CN101504948B

CN101504948B - 中空尖笔状结构与包含其的装置及其制造方法

Info

Publication number: CN101504948B
Application number: CN2008100743564A
Authority: CN
Inventors: 陈维恕
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2008-02-05
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2028-02-05
Also published as: CN101504948A

Abstract

本发明公开了一种中空尖笔状结构及其制造方法，以及包含其的相变化存储装置、磁阻式动态随机存取存储装置、电阻式动态随机存取存储装置、场发射显示装置、多电子束直写光刻装置、高密度磁储存装置、原子力显微装置、光刻装置、光子晶体结构及其制造方法。该中空尖笔状结构包括：中空柱状间隔物，位于一基础层上；以及中空锥状间隔物，堆叠于该中空柱状间隔物上，其中该中空锥状间隔物、该中空柱状间隔物与该基础层间形成一空室，而该中空柱状间隔物与该中空锥状间隔物的壁面包括含硅的有机或无机材料。

Description

中空尖笔状结构与包含其的装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种存储器装置，而特别涉及一种中空尖笔状结构及其制造方法，以及包含其的装置及其制造方法。

背景技术

相变化存储器具有非挥发性、高读取信号、高密度、高擦写次数以及低工作电压/电流的特质、是相当有潜力的非挥发性存储器。其中提高存储单元密度、降低如写入电流(write current)与重置电流(reset current)等工作电流是重要的技术指标。

于相变化存储器内所采用的相变化材料至少可呈现两种固态，包括结晶态及非结晶态，一般是利用温度的改变来进行两态间的转换，由于非结晶态混乱的原子排列而具有较高的电阻，因此通过简单的电性量测即可轻易区分出相变化材料的结晶态与非结晶态。由于相变化材料的相转变为一种可逆反应，因此相变化材料用来当作存储器材料时，是通过非结晶态与结晶态两态之间的转换来进行存储，也就是说存储位(0、1)是利用两态间电阻的差异来区分。

请参照图1，部分显示了一种已知相变化存储单元结构的剖面情形。如图1所示，相变化存储单元结构包括硅基底10，其上设置有如铝或钨材料的底电极12。于底电极12上则设置有介电层14。介电层14的一部分内设置有加热电极16，于介电层14上则堆叠有图案化的相变化材料层20。图案化的相变化材料层20设置于介电层14上的另一介电层18内，而相变化材料层20的底面则部分接触加热电极16。于介电层18上则设置有另一介电层24。于介电层24内设置有顶电极22，顶电极22部分覆盖了介电层24且部分的顶电极22穿透了介电层24，因而接触了其下方的相变化材料层20。

于操作时，加热电极16将产生电流以加热介于相变化材料层20与加热电极16间的介面，进而视流经加热电极16的电流量与时间长短而使得相变化材料层20的一部分分(未显示)转变成非晶态相或结晶态相。

然而，为了提升相变化存储装置的应用价值，便需要进一步缩减相变化存储装置内存储单元的尺寸并提升单位面积内的相变化存储装置内存储单元的密度。然而，随着存储单元尺寸的缩减，意味着存储单元的工作电流需随存储单元密度的提升与尺寸的缩小等趋势而进一步的缩减。

因此，因应上述的存储单元尺寸缩减趋势，如图1所示的已知相变化存储单元结构可能遭遇以下缺点，即其于操作模式时由于需要极大的写入电流(writing current)与重置电流(reset current)以成功地转变相变化材料的相态，因此为了于缩减存储单元尺寸时亦能降低重置电流与写入电流以产生相变反应，所使用的方法之一即为降低加热电极16与相变化材料层20的接触面积，即通过降低加热电极16的直径D₀所达成，进而维持或提高其介面间的电流密度。然而，加热电极16的直径D₀仍受限于目前光刻工艺的能力，进而使得其缩小程度为的受限，故无法进一步降低写入电流与重置电流等工作电流，如此将不利于其相变化存储单元结构的微缩。因此，便需要一种相变化存储装置及其制造方法，以解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种相变化存储装置、其制造方法及其应用的中空尖笔状结构。

依据本发明的一实施例，一种中空尖笔状结构，包括：

中空柱状间隔物，位于一基础层上；以及中空锥状间隔物，堆叠于该中空柱状间隔物上，其中该中空锥状间隔物、该中空柱状间隔物与该基础结构间形成一空室，而该中空柱状间隔物与该中空锥状间隔物的壁面包括含硅的有机或无机材料。

依据本发明的另一实施例，一种中空尖笔状结构的制造方法，包括：

提供一基础层；坦覆地形成一阻剂层于该基础层上，该阻剂层不含硅；定义该阻剂层以于该阻剂层内形成开口，该开口露出该基础层的一部分以及该阻剂层的侧壁；顺应地形成一间隔物层于该阻剂层的顶面上、该阻剂层中为该开口所露出的该侧壁上以及为该开口所露出的该基础层的该部的表面上，其中该间隔物层含硅；施行一热工艺，以回流该阻剂层并封闭该开口，并将该间隔物层分为第一部与第二部，其中该间隔物层的该第一部覆盖该阻剂层的该顶面，而该间隔物层的该第二部则埋设该阻剂层内并结合该基础层而形成一空室；以及依序去除该间隔物层的该第一部以及该第一阻剂层，以露出该基础层以及由该间隔物层的该第二部结合该基础层所形成的该空室，其中该间隔物层的该第二部包括位于该基础层上一中空柱状间隔物以及堆叠于该中空柱状间隔物上的中空锥状间隔物且具有中空尖笔状的剖面。

依据本发明的另一实施例，一种相变化存储装置，包括：

前述的中空尖笔状结构，其中该基础层为第一导电层；第二导电层，顺应地形成于该中空尖笔状结构的表面上并形成于邻近该中空尖笔状结构的部分该第一导电层上；第一介电层，部分覆盖该第二导电层上并露出覆盖该中空尖笔状结构的该中空锥状间隔物的尖端处的该第二导电层；相变化材料层，形成于该第一介电层上并接触覆盖该中空尖笔状结构的该中空锥状间隔物的该尖端处的该第二导电层；以及第三导电层，形成于该相变化材料层上。

依据本发明的又一实施例，一种相变化存储装置，包括：

第一导电层；多个实心柱状物，位于该第一导电层之上，其中该实心柱状住包括含硅的有机或无机材料；相变化材料层，顺应地形成于该实心柱状物的表面上；第二导电层，分别位于该相变化材料层的顶面上；第一介电层，设置于该实心柱状物之间并覆盖该第一导电层以及部分的该第二导电层；以及第三导电层，形成于第一介电层之上并穿透该第一介电层而接触该第二导电层。

