KR101844074B1 - Architecture for a 3d memory array - Google Patents
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Abstract
선택된 비트 라인에 서로 다른 바이어스 조건을 적용함으로써 어레이 내 메모리 셀들 간에 임계 전압 변화를 보상하기 위한 기술이 여기서 설명된다. 3차원 어레이 내 메모리 셀의 다양한 레벨에, 전역 비트라인을 연결하기 위한 기술이 여기서 또한 설명되며, 이는 전역 비트라인 간에 커패시턴스 차이의 최소화를 제공할 수 있다. A technique for compensating for threshold voltage variations between memory cells in an array by applying different bias conditions to selected bit lines is described herein. Techniques for connecting global bit lines to various levels of memory cells in a three-dimensional array are also described herein, which can provide a minimization of capacitance differences between global bit lines.
Description
본 발명은 3차원 어레이를 제공하기 위해 멀티 레벨의 메모리 셀이 배열되는 메모리 소자와 같이, 어레이 내에서 셀 특성의 변화가 바뀔 수 있는 고밀도 메모리 소자에 관한 것이다. The present invention relates to a high-density memory device in which changes in cell characteristics within an array can be changed, such as a memory device in which multi-level memory cells are arranged to provide a three-dimensional array.
집적 회로 내 소자의 임계 치수(CD)는 공통 셀 기술의 한계까지 축소되고 있고, 어레이들은 점점 커지고 있으며, 어레이 내 메모리 셀은 마진(margin) 감지에 영향을 미치는 방식으로 변하는 특성을 가질 수 있다. 고밀도 구현을 위한 일 경향에서, 저장 용량을 높이고 비트 당 단가를 낮추기 위해, 설계자들은 멀티 레벨의 메모리 셀을 적층하는 기술을 살펴보고 있다. 예를 들어, Lai, 외 "A Multi-Layer Stackable Thin-Film Transistor (TFT) NAND-Type Flash Memory", IEEE Int'l Electron Devices Meeting, 11-13 Dec. 2006, 및 Jung 외, "Three Dimensionally Stacked NAND Flash Memory Technology Using Stacking Single Crystal Si Layers on ILD and TANOS Structure for Beyond 30nm Node", IEEE Int'l Electron Devices Meeting, 11-13 Dec. 2006에서, 전하 트래핑 메모리 기술에 박막 트랜지스터 기술이 적용된다. The critical dimension (CD) of an element in an integrated circuit is being reduced to the limit of common cell technology, arrays are becoming larger and memory cells in the array may have characteristics that change in a way that affects marginal sensing. In a trend toward higher density implementations, designers are looking at techniques for stacking multi-level memory cells to increase storage capacity and lower the cost per bit. For example, Lai et al., "A Multi-Layer Stackable Thin-Film Transistor (TFT) NAND-Type Flash Memory", IEEE Int'l Electron Devices Meeting, 11-13 Dec. 2006, and Jung et al., "Three Dimensionally Stacked NAND Flash Memory Technology Using Stacking Single Crystal Si Layers on ILD and TANOS Structure for Beyond 30nm Node", IEEE Int'l Electron Devices Meeting, 11-13 Dec. In 2006, thin film transistor technology is applied to charge trapping memory technology.
또한, Johnson 외, "512-Mb PROM With a Three-Dimesional Array of Diode/Anti-fuse Memory Cells", IEEE J. of Solid-State Circuits, vol. 38, no. 11, Nov. 2003에 안티-퓨즈 메모리를 위해 크로스-포인트 어레이 기술이 적용되었다. Johnson의 설계에서, 멀티 레벨의 워드라인 및 비트라인이 제공되고, 교차점에서 메모리 요소들이 위치한다. 메모리 요소들은 워드라인에 연결되는 p+형 폴리실리콘 애노드와, 비트라인에 연결되는 n형 폴리실리콘 캐소드를 포함하며, 애노드 및 캐소드는 안티-퓨즈 물질에 의해 분리된다. Johnson et al., "512-Mb PROM with a Three-Dimensional Array of Diodes / Anti-fuse Memory Cells ", IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 38, no. 11, Nov. In 2003, a cross-point array technology was applied for anti-fuse memory. In Johnson's design, multi-level word lines and bit lines are provided and memory elements are located at the intersection points. The memory elements include a p + type polysilicon anode connected to the word line and an n type polysilicon cathode connected to the bit line, wherein the anode and the cathode are separated by the anti-fuse material.
3차원 어레이에서, 다양한 레벨에서 구조물의 전기적 특성 차이는 다양한 레벨에 있는 메모리 셀의 메모리 상태에 대응하는 임계 전압 변화를 포함한, 프로그래밍, 소거, 및 전하 저장의 동역학의 차이를 이끌 수 있다. 따라서, 모든 레벨에 대해 수용가능한 마진 내에서 동일한 임계 전압을 달성하기 위해, 프로그래밍 및 소거 프로세스는 어떤 방식으로 표적 셀의 레벨과 함께 변화하도록 구성되어야 한다. 이러한 변화는 메모리 셀의 내구성 문제 및 그외 다른 복잡도를 야기할 수 있다. In a three-dimensional array, differences in the electrical characteristics of the structure at various levels can lead to differences in the dynamics of programming, erasing, and charge storage, including threshold voltage changes corresponding to memory states of memory cells at various levels. Thus, in order to achieve the same threshold voltage within an acceptable margin for all levels, the programming and erasing processes must be configured to vary with the level of the target cell in some way. Such a change may cause durability problems of the memory cell and other complexity.
3차원 어레이에서, 어레이의 다양한 레벨에 액세스하는데 사용하기 위해 배열되는 전역 비트라인과 같은 액세스 라인은, 액세스 라인에 연결된 회로에 의해 맞닥뜨리는 커패시턴스 및 인덕턴스와 같은 특성이 액세스되고 있는 셀의, 어레이 내 어느 레벨인지, 등과 같은 위치에 따라 변할 수 있도록, 배치될 수 있다. 예를 들어, 전역 비트라인은 메모리 셀을 읽고 쓰는 데 사용되는 디코더 회로로 연장되는 것이 일반적이다. 다양한 레벨에 대한 수직 연결 간의 차이와, 레벨들 간의 다른 차이는 전역 비트라인 간에 커패시턴스 변화를 야기할 수 있다. 이러한 커패시턴스 변화는 읽기, 프로그램, 및 소거 작업 중 전역 비트라인 전압에 영향을 미치며, 프로그래밍된 상태와 소거된 상태 사이의 큰 읽기 마진과, 최악의 경우의 커패시턴스를 보상하기 위한 느린 감지 시간과 같은, 규약 요건을 야기할 수 있다. In a three-dimensional array, an access line, such as a global bit line, arranged for use in accessing various levels of the array may be arranged in an array of cells in which a property, such as capacitance and inductance, Which level, which position, and so on. For example, global bit lines are typically extended to decoder circuits used to read and write memory cells. Differences between vertical connections for various levels and other differences between levels can cause capacitance variations between global bit lines. This capacitance change affects the global bit line voltage during the read, program, and erase operations, and can be used to reduce the read margin, such as the large read margin between the programmed and erased states, and the slower sense time to compensate for the worst case capacitance. It can cause protocol requirements.
따라서, 어레이 내 셀 특성의 변화를 보상하는 기술을 제공하고, 레벨들 간의 차이로부터 나타나는 복잡성을 감소시키는 3차원 집적 회로 메모리를 제공하는 것이 바람직하다. Accordingly, it would be desirable to provide a three-dimensional integrated circuit memory that provides a technique to compensate for changes in cell characteristics within the array and reduces the complexity resulting from differences between levels.
선택된 비트 라인에 서로 다른 바이어스 조건을 적용함으로써 어레이 내 메모리 셀들 간에 임계 전압 변화를 보상하기 위한 기술이 여기서 설명된다. A technique for compensating for threshold voltage variations between memory cells in an array by applying different bias conditions to selected bit lines is described herein.
보상 기술은 3차원 어레이를 포함하는 메모리 구조와, 3차원 어레이를 포함하지 않는 메모리 구조에서 전개될 수 있고, 동적 셀 특성의 관리를 제공하여 임계 전압 변화를 도출한다. The compensation technique can be developed in a memory structure that includes a three-dimensional array and a memory structure that does not include a three-dimensional array, and provides management of dynamic cell characteristics to derive a threshold voltage change.
3차원 어레이에서, 어레이 내 각각의 레벨 내 비트라인, 특히, 로컬 비트라인에 서로 다른 읽기 바이어스 조건을 적용함으로써 레벨들 간의 임계 전압 변화를 보상하는 레벨-의존 읽기 작업이 설명된다. In a three-dimensional array, a level-dependent read operation is described that compensates for threshold voltage variations between levels by applying different read bias conditions to each in-level bit line, in particular, the local bit line in the array.
3차원 어레이 내 메모리 셀의 다양한 레벨에, 전역 비트라인을 포함한, 액세스 라인들을 연결하기 위한 기술이 여기서 또한 설명되며, 이는 전역 비트라인 간에 커패시턴스 차이의 최소화를 제공할 수 있다. Techniques for connecting access lines, including global bit lines, to various levels of memory cells within a three-dimensional array are also described herein, which can provide a minimization of capacitance differences between global bit lines.
도 1은 여기서 설명되는 대로 작동할 수 있는 NAND 플래시 메모리 어레이를 포함하는 집적 회로의 개략적 블록도다.
도 2는 3차원 NAND 플래시 메모리 어레이의 부분 개략도다.
도 3은 3차원 NAND 플래시 메모리 어레이의 일례의 부분 사시도다.
도 4는 하측 레벨에 메모리 셀 채널 영역을 형성하는 반도체 물질 스트립의 두께가 상측 레벨의 두께보다 큰 경우의 예를 도시한다.
도 5는 서로 다른 4개의 레벨에 다수의 프로그래밍된 메모리 셀에 대한 임계 전압의 예시적 분포를 도시한다.
도 6은 여기서 설명되는 대로 레벨-의존 읽기 작업을 실행하기 위한 작동 시퀀스의 순서도다.
도 7은 선택된 메모리 셀 상에서 레벨-의존 읽기 작업을 실행하는데 사용하기 적합한 회로의 개략도다.
도 8은 레벨-의존 읽기 작업을 실행하기 위해 도 7에 도시되는 회로를 작동하기 위한 예시적인 타이밍도다.
도 9는 복수의 레벨의 메모리 셀을 갖는 복수의 블록에 대한 전역 비트라인의 연결의 예시적 레이아웃 모습을 도시한다.
도 10, 11, 12, 13은 도 9에 도시되는 구조물의 수직 커넥터의 단면도를 도시한다.
도 14는 메모리 셀의 복수의 레벨에 각각 연결되는 전역 비트라인을 갖는 3차원 메모리 어레이를 포함하는 집적 회로의 단순한 블록도다.
도 15는 일 디코딩 구조에서 페이지 버퍼에 전역 비트라인이 연결되는 방식을 도시하는 개략도다.
도 16은 메모리 셀의 복수의 레벨에 각각 연결되는 전역 비트라인을 갖는 3차원 NAND 플래시 메모리 어레이 구조의 사시도다.
도 17은 도 16에 도시되는 구조로 배열되는 메모리 셀들을 갖는 복수의 멀티레벨 블록에 대한 전역 비트라인의 연결의 예시적 레이아웃 화면을 도시한다. 1 is a schematic block diagram of an integrated circuit including a NAND flash memory array that can operate as described herein.
2 is a partial schematic diagram of a three-dimensional NAND flash memory array.
3 is a partial perspective view of an example of a three-dimensional NAND flash memory array.
Fig. 4 shows an example in which the thickness of the semiconductor material strip forming the memory cell channel region at the lower level is greater than the thickness at the upper level.
Figure 5 illustrates an exemplary distribution of threshold voltages for a number of programmed memory cells at four different levels.
6 is a sequence of operational sequences for performing a level-dependent read operation as described herein.
Figure 7 is a schematic diagram of a circuit suitable for use in performing a level-dependent read operation on a selected memory cell.
Figure 8 is an exemplary timing diagram for operating the circuit shown in Figure 7 to perform a level-dependent read operation.
Figure 9 shows an exemplary layout of connections of global bit lines for a plurality of blocks having a plurality of levels of memory cells.
Figs. 10, 11, 12 and 13 show cross-sectional views of the vertical connector of the structure shown in Fig.
14 is a simplified block diagram of an integrated circuit including a three-dimensional memory array having global bit lines each coupled to a plurality of levels of memory cells.
15 is a schematic diagram showing a manner in which global bit lines are connected to a page buffer in one decoding structure.
16 is a perspective view of a three-dimensional NAND flash memory array structure having global bit lines each connected to a plurality of levels of memory cells.
17 shows an exemplary layout screen of connections of global bit lines for a plurality of multilevel blocks having memory cells arranged in the structure shown in FIG.
선택된 비트라인에 서로 다른 바이어스 조건을 적용함으로써 어레이 내 메모리 셀들 간에 임계 전압 변화를 보상하기 위한 기술이 여기서 설명된다. A technique for compensating for threshold voltage variations between memory cells in an array by applying different bias conditions to selected bit lines is described herein.
보상 기술은 3차원 어레이를 포함한 메모리 구조에서 전개될 수 있고, 3차원 어레이를 포함하지 않는 메모리 구조에도 적용될 수 있어서, 임계 전압 변화를 야기하는 동적 셀 특성의 관리를 제공할 수 있다. The compensation technique can be deployed in a memory structure including a three-dimensional array and also in a memory structure that does not include a three-dimensional array, thereby providing management of dynamic cell characteristics causing a threshold voltage change.
