本發(fā)明要求2015年11月25日向韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請10-2015-0165483的優(yōu)先權(quán)，其公開全文作為全部并入本申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及一種存儲(chǔ)器系統(tǒng)，并且更具體地，涉及一種用于將數(shù)據(jù)處理至存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)及其操作方法。

背景技術(shù)：

計(jì)算機(jī)環(huán)境范式已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌螂S時(shí)隨地使用的普適計(jì)算系統(tǒng)。結(jié)果，便攜電子設(shè)備諸如移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)、以及筆記本電腦的使用不斷地快速增加。這些便攜電子設(shè)備一般使用具有一個(gè)或多個(gè)用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的、也稱作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器裝置可以用作便攜電子設(shè)備的主存儲(chǔ)器裝置或者輔助存儲(chǔ)器裝置。

由于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器裝置不具有活動(dòng)部件，所以其提供了優(yōu)秀的穩(wěn)定性、持久性、高信息存取速度、以及低功耗。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的示例包括通用串行總線(USB)存儲(chǔ)器裝置、具有各種接口的存儲(chǔ)卡以及固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

各種實(shí)施例涉及一種顯示減小的復(fù)雜度和操作負(fù)荷的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以進(jìn)一步優(yōu)化一個(gè)或多個(gè)聯(lián)合的存儲(chǔ)器裝置的使用效率并且可以更快速和可靠地將數(shù)據(jù)處理至一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器裝置中。

在一個(gè)實(shí)施例中，一種存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以包括多個(gè)存儲(chǔ)器管芯，每個(gè)存儲(chǔ)器管芯包括多個(gè)平面，每個(gè)平面包括多個(gè)存儲(chǔ)塊，每個(gè)存儲(chǔ)塊包括多個(gè)頁面，每個(gè)頁面包括多個(gè)存儲(chǔ)器單元；以及控制器，其包括存儲(chǔ)器，所述控制器適用于響應(yīng)于命令在命令操作期間將用于命令操作的用戶數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)的段緩沖至所述存儲(chǔ)器，并且將緩沖的段存儲(chǔ)到包括兩個(gè)或更多個(gè)存儲(chǔ)塊的超級存儲(chǔ)塊中。

所述超級存儲(chǔ)塊可以包括第一存儲(chǔ)塊和第二存儲(chǔ)塊，所述第一存儲(chǔ)塊包括在所述存儲(chǔ)器裝置的第一存儲(chǔ)器管芯的第一平面中。

所述第二存儲(chǔ)塊可以是包括在所述第一存儲(chǔ)器管芯的第一平面中的存儲(chǔ)塊。

所述第二存儲(chǔ)塊可以是包括在所述第一存儲(chǔ)器管芯的第二平面中的存儲(chǔ)塊。

所述第二存儲(chǔ)塊可以是包括在所述存儲(chǔ)器裝置的第二存儲(chǔ)器管芯中的存儲(chǔ)塊。

存儲(chǔ)器可以包括：第一緩沖器，其適用于緩沖所述用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段；以及第二緩沖器，其適用于緩沖所述元數(shù)據(jù)的元段。

所述控制器可以進(jìn)一步適用于根據(jù)單觸發(fā)編程的大小合并緩沖的數(shù)據(jù)段，并且適用于將合并的段通過所述單觸發(fā)編程存儲(chǔ)至包括在所述超級存儲(chǔ)塊中的頁面中。

所述控制器可以根據(jù)單觸發(fā)編程的大小合并緩沖的元段，并且然后將合并的段通過所述單觸發(fā)編程存儲(chǔ)至包括在所述超級存儲(chǔ)塊中的頁面中。

所述控制器可以根據(jù)單觸發(fā)編程的大小合并緩沖的數(shù)據(jù)段和元段，并且然后將合并的段通過所述單觸發(fā)編程存儲(chǔ)至包括在所述超級存儲(chǔ)塊中的頁面中。

當(dāng)通過單觸發(fā)編程將所述元段存儲(chǔ)至包括在所述超級存儲(chǔ)塊中的存儲(chǔ)塊中時(shí)，控制器可以交錯(cuò)所述緩沖的元段。

當(dāng)通過單觸發(fā)編程將所述緩沖的數(shù)據(jù)段存儲(chǔ)至包括在所述超級存儲(chǔ)塊中的存儲(chǔ)塊中時(shí)，控制器交錯(cuò)所述緩沖的數(shù)據(jù)段。

當(dāng)通過單觸發(fā)編程將所述緩沖的數(shù)據(jù)段和元段存儲(chǔ)至包括在所述超級存儲(chǔ)塊中的存儲(chǔ)塊中時(shí)，控制器可以交錯(cuò)所述緩沖的數(shù)據(jù)段和元段。

在一個(gè)實(shí)施例中，一種存儲(chǔ)器系統(tǒng)的操作方法，該存儲(chǔ)器系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器裝置，該存儲(chǔ)器裝置包括多個(gè)存儲(chǔ)器管芯，每個(gè)存儲(chǔ)器管芯包括多個(gè)平面，每個(gè)平面包括多個(gè)存儲(chǔ)塊，每個(gè)存儲(chǔ)塊包括多個(gè)頁面，每個(gè)頁面包括多個(gè)存儲(chǔ)器單元，所述操作方法可以包括：將用于命令操作的用戶數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)的段緩沖至存儲(chǔ)器中；以及響應(yīng)于命令在命令操作期間將緩沖的段存儲(chǔ)至包括兩個(gè)或更多個(gè)存儲(chǔ)塊的超級存儲(chǔ)塊中。

所述段的緩沖可以包括：將所述段中的所述用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段緩沖至第一緩沖器中；以及將所述段中的所述元數(shù)據(jù)的元段緩沖至第二緩沖器中。

將所述緩沖的段存儲(chǔ)至所述超級存儲(chǔ)塊中可以包括：根據(jù)單觸發(fā)編程的大小合并所述緩沖的段中的數(shù)據(jù)段；以及通過所述單觸發(fā)編程將所述合并的段存儲(chǔ)至包括在所述超級存儲(chǔ)塊中的頁面中。

將所述緩沖的段存儲(chǔ)至所述超級存儲(chǔ)塊中可以包括：根據(jù)單觸發(fā)編程的大小合并所述緩沖的段中的元段；以及通過所述單觸發(fā)編程將所述合并的段存儲(chǔ)至包括在所述超級存儲(chǔ)塊中的頁面中。

將所述緩沖的段存儲(chǔ)至所述超級存儲(chǔ)塊中可以包括：根據(jù)單觸發(fā)編程的大小合并所述緩沖的段中的數(shù)據(jù)段和元段；以及通過所述單觸發(fā)編程將所述合并的段存儲(chǔ)至包括在所述超級存儲(chǔ)塊中的頁面中。

將所述緩沖的段存儲(chǔ)至所述超級存儲(chǔ)塊中可以包括當(dāng)通過單觸發(fā)編程將所述元段儲(chǔ)存至包括在所述超級存儲(chǔ)塊中的存儲(chǔ)塊時(shí)交錯(cuò)所述緩沖的段中的所述元段。

將所述緩沖的段存儲(chǔ)至所述超級存儲(chǔ)塊中可以包括當(dāng)通過單觸發(fā)編程將所述數(shù)據(jù)段儲(chǔ)存至包括在所述超級存儲(chǔ)塊中的存儲(chǔ)塊時(shí)交錯(cuò)所述緩沖的段中的所述數(shù)據(jù)段。

將所述緩沖的段存儲(chǔ)至所述超級存儲(chǔ)塊中可以包括當(dāng)通過單觸發(fā)編程將所述元段和所述數(shù)據(jù)段儲(chǔ)存至包括在所述超級存儲(chǔ)塊中的存儲(chǔ)塊時(shí)交錯(cuò)所述緩沖的段中的所述元段和所述數(shù)據(jù)段。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括存儲(chǔ)器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的簡圖。

圖2是示出圖1所示的存儲(chǔ)器系統(tǒng)中采用的存儲(chǔ)器裝置的示例的簡圖。

圖3是示出圖2的存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)塊的示例的電路圖。

圖4至圖11是示意地示出圖2的存儲(chǔ)器裝置各個(gè)方面的示例的簡圖。

圖12和圖13是示意地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖1的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的操作方法的簡圖。

圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理操作的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖更加詳細(xì)地描述各種實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以不同的形式呈現(xiàn)且不應(yīng)被解釋為限于在本文中提出的實(shí)施例。而是，這些實(shí)施例被提供使得本公開將是徹底且完整的，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全地表達(dá)本發(fā)明的范圍。在整個(gè)公開中，相同的參考數(shù)字用于對應(yīng)本發(fā)明的各種附圖和實(shí)施例中的相似部件。

附圖不一定按比例，并且在一些情況下，為了清楚地示出實(shí)施例的特征，比例可能已經(jīng)被擴(kuò)大。當(dāng)元件稱為被連接或聯(lián)接到另一個(gè)元件，應(yīng)當(dāng)理解為前者能夠直接連接或聯(lián)接到后者，或經(jīng)由其間的中間元件電連接或聯(lián)接到后者。此外，當(dāng)描述一者“包括”或“具有”一些元件時(shí)，如果沒有特定限制，應(yīng)當(dāng)理解為其除了這些元件還可以包括(或包含)或具有其他元件。單數(shù)形式的術(shù)語可以包括復(fù)數(shù)形式，如非另有說明。

圖1是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的包括存儲(chǔ)器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的框圖。

參考圖1，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100可以包括主機(jī)102和存儲(chǔ)器系統(tǒng)110。

主機(jī)102可以包括例如便攜電子設(shè)備，諸如移動(dòng)電話、MP3播放器、筆記本電腦，或者電子設(shè)備，諸如臺(tái)式電腦、游戲機(jī)、電視和投影儀。

存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可以響應(yīng)于來自主機(jī)102的請求而操作，并且特別的，存儲(chǔ)待被主機(jī)102訪問的數(shù)據(jù)。換言之，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可以用作主機(jī)102的主存儲(chǔ)器系統(tǒng)或者輔助存儲(chǔ)器系統(tǒng)。存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可以利用根據(jù)待與主機(jī)102電聯(lián)接的主機(jī)接口的協(xié)議的各種存儲(chǔ)器裝置中的任一種來實(shí)現(xiàn)。存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可以利用各種存儲(chǔ)器裝置中的一種來實(shí)現(xiàn)，諸如固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)、多媒體卡(MMC)、嵌入式MMC(eMMC)、減小尺寸的多媒體卡(RS-MMC)和微型-MMC、安全數(shù)字(SD)卡、小型-SD和微型-SD、通用串行總線(USB)存儲(chǔ)器裝置、通用閃速存儲(chǔ)(UFS)裝置、標(biāo)準(zhǔn)閃存(CF)卡、智能媒體(SM)卡、記憶棒等。

存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的存儲(chǔ)裝置可利用非易失性存儲(chǔ)器裝置來實(shí)現(xiàn)，諸如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)和靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)的易失性存儲(chǔ)器裝置或諸如只讀存儲(chǔ)器(ROM)、掩膜ROM(MROM)、可編程ROM(PROM)、可擦可編程ROM(EPROM)、電可擦可編程ROM(EEPROM)、鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(FRAM)、相變RAM(PRAM)、磁阻RAM(MRAM)和電阻式RAM(RRAM)。

存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可包括存儲(chǔ)待被主機(jī)102訪問的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器裝置150和可控制數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器裝置150中的存儲(chǔ)的控制器130。

控制器130和存儲(chǔ)器裝置150可以集成到一個(gè)半導(dǎo)體裝置中。例如，控制器130和存儲(chǔ)器裝置150可以集成到一個(gè)半導(dǎo)體裝置中并且構(gòu)成固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)。當(dāng)存儲(chǔ)器系統(tǒng)110用作SSD時(shí)，與存儲(chǔ)器系統(tǒng)110電聯(lián)接的主機(jī)102的操作速度可以顯著地增加。

控制器130和存儲(chǔ)器裝置150可以集成到一個(gè)半導(dǎo)體裝置中并且構(gòu)成存儲(chǔ)卡?？刂破?30和存儲(chǔ)裝置150可集成到一個(gè)半導(dǎo)體裝置中并且構(gòu)成存儲(chǔ)卡，諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)卡國際聯(lián)合會(huì)(PCMCIA)卡、標(biāo)準(zhǔn)閃存(CF)卡、智能媒體(SM)卡(SMC)、記憶棒、多媒體卡(MMC)、RS-MMC和微型MMC、安全數(shù)字(SD)卡、小型-SD、微型-SD和SDHC和通用閃速存儲(chǔ)(UFS)裝置。

作為另一個(gè)示例，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可以構(gòu)成計(jì)算機(jī)、超便攜移動(dòng)PC(UMPC)、工作站、上網(wǎng)本、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、便攜式計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)平板、平板電腦、無線電話、移動(dòng)電話、智能電話、電子書、便攜式多媒體播放器(PMP)、便攜式游戲機(jī)、導(dǎo)航裝置、黑匣子、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字多媒體廣播(DMB)播放器、三維(3D)電視、智能電視、數(shù)字音頻記錄器、數(shù)字音頻播放器、數(shù)字圖像記錄器、數(shù)字圖像播放器、數(shù)字視頻記錄器、數(shù)字視頻播放器、配置數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)器、能夠在無線環(huán)境下傳輸并接收信息的裝置、配置家庭網(wǎng)絡(luò)的各種電子裝置中的一種、配置計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各種電子裝置中的一種、配置遠(yuǎn)程信息處理網(wǎng)絡(luò)的各種電子裝置中的一種、RFID裝置或配置計(jì)算系統(tǒng)的各種組成元件中的一種。

當(dāng)電源中斷時(shí)存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的存儲(chǔ)器裝置150可以留存存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，并且，特別地，在寫入操作期間存儲(chǔ)主機(jī)102提供的數(shù)據(jù)，并且在讀取操作期間將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)提供至主機(jī)102。存儲(chǔ)器裝置150可以包括多個(gè)存儲(chǔ)塊152、154和156。存儲(chǔ)塊152、154和156中的每個(gè)可以包括多個(gè)頁面。每個(gè)頁面可以包括多個(gè)存儲(chǔ)器單元，多個(gè)字線(WL)電聯(lián)接至所述多個(gè)存儲(chǔ)器單元。存儲(chǔ)器裝置150可以是非易失性存儲(chǔ)器裝置，例如閃速存儲(chǔ)器。閃速存儲(chǔ)器可以具有三維(3D)堆棧結(jié)構(gòu)。稍候?qū)⒖紙D2至圖11詳細(xì)地描述存儲(chǔ)器裝置150構(gòu)造和存儲(chǔ)器裝置150的三維(3D)堆棧結(jié)構(gòu)。

存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的控制器130可響應(yīng)于來自主機(jī)102的請求來控制存儲(chǔ)器裝置150。控制器130可將從存儲(chǔ)器裝置150讀取的數(shù)據(jù)提供至主機(jī)102并將從主機(jī)102提供的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置150中。為此，控制器130可控制存儲(chǔ)器裝置150的諸如讀取操作、寫入操作、編程操作和擦除操作的全部操作。

詳細(xì)地，控制器130可包括主機(jī)接口單元132、處理器134、錯(cuò)誤糾正碼(ECC)單元138、電源管理單元140、NAND閃速控制器142以及存儲(chǔ)器144。

主機(jī)接口單元132可以處理來自主機(jī)102的命令和數(shù)據(jù)，并且可以通過諸如以下的各種接口協(xié)議中的至少一個(gè)與主機(jī)102通信：通用串行總線(USB)、多媒體卡(MMC)、外圍組件互連高速(PCI-E)、串列SCSI(SAS)、串行高級技術(shù)附件(SATA)、并行高級技術(shù)附件(PATA)、小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(SCSI)、增強(qiáng)型小型磁盤接口(ESDI)和集成驅(qū)動(dòng)電路(IDE)。

ECC單元138可以檢測和糾正讀取操作期間從存儲(chǔ)器裝置150讀取的數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤。當(dāng)錯(cuò)誤位的數(shù)量大于或等于可糾正錯(cuò)誤位的閾值數(shù)量時(shí)，ECC單元138可以不糾正錯(cuò)誤位，并且可以輸出表示糾正錯(cuò)誤位失敗的錯(cuò)誤糾正失敗信號(hào)。