依据本发明的另一实施例，一种相变化存储装置的制造方法，包括：

提供多个前述的中空尖笔状结构，其中该中空尖笔状结构共用一基础层且该基础层为第一导电层；顺应地形成第二导电层以覆盖该中空尖笔状结构与该第一导电层；形成第一介电层，以覆盖该第二导电层并提供大体平坦的表面；蚀刻该第一介电层，部分露出分别覆盖该中空尖笔状结构内该中空锥状间隔物的尖端处的该第二导电层；形成一相变化材料层于该第一介电层上并覆盖为该第一介电层所部分露出的该中空尖笔状结构内该中空锥状间隔物的该尖端处的该第二导电层；于该中空尖笔状结构之间的该相变化材料层、该第一介电层、该第二导电层分别形成开口并图案化该相变化材料层、该第一介电层与该第二导电层，进而形成多个存储单元结构，该开口分别部分露出该第一导电层的一部分。上述存储单元结构分别包括：图案化的第二导电层，顺应地形成于该中空尖笔状结构的表面上并形成于邻近该中空尖笔状结构的部分该第一导电层上；图案化的第一介电层，部分覆盖该图案化的第二导电层上并露出覆盖该中空尖笔状结构的该中空锥状间隔物的该尖端处的该第二导电层；以及一图案化的相变化材料层，形成于该第一介电层上并接触覆盖该中空尖笔状结构的该中空锥状间隔物的该尖端处的该第二导电层。接着形成第二介电层于该图案化的相变化材料层上并填入该开口内；形成多个引线孔于该第二介电层中，以分别露出该存储单元结构内的该图案化的相变化材料层的一部分；以及形成第三导电层于该第二介电层上，分别填入于该引线孔之一内且覆盖为该引线孔所露出的该图案化的相变化材料层的该部。

依据本发明的又一实施例，一种磁阻式动态随机存取存储装置，包括：

前述的中空尖笔状结构，其中该基础层为第一导电层；第二导电层，顺应地形成于该中空尖笔状结构的表面上并形成于邻近该中空尖笔状结构的部分该第一导电层上；第一介电层，部分覆盖该第二导电层上并露出覆盖该中空尖笔状结构的该中空锥状间隔物的尖端处的该第二导电层；堆叠结构，位于该第一介电层上，包括依序堆叠形成于该第一介电层上的自由层、分隔层以及钉扎层，其中该自由层包覆了为该第一介电层所露出的覆盖该中空尖笔状结构的该中空锥状间隔物的该尖端处的该第二导电层；以及第三导电层，形成于该堆叠结构上。

依据本发明的又一实施例，一种电阻式动态随机存取存储装置，包括：

前述的中空尖笔状结构，其中该基础层为第一导电层；第二导电层，顺应地形成于该中空尖笔状结构的表面上并形成于邻近该中空尖笔状结构的部分该第一导电层上；第一介电层，部分覆盖该第二导电层上并露出覆盖该中空尖笔状结构的该中空锥状间隔物的尖端处的该第二导电层；金属氧化物层，位于该第一介电层上，其中该金属氧化物层包覆了为该第一介电层所露出的覆盖该中空尖笔状结构的该中空锥状间隔物的该尖端处的该第二导电层；以及第三导电层，形成于该金属氧化物层上。

依据本发明的又一实施例，一种场发射显示器，包括：

多个前述的中空尖笔状结构，其中该中空尖笔状结构共用一基础层且该基础层为位于第一基板上的阴极层；导电层，顺应地覆盖该中空尖笔状结构的表面上及该阴极层上，其中该中空尖笔状结构上的该导电层为相互电性隔绝；第二基板，相对该第一基板而设置，其上形成有阳极层；以及多个荧光层，设置于该阳极层上，且大体对准分别于为该导电层所覆盖的该中空尖笔状结构之一。

依据本发明的又一实施例，一种多电子束直写光刻装置，包括：

多个前述的中空尖笔状结构，其中该中空尖笔状结构共用一基础层且该基础层为位于支撑基板上的半导体层；以及导电层，顺应地覆盖该中空尖笔状结构的表面上及该半导体层上，其中该中空尖笔状结构及该半导体层上的该导电层为相互电性隔绝。

依据本发明的又一实施例，一种高密度磁储存装置，包括：

探针层；悬臂，连结于该探针层；前述的中空尖笔状结构，位于该悬臂的一端上，其中该基础层为该悬臂；以及导电层，顺应地覆盖该悬臂及该中空尖笔状结构的表面上，其中为该导电层所覆盖的该中空尖笔状结构为写入构件。

依据本发明的又一实施例，一种原子力显微装置，包括：

Z轴方向的位置感应器；悬臂，连结于该Z轴方向的位置感应器；前述的中空尖笔状结构，形成于该悬臂的一端，其中该基础层为该悬臂；膜层，顺应地覆盖该悬臂及该中空尖笔状结构的表面上，其中该膜层的材料选自于由SiO_x、SiN_x及钨所组成的族群；X-Y轴方向的位置感测器；以及基板，设置于该X-Y轴方向的位置感测器之上；其中为该膜层所覆盖的该中空尖笔状结构为一探针，以量测置放于该基板上的待测物的表面轮廓。

依据本发明的又一实施例，一种光刻装置，包括：

Z轴方向的位置感应器；悬臂，连结于该Z轴方向的位置感应器；前述的中空尖笔状结构，形成于该悬臂的一端，其中该基础层为该悬臂；一膜层，顺应地覆盖该悬臂及该中空尖笔状结构的表面上，其中该膜层的材料选自由W/ZrO_x、W、LaB₆、Pt及Au所组成的族群；X-Y轴方向的位置感测器；基板，设置于该X-Y轴方向的位置感测器之上，其上形成有一阻剂层；电源，其中该电源的正端电性连结于该基板，而该电源的负端电性连结于该膜层；其中为该膜层所覆盖的该中空尖笔状结构为曝光构件，以图案化该阻剂层。

