KR100810519B1 - Non-volatile memory cell using mechanical switch and array thereof - Google Patents

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KR100810519B1 KR1020070050341A KR20070050341A KR100810519B1 KR 100810519 B1 KR100810519 B1 KR 100810519B1 KR 1020070050341 A KR1020070050341 A KR 1020070050341A KR 20070050341 A KR20070050341 A KR 20070050341A KR 100810519 B1 KR100810519 B1 KR 100810519B1
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윤준보
장원위
이정언
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한국과학기술원
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    • HELECTRICITY
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    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
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    • H01L29/4011Multistep manufacturing processes for data storage electrodes
    • H01L29/40114Multistep manufacturing processes for data storage electrodes the electrodes comprising a conductor-insulator-conductor-insulator-semiconductor structure

Abstract

A non-volatile memory cell using a mechanical switch and an array thereof are provided to reduce power consumption by performing an operation at a low voltage. A dielectric layer(202) is formed on a substrate(201). A gate electrode(203) is formed on the dielectric layer. A source electrode(204) is separated from one side of the gate electrode and is formed on the dielectric layer. A drain electrode(205) is separated from the other side of the gate electrode and is formed on the dielectric layer. A moving electrode includes an adhesive part(206) formed on the source electrode and a moving part(207) connected electrically to the adhesive part and extended to an upper part of the drain electrode. A protrusion part is formed at the upper part of the drain electrode.

Description

기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이{NON-VOLATILE MEMORY CELL USING MECHANICAL SWITCH AND ARRAY THEREOF}Nonvolatile Memory Cells and Arrays Using Mechanical Switches {NON-VOLATILE MEMORY CELL USING MECHANICAL SWITCH AND ARRAY THEREOF}

도1은 종래의 기계적인 스위치의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a conventional mechanical switch.

도2의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 나타낸 도면이다.2 (a) to 2 (b) are diagrams illustrating a nonvolatile memory cell and an array using a mechanical switch according to an embodiment of the present invention.

도3의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 나타낸 도면이다.3A to 3B are diagrams illustrating a nonvolatile memory cell and an array using a mechanical switch according to another exemplary embodiment of the present invention.

도4의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 나타낸 도면이다.4A to 4B are diagrams illustrating a nonvolatile memory cell and an array using a mechanical switch according to another exemplary embodiment of the present invention.

도5의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 나타낸 도면이다.5A to 5B are diagrams illustrating a nonvolatile memory cell and an array using a mechanical switch according to another exemplary embodiment of the present invention.

도6의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 나타낸 도면이다.6A to 6B are diagrams illustrating a nonvolatile memory cell and an array using a mechanical switch according to another exemplary embodiment of the present invention.

도7의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 나타낸 도면이다.7A to 7B are diagrams illustrating a nonvolatile memory cell and an array using a mechanical switch according to another exemplary embodiment of the present invention.

도8의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 나타낸 도면이다.8A to 8B are views illustrating a nonvolatile memory cell and an array using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention.

도9의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 나타낸 도면이다.9A to 9B are diagrams illustrating a nonvolatile memory cell and an array using a mechanical switch according to another exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이에 관한 것이다. The present invention relates to nonvolatile memory cells and arrays thereof using mechanical switches.

지금까지 반도체 트랜지스터(semiconductor transistor)의 집적도(degree of integration)는 무어의 법칙(Moore's law)에 따라 급속도로 증가하여 반도체 산업 분야 발전에 있어 많은 기여를 하였다. 일반적으로, 반도체 트랜지스터는 온(on) 또는 오프(off) 특성을 이용하는 스위칭(switching) 소자와 전류 및 전압 증폭 특성을 이용하는 증폭(amplifying) 소자로 사용되어 왔고 특히, 디지털 집적 회로(digital integration circuit) 분야에 있어서 반도체 트랜지스터는 주로 스위칭 소자로 사용되어 왔다. 그러나 이와 같은 반도체 트랜지스터는 반드시 반도체 기판 위에 제작되어야만 하고 이로 인한 기판의 바디 현상(body effect)을 고려해야 하는 문제점이 있고 특히, 반도체 트랜지스터의 내부 누설 전류(leakage current)에 의해 전하가 유출되는 가장 큰 문제점을 가지고 있다. 뿐만 아니라 방사선과 같은 외부 유해 환경에 민감하여 SER(soft error rate)이라는 문제점을 가지고 있고 반 도체 트랜지스터의 게이트 산화막(gate oxide) 열화에 따른 전기적 신뢰성 저하 및 집적도가 증가함으로써 서브 쓰레숄더 스윙(sub-threshold swing) 감소 및 열전자 주입(hot electron injection) 등과 같은 단채널 효과(short channel effect)가 문제되고 있다. Until now, the degree of integration of semiconductor transistors has rapidly increased in accordance with Moore's law, which has contributed greatly to the development of the semiconductor industry. In general, semiconductor transistors have been used as switching elements using on or off characteristics and as amplifying elements using current and voltage amplification characteristics, in particular, digital integration circuits. In the field, semiconductor transistors have been mainly used as switching elements. However, such a semiconductor transistor must be fabricated on a semiconductor substrate, and therefore, the body effect of the substrate must be taken into consideration, and in particular, the biggest problem is that charges are leaked by the internal leakage current of the semiconductor transistor. Have In addition, it has a problem of soft error rate (SER) because it is sensitive to external harmful environment such as radiation, and decreases the electrical reliability and integration degree due to gate oxide degradation of semiconductor transistors, thereby increasing the sub-threshold swing. Short channel effects such as swing reduction and hot electron injection are problematic.

이와 같은 종래의 반도체 트랜지스터의 스위칭 소자로서의 여러 가지 문제점을 해결하기 위해 최근 MEMS(micro-electromechanical system) 또는 NEMS 기술을 이용한 기계적인 스위치가 연구, 개발되고 있다.In order to solve such various problems as switching elements of the conventional semiconductor transistor, mechanical switches using a micro-electromechanical system (MEMS) or NEMS technology have recently been researched and developed.

도1은 종래의 기계적인 스위치의 개념도이다. 도1을 참조하면, 종래의 기계적인 스위치는(미국 특허 제 6,534,839호 및 W. H. Teh, et. al., "Switching charateristics of electrostatically actuated miniaturized micromechanical metallic catilevers", J. Vac. Sci. Technol., B. 21, pp. 2360-2367, 2003) 게이트전극(10), 드레인전극(30) 및 부착부(21)와 이동부(22)로 이루어진 소오스전극(20)으로 구성된 스위치 구조로 되어 있다. 이와 같은 기계적인 스위치의 동작은 게이트전극(10)과 소오스전극(20) 간의 전압 차이에 의해 발생되는 정전기력에 의해서 소오스전극(20)의 이동부(22)가 드레인전극(30)에 전기적으로 접촉하여 소오스전극(20)과 드레인전극(30)이 전기적으로 도통되거나, 정전기력이 발생되지 않아서 소오스전극(20)과 드레인전극(30)이 전기적으로 차단되는 것을 특징으로 한다.1 is a conceptual diagram of a conventional mechanical switch. Referring to Figure 1, conventional mechanical switches (US Pat. No. 6,534,839 and WH Teh, et. Al., "Switching charateristics of electrostatically actuated miniaturized micromechanical metallic catilevers", J. Vac. Sci. Technol. , B. 21, pp. 2360-2367, 2003) has a switch structure composed of a gate electrode 10, a drain electrode 30, and a source electrode 20 composed of an attachment portion 21 and a moving portion 22. The operation of the mechanical switch is such that the moving part 22 of the source electrode 20 is in electrical contact with the drain electrode 30 by the electrostatic force generated by the voltage difference between the gate electrode 10 and the source electrode 20. The source electrode 20 and the drain electrode 30 are electrically connected to each other, or the source electrode 20 and the drain electrode 30 are electrically blocked because no electrostatic force is generated.

