本申請要求2015年11月2日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的申請?zhí)枮?0-2015-0153131的韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，并且其公開的全部內(nèi)容通過引用而結(jié)合在本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的示例性實(shí)施例總體涉及到半導(dǎo)體設(shè)計(jì)技術(shù)，并且更特別地，涉及到適用于執(zhí)行用于多個半導(dǎo)體存儲器裝置(下面簡稱為存儲器裝置)的垃圾收集操作的存儲器系統(tǒng)，及其操作方法。

背景技術(shù)：

計(jì)算機(jī)環(huán)境范例轉(zhuǎn)變?yōu)槠者m計(jì)算系統(tǒng)，使得能夠隨時隨地使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。由此，便攜電子設(shè)備，諸如移動電話、數(shù)碼相機(jī)以及筆記本電腦的使用已經(jīng)快速地增加。通常，這些便攜式電子裝置使用具有用于存儲數(shù)據(jù)的存儲器裝置的存儲器系統(tǒng)，即，數(shù)據(jù)存儲器裝置。數(shù)據(jù)存儲器裝置可以用作便攜式電子裝置的主存儲器裝置或者輔助存儲器裝置。

使用存儲器裝置的數(shù)據(jù)存儲器裝置不具有移動部件，因此其提供優(yōu)良的穩(wěn)定性、耐用性、高速的信息訪問速度和低功耗。具有這些優(yōu)點(diǎn)的數(shù)據(jù)存儲器裝置的實(shí)例包括通用串行總線(USB)存儲器裝置，具有各種接口的存儲卡，和固態(tài)驅(qū)動器(SSD)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明的各種實(shí)施例指向一種能夠執(zhí)行用于多個存儲器裝置的垃圾收集操作的存儲器系統(tǒng)，及其操作方法。多個存儲器裝置可以共用緩沖存儲器。

在實(shí)施例中，存儲器系統(tǒng)可以包括：多個存儲器裝置，其中多個存儲器裝置的每個包括多個存儲塊，適用于在垃圾收集操作期間，將包括在從多個存儲塊選擇的犧牲塊中的有效頁面的數(shù)據(jù)通過共用緩沖存儲器復(fù)制到目標(biāo)塊中；以及緩沖管理器，適用于將數(shù)據(jù)連續(xù)復(fù)制到緩沖存儲器的可用區(qū)域。

在實(shí)施例中，用于存儲器系統(tǒng)的垃圾收集操作可以包括，其中存儲器系統(tǒng)包含通過公共數(shù)據(jù)通道共用緩沖存儲器的多個存儲器裝置：在多個存儲器裝置的一個或多個中，讀取包括在從多個存儲塊選擇的犧牲塊中的有效頁面的數(shù)據(jù)；檢查數(shù)據(jù)的大??；基于檢查結(jié)果將數(shù)據(jù)連續(xù)分配給緩沖存儲器；將分配數(shù)據(jù)寫入到緩沖存儲器；從緩沖存儲器讀取分配的數(shù)據(jù)；和將分配數(shù)據(jù)寫入到從多個存儲塊選擇的目標(biāo)塊。

在實(shí)施例中，存儲器系統(tǒng)可以包括：多個存儲器裝置，多個存儲器裝置的每個包含多個存儲塊；和控制器，適用于在多個存儲塊之中，控制將包括在犧牲塊中的有效頁面的數(shù)據(jù)復(fù)制到目標(biāo)塊的垃圾收集操作。控制器可以包括：緩沖存儲器，存儲器裝置共用緩沖存儲器，該緩沖存儲器適用于在垃圾收集操作期間執(zhí)行數(shù)據(jù)的寫入/讀取操作；和緩沖管理器，適用于檢查數(shù)據(jù)的塊大小，基于檢查結(jié)果將數(shù)據(jù)連續(xù)分配給緩沖存儲器，并且基于分配數(shù)據(jù)控制緩沖存儲器的寫入/讀取操作。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括存儲器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的圖。

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括多個存儲塊的存儲器裝置的實(shí)例的圖。

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲器裝置的存儲塊的電路圖。

圖4至圖11是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的存儲器裝置的圖。

圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括多個存儲器裝置的存儲器系統(tǒng)的圖。

圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲器系統(tǒng)的控制器的圖，所述控制器包括緩沖管理器和緩沖存儲器。

圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖13的緩沖存儲器的操作的圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖將更詳細(xì)地描述各種實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以用不同的形式呈現(xiàn)并且不應(yīng)該理解為限制于這里所闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例以便將徹底和完整地理解本公開，并且將本發(fā)明充分傳達(dá)給相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員。遍及本公開，類似的附圖標(biāo)號指的是遍及本發(fā)明的各個附圖和實(shí)施例的類似部分。還要注意，在本說明書中，“連接/聯(lián)結(jié)”不僅指的是一個部件直接聯(lián)結(jié)到另一部件，而且指的是通過中間部件間接聯(lián)結(jié)到另一部件。另外，只要沒有具體說明，單數(shù)形式可以包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該容易理解，本發(fā)明中的“在上面”和“在上方”的意思應(yīng)該用最寬廣的方式解釋，從而“在上面”不僅意味著“直接在某物上面”而且意味著在與其之間有中間特征或者層的某物的“上面”，并且“在上方”不僅意味著直接在某物上方而且意味著在與其之間有中間特征或者層的某物的上方。當(dāng)?shù)谝粚颖惶峒盀樵诘诙由匣蛘咴诨咨蠒r，可以不僅指的是第一層直接形成在第二層或者基底上的情況，而且可以指的是第三層存在于第一層和第二層或者基底之間的情況。

將理解的是，盡管可以在這里使用術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等來描述各種元件、部件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不會受到這些術(shù)語的限制。這些術(shù)語用于將一個元件、部件、區(qū)域、層或者部分與另一元件、部件、區(qū)域、層或者部分進(jìn)行區(qū)分。因此，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，如下所述的第一元件、部件、區(qū)域、層或者部分可以稱為第二元件、部件、區(qū)域、層或者部分。

將進(jìn)一步理解，當(dāng)術(shù)語“包含”、“包括”、“具有”或者“有”用于本說明書中時，是指提及的特征、整體、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一個或多個其它未提及的特征、整體、操作、元件、部件和/或其組合的存在或增加。如這里所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列出項(xiàng)目的任何和所有組合。

除非另有定義，在這里使用的包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語的所有術(shù)語與本發(fā)明概念所屬于的技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的意思相同?？梢赃M(jìn)一步理解，諸如在常用詞典里定義的那些術(shù)語應(yīng)該解釋為具有與其在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的范圍內(nèi)的意思一致的意思，并且不應(yīng)解釋為理想化或過于正式的感覺，除非在本文中明確地如此定義。

在下文的說明中，闡述大量的具體細(xì)節(jié)以便徹底了解本發(fā)明。本發(fā)明可以在沒有部分或者全部這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)現(xiàn)。在其它實(shí)例中，不詳細(xì)描述公知的工藝結(jié)構(gòu)和/或工藝以免不必要地混淆本發(fā)明。

在下文中，參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的各種實(shí)施例。

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括存儲器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的方框圖。

關(guān)于圖1，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100可以包括主機(jī)102和存儲器系統(tǒng)110。

例如，主機(jī)102可以是或者包括便攜式電子裝置，諸如移動式電話、MP3播放器、筆記本電腦等等。例如，主機(jī)102也可以是或者包括例如電子裝置，諸如臺式計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、TV、投影儀等等。

