CN111081299B 非易失性存储器器件及其操作方法 （三星电子株式会社）

US2014047163A1,2014.US2018033492A1,201操作中施加到第一存储器堆叠中的第一存储器储器堆叠中的第二存储器单元之一的第二存储2控制逻辑，被配置为基于在第一存储器操作中施加到所述第一存所述多个第二存储器单元的第二存储器单元的第二存储器操作的第二电压的电压其中，连接到所述第一存储器单元的至少一个字线和连接到其中，所述第一电压是用于对所述第一存储器单元中的数据进行编程的第一编程电其中，通过独立的沟道孔形成过程分别形成所述第一存储器堆使用所述多个电压中的所述第一电压完成所述使用所述第二电压对所述第二存储器单元执行所述第一存储器堆叠具有第一沟道孔，所述第二存储器堆叠具有连所述第二沟道孔的底部的宽度小于所述第一沟道孔的顶部所述多个第一存储器单元中的每一个根据所述第一存储器堆叠中的多个第一至第N字所述多个第二存储器单元中的每一个根据所述第二存储器堆叠中的多个第(N+1)至第M字线中的每一个的堆叠顺序连接到第(N+1)至第M字线所述第一电压是施加到连接到第k字线的所述第一存储器单元所述第二电压是施加到连接到第(k+N)字线的所述第二存储器单元所述第k字线和第(k+N)字线分别位于所述第一存储器堆叠和所述第二存储器堆叠中3其中，所述控制逻辑还被配置为将所述第二电压的电压电其中，所述控制逻辑还被配置为将所述第二电压的电施加多个第一读取电压以对所述第一存储器单元执行第一读取操作，读取操作在所述多个第一读取电压的第一读取电压施加多个第二读取电压以对所述第二存储器单元执行第二读取操作，其确定所述第一读取电压和所述第二读取电压之间的施加多个第一编程电压以对所述第一存储器单元执行第一编程操作，施加多个第二编程电压以对所述第二存储器单元执行第二编程操作，其确定所述第一编程电压和所述第二编程电压之间的所述控制逻辑被配置为基于所述第一读取电压的电压电平来设置所述第二读取电压顺序地向所述第一存储器单元施加多个读取重试电压，确定所述第一读取电压的电压电其中，当针对所述第二存储器单元的错误校正失败时，所4在完成对连接到第k字线的所述第一存储器单元的编程之后，对在连接到第一至第p字线的所述多个第一存储器单元中的每一个中使用第一比特编程在连接到第(p+1)到第N字线的所述第一存储器单元中的每一个和连接到第(N+1)到第q字线的所述第二存储器单元中的每一个中使用第二在连接到第(q+1)到第M字线的所述第二存储器单元中的每一个中使用第三比特编程其中，在所述第二比特编程模式中编程的每个存储器单元的比式和第三比特编程模式中的每一个中编程的控制逻辑，被配置为顺序地编程连接到所述第一存储器堆叠中的第一至第N字线中的一个的多个第一存储器单元中的第一存储器单元以及连接到第(N+1)至第M个字线中的一其中，所述第一至第N字线中的一个和所述第(N+1)至第M字线中的一个分别位于所述其中，连接到所述第一存储器单元的至少一个字线和连接到其中，基于用于所述第一存储器单元的编程电压确定编程所其中，所述控制逻辑还被配置为在第三编程电压下重复编其中，所述多个第一存储器单元中的剩余的一个和所述多5其中，所述多个第一存储器单元的沟道孔轮廓和所述多所述第一存储器堆叠具有所述多个第一存储器单元的第所述第二存储器堆叠具有所述多个第二存储器单元的第所述第二沟道孔的底部的宽度小于所述第一沟道孔的顶部在连接到第一至第p字线的所述第一存储器单元中的每一个中使用第一比特编程模式在连接到第(p+1)至第N字线的所述第一存储器单元中的每一个中和连接到第(N+1)至在连接到第(q+1)到第M字线的所述第二存储器单元中的每一个中使用第三比特编程在所述第二比特编程模式中编程的每个存储器单元的比特多于第一比特编程模式和23.