특히, 기계적인 스위치의 정전기력에 의한 구동은 소오스전극(20)과 게이트전극(10)간의 인가된 전압 차이에 비례하여 소오스전극(20)의 이동부(22)가 드레인전극(30) 방향으로 선형적인 변위가 발생하여 드레인전극(30)에 전기적으로 접촉하 는 것이 아니라, 두 전극간의 소정의 전압 차이 이상 (이하, "풀인 전압(pull-in voltage, Vpi)"라고 함)에서 소오스전극(20)의 이동부(22)와 게이트전극(10)간의 정전기력이 소오스전극(20)의 이동부(22)의 탄성 복원력보다 큰 상태 즉, 둘 사이의 평형이 깨진 불안정한 상태(이하, "풀인 상태"라고 함)가 발생하여 순간적으로 소오스전극(20)의 이동부(22)가 드레인전극(30)에 전기적으로 접촉하는 것을 말한다. 즉, 풀인 전압은 기계적인 스위치의 소오스전극(20)과 드레인전극(30)이 전기적으로 도통하기 위해 필요한 소오스전극(20)과 게이트전극(10)간의 전압 차이로 정의할 수 있다. 이러한 풀인 상태는 소오스전극(20)의 이동부(22)가 소오스전극(20)의 이동부(22)와 게이트전극(10) 사이의 거리의 1/3 만큼 움직였을 경우에 발생하며, 풀인 전압은 모스 트랜지스터의 문턱 전압(threshold voltage)의 역할과 유사하다(H. C. Nathanson, et. al., "The resonant gate transistor", IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. ED-14, No. 3, pp. 117-133, 1967). In particular, the driving by the electrostatic force of the mechanical switch is in proportion to the applied voltage difference between the source electrode 20 and the gate electrode 10, the moving part 22 of the source electrode 20 is linear to the drain electrode 30 direction. Instead of contacting the drain electrode 30 by electrical displacement, the source electrode (not referred to as a pull-in voltage, V pi ) is more than a predetermined voltage difference between the two electrodes. The electrostatic force between the moving part 22 and the gate electrode 10 of the 20 is greater than the elastic restoring force of the moving part 22 of the source electrode 20, that is, an unstable state in which the balance between the two is broken (hereinafter, referred to as a "pulling state"). Is generated and the moving part 22 of the source electrode 20 is in electrical contact with the drain electrode 30 at an instant. That is, the pull-in voltage may be defined as a voltage difference between the source electrode 20 and the gate electrode 10 required for the electrical connection between the source electrode 20 and the drain electrode 30 of the mechanical switch. This pull-in state occurs when the moving part 22 of the source electrode 20 moves by 1/3 of the distance between the moving part 22 of the source electrode 20 and the gate electrode 10. It is similar to the role of threshold voltage of MOS transistors (HC Nathanson, et. Al., "The resonant gate transistor", IEEE Transactions on Electron Devices , Vol. ED-14, No. 3, pp. 117- 133, 1967).

최근, 이러한 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 포함하는 어레이를 구성하는 경우(미국 특허 제6,509,605)에, 구동 전압이 낮고 구동 속도가 빨라서 이에 따른 전력 소모가 낮고 쓰기, 지우기 동작 시간이 빠를 뿐만 아니라 기계적으로 구동하기 때문에, 전기적 신뢰성 열화가 없고 방사선에 둔감한 메모리 어레이로서 기존의 메모리 어레이를 대체할 차세대 메모리 어레이로 연구, 개발되고 있다. Recently, in the case of configuring an array including nonvolatile memory cells using such a mechanical switch (US Pat. No. 6,509,605), the driving voltage is low and the driving speed is high, resulting in low power consumption and fast write and erase operations. In addition, since it is mechanically driven, it is being researched and developed as a next-generation memory array that replaces the existing memory array as a memory array insensitive to radiation and having no electrical reliability deterioration.

하지만 이러한 어레이는 기계적인 스위치만으로 구성하여 제어할 수 없기 때 문에 상보형 모스 트랜지스터(CMOS transistor)와 조합하여 메모리 어레이를 구성해야만 하는 문제점이 있다. 따라서 어레이의 구조와 공정이 매우 복잡해져 크기 축소에 제한(scaling limit)이 있어 집적도가 떨어지는 문제점이 있다.However, since such an array cannot be controlled by a mechanical switch alone, there is a problem in that a memory array must be configured in combination with a complementary MOS transistor. Therefore, the structure and the process of the array is very complicated, there is a limit to the size (scaling limit), there is a problem that the density is reduced.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 모스 트랜지스터를 사용하지 않는 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a nonvolatile memory cell and an array thereof using a mechanical switch that does not use a MOS transistor.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이의 집적도를 향상시킬 수 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to improve the degree of integration of a nonvolatile memory cell and its array using a mechanical switch.

또한, 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이의 동작 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, it is possible to improve the operating characteristics of the nonvolatile memory cell and its array using a mechanical switch.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀은 기판, 상기 기판 상에 형성된 유전체층, 상기 유전체층 상에 형성된 게이트전극, 상기 게이트전극의 일측에 이격되어 상기 유 전체층 상에 형성된 소오스전극, 상기 게이트전극의 타측에 이격되어 상기 유전체층 상에 형성된 드레인전극 및 상기 소오스전극 상에 형성된 부착부와 상기 부착부에 전기적으로 연결되고 상기 드레인전극의 상부까지 연장 형성된 이동부를 포함하는 이동전극을 포함한다.A nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem is spaced apart from a substrate, a dielectric layer formed on the substrate, a gate electrode formed on the dielectric layer, one side of the gate electrode A source electrode formed on the dielectric layer, a drain electrode formed on the dielectric layer, spaced apart from the other side of the gate electrode, and an attachment portion formed on the source electrode and the attachment portion electrically connected to the upper portion of the drain electrode. It includes a moving electrode including an extended moving portion.

여기서, 상기 드레인전극 상부의 상기 이동부에 돌출부가 형성될 수 있다.Here, a protrusion may be formed in the moving part above the drain electrode.

여기서, 상기 기판은 비도전성 기판 및 상기 비도전성 기판 상에 형성된 도전성 기판을 포함할 수 있다.Here, the substrate may include a non-conductive substrate and a conductive substrate formed on the non-conductive substrate.

여기서, 상기 드레인전극 하부의 상기 기판에 트렌치가 형성될 수 있다.A trench may be formed in the substrate under the drain electrode.

여기서, 상기 드레인전극은 상기 트렌치를 매립하도록 형성될 수 있다.The drain electrode may be formed to fill the trench.

본 발명의 일 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 포함하는 어레이는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 다수개 포함하되, 제1신호처리라인은 상기 소오스전극과 전기적으로 연결되고, 제2신호처리라인은 상기 게이트전극과 전기적으로 연결된다.An array including a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to an embodiment of the present invention includes a plurality of nonvolatile memory cells using a mechanical switch according to an embodiment of the present invention. Is electrically connected to the source electrode, and the second signal processing line is electrically connected to the gate electrode.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀은 기판, 상기 기판 상에 형성된 유전체층, 상기 유전체층 상에 형성된 드레인전극, 상기 드레인전극의 일측에 이격되어 상기 유전체층 상에 형성된 소오스전극, 상기 드레인전극의 타측에 이격되어 상기 유전체층 상에 형성된 게이트전극, 상기 소오스전극 상에 형성된 부착부와 상기 부착부에 전기적으로 연결되고 상기 게이트전극의 상부까지 연장 형성된 이동부를 포함하는 이동전극 및 상기 드레인전극 상 부의 상기 이동부에 형성된 돌출부를 포함한다.A nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention is a substrate, a dielectric layer formed on the substrate, a drain electrode formed on the dielectric layer, a source electrode formed on the dielectric layer spaced apart from one side of the drain electrode A moving electrode including a gate electrode formed on the dielectric layer and spaced apart from the other side of the drain electrode, an attachment portion formed on the source electrode, and a moving portion electrically connected to the attachment portion and extending to an upper portion of the gate electrode; And a protrusion formed on the moving part above the drain electrode.

여기서, 상기 기판은 비도전성 기판 및 상기 비도전성 기판 상에 형성된 도전성 기판을 포함할 수 있다.Here, the substrate may include a non-conductive substrate and a conductive substrate formed on the non-conductive substrate.

여기서, 상기 드레인전극 하부의 상기 기판에 트렌치가 형성될 수 있다.A trench may be formed in the substrate under the drain electrode.