存儲器系統(tǒng)110可以響應(yīng)于來自主機(jī)102的請求運(yùn)行。例如，存儲器系統(tǒng)110可以存儲待由主機(jī)102存取的數(shù)據(jù)。存儲器系統(tǒng)110可以用作主機(jī)102的主存儲系統(tǒng)。存儲器系統(tǒng)110可以用作主機(jī)102的輔助存儲器系統(tǒng)。

根據(jù)待與主機(jī)102電聯(lián)結(jié)的主機(jī)接口的協(xié)議，存儲器系統(tǒng)110可以是或者包括各種存儲器裝置中的任何一種。存儲器系統(tǒng)110可以是或者包括各種存儲器裝置中的任何一種，諸如固態(tài)驅(qū)動器(SSD)、多媒體卡(MMC)、嵌入式MMC(eMMC)、縮小尺寸的MMC(RS-MMC)和微型-MMC、安全數(shù)字(SD)卡、迷你SD和微型SD、通用串行總線(USB)存儲器裝置、通用閃速存儲(UFS)裝置、閃存(CF)卡、智能媒體(SM)卡、記憶棒等。

用于存儲器系統(tǒng)110的存儲器裝置可以是或者包括易失性存儲器裝置，諸如動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)等。用于存儲器系統(tǒng)110的存儲器裝置可以是或者包括非易失性存儲器裝置，諸如只讀存儲器(ROM)、掩模只讀存儲器(MROM)、可編程序只讀存儲器(PROM)、可擦可編程序只讀存儲器(EPROM)、電可擦可編程序只讀存儲器(EEPROM)、鐵電隨機(jī)存取存儲器(FRAM)、相位變化RAM(PRAM)、磁電阻式RAM(MRAM)、電阻式RAM(RRAM)等等。

存儲器系統(tǒng)110可以包括存儲器裝置150和控制器130。存儲器裝置可以存儲待由主機(jī)102存取的數(shù)據(jù)。控制器130可以控制存儲器裝置150中的數(shù)據(jù)的存儲。

控制器130和存儲器裝置150可以集成到單個半導(dǎo)體裝置中。例如，控制器130和存儲器裝置150可以集成到配置為固態(tài)驅(qū)動器(SSD)的單個半導(dǎo)體裝置中。當(dāng)存儲器系統(tǒng)110配置為SSD時，與存儲器系統(tǒng)110電聯(lián)結(jié)的主機(jī)102的運(yùn)行速度可以顯著地增加。

控制器130和存儲器裝置150可以集成到配置為存儲卡的單個半導(dǎo)體裝置中，諸如個人計(jì)算機(jī)存儲卡國際聯(lián)合會(PCMCIA)卡、小型閃存(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、迷你SD、微型SD和SDHC、通用閃速存儲(UFS)裝置等等。

在另一示例中，存儲器系統(tǒng)110可以是或者包括計(jì)算機(jī)、超便攜移動個人電腦(UMPC)、工作站、上網(wǎng)本、個人數(shù)字助手(PDA)、便攜式計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)平板、平板電腦、無線電話、移動式電話、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)中心的存儲器、在無線環(huán)境下能夠收發(fā)信息的裝置、配置本地網(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、配置計(jì)算系統(tǒng)的各種組成元件中的一種等等。

存儲器裝置150可以在寫入操作期間存儲由主機(jī)102提供的數(shù)據(jù)。存儲器裝置150可以在讀取操作期間向主機(jī)102提供存儲的數(shù)據(jù)。存儲器裝置150可以包括多個存儲塊152、154和156。每個存儲塊152、154和156可以包括多個頁面。每頁面可以包括多個存儲單元，多個字線(WL)可以電聯(lián)結(jié)到所述多個存儲單元。

當(dāng)提供至裝置的電源中斷或者切斷時，存儲器裝置150可以保留存儲的數(shù)據(jù)。存儲器裝置150可以是非易失性存儲器裝置，例如閃速存儲器。閃速存儲器可以具有三維(3D)堆棧結(jié)構(gòu)。隨后參照圖2至11更詳細(xì)地描述存儲器裝置150的3D堆棧結(jié)構(gòu)。

控制器130可以存儲器裝置響應(yīng)于來自主機(jī)102的請求控制存儲器裝置150?？刂破?30可以控制存儲器裝置150和主機(jī)102之間的數(shù)據(jù)的流動。例如，控制器130可以將從存儲器裝置150讀取的數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)102，并且或者將由主機(jī)102提供的數(shù)據(jù)發(fā)送到將存儲在其中的存儲器裝置150。為此，控制器130可以控制存儲器裝置150的整體操作，例如讀取、寫入、編程和擦除操作。

在圖1的實(shí)例中，控制器130可以包括主機(jī)接口單元132、處理器、134、錯誤糾正碼(ECC)單元138、電源管理單元140、NAND閃速控制器142和存儲器144。

主機(jī)接口單元132可以處理由主機(jī)102提供的命令和/或者數(shù)據(jù)。主機(jī)接口單元132可以通過各種接口協(xié)議的至少一種與主機(jī)102通信，例如，通用串行總線(USB)、多媒體卡(MMC)、外部部件互聯(lián)表示(PCI-E)、串行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)、集成驅(qū)動電路(IDE)等。主機(jī)接口單元132可以包括如主機(jī)102和控制器130之間的接口所需要的所有電路、系統(tǒng)或者裝置。

ECC單元138可以檢測和/或者糾正在讀取操作期間從存儲器裝置150讀取的數(shù)據(jù)的錯誤。例如，當(dāng)誤碼的數(shù)量大于或等于可糾正誤碼的閾值數(shù)量時，ECC單元138可以不糾正誤碼，并且可以輸出指示誤碼糾正失敗的錯誤糾正失敗信號。

ECC單元138可以基于編碼調(diào)制執(zhí)行錯誤糾正操作，例如，低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼、博斯-喬達(dá)利-奧昆岡(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem,BCH)碼、渦輪碼、里德—索洛蒙(Reed Solomon，RS)碼、卷積碼、遞歸系統(tǒng)碼(RSC)、網(wǎng)格編碼調(diào)制(Trellis Coded Modulation，TCM)、分組編碼調(diào)制(Block Coded Modulation，BCM)等等。ECC單元138可以包括如錯誤糾正操作所需要的全部電路、系統(tǒng)或裝置。

PMU140可以提供和/或管理用于控制器130的電力，即用于包括在控制器130中的組成元件的電力?？梢允褂萌魏芜m當(dāng)?shù)碾娫茨K。

NFC142可以用作控制器130和存儲器裝置150之間的存儲接口以允許控制器130控制存儲器裝置150，例如響應(yīng)于來自主機(jī)102的請求。NFC142可以生成用于存儲器裝置150的控制信號并且當(dāng)存儲器裝置150是閃速存儲器時，以及例如當(dāng)存儲器裝置150是NAND閃速存儲器時，在處理器134的控制下處理數(shù)據(jù)。盡管圖1的實(shí)施例中的接口單元142是適用于使NAND閃速存儲器與控制器接口的NFC單元，但是本發(fā)明并不局限于這樣的方式。存儲接口單元142可以是適用于將存儲器裝置150接口到控制器的任何適當(dāng)?shù)拇鎯涌趩卧?yīng)注意，接口單元142的具體構(gòu)造和功能可以取決于采用的存儲器裝置的類型而改變。

存儲器144可以用作存儲器系統(tǒng)110和控制器130的工作存儲器，并且存儲用于驅(qū)動存儲器系統(tǒng)110和/或控制器130的數(shù)據(jù)。控制器130可以存儲器裝置響應(yīng)于來自主機(jī)102的請求控制存儲器裝置150。例如，如上所述，控制器130可以將從存儲器裝置150讀取的數(shù)據(jù)提供給主機(jī)102并且將由主機(jī)102提供的數(shù)據(jù)存儲在存儲器裝置150中。當(dāng)控制器130控制存儲器裝置150的操作時，存儲器144可以存儲控制器130和存儲器裝置150使用的用于如讀取、寫入、編程和擦除操作的操作的數(shù)據(jù)。

