开关元件、及形成和使用开关元件的方法技术

本公开涉及一种开关元件，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。本公开涉及一种形成开关元件的方法和使用开关元件的方法。本公开能够减小FEOL中用于形成有源元件的面积，从而使得图像传感器中用于像素单元的面积增大。

【技术实现步骤摘要】
开关元件、及形成和使用开关元件的方法
本公开涉及半导体
，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。
技术介绍
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(frontendofline，FEOL)中形成。如果能在后段制程(backendofline，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。
技术实现思路
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，所公开的专利技术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，开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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.根据权利要求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.根据权利要求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.根据权利要求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.根据权利要求1所述的开关元件，其特征在于，所述金属为铜。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王月，金子贵昭，黄晓橹，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32