用以修整三維與非門閃存的控制晶體管的系統(tǒng)與方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是有關于一種三維與非門(NAND)閃存，且特別是有關于一種調(diào)整控制晶體管的閾值電壓的系統(tǒng)與方法，以在存儲器陣列的操作期間有較佳的效能。
【背景技術】
[0002]與非門(NAND)閃存為一非易失性存儲器且被廣泛地應用于包括移動電話、數(shù)字相機以及固態(tài)硬盤(solid-state hard drives)中。與非門閃存的高儲存密度,尤其和或非門(NOR)閃存相比，具有相當大的市場滲透率。這樣的儲存密度是部分由于串聯(lián)存儲單元串行于一接地線(ground line)與位線之間而達成,可降低需要的金屬接點(metalcontacts)數(shù)量。這些串行由于其與與非門柵極的相似性而一般被稱為「串行」。串行中的每一存儲單元可通過存儲單元與相鄰的其他的串行分享的字線取得地址。在過去，與非門閃存已由一二維(平面)陣列實現(xiàn)，此二維平面是由字線與位線所定義，字線與位線彼此垂直交叉，存儲單元是形成于交叉點。
[0003]串行布局已更進一步發(fā)展，以達到具有更大的儲存密度。這樣的努力導致三維與非門閃存的發(fā)展，存儲單元是垂直疊層于彼此的頂部。
[0004]圖1繪示一三維與非門閃存以及使用多種晶體管控制的示意圖。此圖中繪示四頁150、151、152、153 (頁O至頁3)，包含八個串行110。每個串行110包括多個存儲單元，例如是存儲單元112。每個存儲單元可使用位線140、141 (BL。與BL1)至少其中之一、串行選擇線130、131、132、133 (SSL。至 SSL3)至少其中之一與字線 120、121、120n (WL。至 WLn)至少其中之一提供地址。位線140、141可連接存儲平面190、191，存儲平面190、191是位于陣列結構中的不同深度，使與不同位線相關的存儲平面在一 Z方向184上可疊層于彼此的頂部。在圖1的實施例中，位線140 (BL0)存取平面190 (平面O)，而位線141 (BL1)存取平面191 (平面I)，平面191在平面190之上。此外，位線140、141可被提供于陣列結構的相對側(cè)。
[0005]串行選擇線130、131、132、133可連接串行選擇晶體管135，串行選擇晶體管135形成于串行選擇結構中，位于陣列結構的相對側(cè)。這些串行選擇晶體管連接陣列結構于芯片上感測電路(on-chip sense circuitry)(未繪示)，感測電路附接于每一位線140、141。每一頁可與一特定串行選擇線相關。如圖所示，頁150(頁O)可通過串行選擇線130存取，頁151 (頁I)可通過串行選擇線131存取，頁152 (頁2)可通過串行選擇線132存取，頁153(頁3)可通過串行選擇線133存取。如此可使串行選擇線訊號傳送于一特定串行選擇線，以選擇存儲單元的一特定頁(例如是一疊層)，有效地設定一「X」坐標于一 X方向180。應注意的是，每一頁可具有多個串行110，且每個串行110可具有一相關的串行選擇晶體管135。
[0006]連接于偶數(shù)頁150、152的串行選擇晶體管135可形成一第一串行選擇結構于陣列的一側(cè)，且連接于奇數(shù)頁151、153的串行選擇晶體管135可形成一第二串行選擇結構于陣列的相對另一側(cè)。
[0007]字線120、121、120n可連接于存儲單元的柵極。因此，一字線訊號可于一選定的串行中提供一特定存儲單元地址，因而設定一「y」坐標于一 Y方向182。
[0008]因此，三維與非門快閃陣列中的每個存儲單元可有效地透過「X」、「y」與「z」坐標尋址。更具體地說，存儲單元可透過控制在線的訊號尋址，因而可尋址以進行讀取、編程與擦除操作。舉例來說，存儲單元112可由串行選擇線133、字線120η與位線140傳送與/或接收訊號而尋址。未選擇在線的控制訊號可額外地被要求以產(chǎn)生特定操作。
[0009]接地選擇線160、161 (GSL (偶數(shù))與GSL (奇數(shù)))及共享源極線(CSL) 170、171可提供另外的可控制性，如下列關于圖2所述。請回頭參閱圖1，在某些實施例中，共享源極線170、171是連接在一起。
[0010]應注意的是，在相鄰的頁中串行的方向是于「位線端至源極線端」與「源極線端至位線端」之間交替，造成(將陣列連接至位線的)串行選擇結構與共享源極線的位置實際上于偶數(shù)頁與奇數(shù)頁之間交替。舉例來說，在偶數(shù)頁150、152上，字線120 (WL。)為最靠近共享源極線170的字線。然而，在奇數(shù)頁151、153上，同樣的字線120為離共享源極線171最遠的字線。相關的美國專利編號8，503，213提供此布局更詳細的說明及此布局的緣由，并在此作為參考。