여기서, 상기 드레인전극은 상기 트렌치를 매립하도록 형성될 수 있다.The drain electrode may be formed to fill the trench.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 포함하는 어레이는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 다수개 포함하되, 제1신호처리라인은 상기 소오스전극과 전기적으로 연결되고, 제2신호처리라인은 상기 게이트전극과 전기적으로 연결된다.An array including a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention includes a plurality of nonvolatile memory cells using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention. Is electrically connected to the source electrode, and the second signal processing line is electrically connected to the gate electrode.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀은 기판, 상기 기판 상에 형성된 유전체층, 상기 유전체층 상에 형성된 드레인전극, 상기 드레인전극 일측에 이격되어 상기 유전체층 상에 형성된 제1소오스전극, 상기 드레인전극 타측에 이격되어 상기 유전체층 상에 형성된 제2소오스전극, 상기 드레인전극과 상기 제1소오스전극 사이의 상기 유전체층 상에 형성된 제1게이트전극, 상기 드레인전극과 상기 제2소오스전극 사이의 상기 유전체층 상에 형성된 제2게이트전극 및 상기 제1소오스전극 상에 형성된 제1부착부, 상기 제2소오스전극 상에 형성된 제2부착부 및 상기 제1부착부와 상기 제2부착부를 전기적으로 연결하는 이동부를 포함하는 이동전극을 포함한다.A nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention may include a substrate, a dielectric layer formed on the substrate, a drain electrode formed on the dielectric layer, and a first electrode formed on the dielectric layer spaced apart from one side of the drain electrode. A source electrode, a second source electrode spaced apart from the other side of the drain electrode on the dielectric layer, a first gate electrode formed on the dielectric layer between the drain electrode and the first source electrode, the drain electrode and the second source electrode A second gate electrode formed on the dielectric layer and a first attachment part formed on the first source electrode, a second attachment part formed on the second source electrode, and the first attachment part and the second attachment part It includes a moving electrode including a moving unit for connecting to.

여기서, 상기 기판은 비도전성 기판 및 상기 비도전성 기판 상에 형성된 도 전성 기판을 포함할 수 있다.Here, the substrate may include a non-conductive substrate and a conductive substrate formed on the non-conductive substrate.

여기서, 상기 드레인전극 상부의 상기 이동부에 돌출부가 형성될 수 있다.Here, a protrusion may be formed in the moving part above the drain electrode.

여기서, 상기 드레인전극 하부의 상기 기판에 트렌치가 형성될 수 있다.A trench may be formed in the substrate under the drain electrode.

여기서, 상기 드레인전극은 상기 트렌치를 매립하도록 형성될 수 있다.The drain electrode may be formed to fill the trench.

여기서, 상기 이동부는 디스크형 구조일 수 있다.Here, the moving part may have a disk-shaped structure.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 포함하는 어레이는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 다수개 포함하되, 상기 이동전극은 제1신호처리라인이 되고, 상기 제1게이트전극과 상기 제2게이트전극은 제2신호처리라인이 된다.An array including a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention includes a plurality of nonvolatile memory cells using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention, wherein the movable electrode Is a first signal processing line, and the first gate electrode and the second gate electrode are second signal processing lines.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail.

도2의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 나타낸 도면이다. 2 (a) to 2 (b) are diagrams illustrating a nonvolatile memory cell and an array using a mechanical switch according to an embodiment of the present invention.

도2의 (a)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 포함하는 어레이를 나타낸 도면이고, 도2의 (b)는 도2의 (a)에서 a-a'방향으로의 기계적인 스위치를 이용한 메모리 셀의 단면도이다.FIG. 2A illustrates an array including a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B illustrates a-a in FIG. A cross section of a memory cell using a mechanical switch in the 'direction.

먼저, 도2의 (b)를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 상세히 살펴본다.First, a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2B.

도2의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀은 기판(201), 유전체층(202), 게이트전극(203), 소오스전극(204), 드레인전극(205), 부착부(206)와 이동부(207)를 포함하는 이동전극(208)을 포함한다.As shown in FIG. 2B, a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to an embodiment of the present invention includes a substrate 201, a dielectric layer 202, a gate electrode 203, and a source electrode 204. ), A drain electrode 205, a moving electrode 208 including an attachment part 206 and a moving part 207.

더욱 상세히 표현하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀은 기판(201) 상에 형성된 유전체층(202), 유전체층(202) 상에 형성된 게이트전극(203), 게이트전극(203)의 일측에 이격되어 유전체층(202) 상에 형성된 소오스전극(204), 게이트전극(203)의 타측에 이격되어 유전체층(202) 상에 형성된 드레인전극(205), 소오스전극(205) 상에 형성된 부착부(206)와 부착부(206)에 전기적으로 연결되고 드레인전극(205)의 상부까지 연장 형성된 이동부(207)를 포함하는 이동전극(208)을 포함한다.In more detail, a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to an embodiment of the present invention includes a dielectric layer 202 formed on a substrate 201, a gate electrode 203 formed on the dielectric layer 202, and a gate electrode. Source electrode 204 formed on dielectric layer 202 spaced apart from one side of 203 and drain electrode 205 and source electrode 205 formed on dielectric layer 202 spaced apart from the other side of gate electrode 203. And a moving electrode 208 including an attachment portion 206 formed at the top portion and a moving portion 207 electrically connected to the attachment portion 206 and extending to an upper portion of the drain electrode 205.

여기서, 기판(201), 드레인전극(205), 기판(201)과 드레인전극(205) 사이에 형성된 유전체층(202)은 전하를 저장 또는 방출하는 평판구조의 캐패시터가 된다. Here, the dielectric layer 202 formed between the substrate 201, the drain electrode 205, and the substrate 201 and the drain electrode 205 becomes a capacitor having a flat structure for storing or releasing charge.

기판(201)은 도전성의 반도체 기판으로 제작되거나, 비도전성 기판 상에 도전성의 반도체 기판을 형성하여 제작될 수 있고, 접지를 한다. 도전성의 반도체 기판으로 제작되는 경우에는 실리콘 기판을 이용할 수 있다. The substrate 201 may be made of a conductive semiconductor substrate, or may be manufactured by forming a conductive semiconductor substrate on a non-conductive substrate, and grounded. When produced with a conductive semiconductor substrate, a silicon substrate can be used.

유전체층(202)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막 같은 절연막으로 형성될 수 있다. The dielectric layer 202 may be formed of an insulating film, such as a silicon oxide film or a silicon nitride film.

드레인전극(205)은 구리와 같은 도전성 물질로 형성될 수 있다.The drain electrode 205 may be formed of a conductive material such as copper.

이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀(200)을 다수개 포함하는 어레이를 도2의 (a)를 참조하여 설명한다.An array including a plurality of nonvolatile memory cells 200 using a mechanical switch according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2A.

도2의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기계적인 스위 치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 포함하는 어레이는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀(200), 제1신호처리라인(210) 및 제2신호처리라인(220)을 포함한다.As shown in FIG. 2A, an array including a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to an embodiment of the present invention is a nonvolatile memory using a mechanical switch according to an embodiment of the present invention. The cell 200 includes a first signal processing line 210 and a second signal processing line 220.

여기서, 제1신호처리라인(210)과 제2신호처리라인(220)은 각각 동일한 신호를 처리하는 라인이다. 본 발명의 일 실시 예에서는 제1신호처리라인(210)은 비트라인(B/L)이 되고, 제2신호처리라인(220)은 워드라인(W/L)이 된다. Here, the first signal processing line 210 and the second signal processing line 220 are lines for processing the same signal, respectively. In an exemplary embodiment, the first signal processing line 210 becomes a bit line B / L, and the second signal processing line 220 becomes a word line W / L.

비트라인(210)과 워드라인(220)은 서로 교차하고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀(200)은 비트라인(210)과 워드라인(220)이 교차 부위 근처(옆)에 배치된다. 또한, 게이트전극(203)은 워드라인(220)에 전기적으로 연결되고, 이동전극(208)의 부착부(206)가 비트라인(210)에 전기적으로 연결된다. The bit line 210 and the word line 220 cross each other, and in the nonvolatile memory cell 200 using a mechanical switch according to an embodiment of the present invention, the bit line 210 and the word line 220 cross each other. It is located near the site (side). In addition, the gate electrode 203 is electrically connected to the word line 220, and the attachment portion 206 of the moving electrode 208 is electrically connected to the bit line 210.

따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀(200)을 포함하는 어레이는 다음과 같이 동작한다.Therefore, the array including the nonvolatile memory cell 200 using the mechanical switch according to an embodiment of the present invention operates as follows.

워드라인(220)에 인가되는 전압과 비트라인(210)에 인가되는 전압의 차이에 의해서 이동부(207)가 드레인전극(205)에 접촉되어 비트라인(210)에 인가되는 전압이 드레인전극(205)으로 전달된다. 즉, 워드라인(220)과 전기적으로 연결된 게이트전극(203)에 인가되는 전압과 부착부(206)에 전기적으로 연결된 비트라인(210)에 인가되는 전압의 차이가 풀인전압(Vpi) 이상인 경우에 정전기력이 발생하여 이동부(207)가 드레인전극(205)에 전기적으로 접촉되어 전하를 기판(201)과 드레인전 극(205) 사이의 유전체층(202)에 저장하거나 방출하면서 비휘발성 메모리 동작을 수행한다.Due to the difference between the voltage applied to the word line 220 and the voltage applied to the bit line 210, the moving part 207 contacts the drain electrode 205 so that the voltage applied to the bit line 210 is the drain electrode ( 205). That is, the difference between the voltage applied to the gate electrode 203 electrically connected to the word line 220 and the voltage applied to the bit line 210 electrically connected to the attachment part 206 is greater than or equal to the pull-in voltage V pi . The electrostatic force is generated in the moving portion 207 is in electrical contact with the drain electrode 205 to store or discharge charges in the dielectric layer 202 between the substrate 201 and the drain electrode 205 while performing a nonvolatile memory operation. Perform.