ECC單元138可以基于諸如以下的編碼調(diào)制執(zhí)行錯(cuò)誤糾正操作：低密度奇偶檢查(LDPC)碼、博斯-查德胡里-霍昆格姆(BCH)碼、渦輪碼、里德-所羅門(RS)碼、卷積碼、遞歸卷積碼(RSC)、網(wǎng)格編碼調(diào)制(TCM)、分組編碼調(diào)制(BCM)等。ECC單元138可以包括用于錯(cuò)誤糾正操作的所有的電路、系統(tǒng)、或裝置。

PMU140可以提供和管理控制器130的電源，即，包括在控制器130中的組成元件的電力。

NFC142可用作控制器130和存儲(chǔ)器裝置150之間的存儲(chǔ)接口以允許控制器130響應(yīng)于來自主機(jī)102的請求控制存儲(chǔ)器裝置150。當(dāng)存儲(chǔ)器裝置150是閃速存儲(chǔ)器并且特別是當(dāng)存儲(chǔ)器裝置150是NAND閃速存儲(chǔ)器時(shí)，NFC142可以生成存儲(chǔ)器裝置150的控制信號(hào)并且在處理器134的控制下處理數(shù)據(jù)。

存儲(chǔ)器144可以用作存儲(chǔ)器系統(tǒng)110和控制器130的工作存儲(chǔ)器，并且存儲(chǔ)用于驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)器系統(tǒng)110和控制器130的數(shù)據(jù)?？刂破?30可以響應(yīng)于來自主機(jī)102的請求控制存儲(chǔ)器裝置150。例如，控制器130可以將從存儲(chǔ)器裝置150讀取的數(shù)據(jù)提供至主機(jī)102并將由主機(jī)102提供的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器裝置150。當(dāng)控制器130控制存儲(chǔ)器裝置150的操作時(shí)，存儲(chǔ)器144可以存儲(chǔ)控制器130和存儲(chǔ)器裝置150的諸如讀取、寫入、編程和擦除操作的操作使用的數(shù)據(jù)。

存儲(chǔ)器144可以利用易失性存儲(chǔ)器來實(shí)現(xiàn)。存儲(chǔ)器144可以利用靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)或動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)來實(shí)現(xiàn)。如上所說，存儲(chǔ)器144可存儲(chǔ)被主機(jī)102和存儲(chǔ)器裝置150用于讀取和寫入操作的數(shù)據(jù)。為了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)器144可包括程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、寫入緩沖器、讀取緩沖器、映射(map)緩沖器等。

處理器134可以控制存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的一般操作，并且可以響應(yīng)于來自主機(jī)102的寫入請求或讀取請求控制存儲(chǔ)器裝置150的寫入操作或讀取操作。處理器134可以驅(qū)動(dòng)稱作閃存轉(zhuǎn)換層(FTL)的固件以控制存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的一般操作。處理器可利用微處理器、中央處理單元(CPU)來實(shí)現(xiàn)。

管理單元(未示出)可以被包括在處理器134中，并可執(zhí)行存儲(chǔ)器裝置150的壞塊管理。管理單元可發(fā)現(xiàn)包括在存儲(chǔ)器裝置150中的對于進(jìn)一步使用處于不滿意狀態(tài)的壞存儲(chǔ)塊，并對壞存儲(chǔ)塊執(zhí)行壞塊管理。當(dāng)存儲(chǔ)器裝置150是閃速存儲(chǔ)器，例如NAND閃速存儲(chǔ)器時(shí)，由于NAND邏輯功能的特性，寫入操作期間，例如編程期間可能發(fā)生編程失敗。在壞塊管理期間，編程失敗的存儲(chǔ)塊或壞的存儲(chǔ)塊的數(shù)據(jù)可以編程到新的存儲(chǔ)塊中。同樣地，由于編程失敗產(chǎn)生的壞塊可能使具有3D堆棧結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器裝置150的利用效率和存儲(chǔ)器系統(tǒng)100的可靠性嚴(yán)重劣化，并且由此需要可靠的壞塊管理。

圖2是示出圖1所示的存儲(chǔ)器裝置150的示意圖。

參考圖2，存儲(chǔ)器裝置150可以包括多個(gè)存儲(chǔ)塊，例如第0塊至第(N-1)塊210-240。多個(gè)存儲(chǔ)塊210-240中的每個(gè)可以包括多個(gè)頁面，例如2^M個(gè)頁面(2^MPAGES)，但本發(fā)明不限于此。多個(gè)頁面中的每個(gè)頁面可以包括多個(gè)存儲(chǔ)器單元，多個(gè)字線是電聯(lián)接至所述多個(gè)存儲(chǔ)器單元。

同樣地，根據(jù)可被存儲(chǔ)或表達(dá)在每個(gè)存儲(chǔ)器單元中的位的數(shù)量存儲(chǔ)器裝置150可以包括作為單層單元(SLC)存儲(chǔ)塊或多層單元(MLC)存儲(chǔ)塊的多個(gè)存儲(chǔ)塊。SLC存儲(chǔ)塊可包括利用每個(gè)都能夠存儲(chǔ)1位數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器單元實(shí)現(xiàn)的多個(gè)頁面。MLC存儲(chǔ)塊可包括利用每個(gè)都能夠存儲(chǔ)多位數(shù)據(jù)例如兩位以上數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器單元實(shí)現(xiàn)的多個(gè)頁面。包括通過能夠存儲(chǔ)3個(gè)位數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器單元實(shí)現(xiàn)的多個(gè)頁面的MLC存儲(chǔ)塊可以限定為三層單元(TLC)存儲(chǔ)塊。

多個(gè)存儲(chǔ)塊210至240中的每個(gè)可以在寫入操作期間存儲(chǔ)由主機(jī)裝置102提供的數(shù)據(jù)，并且可以在讀取操作期間將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)提供至主機(jī)102。

圖3是示出圖1所示的多個(gè)存儲(chǔ)塊152至156中的一個(gè)的電路圖。

參照圖3，存儲(chǔ)器裝置150的存儲(chǔ)塊152可包括分別電聯(lián)接至位線BL0至BLm-1的多個(gè)單元串340。每列的單元串340可包括至少一個(gè)漏極選擇晶體管DST和至少一個(gè)源極選擇晶體管SST。多個(gè)存儲(chǔ)器單元或多個(gè)存儲(chǔ)器單元晶體管MC0至MCn-1可串聯(lián)地電聯(lián)接在選擇晶體管DST和SST之間。各個(gè)存儲(chǔ)器單元MC0至MCn-1可以由多層單元(MLC)構(gòu)成，每個(gè)所述多層單元(SLC)存儲(chǔ)多個(gè)位的數(shù)據(jù)信息。串340可分別電聯(lián)接至對應(yīng)的位線BL0至BLm-1。作為參考，在圖3中，“DSL”表示漏極選擇線、“SSL”表示源極選擇線，并且“CSL”表示公共源線。

雖然圖3作為示例示出由NAND閃速存儲(chǔ)器單元構(gòu)成的存儲(chǔ)塊152，但是應(yīng)當(dāng)注意根據(jù)實(shí)施例的存儲(chǔ)器裝置150的存儲(chǔ)塊152不限于NAND閃速存儲(chǔ)器，并且可以通過NOR閃速存儲(chǔ)器、結(jié)合至少兩種存儲(chǔ)器單元的混合閃速存儲(chǔ)器或控制器內(nèi)置在存儲(chǔ)芯片中的1-NAND閃速存儲(chǔ)器來實(shí)現(xiàn)。半導(dǎo)體裝置的操作特性可不僅應(yīng)用于電荷存儲(chǔ)層由導(dǎo)電浮置柵極配置的閃速存儲(chǔ)裝置，而且可應(yīng)用于電荷存儲(chǔ)層由介電層配置的電荷捕獲閃存(CTF)。

存儲(chǔ)器裝置150的電壓供應(yīng)塊310可以將字線電壓，例如，編程電壓、讀取電壓和過電壓根據(jù)操作方式提供至各個(gè)字線，以及將電壓供應(yīng)到體材料(bulks)，例如其中形成有存儲(chǔ)器單元的阱區(qū)。電壓供應(yīng)塊310可以在控制電路(未示出)的控制下執(zhí)行電壓生成操作。電壓供應(yīng)塊310可以生成多個(gè)可變的讀取電壓以生成多個(gè)讀取數(shù)據(jù)、在控制電路控制下選擇存儲(chǔ)器單元陣列的存儲(chǔ)塊或扇區(qū)中的一個(gè)、從選擇的存儲(chǔ)塊選擇一個(gè)字線、并且將字線電壓提供至選擇的字線和未選擇的字線。