依据本发明的又一实施例，一种光子晶格结构，包括：

基板；多个前述的中空尖笔状结构设置于上述基板上，这些中空尖笔状结构之间具有一大体接近的间距，且这些中空尖笔状结构的壁面包括含硅的有机或无机材料。

为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合所附图示，作详细说明如下：

附图说明

图1为一剖面图，显示一已知相变化装置存储单元的结构；

图2～6为一系列示意图，显示依据本发明一实施例的笔状结构的制造方法；

图7-11为一系列示意图，显示依据本发明一实施例的相变化存储装置的制造方法；

图12为一示意图，显示依据本发明一实施例的磁阻式动态随机存取存储装置；

图13为一示意图，显示依据本发明一实施例的电阻式动态随机存取存储装置；

图14为一示意图，显示依据本发明一实施例的场发射显示装置；

图15为一示意图，显示依据本发明一实施例的多电子束直写光刻装置；

图16为一示意图，显示依据本发明一实施例的高密度磁储存装置；

图17为一示意图，显示依据本发明一实施例的原子力显微装置；

图18为一示意图，显示依据本发明一实施例的光刻装置；

图19-25为一系列示意图，显示依据本发明另一实施例的相变化存储装置的制造方法；

图26为上视示意图，显示依据本发明一实施例的光子晶体结构；以及

图27为一示意图，显示了沿图26内线段27-27的剖面情形。

附图标记说明

10～硅基底； 12～底电极；

14～介电层； 16～加热电极；

18～介电层； 20～相变化材料层；

22～顶电极； 24～介电层；

D₀～加热电极的直径； 100～基础层；

102、1002～阻剂层； 102a、1002a～经曝光的阻剂层；

104、1050～电子束； 106、1004～间隔物层；

106a～间隔物层的第一部； 106b～间隔物层的第二部；

108～热工艺； 110～中空尖笔状结构；

110a～中空尖笔状结构的第一部； 110b～中空尖笔状结构的第二部；

200、202、1110、1112～导电层； 202a～经图案化的导电层；

204、1008～平坦层； 206、1006～相变化材料层；

208、1114～层间介电层； 210、1116～引线孔；

212、1118～导电层； 212a、1118a～图案化的导电层；

300、302～导电层； 301、310～介电层；

304～自由层； 306～分隔层；

308～钉扎层； 312～电极层；

400～介电层； 402、404～导电层；

406、410～介电层； 408～金属氧化物层；

412～电极层； 500～第一基板；

502～阴极； 504～导电层；

506～绝缘层； 510～第二基板；

512～阳极； 514～图案化的荧光层；

520～电磁场； 600～支撑基板；

602～半导体层； 604～导电层；

650～晶片； 660～阻剂层；

670～电磁场； 700～探针层；

702～悬臂； 704～导电层；

800～原子力显微装置； 802～激光源；

804～光电感硬器； 810～激光光束；

820～Z轴方向的位置感应器； 824～悬臂；

826～膜层； 840～X-Y轴方向的位置感测器；

842～基板； 844～待测物；

900～光刻装置； 846～阻剂层；

860、862～导线； 850～电源；

1200～光子晶格结构； 1202～中空尖笔状结构的尖端；

1210/1210’～中空尖笔状结构； OP1、OP2、OP3、OP4～开口；

G～空室； A～气室；

D～中空尖笔状结构的直径；

D₁～中空尖笔状结构的第一部的直径；

D₂～为平坦层所露出的导电层部分的直径；

P₁～中空尖笔状结构间的间距；

P₂～相变化存储单元结构间的间距；

P₃、P₄、P₅～相邻的中空尖笔状结构的间距；

H₁～中空尖笔状结构的第二部的高；

H₂～中空尖笔状结构的第一部的高；

T～平坦层1008距相变化材料层1006顶面的厚度。

具体实施方式

本发明的较佳实施方式将配合图2至27作详细叙述如下，其中图2-6为一系列示意图，用以显示依据本发明一实施例的中空尖笔状结构的制造方法；而图7-11则为一系列示意图，用以显示依据本发明一实施例的相变化存储装置的制造方法；而图12-18、图26与图27则为一系列示意图，分别显示依据本发明的多个实施例的电子装置、制造系统及光子晶格结构，其分别应用如图6所示的中空尖笔状结构，而图19-25为一系列示意图，显示依据本发明另一实施例的相变化存储装置的制造方法。

请参照图2，首先提供基础层100，例如是导电层、绝缘层或基底的一部分。接着于基础层100上涂布阻剂层102，阻剂层102的材料为不含硅的阻剂材料，例如为用于电子束(E-beam)或离子束(Ion-beam)方式曝光的断键型阻剂(chain scission resist)或用于深紫外线(DUV)方式曝光的化学放大型阻剂(chemically amplified resist，CAR)，并视后续采用的光刻曝光技术而采用适当的阻剂材料。在此，阻剂层102的材料例如是适用于电子束曝光的ZEP-520A阻剂(由ZEON公司产制)，但不以上述阻剂材料为限，亦可为其他阻剂材料。阻剂层102的厚度约介于500～10000埃。

请参照图3，接着采用电子束104直写部分的阻剂层102以进行曝光，进而于阻剂层102内形成多个经曝光部102a，这些经曝光部分别形成并穿透阻剂层102。值得注意的是，当阻剂层102采用其他类型的阻剂材料时，其所应用的曝光方式则不以电子束104为限，亦可为如深紫外线(DUV)的其他曝光光源。

请参照图4，接着施行显影程序(未显示)，以去除位于阻剂层102内的经曝光部102a，因而于阻剂层102内形成多个开口OP1，这些开口OP1分别露出其下方的基础层100的一部分。接着，于大体2000rpm的转速下旋转涂布间隔物层106，以于阻剂层102的表面以及位于开口OP1内的阻剂层102的侧壁上形成间隔物层106。在此，间隔物层106亦顺应地覆盖为各开口OP1所露出的基础层100的表面。间隔物层106的材料为经稀释的含硅材料，例如为含硅的有机或无机材料，在此是以经过甲基异丁基酮(Methyl isobutylketone，MIBK)稀释的含氢硅酸盐(hydrogen silsesquioxane，HSQ)材料为例，其中间隔物层106中的甲基异丁基酮与含氢硅酸盐材料比例需高于3∶1，以利间隔物层106的形成，且间隔物层106的厚度优选地不大于25纳米。

请参照图5，接着于介于140℃～200℃温度下将如图4所示的结构施行热工艺108，以回流(reflow)阻剂层102并封口先前形成于阻剂层102内的开口OP1。如图5所示，于热工艺108施行之后，间隔物层106便分成形成于阻剂层102表面的第一部106a以及埋设于阻剂层102内的第二部106b。此时，先前开口OP1于封口后亦形成了具有大体笔状外型的空室G，且其表面为间隔物层的第二部106b所覆盖并密封的。

请参照图6，接着施行干法蚀刻工艺(未显示)，采用含六氟乙烷(C₂F₆)的等离子体，以先行去除间隔物层106的第一部106a并露出阻剂层102。接着，进行另一干法蚀刻工艺(未显示)，采用含氧气的等离子体，以完全去除阻剂层102，因而于基础层100上留下多个中空尖笔状结构110。

如图6所示，这些中空尖笔状结构110分别由间隔物层106的第二部106b经包覆空室G所形成，其大体区分为两个部分，一为大体中空柱状物的第一部110b，第一部110b具有固定直径D₁以及大体圆形的上视情形(未显示)，以及位于第一部110b上为大体中空锥状物的第二部110a，第二部110a则具有由下至上微缩的直径以及大体圆形的上视情形(未显示)。于图6内的多个中空尖笔状结构110绘示为具有等间距P的设置情形，而中空尖笔状结构110的第一部110b的直径D₁约介于300～2000埃，而位于上方的第二部110a的尖锥则具有小于100埃的最小上视直径，而中空尖笔状结构110的第一部110b的高H₂与第二部110a的高H₁间的比例则约介于1∶1～4∶1。

如图6所示的中空尖笔状结构110适用于制备电子产品的构件的使用，例如是作为存储器装置中的接触结构、如场发射显示装置或类似电子束光刻装置中的电子发射结构以及原子力显微镜装置中的扫描构件，以下便通过多个实施例以说明如图6所示的中空尖笔状结构110的应用。