따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀과 그 어레이는 반도체 모스 트랜지스터를 이용하지 않고 비휘발성 메모리 동작을 수행할 수 있고, 반도체 모스 트랜지스터를 이용하지 않으므로 구조와 공정이 매우 복잡하지 않고, 크기 축소에 대한 제한(scaling limit) 없이 집적도를 향상시킬 수 있다. Therefore, the nonvolatile memory cell and its array using the mechanical switch according to an embodiment of the present invention can perform the nonvolatile memory operation without using the semiconductor MOS transistor, and do not use the semiconductor MOS transistor. This is not very complicated, and the degree of integration can be improved without scaling limits.

또한, 기존의 플래시 메모리보다 낮은 동작전압으로 작동시킬 수 있어서 전력소모를 줄일 수 있고, 동작 속도가 빠르며 게이트 절연막 파괴와 같은 전기적 신뢰성 저하가 없고, 방사선과 같은 외부 유해 환경에 민감하지 않은 군사용 또는 인공위성용으로 사용할 수 있다. In addition, it can be operated at lower operating voltage than conventional flash memory, which can reduce power consumption, speed up operation, and do not deteriorate electrical reliability such as destruction of gate insulating film, and military or satellite which is not sensitive to external harmful environment such as radiation. Can be used as

여기에, 도2의 (b)에 도시된 바와 같이, 드레인전극(205) 상부의 이동부(207)에 돌출부(209)인 딤플이 더 형성될 수 있다. 이러한 돌출부(209)로서의 딤플이 더 형성됨으로써 기계적인 스위치 제조 공정 시 스틱션(stiction)을 방지할 뿐만 아니라 풀인전압(Vpi)을 낮추는 효과가 있다. Here, as illustrated in FIG. 2B, a dimple serving as the protrusion 209 may be further formed on the moving part 207 on the drain electrode 205. Since the dimples as the protrusions 209 are further formed, not only the stiction during the mechanical switch manufacturing process but also the pull-in voltage V pi may be lowered.

도3의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 나타낸 도면이다. 3A to 3B are diagrams illustrating a nonvolatile memory cell and an array using a mechanical switch according to another exemplary embodiment of the present invention.

도3의 (a)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘 발성 메모리 셀을 포함하는 어레이를 나타낸 도면이고, 도3의 (b)는 도3의 (a)에서 b-b'방향으로의 기계적인 스위치를 이용한 메모리 셀의 단면도이다.Figure 3 (a) is a view showing an array including a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention, Figure 3 (b) is a b-b in Figure 3 (a) A cross section of a memory cell using a mechanical switch in the 'direction.

먼저, 도3의 (b)를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 상세히 설명한다.First, a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3B.

도3의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀은 드레인전극(305) 하부의 기판(301)에 트렌치가 형성된다. 여기서, 트렌치는 하나 이상으로도 형성될 수 있다. As shown in FIG. 3B, in the nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another exemplary embodiment, trenches are formed in the substrate 301 under the drain electrode 305. Here, one or more trenches may be formed.

이러한 구성은 도2의 (b)에 도시된 기판(201), 유전체층(202) 및 드레인전극(205)으로 구성된 평판구조의 캐패시터와는 달리 기판(301), 유전체층(302) 및 드레인전극(305)으로 구성된 트렌치구조의 캐패시터를 갖는다. 이러한 트렌치구조를 갖는 캐패시터의 구성상의 특징으로 인하여, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀은 도2의 (b)에 도시된 평판구조의 캐패시터의 캐패시턴스보다 더 높은 캐패시턴스를 가질 수 있어 비휘발성 메모리 동작특성을 향상시킬 수 있다.This configuration is different from the capacitor having a flat plate structure composed of the substrate 201, the dielectric layer 202, and the drain electrode 205 shown in Fig. 2B, and the substrate 301, the dielectric layer 302, and the drain electrode 305. Has a trench structure capacitor Due to the configuration features of the capacitor having such a trench structure, a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention has a capacitance higher than that of the capacitor of the flat plate structure shown in FIG. It can have a can improve the operation characteristics of the nonvolatile memory.

그 이외의 나머지 구성은 도2의 (b)에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀과 동일하므로 이하 설명을 생략한다. The rest of the configuration is the same as a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to an embodiment of the present invention shown in FIG.

다음으로 도3의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 포함하는 어레이는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀(300), 제1신호처리 라인(310) 및 제2신호처리라인(320)을 포함한다. 여기서도, 도2의 (a)에 도시된 것처럼 게이트전극(305)가 제2신호처리라인(320)인 워드라인에 전기적으로 연결되고, 부착부(306)가 제1신호처리라인(310)인 비트라인에 전기적으로 연결된다. Next, as shown in (a) of FIG. 3, an array including a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention is a non-mechanical switch using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention. The volatile memory cell 300 includes a first signal processing line 310 and a second signal processing line 320. Here, as shown in FIG. 2A, the gate electrode 305 is electrically connected to the word line, which is the second signal processing line 320, and the attachment part 306 is the first signal processing line 310. It is electrically connected to the bit line.

도4의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 나타낸 도면이다. 4A to 4B are diagrams illustrating a nonvolatile memory cell and an array using a mechanical switch according to another exemplary embodiment of the present invention.

도4의 (a)는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 포함하는 어레이를 나타낸 도면이고, 도4의 (b)는 도4의 (a)에서 c-c'방향으로의 기계적인 스위치를 이용한 메모리 셀의 단면도이다.Figure 4 (a) is a view showing an array including a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention, Figure 4 (b) is a c- in Figure 4 (a) It is sectional drawing of the memory cell using a mechanical switch to c 'direction.

먼저, 도4의 (b)를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 상세히 설명한다.First, a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4B.

도4의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀은 드레인전극(405) 하부의 기판(401)에 트렌치가 형성되고, 트렌치가 매립되도록 드레인전극(405)이 형성된다. 여기서, 트렌치는 하나 이상으로도 형성될 수 있다.As shown in FIG. 4B, in the nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention, trenches are formed in the substrate 401 under the drain electrode 405, and trenches are formed. The drain electrode 405 is formed to be buried. Here, one or more trenches may be formed.

이러한 구성은 도2의 (b)에 도시된 기판(201), 유전체층(202) 및 드레인전극(205)으로 구성된 평판구조의 캐패시터와는 달리, 기판(401), 유전체층(402) 및 드레인전극(405)으로 구성된 트렌치구조의 캐패시터를 갖는다. 이러한 트렌치구조를 갖는 캐패시터의 구성상의 특징으로 인하여, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀은 도2의 (b)에 도시된 평판구조의 캐패시터의 캐패시턴스보다 더 높은 캐패시턴스를 가질 수 있어 비휘발성 메모리 특성을 향상시킬 수 있다.This configuration is different from that of the capacitor having a flat structure composed of the substrate 201, the dielectric layer 202 and the drain electrode 205 shown in Fig. 2B, and the substrate 401, the dielectric layer 402 and the drain electrode ( 405 has a trench structure capacitor. Due to the configuration features of the capacitor having such a trench structure, a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention is higher than the capacitance of the capacitor of the flat plate structure shown in FIG. Capacitance can be used to improve nonvolatile memory characteristics.

그 이외의 나머지 구성은 도2의 (b)에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀과 동일하므로 이하 설명을 생략한다. The rest of the configuration is the same as a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to an embodiment of the present invention shown in FIG.

다음으로 도4의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 포함하는 어레이는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀(400), 제1신호처리라인(410) 및 제2신호처리라인(420)을 포함한다. 여기서도, 도2의 (a)에 도시된 것처럼 게이트전극(405)가 제2신호처리라인(420)인 워드라인에 전기적으로 연결되고, 부착부(406)가 제1신호처리라인(410)인 비트라인에 전기적으로 연결된다.Next, as shown in (a) of FIG. 4, an array including a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention is a mechanical switch according to another embodiment of the present invention. The nonvolatile memory cell 400, the first signal processing line 410, and the second signal processing line 420 may be used. Here, too, as shown in FIG. 2A, the gate electrode 405 is electrically connected to the word line, which is the second signal processing line 420, and the attachment part 406 is the first signal processing line 410. It is electrically connected to the bit line.