여기서 설명되는 집적 회로 소자는 메모리 어레이 및 바이어스 회로를 포함한다. 바이어스 회로는, 읽기 작업 중 또는 셀 상의 다른 작업 중 선택된 메모리 셀에 대한 비트라인에 서로 다른 바이어스 조건을 적용함으로써, 메모리 어레이의 물리적 구조 내에 선택된 메모리 셀의 위치와 상관되는 임계 전압의 변화를 보상하고, 임계 전압은 어레이 내 메모리 셀의 메모리 상태에 대응한다. 3차원 어레이 내 메모리 셀의 레벨 또는 평면과 상관된 변화와 같은, 메모리 어레이의 물리적 배열 내 선택된 메모리 셀의 위치와 상관된 임계 전압의 변화는, 셀 당 2비트 이상을 저장하기 위해 복수의 임계 레벨을 구축하도록 유도되는 임계 전압의 변화와 구별되어야 한다. The integrated circuit elements described herein include a memory array and a bias circuit. The bias circuit compensates for a change in the threshold voltage that is correlated with the location of the selected memory cell in the physical structure of the memory array by applying different bias conditions to the bit line for the selected memory cell during the read operation or during other operations on the cell , The threshold voltage corresponds to the memory state of the memory cell in the array. The change in threshold voltage correlated with the location of a selected memory cell in the physical array of memory arrays, such as a change in level or plane of a memory cell in a three-dimensional array, may result in a plurality of threshold levels Which is induced to build the threshold voltage.
서로 다른 바이어스 조건은 페이지 액세스 중과 같이 복수의 비트라인에 동시에 인가될 수 있고, 페이지 내 셀들은 어레이 내 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 바이어스 조건은, 페이지 읽기 중과 같이, 단일한 읽기 명령에 따라 복수의 메모리 셀로부터 데이터를 제공하는 읽기 액세스 중 시간 상 겹쳐지도록 인가될 경우, 본 설명의 목적을 위해 "동시에" 인가된다. Different bias conditions may be applied simultaneously to a plurality of bit lines, such as during page access, and cells in a page may be placed at different locations within the array. Bias conditions are applied "simultaneously" for the purposes of this description if they are allowed to overlap in time during a read access that provides data from a plurality of memory cells in accordance with a single read command, such as during a page read.
3차원 어레이에서, 어레이의 각각의 레벨의 로컬 비트라인에 서로 다른 읽기 바이어스 조건을 적용함으로써 레벨들 간에 임계 전압 변화를 보상하는 레벨-의존 읽기 작업이 설명된다. 레벨-의존 읽기 작업은 서로 다른 워드라인 WL 전압의 인가없이, 또는, 이를 허용하는 어레이 구조에서 WL 전압의 변화와 조합하여, 전개될 수 있다. In a three-dimensional array, a level-dependent read operation is described that compensates for threshold voltage variations between levels by applying different read bias conditions to the local bit lines at each level of the array. The level-dependent read operation may be deployed in combination with a change in WL voltage in an array structure that allows or allows the application of different word line WL voltages.
여기서 설명되는 집적 회로는 메모리 셀의 복수의 레벨을 포함하는 메모리 어레이를 포함한다. 복수의 레벨들의 레벨은 로컬 비트라인과, 로컬 비트라인에 연결되는 메모리 셀을 포함한다. 전역 비트라인은 어레이 내 로컬 비트라인의 대응 세트에 연결된다. 집적 회로는 메모리 어레이 내 메모리 셀을 선택하기 위한 디코딩 회로를 포함한다. 집적 회로는 선택된 바이어스 전압을 제공하기 위해 전역 비트라인에 연결되는 바이어스 회로를 더 포함한다. 바이어스 회로는 제어 신호에 따라, 선택된 메모리 셀에 대응하는 전역 비트라인을 위한 바이어스 전압을 선택한다.The integrated circuit described herein includes a memory array including a plurality of levels of memory cells. The levels of the plurality of levels include a local bit line and a memory cell coupled to the local bit line. The global bit lines are connected to the corresponding set of local bit lines in the array. The integrated circuit includes a decoding circuit for selecting a memory cell in the memory array. The integrated circuit further includes a bias circuit coupled to the global bit line to provide the selected bias voltage. The bias circuit selects a bias voltage for the global bit line corresponding to the selected memory cell in accordance with the control signal.
전역 비트라인 간에 커패시턴스 차이를 최소화시키기 위해 제공될 수 있는 3차원 어레이 내 메모리 셀의 다양한 레벨에 전역 비트라인을 연결하기 위한 기술이 여기서 또한 설명된다. 일 형태에서, 다양한 레벨에 대한 커넥터는, 전역 비트라인 각각에 연결되는 레벨의 레벨 인덱스의 통계 함수(가령, 합, 평균, 등)이 상수로 동일하도록, 전역 비트라인 상에 배열된다. A technique for connecting global bit lines to various levels of memory cells in a three-dimensional array that may be provided to minimize capacitance differences between global bit lines is also described herein. In one form, the connectors for the various levels are arranged on the global bit lines such that the statistical functions (e.g. sum, average, etc.) of the level indexes of the levels connected to each of the global bit lines are constant.
여기서 설명되는 집적 회로는 복수의 블록을 포함한다. 복수의 블록 내 블록들은 복수의 레벨 L(z)을 포함한다. 복수의 레벨의 레벨 L(z)은, 어레이 내 대응 메모리 셀에 연결되는, 로우(row)를 따라 복수의 워드라인과, 칼럼을 따라 복수의 로컬 비트라인을 갖는 메모리 셀의 2차원 어레이를 각자 포함한다. 집적 회로는 복수의 전역 비트라인을 더 포함한다. 복수의 전역 비트라인 내 전역 비트라인들은 복수의 커넥터를 포함한다. 주어진 전역 비트라인에 연결되는 복수의 커넥터 내 커넥터들은 복수의 블록 내 대응 로컬 비트라인에 연결된다. 여기서 설명되는 실시예에서, 주어진 전역 비트라인 상에는, 복수의 블록 중 하나 내 대응 로컬 비트라인이 복수의 블록 중 다른 하나의 대응 로컬 비트라인과는 다른 레벨 L(z) 상에 놓인다. 동일한 전역 비트라인을 따라 서로 다른 블록 내 서로 다른 레벨에 상기 전역 비트라인을 연결함으로써, 전역 비트라인의 커패시턴스가 조정될 수 있다. 또한, 메모리 셀의 복수의 블록을 공유하는 한 세트의 전역 비트라인에 이러한 설계 기법을 적용함으로써, 상기 한 세트의 전역 비트라인의 각각의 부재의 커패시턴스가 동일한 값에 가까워질 수 있다. 바이어스 회로는, 선택된 메모리 셀의 레벨 L(z)에 기초하여, 선택된 메모리 셀의 메모리 상태에 대응하는 임계 전압의 변화를 보상하는 복수의 전역 비트라인에 연결될 수 있다. The integrated circuit described herein includes a plurality of blocks. The plurality of blocks within the block includes a plurality of levels L (z). The plurality of levels of level L (z) are connected to the corresponding memory cells in the array by a plurality of word lines along a row and a two-dimensional array of memory cells with a plurality of local bit lines along the column, . The integrated circuit further includes a plurality of global bit lines. The global bit lines in the plurality of global bit lines include a plurality of connectors. Connectors in a plurality of connectors connected to a given global bit line are connected to corresponding local bit lines in a plurality of blocks. In the embodiment described herein, on a given global bit line, a corresponding local bit line in one of the plurality of blocks lies on a level L (z) different from the corresponding one of the plurality of blocks in the local bit line. By connecting the global bit lines to different levels within different blocks along the same global bit line, the capacitance of the global bit lines can be adjusted. In addition, by applying this design scheme to a set of global bit lines sharing a plurality of blocks of memory cells, the capacitance of each member of the set of global bit lines can approach the same value. The bias circuit may be coupled to a plurality of global bit lines that compensate for a change in the threshold voltage corresponding to the memory state of the selected memory cell based on the level L (z) of the selected memory cell.
본 발명의 실시예의 상세한 설명이 도 1-17을 참조하여 제공된다. A detailed description of an embodiment of the present invention is provided with reference to Figs. 1-17.
도 1은 여기서 설명되는 바와 같이 작동할 수 있는 NAND 플래시 메모리 어레이(160)를 포함하는 집적 회로(175)의 간단한 블록도다. 일부 실시예에서, 어레이(160)는 멀티 레벨의 셀을 포함할 수 있다. 로우 디코더(161)는 메모이 어레이(160) 내 로우를 따라 배열되는 복수의 워드라인(162)에 연결된다. 블록(166)의 칼럼 디코더는 본 예에서 데이터 버스(167)를 통해 한 세트의 페이지 버퍼(163)에 연결된다. 전역 비트라인(164)은 메모리 어레이(160) 내 칼럼을 따라 배열되는 로컬 비트라인(도시되지 않음)에 연결된다. 버스(165) 상에서 칼럼 디코더(블록(166)) 및 로우 디코더(블록(161))에 어드레스가 공급된다. 범용 프로세서 또는 전용 애플리케이션 회로, 또는 어레이(160)에 의해 지원되는 시스템-온-칩 기능을 제공하는 모듈들의 조합과 같은, 집적 회로 상의 다른 회로(174)(가령, 입/출력 포트 포함)로부터 데이터-인 라인(173)을 통해 데이터가 공급된다. 라인(173)을 통해 입/출력 포트에, 또는, 집적 회로(175) 내부 또는 외부의 다른 데이터 수신지에, 데이터가 공급된다. Figure 1 is a simplified block diagram of an
상태 머신(169)으로 본 예에서 구현되는 컨트롤러는 여기서 설명되는 다양한 작동을 수행하기 위해 블록(168)의 전압 공급원을 통해 발생되거나 제공되는 바이어스 배열 공급 전압의 인가를 제어하기 위한 신호를 제공한다. 이러한 작동은, 어레이(160)의 각각의 레벨에 대해 서로 다른 읽기 바이어스 조건을 갖는, 소거, 프로그램, 및 레벨-의존 읽기를 포함한다. 컨트롤러는 당 분야에 잘 알려진 바와 같이 전용 로직 회로를 이용하여 구현될 수 있다. 대안의 실시예에서, 컨트롤러는 범용 프로세서를 포함하고, 이는 동일한 집적 회로 상에 구현되어 장치의 작동을 제어하기 위해 컴퓨터 프로그램을 실행한다. 또 다른 실시예에서, 전용 로직 회로 및 범용 프로세서의 조합을 이용하여 컨트롤러를 구현한다. The controller implemented in this example as the
명료성을 위해, 여기서 "프로그램"(program)이라는 용어는 메모리 셀의 임계 전압을 증가시키는 작업을 의미한다. 프로그래밍된 메모리 셀에 저장된 데이터는 "0" 또는 "1"로 표현될 수 있다. 여기서 "소거"(erase)라는 용어는 메모리 셀의 임계 전압을 감소시키는 작업을 의미한다. 소거 메모리 셀에 저장된 데이터는 프로그래밍된 상태의 역으로, "1" 또는 "0"으로, 표현될 수 있다. 또한, 밀티비트 셀은 다양한 임계 레벨로 프로그래밍될 수 있고, 단일한 최저 임계 레벨 또는 최고 임계 레벨로 소거될 수 있다. 더욱이, 여기서 "쓰기"(write)라는 용어는 메모리 셀의 임계 전압을 변화시키는 작업을 말하며, 프로그램 및 소거를 모두 포괄하는 의도를 갖는다. For the sake of clarity, the term "program " herein refers to the operation of increasing the threshold voltage of a memory cell. Data stored in the programmed memory cell may be represented by "0" or "1 ". Herein, the term "erase " refers to a task of reducing the threshold voltage of a memory cell. Data stored in the erase memory cell can be represented by "1" or "0 ", in contrast to the programmed state. In addition, the mild bit cell can be programmed to various threshold levels and can be erased to a single lowest threshold level or a highest threshold level. Furthermore, the term "write " as used herein refers to the operation of changing the threshold voltage of a memory cell, and has the intention to cover both programming and erasing.
도 2는 도 1의 경우와 유사한 장치에 이용가능한 3차원 NAND 플래시 메모리 어레이의 일부분의 개략도다. 본 예에서, 메모리 셀의 3개의 레벨이 도시되며, 이는 여러 개의 레벨을 포함할 수 있는 메모리 셀의 블록을 나타낸다. 2 is a schematic diagram of a portion of a three-dimensional NAND flash memory array that may be used in an apparatus similar to that of FIG. In this example, three levels of memory cells are shown, which represent blocks of memory cells that may contain multiple levels.