[0011]如圖1所示，字線的數(shù)量可基于設計考慮而改變。雖然圖1中繪示四個頁與兩條位線，但頁數(shù)與位線的數(shù)量也可基于設計考慮而改變。
[0012]圖2繪示在圖1中所示的陣列結構的一偶數(shù)頁中的兩條串行的示意圖。某些元件符號是重復使用于類似的結構，且將不再作描述。串行202在y方向182上延伸且連接至位線140 (BL0)。串行204亦在y方向182上延伸且在z方向184上(例如是在串行202之上)與串行202產(chǎn)生偏移。因此，串行204是位于不同的平面中且連接于與此平面相關的位線141 (BL1)。串行202包括存儲單元220、222、與224，且串行204包括存儲單元221、223、與225。這些存儲單元儲存例如是數(shù)字化值(例如是位)的數(shù)據(jù)，而其他晶體管的功能是用于控制陣列結構。如圖2所示，串行202與204中的長度(例如是存儲單元的數(shù)量)可改變。
[0013]位線120是連接存儲單元220與221的柵極，位線121是連接存儲單元222與223的柵極，且位線120η是連接存儲單元224與225的柵極。柵極可以是浮動柵極或其他電荷捕捉結構，具有可改變的閾值電壓(Vt)。字線120、121、與120η可用來供應進行讀取、編程、與擦除操作的所需電壓。又，串行202與204可分別地被串行選擇晶體管230與231所選擇，串行選擇晶體管230與231皆可接收串行選擇線130上的訊號。如同上述，串行選擇晶體管230與231可分別地連接于串行202與204，且串行選擇晶體管230與231可分別地斷開串行202與204對于位線140與141的連接。接地選擇晶體管262可基于偶數(shù)接地選擇線160所接收的訊號來連接于串行202，且接地選擇晶體管262可斷開串行202對于共享源極線170的連接。類似地，接地選擇晶體管263可使用相同的訊號連接串行204，且接地選擇晶體管263可斷開串行204對于共享源極線170的連接。
[0014]串行202與204可進一步分別地取決于上接地選擇晶體管260與261，上接地選擇晶體管260與261 二者的柵極皆接收上接地選擇線(Upper Ground Select Line, UGSL) 161上的訊號。在制造期間，上接地選擇晶體管260與261可能導致在奇數(shù)頁上制造接地選擇晶體管的邊界效應(side effect)(例如是在一分裂柵(split-gate)三維與非門快閃結構中)。因此，上接地選擇線161亦可稱作為奇數(shù)接地選擇線161。偶數(shù)串行202與204是通過串行選擇晶體管230與231所控制，上接地選擇晶體管260與261不去控制偶數(shù)串行202與204。非常類似于串行選擇晶體管230與231，上接地選擇晶體管260與261可分別地連接串行202與204，且上接地選擇晶體管260與261可分別地斷開串行202與204對于位線140與141的連接。
[0015]雖然并未顯示于圖式中，奇數(shù)頁上的串行可具有類似的布局，但在Y方向182上的方向是相反。因此，位線及共享源極的位置可以交換。又，奇數(shù)接地選擇線161可連接于奇數(shù)串行的接地選擇晶體管，且偶數(shù)接地選擇線160可連接于奇數(shù)串行的上接地選擇晶體管。并且，由于奇數(shù)串行是位于不同頁，可以使用不同的串行選擇線與晶體管。相同的字線120、121、120η可連接于偶數(shù)串行與奇數(shù)串行二者，然其對于相應的串行選擇結構的相對鄰近關系可能會有所相反。
[0016]下列是關于一讀取操作的描述，說明控制晶體管(例如是串行選擇晶體管、接地選擇晶體管、與上接地選擇晶體管)的使用及重要性。若是存儲單元220欲被讀取，串行選擇線130及上接地選擇線161上的訊號應分別地超過串行選擇晶體管230及上接地選擇晶體管260的閾值電壓。如此使得位線140能夠連接于串行202，串行202包括選定的存儲單元220。又，接地選擇線160上的訊號應超過接地選擇晶體管262的閾值電壓，如此使得串行202連接于共享源極線170。一讀取電壓(read voltage)可被設置于對應于選定的存儲單元220的字線120(WL。)上，且一通路電壓(pass voltage)可被設置于其他的字線121至120n(WL1至WLn)上。僅有在存儲單元220的閾值電壓是低于特定程度(例如是O伏特)時，讀取電壓才可被選擇來讓存儲單元2