请参照图7-11所示的一系列剖面图，显示依据本发明一实施例的相变化存储装置的制造方法。在此，相变化存储装置中采用了如图6所示的中空尖笔状结构。

请参照图7，首先提供导电层200，例如是钨化钛材料的导电层。于导电层200下方可更形成有其他膜层或基底，而为了简化图示的目的，在此仅绘示出导电层200。接着于导电层200上形成多个如图6所示的中空尖笔状结构110，这些中空尖笔状结构110的形成方法如图2-6所示的工艺。接着顺应地形成导电层202，其材料例如为氮化钛或氮化钽，以分别覆盖中空尖笔状结构110的表面与导电层200的表面。

请参照图8，接着形成介电层204，其厚度约介于3000～4000埃，其材料例如是未经稀释的含氢硅酸盐(HSQ)材料，其形成方法例如是旋转涂布法，以坦覆地覆盖导电层202以及各中空尖笔状结构110并大体形成平坦表面。当使用旋转涂布法形成介电层204时，其转速范围为介于2000～6000rpm，优选地介于2000～3000rpm。接着施行蚀刻工艺(未显示)，例如是采用高度稀释(稀释比例为氢氟酸∶水≥1∶100以上)的氢氟酸溶液的湿法蚀刻工艺，以部分去除介电层204并部分露出覆盖于各中空尖笔状结构110的第二部110b上导电层202。此时，为介电层204所露出的导电层202大体具有直径D₂，其可通过控制蚀刻工艺的施行时间以及蚀刻工艺中所使用的氢氟酸溶液浓度所控制，此直径D₂优选地介于5～80纳米，藉以减少导电层202与后续形成的构件间的接触面积。在此，于介电层204形成之前可选择性形成一顺应的介电氧化物层(未显示)于导电层202以及各中空尖笔状结构110之上，以避免介电层204形成时造成中空尖笔结构110的倒塌情形。上述介电氧化物层的形成方法例如为等离子体增强型化学气相沉积法(Plasma Enhanced CVD)或高密度等离子体化学气相沉积法(High Density Plasma CVD)。另外，上述蚀刻工艺亦可先采用具有相对高蚀刻率的干法蚀刻回蚀(Etch Back)去除较厚的大部分介电层204的厚度后(残留的介电层的顶面距中空尖笔状结构110的尖端处的导电层202约30～50纳米处)再以前述的具有相对低蚀刻率的氢氟酸溶液的湿法蚀刻工艺蚀刻去除相对少量的介电层204的厚度(约为30～50纳米)直至部分露出尖笔状端点处的导电层202后即停止。

请参照图8，此时为介电层204所部分露出的这些中空尖笔状结构110内中空锥状间隔物的尖端处上方的导电层202大体具有介于5～100纳米的上视直径。

请参照图9，接着沉积相变化材料层206，例如为结合了蚀刻硬掩模(EtchHardmask)(例如氮化硅、钨化钛、氮化钽(TaN_X)或其他适合的硬掩模材料)以及如Ge-Te-Sb三元硫属化合物或Te-Sb二元硫属化合物的硫属化合物的相变化材料的复合型态膜层或仅为包括如Ge-Te-Sb三元硫属化合物或Te-Sb二元硫属化合物的硫属化合物的单一型态膜层。在此，为介电层204所露出的导电层202部分则实体接触了相变化材料层206内的相变化材料部分。接着施行光刻与蚀刻工艺(皆未显示)，以定义部分的相变化材料层206、平坦层204以及导电层202a，进而于这些中空尖笔状结构110间的膜层内形成多个开口OP2，进而形成了多个相变化存储单元结构，这些相变化存储单元结构间具有间距P₂约大于1.5倍D₁。于上述蚀刻工艺中，亦可部分蚀刻导电层200(未显示)，藉以确保这些存储单元结构间的绝缘关系。上述开口OP2具有介于200～5000埃的间距，可视存储单元密度而决定采用适当的间距。

请参照图10，接着坦覆地形成层间介电层208于图9所示的结构上，其形成方法例如为等离子体增强型化学气相沉积法(PECVD)，其施行温度不高于350℃，层间介电层208的材料例如为氧化硅、氮化硅或上述材料的组合物。此时由于这些相变化材料存储单元结构间的间距的高宽比大于1，因而于相变化存储单元结构间沉积形成层间介电层208时同时形成了气室(airgap)A。接着通过光刻与蚀刻工艺的施行(皆未显示)，以于层间介电层208内形成多个引线孔(via hole)210，这些引线孔210大体分别位于各相变化存储单元结构之上并部分露出相变化材料层206的顶面。接着更坦覆地沉积导电层212，以覆盖层间介电层208。导电层212的材料例如为铝且于导电层与层间介电层208之间可更选择性地形成有阻障层(未显示)，例如为氮化钛或氮化钽材料的阻障层。

请参照图11，接着施行光刻与蚀刻工艺(未显示)，以部分去除导电层212，进而留下多个电性独立的导电构件212a于各相变化存储单元结构之上，并使的分别接触了相变化材料层206。

在如图11所示的相变化存储装置中，于各相变化存储单元结构中是通过覆盖于本发明的中空笔状接触结构的尖端部分的导电层(即导电层202a)作为加热电极之用，因而可大幅缩小导电构件与相变化材料层的接触面积，进而达到降低工作电流以及维持电流密度的效能。此外，由于导电层202a下方的笔状结构为中空(具有空室G)且邻近于各相变化存储单元内的层间介电层208内形成有气室A，因此于加热相变化材料层206时亦具有绝热的效果而改善加热电极的加热效率，以避免相变化存储单元结构内散热过快的缺点。

本发明的中空尖笔状结构的应用并不以图11所示的相变化存储装置为限，其亦可应用于其他存储装置、电子装置与制造设备中。图12-18、图26以及图27为一系列示意图，分别显示了如图6所示的中空尖笔状结构于其他应用方面的实施情形。

请参照图12，部分显示依据本发明一实施例的磁阻式动态随机存取存储(Magnetic Random Access Memory，MRAM)装置，其包括导电层300。于导电层300下方可更形成有其他膜层或基底，而为了简化图示的目的，在此仅绘示出导电层300。于导电层300上形成有介电层301，而于介电层301内则形成有多个中空尖笔状结构110，其结构相同于图6中所示的中空尖笔状结构，其埋设于介电层301之内并具有突出于介电层301的一部分。于这些中空尖笔状结构110的表面则覆盖有导电层302。于介电层301之上则设置有介电层310，其内埋设有多个铁磁存储单元结构，分别包括依序堆叠形成的自由层(free layer)304、分隔层(spacer layer)306以及钉扎层(pinnedlayer)308。于钉扎层310之上则形成有电极层312并与钉扎层310相连结。在此，自由层304的材料例如为钴铁硼、钴铁或镍铁/钴铁叠层，而分隔层306的材料例如为氧化铝或氧化镁，而钉扎层308的材料例如为钴铁硼、钴铁、钴铁镍或镍铁/钴铁叠层。

