KR20120022353A - Switch device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A switching device and a manufacturing method thereof are provided to block a flow of a parasitic current due to undesirable current conduction by performing a rectifying conduction operation of each switch device. CONSTITUTION: A driving electrode unit(130) includes a support layer fixed to a substrate and an elastic conductive layer(133) which is separated from the substrate. A fixed electrode unit(140) is separated from the elastic conductive layer and is arranged on the substrate. The driving electrode unit and the fixed electrode unit include semiconductor materials with the same work function. The elastic conductive layer and the fixed electrode unit are switched on by an electrostatic attraction between the driving electrode unit and the fixed electrode unit. The driving electrode unit and the fixed electrode unit perform an ohmic conduction operation in a forward voltage or backward voltage when the driving electrode unit and the fixed electrode unit are switched on.

Description

스위치 소자 및 그 제조방법{SWITCH DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Switch element and its manufacturing method {SWITCH DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

실시예는 스위치 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Embodiments relate to a switch element and a method of manufacturing the same.

일반적으로, 반도체 물질은 온/오프(on/off) 특성을 이용하는 스위치 소자와 전류 및 전압의 증폭특성을 이용하는 증폭기 소자에 이용된다. 특히, 디지털 집적회로 분야에서는 주로 스위치 소자를 제조하는데 사용된다.In general, semiconductor materials are used in switch devices using on / off characteristics and amplifier devices using amplification characteristics of current and voltage. In particular, in the field of digital integrated circuits, it is mainly used to manufacture switch devices.

그러나 반도체 소자의 크기가 소형화됨에 따라 누설 전류에 의한 전하 유출이 발생되어, 대기전력을 소비하는 문제점을 일으키기도 한다. 이와 같은 종래의 반도체 소자의 전류 누설을 해결하기 위하여, MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용한 기계적인 스위치 소자의 연구가 활발히 연구되고 있다.
However, as the size of a semiconductor device becomes smaller, charge leakage due to leakage current occurs, which may cause a problem of consuming standby power. In order to solve such a current leakage of the conventional semiconductor device, the study of the mechanical switch device using the MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology has been actively studied.

실시예는 누설 전류를 차단할 수 있는 스위치 소자를 제공함에 목적이 있다.An embodiment is to provide a switch element capable of interrupting the leakage current.

실시예는 누설 전류를 차단할 수 있는 메모리 어레이를 제공함에 목적이 있다.An embodiment is to provide a memory array capable of blocking leakage current.

실시예는 누설 전류를 차단할 수 있는 스위치 소자의 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
An embodiment is to provide a method of manufacturing a switch element that can block the leakage current.

일 실시예에 따른 스위치 소자는, 전기-기계적 스위치 소자로, 기판, 기판 상에 고정된 지지층 및 탄성력을 가지며 기판과 이격된 탄성도전층을 포함하는 구동전극부, 및 탄성도전층과 이격되도록 기판 상에 배치된 고정전극부를 포함하고, 구동전극부 및 고정전극부는 일 함수가 서로 같은 반도체 물질을 포함한다.
The switch device according to the embodiment is an electromechanical switch device, which includes a substrate, a driving electrode part including a support layer fixed on the substrate and an elastic conductive layer spaced apart from the substrate, and a substrate spaced apart from the elastic conductive layer. The fixed electrode portion disposed on the driving electrode portion and the fixed electrode portion includes a semiconductor material having the same work function.

고정전극부를 통해 구동전압이 인가될 경우, 구동전극부 및 고정전극부 간의 정전인력에 의해 구동전극부 및 고정전극부가 전기-기계적으로 접촉하는 스위치 온 상태가 되고,When the driving voltage is applied through the fixed electrode part, the driving electrode part and the fixed electrode part are switched on to be in electro-mechanical contact by the electrostatic force between the driving electrode part and the fixed electrode part.

구동전극부 및 고정전극부는, 스위치 온 상태에서 순방향 전압 또는 역방향 전압에서 전류가 도통하는 저항성 전도(ohmic conduction) 동작을 하는 것이 바람직하다.
It is preferable that the driving electrode portion and the fixed electrode portion perform an ohmic conduction operation in which current is conducted at a forward voltage or a reverse voltage in a switched-on state.

고정전극부는,The fixed electrode portion,

기판과 수평한 방향으로 탄성도전층과 이격 배치되며,Spaced apart from the elastic conductive layer in a direction parallel to the substrate,

탄성도전층을 중심으로 양측에 각각 배치되거나, 탄성도전층의 양측 중 어느 한 측에 배치된 것이 바람직하다.
It is preferable that each of the two sides of the elastic conductive layer, or disposed on either side of the elastic conductive layer.

다른 실시예에 따른 스위치 소자는, 전기-기계적 스위치 소자로, 기판, 기판 상에 고정된 지지층 및 탄성력을 가지며 기판과 이격된 탄성도전층을 포함하는 구동전극부, 및 탄성도전층과 이격되도록 기판 상에 배치된 고정전극부를 포함하고, 구동전극부 및 고정전극부는, 일 함수가 서로 같은 금속 물질 및 반도체 물질 중 서로 다른 물질을 하나씩 포함한다.
According to another exemplary embodiment, a switch element is an electromechanical switch element that includes a substrate, a driving electrode part including a support layer fixed on the substrate and an elastic conductive layer spaced apart from the substrate, and a substrate spaced apart from the elastic conductive layer. The fixed electrode unit disposed on the driving electrode unit and the fixed electrode unit may include one of the metal materials and the semiconductor material having the same work function.

고정전극부를 통해 구동전압이 인가될 경우, 구동전극부 및 고정전극부 간의 정전인력에 의해 구동전극부 및 고정전극부가 전기-기계적으로 접촉하는 스위치 온 상태가 되고,When the driving voltage is applied through the fixed electrode part, the driving electrode part and the fixed electrode part are switched on to be in electro-mechanical contact by the electrostatic force between the driving electrode part and the fixed electrode part.

구동전극부 및 고정전극부는, 스위치 온 상태에서 순방향 전압 또는 역방향 전압에서 전류가 도통하는 저항성 전도(ohmic conduction) 동작을 하는 것이 바람직하다.
It is preferable that the driving electrode portion and the fixed electrode portion perform an ohmic conduction operation in which current is conducted at a forward voltage or a reverse voltage in a switched-on state.

고정전극부는,The fixed electrode portion,

기판과 수평한 방향으로 탄성도전층과 이격 배치되며,Spaced apart from the elastic conductive layer in a direction parallel to the substrate,

탄성도전층을 중심으로 양측에 각각 배치되거나, 탄성도전층의 양측 중 어느 한 측에 배치된 것이 바람직하다.
It is preferable that each of the two sides of the elastic conductive layer, or disposed on either side of the elastic conductive layer.

또 다른 실시예에 따른 스위치 소자는, 전기-기계적 스위치 소자로, 기판, 기판 상에 고정된 지지층 및 탄성력을 가지며 기판과 이격된 탄성도전층을 포함하는 구동전극부, 및 탄성도전층과 이격되도록 기판 상에 배치된 고정전극부를 포함하고, 구동전극부 및 고정전극부는 일 함수가 서로 다른 반도체 물질을 포함한다.
The switch device according to another embodiment is an electromechanical switch device, which is spaced apart from a substrate, a driving electrode part including a support layer fixed on the substrate and an elastic conductive layer spaced apart from the substrate, and an elastic conductive layer. The fixed electrode portion is disposed on the substrate, and the driving electrode portion and the fixed electrode portion include semiconductor materials having different work functions.

고정전극부를 통해 구동전압이 인가될 경우, 구동전극부 및 고정전극부 간의 정전인력에 의해 구동전극부 및 고정전극부가 전기-기계적으로 접촉하는 스위치 온 상태가 되고,When the driving voltage is applied through the fixed electrode part, the driving electrode part and the fixed electrode part are switched on to be in electro-mechanical contact by the electrostatic force between the driving electrode part and the fixed electrode part.

구동전극부 및 고정전극부는, 스위치 온 상태에서 순방향 전압에서 전류가 도통하는 정류성 전도(rectifying conduction) 동작을 하는 것이 바람직하다.
The driving electrode and the fixed electrode are preferably in a rectifying conduction operation in which a current is conducted at a forward voltage in a switched-on state.

고정전극부는,The fixed electrode portion,

기판과 수평한 방향으로 탄성도전층과 이격 배치되며,Spaced apart from the elastic conductive layer in a direction parallel to the substrate,

탄성도전층을 중심으로 양측에 각각 배치되거나, 탄성도전층의 양측 중 어느 한 측에 배치된 것이 바람직하다.
It is preferable that each of the two sides of the elastic conductive layer, or disposed on either side of the elastic conductive layer.

또 다른 실시예에 따른 스위치 소자는, 전기-기계적 스위치 소자로, 기판, 기판 상에 고정된 지지층 및 탄성력을 가지며 기판과 이격된 탄성도전층을 포함하는 구동전극부, 및 탄성도전층과 이격되도록 기판 상에 배치된 고정전극부를 포함하고, 구동전극부 및 고정전극부는, 일 함수가 서로 다른 금속 물질 및 반도체 물질 중 서로 다른 물질을 하나씩 포함한다.
The switch device according to another embodiment is an electromechanical switch device, which is spaced apart from a substrate, a driving electrode part including a support layer fixed on the substrate and an elastic conductive layer spaced apart from the substrate, and an elastic conductive layer. The fixed electrode unit may be disposed on a substrate, and the driving electrode unit and the fixed electrode unit may include one of a metal material and a semiconductor material having different work functions.