一种编程包括第一存储器堆叠和第二存储器堆叠的存储器器件的方法，所述方法使用第一编程电压完成对包括在所述第一存储器堆叠中的多个第一存储器单元中的通过将所述第二编程电压作为起始偏置电压施加到所述多个第二存储器单元中的一个来编程包括在所述第二存储器堆叠中的多个第二存储器单其中，多个所述第一存储器单元中的一个和所述多个第其中，连接到所述第一存储器单元的至少一个字线和连接到6[0002]本申请要求于2018年10月18日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-[0005]非易失性存储器器件是即使在电源中断时其中存储的数据也不会消失的存储器器件。非易失性存储器器件可以包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(MRAM)、电阻RAM(RRAM)和铁电RAM(FRAM)等。闪存器件可以分为负OR(NOR)型和负AND[0006]非易失性存储器器件可以具有3D存储器单元阵列，并且的多个第一存储器单元的第一存储器单元的第一电压,设置施加用于所述第二存储器堆叠中的所述多个第二存储器单元的第二存储器单元的第二存储器的操作的第二电压的电压顺序地编程连接到第一存储器堆叠中的第一至第N字线中的一个的第一存储器单元，以及至第M字线中的一个分别位于第一存储器堆叠和第二存储器堆叠中的基本相同层。根据本7[0009]使用第一编程电压在包括在第一存储器堆叠中的多个第一存储器单元中的一个置电压施加到多个第二存储器单元中的一个来编程包括在第二存储器堆叠中的多个第二[0029]图19是根据实施例的将非易失性存储器器件应用于固态驱动器(SSD)系统的示例8和非易失性存储器器件10中的每一个。或者，可以在诸如封装上封装(PoP)、球栅阵列装(WSP)等封装中提供存储器控制器20和非易失性存储[0032]存储器控制器20可以响应于从主机HOST接收的写请求或读请求来控制非易失性易失性存储器器件10发送命令CMD和地址ADDR。存储器控制器20发送到非易失性存储器器存储器器件10可以向存储器单元阵列140写入从存储器控制器20接收的数据DATA，并且当储器控制器20接收的地址ADDR中的数据D[0034]根据实施例，堆叠管理器120可以通过使用针对多个存储器堆叠中的一个的施加器120可以将多个读取电压施加到多个存储器堆叠中的任何一个，并且通过使用多个读取9[0039]存储器单元阵列140可以包括多个存储器堆叠，每个存储器堆叠包括多个存储器存储器单元可以包括电阻存储器单元，诸如电阻性只读存储器(RAM)(RRAM)、相变RAM三维存储器阵列被配置为多个层，其中在两个层之间共享字线和/或位线：美国专利号7,[0042]在该实施例中，包括在存储器单元阵列140中的每个存储器单元可以是存储两个为另一示例，存储器单元可以是用于存储3比特数据的三层单元(TLC)或用于存储4比特数140中的一些存储器单元可以是存储1比特数据的单层单元(SLC)，并且一些其他存储器单[0043]图2是示出根据实施例的非易失性存储器器件10的框图。省略了已经在上面参考[0045]控制逻辑110可以包括堆叠管理器120。控制逻辑110可以基于命令CMD(或CMD_r/CMD_w)和从存储器控制器(图1中的20)接收的地址ADDR，输出各种控制信号用于将数据DATA写入存储器单元阵列140或从存储器单元阵列140读取明，堆叠管理器120向电压生成器130输出的包括用于多个第一存储器堆叠ST1和第二存储器堆叠ST2的施加电压的信息的电压控制信号Ctrl_vol可以等于堆叠管理器120输出到多个第一存储器堆叠ST1和第二存储器堆叠ST2的各种电压控制信号Ctrl以等同于堆叠管理器120对包括在多个第一存储器堆叠ST1和第二存储器堆叠ST2中的选择[0048]存储器单元阵列140可以包括垂直堆叠的第一存储器堆叠ST1和第二存储器堆叠ST2。