存儲器144可以是或者包括任何適當(dāng)?shù)拇鎯ζ餮b置。存儲器144可以是易失性存儲器。存儲器144可以是或者包括靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)。存儲器144可以是或者包括動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)。存儲器144可以包括任何適當(dāng)?shù)臉?gòu)造。例如，存儲器144可以包括程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、寫入緩沖器、讀取緩沖器、映射(map)緩沖器等等，所有這些都是本技術(shù)領(lǐng)域中公知的。

處理器134可以控制存儲器系統(tǒng)110的一般操作。處理器134可以存儲器裝置響應(yīng)于來自主機(jī)102的寫入或者讀取請求控制對于存儲器裝置150的寫入或者讀取操作。處理器134可以是或者包含任何適當(dāng)?shù)奶幚砥鳌?/p>

處理器134可以驅(qū)動固件以控制存儲器系統(tǒng)110的一般操作，所述固件稱為閃存轉(zhuǎn)換層(FTL)。處理器134可以是或者包括微處理器。可以使用任何適當(dāng)?shù)奈⑻幚砥?。處理?34可以是或者包括中央處理器(CPU)。壞塊管理單元(未顯示)可以包括在處理器134中，用于執(zhí)行存儲器裝置150的壞塊管理。壞塊管理單元可以找到包括在存儲器裝置150中的壞的存儲塊，即不能令人滿意地進(jìn)一步使用的存儲塊，并且對壞的存儲塊執(zhí)行壞塊管理，當(dāng)存儲器裝置150是閃速存儲器，例如NAND閃速存儲器時，在寫入操作期間，例如在程序操作期間，由于NAND邏輯功能的特性，可能出現(xiàn)程序故障。在壞塊管理操作期間，程序故障的存儲塊或者壞的存儲塊的數(shù)據(jù)可以被編程到新的存儲塊中。由于程序故障的壞塊可能使存儲器裝置150的利用效率和存儲器系統(tǒng)110的可靠性嚴(yán)重變壞。因此，為了消除這些擔(dān)憂，可靠的壞塊管理可以包括在處理器134中。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖1的存儲器系統(tǒng)110的存儲器裝置150。

參照圖2，存儲器裝置150可以包括多個存儲塊，例如第零至第(N-1)塊210至240。多個存儲塊210至240中的每一個可以包括多個頁面，例如2^M個頁面(2^MPAGES)，本發(fā)明并不局限于此。多個頁面中的每一頁面可以包括多個存儲單元，多個字線可以電聯(lián)結(jié)到所述多個存儲單元。

根據(jù)可以被存儲在包含在存儲塊中的每個存儲單元中的位的數(shù)量或者用包含在存儲塊中的每個存儲單元表示的位的數(shù)量，存儲塊可以是單層單元(SLC)存儲塊或者多層單元(MLC)存儲塊。SLC存儲塊可以包括包含多個存儲器單元的多個頁面，每個存儲器單元能夠存儲1位數(shù)據(jù)。MLC存儲塊可以包括包含多個存儲器單元的多個頁面，每個存儲器單元能夠存儲多位數(shù)據(jù)，例如，兩位或者更多位的數(shù)據(jù)。包括用多個存儲單元實(shí)現(xiàn)的多個頁面的MLC存儲塊，其中每個存儲單元能夠儲存三位數(shù)據(jù)，可以稱為三層單元(TLC)存儲塊。

多個存儲塊210至240中的每一個都可以在寫入操作期間存儲由主機(jī)裝置102提供的數(shù)據(jù)，并且可以在讀取操作期間向主機(jī)102提供存儲的數(shù)據(jù)。

圖3是示出圖1所示的多個存儲塊152至156中的一個存儲塊的電路圖。

參照圖3，存儲器裝置150的存儲塊152，例如存儲塊152，可以包括電聯(lián)結(jié)到各個位線BL0至BLm-1的多個單元串340。每個單元串340可以包括至少一個漏極選擇晶體管DST、至少一個源極選擇晶體管SST和在漏極和源極選擇晶體管DST和SST之間串聯(lián)電聯(lián)結(jié)的多個存儲器單元或者多個存儲器單元晶體管MC0至MCn-1。各個存儲器單元MC0至MCn-1可以由單層單元(SLC)配置，每個單層單元存儲單個位的數(shù)據(jù)信息。各個存儲器單元MC0至MCn-1可以由多層單元(MLC)配置，每個多層單元存儲多個位的數(shù)據(jù)信息。串340分別可以電聯(lián)結(jié)到對應(yīng)的位線BL0至BLm-1。僅供參考，在圖3中，‘DSL’表示漏極選擇線，‘SSL’表示源極選擇線，和‘CSL’表示共源極線。

雖然作為示例，圖3示出由NAND閃速存儲器單元配置的存儲塊152，但是應(yīng)當(dāng)注意，存儲器裝置150的存儲塊152并不局限于NAND閃速存儲器并且可以由NOR閃速存儲器、結(jié)合至少兩種類型的存儲器單元的混合閃速存儲器、或者在存儲器芯片內(nèi)安裝控制器的one-NAND閃速存儲器實(shí)現(xiàn)。半導(dǎo)體裝置的操作特性不僅可以應(yīng)用于電荷存儲層由導(dǎo)電浮柵配置的閃速存儲器裝置，而且可以應(yīng)用于電荷存儲層由電介質(zhì)層配置的電荷擷取閃存(CTF)。

存儲器裝置150的電壓發(fā)生器310可以提供根據(jù)操作模式待被供應(yīng)至各個字線的字線電壓，例如程序電壓、讀取電壓和通過電壓，以及待被供應(yīng)至體材料(bulks)的電壓，所述體材料例如其中形成有存儲單元的阱區(qū)。電壓發(fā)生器310可以在控制電路(未顯示)的控制下，執(zhí)行電壓產(chǎn)生操作。電壓發(fā)生器310可以產(chǎn)生多個可變讀取電壓以產(chǎn)生多個讀取數(shù)據(jù)，在控制電路的控制下選擇一個存儲塊或者存儲器單元陣列的扇區(qū)，從選擇的存儲塊中選擇一個字線，并且將字線電壓提供給選擇的字線和未選擇的字線。

存儲器裝置150的讀取/寫入電路320可以被控制電路控制，并且根據(jù)操作模式可以用作讀取放大器或者寫入驅(qū)動器。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器單元陣列讀取數(shù)據(jù)的讀取放大器。而且，在程序操作期間，讀取/寫入電路320可以用作寫入驅(qū)動器，該寫入驅(qū)動器根據(jù)存儲在存儲器單元陣列中的數(shù)據(jù)驅(qū)動位線。讀取/寫入電路320可以在程序操作期間，從緩沖器(未顯示)接收要被寫入存儲器單元陣列中的數(shù)據(jù)，并且可以根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)驅(qū)動位線。為了這個目的，讀取/寫入電路320可以包括與各個列(或者位線)或者列對(或者位線對)相對應(yīng)的多個頁面緩沖器322、324、和326。多個鎖存器(未顯示)也可以包括在頁面緩沖器322、324和326的每個中。

圖4至11是示出存儲器裝置150的各種實(shí)施例的原理圖。

圖4是示出圖1所示的存儲器裝置150的多個存儲塊152至156的實(shí)例的方框圖。

參照圖4，存儲器裝置150可以包括多個存儲塊BLK0至BLKN-1。存儲塊BLK0至BLKN-1的每個可以以三維(3D)結(jié)構(gòu)或者豎直結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。各個存儲塊BLK0至BLKN-1可以包括在第一至第三方向上延伸的結(jié)構(gòu)，例如，x軸、y軸和z軸方向。