고정전극부를 통해 구동전압이 인가될 경우, 구동전극부 및 고정전극부 간의 정전인력에 의해 구동전극부 및 고정전극부가 전기-기계적으로 접촉하는 스위치 온 상태가 되고,When the driving voltage is applied through the fixed electrode part, the driving electrode part and the fixed electrode part are switched on to be in electro-mechanical contact by the electrostatic force between the driving electrode part and the fixed electrode part.

구동전극부 및 고정전극부는, 스위치 온 상태에서 순방향 전압에서 전류가 도통하는 정류성 전도(rectifying conduction) 동작을 하는, 스위치 소자.
The drive electrode portion and the fixed electrode portion, the switch element, the rectifying conduction operation of conducting current at a forward voltage conducts a switch element.

고정전극부는,The fixed electrode portion,

기판과 수평한 방향으로 탄성도전층과 이격 배치되며,Spaced apart from the elastic conductive layer in a direction parallel to the substrate,

탄성도전층을 중심으로 양측에 각각 배치되거나, 탄성도전층의 양측 중 어느 한 측에 배치된 것이 바람직하다.
It is preferable that each of the two sides of the elastic conductive layer, or disposed on either side of the elastic conductive layer.

실시예에 따른 메모리 어레이는, 상술한 실시예 중 저항성 전도 동작을 하는 스위치 소자가 복수 개로 배열되거나, 정류성 전도 동작을 하는 스위치 소자가 복수 개 배열된다.
In the memory array according to the embodiment, in the above-described embodiment, a plurality of switch elements performing resistive conduction operations are arranged, or a plurality of switch elements performing rectifying conduction operations are arranged.

실시예에 따른 스위치 소자의 제조방법은, 기판 상에 절연층을 형성하는 단계, 절연층 상에 구동전극부를 구성하는 구동전극부 물질을 증착하는 단계, 구동전극부 물질을 패터닝하여 구동전극부를 형성하는 단계, 구동전극부의 측벽을 따라 소정의 두께로 희생막을 형성하는 단계, 기판 상에 고정전극부를 구성하는 고정전극부 물질을 증착하고, 구동전극부, 희생막 및 고정전극부 물질의 상부를 평탄화하는 단계, 희생막을 제거하고 고정전극부를 형성하는 단계를 포함한다.
A method of manufacturing a switch device according to an embodiment includes forming an insulating layer on a substrate, depositing a driving electrode material constituting the driving electrode part on the insulating layer, and patterning the driving electrode material to form the driving electrode part. Forming a sacrificial film with a predetermined thickness along the sidewalls of the driving electrode; depositing a fixed electrode material constituting the fixed electrode part on the substrate, and planarizing an upper portion of the material of the driving electrode part, the sacrificial film, and the fixed electrode part; And removing the sacrificial layer and forming the fixed electrode part.

실시예에 따르면, 누설 전류를 차단할 수 있는 스위치 소자를 제공할 수 있다.According to the embodiment, it is possible to provide a switch element capable of interrupting the leakage current.

실시예에 따르면, 누설 전류를 차단할 수 있는 메모리 어레이를 제공할 수 있다.According to an embodiment, a memory array capable of blocking leakage current may be provided.

실시예에 따르면, 누설 전류를 차단할 수 있는 스위치 소자의 제조방법을 제공할 수 있다.
According to the embodiment, it is possible to provide a method for manufacturing a switch element that can cut off a leakage current.

도 1a 및 도 1b는 제1 실시예에 따른 스위치 소자의 구성을 나타낸 도면.
도 1c는 도 1a 및 도 1b에 도시된 스위치 소자의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프.
도 2a 및 도 2b는 제2 실시예에 따른 스위치 소자의 구성을 나타낸 도면.
도 2c는 도 2a 및 도 2b에 도시된 스위치 소자의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프.
도 3a 및 도 3b는 제3 실시예에 따른 스위치 소자의 구성을 나타낸 도면.
도 3c는 도 3a 및 도 3b에 도시된 스위치 소자의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프.
도 4a 및 도 4b는 제4 실시예에 따른 스위치 소자의 구성을 나타낸 도면.
도 4c는 도 4a 및 도 4b에 도시된 스위치 소자의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프.
도 5는 제1 내지 제4 실시예에 따른 스위치 소자를 포함하는 메모리 어레이의 회로 구성을 나타낸 도면.
도 6a 내지 도 6d는 실시예에 따른 스위치 소자의 제조순서를 나타낸 도면.1A and 1B show the structure of a switch element according to the first embodiment;
1C is a graph showing current-voltage characteristics of the switch element shown in FIGS. 1A and 1B.
2A and 2B show the structure of a switch element according to the second embodiment;
2C is a graph showing current-voltage characteristics of the switch element shown in FIGS. 2A and 2B.
3A and 3B show the structure of a switch element according to the third embodiment;
3C is a graph showing current-voltage characteristics of the switch element shown in FIGS. 3A and 3B.
4A and 4B show the structure of a switch element according to the fourth embodiment;
4C is a graph showing current-voltage characteristics of the switch element shown in FIGS. 4A and 4B.
Fig. 5 shows a circuit configuration of a memory array including switch elements according to the first to fourth embodiments.
6A to 6D are views illustrating a manufacturing procedure of the switch element according to the embodiment.

이하 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 단, 첨부된 도면은 실시예의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the accompanying drawings are only described in order to more easily disclose the contents of the embodiments, the scope of the present invention is not limited to the scope of the accompanying drawings will be readily understood by those of ordinary skill in the art. Could be.

[제1 [First 실시예Example ]]

도 1a 및 도 1b는 제1 실시예에 따른 스위치 소자(100)의 구성을 나타낸 도면이다.1A and 1B are diagrams showing the configuration of the switch element 100 according to the first embodiment.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 제1 실시예에 따른 스위치 소자(100)는, 기판(110), 절연층(120), 구동전극부(130) 및 고정전극부(140)를 포함한다.1A and 1B, the switch element 100 according to the first embodiment includes a substrate 110, an insulating layer 120, a driving electrode 130, and a fixed electrode 140.

기판(110)은 반도체 기판일 수 있으며, 이에 한정하는 것이 아니라, 스위치 소자를 배치시킬 수 있는 통상의 기판이 적용될 수 있다. 또한, 기판(110)에는 구동전극부(130) 및 고정전극부(140)에 전압을 인가하기 위한 전기 배선이 설치될 수 있다.The substrate 110 may be a semiconductor substrate, and the present invention is not limited thereto, and a general substrate capable of arranging a switch element may be applied. In addition, an electrical wiring for applying a voltage to the driving electrode 130 and the fixed electrode 140 may be installed on the substrate 110.

절연층(120)은 기판(110)과 구동전극부(130)의 지지층(131), 그리고 기판(110)과 고정전극부(140) 사이에 각각 배치될 수 있다. 구동전극부(130)의 지지층(131) 아래에 배치된 절연층(120)은 기판(110)과 탄성도전층(133) 사이를 소정의 간격으로 이격 시킬 수 있다.The insulating layer 120 may be disposed between the substrate 110 and the support layer 131 of the driving electrode 130 and between the substrate 110 and the fixed electrode 140. The insulating layer 120 disposed under the support layer 131 of the driving electrode 130 may be spaced apart from the substrate 110 and the elastic conductive layer 133 at predetermined intervals.

구동전극부(130)는 지지층(131)과 탄성도전층(133)으로 구성될 수 있다. The driving electrode 130 may be composed of a support layer 131 and an elastic conductive layer 133.

지지층(131)은 기판(110) 상에 고정되어 있으며, 절연층(120) 상에 배치될 수 있다.The support layer 131 is fixed on the substrate 110 and may be disposed on the insulating layer 120.

도 1a의 (a)에 도시된 바와 같이, 탄성도전층(133)의 양측 중 어느 한 측과 연결되도록 구성된 것일 수 있다. 또는, 도 1a의 (b)에 도시된 바와 같이 지지층(131)은 탄성도전층(133)의 양측과 연결되도록 제1 단위 지지층(131a) 및 제2 단위 지지층(131b)으로 구성될 수 있다.As shown in (a) of FIG. 1A, the elastic conductive layer 133 may be configured to be connected to any one of both sides. Alternatively, as shown in (b) of FIG. 1A, the support layer 131 may include a first unit support layer 131a and a second unit support layer 131b to be connected to both sides of the elastic conductive layer 133.

탄성도전층(133)은 지지층(131)과 연결되고 기판과 이격되도록 구성된 것일 수 있다.The elastic conductive layer 133 may be configured to be connected to the support layer 131 and spaced apart from the substrate.

예를 들어 도 1a의 (a)의 경우와 같이, 탄성도전층(133)은 일측이 지지층(131)과 연결되고, 타측이 기판(110)과 이격 배치될 수 있다. 또는, 도 1a의 (b)의 경우와 같이, 탄성도전층(133)은 양측이 제1 단위 지지층(131a) 및 제2 단위 지지층(131b)에 각각 연결되고, 그 몸체 자체는 기판(110)과 이격 배치될 수 있다.For example, as in the case of (a) of FIG. 1A, one side of the elastic conductive layer 133 may be connected to the support layer 131, and the other side thereof may be spaced apart from the substrate 110. Alternatively, as in the case of (b) of FIG. 1A, both sides of the elastic conductive layer 133 are connected to the first unit support layer 131a and the second unit support layer 131b, and the body itself is the substrate 110. And can be spaced apart.

탄성도전층(133)은 절연층(120)의 두께에 의해 기판(110)과 이격 배치되거나, 지지층(131)에 연결되는 위치 혹은 지지층(131)의 두께에 따라 기판(110)과 이격 배치될 수 있다.The elastic conductive layer 133 may be spaced apart from the substrate 110 by the thickness of the insulating layer 120, or spaced apart from the substrate 110 according to a position connected to the support layer 131 or the thickness of the support layer 131. Can be.