存儲(chǔ)器裝置150的讀取/寫入電路320可以由控制電路控制，并且可以根據(jù)操作模式用作傳感放大器或?qū)懭腧?qū)動(dòng)器。在驗(yàn)證/正常讀取操作期間，讀取/寫入電路320可以用作用于從存儲(chǔ)器單元陣列讀取數(shù)據(jù)的傳感放大器。同樣，在編程操作期間，讀取/寫入電路320可以用作根據(jù)待被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元陣列中的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)位線。讀取/寫入電路320可以在編程操作期間從緩沖器(未示出)接收將要寫入存儲(chǔ)器單元陣列的數(shù)據(jù)，并且可以根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)位線。為此，讀取/寫入電路320可包括分別對應(yīng)于列(或位線)或列對(或位線對)的多個(gè)頁面緩沖器322、324和326，并且多個(gè)鎖存器(未示出)可包括在頁面緩沖器322、324和326中的每個(gè)中。

圖4至圖11是示出圖1所示的存儲(chǔ)器裝置的示意簡圖。

圖4是示出圖1所示的存儲(chǔ)器裝置150的多個(gè)存儲(chǔ)塊152至156的示例的框圖。

參照圖4，存儲(chǔ)器裝置150可包括多個(gè)存儲(chǔ)塊BLK0至BLKN-1，并且存儲(chǔ)塊BLK0至BLKN-1中的每個(gè)均可以三維(3D)結(jié)構(gòu)或縱向結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。各個(gè)存儲(chǔ)塊BLK0至BLKN-1可包括在第一至第三方向例如x軸方向、y軸方向和z軸方向上延伸的結(jié)構(gòu)。

各個(gè)存儲(chǔ)塊BLK0至BLKN-1可以包括在第二方向延伸的多個(gè)NAND串NS。多個(gè)NAND串NS可以設(shè)置在第一方向和第三方向。每個(gè)NAND串NS可電聯(lián)接至位線BL、至少一個(gè)源極選擇線SSL、至少一個(gè)地選擇線GSL、多個(gè)字線WL、至少一個(gè)虛擬字線DWL以及公共源線CSL。即，各個(gè)存儲(chǔ)塊BLK0至BLKN-1可以電聯(lián)接至多個(gè)位線BL、多個(gè)源極選擇線SSL、多個(gè)地選擇線GSL、多個(gè)字線WL、多個(gè)虛擬字線DWL、以及多個(gè)公共源線CSL。

圖5是圖4中所示的多個(gè)存儲(chǔ)塊BLK0至BLKN-1中的一個(gè)存儲(chǔ)塊BLKi的透視圖。圖6是沿圖5所示的存儲(chǔ)塊BLKi線I-I’進(jìn)行截取的截面圖。

參考圖5和圖6，存儲(chǔ)器裝置150的多個(gè)存儲(chǔ)塊中的存儲(chǔ)塊BLKi可以包括在第一至第三方向延伸的結(jié)構(gòu)。

可以設(shè)置襯底5111。襯底5111可以包括摻雜第一型雜質(zhì)的硅材料。襯底5111可以包括摻雜p-型雜質(zhì)的硅材料或可以是p-型阱，例如袋(pocket)p阱，并且包括圍繞p-型阱的n-型阱。雖然假定襯底5111是p-型硅，但是應(yīng)注意襯底5111不限于p-型硅。

在第一方向上延伸的多個(gè)摻雜區(qū)域5311-5314可被設(shè)置在襯底5111上方。多個(gè)摻雜區(qū)域5311至5314可以包含不同于襯底5111的第二型雜質(zhì)。多個(gè)摻雜區(qū)域5311至5314可以摻雜有n-型雜質(zhì)。雖然此處假定第一至第四摻雜區(qū)域5311至5314是n-型，但應(yīng)注意第一至第四摻雜區(qū)域5311至5314不限于n-型。

在第一摻雜區(qū)域5311和第二摻雜區(qū)域5312之間的襯底5111上方的區(qū)域中，在第一方向延伸的多個(gè)介電材料5112可以順序地設(shè)置在第二方向。介電材料5112和襯底5111可以在第二方向以預(yù)定距離彼此隔開。介電材料5112可以在第二方向以預(yù)定的距離互相分離。介電材料5112可以包括諸如二氧化硅的介電材料。

在第一摻雜區(qū)域5311和第二摻雜區(qū)域5312之間的襯底5111上方的區(qū)域中，設(shè)置了順序布置在第一方向并且在第二方向貫穿介電材料5112的多個(gè)柱狀物5113。多個(gè)柱狀物5113可以分別地貫穿介電材料5112并且可以電聯(lián)接到襯底5111。每個(gè)柱狀物5113可以由多種材料構(gòu)造。每個(gè)柱狀物5113的表面層5114可以包括由第一型雜質(zhì)摻雜的硅材料。每個(gè)柱狀物5113的表面層5114可以包括摻雜有與襯底5111相同類型的雜質(zhì)的硅材料。雖然假定每個(gè)柱狀物5113的表面層5114可以包括p-型硅，但應(yīng)注意每個(gè)柱狀物5113的表面層5114不限于p-型硅。

每個(gè)柱狀物5113的內(nèi)層5115可以由介電材料形成。每個(gè)柱狀物5113的內(nèi)層5115可以由諸如二氧化硅的介電材料填充。

在第一摻雜區(qū)域5311和第二摻雜區(qū)域5312之間的區(qū)域，可以沿著介電材料5112、柱狀物5113和襯底5111的露出表面設(shè)置介電層5116。介電層5116的厚度可小于介電材料5112之間的距離的一半。換言之，不同于介電材料5112和介電層5116的材料的區(qū)域可被布置，可設(shè)置在(i)設(shè)置在介電材料5112的第一介電材料的底部表面上方的介電層5116和(ii)設(shè)置在介電材料5112的第二介電材料的頂部表面上方的介電層5116之間。介電材料區(qū)域5112位于第一介電材料下面。

在第一摻雜區(qū)域5311和第二摻雜區(qū)域5312之間的區(qū)域中，導(dǎo)電材料5211-5291可設(shè)置在介電層5116的露出表面上方。在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211可以設(shè)置在鄰近襯底5111的介電材料5112和襯底5111之間。特別地，在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211可設(shè)置在(i)設(shè)置在襯底5111上的介電層5116和(ii)設(shè)置在鄰近襯底5111的介電材料5112的底部表面上的介電層5116之間。

在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料可設(shè)置在(i)設(shè)置在介電材料5112中的一個(gè)的頂部表面上方的介電層5116和(ii)設(shè)置在置于特定介電材料5112上方的介電材料5112的另一介電材料的底部表面上的介電層5116之間。在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5221-5281可設(shè)置在介電材料5112之間。在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5291可設(shè)置在最上面的介電材料5112上。在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291可以是金屬材料。在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291可以是諸如多晶硅的導(dǎo)電材料。

在第二摻雜區(qū)域5312和第三摻雜區(qū)域5313之間的區(qū)域中，可設(shè)置與第一摻雜區(qū)域5311和第二摻雜區(qū)域5312之間的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。例如，在第二摻雜區(qū)域5312和第三摻雜區(qū)域5313之間的區(qū)域中，可設(shè)置：在第一方向上延伸的多個(gè)介電材料5112、順序地設(shè)置在第一方向上且在第二方向上穿過多個(gè)介電材料5112的多個(gè)柱狀物5113、設(shè)置在多個(gè)介電材料5112和多個(gè)柱狀物5113的露出表面上方的介電層5116、以及在第一方向上延伸的多個(gè)導(dǎo)電材料5212-5292。