워드라인 WLn -1, WLn, WLn +1을 포함하는 복수의 워드라인이 제 1 방향을 따라 평행하게 연장된다. 워드라인은 로우 디코더(261)와 전기적으로 연결된다. 워드라인은 메모리 셀의 게이트에 연결되며, 게이트는 직렬로 NAND 스트링으로 배열된다. 워드라인 WLn은 워드라인을 나타낸다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 워드라인 WLn은 워드라인 WLn 아래에 놓인 다양한 레벨 각각의 메모리 셀의 게이트에 수직으로 연결된다. Word line WL n -1, a plurality of word lines WL including a n, n +1 WL extend in parallel along a first direction. The word line is electrically connected to the
복수의 로컬 비트라인이 칼럼을 따라 배열되어 메모리 어레이의 다양한 레벨에 NAND 스트링을 형성한다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 어레이는 제 3 레벨 상에 로컬 비트라인 BL31과, 제 2 레벨 상에 로컬 비트라인 BL21과, 제 1 레벨 상에 로컬 비트라인 BL11을 포함한다. A plurality of local bit lines are arranged along the columns to form NAND strings at various levels of the memory array. As shown in FIG. 2, the array includes a local bit line BL 31 on a third level, a local bit line BL 21 on a second level, and a local bit line BL 11 on a first level.
메모리 셀은 대응 워드라인과 대응 로컬 비트라인 사이에 유전 전하 트래핑 구조를 갖는다. 본 도해에서, 단순함을 위해 NAND 스트링에 3개의 메모리 셀이 존재한다. 예를 들어, 제 3 레벨 상에서 로컬 비트라인 BL31에 의해 형성되는 하나의 NAND 스트링은 메모리 셀(220, 222, 224)을 포함한다. 전형적인 구현예에서, NAND 스트링은 16개, 32개, 또는 그 이상의 메모리 셀을 포함할 수 있다. The memory cell has a dielectric charge trapping structure between the corresponding word line and the corresponding local bit line. In the illustration, there are three memory cells in the NAND string for simplicity. For example, one NAND string formed by a local bit line BL 31 on a third level includes
스트링 선택 라인 SSLn -1, SSLn, SSLn +1을 포함하는 복수의 스트링 선택 라인이 그룹 디코더(258)(로우 디코더(261)의 일부분일 수 있음)와 전기적으로 연결된다. 스트링 선택 라인은 메모리 셀 NAND 스트링의 제 1 단부에 배열되는 스트링 선택 트랜지스터의 게이트에 연결된다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 각각의 스트링 선택 라인은 다양한 레벨 각각에서 스트링 선택 트랜지스터의 칼럼의 게이트에 수직으로 연결된다. 예를 들어, 스트링 선택 라인 SSLn +1은 3개의 레벨의 스트링 선택 트랜지스터(210, 212, 214)의 게이트에 연결된다. A plurality of string select lines, including string select lines SSL n -1 , SSL n , and SSL n +1 , are electrically coupled to the group decoder 258 (which may be part of the row decoder 261). The string selection line is connected to the gate of the string selection transistor arranged at the first end of the memory cell NAND string. As shown in FIG. 2, each string select line is connected vertically to the gate of the column of the string select transistor at each of the various levels. For example, the string selection line SSL n +1 is connected to the gates of the three levels of
특정 레벨 상의 로컬 비트라인은 대응 스트링 선택 트랜지스터에 의해 특정 레벨 상의 연장부에 선택적으로 연결된다. 예를 들어, 제 3 레벨 상의 로컬 비트라인은 상기 레벨의 대응 스트링 선택 트랜지스터에 의해 연장부(240)에 선택적으로 연결된다. 마찬가지로, 제 2 레벨 상의 로컬 비트라인은 연장부(242)에 선택적으로 연결되고, 제 1 레벨 상의 로컬 비트라인은 연장부(244)에 선택적으로 연결된다. Local bit lines on a particular level are selectively connected to extensions on a particular level by corresponding string select transistors. For example, the local bit line on the third level is selectively connected to the
각각의 레벨 상의 연장부는 대응 전역 비트라인에 연결되는 수직 커넥터와 접촉하기 위한 대응 접촉 패드를 포함한다. 예를 들어, 제 3 레벨의 연장부(240)는 접촉 패드(230) 및 수직 커넥터(200)를 통해 전역 비트라인 GBLn -1에 연결된다. 제 2 레벨 상의 연장부(242)는 전역 패드(232) 및 수직 커넥터(202)를 통해 전역 비트라인 GBLn에 연결된다. 제 1 레벨 상의 연장부(244)는 전역 비트라인 GBLn +1에 연결된다. The extension on each level includes a corresponding contact pad for contacting a vertical connector connected to a corresponding global bit line. For example,
전역 비트라인 GBLn -1, GBLn, GBLn +1은 어레이 내 추가적인 블록(도시되지 않음)에 연결되고, 페이지 버퍼(263)까지 연장된다. 이러한 방식으로, 3차원 디코딩 네트워크가 구축되고, 선택된 메모리 셀의 페이지에, 하나의 워드라인, 비트라인 전부 또는 일부, 그리고 하나의 스트링 선택 라인을 이용하여 액세스한다. The global bit lines GBL n -1 , GBL n , and GBL n +1 are connected to additional blocks (not shown) in the array and extend to the
블록 선택 트랜지스터가 NAND 스트링의 제 2 단부에 배열된다. 예를 들어, 블록 선택 트랜지스터(260)는 메모리 셀(220, 222, 224)에 의해 형성되는 NAND 스트링의 제 2 단부에 배열된다. 접지 선택 라인 GSL은 블록 선택 트랜지스터의 게이트에 연결된다. 접지 선택 라인 GSL은 로우 디코더(261)와 전기적으로 연결되어, 여기서 설명되는 작업 중 바이어스 전압을 수신한다. A block select transistor is arranged at the second end of the NAND string. For example, the block
블록 선택 트랜지스터는, 공통 소스 라인 CSL 상에 제공되는 기준 전압에 블록 내 모든 NAND 스트링의 제 2 단부를 선택적으로 연결하는데 사용된다. 공통 소스 라인 CLS은 여기서 설명되는 작업 중 바이어스 회로(도시되지 않음)로부터 바이어스 전압을 수신한다. 여기서 설명되는 일부 작업에서, CSL은 접지에 또는 접지 근처에 있는 종래의 "소스" 역할보다는 NAND 스트링의 대향 단부에 연결되는 비트라인의 전압보다 높은 기준 전압으로 바이어스된다. The block select transistor is used to selectively connect the second end of all the NAND strings in the block to the reference voltage provided on the common source line CSL. The common source line CLS receives the bias voltage from a bias circuit (not shown) during the operation described herein. In some operations described herein, the CSL is biased to a reference voltage that is higher than the voltage of the bit line that is connected to the opposite end of the NAND string, rather than to the conventional "source" role at or near ground.
도 3은 선택된 셀의 레벨과 상관된 임계 전압의 변화를 보상하기 위해, 읽기 작업 중 레벨-의존 바이어스를 인가할 수 있는 3차원 NAND 플래시 메모리 어레이의 일례의 부분 사시도다. 도 3에서, 3차원 어레이를 구성하는 워드라인 및 비트라인의 모습을 보여주기 위해 충전 물질이 제거되어 있다. 3 is an example partial perspective view of a three-dimensional NAND flash memory array capable of applying a level-dependent bias during a read operation to compensate for a change in the threshold voltage correlated with the level of the selected cell. In Fig. 3, the filling material is removed to show the appearance of the word lines and bit lines constituting the three-dimensional array.
메모리 어레이는 아래의 반도체 또는 다른 구조물(도시되지 않음) 위의 절연층(310) 상에 형성된다. 메모리 어레이는 로우 디코더에 대한 연결을 위해 배열되고, 워드라인 WL1, WL2로 작용하는, 복수의 전도 라인(325-1, 325-2)을 포함한다. 전도 라인(325-1, 325-2)의 상부 표면 상에 실리사이드 층이 형성될 수 있다. The memory array is formed on the insulating
전도 라인(325-1, 325-2)은 다양한 레벨에서 로컬 비트라인으로 작용하는 반도체 물질 스트립과 공형이다. 예를 들어, 반도체 물질 스트립(312)은 제 3 레벨의 로컬 비트라인으로 작용하고, 반도체 물질 스트립(313)은 제 2 레벨의 로컬 비트라인으로 작용하며, 반도체 물질 스트립(314)은 제 1 레벨의 로컬 비트라인으로 작용한다. 반도체 물질 스트립은 절연층(도시되지 않음)에 의해 분리된다. Conduction lines 325-1 and 325-2 are coplanar with semiconductor material strips that act as local bit lines at various levels. For example,
반도체 물질 스트립은 p형 반도체 물질일 수 있다. 전도 라인(325-1, 325-2)은 동일한 또는 서로 다른 전도도 타입을 갖는 반도체 물질일 수도 있고, 이와 다른 전도성의 워드라인 물질일 수도 있다. 예를 들어, 반도체 물질 스트립은 p형 폴리실리콘 또는 p형 단결정 실리콘을 이용하여 제조될 수 있고, 전도 라인(325-1, 325-2)은 비교적 강하게 도핑된 p+형 폴리실리콘을 이용하여 제조될 수 있다. The semiconductor material strip may be a p-type semiconductor material. Conduction lines 325-1 and 325-2 may be semiconductor materials having the same or different conductivity types, or may be other conductive word line materials. For example, semiconductor material strips may be fabricated using p-type polysilicon or p-type single crystal silicon, and conduction lines 325-1 and 325-2 may be fabricated using relatively heavily doped p + -type polysilicon .
대안으로서, 반도체 물질 스트립이 n형 반도체 물질일 수 있다. 전도 라인(325-1, 325-2)은 동일한 또는 서로 다른 전도도 타입을 갖는 반도체 물질일 수 있다. 이러한 n형 스트립 배열은 매립 채널, 공핍 모드 전하 트래핑 메모리 셀로 귀결된다. 예를 들어, 반도체 물질 스트립은 n형 폴리실리콘 또는 n형 단결정 실리콘을 이용하여 제조될 수 있고, 전도 라인(325-1, 325-2)은 강하게 도핑된 p+형 폴리실리콘을 이용하여 제조될 수 있다. n형 반도체 물질 스트립의 전형적인 도핑 농도는 약 1018/cm3일 수 있고, 이용가능한 실시예의 범위는 대략 1017/cm3 내지 1019/cm3 사이이다. n형 반도체 물질 스트립의 이용은 NAND 스트링을 따라 전도도를 개선시키기 위해 정션없는 실시예에 특히 유용할 수 있고, 따라서, 높은 읽기 전류를 가능하게 할 수 있다. Alternatively, the semiconductor material strip may be an n-type semiconductor material. Conduction lines 325-1 and 325-2 may be semiconductor materials having the same or different conductivity types. This n-type strip array results in a buried channel, depletion mode charge trapping memory cell. For example, semiconductor material strips may be fabricated using n-type polysilicon or n-type single crystal silicon, and conduction lines 325-1 and 325-2 may be fabricated using heavily doped p + -type polysilicon have. A typical doping concentration of the n-type semiconductor material strip may be about 10 18 / cm 3 , and the range of available embodiments is between about 10 17 / cm 3 and 10 19 / cm 3 . The use of n-type semiconductor material strips may be particularly useful for non-junction embodiments to improve conductivity along the NAND string, thus enabling high read currents.
메모리 셀들은, 로컬 비트라인으로 작용하는 반도체 물질 스트립과 전도 라인(325-1, 325-2) 사이에 전하 저장 구조를 갖는다. 예를 들어, 제 3 레벨의 로컬 비트라인으로 작용하는 반도체 물질 스트립(312)과 전도 라인(325-1) 사이에 메모리 셀(380)이 형성된다. 본 도해에서, 단순화를 위해 하나의 NAND 스트링에 2개의 메모리 셀이 존재한다. 여기서 설명되는 실시예에서 각각의 메모리 셀은, 전도 라인(325-1, 325-2)과 대응 반도체 물질 스트립 사이의 계면의 양 측부 상에 액티브 전하 저장 영역을 갖는 더블 게이트 전계 효과 트랜지스터다. The memory cells have a charge storage structure between the semiconductor material strip and conduction lines 325-1 and 325-2, acting as local bit lines. For example, a
본 예에서, 전하 저장 구조는 터널링층, 전하 트래핑층, 및 차단층을 포함한다. 일 실시예에서, 터널링층은 실리콘 옥사이드(O)이고, 전하 저장층은 실리콘 나이트라이드(N)이며, 차단 유전체층은 실리콘 옥사이드(O)다. 대안으로서, 메모리 셀은, 예를 들어, 실리콘 옥시나이트라이드(SixOyNz), 실리콘-풍부 나이트라이드, 실리콘-풍부 옥사이드, 나노-입자가 충전된 트래핑층, 등을 포함하는, 다른 전하 저장 구조를 포함할 수 있다. In this example, the charge storage structure comprises a tunneling layer, a charge trapping layer, and a blocking layer. In one embodiment, the tunneling layer is silicon oxide (O), the charge storage layer is silicon nitride (N), and the blocking dielectric layer is silicon oxide (O). As an alternative, the memory cell may be made of a silicon-rich nitride (Si x O y N z ), a silicon-rich nitride, a silicon-rich oxide, a trapping layer filled with nano- Charge storage structure.