第一存储器堆叠ST1可以通过第一字线WL1到第N(N是1或更大的整数)字线WLN连接到[0049]电压生成器130可以基于电压控制信号Ctrl_vol生成用于执行对存储器单元阵列[0050]行解码器135可以响应于行地址X-ADDR在第一字线WL1至第M字线WLM中选择一些解码器135可以响应于行地址X-ADDR，在串选择线中选择一些串选择线或者在地选择线中单元阵列140读取数据DATA并将所读取的数据数据输阵列，并且可以包括多个存储器块BLK0。每个存储块BLK0可以包括多个NAND串(NS11至五线WL5至第八线WL8的多个第二存储器单元(MC2_1至MC2_4)可以构成第二存储器堆叠单元串(NS12、NS22和NS32)可以在第二位线BL2和公共源极线CSL之间，以及NAND单元串(NS13、NS23和NS33)可以在第三位线BL3和公共源极线CSL之间。每个NAND单元串(例如，[0057]单元串选择晶体管SST可以连接到对应的单元串选择线(SSL1到SSL3)。多个存储器单元(MC1_1至MC2_4)可以分别连接到对应的字线(WL1至WL8)。地选择晶体管GST可以连接到对应的地选择线(GSL1到GSL3)。单元串选择晶体管SST可以连接到对应的位线(BL1到开并且地选择线(GSL1至GSL3)彼此分开。例如，当对连接到第一字线WL1并且属于单元串(NS11、NS12和NS13)的存储器单元进行编程时，可以选择第一字线WL1和第一串选择线对于基板SUB在垂直方向上形成。在图4中，存储块BLK0被示出为包括两条选择线(GSL和[0062]可以在基板SUB上提供第一存储器堆叠ST1。在两个相邻的公共源极线CSL之间的柱P可以穿透多个绝缘层IL并接触基板SUB。每个柱P的表面层S可以包括第一类型的硅材在两个相邻的公共源极线CSL之间的区域中，可以在电荷存储层CS的暴露表面上提供包括选择线(GSL和SSL)和字线(WL1至WL4)的栅极电[0064]根据本发明构思的技术构思的存储块BLK0可以被另外地提供以相同方式在通过[0065]图5是示出根据实施例的形成存储器单元阵列的方法的示图。图5示出了沿图4中[0066]参考图5，可以通过在通过上面参考图4描述的方法形成的多个层上的第一蚀刻上的第二蚀刻Etch2形成第二存储器堆叠ST2。可以通过堆叠第一存储器堆叠ST1和第二存二存储器堆叠ST2可以包括连接到第六字线WL6的第二存储器单元[0067]由于第一存储器堆叠ST1和第二存储器堆叠ST2经历包括相同蚀刻工艺的相同制括在第一存储器单元MC1中的沟道孔的第一宽度W1可以与包括在第二存储器单元MC2中的如编程操作和读取操作的操作的施加电压可以基本[0068]根据本发明构思的技术构思的非易失性存储器器件可以通过使用与在多个存储器堆叠内位于相同层的存储器单元(例如，MC1和MC2)基本相同的编程/读取特性来对多个ST1的单元特性而施加的多个施加电压中的任何一个来确定要施加到第二存储器堆叠ST2并且可以基于已经完成在第一存储器堆叠ST1上执行的操作的多个施加电压中的任何一个易失性存储器器件可以将施加到第一存储器堆叠ST1的多个第一编程电压中的任何一个施第二存储器堆叠ST2。第一存储器堆叠ST1可以包括多个第一存储器单元(MC1_1至MC1_4)，元(MC2_1至MC2_4)可以被顺序地连接到第五字线WL5至第八是用于编程操作的编程电压时，堆叠管理器120可以通过顺序地施加多个第一施加电压叠ST1的第一存储器单元MC1_1执行的读取操作不成功时(即，读取数据的错误校正失败)，可以通过向第一存储器单元MC1_1施加多个第一施加电压(V1_1至V1_4)对第一存储器单元多个第一施加电压(V1_1至V1_4)来从连接到第一字线WL1的第一存储器单元MC1_1读取数[0072]堆叠管理器120可以将施加到第一字线WL1的多个第一施加电压(V1_1至V1_4)中程电压的实施例中，堆叠管理器120可以通过将施加到字线WL1的多个第一施加电压(V1_1可以通过将结束编程电压V1_4施加到第五字线WL5作