在第三摻雜區(qū)域5313和第四摻雜區(qū)域5314之間的區(qū)域中，可設(shè)置與第一摻雜區(qū)域5311和第二摻雜區(qū)域5312之間的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。例如，在第三摻雜區(qū)域5313和第四摻雜區(qū)域5314之間的區(qū)域中，可設(shè)置：在第一方向上延伸的多個(gè)介電材料5112、順序地設(shè)置在第一方向上且在第二方向上穿過多個(gè)介電材料5112的多個(gè)柱狀物5113、設(shè)置在多個(gè)介電材料5112和多個(gè)柱狀物5113的露出表面上方的介電層5116、以及在第一方向上延伸的多個(gè)導(dǎo)電材料5213-5293。

漏極5320可分別設(shè)置在多個(gè)柱狀物5113上方。漏極5320可以是摻雜有第二類型雜質(zhì)的硅材料。漏極5320可以是摻雜有n-型雜質(zhì)的硅材料。盡管為了方便起見假定漏極5320包括n-型硅，但應(yīng)注意的是，漏極5320不限于n-型硅。例如，每個(gè)漏極5320的寬度可大于每個(gè)對應(yīng)的柱狀物5113的寬度。每個(gè)漏極5320可以焊盤(pad)的形狀設(shè)置在每個(gè)對應(yīng)的柱狀物5113的頂部表面上方。

在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料5331-5333可設(shè)置在漏極5320上方。導(dǎo)電材料5331-5333可在第一方向上順序地設(shè)置。各個(gè)導(dǎo)電材料5331-5333可與對應(yīng)區(qū)域的漏極5320電聯(lián)接。漏極5320和在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料5331-5333可通過接觸插頭電聯(lián)接。在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料5331-5333可以是金屬材料。在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料5331-5333可以是諸如多晶硅的導(dǎo)電材料。

在圖5和圖6中，各自的柱狀物5113可與介電層5116和在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291、5212-5292和5213-5293一起形成串。各個(gè)柱狀物5113可與介電層5116和在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291、5212-5292和5213-5293一起形成NAND串NS。每個(gè)NAND串NS可包括多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)TS。

圖7是圖6中所示的晶體管結(jié)構(gòu)TS的截面視圖。

參照圖7，在圖6中所示的晶體管結(jié)構(gòu)TS中，介電層5116可包括第一子介電層5117、第二子介電層5118和第三子介電層5119。

在每個(gè)柱狀物5113中的p-型硅的表面層5114可作為主體。鄰近柱狀物5113的第一子介電層5117可作為隧穿介電層，且可包括熱氧化層。

第二子介電層5118可作為電荷存儲(chǔ)層。第二子介電層5118可作為電荷捕獲層，且可包括氮化物層或諸如氧化鋁層、氧化鉿層等的金屬氧化物層。

鄰近導(dǎo)電材料5233的第三子介電層5119可作為阻斷介電層。鄰近在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5233的第三子介電層5119可形成為單層或多層。第三子介電層5119可以是介電常數(shù)大于第一子介電層5117和第二子介電層5118的諸如氧化鋁層、氧化鉿層等的高k介電層。

導(dǎo)電材料5233可作為柵極或控制柵極。即，柵極或控制柵極5233、阻斷介電層5119、電荷存儲(chǔ)層5118、隧穿介電層5117和主體5114可形成晶體管或存儲(chǔ)器單元晶體管結(jié)構(gòu)。例如，第一子介電層5117、第二子介電層5118和第三子介電層5119可形成氧化物-氮化物-氧化物(ONO)結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，為方便起見，在每個(gè)柱狀物5113中的p-型硅的表面層5114將被稱為第二方向上的主體。

存儲(chǔ)塊BLKi可包括多個(gè)柱狀物5113。即，存儲(chǔ)塊BLKi可包括多個(gè)NAND串NS。詳細(xì)地，存儲(chǔ)塊BLKi可包括在第二方向或垂直于襯底5111的方向上延伸的多個(gè)NAND串NS。

每個(gè)NAND串NS可包括設(shè)置在第二方向上的多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)TS。每個(gè)NAND串NS的多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)TS中的至少一個(gè)可作為串源晶體管SST。每個(gè)NAND串NS的多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)TS中的至少一個(gè)可作為地選擇晶體管GST。

柵極或控制柵極可對應(yīng)于在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291、5212-5292和5213-5293。換言之，柵極或控制柵極可在第一方向上延伸且形成字線和至少一個(gè)源極選擇線SSL和至少一個(gè)地選擇線GSL的至少兩個(gè)選擇線。

在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料5331-5333可電聯(lián)接至NAND串NS的一端。在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料5331-5333可作為位線BL。即，在一個(gè)存儲(chǔ)塊BLKi中，多個(gè)NAND串NS可電聯(lián)接至一個(gè)位線BL。

在第一方向上延伸的第二類型摻雜區(qū)域5311-5314可被設(shè)置至NAND串NS的另一端。在第一方向上延伸的第二類型摻雜區(qū)域5311-5314可作為公共源線CSL。

即，存儲(chǔ)塊BLKi可包括在垂直于襯底5111的方向例如第二方向上延伸的多個(gè)NAND串NS，且可作為其中多個(gè)NAND串NS電聯(lián)接至一個(gè)位線BL的例如電荷捕獲類型存儲(chǔ)器的NAND閃速存儲(chǔ)塊。

盡管圖5至圖7中示出了在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291、5212-5292和5213-5293設(shè)置為9層，但應(yīng)注意的是，在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291、5212-5292和5213-5293不限于設(shè)置為9層。例如，在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料可設(shè)置為8層、16層或任意多個(gè)層。換言之，在一個(gè)NAND串NS中，晶體管的數(shù)量可以是8個(gè)、16個(gè)或更多。

盡管圖5至圖7中示出了3個(gè)NAND串NS被電聯(lián)接至一個(gè)位線BL，但應(yīng)注意的是，實(shí)施例不限于具有被電聯(lián)接至一個(gè)位線BL的3個(gè)NAND串NS。在存儲(chǔ)塊BLKi中，m個(gè)NAND串NS可電聯(lián)接至一個(gè)位線BL，m為正整數(shù)。根據(jù)電聯(lián)接至一個(gè)位線BL的NAND串NS的數(shù)量，在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291、5212-5292和5213-5293的數(shù)量和公共源線5311-5314的數(shù)量也可被控制。

進(jìn)一步地，盡管圖5至圖7中示出了3個(gè)NAND串NS被電聯(lián)接至在第一方向上延伸的一個(gè)導(dǎo)電材料，但應(yīng)注意的是，實(shí)施例不限于具有被電聯(lián)接至在第一方向上延伸的一個(gè)導(dǎo)電材料的3個(gè)NAND串NS。例如，n個(gè)NAND串NS可被電聯(lián)接至在第一方向上延伸的一個(gè)導(dǎo)電材料，n為正整數(shù)。根據(jù)被電聯(lián)接至在第一方向上延伸的一個(gè)導(dǎo)電材料的NAND串NS的數(shù)量，位線5331-5333的數(shù)量也可被控制。

圖8是示出具有如參照圖5至圖7所述的第一結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)塊BLKi的等效電路圖。

參照圖8，在具有第一結(jié)構(gòu)的塊BLKi中，NAND串NS11-NS31可設(shè)置在第一位線BL1和公共源線CSL之間。第一位線BL1可對應(yīng)于圖5和圖6的在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料5331。NAND串NS12-NS32可設(shè)置在第二位線BL2和公共源線CSL之間。第二位線BL2可對應(yīng)于圖5和圖6的在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料5332。NAND串NS13-NS33可設(shè)置在第三位線BL3和公共源線CSL之間。第三位線BL3可對應(yīng)于圖5和圖6的在第三方向上延伸的導(dǎo)電材料5333。

每個(gè)NAND串NS的源極選擇晶體管SST可電聯(lián)接至對應(yīng)的位線BL。每個(gè)NAND串NS的地選擇晶體管GST可電聯(lián)接至公共源線CSL。存儲(chǔ)器單元MC可以設(shè)置在每個(gè)NAND串NS的源極選擇晶體管SST和地選擇晶體管GST之間。

在該示例中，NAND串NS可由行和列的單元定義并且電聯(lián)接至一個(gè)位線的NAND串NS可形成一列。電聯(lián)接至第一位線BL1的NAND串NS11-NS31可對應(yīng)于第一列，電聯(lián)接至第二位線BL2的NAND串NS12-NS32可對應(yīng)于第二列，并且電聯(lián)接至第三位線BL3的NAND串NS13-NS33可對應(yīng)于第三列。電聯(lián)接至一個(gè)源極選擇線SSL的NAND串NS可形成一行。電聯(lián)接至第一源極選擇線SSL1的NAND串NS11-NS31可形成第一行，電聯(lián)接至第二源極選擇線SSL2的NAND串NS12-NS32可形成第二行，并且電聯(lián)接至第三源極選擇線SSL3的NAND串NS13-NS33可形成第三行。