일 실시예에서, 제로 바이어스 하에 역전된 "U"-형 가전자대를 형성하는 물질의 조합을 포함하는 유전 터널링층을 포함하는 밴드갭 가공(bandgap engineered) SONOS (BE-SONOS) 전하 저장 구조를 이용할 수 있다. 일 실시예에서, 복합 터널링 유전층은 홀 터널링층으로 불리는 제1층과, 대역 오프셋층으로 불리는 제 2 층과, 고립층으로 불리는 제 3 층을 포함한다. 본 실시예에서 홀 터널링층은 예를 들어 동위치 증기 발생 ISSG를 이용하여 반도체 물질 스트립의 측부 표면 상에 형성되는 실리콘 다이옥사이드를 포함하며, 증착 중 주변에 NO 첨가에 의해, 또는, 포스트 증착 NO 어닐링에 의해 선택적인 질화 과정이 진행될 수도 있다. 제 1 층의 실리콘 다이옥사이드의 두께는 20 옹스트롬 미만이고, 15 옹스트롬 또는 그 미만인 것이 바람직하다. 대표 실시예의 두께는 10옹스트롬 또는 12 옹스트롬일 수 있다. In one embodiment, a bandgap engineered SONOS (BE-SONOS) charge storage structure comprising a dielectric tunneling layer comprising a combination of materials forming a "U" -type valence band reversed under zero bias is utilized . In one embodiment, the composite tunneling dielectric layer includes a first layer, referred to as a hole tunneling layer, a second layer, referred to as a band offset layer, and a third layer, referred to as an isolated layer. The hole tunneling layer in this embodiment includes, for example, silicon dioxide formed on the side surfaces of the semiconductor material strip using co-location steam generating ISSG, and may be deposited by NO addition to the periphery during deposition, or by post deposition NO annealing A selective nitridation process may be performed. The thickness of the first layer of silicon dioxide is less than 20 angstroms, preferably less than 15 angstroms. The thickness of the representative embodiment may be 10 angstroms or 12 angstroms.
스트링 선택 라인 SSLn, SSLn +1은 메모리 셀 NAND 스트링의 제 1 단부에 스트링 선택 트랜지스터의 게이트에 연결된다. 스트링 선택 트랜지스터는 멀티레벨 스트링 선택 게이트 구조와 대응 NAND 스트링의 반도체 물질 스트립 사이에 형성된다. 예를 들어, 스트링 선택 트랜지스터(350)는 반도체 물질 스트립(312)과 스트링 선택 게이트 구조(329) 사이에 형성된다. 스트링 선택 게이트 구조(329)는 접촉 플러그(365)를 통해 스트링 선택 라인 SSLn에 연결된다. The string selection line SSL n , SSL n +1 is connected to the gate of the string selection transistor at the first end of the memory cell NAND string. A string selection transistor is formed between the multi-level string selection gate structure and the semiconductor material strip of the corresponding NAND string. For example, a
반도체 물질 스트립은 연장부에 의해 동일 레벨의 다른 반도체 물질 스트립에 선택적으로 연결된다. 예를 들어, 제 3 레벨의 반도체 물질 스트립들은 연장부(340)를 통해 서로에게 선택적으로 연결된다. 마찬가지로, 제 2 레벨의 반도체 물질 스트립들은 연장부(342)를 통해 서로 선택적으로 연결되고, 제 1 레벨의 반도체 물질 스트립들은 연장부(344)를 통해 서로 선택적으로 연결된다. The semiconductor material strip is selectively connected to another level of semiconductor material strip by an extension. For example, the third level semiconductor material strips are selectively connected to each other via
제 3 레벨의 연장부(340)는 접촉 패드(330) 및 수직 커넥터(300)를 통해 전역 비트라인 GBLn -1에 연결된다. 제 2 레벨의 연장부(342)는 접촉 패드(332) 및 수직 커넥터(302)를 통해 전역 비트라인 GBLn에 연결된다. 제 1 레벨의 연장부(344)는 전역 비트라인 GBLn +1에 연결된다. The third level of
전역 비트라인 GBLn -1, GBLn, GBLn +1은 어레이 내 추가적인 블록(도시되지 않음)에 연결되고, 페이지 버퍼(263)로 연장된다. The global bit lines GBL n -1 , GBL n , and GBL n +1 are connected to additional blocks (not shown) in the array and extend to the
블록 선택 트랜지스터들은 NAND 스트링의 제 2 단부에 배열된다. 예를 들어, 블록 선택 트랜지스터(351)는 반도체 물질 스트립(312)에 의해 형성되는 NAND 스트링의 제 2 단부에 배열된다. 접지 선택 라인 GSL으로 작용하는 게이트 구조(349)는 블록 선택 트랜지스터의 게이트에 연결된다. The block select transistors are arranged at the second end of the NAND string. For example, the block
블록 선택 트랜지스터는 NAND 스트링의 제 2 단부에 배열된다. 예를 들어, 블록 선택 트랜지스터(351)는 반도체 물질 스트립(312)에 의해 형성되는 NAND 스트링의 제 2 단부에 배열된다. 접지 선택 라인 GSL로 작용하는 게이트 구조(349)는 블록 선택 트랜지스터의 게이트에 연결된다. The block select transistor is arranged at the second end of the NAND string. For example, the block
블록 선택 트랜지스터는 블록 내 모든 NAND 스트링의 제 2 단부들을, 공통 소스 라인 CSL(370) 상에 제공되는 기준 전압에 선택적으로 연결하는데 사용된다. CSL(370)은 워드라인과 평행하게 연장된다. The block select transistor is used to selectively connect the second ends of all the NAND strings in the block to the reference voltage provided on the common
도 3에 도시되는 구조는, 예를 들어, 2011년 1월 31일자 미국특허출원 제13/018,110호에 설명된 기술을 이용하여 제작될 수 있고, 그 내용은 본 발명에 포함된다. The structure shown in FIG. 3 can be fabricated using, for example, the techniques described in U.S. Patent Application No. 13 / 018,110, filed January 31, 2011, the contents of which are incorporated herein by reference.
작동 시에, 각각의 메모리 셀은 임계 전압에 따라 데이터 값을 저장한다. 선택된 메모리 셀의 읽기 또는 쓰기는 워드라인, 비트라인, 스트링 선택 라인, 접지 선택 라인, 및 공통 소스 라인에 적정 전압을 인가함으로써 구현될 수 있다. In operation, each memory cell stores a data value according to a threshold voltage. The reading or writing of the selected memory cell may be implemented by applying an appropriate voltage to the word line, bit line, string select line, ground select line, and common source line.
프로그래밍 작업 시에, 적정 전압을 인가하여, 선택된 메모리 셀의 전하 저장층 내로 전자의 터널링을 유도할 수 있다. 프로그래밍 작업은 선택된 메모리 셀의 임계 전압을 증가시킨다. 선택된 메모리 셀은 파울러-노드하임(FN) 전자 터널링을 이용하여 프로그래밍될 수 있다. During programming, an appropriate voltage may be applied to induce electron tunneling into the charge storage layer of the selected memory cell. The programming operation increases the threshold voltage of the selected memory cell. The selected memory cell may be programmed using Fowler-Nordheim (FN) electron tunneling.
소거 작업 시에, 적정 전압을 인가하여, 선택된 메모리 셀의 전하 저장층 내로 정공 터널링을 유도하거나, 전하 저장층으로부터 전자 터널링을 유도할 수 있다. 소거 작업은 선택된 메모리 셀의 임계 전압을 감소시킨다. During the erase operation, an appropriate voltage may be applied to induce hole tunneling into the charge storage layer of the selected memory cell, or to induce electron tunneling from the charge storage layer. The erase operation reduces the threshold voltage of the selected memory cell.
읽기 작업 시에, 적정 읽기 전압을 인가하여, 선택된 메모리 셀에 흐르는 전류가 감지될 수 있다. 데이터 값은 읽기 작업 중 선택된 메모리 셀에 흐르는 전류에 기초하여 결정될 수 있다. 읽기 전압은, 읽기 작업 중 소거된 메모리 셀이 턴-온되도록(즉, 전류를 전도하도록) 그리고 프로그래밍된 메모리 셀이 오프 상태로 유지되도록(즉, 전류가 거의 또는 전혀 흐르지 않도록) 선택될 수 있다. At the time of the reading operation, a current flowing in the selected memory cell can be sensed by applying a proper reading voltage. The data value may be determined based on the current flowing in the selected memory cell during the read operation. The read voltage may be selected so that the erased memory cell is turned on (i.e., conducts current) during the read operation and the programmed memory cell remains off (i.e., little or no current flows) .
3차원 어레이에서, 레벨들 간 차이는 전하 저장 동역학의 차이를 야기하고, 다양한 레벨에 있는 메모리 셀의 메모리 상태에 대응하는 임계 전압의 변화를 야기한다. 도 4는 하측 레벨의 메모리 셀의 채널 영역을 형성하는 반도체 물질 스트립의 두께가 상측 레벨의 두께보다 큰 예를 도시한다. 채널 두께의 차이는 소자를 형성하는데 사용되는 식각 프로세스로 인해 발생할 수 있다. In a three-dimensional array, the difference between the levels causes a difference in charge storage kinetics and causes a change in the threshold voltage corresponding to the memory state of the memory cell at various levels. 4 shows an example in which the thickness of the semiconductor material strip forming the channel region of the lower level memory cell is larger than the thickness of the upper level. The difference in channel thickness can be caused by the etching process used to form the device.
메모리 셀의 각각의 레벨에 대해 동일한 프로그래밍 및 소거 작업이 이용될 경우, 채널 두께의 이러한 차이와 레벨들 간의 다른 차이는, 다양한 레벨에 있는 메모리 셀의 임계 전압의 폭넓은 분포로 나타날 수 있다. 도 5는 서로 다른 4개의 레벨에서 다수의 프로그래밍된 메모리 셀에 대한 임계 전압의 일례의 분포를 도시한다. 도 5에 도시되는 예에서, 레벨 4의 프로그래밍된 메모리 셀은 레벨 1의 프로그래밍된 메모리 셀의 분포(510)보다 일반적으로 높은 분포(500) 내의 임계 전압을 갖는다. If the same programming and erase operations are used for each level of memory cell, this difference in channel thickness and the different difference between the levels can result in a broad distribution of threshold voltages of the memory cells at various levels. Figure 5 shows an example distribution of threshold voltages for a number of programmed memory cells at four different levels. In the example shown in FIG. 5, a programmed memory cell at
따라서, 메모리 셀의 모든 레벨에 대해 특정 메모리 상태서 동일한 임계 전압을 구현하기 위해, 소정의 방식으로 선택된 메모리 셀의 레벨과 함께 변하도록 프로그래밍 및 소거 프로세스가 적응될 수 있다. 이러한 적응은 메모리 셀의 내구성 문제와, 그외 다른 복잡도의 문제를 야기할 수 있다. Thus, the programming and erasing process can be adapted to vary with the level of the selected memory cell in a predetermined manner, to implement the same threshold voltage for a particular memory state for all levels of the memory cell. This adaptation can cause problems of durability of the memory cell and other complications.
추가적으로, 각각의 레벨에 대해 동일한 읽기 작업이 이용될 경우, 다양한 레벨에 있는 메모리 셀들 간의 임계 전압 변화가 프로그래밍된 상태와 소거 상태 사이에서 읽기 마진을 감소시킨다. 읽기 마진이 좁을 경우, 복잡한 회로가 요구되고, 일기 프로세스가 느려질 수 있다. Additionally, when the same read operation is used for each level, a threshold voltage change between memory cells at various levels reduces the read margin between the programmed state and the erased state. If the reading margin is narrow, a complicated circuit is required, and the diary process may be slowed down.
폭넓은 읽기 마진을 달성하기 위한 한가지 기술은, 하측 레벨의 메모리 셀을 읽고 확인하기 위해 하측 워드라인 전압을 인가하고 상측 레벨의 메모리 셀을 읽고 확인하기 위해 상측 워드라인 전압을 인가하는 것이다. 이 기법은 도 5에서, 읽기 전압 VREAD에 대한 서로 다른 4개의 라인과, 프로그램 확인 전압 VPV에 대한 서로 다른 4개의 라인으로 나타난다. 그러나, 워드라인이 도 2 및 도 3에 도시되는 어레이 구조 내 각각의 레벨에 있는 메모리 셀에 연결되기 때문에, 선택된 메모리 셀의 레벨에 기초하여 서로 다른 워드라인 전압을 인가할 경우, 각 레벨의 메모리 셀의 동시 판독이 배제된다. One technique for achieving a wide read margin is to apply the lower word line voltage to read and verify the lower level memory cell and to apply the upper word line voltage to read and verify the upper level memory cell. This technique is shown in Figure 5 as four different lines for the read voltage V READ and four different lines for the program verify voltage V PV . However, since the word lines are connected to the memory cells at the respective levels in the array structure shown in FIGS. 2 and 3, when different word line voltages are applied based on the level of the selected memory cell, Simultaneous reading of the cell is excluded.