도5의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 나타낸 도면이다. 5A to 5B are diagrams illustrating a nonvolatile memory cell and an array using a mechanical switch according to another exemplary embodiment of the present invention.

도5의 (a)는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 포함하는 어레이를 나타낸 도면이고, 도5의 (b)는 도5의 (a)에서 d-d'방향으로의 기계적인 스위치를 이용한 메모리 셀의 단면도이다.FIG. 5A is a view showing an array including a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a line d- in FIG. Sectional drawing of a memory cell using a mechanical switch in the d 'direction.

먼저, 도5의 (b)를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 상세히 설명한다.First, a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5B.

도5의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀은 기판(501), 유전체층(502), 드레인전극(505), 소오스전극(504), 게이트전극(503), 부착부(506)와 이동부(507)를 포함하는 이동전극(508) 및 돌출부(509)를 포함한다.As shown in FIG. 5B, a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention may include a substrate 501, a dielectric layer 502, a drain electrode 505, and a source electrode ( 504, a gate electrode 503, a moving electrode 508 including an attachment part 506 and a moving part 507, and a protrusion 509.

더욱 상세히 표현하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀은 기판(501) 상에 형성된 유전체층(502), 유전체층(502) 상에 형성된 드레인전극(505), 드레인전극(505)의 일측에 이격되어 유전체층(502) 상에 형성된 소오스전극(504), 드레인전극(505)의 타측에 이격되어 유전체층(502) 상에 형성된 게이트전극(503), 소오스전극(504) 상에 형성된 부착부(506)와 부착부(506)에 전기적으로 연결되고 게이트전극(503)의 상부까지 연장 형성된 이동부(507)를 포함하는 이동전극(508) 및 드레인전극(503) 상부의 이동부(507)에 형성된 돌출부(509)를 포함한다.In more detail, a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention includes a dielectric layer 502 formed on a substrate 501, a drain electrode 505 formed on the dielectric layer 502, and a drain. The source electrode 504 formed on the dielectric layer 502 and spaced apart from one side of the electrode 505, the gate electrode 503 and the source electrode 504 formed on the dielectric layer 502 spaced apart from the other side of the drain electrode 505. The upper portion of the movable electrode 508 and the drain electrode 503 including an attachment portion 506 formed on the upper portion and a movable portion 507 electrically connected to the attachment portion 506 and extending to an upper portion of the gate electrode 503. And a protrusion 509 formed on the moving part 507.

여기서, 기판(501), 드레인전극(505), 기판(501)과 드레인전극(505) 사이에 형성된 유전체층(502)은 전하를 저장 또는 방출하는 평판구조의 캐패시터가 된다. Here, the substrate 501, the drain electrode 505, and the dielectric layer 502 formed between the substrate 501 and the drain electrode 505 become a capacitor having a flat structure that stores or emits electric charges.

기판(501)은 도전성의 반도체 기판으로 제작되거나, 비도전성 기판 상에 도전성의 반도체 기판을 형성하여 제작될 수 있고, 접지를 한다. 도전성의 반도체 기판으로 제작되는 경우에는 실리콘 기판을 이용할 수 있다. The substrate 501 may be made of a conductive semiconductor substrate, or may be manufactured by forming a conductive semiconductor substrate on a non-conductive substrate, and grounded. When produced with a conductive semiconductor substrate, a silicon substrate can be used.

유전체층(502)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막 같은 절연막으로 형성될 수 있다. The dielectric layer 502 may be formed of an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film.

드레인전극(505)은 구리와 같은 도전성 물질로 형성될 수 있다.The drain electrode 505 may be formed of a conductive material such as copper.

이러한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발 성 메모리 셀을 다수개 포함하는 어레이를 도5의 (a)를 참조하여 설명한다.An array including a plurality of nonvolatile memory cells using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도5의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 포함하는 어레이는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀(500), 제1신호처리라인(510) 및 제2신호처리라인(520)을 포함한다.As shown in (a) of FIG. 5, an array including a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention is a non-mechanical switch using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention. The volatile memory cell 500 includes a volatile memory cell 500, a first signal processing line 510, and a second signal processing line 520.

여기서, 제1신호처리라인(510)과 제2신호처리라인(520)은 각각 동일한 신호를 처리하는 라인이다. 본 발명의 또 다른 실시 예에서는 제1신호처리라인(510)은 비트라인(B/L)이 되고, 제2신호처리라인(520)은 워드라인(W/L)이 된다.Here, the first signal processing line 510 and the second signal processing line 520 are lines for processing the same signal, respectively. In another embodiment of the present invention, the first signal processing line 510 becomes a bit line B / L, and the second signal processing line 520 becomes a word line W / L.

비트라인(510)과 워드라인(520)은 서로 교차하고, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀(500)은 비트라인(510)과 워드라인(520)이 교차 부위 근처(옆)에 배치된다. 또한, 게이트전극(503)은 워드라인(520)에 전기적으로 연결되고, 이동전극(508)의 부착부(506)가 비트라인(510)에 전기적으로 연결된다. The bit line 510 and the word line 520 cross each other, and the nonvolatile memory cell 500 using the mechanical switch according to another embodiment of the present invention may include the bit line 510 and the word line 520. It is located near (side) the intersection. In addition, the gate electrode 503 is electrically connected to the word line 520, and the attachment portion 506 of the moving electrode 508 is electrically connected to the bit line 510.

이러한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀(500)을 포함하는 어레이는 다음과 같이 동작한다.The array including the nonvolatile memory cell 500 using the mechanical switch according to another embodiment of the present invention operates as follows.

워드라인(520)에 인가되는 전압과 비트라인(510)에 인가되는 전압의 차이에 의해서 이동부(507)에 형성된 돌출부(509)가 드레인전극(505)에 접촉되어 비트라인(510)에 인가되는 전압이 드레인전극(505)으로 전달된다. 즉, 워드라인(520)과 전기적으로 연결된 게이트전극(505)에 인가되는 전압과 부착부(506)에 전기적으로 연결된 비트라인(510)에 인가되는 전압의 차이가 풀인전압(Vpi) 이상인 경우에 정전기력이 발생하여 이동부(507)의 돌출부(509)가 드레인전극(505)에 전기적으로 접촉되어 전하를 기판(501)과 드레인전극(505) 사이의 유전체층(502)에 저장하거나 방출하면서 비휘발성 메모리 동작을 수행한다. 여기서, 이동전극(508)의 이동부(507)는 돌출부(509)에 의해서 게이트전극(503)에 전기적으로 연결되지 않는다.Due to the difference between the voltage applied to the word line 520 and the voltage applied to the bit line 510, the protrusion 509 formed in the moving part 507 contacts the drain electrode 505 and is applied to the bit line 510. The voltage is transferred to the drain electrode 505. That is, the difference between the voltage applied to the gate electrode 505 electrically connected to the word line 520 and the voltage applied to the bit line 510 electrically connected to the attachment part 506 is greater than or equal to the pull-in voltage V pi . The electrostatic force is generated in the protrusion 509 of the moving part 507 is in electrical contact with the drain electrode 505 to store or discharge charge in the dielectric layer 502 between the substrate 501 and the drain electrode 505 Perform volatile memory operations. Here, the moving part 507 of the moving electrode 508 is not electrically connected to the gate electrode 503 by the protrusion 509.

따라서, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀과 그 어레이는 반도체 모스 트랜지스터를 이용하지 않고 비휘발성 메모리 동작을 수행할 수 있고, 반도체 모스 트랜지스터를 이용하지 않으므로 구조와 공정이 매우 복잡하지 않고, 크기 축소에 대한 제한(scaling limit) 없이 집적도를 향상시킬 수 있다. Therefore, the nonvolatile memory cell and the array using the mechanical switch according to another embodiment of the present invention can perform the nonvolatile memory operation without using the semiconductor MOS transistor, and since the semiconductor MOS transistor is not used, The process is not very complex and the density can be improved without scaling limits.

또한, 기존의 플래시 메모리보다 낮은 동작전압으로 작동시킬 수 있어서 전력소모를 줄일 수 있고, 동작 속도가 빠르며 게이트 절연막 파괴와 같은 전기적 신뢰성 저하가 없고, 방사선과 같은 외부 유해 환경에 민감하지 않은 군사용 또는 인공 위성용으로 사용할 수 있다. In addition, it can be operated at lower operating voltage than conventional flash memory, which can reduce power consumption, speed up operation, and do not deteriorate electrical reliability such as gate insulating film destruction, and military or satellite which is not sensitive to external harmful environment such as radiation. Can be used as

도6의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 나타낸 도면이다. 6A to 6B are diagrams illustrating a nonvolatile memory cell and an array using a mechanical switch according to another exemplary embodiment of the present invention.