在每個(gè)NAND串NS中，可定義高度。在每個(gè)NAND串NS中，鄰近地選擇晶體管GST的存儲(chǔ)器單元MC1的高度可具有值“1”。在每個(gè)NAND串NS中，當(dāng)從襯底5111被測量時(shí)，存儲(chǔ)器單元的高度可隨著存儲(chǔ)器單元靠近源極選擇晶體管SST而增加。在每個(gè)NAND串NS中，鄰近源極選擇晶體管SST的存儲(chǔ)器單元MC6的高度可以是7。

在相同行中的NAND串NS的源極選擇晶體管SST可共享源極選擇線SSL。在不同行中的NAND串NS的源極選擇晶體管SST可分別電聯(lián)接至不同的源極選擇線SSL1、SSL2和SSL3。

相同行中的NAND串NS中的相同高度處的存儲(chǔ)器單元可共享字線WL。即，在相同高度處，電聯(lián)接至不同行中的NAND串NS的存儲(chǔ)器單元MC的字線WL可被電聯(lián)接。相同行的NAND串NS中相同高度處的虛擬存儲(chǔ)器單元DMC可共享虛擬字線DWL。即，在相同高度或水平處，電聯(lián)接至不同行中的NAND串NS的虛擬存儲(chǔ)器單元DMC的虛擬字線DWL可被電聯(lián)接。

位于相同水平或高度或?qū)犹幍淖志€WL或虛擬字線DWL可在可設(shè)置在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291、5212-5292和5213-5293的層處彼此電聯(lián)接。在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291、5212-5292和5213-5293可通過接觸部共同電聯(lián)接至上層。在上層處，在第一方向上延伸的導(dǎo)電材料5211-5291、5212-5292和5213-5293可被電聯(lián)接。換言之，在相同行中的NAND串NS的地選擇晶體管GST可共享地選擇線GSL。進(jìn)一步地，在不同行中的NAND串NS的地選擇晶體管GST可共享地選擇線GSL。即，NAND串NS11-NS13、NS21-NS23和NS31-NS33可電聯(lián)接至地選擇線GSL。

公共源線CSL可電聯(lián)接至NAND串NS。在有源區(qū)域上和在襯底5111上，第一至第四摻雜區(qū)域5311-5314可被電聯(lián)接。第一至第四摻雜區(qū)域5311-5314可通過接觸部電聯(lián)接至上層，并且在上層處，第一至第四摻雜區(qū)域5311-5314可被電聯(lián)接。

即，如圖8中所示，相同高度或水平的字線WL可被電聯(lián)接。因此，當(dāng)選擇特定高度處的字線WL時(shí)，電聯(lián)接至字線WL的所有NAND串NS可被選擇。在不同行中的NAND串NS可電聯(lián)接至不同源極選擇線SSL。因此，在電聯(lián)接至相同字線WL的NAND串NS中，通過選擇源極選擇線SSL1-SSL3中的一個(gè)，在未選擇的行中的NAND串NS可與位線BL1-BL3電隔離。換言之，通過選擇源極選擇線SSL1-SSL3中的一個(gè)，NAND串NS的行可被選擇。此外，通過選擇位線BL1-BL3中的一個(gè)，所選擇的行中的NAND串NS可以列為單位來選擇。

在每個(gè)NAND串NS中，可設(shè)置虛擬存儲(chǔ)器單元DMC。在圖8中，虛擬存儲(chǔ)器單元DMC可在每個(gè)NAND串NS中被設(shè)置在第三存儲(chǔ)器單元MC3和第四存儲(chǔ)器單元MC4之間。即，第一至第三存儲(chǔ)器單元MC1-MC3可設(shè)置在虛擬存儲(chǔ)器單元DMC和地選擇晶體管GST之間。第四至第六存儲(chǔ)器單元MC4-MC6可設(shè)置在虛擬存儲(chǔ)器單元DMC和源極選擇晶體管SSL之間。每個(gè)NAND串NS的存儲(chǔ)器單元MC可被虛擬存儲(chǔ)器單元DMC劃分成存儲(chǔ)器單元組。在劃分的存儲(chǔ)器單元組中，鄰近地選擇晶體管GST的存儲(chǔ)器單元例如MC1-MC3可被稱為較低存儲(chǔ)器單元組，且鄰近串選擇晶體管SST的存儲(chǔ)器單元例如MC4-MC6可被稱為較高存儲(chǔ)器單元組。

在下文中，將參照圖9至圖11做出詳細(xì)說明，圖9至圖11示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的通過不同于第一結(jié)構(gòu)的三維(3D)非易失性存儲(chǔ)器而實(shí)現(xiàn)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。

特別地，圖9是示意性說明利用不同于上文參照圖5至圖8所述的第一結(jié)構(gòu)的三維(3D)非易失性存儲(chǔ)裝置來實(shí)現(xiàn)的存儲(chǔ)裝置的透視圖。圖10是示出沿圖9的線VII-VII＇截取的存儲(chǔ)塊BLKj的截面圖。

參考圖9和圖10，圖1的存儲(chǔ)器裝置150的多個(gè)存儲(chǔ)塊中的存儲(chǔ)塊BLKj可以包括在第一至第三方向延伸的結(jié)構(gòu)。

可以設(shè)置襯底6311。例如，襯底6311可包括摻雜有第一類型雜質(zhì)的硅材料。例如，襯底6311可包括摻雜有p-型雜質(zhì)的硅材料或可以是p-型阱，例如袋p-阱，且包括圍繞p-型阱的n-型阱。盡管為了方便在實(shí)施例中假定襯底6311為p-型硅，但應(yīng)注意的是，襯底6311不限于p-型硅。

在x軸方向和y軸方向上延伸的第一至第四導(dǎo)電材料6321-6324被設(shè)置在襯底6311上方。第一至第四導(dǎo)電材料6321-6324可在z軸方向上隔開預(yù)定距離。

在x軸方向和y軸方向上延伸的第五至第八導(dǎo)電材料6325-6328可設(shè)置在襯底6311上方。第五至第八導(dǎo)電材料6325-6328可在z軸方向上隔開預(yù)定距離。第五至第八導(dǎo)電材料6325-6328可在y軸方向上與第一至第四導(dǎo)電材料6321-6324隔開。

可設(shè)置穿過第一至第四導(dǎo)電材料6321-6324的多個(gè)下部柱狀物DP。每個(gè)下部柱狀物DP在z軸方向上延伸。而且，可設(shè)置穿過第五至第八導(dǎo)電材料6325-6328的多個(gè)上部柱狀物UP。每個(gè)上部柱狀物UP在z軸方向上延伸。

下部柱狀物DP和上部柱狀物UP中的每個(gè)可包括內(nèi)部材料6361、中間層6362和表面層6363。中間層6362可用作單元晶體管的通道。表面層6363可包括阻斷介電層、電荷存儲(chǔ)層和隧穿介電層。

下部柱狀物DP和上部柱狀物UP可通過管柵極PG電聯(lián)接。管柵極PG可被設(shè)置在襯底6311中。例如，管柵極PG可包括與下部柱狀物DP和上部柱狀物UP相同的材料。

在x軸方向和y軸方向上延伸的第二類型的摻雜材料6312可設(shè)置在下部柱狀物DP上方。例如，第二類型的摻雜材料6312可包括n-型硅材料。第二類型的摻雜材料6312可用作公共源線CSL。

漏極6340可設(shè)置在上部柱狀物UP上方。漏極6340可包括n-型硅材料。在y軸方向上延伸的第一上部導(dǎo)電材料6351和第二上部導(dǎo)電材料6352可設(shè)置在漏極6340上方。

第一上部導(dǎo)電材料6351和第二上部導(dǎo)電材料6352可在x軸方向上隔開。第一上部導(dǎo)電材料6351和第二上部導(dǎo)電材料6352可由金屬形成。第一上部導(dǎo)電材料6351和第二上部導(dǎo)電材料6352和漏極6340可通過接觸插頭電聯(lián)接。第一上部導(dǎo)電材料6351和第二上部導(dǎo)電材料6352分別作為第一位線BL1和第二位線BL2。