于如图12所示的磁阻式动态随机存取存储装置中，于各铁磁存储单元结构中是通过覆盖于本发明的中空笔状接触结构的尖端部分的导电层(即导电层302)作为导电电极之用，因而可大幅缩小导电构件与自由层304的接触面积，进而达到降低工作电流以及维持电流密度的效能，以利于其内存储单元结构的微缩。

请参照图13，部分显示依据本发明一实施例的电阻式动态随机存取存储(Resistive Random Access Memory，RRAM)装置，其包括介电层400以及其上的导电层402，于导电层402上形成有如图6所示的中空尖笔状结构110。在此，中空尖笔状结构110埋设于介电层406之内并部分突出于介电层406，而于这些中空尖笔状结构110的表面则覆盖有导电层404。因此，介电层406亦露出导电层404的一部分。于介电层406之上则设置有介电层410，其内埋设金属氧化物层408。于金属氧化物层408之上则形成有电极层412并与的连结。金属氧化物层408的材料例如为Ti-doped NiO_X、CuO_X、FeO_X、ZnFe_XO_Y、GdO_X。

于如图13所示的电阻式动态随机存取存储装置中，于存储单元结构中是通过覆盖于本发明的中空笔状接触结构的尖端部分的导电层(即导电层404)作为导电电极之用，因而可大幅缩小导电构件与金属氧化物层408的接触面积，进而达到降低工作电流以及维持电流密度的效能，以利于其内存储单元结构的微缩。

请参照图14，部分绘示了依据本发明一实施例的场发射显示装置(fieldemission display，FED)，其包括第一基板500、位于第一基板上的阴极502。于阴极502上则形成有多个中空尖笔状结构110，且于这些中空尖笔状结构110与阴极502的表面上顺应地覆盖有导电层504，以利电子(未显示)的发射。在此，导电层504仅部分覆盖阴极502的表面且覆盖于中空尖笔状结构110及阴极502表面上的导电层504为相互电性隔绝。

此外，于这些中空尖笔状结构110之上形成有绝缘层506且于绝缘层506中形成有多个开口508，其分别大体准直于中空尖笔状结构110，以利电子的发射。另外，上述场发射显示装置中还包括有第二基板510，其上形成有阳极512，于阳极512上则形成有多个图案化的荧光层514，并于外部(恒定)电磁场520地加速了射出电子至其上而可显示出如红、蓝或绿等色彩。

请参照图15，部分显示依据本发明一实施例的多电子束直写光刻装置，其大体相似于公开号为WO 03/017317号的国际专利申请案内所揭示有的采用MAPPER LITHOGRAPHY系统的光刻装置。在此，于图15中仅部分绘示了不同于上述专利申请案内的构件，其余光刻装置的构件则基于简化图示的目的而不再绘示于图15内。

请参照图15，大体显示了一场发射阵列物(field emitter array)，其包括支撑基板600，基板600的材料例如为对于射向支撑基板600表面的光子束射线(未显示)波长具有极低光吸收因子的材料。于基板600上则形成有半导体层602且于半导体层602上形成有多个中空尖笔状结构110，于这些中空尖笔状结构110上则形成有导电层604，其中导电层604仅部分设置于半导体层602之上且覆盖于这些中空尖笔状结构110上的导电层604之间为相互电性隔绝。导电层604的材料例如为ZrO_x/W、W、LaB₆、Pt、Au、碳及碳纳米管(CNT)。

如此，于如图15所示光刻装置中，旅行并穿透支撑基板600的光子于抵达半导体层602后将产生自由电子。而这些自由电子将可自覆盖于中空尖笔状结构110的尖端部的导电层604处离开半导体层600，并通过外部(恒定)电磁场670以加速了射出的电子(未显示)朝向晶片650前进，进而曝光形成于晶片650上的阻剂层660。上述于半导体层602与晶片650间的电磁场670优选地为平行电场。前述中空尖笔状结构110与晶片650(含阻剂层660)间可以选择性外加互相垂直方向(XY)的两个电子束偏折器及空乏器(BeamBlanker)微积电结构使得电子束是否射到阻剂层660或射到的位置可以被调控。如此即可产生图案样型(Pattern)。

请参照图16，显示依据本发明一实施例的高密度磁储存装置，其相似于US6,680,808号美国专利中所披露的采用IBM千足虫(MILLIPEDE)储存技术的高密度磁储存装置。在此，为了简化图示的目的，于图16中仅部分绘示了应用于此高密度磁储存装置内中的探针层700以及连结于此探针层700的悬臂702以作为解说，此高密度磁储存装置内的探针层则更连结有数以千计之上述悬臂702，而此高密度磁储存装置内其余构件则相同于US6,680,808号美国专利中的高密度磁储存装置所披露的构件。

如图16所示，于悬臂702的一端则形成有中空尖笔状结构110，而于悬臂702的表面上亦形成有一导电层704。在此，为导电层704所覆盖的中空尖笔状结构110是作为数据写入的写入构件。

请参照图17，大体显示了一种原子力显微装置800，其包括Z轴方向的位置感应器820，其连结有悬臂824，而于悬臂824上的一端处则形成有中空尖笔状结构110，另外于悬臂824表面上亦涂布有膜层826，膜层826并覆盖了中空尖笔状结构110的表面，进而构成了一探针。膜层826的材料例如为SiO_x、SiN_x、如钨(W)金属膜层或如Dip Pen Lithography厂商nanoINK所用的Inks膜层均可。

此外，原子力显微镜装置800亦包括X-Y轴方向的位置感测器840，于上述X-Y轴方向的位置感测器840的上方设置有基板842，于基板842上则可设置待测物844，并通过上述探针而量测出待测物844的表面轮廓。再者，于此原子力显微装置800中亦包括激光源802，其是照射激光光束810至于悬臂824上的探针且经过光电感应器804以感测来反射自上述探针处的激光光束810。

在此，若将前述图15所示的“多电子束直写光刻装置”的尖笔针头所采用的金属材料应用并取代上述原子力显微镜装置800内的SiO_x或SiN_x材料并将的形成于上述膜层826则可使得此原子力显微镜装置转变成为扫描穿隧式显微镜(Scanning Tunnling Microscopy，STM)之用。

请参照图18，显示依据本发明一实施例的光刻装置900。在此，光刻装置900改良自如图17所示的原子力显微装置800，其主要构件与图17所示的原子力显微装置800相同，在此仅解说两者间结构上相异处。请参照图18，此时于基板842上涂布有阻剂层846且于基板842与悬臂824之间设置有电源850。在此，电源850的正端透过导线860而连结于基板842，而电源850的负端透过导线862而连结于悬臂824的膜层826，此时膜层826的材料例如为W/ZrO_x、W、LaB₆、Pt或Au、碳及碳纳米管(CNT)，进而构成了曝光构件并可于用于图案化阻剂层846。

如图18所示的光刻装置900所应用的光刻技术为所谓的″Dip-Pennanolithography″光刻技术并已见于如US6,642,129号美国专利及nanoINKinc.公司网站(http://www.nanoink.net/)中，基于简化图式的目的，在此则不描述光刻装置900的结构细节及其操作原理。