탄성도전층(133)은 탄성력을 갖도록 형성된 것일 수 있다. 여기서 탄성력은 기판(110)과 수평한 방향으로 작용하는 탄성력일 수 있으며, 기판(110)과 수직한 방향으로 작용하는 탄성력일 수도 있다.The elastic conductive layer 133 may be formed to have an elastic force. Herein, the elastic force may be an elastic force acting in a direction parallel to the substrate 110, or may be an elastic force acting in a direction perpendicular to the substrate 110.

고정전극부(140)는 기판(110) 상에 배치될 수 있다. 고정전극부(140)와 기판(110) 사이에는 절연층(120)이 배치될 수 있다. 고정전극부(140)에는 기판(110)에 설치된 회로 배선을 통해 구동전압이 인가될 수 있다.The fixed electrode unit 140 may be disposed on the substrate 110. An insulating layer 120 may be disposed between the fixed electrode unit 140 and the substrate 110. The driving voltage may be applied to the fixed electrode 140 through a circuit wiring provided on the substrate 110.

고정전극부(140)는 도 1a에 도시된 (a) 및 (b)의 경우와 같이, 탄성도전층(133)의 양측 중 어느 한 측에 배치된 것일 수 있다. 또는, 도 1b에 도시된 (c) 또는 (d)의 경우와 같이 탄성도전층(133)의 양측에 제1 단위 고정전극부(140a) 및 제2 단위 고정전극부(140b)가 각각 배치되도록 구성된 것일 수 있다.The fixed electrode unit 140 may be disposed on either side of both sides of the elastic conductive layer 133, as in the case of (a) and (b) illustrated in FIG. 1A. Alternatively, as in the case of (c) or (d) illustrated in FIG. 1B, the first unit fixed electrode part 140a and the second unit fixed electrode part 140b are disposed on both sides of the elastic conductive layer 133, respectively. It may be configured.

한편, 구동전극부(130)는 도 1b에 도시된 (c) 또는 (d)의 경우와 같이, 하나의 지지층(131)을 갖도록 구성되거나, 제1 단위 지지층(131a) 및 제2 단위 지지층(131b)을 갖도록 구성된 것일 수 있다.Meanwhile, as in the case of (c) or (d) illustrated in FIG. 1B, the driving electrode unit 130 may be configured to have one support layer 131, or the first unit support layer 131a and the second unit support layer ( 131b).

제1 실시예의 구동전극부(130)와 고정전극부(140)는 일 함수(work function)이 서로 같은 반도체 물질을 포함하여 구성된 것일 수 있다. The driving electrode 130 and the fixed electrode 140 of the first embodiment may be configured to include semiconductor materials having the same work function.

이하, 구동전극부(130)와 고정전극부(140)의 구성 물질에 따른 전기적 특성 및 동작에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, electrical characteristics and operations of the driving electrode 130 and the fixed electrode 140 according to the constituent materials will be described.

도 1c는 도 1a 및 도 1b에 도시된 스위치 소자(100)의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.FIG. 1C is a graph showing current-voltage characteristics of the switch element 100 shown in FIGS. 1A and 1B.

우선, 초기 상태 즉 스위치 오프 상태에서 탄성도전층(133)과 고정전극부(140) 사이에는 탄성도전층(133)의 복원력 혹은 스프링 힘이 작용한다.First, a restoring force or a spring force of the elastic conductive layer 133 is applied between the elastic conductive layer 133 and the fixed electrode unit 140 in the initial state, that is, the switched off state.

이후, 구동전극부(130) 및 고정전극부(140) 사이에 전압이 인가되면, 구동전극부(130) 및 고정전극부(140) 사이에 정전기적 인력이 증가하게 된다. 이때, 탄성도전층(133)과 고정전극부(140) 간의 스프링 힘보다 크게 되도록 하는 전압이 인가되면, 탄성도전층(133)이 고정전극부(140)로 위치 이동하여 고정전극부(140)와 전기 기계적으로 접촉하게 되고, 두 전극부는 도통된다. 이러한 상태가 스위치 소자(100)의 턴 온 상태가 된다.Thereafter, when a voltage is applied between the driving electrode 130 and the fixed electrode 140, an electrostatic attraction increases between the driving electrode 130 and the fixed electrode 140. At this time, when a voltage is applied that is greater than the spring force between the elastic conductive layer 133 and the fixed electrode unit 140, the elastic conductive layer 133 is moved to the fixed electrode unit 140 to fix the fixed electrode unit 140. Is in electrical mechanical contact with the two electrode portions. This state becomes the turn-on state of the switch element 100.

이후, 구동전극부(130) 및 고정전극부(140) 사이에 인가되는 전압의 크기가 감소하게 되면, 탄성도전층(133)의 복원력에 의해 초기 상태로 돌아가게 된다. 이러한 상태가 스위치 소자(100)의 턴 오프 상태가 된다.Subsequently, when the magnitude of the voltage applied between the driving electrode 130 and the fixed electrode 140 decreases, the voltage returns to the initial state by the restoring force of the elastic conductive layer 133. This state becomes the turn-off state of the switch element 100.

탄성도전층(133)과 고정전극부(140)은 그 이격 거리가 나노미터 미만이 되면, 반 데르 발스 힘에 의한 인력이 작용하게 된다. 이때, 탄성도전층(133)의 복원력이 반 데르 발스 힘에 의한 인력보다 작게 되면, 구동전압이 0에 도달하더라도 탄성도전층(133)은 초기 상태로 복원되지 않고, 고정전극부(140)에 접촉된 상태를 유지하게 된다.When the separation distance between the elastic conductive layer 133 and the fixed electrode unit 140 is less than nanometers, the attraction force due to van der Waals forces acts. At this time, if the restoring force of the elastic conductive layer 133 is smaller than the attraction force due to van der Waals force, even if the driving voltage reaches zero, the elastic conductive layer 133 is not restored to the initial state, but the fixed electrode portion 140 The contact state is maintained.

구동전극부(130) 및 고정전극부(140)는 일 함수가 서로 같은 반도체 물질을 포함하여 구성된 것일 수 있다. 이러한 구동전극부(130) 및 고정전극부(140)는 턴 온 상태에서 순방향 전압 또는 역방향 전압에서 전류가 흐르는 저항성 전도(ohmic conduction) 동작을 하게 된다.
The driving electrode 130 and the fixed electrode 140 may include semiconductor materials having the same work function. The driving electrode 130 and the fixed electrode 140 may perform ohmic conduction operation in which a current flows in a forward voltage or a reverse voltage in a turn-on state.

[제2 [Second 실시예Example ]]

도 2a 및 도 2b는 제2 실시예에 따른 스위치 소자(200)의 구성을 나타낸 도면이다.2A and 2B show the configuration of the switch element 200 according to the second embodiment.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 제2 실시예에 따른 스위치 소자(200)는, 기판(210), 절연층(220), 구동전극부(230) 및 고정전극부(240)를 포함한다.2A and 2B, the switch element 200 according to the second embodiment includes a substrate 210, an insulating layer 220, a driving electrode 230, and a fixed electrode 240.

기판(210)은 반도체 기판일 수 있으며, 이에 한정하는 것이 아니라, 스위치 소자를 배치시킬 수 있는 통상의 기판이 적용될 수 있다. 또한, 기판(210)에는 구동전극부(230) 및 고정전극부(240)에 전압을 인가하기 위한 전기 배선이 설치될 수 있다.The substrate 210 may be a semiconductor substrate, and the present invention is not limited thereto, and a general substrate capable of arranging a switch element may be applied. In addition, an electrical wiring for applying a voltage to the driving electrode 230 and the fixed electrode 240 may be provided on the substrate 210.

절연층(220)은 기판(210)과 구동전극부(230)의 지지층(231), 그리고 기판(210)과 고정전극부(240) 사이에 각각 배치될 수 있다. 구동전극부(230)의 지지층(231) 아래에 배치된 절연층(220)은 기판(210)과 탄성도전층(233) 사이를 소정의 간격으로 이격 시킬 수 있다.The insulating layer 220 may be disposed between the substrate 210 and the support layer 231 of the driving electrode 230, and between the substrate 210 and the fixed electrode 240. The insulating layer 220 disposed under the support layer 231 of the driving electrode 230 may be spaced apart from the substrate 210 and the elastic conductive layer 233 at predetermined intervals.

구동전극부(230)는 지지층(231)과 탄성도전층(233)으로 구성될 수 있다. The driving electrode 230 may include a support layer 231 and an elastic conductive layer 233.

지지층(231)은 기판(210) 상에 고정되어 있으며, 절연층(220) 상에 배치될 수 있다.The support layer 231 is fixed on the substrate 210 and may be disposed on the insulating layer 220.

도 2a의 (a)에 도시된 바와 같이, 탄성도전층(233)의 양측 중 어느 한 측과 연결되도록 구성된 것일 수 있다. 또는, 도 2a의 (b)에 도시된 바와 같이 지지층(231)은 탄성도전층(233)의 양측과 연결되도록 제1 단위 지지층(231a) 및 제2 단위 지지층(231b)으로 구성될 수 있다.As shown in (a) of Figure 2a, it may be configured to be connected to any one of both sides of the elastic conductive layer 233. Alternatively, as shown in (b) of FIG. 2A, the support layer 231 may include a first unit support layer 231a and a second unit support layer 231b to be connected to both sides of the elastic conductive layer 233.

탄성도전층(233)은 지지층(231)과 연결되고 기판과 이격되도록 구성된 것일 수 있다.The elastic conductive layer 233 may be configured to be connected to the support layer 231 and spaced apart from the substrate.