여기서 설명되는 레벨-의존 읽기 작업은 어레이(160)의 각각의 레벨 내 셀에 대한 액세스를 위해 비트라인에 서로 다른 읽기 바이어스 조건을 적용함으로써 임계 전압 변화를 보상하며, 따라서, 서로 다른 레벨에서 읽기 작업에 대한 비트라인 상의 전류가 서로 다른 레벨 상에 있는 메모리 셀에 대한 임계 전압이 변화하는 중에도 치밀한 분포 내에서 유지된다. 이렇게 함에 있어서, 여기서 설명되는 기술은 각각의 레벨에 대해 프로그래밍된 상태와 소거 상태 사이에서 비교적 폭넓은 읽기 마진을 유지할 수 있고, 서로 다른 읽기 워드라인 전압을 요구하지 않는다. The level-dependent read operations described herein compensate for threshold voltage changes by applying different read bias conditions to the bit lines for access to cells within each level of the
도 6은 여기서 설명되는 바와 같은 레벨-의존 읽기 작업을 실행하기 위한 작업 시퀀스(600)의 순서도다. 6 is a sequence of a
단계 610에서, 특정 어드레스에 대한 읽기 명령이 수신된다. In
단계 620에서, 어드레스는 디코더 회로에 의해 디코딩되어, 어드레스와 관련된 선택된 메모리 셀의 (3차원 실시예의 레벨과 같은) 물리적 위치를 식별한다. 디코더 회로는 어드레스에 따라, 선택된 메모리 셀의 위치를 표시하는 제어 신호를 발생시킨다. In
단계 630에서, 바이어스 회로는 제어 신호에 따라, 선택된 메모리 셀의 위치 또는 레벨에 좌우되는 전압 레벨로 선택된 메모리 셀의 비트라인을 프리차징한다. In
단계 640에서, 선택된 메모리 셀 상에서 읽기 작업이 실행되어, 저장된 데이터 값을 결정한다. 단계 650에서, 데이터가 페이지 버퍼로부터 출력된다. At
도 7은 선택된 메모리 셀(700) 상의 레벨-의존 읽기 작업을 실행하는데 사용하기 적합한 회로의 개략도다. 본 예에서, 읽기는 레벨-의존적이다. 다른 예에서, 읽기 작업은 3차원 또는 2차원 어레이의 다른 섹터 또는 세그먼트 내의 선택된 메모리 셀의 위치에 좌우될 수 있고, 이 섹터 또는 세그먼트 내의 셀들은 특정 범위 내에 있는 읽기 특성을 갖는다. FIG. 7 is a schematic diagram of a circuit suitable for use in performing a level-dependent read operation on a selected
선택된 메모리 셀(700)은 어레이의 특정 레벨 내 로컬 비트라인 BL(710)에 의해 형성되는 NAND 스트링의 일부분이다. NAND 스트링은 메모리 셀(702) 및 메모리 셀(704)을 또한 포함한다. 스트링 선택 트랜지스터(712)는 접촉 패드(714) 및 수직 커넥터(716)를 통해 전역 비트라인(720)에 비트라인(710)을 선택적으로 연결한다. 스트링 선택 트랜지스터(712)의 게이트는 스트링 선택 라인 SSL(718)에 연결된다. The selected
블록 선택 트랜지스터(706)는 공통 소스 라인 CSL(708)에 NAND 스트링의 제 2 단부를 선택적으로 연결한다. Block
전역 비트라인(720)은 전역 비트라인(720)에 대한 페이지 버퍼 회로를 통해 감지 회로(730)에 칼럼 디코더 회로(도시되지 않음)에 의해 연결된다. 신호 BLCLAMP, VBOOST, BLPWR, BLPRECHG, PBEN은, 도 8의 타이밍도를 참조하여 아래에서 설명되는 바와 같이, 프리차지 구간 및 감지 구간을 포함하는 일기 직업의 성능 및 타이밍을 제어하는데 사용되는 제어 로직(박스 750-754에 의해 개략적으로 표현됨) 및 전압 소스에 의해 제공된다. 어레이의, 특정 레벨의 선택된 셀 또는 다른 섹터나 세그먼트의 위치에 기초하여, 아래 설명되는 바와 같이 VBOOST 신호 및 BLCLAMP 신호를 생성하는데 사용하기 위한 셀 위치 정보를 제공하는 데 셀 위치 디코더(760)가 이용된다. 일부 실시예에서, 셀 위치 디코더(760)는 3차원 어레이에 대한 평면 디코딩에 사용되는 것과 동일한 회로다(도 15 참조). The
클램프 트랜지스터 M1은 전역 비트라인(720) 및 데이터라인 DLIB 사이에 연결된다. 신호 BLCLAMP는 클램프 트랜지스터 M1의 게이트에 연결된다. The clamp transistor M1 is connected between the
프리차지 트랜지스터 M2는 데이터 라인 DLIB에 연결되는 제 1 단자와, 비트라인 파워 BLPWR 신호에 연결되는 제 2 단자와, 신호 BLPRECHG에 연결되는 게이트를 갖는다. 제어가능한 전압 소스(752)는 실행 중인 제어 시퀀스에 따라 좌우되는 전압 레벨 및 타이밍에서 BLPWR 신호를 인가한다. 제어 회로(753)는 실행 중인 제어 시퀀스에 좌우되는 전압 레벨 및 타이밍에서 BLPRECHG 신호를 인가한다. The precharge transistor M2 has a first terminal connected to the data line DLIB, a second terminal connected to the bit line power BLPWR signal, and a gate connected to the signal BLPRECHG. A
신호 VBOOST는 커패시터 C1을 통해 데이터 라인 DLIB에 또한 연결된다. 제어가능한 전압 소스(751)는 실행 중인 제어 시퀀스에 좌우되는 전압 레벨 및 타이밍에서 VBOOST 신호를 인가한다. The signal VBOOST is also connected to the data line DLIB via the capacitor C1. The
이네이블 트랜지스터 M3는 데이터 라인 BLIB와 래치 기반 감지 증폭기 회로(740) 사이에 배열된다. 제어 신호 PBEN은 이네이블 트랜지스터 M3의 게이트에 연결된다. 제어 로직(754)은 실행 중인 제어 시퀀스에 좌우되는 전압 레벨 및 타이밍에서 PBEN 신호를 인가한다. The enable transistor M3 is arranged between the data line BLIB and the latch-based
도 8은 선택된 메모리 셀(700) 상에서 레벨-의존 읽기 작업을 실행하기 위해 도 7에 도시되는 회로를 작동시키기 위한 일례의 타이밍도다. 집적 회로 상의 제어 회로는 도 8에 도시되는 바와 같이, 바이어스 회로, 워드라인, 및 메모리 어레이 내 다른 회로를 제어함으로써, 읽기 작업 중 시퀀스를 야기하도록 배열된다. 8 is an exemplary timing diagram for operating the circuit shown in FIG. 7 to perform a level-dependent read operation on the selected
읽기 작업을 개시할 때, 제어 신호 BLCLAMP, VBOOST, BLPWR, BLPRECHG, PBEN이 인가되어 읽기 작업의 타이밍을 제어한다. When a read operation is started, control signals BLCLAMP, VBOOST, BLPWR, BLPRECHG, and PBEN are applied to control the timing of a read operation.
시간 구간 T0 중에, 선택되지 않은 메모리 셀(704, 702)의 게이트에 연결되는 워드라인 WL0 및 WL2은 선택되지 않은 메모리 셀(704, 702)을 턴-온시키기에 충분한 전압 값 VPASSR로 충전된다. 선택된 메모리 셀(700)의 게이트에 연결되는 워드라인 WL1은 전압 값 VREAD로 충전된다. VREAD는 소거 상태의 경우 선택된 메모리 셀(700)을 턴-온시키기에 충분하고, 프로그래밍 상태의 경우, 선택된 메모리 셀(700)을 턴-온시키기에 불충분하다(1비트 셀의 경우). 도시되는 실시예에서, 전압 값 VREAD는 메모리 셀의 각각의 레벨에 대해 실질적으로 동일하다. 스트링 선택 라인(718)은 스트링 선택 트랜지스터(712)를 턴-온시키기 위해 하이 값으로 충전된다. 접지 선택 라인 GSL은 블록 선택 트랜지스터(706)를 턴-오프시키기 위해 로우 값으로 설정된다. During the time interval T0, the word lines WL0 and WL2 connected to the gates of the
선택된 로컬 비트라인(710)은 제어가능한 전압 BLCLAMP 및 타이밍 신호 BLPRECHG를 하이 레벨로 설정하고 제어가능한 전압 BLPWR을 접지로 설정함으로써 M1 및 M2를 통해 접지로 방전된다. 공통 소스 라인 CSL은 선택되지 않은 로컬 비트라인(도시되지 않음)을 충전하기 위해 하이 레벨로 충전된다. 선택되지 않은 비트라인은 각자의 바이어스 회로를 통해, 공통 소스 라인 CSL의 레벨로 프리차징된다. The selected
시간 구간 T1 중에, BLPWR 신호는 가령, 2.3 볼트와 같은, 중간 전압 값으로 변경되어, M2를 통해 데이터 라인 DLIB를 충전한다. BLCLAMP 신호는 선택된 메모리 셀(700)의 레벨에 기초하여 전압 값 VBLCLAMP1으로 바이어스된다. BVLCLAMP1의 값에 대해 타이밍도에서 4개의 선으로 표시되는 바와 같이, 선택된 메모리 셀에 좌우되는 서로 다른 판정 기준을 제공하기 위한 용도로 (이와 같은 구조에서 선택된 메모리 셀에 대응하는) 이러한 각각의 어레이 레벨에 대해 서로 다른 바이어스 레벨이 사용된다. 달리 말하자면, 어레이의 서로 다른 레벨의 비트라인은 서로 다른 전압 레벨로 프리차징된다. 이러한 방식으로, 서로 다른 프리차지 비트라인 레벨이 이러한 레벨들에서 셀들 간의 임계 전압 차이를 보상할 수 있다. 프리차징된 비트라인 전압 레벨 BL은 구간 T1 중 트랜지스터 M1의 임계 전압과 VBLCLAMP1 사이의 차이에 의해 주어진다. During the time interval T1, the BLPWR signal is changed to an intermediate voltage value, such as 2.3 volts, to charge the data line DLIB via M2. The BLCLAMP signal is biased to the voltage value VBLCLAMP1 based on the level of the selected
시간 구간 T2 중에, BLCLAMP 및 BLPRECHG 신호는 M1 및 M2를 턴-오프시키도록 로우 레벨로 설정되어, 선택된 비트라인(710) 및 데이터 라인 DLIB을 부동시킨다. 접지 선택 라인 GSL은 블록 선택 트랜지스터(706)를 턴-온시키도록 하이 값으로 충전되고, 따라서, NAND 스트링의 제 2 단부를 공통 소스 라인 CSL(708)(하이 레벨로 유지됨)에 연결시킨다. 선택된 비트라인(710)은, BL에 대한 타이밍도 상의 4개의 라인에 의해 표시되는 바와 같이, 선택된 메모리 셀(700)을 흐르는 셀 전류에 기초하여 충전될 것이며, 고임계 전류 HVT 메모리 상태(전류가 차단되기 때문에 평탄함)와 저임계 전압 LVT 메모리 상태(전류가 CSL로부터 DLIB로 흐르기 때문에 증가)에 대한 다이버징 라인(diverging lines)들을 갖는다. 시간 구간 T2의 일부분 중에, 데이터 라인 DLIB에서의 전압 레벨은 선택된 메모리 셀(700)의 레벨에 기초하여 VBOOST 신호에 대해 서로 다른 전압 레벨(VBOOST1)을 인가함으로써 더 높은 전압으로 부스팅될 수 있다. 이는 VBOOST 및 DLIB에 대한 타이밍도 상에서 4개의 라인에 의해 표시되는 바와 같이, 시간 구간 T3 중에 데이터 라인 DLIB 상에서 더 큰 전압 스윙을 제공할 수 있다. During the time interval T2, the BLCLAMP and BLPRECHG signals are set to a low level to turn off M1 and M2 to float the selected
시간 구간 T3의 일부분 중에, 제어 신호 BLCLAMP는 전압 값 VBLCLAMP2로 바이어스된다. VBLCLAMP2는, VBLCLAMP2에 대한 타이밍도 상의 4개의 라인에 의해 표시되는 바와 같이, 선택된 메모리 셀(700)의 레벨에 또한 기초한다. VBLCLAMP2의 전압 값은 시간 구간 T1 중 인가되는 전압 값 VBLCLAMP1의 전압 값보다 클 수 있다. 예를 들어, VBLCLAMP2는 주어진 선택된 메모리 셀에 대해 VBLCLAMP1보다 0.2 볼트 클 수 있다. During a portion of the time interval T3, the control signal BLCLAMP is biased to the voltage value VBLCLAMP2. VBLCLAMP2 is also based on the level of the selected
시간 구간 T2 이후에, 선택된 비트라인(710)이 VBLCLAMP2의 값 빼기 M1의 임계 전압보다 작은 전압으로 충전될 경우, VBLCLAMP2가 인가될 때 M1이 턴-온된다. 이는 선택된 비트라인(710)을 데이터 라인 DLIB에 연결하고, 도 8의 DLIB 트레이스 상의 영역(800)에서 알 수 있는 바와 같이, 이들 간의 전압 레벨을 등화한다. 대신에, 시간 구간 T2 이후에, 선택된 비트라인(710)은 VBLCLAMP2의 값 빼기 M1의 임계 전압보다 큰 전압으로 충전될 경우, M1은 턴-오프된다. 이는 데이터 라인 DLIB의 전압 레벨을 홀딩한다. After the time interval T2, if the selected
데이터 라인 DLIB 상의 전압 레벨 설정 후, 신호 VBOOST는 감지 증폭기에서 설정된 래치에 대해 적정 DLIB 레벨을 제공하기 위해 로우 값으로 설정된다. 감지 증폭기는 구간 T3의 종료시 또는 종료 직전의 시간 구간에서 DLIB의 전압에 기초하여 데이터를 감지할 수 있다. After setting the voltage level on the data line DLIB, the signal VBOOST is set to a low value to provide an appropriate DLIB level for the latches set in the sense amplifier. The sense amplifier can sense the data based on the voltage of the DLIB at the end of the interval T3 or just before the end of the interval T3.