各個存儲塊BLK0至BLKN-1可以包括在第二方向上延伸的多個NAND串NS。多個NAND串NS可以設(shè)置在第一方向和第三方向上。每個NAND串NS可以電聯(lián)結(jié)到位線BL，至少一個源極選擇線SSL，至少一個接地選擇線GSL，多個字線WL，至少一個偽字線DWL和共源極線CSL。即，各個存儲塊BLK0至BLKN-1可以電聯(lián)結(jié)到多個位線BL，多個源極選擇線SSL，多個接地選擇線GSL，多個字線WL，多個偽字線DWL和多個共源極線CSL。

圖5是圖4所示的多個存儲塊BLK0至BLKN-1的一個存儲塊BLKi的立體圖。圖6是沿圖5所示的存儲塊BLKi的線I-I’截取的截面圖。

參照圖5和圖6，存儲塊BLKi可以包括在第一至第三方向上延伸的結(jié)構(gòu)。

可以設(shè)置基底5111?；?111可以包括摻雜有第一類型雜質(zhì)的硅材料。基底5111可以包括摻雜有p類型雜質(zhì)的硅材料或者可以是p型阱(p-type well)，例如穴p阱(pocket p-well)，并且包括圍繞p型阱的n型阱(n-type well)。雖然假設(shè)基底5111是p型硅，但是應(yīng)當(dāng)注意，基底5111不局限于p型硅。

在第一方向上延伸的多個摻雜區(qū)域5311至5314可以設(shè)置在基底5111上方。多個摻雜區(qū)域5311至5314可以包含不同于基底5111的第二類型的雜質(zhì)。多個摻雜區(qū)域5311至5314可以摻雜有n型雜質(zhì)。雖然這里假設(shè)第一至第四摻雜區(qū)域5311至5314是n型，但是應(yīng)當(dāng)注意第一至第四摻雜區(qū)域5311至5314不局限于n型。

在第一和第二摻雜區(qū)域5311和5312之間的基底5111的上方的區(qū)域中，在第一方向上延伸的多個介電材料5112可以在第二方向上連續(xù)提供。介電材料5112和基底5111可以在第二方向上彼此隔開預(yù)定距離。介電材料5112可以在第二方向上彼此隔開了預(yù)定距離。介電材料5112可以包括諸如二氧化硅的介電材料。

在第一和第二摻雜區(qū)域5311和5312之間的基底5111上方的區(qū)域中，可以設(shè)置在第一方向上連續(xù)布置并且在第二方向上穿過介電材料5112的多個柱5113。多個柱5113可以分別穿過介電材料5112并且可以與基底5111電聯(lián)結(jié)。每個柱5113可以由多種材料配置。每個柱5113的表面層5114可以包括摻雜有第一類型雜質(zhì)的硅材料。每個柱5113的表面層5114可以包括摻雜有與基底5111相同類型的雜質(zhì)的硅材料。雖然這里假設(shè)每個柱5113的表面層5114可以包括p型硅，但是每個柱5113的表面層5114不局限于p型硅。

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

在第一和第二摻雜區(qū)域5311和5312之間的區(qū)域中，介電層5116可以沿著介電材料5112、柱5113和基底5111的暴露表面設(shè)置。介電層5116的厚度可以小于介電材料5112之間的距離的一半。換句話說，可以設(shè)置除了介電材料5112和介電層5116之外的材料的區(qū)域，可以設(shè)置在(i)介電層5116和(ii)介電層5116之間，其中(i)介電層5116設(shè)置在介電材料5112的第一介電材料的底部表面的上方，(ii)介電層5116設(shè)置在介電材料5112的第二介電材料的頂部表面的上方。介電材料5112位于第一介電材料的下面。

在第一和第二摻雜區(qū)域5311和5312之間的區(qū)域中，傳導(dǎo)材料5211至5291可以設(shè)置在介電層5116的暴露表面的上方。在第一方向上延伸的傳導(dǎo)材料5211可以設(shè)置在與基底5111鄰接的介電材料5112與基底5111之間。例如，在第一方向上延伸的傳導(dǎo)材料5211可以設(shè)置在(i)介電層5116和(ii)介電層5116之間，其中(i)介電層5116設(shè)置在基底5111上方，(ii)介電層5116設(shè)置在與基底5111鄰接的介電材料5112的底部表面的上方。

在第一方向上延伸的傳導(dǎo)材料可以設(shè)置在(i)介電層5116和(ii)介電層5116之間，其中(i)介電層5116設(shè)置在介電材料5112的一個的頂部表面的上方；(ii)介電層5116設(shè)置在介電材料5112的另一個介電材料的底部表面的下方，該另一個介電材料設(shè)置在特定介電材料5112的上方。在第一方向上延伸的傳導(dǎo)材料5221至5281可以設(shè)置在介電材料5112之間。在第一方向上延伸的傳導(dǎo)材料5291可以設(shè)置在最高處介電材料5112的上方。在第一方向上延伸的傳導(dǎo)材料5211至5291可以是金屬材料。在第一方向上延伸的傳導(dǎo)材料5211至5291可以是諸如多晶硅的傳導(dǎo)材料。

在第二和第三摻雜區(qū)域5312和5313之間的區(qū)域中，可以設(shè)置與第一和第二摻雜區(qū)域5311和5312之間的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。例如，在第二和第三摻雜區(qū)域5312和5313之間的區(qū)域中，可以設(shè)置：在第一方向上延伸的多個介電材料5112，在第一方向上連續(xù)布置并且在第二方向上穿過多個介電材料5112的多個柱5113，設(shè)置在多個介電材料5112和多個柱5113的暴露表面的上方的介電層5116，以及在第一方向上延伸的多個傳導(dǎo)材料5212至5292。

在第三和第四摻雜區(qū)域5313和5314之間的區(qū)域中，可以設(shè)置與第一和第二摻雜區(qū)域5311和5312之間的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。例如，在第三和第四摻雜區(qū)域5313和5314之間的區(qū)域中，可以設(shè)置：在第一方向上延伸的多個介電材料5112，在第一方向上連續(xù)布置且在第二方向上穿過多個介電材料5112的多個柱5113，設(shè)置在多個介電材料5112和多個柱5113的暴露表面的上方的介電層5116，以及在第一方向上延伸的多個傳導(dǎo)材料5213至5293。

漏極5320可以分別設(shè)置在多個柱5113的上方。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。雖然為了方便起見，假設(shè)漏極5320包括n型硅，但是應(yīng)當(dāng)注意，漏極5320不局限于n型硅。例如，每個漏極5320的寬度可以大于每個對應(yīng)的柱5113的寬度。每個漏極5320可以以墊(pad)的形狀設(shè)置在每個對應(yīng)的柱5113的頂部表面上方。

在第三方向上延伸的傳導(dǎo)材料5331至5333可以設(shè)置在漏極5320的上方。傳導(dǎo)材料5331至5333可以沿著第一方向以規(guī)則間隔隔開。每個傳導(dǎo)材料5331至5333可以與在第三方向上沿著相同的行設(shè)置的對應(yīng)柱區(qū)域的漏極5320電聯(lián)結(jié)。每個傳導(dǎo)材料5331至5333可以通過接觸插頭(未顯示)與在第三方向上沿著相同的行設(shè)置的對應(yīng)柱區(qū)域的漏極電聯(lián)結(jié)。每個傳導(dǎo)材料5331至5333可以是或者包含金屬材料。每個傳導(dǎo)材料5331至5333可以是諸如多晶硅的傳導(dǎo)材料。