도6의 (a)는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 포함하는 어레이를 나타낸 도면이고, 도6의 (b)는 도6의 (a) 에서 e-e'방향으로의 기계적인 스위치를 이용한 메모리 셀의 단면도이다.FIG. 6A is a view showing an array including a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6B is an e-number in FIG. A cross section of a memory cell using a mechanical switch in the e 'direction.

먼저, 도6의 (b)를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 상세히 설명한다.First, a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 6B.

도6의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀은 드레인전극(605) 하부의 기판(601)에 트렌치가 형성되고, 트렌치가 매립되도록 드레인전극(605)이 형성된다. 여기서, 트렌치는 하나 이상으로도 형성될 수 있다.As shown in FIG. 6B, in the nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention, trenches are formed in the substrate 601 under the drain electrode 605, and trenches A drain electrode 605 is formed to be buried. Here, one or more trenches may be formed.

이러한 구성은 도5의 (b)에 도시된 기판(501), 유전체층(502) 및 드레인전극(505)으로 구성된 평판구조의 캐패시터와는 달리, 기판(601), 유전체층(602) 및 드레인전극(605)으로 구성된 트렌치구조의 캐패시터를 갖는다. 이러한 트렌치구조를 갖는 캐패시터의 구성상의 특징으로 인하여, 도6의 (b)에 도시된 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀은 도5의 (b)에 도시된 평판구조의 캐패시터의 캐패시턴스보다 더 높은 캐패시턴스를 가질 수 있어 비휘발성 메모리 특성을 향상시킬 수 있다.This configuration is different from that of the capacitor having a flat structure composed of the substrate 501, the dielectric layer 502, and the drain electrode 505 shown in Fig. 5B, and the substrate 601, the dielectric layer 602 and the drain electrode ( 605 has a trench structure capacitor. Due to the configuration of the capacitor having such a trench structure, a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 6B is shown in FIG. 5B. It is possible to have a higher capacitance than that of a plate capacitor, thereby improving nonvolatile memory characteristics.

그 이외의 나머지 구성은 도5의 (b)에 도시된 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀과 동일하므로 이하 설명을 생략한다. The rest of the configuration is the same as that of the nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention shown in FIG.

다음으로 도6의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 포함하는 어레이는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀(600), 제1신호 처리라인(610) 및 제2신호처리라인(620)을 포함한다. 여기서도, 도5의 (a)에 도시된 것처럼 게이트전극(605)이 제2신호처리라인(620)인 워드라인에 전기적으로 연결되고, 부착부(606)가 제1신호처리라인(610)인 비트라인에 전기적으로 연결된다.Next, as shown in (a) of FIG. 6, an array including a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention is a mechanical switch according to another embodiment of the present invention. The nonvolatile memory cell 600, the first signal processing line 610, and the second signal processing line 620 are included. Here, too, as shown in FIG. 5A, the gate electrode 605 is electrically connected to the word line, which is the second signal processing line 620, and the attaching part 606 is the first signal processing line 610. It is electrically connected to the bit line.

도7의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 나타낸 도면이다. 7A to 7B are diagrams illustrating a nonvolatile memory cell and an array using a mechanical switch according to another exemplary embodiment of the present invention.

도7의 (a)는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 포함하는 어레이를 나타낸 도면이고, 도7의 (b)는 도7의 (a)에서 f-f'방향으로의 기계적인 스위치를 이용한 메모리 셀의 단면도이다.FIG. 7A is a view showing an array including a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line f- in FIG. A cross section of a memory cell using a mechanical switch in the f 'direction.

먼저, 도7의 (b)를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 상세히 설명한다.First, a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 7B.

도7의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀은 기판(701), 유전체층(702), 드레인전극(705), 제1소오스전극(704a), 제2소오스전극(704b), 제1게이트전극(703a), 제2게이트전극(703b) 및 제1부착부(706a), 제2부착부(706b) 및 이동부(707)를 포함하는 이동전극(708)을 포함한다.As shown in FIG. 7B, a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention may include a substrate 701, a dielectric layer 702, a drain electrode 705, and a first source. The electrode 704a, the second source electrode 704b, the first gate electrode 703a, the second gate electrode 703b and the first attaching portion 706a, the second attaching portion 706b and the moving portion 707 It includes a moving electrode 708 including a.

더욱 상세히 표현하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀은 기판(701) 상에 형성된 유전체층(702), 유전체층(702) 상에 형성된 드레인전극(705), 드레인전극(705) 일측에 이격되어 유전체층(702) 상에 형성된 제1소오스전극(704a), 드레인전극(705) 타측에 이격되어 유전 체층(702) 상에 형성된 제2소오스전극(704b), 드레인전극(705)과 제1소오스전극(704a) 사이의 유전체층(702) 상에 형성된 제1게이트전극(703a), 드레인전극(705)과 제2소오스전극(704b) 사이의 유전체층(702) 상에 형성된 제2게이트전극(703b) 및 제1소오스전극(704a) 상에 형성된 제1부착부(706a), 제2소오스전극(704b) 상에 형성된 제2부착부(706b) 및 제1부착부(706a)와 제2부착부(706b)를 전기적으로 연결하는 이동부(707)를 포함하는 이동전극(708)을 포함한다.In more detail, a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention includes a dielectric layer 702 formed on a substrate 701, a drain electrode 705 formed on the dielectric layer 702, and a drain. The first source electrode 704a formed on the dielectric layer 702 spaced apart from one side of the electrode 705, the second source electrode 704b formed on the dielectric layer 702 spaced apart from the other side of the drain electrode 705, and the drain electrode. A first gate electrode 703a formed on the dielectric layer 702 between 705 and the first source electrode 704a and a dielectric layer 702 formed between the drain electrode 705 and the second source electrode 704b. First attachment portion 706a formed on the second gate electrode 703b and the first source electrode 704a, second attachment portion 706b and the first attachment portion 706a formed on the second source electrode 704b. ) And a moving electrode 708 including a moving part 707 for electrically connecting the second attachment part 706b.

여기서, 도7의(b)에 도시된 바와 같이, 드레인전극(705) 하부의 기판(701) 트렌치가 형성되고, 그 트렌치를 매립하도록 드레인전극(705)이 형성될 수 있다. 이와 같이 형성됨으로써, 기판(701), 유전체층(702) 및 드레인전극(705)으로 구성된 캐패시터의 캐패시턴스를 평판구조의 캐패시터의 캐패시턴스보다 더 높일 수 있다.Here, as shown in FIG. 7B, a trench of the substrate 701 under the drain electrode 705 may be formed, and a drain electrode 705 may be formed to fill the trench. By forming in this way, the capacitance of the capacitor composed of the substrate 701, the dielectric layer 702, and the drain electrode 705 can be higher than that of the capacitor of the flat plate structure.

기판(701)은 도전성의 반도체 기판으로 제작되거나, 비도전성 기판 상에 도전성의 반도체 기판을 형성하여 제작될 수 있고, 접지를 한다. 도전성의 반도체 기판으로 제작되는 경우에는 실리콘 기판을 이용할 수 있다. The substrate 701 may be made of a conductive semiconductor substrate, or may be manufactured by forming a conductive semiconductor substrate on a non-conductive substrate, and grounded. When produced with a conductive semiconductor substrate, a silicon substrate can be used.

유전체층(702)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막 같은 절연막으로 형성될 수 있다. The dielectric layer 702 may be formed of an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film.

드레인전극(705)은 구리와 같은 도전성 물질로 형성될 수 있다.The drain electrode 705 may be formed of a conductive material such as copper.

이러한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 다수개 포함하는 어레이를 도7의 (a)를 참조하여 설명한다.An array including a plurality of nonvolatile memory cells using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도7의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 포함하는 어레이는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀(700), 제1신호처리라인(710) 및 제2신호처리라인(720)을 포함한다. 여기서, 제1신호처리라인(710)과 제2신호처리라인(720)은 각각 동일한 신호를 처리하는 라인이다. 본 발명의 또 다른 실시 예에서는 제1신호처리라인(710)은 비트라인(B/L)이 되고, 제2신호처리라인(720)은 워드라인(W/L)이 된다.As shown in FIG. 7A, an array including a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another exemplary embodiment of the present invention may include a non-mechanical switch using a mechanical switch according to another exemplary embodiment of the present disclosure. The volatile memory cell 700 includes a volatile memory cell 700, a first signal processing line 710, and a second signal processing line 720. Here, the first signal processing line 710 and the second signal processing line 720 are lines for processing the same signal, respectively. In another embodiment of the present invention, the first signal processing line 710 becomes a bit line B / L, and the second signal processing line 720 becomes a word line W / L.