예를 들어 도 2a의 (a)의 경우와 같이, 탄성도전층(233)은 일측이 지지층(231)과 연결되고, 타측이 기판(210)과 이격 배치될 수 있다. 또는, 도 2a의 (b)의 경우와 같이, 탄성도전층(233)은 양측이 제1 단위 지지층(231a) 및 제2 단위 지지층(231b)에 각각 연결되고, 그 몸체 자체는 기판(210)과 이격 배치될 수 있다.For example, as in the case of (a) of FIG. 2A, one side of the elastic conductive layer 233 may be connected to the support layer 231, and the other side thereof may be spaced apart from the substrate 210. Alternatively, as in the case of (b) of FIG. 2A, both sides of the elastic conductive layer 233 are connected to the first unit support layer 231a and the second unit support layer 231b, and the body itself is the substrate 210. And can be spaced apart.

탄성도전층(233)은 절연층(220)의 두께에 의해 기판(210)과 이격 배치되거나, 지지층(231)에 연결되는 위치 혹은 지지층(231)의 두께에 따라 기판(210)과 이격 배치될 수 있다.The elastic conductive layer 233 may be spaced apart from the substrate 210 by the thickness of the insulating layer 220, or spaced apart from the substrate 210 according to a position connected to the support layer 231 or the thickness of the support layer 231. Can be.

탄성도전층(233)은 탄성력을 갖도록 형성된 것일 수 있다. 여기서 탄성력은 기판(210)과 수평한 방향으로 작용하는 탄성력일 수 있으며, 기판(210)과 수직한 방향으로 작용하는 탄성력일 수도 있다.The elastic conductive layer 233 may be formed to have an elastic force. Herein, the elastic force may be an elastic force acting in a direction parallel to the substrate 210 or may be an elastic force acting in a direction perpendicular to the substrate 210.

고정전극부(240)는 기판(210) 상에 배치될 수 있다. 고정전극부(240)와 기판(210) 사이에는 절연층(220)이 배치될 수 있다. 고정전극부(240)에는 기판(210)에 설치된 회로 배선을 통해 구동전압이 인가될 수 있다.The fixed electrode unit 240 may be disposed on the substrate 210. An insulating layer 220 may be disposed between the fixed electrode unit 240 and the substrate 210. The driving voltage may be applied to the fixed electrode part 240 through the circuit wiring provided on the substrate 210.

고정전극부(240)는 도 2a에 도시된 (a) 및 (b)의 경우와 같이, 탄성도전층(233)의 양측 중 어느 한 측에 배치된 것일 수 있다. 또는, 도 2b에 도시된 (c) 또는 (d)의 경우와 같이 탄성도전층(233)의 양측에 제1 단위 고정전극부(240a) 및 제2 단위 고정전극부(240b)가 각각 배치되도록 구성된 것일 수 있다.The fixed electrode unit 240 may be disposed on either side of both sides of the elastic conductive layer 233, as in the case of (a) and (b) illustrated in FIG. 2A. Alternatively, as in the case of (c) or (d) of FIG. 2B, the first unit fixed electrode part 240a and the second unit fixed electrode part 240b are disposed on both sides of the elastic conductive layer 233, respectively. It may be configured.

한편, 구동전극부(230)는 도 2b에 도시된 (c) 또는 (d)의 경우와 같이, 하나의 지지층(231)을 갖도록 구성되거나, 제1 단위 지지층(231a) 및 제2 단위 지지층(231b)을 갖도록 구성된 것일 수 있다.Meanwhile, as in the case of (c) or (d) of FIG. 2B, the driving electrode unit 230 may be configured to have one support layer 231, or the first unit support layer 231a and the second unit support layer ( 231b).

제2 실시예의 구동전극부(230)와 고정전극부(240)는 일 함수(work function)이 서로 같은 금속 물질 및 반도체 물질 중 서로 다른 물질을 포함하여 구성된 것일 수 있다. 예를 들어, 구동전극부(230)는 금속 물질을 포함하고, 고정전극부(240)는 반도체 물질을 포함하여 구성된 것일 수 있다. 이와 반대로, 구동전극부(230)는 반도체 물질을 포함하고, 고정전극부(240)는 금속 물질을 포함하여 구성된 것일 수도 있다. 단, 각 전극부를 구성하는 금속 물질 및 반도체 물질의 일 함수가 동일한 것이 바람직하다.The driving electrode part 230 and the fixed electrode part 240 of the second embodiment may be configured to include different materials among metal materials and semiconductor materials having the same work function. For example, the driving electrode 230 may include a metal material, and the fixed electrode 240 may include a semiconductor material. On the contrary, the driving electrode 230 may include a semiconductor material, and the fixed electrode 240 may include a metal material. However, it is preferable that the work functions of the metal material and semiconductor material which comprise each electrode part are the same.

이하, 구동전극부(230)와 고정전극부(240)의 구성 물질에 따른 전기적 특성 및 동작에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, electrical characteristics and operations of the driving electrode 230 and the fixed electrode 240 according to the constituent materials will be described.

도 2c는 도 2a 및 도 2b에 도시된 스위치 소자(200)의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.2C is a graph showing current-voltage characteristics of the switch element 200 shown in FIGS. 2A and 2B.

우선, 초기 상태 즉 스위치 오프 상태에서 탄성도전층(233)과 고정전극부(240) 사이에는 탄성도전층(233)의 복원력 혹은 스프링 힘이 작용한다.First, a restoring force or a spring force of the elastic conductive layer 233 is applied between the elastic conductive layer 233 and the fixed electrode unit 240 in the initial state, that is, the switched off state.

이후, 구동전극부(230) 및 고정전극부(240) 사이에 전압이 인가되면, 구동전극부(230) 및 고정전극부(240) 사이에 정전기적 인력이 증가하게 된다. 이때, 탄성도전층(233)과 고정전극부(240) 간의 스프링 힘보다 크게 되도록 하는 전압이 인가되면, 탄성도전층(233)이 고정전극부(240)로 위치 이동하여 고정전극부(240)와 전기 기계적으로 접촉하게 되고, 두 전극부는 도통된다. 이러한 상태가 스위치 소자(200)의 턴 온 상태가 된다.Subsequently, when a voltage is applied between the driving electrode 230 and the fixed electrode 240, the electrostatic attraction increases between the driving electrode 230 and the fixed electrode 240. At this time, when a voltage is applied that is greater than the spring force between the elastic conductive layer 233 and the fixed electrode portion 240, the elastic conductive layer 233 is moved to the fixed electrode portion 240, the fixed electrode portion 240 Is in electrical mechanical contact with the two electrode portions. This state becomes the turn-on state of the switch element 200.

이후, 구동전극부(230) 및 고정전극부(240) 사이에 인가되는 전압의 크기가 감소하게 되면, 탄성도전층(233)의 복원력에 의해 초기 상태로 돌아가게 된다. 이러한 상태가 스위치 소자(200)의 턴 오프 상태가 된다.Thereafter, when the magnitude of the voltage applied between the driving electrode unit 230 and the fixed electrode unit 240 decreases, the initial state is returned by the restoring force of the elastic conductive layer 233. This state becomes the turn-off state of the switch element 200.

탄성도전층(233)과 고정전극부(240)은 그 이격 거리가 나노미터 미만이 되면, 반 데르 발스 힘에 의한 인력이 작용하게 된다. 이때, 탄성도전층(233)의 복원력이 반 데르 발스 힘에 의한 인력보다 작게 되면, 구동전압이 0에 도달하더라도 탄성도전층(233)은 초기 상태로 복원되지 않고, 고정전극부(240)에 접촉된 상태를 유지하게 된다.When the separation distance between the elastic conductive layer 233 and the fixed electrode unit 240 is less than nanometers, the attraction force due to van der Waals forces acts. At this time, when the restoring force of the elastic conductive layer 233 is smaller than the attraction force due to van der Waals force, even if the driving voltage reaches zero, the elastic conductive layer 233 is not restored to the initial state, but the fixed electrode portion 240 The contact state is maintained.

구동전극부(230)와 고정전극부(240)는 일 함수(work function)이 서로 같은 금속 물질 및 반도체 물질 중 서로 다른 물질을 하나씩 포함하여 구성된 것일 수 있다. 이러한 구동전극부(230) 및 고정전극부(240)는 턴 온 상태에서 순방향 전압 또는 역방향 전압에서 전류가 흐르는 저항성 전도(ohmic conduction) 동작을 하게 된다.
The driving electrode unit 230 and the fixed electrode unit 240 may be configured to include different materials, each of a metal material and a semiconductor material, each having the same work function. The driving electrode unit 230 and the fixed electrode unit 240 may perform ohmic conduction operation in which a current flows in a forward voltage or a reverse voltage in a turn-on state.

[제3 [Third 실시예Example ]]

도 3a 및 도 3b는 제3 실시예에 따른 스위치 소자(300)의 구성을 나타낸 도면이다.3A and 3B show the configuration of the switch element 300 according to the third embodiment.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제3 실시예에 따른 스위치 소자(300)는, 기판(310), 절연층(320), 구동전극부(330) 및 고정전극부(340)를 포함한다.3A and 3B, the switch element 300 according to the third embodiment includes a substrate 310, an insulating layer 320, a driving electrode part 330, and a fixed electrode part 340.

기판(310)은 반도체 기판일 수 있으며, 이에 한정하는 것이 아니라, 스위치 소자를 배치시킬 수 있는 통상의 기판이 적용될 수 있다. 또한, 기판(310)에는 구동전극부(330) 및 고정전극부(340)에 전압을 인가하기 위한 전기 배선이 설치될 수 있다.The substrate 310 may be a semiconductor substrate, and the present invention is not limited thereto, and a general substrate capable of arranging a switch element may be applied. In addition, an electrical wiring for applying a voltage to the driving electrode 330 and the fixed electrode 340 may be installed on the substrate 310.