请参照图26与图27，则部分显示依据本发明一实施例的光子晶体(photonic crystal)结构1200，其适用于波导光栅(waveguide)、光纤(fiber)、发光二极管(LED)、光源(light source)装置及全向反射器(omnidirectionalreflectors)等光学构件与光学装置的应用，其中图26为上视示意图而图27为沿图26中线段27-27的剖面示意图。

请参照图26，在此光子晶体结构1200包括设置于基板1202上的多个中空尖笔状结构1210/1210’，其内具有空室G，而这些中空尖笔状结构1210/1210’的尖端处1212与相邻的两中空尖笔状结构1210/1210’间保有间距P1、P2与P3。这些中空尖笔状结构1210/1210’可采用如图2-6的实施方式所形成且具有类似的结构与材料，而基板1202例如为半导体基板。

如图26所示，在此P₃、P₄与P₅绘示为大体等距的情形，即这些中空尖笔状结构1210/1210’采用大体正三角形晶格型态排列，但并不已此为限，可依据实际需求而改变中空尖笔状结构1210/1210’的排列型态而不以图26所示的大体正三角形型态为限。而这些中空尖笔状结构1210/1210’具有直径D(其柱状部分)，例如为0.1微米，而其间距P₃、P₄与P₅(定义为相邻的中空尖笔状结构的尖端处1212间的距离)则约为上述直径的1～5倍，例如为0.3微米。

如图27所示，显示了沿图26内线段27-27的剖面情形，此时于两邻近的中空尖笔状结构1210间则见有位于相对前排的中空尖笔状结构1210’，因而显示为中空尖笔状结构1210与相对前排的中空尖笔状结构1210’交互穿插的剖面型态。

于图12所示的磁阻式动态随机存取存储装置以及于图13所示的电阻式动态随机存取存储装置中，通过如图6所示的中空尖笔状结构110的设置，有利于制备出尺寸更为缩减且具有较低工作电流及一定电流密度的接触电极，因而有助于存储单元结构尺寸的微缩。而于图14所示的场发射显示装置、于图15所示的多电子束直写光刻装置以及于图16所示的高密度数据储存装置中，通过如图6所示的中空尖笔状结构110的设置，则有利于制备出尺寸较小的电子发射构件以及数据写入构件，有助于提升上述装置单位面积内的像素表现以及工艺产能，并可因而提升上述装置的效能与产能。而于图17所示的原子力显微装置，以及图18所示的采用上述原子力显微装置的光刻装置内，由如图6所示的中空尖笔状结构110的设置，则有利于制备出尺寸较小的探针构件以及曝光构件，有助于提升上述装置感测灵敏度以及光刻能力。于第26与27图所示的光子晶体结构，通过如类似图6所示的中空尖笔状结构的设置，则有利于制备出尺寸较小的光学构件，有助于提升其所应用的光学装置的光学表现性质。

另外，图19-25为一系列示意图则显示依据本发明另一实施例的相变化存储装置的制造方法。

请参照图19，首先提供导电层1000，导电层1000形成于基础结构之上例如为绝缘层或基底的基础结构，在此为了简化图示，故仅绘示出导电层1000部分而未绘示出其下方膜层。接着于导电层1000上涂布阻剂层1002，阻剂层1002的材料为不含硅的阻剂材料，例如为用于电子束(E-beam)或离子束(Ion-beam)方式曝光的断键型阻剂(chain scission resist)或用于深紫外线(DUV)方式曝光的化学放大型阻剂(chemically amplified resist，CAR)，并视后续采用的光刻曝光技术而采用适当的阻剂材料。在此，阻剂层1002的材料例如是适用于电子束曝光的ZEP-520A阻剂(由ZEON公司产制)，但不以上述阻剂材料为限，亦可为其他阻剂材料。阻剂层1002的厚度约介于500～10000埃。

接着采用电子束1050直写部分的阻剂层1002以进行曝光，进而于阻剂层1002内形成多个经曝光部1002a，这些经曝光部分别形成并穿透阻剂层1002。值得注意的是，当阻剂层1002采用其他类型的阻剂材料时，其所应用的曝光方式则不以电子束1050为限，亦可为如深紫外线(DUV)的其他曝光光源。

请参照图20，接着施行显影程序(未显示)，以去除位于阻剂层1002内的经曝光部1002a，因而于阻剂层1002内形成多个开口OP3，这些开口OP3分别露出其下方的导电层1000的一部分。在此，开口OP3具有介于1∶1～10∶1的高宽比(请补充)。接着，于大体2000～3000rpm的转速下旋转涂布间隔物层1004，以于阻剂层1002的表面形成间隔物层1004并填满上述开口OP3。在此，间隔物层1004大体高出于阻剂层1002的表面。接着施行干法或湿法蚀刻工艺(未显示)，以回蚀刻间隔物层1004并去除间隔物层1004高出阻剂层1002表面的部分，进而于各开口OP3内留下间隔物层1004，其顶面大体与阻剂层1002的顶面等高。

在此，间隔物层1004的材料为经稀释的含硅材料，例如为含硅的有机或无机材料，在此是以含氢硅酸盐(hydrogen silsesquioxane，HSQ)材料，其未经过任何溶剂的稀释。

请参照图21，接着施行干法蚀刻工艺(未显示)，采用含氧气的等离子体，以完全去除阻剂层1002，因而于导电层1000上留下多个实心柱状结构(由间隔物层1004所构成)。接着则顺应地沉积相变化材料层1006于导电层1000之上并覆盖这些实心柱状结构，相变化材料层1006的材料例如为包括如Ge-Te-Sb三元硫属化合物或Te-Sb二元硫属化合物的硫属化合物。接着涂布一平坦层1008于相变化材料层1006之上，以得到平坦化的表面。平坦层1008的材料例如为含硅的有机或无机材料，在此是以含氢硅酸盐(hydrogensilsesquioxane，HSQ)材料，其未经过任何溶剂的稀释。相变化材料层1006的厚度则介于30～2000埃。

请参照图22，接着施行蚀刻工艺(未显示)，以去除高于位于间隔物层1004顶面上相变化材料层1006表面的平坦层1008部分，以部分露出相变化材料层1006并使得平坦层1002略低于或略高于相变化材料层1006厚度T，此厚度T约介于100～300埃。接着坦覆并依序沉积导电层1110以及1112于平坦层1008上并接触为平坦层1008所露出的相变化材料层1006部分。在此，导电层1110例如为钨化钛膜层，而导电层1112例如为氮化钽膜层，通过导电层1110以及1112的结合，以作为位于下方的相变化材料层1006于后续蚀刻工艺中的硬掩模(hard mask)层之用。

请参照图23，接着施行光刻与蚀刻工艺(皆未显示)，以定义部分的导电层1110以及1112、相变化材料层1006及平坦层1008，进而于这些实心柱状结构之间的膜层内形成多个开口OP4，进而形成了多个相变化存储单元结构。上述开口OP4具有介于200～5000埃的间距，可视存储单元密度而决定采用适当的间距。

