23中，如第4A及4B图所示，对加热材料层130’进行蚀刻，而将图案化遮罩141的图案移转至加热材料层130’，以形成图案化加热材料层130。图案化加热材料层130接触第一导电接触结构120的顶面120a。详细的说，图案化遮罩141可例如为正型光阻、非晶硅硬遮罩或其他适当的材料。图案化硬遮罩141和图案化加热材料层130具有实质上相同的上视图案。在本实施方式中，图案化加热材料层130的上视轮廓为四边形，如图4A所示。在某些实施方式中，图案化加热材料层130的厚度可为约2nm至约40nm，较佳约3nm至约20nm，更佳约5nm至约1 Onm。若图案化加热材料层130的厚度太厚，可能不利于最终产品的性能，但是当图案化加热材料层130的厚度太薄，可能导致后续制程的量率下降，下文将更详细叙述。
[0049]在图1C的步骤24中，移除图案化遮罩141。例如，当图案化遮罩141是光阻材料时，可使用去光阻液(striper)移除图案化遮罩141;当图案化遮罩141是非晶硅硬遮罩时，可利用适当的蚀刻制程来移除图案化遮罩141。在执行步骤21-24后，便完成图1A的操作20，SP-形成图案化加热材料层130覆盖第一导电接触结构120的顶面120a及部分的第一介电层111。
[0050]请回到图1A，在操作30中，形成第二介电层112覆盖图案化加热材料层130，如图5A及图5B所示。在某些实施方式中，第二介电层112还覆盖第一介电层111未被图案化加热材料层130覆盖的部分。在某些实施方式中，第二介电层112材料可例如为氮化硅、氧化硅、掺杂的硅玻璃等介电材料，第二介电层112也可以由低介电系数的介电材料所形成，例如磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)、氟硅玻璃(FSG)、碳化硅材料、或上述的组合或类似材料。
[0051 ]在图1A的操作40中，形成第一凹口 151贯穿第二介电层112及图案化加热材料层130，如图6A及图6B所示。第一凹口 151将图案化加热材料层130断开而形成第一加热元件131以及第二加热元件132，第一加热元件131位于第一导电接触结构120的顶面120a上。在某些实施方式中，先形成图案化遮罩142于第二介电层112上，图案化遮罩142具有一开口，此开口的至少一部分对应于图案化加热材料层130。然后，进行蚀刻制程，移除位于开口内的第二介电层112的部分以及图案化加热材料层130的部分，而形成第一凹口 151。在某些实施例中，蚀刻制程还移除一部分的第一介电层111，让第一凹口 151延伸至第一介电层111中。在多个实施方式中，形成第一凹口 151之后，移除图案化遮罩142。
[0052] 在图1A的操作50中，形成相变化元件160于第一凹口 151中，如图7A所示。举例而言，可先沉积一层相变化材料层在第二介电层112上，并且填满第一凹口 151;然后进行化学机械研磨，移除相变化材料层位在第二介电层112上方的部分，而得到填充在第一凹口 151中的相变化元件160。相变化元件160接触第一加热元件131的一边缘13 lb及第二加热元件132的一边缘132b。第一加热元件131从顶面120a横向延伸至超越顶面120的位置P。在某些实施方式中，第一加热元件131与第二加热元件132在与位置P实质上相同的一高度Η上横向延伸，且第二加热元件132与第一加热元件131间隔一间距S。图7Β绘示相变化元件160、第一加热元件131及第二加热元件132的相对关系的上视示意图。具体而言，相变化元件160配置于第一加热元件131与第二加热元件132之间的间距S中，相变化元件160包含第一侧壁160b以及第二侧壁160b’，分别接触第一加热元131件的边缘131b及第二加热元件132的边缘132b。在本实施方式中，第一加热元件131以及第二加热元件132的上视图案为矩形。
[0053]在某些实施方式中，相变化元件包括锗-锑-碲(GST)材料，例如Ge2Sb2Te5、GeiSbde^GeiSbde?或上述的组合或类似的材料。其他相变化材料可例如为GeTe、Sb2Te3、GaSb、InSb、Al-Te、Te-Sn-Se、Ge-Sb_Te、In-Sb-Te、Ge-Se-Ga、B1-Se_Sb、Ga_Se_Te、Sn-Sb-Te、In-Sb-Ge、Te-Ge-Sb-S、Te-Ge-Sn-O、Sb-Te-B1-Se、Te-Ge-Sn-Au、Pd-Te-Ge-Sn、In-Se-T1-Co、Ge-Sb-Te-Pd、Ag-1n-Sb-Te、Ge-Te-Sn-Pt、Ge-Te-Sn-N1、Ge-Te-Sn-Pd&Ge-Sb-Se-TeD
[0054]相变化元件160的厚度没有特别限制，仅需大于第一加热元件131及第二加热元件132的厚度即可，使相变化元件160与第一加热元件131的边缘131b及第二加热元件132的边缘132b有充分接触。相变化元件160会因为受热而发生相变化。在相变化记忆体运作中，电流从第一导电接触结构通过第一加热元件131及相变化元件160传导到第二加热元件132，第一加热元件131可将一部分电能转变成热量，所产生的热量促使相变化元件160发生相的改变，例如从非晶相(amorphous)转变成多晶相(polycrystalline)或晶相(crystalline)，或者从多晶相或晶相转变成非晶相。相变化元件160在不同的晶相具有不同的电阻值，经由侦测或读取相变化元件160的电阻值，便得以判断记忆体单元的数据型态。
[0055]在操作50之后，方法1可选择性地包含其他操作，例如图1B绘示的操作60、操作70以及操作80。
[0056]于操作60中，形成第三介电层113覆盖相变化元件160及第二介电层112，如图7A所示。第三介电层113可以是任何适合的介电材料，例如氮化硅、氧化硅、掺杂的硅玻璃等介电材料，第三介电层113也可以由低介电系数的介电材料所形成，例如磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)、氟硅玻璃(FSG)、碳化硅材料、或上述的组合或类似材料。
[0057]在操作60之后，执行操作70，请参考图8A及图8B，形成第二凹口152贯穿第三介电层113及第二介电层112，以暴露出第二加热元件132的一部分。举例而言，在操作70中，先形成图案化遮罩143于第二介电层112上，图案化遮罩143具有一开口对应于第二加热元件132。然后，进行蚀刻