절연층(320)은 기판(310)과 구동전극부(330)의 지지층(331), 그리고 기판(310)과 고정전극부(340) 사이에 각각 배치될 수 있다. 구동전극부(330)의 지지층(331) 아래에 배치된 절연층(320)은 기판(310)과 탄성도전층(333) 사이를 소정의 간격으로 이격 시킬 수 있다.The insulating layer 320 may be disposed between the substrate 310 and the support layer 331 of the driving electrode part 330, and between the substrate 310 and the fixed electrode part 340. The insulating layer 320 disposed under the support layer 331 of the driving electrode part 330 may be spaced apart from the substrate 310 and the elastic conductive layer 333 at predetermined intervals.

구동전극부(330)는 지지층(331)과 탄성도전층(333)으로 구성될 수 있다. The driving electrode part 330 may include a support layer 331 and an elastic conductive layer 333.

지지층(331)은 기판(310) 상에 고정되어 있으며, 절연층(320) 상에 배치될 수 있다.The support layer 331 is fixed on the substrate 310 and may be disposed on the insulating layer 320.

도 3a의 (a)에 도시된 바와 같이, 탄성도전층(333)의 양측 중 어느 한 측과 연결되도록 구성된 것일 수 있다. 또는, 도 3a의 (b)에 도시된 바와 같이 지지층(331)은 탄성도전층(333)의 양측과 연결되도록 제1 단위 지지층(331a) 및 제2 단위 지지층(331b)으로 구성될 수 있다.As shown in (a) of FIG. 3A, the elastic conductive layer 333 may be configured to be connected to any one of both sides. Alternatively, as shown in (b) of FIG. 3A, the support layer 331 may include a first unit support layer 331a and a second unit support layer 331b to be connected to both sides of the elastic conductive layer 333.

탄성도전층(333)은 지지층(331)과 연결되고 기판과 이격되도록 구성된 것일 수 있다.The elastic conductive layer 333 may be configured to be connected to the support layer 331 and spaced apart from the substrate.

예를 들어 도 3a의 (a)의 경우와 같이, 탄성도전층(333)은 일측이 지지층(331)과 연결되고, 타측이 기판(310)과 이격 배치될 수 있다. 또는, 도 3a의 (b)의 경우와 같이, 탄성도전층(333)은 양측이 제1 단위 지지층(331a) 및 제2 단위 지지층(331b)에 각각 연결되고, 그 몸체 자체는 기판(310)과 이격 배치될 수 있다.For example, as in the case of (a) of FIG. 3A, one side of the elastic conductive layer 333 may be connected to the support layer 331, and the other side thereof may be spaced apart from the substrate 310. Alternatively, as in the case of FIG. 3A (b), both sides of the elastic conductive layer 333 are connected to the first unit support layer 331a and the second unit support layer 331b, respectively, and the body itself is the substrate 310. And can be spaced apart.

탄성도전층(333)은 절연층(320)의 두께에 의해 기판(310)과 이격 배치되거나, 지지층(331)에 연결되는 위치 혹은 지지층(331)의 두께에 따라 기판(310)과 이격 배치될 수 있다.The elastic conductive layer 333 may be spaced apart from the substrate 310 by the thickness of the insulating layer 320, or spaced apart from the substrate 310 according to a position connected to the support layer 331 or the thickness of the support layer 331. Can be.

탄성도전층(333)은 탄성력을 갖도록 형성된 것일 수 있다. 여기서 탄성력은 기판(310)과 수평한 방향으로 작용하는 탄성력일 수 있으며, 기판(310)과 수직한 방향으로 작용하는 탄성력일 수도 있다.The elastic conductive layer 333 may be formed to have an elastic force. Herein, the elastic force may be an elastic force acting in a direction parallel to the substrate 310 or may be an elastic force acting in a direction perpendicular to the substrate 310.

고정전극부(340)는 기판(310) 상에 배치될 수 있다. 고정전극부(340)와 기판(310) 사이에는 절연층(320)이 배치될 수 있다. 고정전극부(340)에는 기판(310)에 설치된 회로 배선을 통해 구동전압이 인가될 수 있다.The fixed electrode unit 340 may be disposed on the substrate 310. An insulating layer 320 may be disposed between the fixed electrode unit 340 and the substrate 310. The driving voltage may be applied to the fixed electrode unit 340 through a circuit wiring installed in the substrate 310.

고정전극부(340)는 도 3a에 도시된 (a) 및 (b)의 경우와 같이, 탄성도전층(333)의 양측 중 어느 한 측에 배치된 것일 수 있다. 또는, 도 3b에 도시된 (c) 또는 (d)의 경우와 같이 탄성도전층(333)의 양측에 제1 단위 고정전극부(340a) 및 제2 단위 고정전극부(340b)가 각각 배치되도록 구성된 것일 수 있다.The fixed electrode unit 340 may be disposed on either side of both sides of the elastic conductive layer 333, as in the case of (a) and (b) shown in FIG. Alternatively, as in the case of (c) or (d) illustrated in FIG. 3B, the first unit fixed electrode part 340a and the second unit fixed electrode part 340b are disposed on both sides of the elastic conductive layer 333, respectively. It may be configured.

한편, 구동전극부(330)는 도 3b에 도시된 (c) 또는 (d)의 경우와 같이, 하나의 지지층(331)을 갖도록 구성되거나, 제1 단위 지지층(331a) 및 제2 단위 지지층(331b)을 갖도록 구성된 것일 수 있다.Meanwhile, as in the case of (c) or (d) of FIG. 3B, the driving electrode part 330 may be configured to have one support layer 331, or the first unit support layer 331a and the second unit support layer ( 331b).

제3 실시예의 구동전극부(330)와 고정전극부(340)는 일 함수(work function)이 서로 다른 반도체 물질을 포함하여 구성된 것일 수 있다. The driving electrode part 330 and the fixed electrode part 340 of the third embodiment may be configured to include semiconductor materials having different work functions.

이하, 구동전극부(330)와 고정전극부(340)의 구성 물질에 따른 전기적 특성 및 동작에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, electrical characteristics and operations of the driving electrode 330 and the fixed electrode 340 according to the constituent materials will be described.

도 3c는 도 3a 및 도 3b에 도시된 스위치 소자(300)의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.3C is a graph showing current-voltage characteristics of the switch element 300 illustrated in FIGS. 3A and 3B.

우선, 초기 상태 즉 스위치 오프 상태에서 탄성도전층(333)과 고정전극부(340) 사이에는 탄성도전층(333)의 복원력 혹은 스프링 힘이 작용한다.First, a restoring force or a spring force of the elastic conductive layer 333 is applied between the elastic conductive layer 333 and the fixed electrode unit 340 in the initial state, that is, the switched off state.

이후, 구동전극부(330) 및 고정전극부(340) 사이에 전압이 인가되면, 구동전극부(330) 및 고정전극부(340) 사이에 정전기적 인력이 증가하게 된다. 이때, 탄성도전층(333)과 고정전극부(340) 간의 스프링 힘보다 크게 되도록 하는 전압이 인가되면, 탄성도전층(333)이 고정전극부(340)로 위치 이동하여 고정전극부(340)와 전기 기계적으로 접촉하게 되고, 두 전극부는 도통된다. 이러한 상태가 스위치 소자(300)의 턴 온 상태가 된다.Subsequently, when a voltage is applied between the driving electrode 330 and the fixed electrode 340, the electrostatic attraction increases between the driving electrode 330 and the fixed electrode 340. At this time, when a voltage is applied that is greater than the spring force between the elastic conductive layer 333 and the fixed electrode portion 340, the elastic conductive layer 333 is moved to the fixed electrode portion 340, the fixed electrode portion 340 Is in electrical mechanical contact with the two electrode portions. This state becomes the turn-on state of the switch element 300.

이후, 구동전극부(330) 및 고정전극부(340) 사이에 인가되는 전압의 크기가 감소하게 되면, 탄성도전층(333)의 복원력에 의해 초기 상태로 돌아가게 된다. 이러한 상태가 스위치 소자(300)의 턴 오프 상태가 된다.Thereafter, when the magnitude of the voltage applied between the driving electrode part 330 and the fixed electrode part 340 decreases, the voltage returns to the initial state by the restoring force of the elastic conductive layer 333. This state becomes the turn-off state of the switch element 300.

탄성도전층(333)과 고정전극부(340)은 그 이격 거리가 나노미터 미만이 되면, 반 데르 발스 힘에 의한 인력이 작용하게 된다. 이때, 탄성도전층(333)의 복원력이 반 데르 발스 힘에 의한 인력보다 작게 되면, 구동전압이 0에 도달하더라도 탄성도전층(333)은 초기 상태로 복원되지 않고, 고정전극부(340)에 접촉된 상태를 유지하게 된다.When the separation distance between the elastic conductive layer 333 and the fixed electrode unit 340 is less than nanometers, the attraction force due to van der Waals forces acts. At this time, when the restoring force of the elastic conductive layer 333 is smaller than the attraction force due to the van der Waals force, even if the driving voltage reaches zero, the elastic conductive layer 333 is not restored to the initial state, the fixed electrode portion 340 The contact state is maintained.

구동전극부(330) 및 고정전극부(340)는 일 함수가 서로 다른 반도체 물질을 포함하여 구성된 것일 수 있다. 이러한 구동전극부(330) 및 고정전극부(340)는 턴 온 상태에서 순방향 전압에서만 전류가 흐르는 정류성 전도(rectifying conduction) 동작을 하게 된다.
The driving electrode 330 and the fixed electrode 340 may include semiconductor materials having different work functions. The driving electrode part 330 and the fixed electrode part 340 perform a rectifying conduction operation in which a current flows only in a forward voltage in a turn-on state.