이러한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀(700)을 포함하는 어레이는 도7의 (b)에서의 제1부착부(706a), 제2부착부(706b) 및 이동부(707) 자체가 비트라인(710)을 구성하여 고정된 빔(브릿지형) 구조를 갖는다. 그리고, 제1게이트전극(703a)와 제2게이트전극(703b)이 워드라인(720)과 전기적으로 연결된다. The array including the nonvolatile memory cell 700 using the mechanical switch according to another embodiment of the present invention is the first attachment portion 706a, the second attachment portion 706b in FIG. And the moving unit 707 itself constitutes the bit line 710 to have a fixed beam (bridge type) structure. The first gate electrode 703a and the second gate electrode 703b are electrically connected to the word line 720.

이러한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀(700)을 포함하는 어레이는 다음과 같이 동작한다.The array including the nonvolatile memory cell 700 using the mechanical switch according to another embodiment of the present invention operates as follows.

워드라인(720)에 인가되는 전압과 비트라인(710)에 인가되는 전압의 차이에 의해서 이동부(707)가 드레인전극(205)에 접촉되어 비트라인(710)에 인가되는 전압이 드레인전극(705)으로 전달된다. 즉, 워드라인(720)과 전기적으로 연결된 제1게이트전극(703a)와 제2게이트전극(703b)에 인가되는 전압과 제1부착부(706a)와 제2부착부(706b)에 전기적으로 연결된 비트라인(710)에 인가되는 전압의 차이가 풀인전압(Vpi) 이상인 경우에 정전기력이 발생하여 이동부(707)가 드레인전극(705)에 전 기적으로 접촉되어 전하를 기판(701)과 드레인전극(705) 사이의 유전체층(702)에 저장하거나 방출하면서 비휘발성 메모리 동작을 수행한다.Due to the difference between the voltage applied to the word line 720 and the voltage applied to the bit line 710, the moving part 707 contacts the drain electrode 205 so that the voltage applied to the bit line 710 is the drain electrode ( 705). That is, a voltage applied to the first gate electrode 703a and the second gate electrode 703b electrically connected to the word line 720 and the first attaching portion 706a and the second attaching portion 706b. When the difference between the voltages applied to the bit lines 710 is greater than the pull-in voltage (V pi ), an electrostatic force is generated so that the moving part 707 electrically contacts the drain electrode 705 to transfer charges to the substrate 701. A nonvolatile memory operation is performed while storing or emitting in the dielectric layer 702 between the electrodes 705.

따라서, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀과 그 어레이는 반도체 모스 트랜지스터를 이용하지 않고 비휘발성 메모리 동작을 수행할 수 있고, 반도체 모스 트랜지스터를 이용하지 않으므로 구조와 공정이 매우 복잡하지 않고, 크기 축소에 대한 제한(scaling limit) 없이 집적도를 향상시킬 수 있다. Therefore, the nonvolatile memory cell and the array using the mechanical switch according to another embodiment of the present invention can perform the nonvolatile memory operation without using the semiconductor MOS transistor, and since the semiconductor MOS transistor is not used, The process is not very complex and the density can be improved without scaling limits.

또한, 기존의 플래시 메모리보다 낮은 동작전압으로 작동시킬 수 있어서 전력소모를 줄일 수 있고, 동작 속도가 빠르며 게이트 절연막 파괴와 같은 전기적 신뢰성 저하가 없고, 방사선과 같은 외부 유해 환경에 민감하지 않은 군사용 또는 인공 위성용으로 사용할 수 있다. In addition, it can be operated at lower operating voltage than conventional flash memory, which can reduce power consumption, speed up operation, and do not deteriorate electrical reliability such as gate insulating film destruction, and military or satellite which is not sensitive to external harmful environment such as radiation. Can be used as

여기서, 도7의 (b)에 도시된 바와 같이, 드레인전극(705) 상부의 이동부(707)에 돌출부(709)인 딤플이 더 형성될 수 있다. 이러한 돌출부(709)로서의 딤플이 더 형성됨으로써 기계적인 스위치 제조 공정 시 스틱션(stiction)을 방지할 뿐만 아니라 풀인전압(Vpi)을 낮추는 효과가 있다. Here, as illustrated in FIG. 7B, a dimple, which is a protrusion 709, may be further formed on the moving part 707 on the drain electrode 705. Since the dimples as the protrusions 709 are further formed, not only the stiction during the mechanical switch manufacturing process but also the effect of lowering the pull-in voltage V pi is provided.

도8의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 나타낸 도면이다. 8A to 8B are views illustrating a nonvolatile memory cell and an array using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention.

도8의 (a)는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 포함하는 어레이를 나타낸 도면이고, 도8의 (b)는 도8의 (a)에서 g-g'방향과 h-h'방향으로의 기계적인 스위치를 이용한 메모리 셀의 단면도이다.FIG. 8A is a view showing an array including a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8B is a g- diagram in FIG. 8A. A cross section of a memory cell using mechanical switches in the g 'and h-h' directions.

도8의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀은 도7의 (b)의 고정된 빔(브릿지형) 구조의 비트라인(710)이 디스크형 구조의 비트라인(810)로 바뀐 것을 제외하고는 모든 것이 동일하다. As shown in FIG. 8B, a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention may include a bit line having a fixed beam (bridge) structure of FIG. 7B. Everything is the same except that 710 is replaced with a bitline 810 of a disk-like structure.

도9의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 나타낸 도면이다. 9A to 9B are diagrams illustrating a nonvolatile memory cell and an array using a mechanical switch according to another exemplary embodiment of the present invention.

도9의 (a)는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 포함하는 어레이를 나타낸 도면이고, 도9의 (b)는 도9의 (a)에서 i-i'방향과 j-j'방향으로의 기계적인 스위치를 이용한 메모리 셀의 단면도이다.FIG. 9A is a view showing an array including a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention, and FIG. 9B is a line i- in FIG. 9A. A cross section of a memory cell using mechanical switches in the i 'and j-j' directions.

먼저, 도9의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 메모리 셀(900)은 도7의 (b)에서의 트랜치(trench)형 구조의 커패시터를 가진다. 하지만 여기서는 드레인전극(905)이 기판(901)에 형성된 트렌치를 채우지 않으면서 평탄화 공정이 필요 없는 구리와 같은 도전성 물질로 형성된다. 여기서, 트렌치는 하나 이상이 형성될 수 있다.First, as shown in FIG. 9B, a memory cell 900 using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention is a trench-type capacitor in FIG. 7B. Has However, in this case, the drain electrode 905 is formed of a conductive material such as copper, which does not require a planarization process without filling the trench formed in the substrate 901. Here, one or more trenches may be formed.

이와 같이 도9의 (b)에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀은 드레인전극(905)의 구조만 바뀐 것을 제외하고는 도7의 (b)에 도시된 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀과 동일하다.As described above, a nonvolatile memory cell using a mechanical switch according to another embodiment of the present invention illustrated in FIG. 9B is illustrated in FIG. 7B except that only the structure of the drain electrode 905 is changed. It is the same as the nonvolatile memory cell using the mechanical switch shown.

이러한 구조는 캐패시턴스를 평판형 캐패시터의 캐패시턴스보다 더 높일 수 있어 메모리 특성을 향상시킬 수 있다.This structure can increase the capacitance higher than that of a planar capacitor, thereby improving memory characteristics.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the above-described technical configuration of the present invention may be embodied in other specific forms by those skilled in the art to which the present invention pertains without changing its technical spirit or essential features. It will be appreciated that it may be practiced.

따라서, 이상에서 기술한 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Therefore, since the embodiments described above are provided to completely inform the scope of the invention to those skilled in the art, it should be understood that they are exemplary in all respects and not limiting. The invention is only defined by the scope of the claims.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 반도체 모스 트랜지스터를 이용하지 않는 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 제공한다.As described in detail above, the present invention provides a nonvolatile memory cell using a mechanical switch that does not use a semiconductor MOS transistor and an array thereof.

또한, 본 발명은 집적도가 향상된 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모 리 셀 및 그 어레이를 제공한다.In addition, the present invention provides a non-volatile memory cell and its array using a mechanical switch with improved integration.