시간 T4에서, 모든 신호들은 초기 상태로 복원된다. At time T4, all signals are restored to their initial state.
따라서, 설명되는 집적 회로에 구성되는 메모리 요소는 한 세트의 데이터 라인 내의 대응 데이터 라인에 각자의 클램프 트랜지스터를 통해 연결되는 복수의 비트라인을 포함하고, 데이터 라인은 대응 감지 회로에 연결되며, 바이어스 회로는 메모리 어레이 내 선택된 메모리 셀의 읽기 작업 중 타이밍 신호에 따라 반응하고, 데이터 라인에 연결된 프리차지 회로와, 선택된 메모리 셀에 좌우되는 상기 클램프 트랜지스터의 제어 단자에 바이어스 전압을 인가하기 위한 바이어스 전압 소스를 포함한다. Thus, the memory elements comprised in the described integrated circuit include a plurality of bit lines connected to corresponding data lines in a set of data lines via respective clamp transistors, the data lines being connected to corresponding sense circuits, A bias voltage source for applying a bias voltage to the control terminal of the clamp transistor which is dependent on the selected memory cell, and a bias voltage source for applying a bias voltage to the control terminal of the clamp transistor responsive to the timing signal during a read operation of the selected memory cell in the memory array, .
본 예의 메모리 어레이는 NAND 어레이를 포함하고, 상기 NAND 어레이는 각자 접지 선택 트랜지스터 및 스트링 선택 트랜지스터, 접지 선택 라인 및 스트링 선택 라인, 및 워드라인을 구비한 복수의 NAND 스트링을 포함하며, 상기 메모리 어레이에 연결된 제어 회로와 바이어스 회로를 포함하고, 상기 바이어스 회로는 선택된 NAND 스트링 상의 선택된 셀의 읽기 작업을 위해, 메모리 셀의 선택된 페이지에 대한 NAND 스트링에 동시에 인가될 수 있는 시퀀스를 야기하고, 상기 시퀀스는, The memory array of the present example includes a NAND array, which includes a plurality of NAND strings each having a ground selection transistor and a string selection transistor, a ground selection line and a string selection line, and a word line, Wherein the bias circuit causes a sequence that can be simultaneously applied to a NAND string for a selected page of a memory cell for a read operation of a selected cell on a selected NAND string,
- 제 1 시간 구간 T0에서, 읽기 작업을 위해 선택된 NAND 스트링에 연결된 워드라인을 표적 레벨로 충전시키고, 접지 선택 트랜지스터가 오프 상태이고 스트링 선택 트랜지스터가 온 상태일 때 프리차지 회로를 통해 낮은 기준 전압으로 비트라인을 방전시키며, Charging the word line connected to the NAND string selected for the read operation to the target level at the first time interval T0 and applying a low reference voltage through the precharge circuit when the ground selection transistor is off and the string selection transistor is on Discharging the bit line,
- 제 2 시간 구간 T1에서, 데이터 라인을 읽기 기준 전압으로 프리차징시키고, 선택된 메모리 셀에 좌우되는 클램프 트랜지스터에 제 1 클램프 전압을 인가하며, 따라서, 선택된 NAND 스트링에 대한 데이터 라인 및 비트라인은 선택된 메모리 셀에 좌우되는 레벨로 프리차징되며, - precharging the data line to the read reference voltage and applying the first clamp voltage to the clamp transistor depending on the selected memory cell, so that the data and bit lines for the selected NAND string are selected Precharged to a level depending on the memory cell,
- 제 3 시간 구간 T2에서, 클램프 트랜지스터를 턴-오프시키고 데이터 라인으로부터 프리차지 회로를 단절시키며, 소스 라인에 읽기 바이어스 전압을 인가할 때 접지 선택 트랜지스터를 턴-온시키며, Turning off the clamp transistor and disconnecting the precharge circuit from the data line, turning the ground selection transistor on when applying a read bias voltage to the source line,
- 제 4 시간 구간 T3에서, 선택된 메모리 셀에 좌우되는 클램프 트랜지스터에 제 1 클램프 전압보다 높은 제 2 클램프 전압을 인가하고, 선택된 메모리 셀에 저장된 데이터의 값을 표시하기 위해 데이터 라인의 레벨을 감지한다. In the fourth time interval T3, a second clamp voltage higher than the first clamp voltage is applied to the clamp transistor depending on the selected memory cell, and the level of the data line is detected to display the value of the data stored in the selected memory cell .
여기서 설명되는 실시예에서, 바이어스 회로는 데이터 라인에 연결된 부스트 회로를 포함하며, 상기 부스트 회로는 읽기 작업 중 타이밍 신호에 따라, 부스트 양만큼 데이터 라인 상의 전압을 용량성으로 부스팅한다. 부스트 전압 소스는 부스트 회로에 연결되어, 선택된 메모리 셀에 좌우되는 부스트 양을 설정하게 되고, 상기 시퀀스는 데이터 라인의 레벨을 감지하기 전에 데이터 라인을 부스트시키기 위해 제 4 시간 구간 내에 또는 그 이전에 부스트 전압의 인가를 포함한다. In the embodiment described herein, the bias circuit includes a boost circuit coupled to the data line, the boost circuit capacitively boosting the voltage on the data line by a boost amount, in accordance with a timing signal during a read operation. The boost voltage source is coupled to a boost circuit to set a boost amount that is dependent on the selected memory cell and the sequence is configured to boost the data line within or after the fourth time interval to boost the data line before sensing the level of the data line. Voltage application.
여기서 설명되는 읽기 작업은 3차원 어레이를 포함하는 메모리 구조와, 3차원 어레이를 포함하지 않는 메모리 구조에 적용될 수 있고, 동적 셀 특성의 관리를 제공할 수 있어서, 서로 다른 WL 전압의 인가 없이, 또는, 이를 허용하는 어레이 구조에서 WL 전압의 변화와 조합하여, 임계 전압 변화를 야기한다. The read operation described herein can be applied to a memory structure including a three-dimensional array, a memory structure that does not include a three-dimensional array, and can provide management of dynamic cell characteristics, , In combination with a change in the WL voltage in an array structure that allows this, results in a threshold voltage change.
상술한 바와 같이, 3차원 메모리 어레이에서, 전역 비트라인은 수직 커넥터 및 접촉 패드를 통해 메모리 어레이의 다양한 레벨 내 로컬 비트라인에 연결된다. As described above, in a three-dimensional memory array, global bit lines are connected to local bit lines within the various levels of the memory array via vertical connectors and contact pads.
다양한 레벨에 이르는 수직 커넥터와 접촉 패드 간의 차이와, 레벨들 간의 다른 차이는, 전역 비트라인 간의 전체 커패시턴스 차이를 야기할 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 접촉 패드(330) 및 레벨 3 수직 커넥터(300)는 접촉 패드(332) 및 레벨 2 수직 커넥터(302)의 커패시턴스와는 다른 커패시턴스를 갖는다. 이러한 차이는 전역 비트라인의 전체 커패시턴스 변화로 이어지고, 이는 다시 전압 대 전류 크기 측면에서 그리고 속도 측면에서 모두 읽기 마진을 감소시킬 수 있으며, 작업 중 어레이의 다른 특성에 영향을 미칠 수 있다. Differences between the vertical connectors and the contact pads to various levels and other differences between the levels can cause a total capacitance difference between the global bit lines. 3, the
도 9는 멀티 레벨의 메모리 셀을 갖는 복수의 블록에 전역 비트라인 GBL1 내지 GBL8의 연결의 예시적인 레이아웃 모습을 도시한다. 도 10, 11, 12, 13은 각각의 블록에 대한 수직 커넥터의 단면도다. 9 shows an exemplary layout view of the connection of global bit lines GBL 1 to GBL 8 to a plurality of blocks having multi-level memory cells. Figures 10, 11, 12 and 13 are cross-sectional views of the vertical connector for each block.
각각의 블록은 메모리 셀의 2차원 어레이를 각각 포함하는 복수의 레벨을 포함한다. 메모리 셀의 각각의 2차원 어레이는 어레이 내 대응 메모리 셀에 연결되는 복수의 로컬 비트라인과 복수의 워드라인을 포함한다. 2차원 어레이는 예를 들어, 상술한 바와 같이 NAND 구조로 구현될 수 있다. 대안으로서, 다른 어레이 구조도 사용될 수 있다. Each block includes a plurality of levels each including a two-dimensional array of memory cells. Each two-dimensional array of memory cells includes a plurality of local bit lines and a plurality of word lines coupled to corresponding memory cells in the array. The two-dimensional array can be implemented in a NAND structure, for example, as described above. Alternatively, other array structures may be used.
블록의 블록 크기 및 개수는 실시예마다 다를 것이다. 일부 실시예에서, 각각의 블록의 크기는 가령, 2KB(킬로바이트), 4KB, 8KB, 또는, 16KB, 등일 수 있다. The block size and number of blocks will vary from embodiment to example. In some embodiments, the size of each block may be, for example, 2KB (kilobytes), 4KB, 8KB, or 16KB, and so on.
전역 비트라인 GBL1 내지 GBL8은 수직 커넥터를 통해 블록의 다양한 레벨 내 로컬 비트라인(도시되지 않음)에 연결된다. 이 도면에서, 각각의 블록은 단순화를 위해 4개의 레벨을 포함한다. 수직 커넥터가 위에 놓인 전역 비트라인을 연결하는 레벨은 레벨 인덱스 1, 2, 3, 또는 4로 표시된다. 예를 들어, 전역 비트라인 GBL1은 제 1 레벨의 메모리 블록 N-1 내의 로컬 비트라인에 레벨 1 커넥터를 통해 연결되고, 제 2 레벨의 메모리 블록 N 내의 로컬 비트라인에 레벨 2 커넥터를 통해 연결되며, 제 3 레벨의 메모리 블록 N+1 내의 로컬 비트라인에 레벨 3 커넥터를 통해 연결되고, 제 4 레벨의 메모리 블록 N+2 내의 로컬 비트라인에 레벨 4 커넥터를 통해 연결된다. Global bit lines GBL 1 to GBL 8 are connected to local bit lines (not shown) in the various levels of the block via vertical connectors. In this figure, each block includes four levels for simplicity. The level at which the vertical connector connects the global bit line is indicated by the
본 예에서 각 블록에 대한 수직 커넥터는, 도 3에 도시되는 것과 유사한 스테어 스텝(stair step) 방식으로 각 레벨에 접촉 패드를 배열함으로써 구현될 수 있는, "로컬 비트라인에 대한 스텝 커넥터 구조"(stepped connector structure for to local bit lines)라 표시된 영역 내에 배치된다. The vertical connector for each block in this example is a "step connector structure for a local bit line ", which can be implemented by arranging the contact pads at each level in a stair step manner similar to that shown in Fig. (stepped connector structure for local bit lines).
전역 비트라인 GBL1 내지 GBL8 각각을 어레이 간에 다양한 레벨에 연결함으로써, 전역 비트라인 GBL1 내지 GBL8의 커패시턴스 간의 차이가 작을 수 있다. Global bit line GBL 1 To GBL 8 at various levels between the arrays, the difference between the capacitances of the global bit lines GBL 1 to GBL 8 can be small.
도시되는 실시예에서, 커넥터는 전역 비트라인 GBL1 내지 GBL8 각각에 대한 대응 로컬 비트라인의 레벨 인덱스의 합이 상수로 동일하도록 배열된다. 대안으로서, 커넥터는 레벨 인덱스의 평균과 같은 다른 통계 함수가 상수로 일정할 수 있도록 배열될 수 있다. 일반적으로, 커넥터는 특정 구현예에 적합하게 전역 비트라인 간의 커패시턴스 변화를 선택하도록 배열될 수 있다. In the embodiment shown, the connector is arranged such that the sum of the level indices of the corresponding local bit lines for each of the global bit lines GBL 1 to GBL 8 is constant. Alternatively, the connector may be arranged such that other statistical functions, such as an average of the level indices, may be constant in constant. In general, the connector may be arranged to select a capacitance change between global bit lines in accordance with a particular implementation.
이러한 방식으로, 전역 비트라인 GBL1 내지 GBL8 간의 커패시턴스 차이는 작을 수 있고 또는 선택된 한도 내에서 제어될 수 있다. 이는 물론, 프로그램 상태와 소거 상태 사이의 폭넓은 읽기 마진을 제공한다. In this way, the capacitance difference between the global bit lines GBL 1 to GBL 8 can be small or can be controlled within a selected limit. This, of course, provides a broad read margin between the programmed state and the erased state.