为用于第二堆叠ST2的第二存储器单120可以通过向第五字线WL5施加多个第一施加电压(V1_1至V1_4)中的任何一个读取重试电压(例如，V1_4)作为对第五字线WL5执行的读取操作的读取电压，来从连接到第五字线V1_4施加到第五字线WL5作为用于对第二堆叠ST2的第二存储器单元MC2_1执行读取操作的[0074]根据本发明构思的某些方面的堆叠管理器120可以通过使用对第一存储器堆叠ST1的多个第一施加电压(V1_1至V1_4)来对第一存储器单元MC1_1执行编程操作或读取重于与第一存储器单元MC1_1位于相同层的第二存储器堆叠ST2的第二存储器单元MC2_1的编MC1_1的施加电压信息的施加到连接到第五字线WL5的第二存储器单元MC2_1的电压的示电压和结束读取重试电压也可以称为确定的电压。以上实施例仅是示例。第一施加电压(V1_1至V1_4)可以包括多于或少于四[0077]另外，在图6中，示出了其中非易失性存储器器件10包括两个存储器堆叠(ST1和ST2)并且每个存储器堆叠(ST1和ST2)包括四个存储器单元的示例，但是该实施例仅是示[0078]图7是示出根据实施例的用于堆叠管理器120的字线(WL1至WL8)的施加电压的[0079]参考图6和图7，堆叠管理器120可以如图7所示将施加电压存储在施加电压表AVT确定用于诸如编程操作和读取重试操作的操作的第一施加电压(V1_1至V1_4)的任何一个于第一存储器堆叠ST1的确定电压(V1_4)可以用作施加到第二存储器堆叠ST2的第五字线WL6的第二存储器单元MC2_2执行编程操作或(V4_4)施加到与第四字线WL4位于相同层的第八字线WL8，对连接到第八字线W[0086]堆叠管理器120可以将多个编程电压施加到连接到第k字线的第一存储器单元120可以通过将第一编程电压施加到连接到与第k字线位于相同层的第(k+N)字线的第二存以用作在第二存储器堆叠ST2的第二存储器单元MC2上执行的编程操作的ISPP方案的起始施加到第一字线WL1的施加电压的多个第一施加电压(V1_到V1_4)中的任何一个电压(例[0089]在实施例中，堆叠管理器120可以通过向第一存储器堆叠ST1和第二存储器堆叠储器堆叠ST2的存储器单元具有诸如从第一存储器堆叠ST1的存储器单元的单元特性移动偏移α的阈值电压分布的单元特性时，偏移α可以被添加到在第一存储器堆叠ST1上执行的[0090]在实施例中，堆叠管理器120可以确定施加到第一字线WL1的多个第一施加电压MC1_1的施加电压信息的施加到连接到第五字线WL5的第二存储器单元MC2_1的电压的示存储器堆叠ST2可以顺序地连接到第(N+1)至第M字线。N是1或更大的整数，M是大于N的整[0094]堆叠管理器120可以将多个编程电压施加到连接到第k字线的第一存储器单元压来完成第一存储器单元的编程(S220)。堆叠管理器120可以基于第一编程电压和偏移来存储器堆叠ST2可以顺序地连接到第(N+1)至第M字线。N是1或更大的整数，M是大于N的整[0097]堆叠管理器120可以将多个编程电压施加到连接到第k字线的第一存储器单元(S310)。堆叠管理器120可以通过使用多个编程电压中的第一编程电压来完成第一存储器[0098]堆叠管理器120可以将施加到连接到与第k字线位于相同层的第(K+N)字线的第二堆叠管理器120可以将第一编程电压和第二编程电压之间的差确定为偏移(S350)。第一编程电压和第二编程电压可以分别称为第一测试编程电压和第二测试理器120可以通过将多个读取电压施加到多个存储器堆叠中的位于相同层的字线来确定在一存储器单元MC1和包括在第二存储器堆叠ST2中的第二存储器单元MC2编程为擦除状态E[0103]对于读取重试操作，堆叠管理器120可以将多个第一读取重试电压(Vr1_1至Vr1_3)施加于第一存储器单元MC1，并且可以通过使用多个第一读取重试电压(Vr1_1至Vr1_3)施加多个第一读取重试电压(Vr1_1至Vr1_3)用于读取重试操作以及通过使用第一读取重[0104]堆叠管理器120可以基于针对与第一存储器单元MC1位于相同层的第二存储器堆重试电压Vr1_3可以用作在第二存储器单元MC2上执行的读取操[0105]根据实施例，通过基于作为针对在包括在第一存储器堆叠ST1中的第一存储器单[0108]堆叠管理器120可以对从连接到第k字线的第一存储器单元读取的数据执行错误取重试电压施加到第一存储器单元(S430)。