[제4 [4th 실시예Example ]]

도 4a 및 도 4b는 제4 실시예에 따른 스위치 소자(400)의 구성을 나타낸 도면이다.4A and 4B show the configuration of the switch element 400 according to the fourth embodiment.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제4 실시예에 따른 스위치 소자(400)는, 기판(410), 절연층(420), 구동전극부(430) 및 고정전극부(440)를 포함한다.4A and 4B, the switch element 400 according to the fourth embodiment includes a substrate 410, an insulating layer 420, a driving electrode part 430, and a fixed electrode part 440.

기판(410)은 반도체 기판일 수 있으며, 이에 한정하는 것이 아니라, 스위치 소자를 배치시킬 수 있는 통상의 기판이 적용될 수 있다. 또한, 기판(410)에는 구동전극부(430) 및 고정전극부(440)에 전압을 인가하기 위한 전기 배선이 설치될 수 있다.The substrate 410 may be a semiconductor substrate, and the present invention is not limited thereto, and a general substrate capable of arranging a switch element may be applied. In addition, an electrical wiring for applying a voltage to the driving electrode 430 and the fixed electrode 440 may be installed on the substrate 410.

절연층(420)은 기판(410)과 구동전극부(430)의 지지층(431), 그리고 기판(410)과 고정전극부(440) 사이에 각각 배치될 수 있다. 구동전극부(430)의 지지층(431) 아래에 배치된 절연층(420)은 기판(410)과 탄성도전층(433) 사이를 소정의 간격으로 이격 시킬 수 있다.The insulating layer 420 may be disposed between the substrate 410 and the support layer 431 of the driving electrode part 430, and between the substrate 410 and the fixed electrode part 440. The insulating layer 420 disposed under the support layer 431 of the driving electrode part 430 may be spaced apart from the substrate 410 and the elastic conductive layer 433 at a predetermined interval.

구동전극부(430)는 지지층(431)과 탄성도전층(433)으로 구성될 수 있다. The driving electrode part 430 may include a support layer 431 and an elastic conductive layer 433.

지지층(431)은 기판(410) 상에 고정되어 있으며, 절연층(420) 상에 배치될 수 있다.The support layer 431 is fixed on the substrate 410 and may be disposed on the insulating layer 420.

도 4a의 (a)에 도시된 바와 같이, 탄성도전층(433)의 양측 중 어느 한 측과 연결되도록 구성된 것일 수 있다. 또는, 도 4a의 (b)에 도시된 바와 같이 지지층(431)은 탄성도전층(433)의 양측과 연결되도록 제1 단위 지지층(431a) 및 제2 단위 지지층(431b)으로 구성될 수 있다.As shown in (a) of FIG. 4A, the elastic conductive layer 433 may be configured to be connected to any one of both sides. Alternatively, as shown in (b) of FIG. 4A, the support layer 431 may include a first unit support layer 431a and a second unit support layer 431b to be connected to both sides of the elastic conductive layer 433.

탄성도전층(433)은 지지층(431)과 연결되고 기판과 이격되도록 구성된 것일 수 있다.The elastic conductive layer 433 may be configured to be connected to the support layer 431 and spaced apart from the substrate.

예를 들어 도 4a의 (a)의 경우와 같이, 탄성도전층(433)은 일측이 지지층(431)과 연결되고, 타측이 기판(410)과 이격 배치될 수 있다. 또는, 도 4a의 (b)의 경우와 같이, 탄성도전층(433)은 양측이 제1 단위 지지층(431a) 및 제2 단위 지지층(431b)에 각각 연결되고, 그 몸체 자체는 기판(410)과 이격 배치될 수 있다.For example, as in the case of (a) of FIG. 4A, one side of the elastic conductive layer 433 may be connected to the support layer 431, and the other side thereof may be spaced apart from the substrate 410. Alternatively, as in the case of FIG. 4A (b), both sides of the elastic conductive layer 433 are connected to the first unit support layer 431a and the second unit support layer 431b, respectively, and the body itself is the substrate 410. And can be spaced apart.

탄성도전층(433)은 절연층(420)의 두께에 의해 기판(410)과 이격 배치되거나, 지지층(431)에 연결되는 위치 혹은 지지층(431)의 두께에 따라 기판(410)과 이격 배치될 수 있다.The elastic conductive layer 433 may be spaced apart from the substrate 410 by the thickness of the insulating layer 420, or spaced apart from the substrate 410 according to a position connected to the support layer 431 or the thickness of the support layer 431. Can be.

탄성도전층(433)은 탄성력을 갖도록 형성된 것일 수 있다. 여기서 탄성력은 기판(410)과 수평한 방향으로 작용하는 탄성력일 수 있으며, 기판(410)과 수직한 방향으로 작용하는 탄성력일 수도 있다.The elastic conductive layer 433 may be formed to have an elastic force. Herein, the elastic force may be an elastic force acting in a direction parallel to the substrate 410, or may be an elastic force acting in a direction perpendicular to the substrate 410.

고정전극부(440)는 기판(410) 상에 배치될 수 있다. 고정전극부(440)와 기판(410) 사이에는 절연층(420)이 배치될 수 있다. 고정전극부(440)에는 기판(410)에 설치된 회로 배선을 통해 구동전압이 인가될 수 있다.The fixed electrode unit 440 may be disposed on the substrate 410. An insulating layer 420 may be disposed between the fixed electrode unit 440 and the substrate 410. The driving voltage may be applied to the fixed electrode unit 440 through a circuit wiring provided on the substrate 410.

고정전극부(440)는 도 4a에 도시된 (a) 및 (b)의 경우와 같이, 탄성도전층(433)의 양측 중 어느 한 측에 배치된 것일 수 있다. 또는, 도 4b에 도시된 (c) 또는 (d)의 경우와 같이 탄성도전층(433)의 양측에 제1 단위 고정전극부(440a) 및 제2 단위 고정전극부(440b)가 각각 배치되도록 구성된 것일 수 있다.The fixed electrode unit 440 may be disposed on either side of both sides of the elastic conductive layer 433, as in the case of (a) and (b) illustrated in FIG. 4A. Alternatively, as in the case of (c) or (d) illustrated in FIG. 4B, the first unit fixed electrode part 440a and the second unit fixed electrode part 440b are disposed on both sides of the elastic conductive layer 433, respectively. It may be configured.

한편, 구동전극부(430)는 도 4b에 도시된 (c) 또는 (d)의 경우와 같이, 하나의 지지층(431)을 갖도록 구성되거나, 제1 단위 지지층(431a) 및 제2 단위 지지층(431b)을 갖도록 구성된 것일 수 있다.Meanwhile, as in the case of (c) or (d) illustrated in FIG. 4B, the driving electrode part 430 may be configured to have one support layer 431, or the first unit support layer 431a and the second unit support layer ( 431b).

제4 실시예의 구동전극부(430)와 고정전극부(440)는 일 함수(work function)이 서로 다른 금속 물질 및 반도체 물질 중 서로 다른 물질을 포함하여 구성된 것일 수 있다. 예를 들어, 구동전극부(430)는 금속 물질을 포함하고, 고정전극부(440)는 반도체 물질을 포함하여 구성된 것일 수 있다. 이와 반대로, 구동전극부(430)는 반도체 물질을 포함하고, 고정전극부(440)는 금속 물질을 포함하여 구성된 것일 수도 있다. 단, 각 전극부를 구성하는 금속 물질 및 반도체 물질의 일 함수가 서로 다른 것이 바람직하다.The driving electrode part 430 and the fixed electrode part 440 of the fourth embodiment may be configured to include different materials among metal materials and semiconductor materials having different work functions. For example, the driving electrode part 430 may include a metal material, and the fixed electrode part 440 may include a semiconductor material. On the contrary, the driving electrode part 430 may include a semiconductor material, and the fixed electrode part 440 may include a metal material. However, it is preferable that the work functions of the metal material and semiconductor material which comprise each electrode part differ from each other.

이하, 구동전극부(430)와 고정전극부(440)의 구성 물질에 따른 전기적 특성 및 동작에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the electrical characteristics and operations of the driving electrode 430 and the fixed electrode 440 according to the constituent materials will be described.

도 4c는 도 4a 및 도 4b에 도시된 스위치 소자(400)의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.4C is a graph showing current-voltage characteristics of the switch element 400 illustrated in FIGS. 4A and 4B.

우선, 초기 상태 즉 스위치 오프 상태에서 탄성도전층(433)과 고정전극부(440) 사이에는 탄성도전층(433)의 복원력 혹은 스프링 힘이 작용한다.First, a restoring force or a spring force of the elastic conductive layer 433 is applied between the elastic conductive layer 433 and the fixed electrode part 440 in the initial state, that is, the switched off state.

이후, 구동전극부(430) 및 고정전극부(440) 사이에 전압이 인가되면, 구동전극부(430) 및 고정전극부(440) 사이에 정전기적 인력이 증가하게 된다. 이때, 탄성도전층(433)과 고정전극부(440) 간의 스프링 힘보다 크게 되도록 하는 전압이 인가되면, 탄성도전층(433)이 고정전극부(440)로 위치 이동하여 고정전극부(440)와 전기 기계적으로 접촉하게 되고, 두 전극부는 도통된다. 이러한 상태가 스위치 소자(400)의 턴 온 상태가 된다.Thereafter, when a voltage is applied between the driving electrode part 430 and the fixed electrode part 440, the electrostatic attraction increases between the driving electrode part 430 and the fixed electrode part 440. At this time, when a voltage is applied that is greater than the spring force between the elastic conductive layer 433 and the fixed electrode portion 440, the elastic conductive layer 433 is moved to the fixed electrode portion 440, the fixed electrode portion 440 Is in electrical mechanical contact with the two electrode portions. This state becomes the turn-on state of the switch element 400.