도 14는 메모리 셀의 복수의 레벨에 각각 연결되는 전역 비트라인을 갖는 3차원 메모리 어레이(1460)를 포함하는 집적 회로(1475)의 단순화된 블록도다. 로우 디코더(1466)가 메모리 어레이(1460)의 로우를 따라 배열되는 복수의 워드라인(1462)에 연결된다. 칼럼 디코더(1466)는 본 예에서 데이터 버스(1467)를 통해 페이지 버퍼(1463)에 연결된다. 평면 디코더(plane decoder)(1464)는 페이지 버퍼(1463)에 연결된다. 전역 비트라인(1464)은 메모리 어레이(1460)의 다양한 레벨 내 칼럼을 따라 배열되는 로컬 비트라인(도시되지 않음)에 연결된다. 어드레스는 버스(1465) 상에서 칼럼 디코더(1466), 로우 디코더(1461), 평면 디코더(1464)에 공급된다. 데이터는 입/출력 포트로부터, 또는, 집적 회로 내부 또는 외부의 다른 데이터 소스로부터 라인(1473)을 통해 공급된다. 도시되는 실시예에서, 다른 회로(1474)는 범용 프로세서, 또는 전용 애플리케이션 회로, 또는, 어레이(1460)에 의해 지원되는 시스템-온-칩 기능을 제공하는 모듈들의 조합과 같이, 집적 회로 상에 포함된다. 데이터는 라인(1473)을 통해 입/출력 포트에, 또는, 집적 회로 내부 또는 외부의 다른 데이터 수신지에 공급된다. 14 is a simplified block diagram of an
본 예에서 상태 머신(1469)으로 구현되는 컨트롤러는, 어레이(1460)의 각각의 레벨에 대해 서로 다른 읽기 바이어스 조건을 갖는 소거, 프로그램, 레벨-의존 읽기를 포함하는, 여기서 설명되는 다양한 작업을 수행하기 위해 블록(1468)에서 전압 공급원을 통해 제공되거나 발생되는 바이어스 배열 공급 전압의 인가를 제어하기 위해 제어 신호를 제공한다. 조합하여, 컨트롤러(1469) 및 블록(1468)은 도 7에서 블록(750-754)로 표시되는 바이어스 회로 및 로직을 포함할 수 있다. 컨트롤러는 당 분야에 잘 알려진 전용 로직 회로를 이용하여 구현될 수 있다. 대안의 실시예에서, 컨트롤러는 소자의 작동을 제어하기 위해 컴퓨터 프로그램을 실행하는, 동일 집적 회로 상에 구현될 수 있는, 전용 프로세서를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 전용 로직 회로 및 전용 프로세서의 조합이 컨트롤러의 구현에 사용될 수 있다. The controller implemented in
도 15는 전역 비트라인 GBL1 내지 GBL8이 페이지 버퍼(1511-1518)에 연결되는 방식을 도시하는 개략도로서, 이러한 페이지 버퍼들의 조합은 도 14의 페이지 버퍼(1463)에 대응한다. 페이지 버퍼(1511-1518)는 예를 들어, 도 7의 경우와 유사한 회로를 포함할 수 있다. 셀 위치에 대한 비트라인 바이어싱을 보상하는 바이어싱 회로를 포함하는 실시예에서, 페이지 버퍼는 클램프 트랜지스터, 부스트 커패시터, 래치, 비트라인 파워에 대한 충전 회로를 포함한다. FIG. 15 is a schematic diagram showing how global bit lines GBL 1 to GBL 8 are connected to
도 14의 평면 디코더(1464)와 같은 평면 디코더는, 선택된 메모리 셀의 레벨 L(z)에 좌우되는 선택된 전역 비트라인에 바이어스 전압을 인가하기 위해 복수의 전역 비트라인에 연결되는 스위치 회로를 포함한다. 본 예의 스위치 회로는 전압 스위치(1500, 1502, 1504, 1506)를 포함한다. 본 예에서, 하나의 어드레스에 대한 읽기 작업을 개시하면, 평면 디코더(1464)는 어드레스를 디코딩하여, 어드레스와 관련된 선택된 메모리 셀의, 블록 및 레벨을 포함한, 물리적 위치를 식별할 수 있다. 스위치 회로는 메모리 셀의 페이지에 액세스하기 위해 선택된 전역 비트라인으로 동시에 전압 스위치를 통해 바이어스 전압을 인가하도록 구성될 수 있다. A planar decoder, such as the
전압 스위치(1500, 1502, 1504, 1506)는 블록(1468)의 전압 공급원(도 14 참조)을 통해 발생되거나 제공되는 서로 다른 전압 신호 Vsource1, Vsource2, Vsource3, Vsource4를 수신한다. 전압 스위치(1500, 1502, 1504, 1506)는 상술한 바와 같이, 레벨-의존 제어 신호 BLCLAMP로 제어 전압 Vsource1, Vsource2, Vsource3, Vsource4 중 하나를 출력한다. 레벨-의존 제어 신호 BLCLAMP는 전역 비트라인 GBL1 내지 GBL8에 연결된 페이지 버퍼 회로 내의 클램프 트랜지스터(도시되지 않음)에 제공된다. 상술한 바와 같이, 레벨-의존 제어 신호 BLCLAMP는 여기서 설명되는 레벨-의존 읽기 작업 중 선택된 메모리 셀의 로컬 비트라인 및 전역 비트라인을 프리차징한다.
도 15에서, 각각의 페이지 버퍼(1511-1518)는 서로 다른 전역 비트라인에 연결되어, 폭넓고, 병렬 방식의, 읽기 작업을 가능하게 한다. In FIG. 15, each page buffer 1511-1518 is connected to a different global bit line to enable a wide, parallel, read operation.
도시되는 예에서, 전역 비트라인 GBL1 및 GBL8은 각 블록의 동일 레벨 내 서로 다른 세트의 비트라인에 연결된다. 따라서, 전압 스위치(1500)의 출력은 전역 비트라인 GBL1에 연결된 페이지 버퍼 1(1511)과, 전역 비트라인 GBL8에 연결된 페이지 버퍼 8(1515) 모두에 제공된다. In the example shown, global bit lines GBL 1 and GBL 8 are connected to different sets of bit lines within the same level of each block. Therefore, the output of the
도 16은 메모리 셀의 복수의 레벨에 각각 연결되는 전역 비트라인을 갖는 3차원 NAND 플래시 메모리 어레이 구조의 다른 예의 사시도로서, 레벨-의존 바이어스가 여기서 설명되는 바와 같이 인가될 수 있다. 도시되는 예에서 메모리 셀의 4개의 레벨이 도시되며, 이는 많은 레벨들을 포함할 수 있는 메모리 셀들의 블록을 나타낸다. 16 is a perspective view of another example of a three-dimensional NAND flash memory array structure having global bit lines each connected to a plurality of levels of memory cells, wherein a level-dependent bias may be applied as described herein. In the example shown, four levels of memory cells are shown, which represent blocks of memory cells that can contain many levels.
추가적인 구조를 보여주기 위해 도면에서 절연 물질을 제거하였다. 예를 들어, 리지-형상 스택 내 반도체 스트립들 사이에서 절연층이 제거되었고, 반도체 스트립의 리지-형상 스택 사이에서 절연층이 제거되었다. Insulation material was removed from the drawing to show additional structure. For example, the insulating layer was removed between the semiconductor strips in the ridge-shaped stack, and the insulating layer was removed between the ridge-shaped stacks of the semiconductor strip.
절연층 상에 다층 어레이가 형성되고, 다층 어레이는 복수의 리지-형상 스택과 공형인, 그리고, 워드라인 WLn, WLn-1,...WL1으로 작용하는, 복수의 전도 라인(1625-1,...1625n-1, 1625n)을 포함한다. 복수의 리지-형상 스택은 로컬 비트라인으로 작용하는 반도체 스트립을 포함한다. 동일 레벨의 반도체 스트립은 스테어 스텝(stari step) 방식으로 배열되는 접촉 패드를 갖는 연장부에 의해 함께 전기적으로 연결된다. A multi-layer array is formed on the insulating layer, and the multi-layer array includes a plurality of conductive lines 1625-1, 1625-2, ..., WL1-WL1-WL1- ... 1625n-1, 1625n. The plurality of ridge-shaped stacks include semiconductor strips that act as local bit lines. The same level of semiconductor strips are electrically connected together by extensions having contact pads arranged in a stari- step manner.
전체 구조의 후방으로부터 전방으로 나타나는 1부터 N까지의, 도시되는 워드라인 순번은 짝수 메모리 페이지에 적용된다. 홀수 메모리 페이지의 경우, 워드라인 순번은 전체 구조의 후방으로부터 전방으로 나타나는 N부터 1까지의 내림차순이다. The illustrated word line sequence numbers from 1 to N appearing forward from the rear of the overall structure are applied to the even memory pages. In the case of an odd memory page, the word line order is a descending order from N to 1 appearing forward from the rear of the entire structure.
도시되는 바와 같이, 블록의 제 1 단부 상의 연장부(1602, 1603, 1604, 1605)는 서로 다른 전역 비트라인 GBL1 내지 GBL4에 전기적으로 연결된다. 마찬가지로, 연장부(1652, 1653, 1654, 1655)는 서로 다른 전역 비트라인 GBL1 내지 GBL4에 전기적으로 연결된다. As shown, the
반도체 스트립의 임의의 주어진 스택은 연장부(1602, 1603, 1604, 1605) 또는 연장부(1652, 1653, 1654, 1655)에 연결되며, 둘 모두에 연결되지는 않는다. 반도체 스트립의 스택은 비트라인 단부- 소스라인 단부 배향 또는 소스라인 단부 - 비트라인 단부 배향의 2가지 대향 배향 중 하나를 갖는다. Any given stack of semiconductor strips is connected to
연장부(1652, 1653, 1654, 1655)에 의해 일 단부에서 종료되는 반도체 스트립의 스택은 SSL 게이트 구조(1619), 접지 선택 라인 GSL(1626), 워드라인 WL(1625-1) 내지 워드라인 WL(1625-N), 접지 선택 라인 GSL(1627)을 통과하고, 소스라인(1628)에 의해 다른 단부에서 종료된다. 반도체 스트립의 이러한 스택들은 연장부(1602, 1603, 1604, 1605)에 도달하지 않는다. The stack of semiconductor strips terminated at one end by
연장부(1602, 1603, 1604, 1605)에 의해 일 단부에서 종료되는 반도체 스트립의 스택은 SSL 게이트 구조(1609), 접지 선택 라인 GSL(1627), 워드라인 WL(1625-N) 내지 워드라인 WL(1625-1), 접지 선택 라인 GSL(1626)을 통과하고, 소스라인(1628)에 의해 다른 단부에서 종료된다. 반도체 스트립의 이러한 스택들은 연장부(1652, 1653, 1654, 1655)에 도달하지 않는다. A stack of semiconductor strips terminated at one end by
차지 저장 구조는 워드라인(1625-1) 내지 워드라인(1625-n)을 반도체 스트립으로부터 분리한다. 접지 선택 라인 GSL(1626) 및 GSL(1627)은 워드라인과 유사하게, 복수의 리지-형상 스택과 공형이다. The charge storage structure separates the word lines 1625-1 to word line 1625-n from the semiconductor strip. The ground
전역 비트라인 GBL1 내지 GBL4는 금속층 ML1, ML2, ML3에 형성된다. 도면의 다른 부분에 의해 가려졌으나, 도시되는 예에서, 각각의 전역 비트라인 GBL1 내지 GBL4은 메모리 셀의 블록의 서로 다른 2개의 레벨에 연결된다. 예를 들어, 도면에서, 전역 비트라인 GBL1은 제 4 레벨의 로컬 비트라인으로 작용하는 한 세트의 반도체 스트립에 연결되는 연장부(1605)에 연결되고, 제 1 레벨의 로컬 비트라인으로 작용하는 한 세트의 반도체 스트립에 연결되는 연장부(1652)에 연결된다. 이는 아래에서 도 17과 관련하여 더 설명된다. Global bit lines GBL 1 to GBL 4 are formed in the metal layers ML1, ML2 and ML3. In the example shown, although masked by different parts of the figure, each global bit line GBL 1 to GBL 4 is connected to two different levels of blocks of memory cells. For example, in the figure, the global bit line GBL 1 is connected to an
도 17은 도 16에 도시된 구조로 배열되는 메모리 셀을 갖는 복수의 멀티레벨 블록에 대한 전역 비트라인 GBL1 내지 GBL8의 연결의 예시적인 레이아웃 모습이다. 17 is an exemplary layout view of the connection of global bit lines GBL 1 to GBL 8 to a plurality of multilevel blocks having memory cells arranged in the structure shown in FIG.
전역 비트라인 GBL1 내지 GBL8은 수직 커넥터를 통해 블록의 다양한 레벨에 있는 로컬 비트라인(도시되지 않음)에 연결된다. 이 도면에서, 각각의 블록은 단순화를 위해 4개의 레벨을 포함한다. 수직 커넥터가 위에 놓인 전역 비트라인에 연결되는 레벨은 레벨 인덱스 1, 2, 3, 4로 표시된다. The global bit lines GBL 1 to GBL 8 are connected to local bit lines (not shown) at various levels of the block via the vertical connectors. In this figure, each block includes four levels for simplicity. The level at which the vertical connector is connected to the global bit line on top is indicated by
예를 들어, 전역 비트라인 GBL1은 레벨 1 커넥터를 통해 메모리 블록 M의 제 1 레벨 내의 한 세트의 로컬 비트라인에 연결되고, 레벨 2 커넥터를 통해 메모리 블록 M의 제 2 레벨 내의 한 세트의 로컬 비트라인에 연결되며, 레벨 3 커넥터를 통해 메모리 블록 M+1의 제 3 레벨 내의 한 세트의 로컬 비트라인에 연결된다. For example, the global bit line GBL 1 is connected via a
각각의 블록에 대한 수직 커넥터는, 도 17에 도시되는 것과 유사한 스테어 스텝 방식으로 각각의 레벨 내에 접촉 패드를 배열함으로써 구현될 수 있는, "로컬 비트라인에 대한 스텝 커넥터 구조"라 표시되는 영역 내에 있다. The vertical connector for each block is arranged in a region labeled "Step Connector Structure for Local Bit Line ", which can be implemented by arranging the contact pads in each level in a step-step manner similar to that shown in Fig. have.