在圖5和圖6中，各個柱5113可以與在第一方向上延伸的介電層5116以及傳導(dǎo)材料5211至5291、5212至5292和5213至5293一起形成串。各個柱5113可以與在第一方向上延伸的介電層5116以及傳導(dǎo)材料5211至5291、5212至5292和5213至5293一起形成NAND串NS。每個NAND串NS可以包括多個晶體管結(jié)構(gòu)TS。

圖7是圖6所示的晶體管結(jié)構(gòu)TS的放大截面圖。

參照圖7，在圖6所示的晶體管結(jié)構(gòu)TS中，介電層5116可以包括第一至第三副介電層5117、5118和5119。

在每個柱5113中的p型硅的表面層5114可以用作主體。與柱5113鄰接的第一副介電層5117可以用作隧道介電層，并且可以包括熱氧化層。

第二副介電層5118可以用作電荷存儲層。第二副介電層5118可以用作電荷捕獲層并且可以包括氮化物層或者金屬氧化物層，例如氧化鋁層、二氧化鉿層等等。

與傳導(dǎo)材料5233鄰近的第三副介電層5119可以用作阻斷介電層。與在第一方向上延伸的傳導(dǎo)材料5233鄰接的第三副介電層5119可以形成為單層或者多層。第三副介電層5119可以是高介電常數(shù)的介電層，例如氧化鋁層、二氧化鉿層等等，其介電常數(shù)大于第一和第二副介電層5117和5118。

傳導(dǎo)材料5233可以用作門或者控制門。即，門或者控制門5233、阻斷介電層5119、電荷存儲層5118、隧道介電層5117和主體5114可以形成晶體管或者存儲器單元晶體管結(jié)構(gòu)。例如，第一至第三副介電層5117至5119可以形成氧化物-氮化物-氧化物(ONO)結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例中，為了方便起見，在每個柱5113中的p型硅的表面層5114將被稱為第二方向上的主體。

存儲塊BLKi可以包括多個柱5113。即，存儲塊BLKi可以包括多個NAND串NS。詳細(xì)地，存儲塊BLKi可以包括在第二方向上或者在垂直于基底5111的方向上延伸的多個NAND串NS。

每個NAND串NS可以包括在第二方向上設(shè)置的多個晶體管結(jié)構(gòu)TS。每個NAND串NS的多個晶體管結(jié)構(gòu)TS中的至少一個可以用作串源極晶體管SST。每個NAND串NS的多個晶體管結(jié)構(gòu)TS中的至少一個可以用作接地選擇晶體管GST。

門或者控制門可以與在第一方向上延伸的傳導(dǎo)材料5211至5291、5212至5292和5213至5293對應(yīng)。換句話說，門或者控制門可以在第一方向上延伸并且形成字線和至少兩個選擇線，至少一個源極選擇線SSL和至少一個接地選擇線GSL。

在第三方向上延伸的傳導(dǎo)材料5331至5333可以電聯(lián)結(jié)到NAND串NS的一端。在第三方向上延伸的傳導(dǎo)材料5331至5333可以用作位線BL。即，在一個存儲塊BLKi中，多個NAND串NS可以電聯(lián)結(jié)到一個位線BL。

在第一方向上延伸的第二類型摻雜區(qū)域5311至5314可以設(shè)置到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至5314可以用作共源極線CSL。

即，存儲塊BLKi可以包括在垂直于基底5111的方向上延伸的多個NAND串NS，并且可以用作例如電荷捕獲類型存儲器的NAND閃速存儲器塊，其中多個NAND串NS電聯(lián)結(jié)到一個位線BL。

雖然在圖5至圖7中示出在第一方向上延伸的傳導(dǎo)材料5211至5291、5212至5292和5213至5293設(shè)置為9層，但是應(yīng)當(dāng)注意，在第一方向上延伸的傳導(dǎo)材料5211至5291、5212至5292和5213至5293不局限于設(shè)置為9層。例如，在第一方向上延伸的傳導(dǎo)材料可以設(shè)置為8層、16層或者任何多層。換句話說，在一個NAND串NS中，晶體管的數(shù)量可以是8、16或更多。

雖然圖5至圖7示出3個NAND串NS電聯(lián)結(jié)到一個位線BL，但是應(yīng)當(dāng)注意，實(shí)施例不局限于具有電聯(lián)結(jié)到一個位線BL的3個NAND串NS。在存儲塊BLKi中，m個NAND串NS可以電聯(lián)結(jié)到一個位線BL，m為正整數(shù)。根據(jù)電聯(lián)結(jié)到一個位線BL的NAND串NS的數(shù)量，也可以控制在第一方向上延伸的傳導(dǎo)材料5211至5291、5212至5292和5213至5293的數(shù)量以及共源極線5311至5314的數(shù)量。

此外，雖然圖5至圖7示出3個NAND串NS電聯(lián)結(jié)到在第一方向上延伸的一個傳導(dǎo)材料，但是應(yīng)當(dāng)注意，實(shí)施例不局限于具有電聯(lián)結(jié)到在第一方向上延伸的一個傳導(dǎo)材料的3個NAND串NS。例如，n個NAND串NS可以電聯(lián)結(jié)到在第一方向上延伸的一個傳導(dǎo)材料，n為正整數(shù)。根據(jù)電聯(lián)結(jié)到在第一方向上延伸的一個傳導(dǎo)材料的NAND串NS的數(shù)量，也可以控制位線5331至5333的數(shù)量。

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

參照圖8，在具有第一結(jié)構(gòu)的存儲塊BLKi中，NAND串NS 11至NS 31可以設(shè)置在第一位線BL1和共源極線CSL之間。第一位線BL1可以對應(yīng)于在第三方向上延伸的圖5和圖6的傳導(dǎo)材料5331。NAND串NS 12至NS 32可以設(shè)置在第二位線BL2和共源極線CSL之間。第二位線BL2可以對應(yīng)于在第三方向上延伸的圖5和圖6的傳導(dǎo)材料5332。NAND串NS 13至NS 33可以設(shè)置在第三位線BL3和共源極線CSL之間。第三位線BL3可以對應(yīng)于在第三方向上延伸的圖5和圖6的傳導(dǎo)材料5333。

每個NAND串NS的源極選擇晶體管SST可以電聯(lián)結(jié)到對應(yīng)的位線BL。每個NAND串NS的接地選擇晶體管GST可以電聯(lián)結(jié)到共源極線CSL。存儲器單元MC可以設(shè)置在每個NAND串NS的源極選擇晶體管SST和接地選擇晶體管GST之間。

在這個實(shí)例中，NAND串NS可以由行和列的單元定義并且電聯(lián)結(jié)到一個位線的NAND串NS可以形成一列。電聯(lián)結(jié)到第一位線BL1的NAND串NS 11至NS 31可以對應(yīng)于第一列，電聯(lián)結(jié)到第二位線BL2的NAND串NS 12至NS 32可以對應(yīng)于第二列，并且電聯(lián)結(jié)到第三位線BL3的NAND串NS 13至NS 33可以對應(yīng)于第三列。電聯(lián)結(jié)到一個源極選擇線SSL的NAND串NS可以形成一行。電聯(lián)結(jié)到第一源極選擇線SSL1的NAND串NS 11至NS 13可以形成第一行，電聯(lián)結(jié)到第二源極選擇線SSL2的NAND串NS 21至NS 23可以形成第二行，并且電聯(lián)結(jié)到第三源極選擇線SSL3的NAND串NS 31至NS 33可以形成第三行。