이후, 구동전극부(430) 및 고정전극부(440) 사이에 인가되는 전압의 크기가 감소하게 되면, 탄성도전층(433)의 복원력에 의해 초기 상태로 돌아가게 된다. 이러한 상태가 스위치 소자(400)의 턴 오프 상태가 된다.Subsequently, when the magnitude of the voltage applied between the driving electrode part 430 and the fixed electrode part 440 decreases, the voltage returns to the initial state by the restoring force of the elastic conductive layer 433. This state becomes the turn-off state of the switch element 400.

탄성도전층(433)과 고정전극부(440)은 그 이격 거리가 나노미터 미만이 되면, 반 데르 발스 힘에 의한 인력이 작용하게 된다. 이때, 탄성도전층(433)의 복원력이 반 데르 발스 힘에 의한 인력보다 작게 되면, 구동전압이 0에 도달하더라도 탄성도전층(433)은 초기 상태로 복원되지 않고, 고정전극부(440)에 접촉된 상태를 유지하게 된다.When the separation distance between the elastic conductive layer 433 and the fixed electrode unit 440 is less than nanometers, an attractive force due to van der Waals forces is applied. At this time, when the restoring force of the elastic conductive layer 433 is smaller than the attraction force due to van der Waals force, the elastic conductive layer 433 is not restored to the initial state even if the driving voltage reaches zero, and the fixed electrode portion 440 The contact state is maintained.

구동전극부(430)와 고정전극부(440)는 일 함수(work function)이 서로 다른 금속 물질 및 반도체 물질 중 서로 다른 물질을 하나씩 포함하여 구성된 것일 수 있다. 이러한 구동전극부(430) 및 고정전극부(440)는 턴 온 상태에서 순방향 전압에서만 전류가 흐르는 정류성 전도(rectifying conduction) 동작을 하게 된다.
The driving electrode part 430 and the fixed electrode part 440 may be configured to include different materials, each of a metal material and a semiconductor material having different work functions. The driving electrode unit 430 and the fixed electrode unit 440 operate in a rectifying conduction operation in which a current flows only in a forward voltage in a turn-on state.

[메모리 어레이][Memory array]

도 5는 제1 내지 제4 실시예에 따른 스위치 소자를 포함하는 메모리 어레이의 회로 구성을 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit configuration of a memory array including switch devices according to the first to fourth embodiments.

도 5를 참조하면, 실시예에 따른 메모리 어레이는, 상술한 실시예에 따른 스위치 소자를 복수 개 포함하여 배열된 구조를 갖는다. 보다 구체적으로, 제1 또는 제2 실시예의 스위치 소자가 복수 개 포함되거나, 제3 또는 제4 실시예에 따른 스위치 소자가 복수 개 포함되어 어레이를 구성하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 5, the memory array according to the embodiment has a structure including a plurality of switch elements according to the above-described embodiment. More specifically, it is preferable that a plurality of switch elements of the first or second embodiment is included, or a plurality of switch elements according to the third or fourth embodiment is included to form an array.

도 5에 도시된 (a)의 메모리 어레이는, 제1 또는 제2 실시예의 스위치 소자를 포함하는 어레이로서, 각 스위치 소자가 온 상태에서 저항성 전도(ohmic conduction) 동작을 한다. The memory array of (a) shown in FIG. 5 is an array including the switch elements of the first or second embodiment, and performs ohmic conduction operation with each switch element turned on.

도 5에 도시된 (b)의 메모리 어레이는, 제3 또는 제4 실시예의 스위치 소자가 포함하는 어레이로서, 각 스위치 소자가 정류성 전도 동작을 한다. 이러한 경우, 스위치 소자(20)는 전류가 역방향으로 흐르지 못하게 하여 원하지 않은 전류 전도에 의한 기생 전류의 흐름을 차단할 수 있다.
The memory array of (b) shown in FIG. 5 is an array included in the switch element of the third or fourth embodiment, and each switch element performs a rectifying conduction operation. In this case, the switch element 20 can block the flow of parasitic current due to unwanted current conduction by preventing the current from flowing in the reverse direction.

[스위치 소자의 제조방법][Manufacturing Method of Switch Element]

도 6a 내지 도 6d는 실시예에 따른 스위치 소자의 제조순서를 나타낸 도면이다. 보다 구체적으로, 도 6a 내지 도 6d는 상술한 제1 내지 제4 실시예에 따른 스위치 소자를 제조하는 방법을 나타낸 도면이다.6A to 6D are views illustrating a manufacturing procedure of the switch element according to the embodiment. More specifically, FIGS. 6A to 6D illustrate a method of manufacturing the switch device according to the first to fourth embodiments described above.

스위치 소자의 각 구성요소는 상술한 제1 내지 제4 실시예를 통해 상세히 설명하였으므로, 그 제조방법에 대해서는 각 구성요소의 상세한 설명을 생략하고 간략하게 설명하도록 한다. 또한, 제1 내지 제4 실시예 중 제1 실시예의 스위치 소자를 예로 하여 그 제조방법에 대하여 설명한다.Since each component of the switch element has been described in detail through the above-described first to fourth embodiments, a detailed description of each component will be omitted and briefly described for the manufacturing method thereof. In addition, the manufacturing method is demonstrated using the switch element of 1st Example among 1st-4th Example as an example.

먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 기판(110) 상에 절연층(120)을 구성하는 절연물질(120a) 및 구동전극부(130)를 구성하는 구동전극부 물질(130a)을 증착한다.First, as illustrated in FIG. 6A, an insulating material 120a constituting the insulating layer 120 and a driving electrode constituting material 130a constituting the driving electrode 130 are deposited on the substrate 110.

다음, 도 6b에 도시된 바와 같이, 구동전극부 물질(130a)을 패터닝하여 구동전극부(130)를 형성한다. 구동전극부 물질(130a)은 후술하는 고정전극부 물질(140A)과 동일한 물질로써, 일 함수가 서로 같은 반도체 물질일 수 있다. 이에 한정되는 것이 아니라, 제2 내지 제4 실시예를 통해 상술한 각 전극부를 구성하는 물질을 이용하여 제조할 수 있다.Next, as shown in FIG. 6B, the driving electrode material 130a is patterned to form the driving electrode 130. The driving electrode material 130a is the same material as the fixed electrode material 140A, which will be described later, and may be a semiconductor material having the same work function. The present invention is not limited thereto, and may be manufactured using the materials constituting the above-described electrode units through the second to fourth embodiments.

다음, 도 6c에 도시된 바와 같이, 절연층 물질(120a) 상에 구동전극부(130)의 측벽을 따라 희생막(125)을 형성한다. 여기서, 희생막(125)은 소정의 두께를 갖도록 형성한다. 여기서 희생막(125)의 두께는 구동전극부(130)과 후술하는 고정전극부(140) 간의 이격 거리가 될 수 있다.Next, as shown in FIG. 6C, a sacrificial layer 125 is formed on the insulating layer material 120a along the sidewall of the driving electrode 130. Here, the sacrificial layer 125 is formed to have a predetermined thickness. The thickness of the sacrificial layer 125 may be a distance between the driving electrode 130 and the fixed electrode 140 to be described later.

이후, 절연층(120) 상에 고정전극부을 구성하는 고정전극부 물질(140A)을 증착할 수 있다. 이후, 구동전극부(130), 희생막(125) 및 고정전극부(140A) 물질의 상부를 물리 화학적 평탄화 공정을 통해 평탄화한다.Thereafter, the fixed electrode part material 140A constituting the fixed electrode part may be deposited on the insulating layer 120. Thereafter, the upper portions of the driving electrode 130, the sacrificial layer 125, and the fixed electrode 140A are planarized through a physical chemical planarization process.

다음, 도 6d에 도시된 바와 같이, 희생막(125)을 제거하여 실시예에 따른 스위치 소자를 제조한다.
Next, as shown in FIG. 6D, the sacrificial layer 125 is removed to manufacture the switch device according to the embodiment.

실시예에 따르면, 각각의 전극부를 구성하는 물질에 따라 저항성 전도 동작 또는 정류성 전도 동작을 하는 전기 기계적 스위치 소자를 각각 제공할 수 있다.According to the embodiment, it is possible to provide each of the electromechanical switch element that performs the resistive conduction operation or the rectifying conduction operation according to the material constituting each electrode portion.

또한, 실시예에 따른 스위치 소자는 전기 기계적 온 또는 오프에 따라 데이터 저장 메모리 소자 혹은 메모리 어레이로 응용될 수 있다.
In addition, the switch device according to the embodiment may be applied to a data storage memory device or a memory array according to the electromechanical on or off.

이상에서 보는 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시 될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. As described above, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features.