堆叠管理器120可以通过使用多个读取重试电叠管理器120可以将第二读取电压的电压电平确定为与第一读取电压的电压电平相同。在实施例中，堆叠管理器120可以基于第一读取电压和通过参考图11描述的方法确定的偏移[0110]当对从连接到与第k字线位于相同层的第(k+N)字线的第二存储器单元读取的数据的错误校正失败时，堆叠管理器120可以通过将第二读取电压施加到第二存储器单元从和第二存储器堆叠ST2。第一存储器堆叠ST1可以包括多个第一存储器单元(MC1_1至MC1_[0113]堆叠管理器120可以顺序地编程连接到第一字线WL1的第一存储器单元(MC1_1、程之后，堆叠管理器120可以顺序地编程连接到第五字线WL5的第二存储器单元(MC2_1、[0114]堆叠管理器120可以顺序地编程连接到第二字线WL2的第一存储器单元(MC1_2、编程之后，堆叠管理器120可以顺序地编程连接到第六字线WL6的第二存储器单元(MC2_2、[0115]如上所述，由于第一存储器堆叠ST1和第二存储器堆叠ST2的沟道孔轮廓基本相同，因此在第一存储器堆叠ST1和第二存储器堆叠ST2中位于相同层的存储器单元(例如，MC2_1分别在第一存储器堆叠ST1和第二存储器堆叠ST2内位于相同层，因此编程电压的电平可以基本相同。根据实施例的堆叠管理器120可以顺序地编程在多个存储器堆叠(ST1和存储器堆叠ST2可以顺序地连接到第(N+1)到第M字线。N是1或更大的整数，M是大于N的整连接到第(k+N)字线的第二存储器单元可以分别位于第一存储器堆叠ST1和第二存储器堆元和连接到第(k+1+N)字线的第二存储器单元可以分别位于第一存储器堆叠ST1和第二存可以通过顺序地彼此堆叠构成存储器单元阵列(参考图2中的140)。第一存储器堆叠ST1可器单元(MC2_1至MC2_12)，第三存储器堆叠ST3可以包括多个第三存储器单元存储器单元[0122]堆叠管理器120可以顺序地编程连接到第一字线WL1的第一存储器单元(MC1_1、MC1_5和MC1_9)以及连接到第五字线WL5的第二存储器单元(MC2_1、MC2_5和MC2_9)。接下器堆叠ST2和第三存储器堆叠ST3内的相[0123]堆叠管理器120可以顺序地编程连接到第二字线WL2的第一存储器单元(MC1_2、MC2_10)以及第三存储器单元(MC3_2、MC3_6和MC3_10)可以分别位于第一存储器堆叠ST1、[0124]尽管图16示出了非易失性存储器器件10包括三个存储器堆叠(ST1、ST2和ST3)的和第二存储器堆叠ST2。第一存储器堆叠ST1可以包括多个第一存储器单元(MC1_1至MC1_[0127]堆叠管理器120可以以第一比特编程模式对连接到第一字线WL1和第二字线WL2的[0128]堆叠管理器120可以以第二比特编程模式编程连接到第三字线WL3和第四字线WL4管理器120可以将连接到第三字线WL3和第四字线WL4的第一存储器单元(MC1_3和MC1_4)，以及连接到第五字线WL5和第六字线WL6的第二存储器单元(MC2_1和MC2_2)编程为三层单[0129]堆叠管理器120可以以第三比特编程模式对连接到第七字线WL7和第八字线WL8的存储器堆叠ST2可以顺序地连接到第(N+1)到第M字线。N是1或更大的整数，M是大于N的整[0134]堆叠管理器120可以在连接到第一至第p字线的第一存储器单元中使用第一比特在连接到第(N+1)到第q字