在每個NAND串NS中，可以定義高度。在每個NAND串NS中，與接地選擇晶體管GST鄰近的存儲器單元MC1的高度可以具有值‘1’。在每個NAND串NS中，當(dāng)從基底5111測量時，存儲器單元的高度可以隨著存儲器單元接近源極選擇晶體管SST而增加。在每個NAND串NS中，與源極選擇晶體管SST鄰近的存儲器單元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可以共用源極選擇線SSL。在不同的行中的NAND串NS的源極選擇晶體管SST可以分別電聯(lián)結(jié)到不同的源極選擇線SSL1、SSL2和SSL3。

在相同行上的NAND串NS的相同高度處的存儲器單元可以共用字線WL。即，在相同高度處，電聯(lián)結(jié)到不同行中的NAND串NS的存儲器單元MC的字線WL可以被電聯(lián)結(jié)。在相同行的NAND串NS中的相同高度處的偽存儲器單元DMC可以共用偽字線DWL。即，在相同高度或者水平處，電聯(lián)結(jié)到不同行中的NAND串NS的偽存儲器單元DMC的偽字線DWL可以被電聯(lián)結(jié)。

位于相同水平或者高度或者層的字線WL或者偽字線DWL在可以設(shè)置在第一方向上延伸的傳導(dǎo)材料5211至5291、5212至5292和5213至5293的層處可以彼此電聯(lián)結(jié)。在第一方向上延伸的傳導(dǎo)材料5211至5291、5212至5292和5213至5293可以通過接觸部共同電聯(lián)結(jié)到上層。在上層，可以電聯(lián)結(jié)在第一方向上延伸的傳導(dǎo)材料5211至5291、5212至5292和5213至5293。換句話說，在相同行中的NAND串NS的接地選擇晶體管GST可以共用接地選擇線GSL。此外，在不同行中的NAND串NS的接地選擇晶體管GST可以共用接地選擇線GSL。即，NAND串NS11至NS13、NS21至NS23和NS31至NS33可以電聯(lián)結(jié)到接地選擇線GSL。

共源極線CSL可以電聯(lián)結(jié)到NAND串NS。在基底5111上方的有源區(qū)域上方，第一至第四摻雜區(qū)域5311至5314可以被電聯(lián)結(jié)。第一至第四摻雜區(qū)域5311至5314可以通過接觸部電聯(lián)結(jié)到上層，并且在上層處，可以電聯(lián)結(jié)第一至第四摻雜區(qū)域5311至5314。

即，如圖8所示，可以電聯(lián)結(jié)相同高度或者水平的字線WL。因此，當(dāng)選擇具體高度處的字線WL時，可以選擇電聯(lián)結(jié)到該字線WL的全部NAND串NS。在不同行中的NAND串NS可以電聯(lián)結(jié)到不同的源極選擇線SSL。因此，在電聯(lián)結(jié)到相同字線WL的NAND串NS之中，通過從源極選擇線SSL1至SSL3中選擇一個，在未選擇的行中的NAND串NS可以與位線BL1至BL3電隔離。換句話說，通過從源極選擇線SSL1至SSL3中選擇一個，可以選擇一行NAND串NS。而且，通過從位線BL1至BL3中選擇一個，選擇的行中的NAND串NS可以在列的單元中選擇。

在每個NAND串NS中，可以設(shè)置偽存儲器單元DMC。在圖8中，偽存儲器單元DMC可以設(shè)置在每個NAND串NS中的第三存儲器單元MC3和第四存儲器單元MC4之間。即，第一至第三存儲器單元MC1至MC3可以設(shè)置在偽存儲器單元DMC和接地選擇晶體管GST之間。第四至第六存儲器單元MC4至MC6可以設(shè)置在偽存儲器單元DMC和源極選擇晶體管SST之間。每個NAND串NS的存儲器單元MC可以通過偽存儲器單元DMC分成存儲器單元群。在分開的存儲器單元群中，與接地選擇晶體管GST鄰近的存儲器單元，例如MC1至MC3，可以稱為下位存儲器單元群，并且與源極串選擇晶體管SST鄰近的存儲器單元，例如MC4至MC6，可以稱為上位存儲器單元群。

在下文中，將參照圖9至圖11進(jìn)行詳細(xì)說明，圖9至圖11示出根據(jù)用不同于第一結(jié)構(gòu)的3D非易失性存儲器裝置實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例的存儲器系統(tǒng)中的存儲器裝置。

圖9是示意性示出用3D非易失性存儲器裝置實(shí)現(xiàn)的存儲器裝置的立體圖，并且示出圖4的多個存儲塊中的存儲塊BLKj，其中3D非易失性存儲器裝置不同于如參照圖5至圖8所述的第一結(jié)構(gòu)。圖10是沿著圖9的線VII-VII’截取的存儲塊BLKj的截面圖。

參照圖9和圖10，存儲塊BLKj可以包括在第一至第三方向上延伸的結(jié)構(gòu)。

可以設(shè)置基底6311。例如，基底6311可以包括摻雜有第一類型雜質(zhì)的硅材料。例如，基底6311可以包括摻雜有p型雜質(zhì)的硅材料或者可以是p型阱，例如穴p阱，并且包括圍繞p型阱的n型阱。雖然為了方便起見，在所述的實(shí)施例中，假設(shè)基底6311是p型硅，但是應(yīng)當(dāng)注意，基底6311不局限于p型硅。

在x軸方向和y軸方向上延伸的第一至第四傳導(dǎo)材料6321至6324可以設(shè)置在基底6311上方。第一至第四傳導(dǎo)材料6321至6324可以在z軸方向上分離預(yù)定距離。

在x軸方向和y軸方向上延伸的第五至第八傳導(dǎo)材料6325至6328可以設(shè)置在基底6311上方。第五至第八傳導(dǎo)材料6325至6328可以在z軸方向上分離預(yù)定距離。第五至第八傳導(dǎo)材料6325至6328可以在y軸方向上與第一至第四傳導(dǎo)材料6321至6324分離。

多個下位柱DP可以穿過第一至第四傳導(dǎo)材料6321至6324。每個下位柱DP可以在z軸方向上延伸。而且，多個上位柱UP可以穿過第五至第八傳導(dǎo)材料6325至6328。每個上位柱UP可以在z軸方向上延伸。

下位柱DP和上位柱UP的每個可以包括內(nèi)部材料6361、中間層6362和表面層6363。中間層6362可以用作單元晶體管的通道。表面層6363可以包括阻斷介電層、電荷存儲層和隧道介電層。

下位柱DP和上位柱UP可以通過管門PG電聯(lián)結(jié)。管門PG可以設(shè)置在基底6311中。例如，管門PG可以包括與下位柱DP和上位柱UP所采用的材料相同的材料。

在x軸和y軸方向上延伸的第二類型的摻雜材料6312可以設(shè)置在下位柱DP上方。例如，第二類型的摻雜材料6312可以包括n型硅材料。第二類型的摻雜材料6312可以用作共源極線CSL。

漏極6340可以設(shè)置在上位柱UP的上方。漏極6340可以包括n型硅材料。在y軸方向上延伸的第一和第二上位傳導(dǎo)材料6351和6352可以設(shè)置在漏極6340上方。

第一和第二上位傳導(dǎo)材料6351和6352可以在x軸方向上分離。第一和第二上位傳導(dǎo)材料6351和6352可以由金屬形成。第一和第二上位傳導(dǎo)材料6351和6352與漏極6340可以通過接觸插頭電聯(lián)結(jié)。第一和第二上位傳導(dǎo)材料6351和6352可以分別用作第一和第二位線BL1和BL2。