그러므로, 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Therefore, the embodiments described above are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above description, and the meaning and scope of the claims And all changes or modifications derived from the equivalent concept should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (14)

전기-기계적 스위치 소자로,
기판;
상기 기판 상에 고정된 지지층 및 탄성력을 가지며 상기 기판과 이격된 탄성도전층을 포함하는 구동전극부; 및
상기 탄성도전층과 이격되도록 상기 기판 상에 배치된 고정전극부를 포함하고,
상기 구동전극부 및 상기 고정전극부는 일 함수가 서로 같은 반도체 물질을 포함하는 스위치 소자.
Electromechanical switch elements,
Board;
A driving electrode part including a support layer fixed on the substrate and an elastic force and an elastic conductive layer spaced apart from the substrate; And
A fixed electrode part disposed on the substrate to be spaced apart from the elastic conductive layer,
And the driving electrode portion and the fixed electrode portion include a semiconductor material having the same work function.
제1항에 있어서,
상기 고정전극부를 통해 구동전압이 인가될 경우, 상기 구동전극부 및 상기 고정전극부 간의 정전인력에 의해 상기 탄성도전층 및 상기 고정전극부가 전기-기계적으로 접촉하는 스위치 온 상태가 되고,
상기 구동전극부 및 상기 고정전극부는, 상기 스위치 온 상태에서 순방향 전압 또는 역방향 전압에서 전류가 도통하는 저항성 전도(ohmic conduction) 동작을 하는, 스위치 소자.
The method of claim 1,
When a driving voltage is applied through the fixed electrode part, the elastic conductive layer and the fixed electrode part are in a switched-on state by electrostatic attraction between the driving electrode part and the fixed electrode part.
And the driving electrode portion and the fixed electrode portion perform ohmic conduction operation in which current is conducted at a forward voltage or a reverse voltage in the switched-on state.
제1항에 있어서,
상기 고정전극부는,
상기 기판과 수평한 방향으로 상기 탄성도전층과 이격 배치되며,
상기 탄성도전층을 중심으로 양측에 각각 배치되거나, 상기 탄성도전층의 양측 중 어느 한 측에 배치된, 스위치 소자.
The method of claim 1,
The fixed electrode unit,
Spaced apart from the elastic conductive layer in a direction parallel to the substrate,
Switch elements disposed on both sides of the elastic conductive layer, respectively, or disposed on either side of both sides of the elastic conductive layer.
전기-기계적 스위치 소자로,
기판;
상기 기판 상에 고정된 지지층 및 탄성력을 가지며 상기 기판과 이격된 탄성도전층을 포함하는 구동전극부; 및
상기 탄성도전층과 이격되도록 상기 기판 상에 배치된 고정전극부를 포함하고,
상기 구동전극부 및 상기 고정전극부는, 일 함수가 서로 같은 금속 물질 및 반도체 물질 중 서로 다른 물질을 하나씩 포함하는 스위치 소자.
Electromechanical switch elements,
Board;
A driving electrode part including a support layer fixed on the substrate and an elastic force and an elastic conductive layer spaced apart from the substrate; And
A fixed electrode part disposed on the substrate to be spaced apart from the elastic conductive layer,
The driving electrode unit and the fixed electrode unit, the switch element including a different material one of the metal material and the semiconductor material having the same work function.
제4항에 있어서,
상기 고정전극부를 통해 구동전압이 인가될 경우, 상기 구동전극부 및 상기 고정전극부 간의 정전인력에 의해 상기 탄성도전층 및 상기 고정전극부가 전기-기계적으로 접촉하는 스위치 온 상태가 되고,
상기 구동전극부 및 상기 고정전극부는, 상기 스위치 온 상태에서 순방향 전압 또는 역방향 전압에서 전류가 도통하는 저항성 전도(ohmic conduction) 동작을 하는, 스위치 소자.
The method of claim 4, wherein
When a driving voltage is applied through the fixed electrode part, the elastic conductive layer and the fixed electrode part are in a switched-on state by electrostatic attraction between the driving electrode part and the fixed electrode part.
And the driving electrode portion and the fixed electrode portion perform ohmic conduction operation in which current is conducted at a forward voltage or a reverse voltage in the switched-on state.
제4항에 있어서,
상기 고정전극부는,
상기 기판과 수평한 방향으로 상기 탄성도전층과 이격 배치되며,
상기 탄성도전층을 중심으로 양측에 각각 배치되거나, 상기 탄성도전층의 양측 중 어느 한 측에 배치된, 스위치 소자.
The method of claim 4, wherein
The fixed electrode unit,
Spaced apart from the elastic conductive layer in a direction parallel to the substrate,
Switch elements disposed on both sides of the elastic conductive layer, respectively, or disposed on either side of both sides of the elastic conductive layer.
전기-기계적 스위치 소자로,
기판;
상기 기판 상에 고정된 지지층 및 탄성력을 가지며 상기 기판과 이격된 탄성도전층을 포함하는 구동전극부; 및
상기 탄성도전층과 이격되도록 상기 기판 상에 배치된 고정전극부를 포함하고,
상기 구동전극부 및 상기 고정전극부는 일 함수가 서로 다른 반도체 물질을 포함하는 스위치 소자.
Electromechanical switch elements,
Board;
A driving electrode part including a support layer fixed on the substrate and an elastic force and an elastic conductive layer spaced apart from the substrate; And
A fixed electrode part disposed on the substrate to be spaced apart from the elastic conductive layer,
And the driving electrode part and the fixed electrode part include semiconductor materials having different work functions.
제7항에 있어서,
상기 고정전극부를 통해 구동전압이 인가될 경우, 상기 구동전극부 및 상기 고정전극부 간의 정전인력에 의해 상기 탄성도전층 및 상기 고정전극부가 전기-기계적으로 접촉하는 스위치 온 상태가 되고,
상기 구동전극부 및 상기 고정전극부는, 상기 스위치 온 상태에서 순방향 전압에서 전류가 도통하는 정류성 전도(rectifying conduction) 동작을 하는, 스위치 소자.
The method of claim 7, wherein
When a driving voltage is applied through the fixed electrode part, the elastic conductive layer and the fixed electrode part are in a switched-on state by electrostatic attraction between the driving electrode part and the fixed electrode part.
And the driving electrode part and the fixed electrode part perform a rectifying conduction operation in which a current is conducted at a forward voltage in the switched-on state.
제7항에 있어서,
상기 고정전극부는,
상기 기판과 수평한 방향으로 상기 탄성도전층과 이격 배치되며,
상기 탄성도전층을 중심으로 양측에 각각 배치되거나, 상기 탄성도전층의 양측 중 어느 한 측에 배치된, 스위치 소자.
The method of claim 7, wherein
The fixed electrode unit,
Spaced apart from the elastic conductive layer in a direction parallel to the substrate,
Switch elements disposed on both sides of the elastic conductive layer, respectively, or disposed on either side of both sides of the elastic conductive layer.
전기-기계적 스위치 소자로,
기판;
상기 기판 상에 고정된 지지층 및 탄성력을 가지며 상기 기판과 이격된 탄성도전층을 포함하는 구동전극부; 및
상기 탄성도전층과 이격되도록 상기 기판 상에 배치된 고정전극부를 포함하고,
상기 구동전극부 및 상기 고정전극부는, 일 함수가 서로 다른 금속 물질 및 반도체 물질 중 서로 다른 물질을 하나씩 포함하는 스위치 소자.
Electromechanical switch elements,
Board;
A driving electrode part including a support layer fixed on the substrate and an elastic force and an elastic conductive layer spaced apart from the substrate; And
A fixed electrode part disposed on the substrate to be spaced apart from the elastic conductive layer,
The driving electrode unit and the fixed electrode unit, the switch element including a different material one of the metal material and semiconductor material having a different work function.
제10항에 있어서,
상기 고정전극부를 통해 구동전압이 인가될 경우, 상기 구동전극부 및 상기 고정전극부 간의 정전인력에 의해 상기 탄성도전층 및 상기 고정전극부가 전기-기계적으로 접촉하는 스위치 온 상태가 되고,
상기 구동전극부 및 상기 고정전극부는, 상기 스위치 온 상태에서 순방향 전압에서 전류가 도통하는 정류성 전도(rectifying conduction) 동작을 하는, 스위치 소자.
The method of claim 10,
When a driving voltage is applied through the fixed electrode part, the elastic conductive layer and the fixed electrode part are in a switched-on state by electrostatic attraction between the driving electrode part and the fixed electrode part.
And the driving electrode part and the fixed electrode part perform a rectifying conduction operation in which a current is conducted at a forward voltage in the switched-on state.
제10항에 있어서,
상기 고정전극부는,
상기 기판과 수평한 방향으로 상기 탄성도전층과 이격 배치되며,
상기 탄성도전층을 중심으로 양측에 각각 배치되거나, 상기 탄성도전층의 양측 중 어느 한 측에 배치된, 스위치 소자.
The method of claim 10,
The fixed electrode unit,
Spaced apart from the elastic conductive layer in a direction parallel to the substrate,
Switch elements disposed on both sides of the elastic conductive layer, respectively, or disposed on either side of both sides of the elastic conductive layer.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 스위치 소자 또는 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항의 스위치 소자가 복수 개로 배열된 메모리 어레이.
A memory array in which a plurality of switch elements according to any one of claims 1 to 6 or any one of claims 7 to 12 are arranged.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 스위치 소자를 제조하는 방법으로,
상기 기판 상에 절연층을 형성하는 단계;
상기 절연층 상에 상기 구동전극부를 구성하는 구동전극부 물질을 증착하는 단계;
상기 구동전극부 물질을 패터닝하여 상기 구동전극부를 형성하는 단계;
상기 구동전극부의 측벽을 따라 소정의 두께로 희생막을 형성하는 단계;
상기 기판 상에 상기 고정전극부를 구성하는 고정전극부 물질을 증착하고, 상기 구동전극부, 상기 희생막 및 상기 고정전극부 물질의 상부를 평탄화하는 단계;
상기 희생막을 제거하고 상기 고정전극부를 형성하는 단계를 포함하는 스위치 소자의 제조방법.A method of manufacturing the switch element of any one of claims 1 to 12,
Forming an insulating layer on the substrate;
Depositing a driving electrode part material constituting the driving electrode part on the insulating layer;
Patterning the driving electrode material to form the driving electrode part;
Forming a sacrificial film along a sidewall of the driving electrode part to a predetermined thickness;
Depositing a fixed electrode part material constituting the fixed electrode part on the substrate, and planarizing an upper portion of the driving electrode part, the sacrificial layer, and the fixed electrode part material;
Removing the sacrificial layer and forming the fixed electrode part.
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