또한, 본 발명은 커패시터의 구조와 기계적인 스위치의 구조를 변화시켜 비휘발성 메모리의 동작 특성을 더욱 향상시킬 수 있는 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 제공한다. In addition, the present invention provides a nonvolatile memory cell and its array using a mechanical switch that can further improve the operation characteristics of the nonvolatile memory by changing the structure of the capacitor and the structure of the mechanical switch.

또한, 본 발명은 기존의 플래시 메모리보다 낮은 동작전압으로 작동시킬 수 있어서 전력소모를 줄일 수 있고, 동작 속도가 빠르며 게이트 절연막 파괴와 같은 전기적 신뢰성 저하가 없고, 방사선과 같은 외부 유해 환경에 민감하지 않은 군사용 또는 인공 위성용의 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 제공한다. In addition, the present invention can be operated at a lower operating voltage than conventional flash memory to reduce the power consumption, the operation speed is high, there is no electrical reliability degradation such as gate insulating film breakdown, and military is not sensitive to external harmful environment such as radiation Another aspect of the present invention is to provide a nonvolatile memory cell and an array thereof using mechanical switches for satellites.

또한, 본 발명은 반도체 기판 대신 임의의 기판 위의 도전성의 기판을 형성하여 기판의 종류에 무관하게 집적할 수 있는 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀 및 그 어레이를 제공한다.In addition, the present invention provides a non-volatile memory cell using a mechanical switch and an array thereof that can form a conductive substrate on any substrate instead of a semiconductor substrate and can be integrated regardless of the type of substrate.

Claims (18)

기판;Board; 상기 기판 상에 형성된 유전체층;A dielectric layer formed on the substrate; 상기 유전체층 상에 형성된 게이트전극;A gate electrode formed on the dielectric layer; 상기 게이트전극의 일측에 이격되어 상기 유전체층 상에 형성된 소오스전극;A source electrode spaced apart from one side of the gate electrode and formed on the dielectric layer; 상기 게이트전극의 타측에 이격되어 상기 유전체층 상에 형성된 드레인전극; 및A drain electrode spaced apart from the other side of the gate electrode and formed on the dielectric layer; And 상기 소오스전극 상에 형성된 부착부와 상기 부착부에 전기적으로 연결되고 상기 드레인전극의 상부까지 연장 형성된 이동부를 포함하는 이동전극A moving electrode including an attachment portion formed on the source electrode and a moving portion electrically connected to the attachment portion and extending to an upper portion of the drain electrode; 을 포함하는, 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀.Non-volatile memory cell using a mechanical switch, including. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 드레인전극 상부의 상기 이동부에 돌출부가 형성된, 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀.A nonvolatile memory cell using a mechanical switch having a protrusion formed on the moving part above the drain electrode. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판은The substrate is 비도전성의 기판; 및Non-conductive substrates; And 상기 비도전성 기판 상에 형성된 도전성 기판A conductive substrate formed on the non-conductive substrate 을 포함하는, 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀.Non-volatile memory cell using a mechanical switch, including. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 드레인전극 하부의 상기 기판에 트렌치가 형성된, 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀.And a trench formed in the substrate under the drain electrode. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 드레인전극은,The drain electrode, 상기 트렌치를 매립하도록 형성된, 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀.And a mechanical switch formed to fill the trench. 제1항에 의한 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 다수개 포함하되, 제1신호처리라인은 상기 소오스전극과 전기적으로 연결되고, 제2신호처리라인은 상기 게이트전극과 전기적으로 연결된, 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 어레이.The apparatus of claim 1, further comprising a plurality of nonvolatile memory cells using a mechanical switch according to claim 1, wherein a first signal processing line is electrically connected to the source electrode, and a second signal processing line is electrically connected to the gate electrode. Memory array using traditional switches. 기판;Board; 상기 기판 상에 형성된 유전체층;A dielectric layer formed on the substrate; 상기 유전체층 상에 형성된 드레인전극;A drain electrode formed on the dielectric layer; 상기 드레인전극의 일측에 이격되어 상기 유전체층 상에 형성된 소오스전극;A source electrode spaced apart from one side of the drain electrode and formed on the dielectric layer; 상기 드레인전극의 타측에 이격되어 상기 유전체층 상에 형성된 게이트전극; 상기 소오스전극 상에 형성된 부착부와 상기 부착부에 전기적으로 연결되고 상기 게이트전극의 상부까지 연장 형성된 이동부를 포함하는 이동전극; 및A gate electrode spaced apart from the other side of the drain electrode and formed on the dielectric layer; A moving electrode including an attachment portion formed on the source electrode and a moving portion electrically connected to the attachment portion and extending to an upper portion of the gate electrode; And 상기 드레인전극 상부의 상기 이동부에 형성된 돌출부Protruding portion formed on the moving portion above the drain electrode 를 포함하는, 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀.Non-volatile memory cell using a mechanical switch, including. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 기판은The substrate is 비도전성의 기판; 및Non-conductive substrates; And 상기 비도전성 기판 상에 형성된 도전성 기판A conductive substrate formed on the non-conductive substrate 을 포함하는, 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀.Non-volatile memory cell using a mechanical switch, including. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 드레인전극 하부의 상기 기판에 트렌치가 형성된, 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀.And a trench formed in the substrate under the drain electrode. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 드레인전극은,The drain electrode, 상기 트렌치를 매립하도록 형성된, 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀.And a mechanical switch formed to fill the trench. 제7항에 의한 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 다수개 포함하되, 제1신호처리라인은 상기 소오스전극과 전기적으로 연결되고, 제2신호처리라인은 상기 게이트전극과 전기적으로 연결된, 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 어레이.A mechanical device comprising a plurality of nonvolatile memory cells using a mechanical switch according to claim 7, wherein a first signal processing line is electrically connected to the source electrode, and a second signal processing line is electrically connected to the gate electrode. Memory array using traditional switches. 기판;Board; 상기 기판 상에 형성된 유전체층;A dielectric layer formed on the substrate; 상기 유전체층 상에 형성된 드레인전극;A drain electrode formed on the dielectric layer; 상기 드레인전극 일측에 이격되어 상기 유전체층 상에 형성된 제1소오스전극;A first source electrode spaced apart from one side of the drain electrode and formed on the dielectric layer; 상기 드레인전극 타측에 이격되어 상기 유전체층 상에 형성된 제2소오스전극;A second source electrode spaced apart from the other side of the drain electrode and formed on the dielectric layer; 상기 드레인전극과 상기 제1소오스전극 사이의 상기 유전체층 상에 형성된 제1게이트전극;A first gate electrode formed on the dielectric layer between the drain electrode and the first source electrode; 상기 드레인전극과 상기 제2소오스전극 사이의 상기 유전체층 상에 형성된 제2게이트전극; 및A second gate electrode formed on the dielectric layer between the drain electrode and the second source electrode; And 상기 제1소오스전극 상에 형성된 제1부착부, 상기 제2소오스전극 상에 형성된 제2부착부 및 상기 제1부착부와 상기 제2부착부를 전기적으로 연결하는 이동부를 포함하는 이동전극A moving electrode including a first attaching part formed on the first source electrode, a second attaching part formed on the second source electrode, and a moving part electrically connecting the first attaching part and the second attaching part; 을 포함하는, 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀.Non-volatile memory cell using a mechanical switch, including. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 기판은The substrate is 비도전성의 기판; 및Non-conductive substrates; And 상기 비도전성 기판 상에 형성된 도전성 기판A conductive substrate formed on the non-conductive substrate 을 포함하는, 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀.Non-volatile memory cell using a mechanical switch, including. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 드레인전극 상부의 상기 이동부에 돌출부가 형성된, 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀.A nonvolatile memory cell using a mechanical switch having a protrusion formed on the moving part above the drain electrode. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 드레인전극 하부의 상기 기판에 트렌치가 형성된, 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀.And a trench formed in the substrate under the drain electrode. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 드레인전극은,The drain electrode, 상기 트렌치를 매립하도록 형성된, 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀.And a mechanical switch formed to fill the trench. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 이동부는,The moving unit, 디스크형 구조인, 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀.A nonvolatile memory cell using a mechanical switch that has a disk structure. 제12항의 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 셀을 다수개 포함하되, 상기 이동전극은 제1신호처리라인이 되고, 상기 제1게이트전극과 상기 제2게이트전극은 제2신호처리라인이 되는, 기계적인 스위치를 이용한 비휘발성 메모리 어레이.A plurality of nonvolatile memory cells using the mechanical switch of claim 12, wherein the moving electrode is a first signal processing line, the first gate electrode and the second gate electrode is a second signal processing line, Non-volatile memory array using mechanical switch.
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