第一導(dǎo)電材料6321可作為源極選擇線SSL，第二導(dǎo)電材料6322可作為第一虛擬字線DWL1，并且第三導(dǎo)電材料6323和第四導(dǎo)電材料6324分別作為第一主字線MWL1和第二主字線MWL2。第五導(dǎo)電材料6325和第六導(dǎo)電材料6326分別作為第三主字線MWL3和第四主字線MWL4，第七導(dǎo)電材料6327可作為第二虛擬字線DWL2，并且第八導(dǎo)電材料6328可作為漏極選擇線DSL。

下部柱狀物DP和鄰近下部柱狀物DP的第一至第四導(dǎo)電材料6321-6324形成下部串。上部柱狀物UP和鄰近上部柱狀物UP的第五至第八導(dǎo)電材料6325-6328形成上部串。下部串和上部串可通過管柵極PG電聯(lián)接。下部串的一端可電聯(lián)接至作為公共源線CSL的第二類型的摻雜材料6312。上部串的一端可通過漏極6340電聯(lián)接至對應(yīng)的位線。一個(gè)下部串和一個(gè)上部串形成一個(gè)單元串，其電聯(lián)接在作為公共源線CSL的第二類型的摻雜材料6312和作為位線BL的上部導(dǎo)電材料層6351-6352中的對應(yīng)的一個(gè)之間。

即，下部串可包括源極選擇晶體管SST、第一虛擬存儲(chǔ)器單元DMC1、以及第一主存儲(chǔ)器單元MMC1和第二主存儲(chǔ)器單元MMC2。上部串可包括第三主存儲(chǔ)器單元MMC3、第四主存儲(chǔ)器單元MMC4、第二虛擬存儲(chǔ)器單元DMC2和漏極選擇晶體管DST。

在圖9和圖10中，上部串和下部串可形成NAND串NS，且NAND串NS可包括多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)TS。由于上文參照圖7詳細(xì)地描述了包括在圖9和圖10中的NAND串NS中的晶體管結(jié)構(gòu)，所以在此將省略其詳細(xì)說明。

圖11是示出具有如上參照圖9和圖10所述的第二結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)塊BLKj的等效電路的電路圖。為方便起見，僅示出形成第二結(jié)構(gòu)中的存儲(chǔ)塊BLKj中的一對的第一串和第二串。

參照圖11，在存儲(chǔ)器裝置150的多個(gè)塊中的具有第二結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)塊BLKj中，單元串可以定義多個(gè)對的這種方式來設(shè)置，其中，單元串中的每個(gè)都利用如上參照圖9和圖10所述的通過管柵極PG電聯(lián)接的一個(gè)上部串和一個(gè)下部串來實(shí)現(xiàn)。

即，在具有第二結(jié)構(gòu)的某一存儲(chǔ)塊BLKj中，存儲(chǔ)器單元CG0-CG31沿第一通道CH1(未示出)堆疊，例如，至少一個(gè)源極選擇柵極SSG1和至少一個(gè)漏極選擇柵極DSG1可形成第一串ST1，并且存儲(chǔ)器單元CG0-CG31沿第二通道CH2(未示出)堆疊，例如，至少一個(gè)源極選擇柵極SSG2和至少一個(gè)漏極選擇柵極DSG2可形成第二串ST2。

第一串ST1和第二串ST2可電聯(lián)接至相同漏極選擇線DSL和相同源極選擇線SSL。第一串ST1可電聯(lián)接至第一位線BL1，且第二串ST2可電聯(lián)接至第二位線BL2。

盡管圖11中描述了第一串ST1和第二串ST2被電聯(lián)接至相同漏極選擇線DSL和相同源極選擇線SSL，但可認(rèn)為第一串ST1和第二串ST2可電聯(lián)接至相同源極選擇線SSL和相同位線BL、第一串ST1可電聯(lián)接至第一漏極選擇線DSL1并且第二串ST2可電聯(lián)接至第二漏極選擇線SDL2。進(jìn)一步地，可認(rèn)為第一串ST1和第二串ST2可電聯(lián)接至相同漏極選擇線DSL和相同位線BL、第一串ST1可電聯(lián)接至第一源極選擇線SSL1并且第二串ST2可電聯(lián)接至第二源極選擇線SSL2。

下文，將參考圖12至14更詳細(xì)地描述對根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器裝置的數(shù)據(jù)處理操作，或者特別是對應(yīng)于從主機(jī)102接收的命令的命令操作，例如對存儲(chǔ)器裝置150的命令數(shù)據(jù)處理操作。

圖12和圖13是示意地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖1的存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的操作方法的簡圖。

在寫入操作期間，控制器130可以將用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器裝置150的存儲(chǔ)塊中，并且可以生成并更新包括其中存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)塊的映射數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)。映射數(shù)據(jù)可以包括包含邏輯到物理(L2P)表的第一映射數(shù)據(jù)和包含物理到邏輯(P2L)表的第二映射數(shù)據(jù)?？刂破?30可以將元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器裝置150的存儲(chǔ)塊中。L2P映射表可以包括L2P信息，其是儲(chǔ)存用戶數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)塊的邏輯地址和物理地址之間的映射信息。P2L映射表可以包括P2L信息，其是儲(chǔ)存用戶數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)塊的物理地址和邏輯地址之間的映射信息。

元數(shù)據(jù)可以包括關(guān)于對應(yīng)于命令的命令數(shù)據(jù)和命令操作的信息、關(guān)于受控于命令操作的存儲(chǔ)器裝置150的存儲(chǔ)塊的信息、以及關(guān)于對應(yīng)于命令操作的映射數(shù)據(jù)的信息。換言之，元數(shù)據(jù)可以包括用戶數(shù)據(jù)之外的命令的所有信息和數(shù)據(jù)。

寫入操作期間，控制器130可以在存儲(chǔ)器裝置150的存儲(chǔ)塊中存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段和元數(shù)據(jù)的元段。元段可以包括L2P映射表和P2L映射表的映射段(L2P段和P2L段)。

控制器130可以通過單觸發(fā)編程(one shot program)將用戶數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至超級存儲(chǔ)塊中。

超級存儲(chǔ)塊可以包括一個(gè)或多個(gè)可以包括在不同存儲(chǔ)器管芯或平面中或者相同存儲(chǔ)器管芯和平面中的存儲(chǔ)塊。例如，超級存儲(chǔ)塊可以包括包括在不同存儲(chǔ)器管芯或平面中或者相同存儲(chǔ)器管芯和平面中的第一存儲(chǔ)塊和第二存儲(chǔ)塊。

隨著元數(shù)據(jù)的元段存儲(chǔ)在超級存儲(chǔ)塊的兩個(gè)或更多個(gè)存儲(chǔ)塊，例如第一存儲(chǔ)塊和第二存儲(chǔ)塊中，元段可以是交錯(cuò)的，即元段可以交替且規(guī)律地在超級存儲(chǔ)塊的兩個(gè)或更多個(gè)存儲(chǔ)塊之間存儲(chǔ)?？梢酝ㄟ^交錯(cuò)實(shí)質(zhì)上提高元數(shù)據(jù)的存取性能。此外，隨著涉及接收的命令的用戶數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)通過單觸發(fā)編程同時(shí)地存儲(chǔ)到超級存儲(chǔ)塊中，控制器130可以更快速并穩(wěn)定地處理對應(yīng)于命令的命令數(shù)據(jù)，從而更快速并穩(wěn)定地執(zhí)行對應(yīng)于接收的命令的命令操作。

參照圖12，控制器130可以在寫入操作期間將用戶數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)的映射數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器裝置150的第一至第三超級存儲(chǔ)塊1250-1270的開放塊1252-1274中。

第一至第三超級存儲(chǔ)塊1250-1270中的每個(gè)包括兩個(gè)存儲(chǔ)塊，即，第一存儲(chǔ)塊和第二存儲(chǔ)塊。然而，第一至第三超級存儲(chǔ)塊1250-1270可以分別包括多于兩個(gè)存儲(chǔ)塊。