请参照图24，接着坦覆地形成一层间介电层1114于图23所示的结构上，其形成方法例如为等离子体增强型化学气相沉积法(PECVD)，其施行温度不高于350℃，层间介电层1114的材料例如为氧化硅、氮化硅或上述材料的组合物。此时由于这些相变化材料存储单元结构间的间距的高宽比大于1，因而于相变化存储单元结构间沉积形成层间介电层1114时同时形成了气室(airgap)A。接着通过光刻与蚀刻工艺的施行(皆未显示)，以于层间介电层1114内形成多个引线孔(via hole)1116，这些引线孔1116大体分别位于各相变化存储单元结构之上并部分露出导电层1112的顶面。接着更坦覆地沉积导电层1118，以覆盖层间介电层1114。导电层1118的材料例如为铝且于导电层1118与层间介电层1114之间可更选择性地形成有阻障层(未显示)，例如为氮化钛或氮化钽材料的阻障层。

请参照图25，接着施行光刻与蚀刻工艺(未显示)，以部分去除导电层1118，进而留下多个电性独立的导电构件1118a于各相变化存储单元结构之上，并使的分别透过导电层1112及1110而电性接触了相变化材料层1006。

于如图25所示的相变化存储装置中，于各相变化存储单元结构中是通过覆盖于本发明的实心柱状接触结构表面的相变化材料层1004，由于此处的相变化材料层1004与位于上方的导电层1110以及位于下方的导电层1000间的接触面积可通过控制其膜层厚度而改变其间的接触面积，因而不会如图1所示的已知相变化存储单元装置的受限于所采用的光刻技术的能力限制，因而可较大幅缩小导电构件与相变化材料层的接触面积，进而达到降低工作电流以及维持电流密度的效能。此外，由于邻近于各相变化存储单元内的层间介电层1114内形成有气室A，因此于加热相变化材料层1006时亦具有绝热的效果而改善加热电极的加热效率，以避免相变化存储单元结构内散热过快的缺点。

虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种中空尖笔状结构，包括：

中空柱状间隔物，位于一基础层上；以及

中空锥状间隔物，堆叠于该中空柱状间隔物上；

其中该中空锥状间隔物、该中空柱状间隔物与该基础层间形成一空室，而该中空柱状间隔物与该中空锥状间隔物的壁面包括含硅的有机或无机材料。

2.如权利要求1所述的中空尖笔状结构，其中该基础层为介电层、导电层或基板的一部分。

3.如权利要求1所述的中空尖笔状结构，其中该中空柱状间隔物具有介于300～2000埃的直径，且该直径为由上到下的固定直径。

4.如权利要求1所述的中空尖笔状结构，其中该中空锥状间隔物上方尖锥具有小于100埃的最小上方直径，且该直径由上往下递增至与前述中空柱状间隔物直径相同。

5.如权利要求1所述的中空尖笔状结构，其中该中空柱状间隔物具有第一高度而该中空锥状间隔物具有第二高度，该第一高度与该第二高度的比例介于1∶1～4∶1。

6.如权利要求1所述的中空尖笔状结构，其中该中空柱状间隔物与该中空锥状间隔物的该壁面具有不大于25纳米的厚度。

7.一种中空尖笔状结构的制造方法，包括：

提供一基础层；

坦覆地形成一阻剂层于该基础层上，该阻剂层不含硅；

定义该阻剂层以于该阻剂层内形成开口，该开口露出该基础层的一部分以及该阻剂层的侧壁；

顺应地形成一间隔物层于该阻剂层的顶面上、该阻剂层中为该开口所露出的该侧壁上以及为该开口所露出的该基础层的该部的表面上，其中该间隔物层含硅；

施行一热工艺，以回流该阻剂层并封闭该开口，并将该间隔物层分为第一部与第二部，其中该间隔物层的该第一部覆盖该阻剂层的该顶面，而该间隔物层的该第二部则埋设该阻剂层内并结合该基础层而形成一空室；以及

依序去除该间隔物层的该第一部以及该第一阻剂层，以露出该基础层以及由该间隔物层的该第二部结合该基础层所形成的该空室；

其中该间隔物层的该第二部包括位于该基础层上一中空柱状间隔物以及堆叠于该中空柱状间隔物上的中空锥状间隔物且具有中空尖笔状的剖面。

8.如权利要求7所述的中空尖笔状结构的制造方法，其中该中空柱状间隔物具有介于300～2000埃的由上至下的固定直径。

9.如权利要求7所述的中空尖笔状结构的制造方法，其中该中空锥状间隔物具有第一部及位于上方的第二部，该第二部的尖锥具有少于100埃的最小上视直径，且该第二部的直径是由下到上微缩。

10.如权利要求7所述的中空尖笔状结构的制造方法，其中该中空柱状间隔物具有第一高度而该中空锥状间隔物具有第二高度，该第一高度与该第二高度的比例介于1∶1～4∶1。

11.如权利要求7所述的中空尖笔状结构的制造方法，其中该间隔物层的该第二部具有不大于25纳米的厚度。

12.如权利要求7所述的中空尖笔状结构的制造方法，其中该热工艺是在介于140℃～200℃温度下实施。

13.如权利要求7所述的中空尖笔状结构的制造方法，其中形成该间隔物层的方法为旋转涂布法，其转速范围为2000～6000rpm。

14.如权利要求7所述的中空尖笔状结构的制造方法，其中去除该间隔物层的该第一部的方法为干法蚀刻法，该干法蚀刻法使用含六氟乙烷的等离子体。

15.如权利要求7所述的中空尖笔状结构的制造方法，其中去除该第一阻剂层的方法为干法蚀刻法，该干法蚀刻法采用含氧气的等离子体。

16.一种相变化存储装置，包括：

如权利要求1所述的中空尖笔状结构，其中该基础层为第一导电层；

第二导电层，顺应地形成于该中空尖笔状结构的表面上并形成于邻近该中空尖笔状结构的部分该第一导电层上；

第一介电层，部分覆盖该第二导电层上并露出覆盖该中空尖笔状结构的该中空锥状间隔物的尖端处的该第二导电层；

相变化材料层，形成于该第一介电层上并接触覆盖该中空尖笔状结构的该中空锥状间隔物的该尖端处的该第二导电层；以及

第三导电层，形成于该相变化材料层上。

17.如权利要求16所述的相变化存储装置，还包括第二介电层形成于该相变化材料层上以覆盖相变化材料层、该第一介电层、该第二导电层与该中空尖笔状结构，而该第三导电层部分埋设于该第二介电层中且部分覆盖该第二介电层。

18.如权利要求16所述的相变化存储装置，还包括一气室，形成于该第二介电层中并邻近该第二导电层、该第一介电层与该相变化材料层。

19.如权利要求16所述的相变化存储装置，其中为该第一介电层所露出的覆盖该中空尖笔状结构的该中空锥状间隔物的该尖端处的该第二导电层具有介于5～100纳米的薄膜厚度。