도 16 및 도 17의 예에서, 전역 비트라인 GBL1 내지 GBL8은 제 3 금속층에서 패턴처리되고, 스트링 선택 라인 SSL1 내지 SSL8은 제 1 및 제 2 금속층에서 패턴처리된다. 스트링 선택 신호들은, 아래의 스트링과 평행한 제 1 금속 세그먼트와, 워드라인과 평행한 제 2 금속 세그먼트를 통해, 블록의 교번 단부 상의 스트링 선택 트랜지스터에 연결된다. 블록 M 내 워드라인과 평행한 세그먼트는 도면에서 SSL1 내지 SSL8로 표시된다. 금속층 간의 수직 연결은 "Xed" 박스로 표시된다. 각 블록의 상부 및 하부 상의 짝수 및 홀수 접지 선택 라인 GSL1 및 GSL2와 워드라인 WLx는 본 예에서, 제 1 금속층 아래의, 폴리실리콘층과 같은, 패턴처리된 전도층에서 구현될 수 있다.
In the examples of Figs. 16 and 17, the global bit lines GBL 1 to GBL 8 are patterned in the third metal layer, and the string selection lines SSL 1 to SSL 8 are patterned in the first and second metal layers. The string selection signals are coupled to a string selection transistor on the alternate end of the block through a first metal segment parallel to the string below and a second metal segment parallel to the word line. Segments parallel to the word lines in block M are denoted as SSL 1 through SSL 8 in the figure. Vertical connections between the metal layers are indicated by the "Xed" box. The even and odd ground select lines GSL1 and GSL2 and word line WLx on the top and bottom of each block may be implemented in a patterned conductive layer, such as a polysilicon layer, below the first metal layer in this example.
Claims (12)
메모리 어레이와,
선택된 비트라인에 서로 다른 바이어스 조건을 적용함으로써 어레이 내 메모리 셀의 메모리 상태에 대응하는 임계 전압의 변화를 보상하는 바이어스 회로
를 포함하며,
상기 메모리 어레이는 대응 감지 회로에 연결되는 한 세트의 데이터 라인 내 대응 데이터 라인에 각자의 클램프 트랜지스터를 통해 연결되는 복수의 비트라인을 포함하고,
상기 바이어스 회로는 상기 메모리 어레이 내 선택된 메모리 셀의 읽기 작업 중 타이밍 신호에 따라 반응하며, 상기 바이어스 회로는 데이터 라인에 연결되는 프리차지 회로와, 선택된 메모리 셀에 좌우되는 상기 클램프 트랜지스터의 제어 단자에 바이어스 전압을 인가하기 위한 바이어스 전압 소스를 포함하며,
상기 메모리 어레이는 NAND 어레이를 포함하고, 상기 NAND 어레이는 각각 접지 선택 트랜지스터 및 스트링 선택 트랜지스터와, 접지 선택 라인 및 스트링 선택 라인과, 워드라인을 갖는 복수의 NAND 스트링을 포함하며, 상기 메모리 어레이 및 바이어스 회로에 연결되는 제어 회로가 구성되고, 상기 제어 회로는 선택된 NAND 스트링 상의 선택된 셀의 읽기 작업을 위해, 시퀀스를 야기하며, 상기 시퀀스는,
- 제 1 시간 구간 T0에서, 읽기 작업을 위해 선택된 NAND 스트링에 연결된 워드라인을 표적 레벨로 충전시키고, 접지 선택 트랜지스터가 오프 상태이고 스트링 선택 트랜지스터가 온 상태일 때 프리차지 회로를 통해 낮은 기준 전압으로 비트라인을 방전시키며,
- 제 2 시간 구간 T1에서, 데이터 라인을 읽기 기준 전압으로 프리차징시키고, 선택된 메모리 셀에 좌우되는 클램프 트랜지스터에 제 1 클램프 전압을 인가하여, 선택된 NAND 스트링에 대한 데이터 라인 및 어드레싱 라인은 선택된 메모리 셀에 좌우되는 레벨로 프리차징되며,
- 제 3 시간 구간 T2에서, 클램프 트랜지스터를 턴-오프시키고 데이터 라인으로부터 프리차지 회로를 단절시키며, 소스 라인에 읽기 바이어스 전압을 인가할 때 접지 선택 트랜지스터를 턴-온시키며,
- 제 4 시간 구간 T3에서, 선택된 메모리 셀에 좌우되는 클램프 트랜지스터에 제 1 클램프 전압보다 높은 제 2 클램프 전압을 인가하고, 선택된 메모리 셀에 저장된 데이터의 값을 표시하기 위해 데이터 라인의 레벨을 감지하는
집적 회로 소자.In an integrated circuit device,
A memory array,
A bias circuit for compensating for a change in threshold voltage corresponding to a memory state of a memory cell in the array by applying different bias conditions to the selected bit line
/ RTI >
The memory array comprising a plurality of bit lines connected through corresponding clamp transistors to corresponding data lines in a set of data lines connected to corresponding sensing circuits,
Wherein the bias circuit is responsive to a timing signal during a read operation of a selected memory cell in the memory array and wherein the bias circuit comprises a precharge circuit coupled to the data line and a bias terminal coupled to the control terminal of the clamp transistor, And a bias voltage source for applying a voltage,
Wherein the memory array comprises a NAND array each comprising a ground selection transistor and a string selection transistor, a ground selection line and a string selection line, and a plurality of NAND strings having word lines, A control circuit coupled to the circuit is configured and said control circuit causes a sequence for a read operation of a selected cell on a selected NAND string,
Charging the word line connected to the NAND string selected for the read operation to the target level at the first time interval T0 and applying a low reference voltage through the precharge circuit when the ground selection transistor is off and the string selection transistor is on Discharging the bit line,
- in a second time interval T1, the data line is precharged to the read reference voltage and the first clamp voltage is applied to the clamp transistor depending on the selected memory cell, so that the data line and the addressing line for the selected NAND string, And is precharged to a level that depends on < RTI ID = 0.0 >
Turning off the clamp transistor and disconnecting the precharge circuit from the data line, turning the ground selection transistor on when applying a read bias voltage to the source line,
In a fourth time interval T3, a second clamp voltage higher than the first clamp voltage is applied to the clamp transistor depending on the selected memory cell, and the level of the data line is detected to display the value of the data stored in the selected memory cell
Integrated circuit device.
상기 바이어스 회로는 데이터 라인에 연결되는 부스트 회로와 상기 부스트 회로에 연결되는 부스트 전압 소스를 포함하고, 상기 부스트 회로는 읽기 작업 중 타이밍 신호에 따라, 부스트 양만큼 데이터 라인 상의 전압을 용량성으로 부스트하고, 상기 부스트 전압 소스는 선택된 메모리 셀에 좌우되는 부스트 양을 설정하며, 상기 시퀀스는 데이터 라인의 레벨을 감지하기 전에 데이터 라인을 부스트시키기 위해 제 2 시간 구간 내에 또는 전에, 부스트 전압을 인가하는
집적 회로 소자.The method according to claim 1,
The boost circuit includes a boost circuit coupled to the data line and a boost voltage source coupled to the boost circuit, the boost circuit capacitively boosting the voltage on the data line by a boost amount in accordance with a timing signal during a read operation , The boost voltage source sets a boost amount dependent on the selected memory cell and the sequence applies a boost voltage within or before a second time period to boost the data line before sensing the level of the data line
Integrated circuit device.
어레이 내 메모리 셀에 인가되는 워드라인 전압은, 서로 다른 바이어스 조건 중 동일한
집적 회로 소자.The method according to claim 1,
The word line voltage applied to the memory cells in the array is the same among the different bias conditions
Integrated circuit device.
복수의 블록으로서, 상기 복수의 블록의 블록들은 복수의 레벨 L(z)을 포함하고, 상기 복수의 레벨의 레벨 L(z)은 메모리 셀의 2차원 어레이를 각각 포함하며, 각각의 2차원 어레이는 어레이 내 대응 메모리 셀에 연결되는 복수의 로컬 비트라인을 포함하는, 상기 복수의 블록과,
복수의 전역 비트라인으로서, 상기 복수의 전역 비트라인의 전역 비트라인들은 복수의 커넥터를 포함하고, 복수의 커넥터의 커넥터들은 복수의 블록 내 대응 로컬 비트라인에 연결되며, 복수의 블록 중 일 블록 내 대응 로컬 비트라인은 복수의 블록 중 다른 블록 내 대응 로컬 비트라인과는 다른 레벨 L(z) 상에 놓이는, 상기 복수의 전역 비트라인과,
상기 복수의 전역 비트라인에 연결되는 스위치 회로로서, 상기 스위치 회로는 선택된 메모리 셀의 레벨 L(z)에 좌우되는 대응 전역 비트라인에 각자의 바이어스 전압을 인가하도록 구성되는, 상기 스위치 회로
를 포함하는 집적 회로.In an integrated circuit,
A plurality of blocks of the plurality of blocks each including a plurality of levels L (z), the plurality of levels of level L (z) each including a two-dimensional array of memory cells, The plurality of blocks including a plurality of local bit lines coupled to corresponding memory cells in the array,
A plurality of global bit lines, wherein global bit lines of the plurality of global bit lines include a plurality of connectors, connectors of a plurality of connectors are connected to corresponding local bit lines in a plurality of blocks, Wherein the corresponding local bit line is on a level L (z) different from the corresponding local bit line in another block of the plurality of blocks,
A switch circuit coupled to the plurality of global bit lines, the switch circuit being configured to apply a respective bias voltage to a corresponding global bit line dependent on a level L (z) of a selected memory cell,
≪ / RTI >
집적 회로.7. The method of claim 6, wherein there are N levels L (z) in each of the plurality of blocks, the level index z is 1 to N, and the connector is arranged on each global bit line of the plurality of global bit lines So that the statistical function of the level index for the level L (z) of the corresponding local bit line is constant
integrated circuit.
선택된 메모리 셀의 레벨 L(z)에 기초하여, 선택된 메모리 셀의 메모리 상태에 대응하는 임계 전압의 변화를 보상하는 스위치 회로에 연결되는 바이어스 회로를 포함하는
집적 회로.The method according to claim 6,
And a bias circuit coupled to a switch circuit that compensates for a change in threshold voltage corresponding to a memory state of the selected memory cell based on a level L (z) of the selected memory cell
integrated circuit.
상기 복수의 전역 비트라인과 상기 스위치 회로에 연결되는 버퍼를 포함하는
집적 회로.The method according to claim 6,
And a buffer connected to said plurality of global bit lines and said switch circuit
integrated circuit.
복수의 레벨의 메모리 셀을 포함하는 메모리 어레이로서, 복수의 레벨의 레벨들은 로컬 비트라인과, 로컬 비트라인에 연결되는 메모리 셀을 포함하는, 상기 메모리 어레이와
상기 어레이 내 대응 세트의 로컬 비트라인에 연결되는 전역 비트라인과,
상기 복수의 레벨 내 메모리 셀을 선택하기 위한 디코딩 회로와,
전역 비트라인에 연결되어, 선택된 바이어스 전압을 제공하는 바이어스 회로로서, 상기 바이어스 회로는 제어 신호에 따라, 선택된 메모리 셀의 레벨에 대응하는 전역 비트라인에 대한 바이어스 전압을 선택하는, 상기 바이어스 회로
를 포함하는 집적 회로. In an integrated circuit,
A memory array comprising a plurality of levels of memory cells, the plurality of levels of levels comprising a local bit line and a memory cell coupled to a local bit line,
A global bit line coupled to a corresponding set of local bit lines in the array,
A decoding circuit for selecting the memory cells in the plurality of levels,
A bias circuit coupled to a global bit line to provide a selected bias voltage, said bias circuit being responsive to a control signal to select a bias voltage for a global bit line corresponding to a level of a selected memory cell,
≪ / RTI >
전역 비트라인들 중 주어진 하나의 전역 비트라인에 연결되는 한 세트의 로컬 비트라인은, 메모리 어레이의 2개 이상의 레벨 내 로컬 비트라인을 포함하는
집적 회로.11. The method of claim 10,
A set of local bit lines connected to a given one global bit line of global bit lines may include a local bit line within two or more levels of the memory array
integrated circuit.
상기 전역 비트라인은 한 세트의 데이터 라인 중 대응 데이터 라인에 각자의 클램프 트랜지스터를 통해 연결되고, 상기 데이터 라인은 대응 감지 회로에 연결되며, 바이어스 회로는 메모리 어레이 내 선택된 메모리 셀의 읽기 작업 중 타이밍 신호에 따라 작동하고, 상기 바이어스 회로는 데이터 라인에 연결되는 프리차지 회로와, 선택된 메모리 셀의 레벨에 좌우되는 상기 클램프 트랜지스터의 제어 단자에 바이어스 전압을 인가하기 위한 바이어스 전압 소스를 포함하는
집적 회로. 11. The method of claim 10,
The global bit lines are connected to corresponding data lines of a set of data lines via respective clamp transistors, the data lines are connected to a corresponding sense circuit, and the bias circuit receives a timing signal Wherein the bias circuit comprises a precharge circuit coupled to the data line and a bias voltage source for applying a bias voltage to the control terminal of the clamp transistor depending on the level of the selected memory cell
integrated circuit.
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