KR100810519B1 - Non-volatile memory cell using mechanical switch and array thereof - Google Patents
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Abstract
Description
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
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
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
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
여기서, 기판(201), 드레인전극(205), 기판(201)과 드레인전극(205) 사이에 형성된 유전체층(202)은 전하를 저장 또는 방출하는 평판구조의 캐패시터가 된다. Here, the
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
유전체층(202)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막 같은 절연막으로 형성될 수 있다. The
드레인전극(205)은 구리와 같은 도전성 물질로 형성될 수 있다.The
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
여기서, 기판(501), 드레인전극(505), 기판(501)과 드레인전극(505) 사이에 형성된 유전체층(502)은 전하를 저장 또는 방출하는 평판구조의 캐패시터가 된다. Here, the
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
유전체층(502)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막 같은 절연막으로 형성될 수 있다. The
드레인전극(505)은 구리와 같은 도전성 물질로 형성될 수 있다.The
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
유전체층(702)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막 같은 절연막으로 형성될 수 있다. The
드레인전극(705)은 구리와 같은 도전성 물질로 형성될 수 있다.The
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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