20.如权利要求16所述的相变化存储装置，其中该相变化材料层包括硫属化合物。

21.一种相变化存储装置的制造方法，包括：

提供多个如权利要求1所述的中空尖笔状结构，其中该中空尖笔状结构共用一基础层且该基础层为第一导电层；

顺应地形成第二导电层以覆盖该中空尖笔状结构与该第一导电层；

形成第一介电层，以覆盖该第二导电层并提供大体平坦的表面；

蚀刻该第一介电层，部分露出分别覆盖该中空尖笔状结构内该中空锥状间隔物的尖端处的该第二导电层；

形成一相变化材料层于该第一介电层上并覆盖为该第一介电层所部分露出的该中空尖笔状结构内该中空锥状间隔物的该尖端处的该第二导电层；

于该中空尖笔状结构之间的该相变化材料层、该第一介电层、该第二导电层分别形成开口并图案化该相变化材料层、该第一介电层与该第二导电层，进而形成多个存储单元结构，该开口分别部分露出该第一导电层的一部分，且该存储单元结构分别包括：

图案化的第二导电层，顺应地形成于该中空尖笔状结构的表面上并形成于邻近该中空尖笔状结构的部分该第一导电层上；

图案化的第一介电层，部分覆盖该图案化的第二导电层上并露出覆盖该中空尖笔状结构的该中空锥状间隔物的该尖端处的该第二导电层；以及

图案化的相变化材料层，形成于该第一介电层上并接触覆盖该中空尖笔状结构的该中空锥状间隔物的该尖端处的该第二导电层；

形成第二介电层于该图案化的相变化材料层上并填入该开口内；

形成多个引线孔于该第二介电层中，以分别露出该存储单元结构内的该图案化的相变化材料层的一部分；以及

形成第三导电层于该第二介电层上，分别填入于该引线孔之一内且覆盖为该引线孔所露出的该图案化的相变化材料层的该部。

22.如权利要求21所述的相变化存储装置的制造方法，其中该第一介电层的形成方法为旋转涂布法，该第一介电层的材料为未经稀释的含氢硅酸盐材料。

23.如权利要求21所述的相变化存储装置的制造方法，其中蚀刻该第一介电层以部分露出分别覆盖该中空尖笔状结构内该中空锥状间隔物的该尖端处的该第二导电层的方法包括：

施行一干法蚀刻工艺，以去除较厚部分的该第一介电层至距离该中空锥状间隔物的该尖端处的该第二导电层30～50纳米处；以及

施行一湿法蚀刻工艺，以去除30～50纳米的该第一介电层的厚度，并露出分别覆盖该中空尖笔状结构内该中空锥状间隔物的该尖端处的该第二导电层。

24.如权利要求21所述的相变化存储装置的制造方法，其中为该第一介电层所部分露出的该中空尖笔状结构内该中空锥状间隔物的该尖端处的该第二导电层具有介于5～100纳米的上视直径。

25.如权利要求21所述的相变化存储装置的制造方法，其中形成于该存储单元结构间的该开口具有介于200～5000埃的间距。

26.一种磁阻式动态随机存取存储装置，包括：

堆叠结构，位于该第一介电层上，包括依序堆叠形成于该第一介电层上的自由层、分隔层以及钉扎层，其中该自由层包覆了为该第一介电层所露出的覆盖该中空尖笔状结构的该中空锥状间隔物的该尖端处的该第二导电层；以及

第三导电层，形成于该堆叠结构上。

27.一种电阻式动态随机存取存储装置，包括：

金属氧化物层，位于该第一介电层上，其中该金属氧化物层包覆了为该第一介电层所露出的覆盖该中空尖笔状结构的该中空锥状间隔物的该尖端处的该第二导电层；以及

第三导电层，形成于该金属氧化物层上。

28.一种场发射显示装置，包括：

多个如权利要求1所述的中空尖笔状结构，其中该中空尖笔状结构共用一基础层且该基础层为位于第一基板上的阴极层；

导电层，顺应地覆盖该中空尖笔状结构的表面上及该阴极层上，其中该中空尖笔状结构上的该导电层为相互电性隔绝；

第二基板，相对该第一基板而设置，其上形成有阳极层；以及

多个荧光层，设置于该阳极层上，且大体对准分别于为该导电层所覆盖的该中空尖笔状结构之一。

29.一种多电子束直写光刻装置，包括：

多个如权利要求1所述的中空尖笔状结构，其中该中空尖笔状结构共用一基础层且该基础层为位于支撑基板上的半导体层；以及

导电层，顺应地覆盖该中空尖笔状结构的表面上及该半导体层上，其中该中空尖笔状结构及该半导体层上的该导电层为相互电性隔绝。

30.一种高密度磁储存装置，包括：

探针层；

悬臂，连结于该探针层；

如权利要求1所述的中空尖笔状结构，位于该悬臂的一端上，其中该基础层为该悬臂；以及

导电层，顺应地覆盖该悬臂及该中空尖笔状结构的表面上，其中为该导电层所覆盖的该中空尖笔状结构为写入构件。

31.一种原子力显微装置，包括：

Z轴方向的位置感应器；

悬臂，连结于该Z轴方向的位置感应器；

如权利要求1所述的中空尖笔状结构，形成于该悬臂的一端，其中该基础层为该悬臂；

膜层，顺应地覆盖该悬臂及该中空尖笔状结构的表面上，其中该膜层的材料选自于由SiO_x、SiN_x及钨所组成的族群；

X-Y轴方向的位置感测器；以及

基板，设置于该X-Y轴方向的位置感测器之上；

其中为该膜层所覆盖的该中空尖笔状结构为探针，以量测置放于该基板上的待测物的表面轮廓。

32.一种光刻装置，包括：

Z轴方向的位置感应器；

悬臂，连结于该Z轴方向的位置感应器；

膜层，顺应地覆盖该悬臂及该中空尖笔状结构的表面上，其中该膜层的材料选自由W/ZrO_x、W、LaB₆、Pt及Au、碳及碳纳米管所组成的族群；

X-Y轴方向的位置感测器；

基板，设置于该X-Y轴方向的位置感测器之上，其上形成有一阻剂层；以及

电源，其中该电源的正端电性连结于该基板，而该电源的负端电性连结于该膜层；

其中为该膜层所覆盖的该中空尖笔状结构为曝光构件，以图案化该阻剂层。

33.一种光子晶格结构，包括：

基板；

多个如权利要求1所述的中空尖笔状结构设置于该基板上，该中空尖笔状结构之间具有大体接近的间距，且该中空尖笔状结构的壁面包括含硅的有机或无机材料。

34.如权利要求33所述的光子晶格结构，其中该中空尖笔状结构具有大体三角形的上视排列情形。

35.如权利要求33所述的光子晶格结构，其中该中空尖笔状结构的间距为该中空尖笔状结构的柱状部分直径的1～5倍。