圖12示例了偶數(shù)存儲(chǔ)塊(塊0、塊2和塊4)作為第一存儲(chǔ)塊以及奇數(shù)存儲(chǔ)塊(塊1、塊3和塊5)作為第二存儲(chǔ)塊。

下文，假定第一存儲(chǔ)塊(塊0、塊2和塊4)包括在第一存儲(chǔ)器管芯的第一平面中并且第二存儲(chǔ)塊(塊1、塊3和塊5)包括在存儲(chǔ)器裝置150的第一存儲(chǔ)器管芯的第二平面中。

控制器130可以通過單觸發(fā)編程將元數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至第一至第三超級存儲(chǔ)塊1250-1270中。

控制器130可以通過單觸發(fā)編程將L2P段和P2L段存儲(chǔ)至超級存儲(chǔ)塊1250-1270的第一存儲(chǔ)塊和第二存儲(chǔ)塊中。

控制器130可以在第一緩沖器1210中緩沖用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段1212。然后，控制器130可以將存儲(chǔ)在第一緩沖器1210中的數(shù)據(jù)段1212通過單觸發(fā)編程存儲(chǔ)至超級存儲(chǔ)塊1250-1270的第一存儲(chǔ)塊和第二存儲(chǔ)塊中。

隨著用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段1212存儲(chǔ)至超級存儲(chǔ)塊1250-1270的第一存儲(chǔ)塊和第二存儲(chǔ)塊中，控制器130可以將用戶數(shù)據(jù)的第一映射數(shù)據(jù)的L2P段1222和第二映射數(shù)據(jù)的P2L段1224生成并存儲(chǔ)至第二緩沖器1220中。

參照圖13，在響應(yīng)于命令的命令操作(例如，響應(yīng)于寫入命令的寫入操作)期間，控制器130可以將用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段1300存儲(chǔ)在包括在控制器130的存儲(chǔ)器144中的第一緩沖器1210中。

圖13示例了包括數(shù)據(jù)段0-9的用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段1300。作為示例，假定數(shù)據(jù)段0-9分別地對應(yīng)于邏輯頁面數(shù)量0-9。

在響應(yīng)于命令的命令操作期間，控制器130可以將包括用戶數(shù)據(jù)的映射數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)的元段1330存儲(chǔ)至包括在控制器130的存儲(chǔ)器144中的第二緩沖器1220中。

圖13示例了包括分別對應(yīng)于元數(shù)據(jù)的段索引0-9的元段0-9的元數(shù)據(jù)的元段1330。

下文假定數(shù)據(jù)段0-9和元段0-9的每個(gè)段具有16K大小并且包括在每個(gè)存儲(chǔ)塊中的每個(gè)頁面具有16K大小。假設(shè)單觸發(fā)編程大小為64K，數(shù)據(jù)段0-9和元段0-9中具有總大小64K的四個(gè)段可以合并并通過各次單觸發(fā)編程存儲(chǔ)在每個(gè)超級存儲(chǔ)塊中。

因此，在響應(yīng)于命令的命令操作(例如，響應(yīng)于寫入命令的寫入操作期間)，在控制器130的存儲(chǔ)器144中，存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以將用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段1300存儲(chǔ)在第一緩沖器1210中，并且將元數(shù)據(jù)的元段1330存儲(chǔ)在第二緩沖器1220中。然后，存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以通過單觸發(fā)編程將存儲(chǔ)在第一緩沖器1210中的數(shù)據(jù)段1300和存儲(chǔ)在第二緩沖器1220中的元段1300存儲(chǔ)在第一超級存儲(chǔ)塊1250中。

例如，根據(jù)單觸發(fā)編程的大小(總大小64K的四個(gè)數(shù)據(jù)或者元段)，存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以通過單觸發(fā)編程僅將數(shù)據(jù)段1300或僅將元段1330存儲(chǔ)至包括在第一超級存儲(chǔ)塊1250的第一存儲(chǔ)塊和第二存儲(chǔ)塊的頁面中。此外，存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以合并數(shù)據(jù)段1300和元段1330，并且將合并的段通過單觸發(fā)編程存儲(chǔ)至包括在第一超級存儲(chǔ)塊1250的第一存儲(chǔ)塊和第二存儲(chǔ)塊中的頁面中。

因此，在響應(yīng)于命令的命令操作(例如，響應(yīng)于寫入命令的寫入操作)期間，存儲(chǔ)器系統(tǒng)能快速并穩(wěn)定地通過單觸發(fā)編程處理用戶數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)，從而快速并穩(wěn)定地執(zhí)行命令操作。此外，元數(shù)據(jù)(例如，用戶數(shù)據(jù)的映射數(shù)據(jù))可以交錯(cuò)并通過單觸發(fā)編程存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置150的超級存儲(chǔ)塊1250-1270的第一存儲(chǔ)塊和第二存儲(chǔ)塊中，并且由此，存儲(chǔ)器系統(tǒng)能快速地存取用于執(zhí)行命令操作的元數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)緩沖的元數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)段可以以交錯(cuò)方式存儲(chǔ)在超級存儲(chǔ)塊的每個(gè)存儲(chǔ)塊或者存儲(chǔ)器裝置的塊中。在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖的元數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)段兩者可以以交錯(cuò)方式存儲(chǔ)在超級存儲(chǔ)塊的每個(gè)存儲(chǔ)塊或者存儲(chǔ)器裝置的塊中。例如，參照圖13，根據(jù)交錯(cuò)方式的單觸發(fā)編程，數(shù)據(jù)段0可以存儲(chǔ)在塊0(1252)的頁面0中，元段0可以存儲(chǔ)在塊1(1254)的頁面0中，數(shù)據(jù)段1可以存儲(chǔ)在塊2(1262)的頁面0中，并且元段1可以存儲(chǔ)在塊3(1264)的頁面0中。

圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)110的數(shù)據(jù)處理操作的流程圖。

參照圖14，在步驟1410，存儲(chǔ)器系統(tǒng)110可以在響應(yīng)于命令的命令操作期間將用于命令操作的用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段和元數(shù)據(jù)的元段緩沖至控制器130的存儲(chǔ)器144中。

在步驟1420，存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以檢查用于緩沖的數(shù)據(jù)段和元段的單觸發(fā)編程的、包括在存儲(chǔ)器裝置150中的超級存儲(chǔ)塊中的開放塊(即，參考圖12和圖13描述的第一存儲(chǔ)塊和第二存儲(chǔ)塊)。

在步驟1430，存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以根據(jù)單觸發(fā)編程的大小合并緩沖的數(shù)據(jù)段和元段，例如，如上所述的總大小64K的四個(gè)數(shù)據(jù)或者元段。例如，存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以僅合并數(shù)據(jù)段，僅合并元段或者合并數(shù)據(jù)段和元段兩者以具有與單觸發(fā)編程的大小一致的總大小。例如，當(dāng)假定數(shù)據(jù)段和元段的每個(gè)段具有16K大小并且單觸發(fā)編程的大小為64K時(shí)，數(shù)據(jù)段0-9和元段0-9中具有64K總大小的四個(gè)段可以合并以用于單次單觸發(fā)編程。

在步驟1440，存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以通過各次單觸發(fā)編程將合并的段存儲(chǔ)(編程)至包括在存儲(chǔ)器裝置150的超級存儲(chǔ)塊中的頁面。

由于已經(jīng)參考圖12和圖13更詳細(xì)地描述了用于對應(yīng)于從主機(jī)接收的命令的命令操作的用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段和元數(shù)據(jù)的元段、用于數(shù)據(jù)段和元段的單觸發(fā)編程、用于單觸發(fā)編程的存儲(chǔ)器裝置的超級存儲(chǔ)塊、以及數(shù)據(jù)段和元段向超級存儲(chǔ)塊的存儲(chǔ)，在此省略其詳細(xì)說明。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)及其操作方法能最小化存儲(chǔ)器系統(tǒng)的復(fù)雜度和操作負(fù)荷。存儲(chǔ)器系統(tǒng)及其操作方法可以進(jìn)一步增加存儲(chǔ)器裝置的使用效率，并且可以更快速并穩(wěn)定地將數(shù)據(jù)處理至存儲(chǔ)器裝置。

盡管為了說明的目的已經(jīng)描述了各種實(shí)施例，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，在不脫離如權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和/或范圍的情況下可以做出各種改變和變型。