第一傳導(dǎo)材料6321可以用作源極選擇線SSL，第二傳導(dǎo)材料6322可以用作第一偽字線DWL1，并且第三和第四傳導(dǎo)材料6323和6324可以分別用作第一和第二主要字線MWL1和MWL2。第五和第六傳導(dǎo)材料6325和6326可以分別用作第三和第四主要字線MWL3和MWL4，第七傳導(dǎo)材料6327可以用作第二偽字線DWL2，并且第八傳導(dǎo)材料6328可以用作漏極選擇線DSL。

下位柱DP和與下位柱DP鄰近的第一至第四傳導(dǎo)材料6321至6324可以形成下位串。上位柱UP和與上位柱UP鄰近的第五至第八傳導(dǎo)材料6325至6328可以形成上位串。下位串和上位串可以通過管門PG電聯(lián)結(jié)。下位串的一端可以電聯(lián)結(jié)到用作共源極線CSL的第二類型的摻雜材料6312。上位串的一端可以通過漏極6340電聯(lián)結(jié)到對應(yīng)的位線。一個下位串和一個上位串可以形成在用作共源極線CSL的第二類型的摻雜材料6312和用作位線BL的上位傳導(dǎo)材料層6351和6352中對應(yīng)的一個之間電聯(lián)結(jié)的一個單元串。

即，下位串可以包括源極選擇晶體管SST、第一偽存儲器單元DMC1以及第一和第二主存儲器單元MMC1和MMC2。上位串可以包括第三和第四主存儲器單元MMC3和MMC4、第二偽存儲器單元DMC2以及漏極選擇晶體管DST。

在圖9和圖10中，上位串和下位串可以形成NAND串NS，并且NAND串NS可以包括多個晶體管結(jié)構(gòu)TS。由于上面參照圖7詳細(xì)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)，因此這里將省略其詳細(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)的存儲塊BLKj的等效電路的電路圖。為了方便起見，僅示出在第二結(jié)構(gòu)中的存儲塊BLKj中形成一對的第一串和第二串。

參照圖11，在存儲器裝置150的多個塊之中具有第二結(jié)構(gòu)的存儲塊BLKj中，可以用以限定多個對的方式提供單元串，其中每個單元串用如上參照圖9和圖10所述的通過管門PG電聯(lián)結(jié)的一個上位串和一個下位串實(shí)現(xiàn)。

即，在具有第二結(jié)構(gòu)的某個存儲塊BLKj中，例如，沿著第一通道CH1(未顯示)堆疊的存儲器單元CG0至CG31，至少一個源極選擇門SSG1以及至少一個漏極選擇門DSG1可以形成第一串ST1，并且例如，沿著第二通道CH2(未顯示)堆疊的存儲器單元CG0至CG31，至少一個源極選擇門SSG2以及至少一個漏極選擇門DSG2可以形成第二串ST2。

第一串和第二串ST1和ST2可以電聯(lián)結(jié)到相同的漏極選擇線DSL和相同的源極選擇線SSL。第一串ST1可以電聯(lián)結(jié)到第一位線BL1，并且第二串ST2可以電聯(lián)結(jié)到第二位線BL2。

雖然在圖11中描述了第一串和第二串ST1和ST2可以電聯(lián)結(jié)到相同的漏極選擇線DSL和相同的源極選擇線SSL，但是可以設(shè)計(jì)不同的布局。例如，在實(shí)施例中，第一串和第二串ST1和ST2可以電聯(lián)結(jié)到相同的源極選擇線SSL和相同的位線BL，第一串ST1可以電聯(lián)結(jié)到第一漏極選擇線DSL1并且第二串ST2可以電聯(lián)結(jié)到第二漏極選擇線DSL2。此外，可以設(shè)計(jì)第一串和第二串ST1和ST2可以電聯(lián)結(jié)到相同的漏極選擇線DSL和相同的位線BL，第一串ST1可以電聯(lián)結(jié)到第一源極選擇線SSL1并且第二串ST2可以電聯(lián)結(jié)到第二源極選擇線SSL2。

在下文中，參照圖12至15將詳細(xì)描述對于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲器系統(tǒng)中的存儲器裝置的用于數(shù)據(jù)處理的操作，特別地，例如諸如數(shù)據(jù)寫入操作的數(shù)據(jù)編程操作。

圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適用于執(zhí)行用于多個存儲器裝置的垃圾收集操作的存儲器系統(tǒng)的圖。

參照圖12，存儲器系統(tǒng)110可以包括控制器130和多個存儲器裝置150_0至150_3。以供參考，圖12所示的存儲器系統(tǒng)110可以對應(yīng)于圖1中所示的存儲器系統(tǒng)110。多個存儲器裝置150_0至150_3可以通過公用通道CH聯(lián)結(jié)到控制器130。

存儲器裝置150_0至150_3的每個可以包括如上所述的多個存儲塊。存儲器裝置150_0至150_3的每個可以對應(yīng)于半導(dǎo)體管芯。例如，圖12示出存儲器系統(tǒng)110可以包括四個半導(dǎo)體管芯，即管芯0(Die_0)至管芯3(Die_3)，但是應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明并不局限于此。

控制器130可以響應(yīng)于從主機(jī)102輸入的命令CMD和地址ADD，將從主機(jī)102輸入的數(shù)據(jù)存儲到存儲器裝置150_0至150_3中或者將存儲在存儲器裝置150_0至150_3中的數(shù)據(jù)輸出到主機(jī)102。在實(shí)施例中，控制器130的存儲器144可以作為緩沖存儲器操作，并且暫時存儲從主機(jī)102輸入的且要被存儲在存儲器裝置150_0至150_3中的數(shù)據(jù)，或者從存儲器裝置150_0至150_3讀取的且要被輸出到主機(jī)102的數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，控制器130可以對存儲器裝置150_0至150_3執(zhí)行垃圾收集操作。除了可以通過控制器130執(zhí)行的其它操作之外，例如從主機(jī)102傳輸?shù)膶懭牖蛘咦x取請求，還可以執(zhí)行垃圾收集操作。

垃圾收集操作可以包括從存儲器裝置150_0至150_3的多個存儲塊選擇犧牲塊，將存在于犧牲塊的有效頁面的數(shù)據(jù)復(fù)制到目標(biāo)塊中，并且擦除犧牲塊。

多個存儲器裝置150_0至150_3可以通過公用通道CH共用控制器130的存儲器144。在存儲器裝置的犧牲塊內(nèi)的有效頁面的數(shù)據(jù)可以通過通道CH存儲在存儲器144中，于是從存儲器144復(fù)制到相同存儲器裝置的目標(biāo)塊中。多個存儲器裝置150_0至150_3可以利用作為緩沖存儲器的控制器130的存儲器144執(zhí)行垃圾收集操作。即，犧牲塊的一個或更多的有效頁面的數(shù)據(jù)可以被寫入緩沖存儲器，于是緩沖存儲器中的寫入數(shù)據(jù)可以從該緩沖存儲器讀取并且被傳送以被存儲到目標(biāo)塊中。如需要，數(shù)據(jù)可被存儲在目標(biāo)塊中的一個或更多頁面中。通過包括在控制器130中的緩沖管理器可以控制將一個或更多有效頁面的數(shù)據(jù)寫入緩沖存儲器的操作和從緩沖存儲器讀取一個或更多有效頁面的數(shù)據(jù)的操作。將參照圖13更詳細(xì)地描述采用緩沖管理器的這種操作。

現(xiàn)在參照圖13，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的控制器130可以包括緩沖管理器1310和緩沖存儲器1330。緩沖管理器1310和緩沖存儲器1330可以分別對應(yīng)于圖12的處理器134和存儲器144。但是，本發(fā)明并不局限于此。例如，緩沖管理器1310和/或緩沖存儲器1330可以實(shí)現(xiàn)為與控制器130的處理器134和存儲器144不同的單元。緩沖管理器1310和/或緩沖存儲器1330可以安裝在控制器130中特別用于執(zhí)行垃圾收集操作。緩沖管理器1310可以作為控制器130的處理器134的一部分，同樣地，緩沖存儲器1330可以作為控制器130的存儲器144的部分。

緩沖管理器1310可以將緩沖存儲器1330的存儲容量與從存儲器裝置150_0至150_3輸入的數(shù)據(jù)DATA的塊大小進(jìn)行比較，并且基于比較結(jié)果分配用于數(shù)據(jù)DATA的緩沖存儲器1330的區(qū)域，以便確保數(shù)據(jù)DATA的完整。緩沖管理器1310可以檢查輸入到緩沖存儲器1330的數(shù)據(jù)DATA的塊大小，并且連續(xù)分配用于數(shù)據(jù)DATA的緩沖存儲器1330的對應(yīng)區(qū)域。緩沖管理器1310可以接收關(guān)于輸入到緩沖存儲器1330的數(shù)據(jù)DATA的塊大小的信息Size_CH，并且生成用于控制緩沖存儲器1330的寫入和讀取操作的控制信號CTRL。

例如，緩沖管理器1310可以在數(shù)據(jù)DATA之中，將具有對應(yīng)于其存儲容量的塊大小的第一數(shù)據(jù)，分配給緩沖存儲器1330，并且控制對于第一數(shù)據(jù)的寫入/讀取操作。當(dāng)完成用于第一數(shù)據(jù)的寫入/讀取操作時，在剩余數(shù)據(jù)之中，緩沖管理器1310將具有對應(yīng)于其存儲容量的塊大小的第二數(shù)據(jù)，再分配給緩沖存儲器1330，并且控制對于第二數(shù)據(jù)的寫入/讀取操作。緩沖管理器可以重復(fù)再分配剩余數(shù)據(jù)并且控制對于再分配數(shù)據(jù)的寫入/讀取操作的操作，直到包括在犧牲塊中的有效頁面的所有數(shù)據(jù)通過緩沖存儲器1330被復(fù)制到目標(biāo)塊中。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的緩沖管理器1310可以包括控制邏輯1350和寄存器1370。控制邏輯1350可以檢查數(shù)據(jù)DATA的塊大小，并且分配用于數(shù)據(jù)DATA的緩沖存儲器1330的對應(yīng)區(qū)域。此外，控制邏輯1350可以控制對于緩沖存儲器1330的分配區(qū)域的寫入/讀取操作。寄存器1370可以接收并且存儲控制邏輯1350的操作參數(shù)。寄存器1370可以存儲有關(guān)緩沖存儲器1330的分配區(qū)域的信息和/或有關(guān)用于分配區(qū)域的寫入/讀取操作的信息。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將參照圖14更詳細(xì)地描述緩沖存儲器1330的操作。

參照圖14，控制器130可以從多個存儲器裝置150_0至150_3選擇需要垃圾收集操作的存儲器裝置。這可以包括從選擇的存儲裝置的多個存儲塊中選擇至少一個犧牲塊?？刂破?30于是可以將至少一個犧牲塊內(nèi)的有效頁面的數(shù)據(jù)從選擇的存儲器裝置發(fā)送到緩沖存儲器1330。控制器130可以從多個存儲器裝置150_0至150_3同時選擇兩個或更多存儲器裝置，用于執(zhí)行垃圾收集操作。根據(jù)圖14的實(shí)施例，控制器130可以同時選擇例如第一和第三存儲器裝置150_0和150_2用于執(zhí)行垃圾收集操作，但是本發(fā)明并不局限于此。

根據(jù)圖14的實(shí)施例，緩沖管理器1310可以檢查分別從第一和第三存儲器裝置150_0和150_2接收的數(shù)據(jù)塊DATA0和DATA2的塊大小，并且為數(shù)據(jù)DATA0和DATA2分配緩沖存儲器1330的足夠區(qū)域。于是，可以在分配的區(qū)域上執(zhí)行用于數(shù)據(jù)DATA0/DATA2的寫入/讀取操作。此時，緩沖管理器1310可以將緩沖存儲器1330的區(qū)域連續(xù)分配給數(shù)據(jù)DATA0/DATA2，因此緩沖存儲器1330的有限存儲區(qū)域可以被第一和第三存儲器裝置150_0和150_2共用并且用于垃圾收集操作。

例如，當(dāng)如圖14所示，具有128KB的存儲容量的緩沖存儲器1330用于對第一和第三存儲器裝置150_0和150_2執(zhí)行垃圾收集操作時，存儲在第一和第三存儲器裝置150_0和150_2的有效頁面的每個中的數(shù)據(jù)可以具有96KB的大小，并且因此數(shù)據(jù)DATA0/DATA2的總和可能超過緩沖存儲器1330的存儲容量。在這種情況下，緩沖管理器1310可以為第一存儲器裝置150_0的有效頁面的數(shù)據(jù)DATA0分配緩沖存儲器1330的第一區(qū)域，并且為第三存儲器裝置150_2的有效頁面的部分?jǐn)?shù)據(jù)DATA2分配緩沖存儲器1330的剩余區(qū)域。即，由于緩沖存儲器1330的剩余區(qū)域不足夠大以同時容納數(shù)據(jù)DATA2的數(shù)據(jù)，因此控制器可以以順序方式分配數(shù)據(jù)DATA2，例如時間延遲方式。控制器130可以以首先從可以利用緩沖存儲器1330的可用區(qū)域存儲的數(shù)據(jù)開始并且隨著緩沖存儲器1330的更多區(qū)域變成可用的，繼續(xù)剩余數(shù)據(jù)的順序方式分配DATA2。

緩沖管理器1310可以控制對于緩沖存儲器1330的一個以上分配區(qū)域的寫入/讀取操作。當(dāng)完成對于一個以上分配區(qū)域的寫入/讀取操作時或者當(dāng)執(zhí)行對于一個以上分配區(qū)域的垃圾收集操作時，緩沖管理器1310可以對于第三存儲器裝置150_2的有效頁面的數(shù)據(jù)DATA2的剩余部分和新輸入的數(shù)據(jù)DATAn再分配緩沖存儲器1330的區(qū)域，并且控制對于再分配區(qū)域的寫入/讀取操作。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在垃圾收集操作期間，多個存儲器裝置在共用具有最小型存儲容量的緩沖存儲器的同時復(fù)制有效頁面的數(shù)據(jù)。因此，可以有效設(shè)計(jì)存儲器系統(tǒng)的布局，而無需用于每個存儲器裝置或者每個通道的附加存儲空間。因此，可以減少包括多個存儲器裝置的存儲器系統(tǒng)的空間/區(qū)域。

此外，為共用緩沖存儲器分配數(shù)據(jù)以及寫入和讀取分配的數(shù)據(jù)的操作可以通過緩沖管理器被控制。即，由于緩沖管理器檢查數(shù)據(jù)處理操作是否完成并且確保數(shù)據(jù)的完整，因此固件不需要通過數(shù)據(jù)描述符分別檢查數(shù)據(jù)處理，同時處理命令。因此，由于固件可以僅將必要的命令傳送到存儲器裝置而無需檢查數(shù)據(jù)處理操作是否完成，因此可以減少控制器的負(fù)載，并且因此可以提高存儲器系統(tǒng)的性能。

盡管為了說明的目的已經(jīng)描述了各種實(shí)施例，但是對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，在不背離權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變和修改。