KR20230050197A - Storage device and method of operating storage device - Google Patents
Storage device and method of operating storage device Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230050197A KR20230050197A KR1020210175369A KR20210175369A KR20230050197A KR 20230050197 A KR20230050197 A KR 20230050197A KR 1020210175369 A KR1020210175369 A KR 1020210175369A KR 20210175369 A KR20210175369 A KR 20210175369A KR 20230050197 A KR20230050197 A KR 20230050197A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ecc
- cells
- sector
- bits
- sectors
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 38
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims abstract description 283
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 64
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 48
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 74
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 74
- 239000000872 buffer Substances 0.000 claims description 46
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 24
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 65
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 29
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 19
- 102100021699 Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit B Human genes 0.000 description 15
- 101000896557 Homo sapiens Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit B Proteins 0.000 description 15
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 9
- 102100023607 Homer protein homolog 1 Human genes 0.000 description 7
- 101001048469 Homo sapiens Homer protein homolog 1 Proteins 0.000 description 7
- 101100481702 Arabidopsis thaliana TMK1 gene Proteins 0.000 description 6
- 102000004137 Lysophosphatidic Acid Receptors Human genes 0.000 description 6
- 108090000642 Lysophosphatidic Acid Receptors Proteins 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 5
- 101100058970 Arabidopsis thaliana CALS11 gene Proteins 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 101100049574 Human herpesvirus 6A (strain Uganda-1102) U5 gene Proteins 0.000 description 4
- 101100341076 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) IPK1 gene Proteins 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 101150064834 ssl1 gene Proteins 0.000 description 4
- 101001021281 Homo sapiens Protein HEXIM1 Proteins 0.000 description 3
- 101000693265 Homo sapiens Sphingosine 1-phosphate receptor 1 Proteins 0.000 description 3
- 102100025750 Sphingosine 1-phosphate receptor 1 Human genes 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- 101100058961 Arabidopsis thaliana CALS2 gene Proteins 0.000 description 2
- 101100058964 Arabidopsis thaliana CALS5 gene Proteins 0.000 description 2
- 102100031885 General transcription and DNA repair factor IIH helicase subunit XPB Human genes 0.000 description 2
- 101000920748 Homo sapiens General transcription and DNA repair factor IIH helicase subunit XPB Proteins 0.000 description 2
- 101100287040 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) ARG82 gene Proteins 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 101150062870 ssl3 gene Proteins 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 101000692259 Homo sapiens Phosphoprotein associated with glycosphingolipid-enriched microdomains 1 Proteins 0.000 description 1
- 101000777293 Homo sapiens Serine/threonine-protein kinase Chk1 Proteins 0.000 description 1
- 102100026066 Phosphoprotein associated with glycosphingolipid-enriched microdomains 1 Human genes 0.000 description 1
- 102100031081 Serine/threonine-protein kinase Chk1 Human genes 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000882406 Staphylococcus aureus Enterotoxin type C-1 Proteins 0.000 description 1
- 101000987219 Sus scrofa Pregnancy-associated glycoprotein 1 Proteins 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000005029 tin-free steel Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 230000003936 working memory Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
- G06F11/07—Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
- G06F11/08—Error detection or correction by redundancy in data representation, e.g. by using checking codes
- G06F11/10—Adding special bits or symbols to the coded information, e.g. parity check, casting out 9's or 11's
- G06F11/1008—Adding special bits or symbols to the coded information, e.g. parity check, casting out 9's or 11's in individual solid state devices
- G06F11/1044—Adding special bits or symbols to the coded information, e.g. parity check, casting out 9's or 11's in individual solid state devices with specific ECC/EDC distribution
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
- G06F11/07—Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
- G06F11/08—Error detection or correction by redundancy in data representation, e.g. by using checking codes
- G06F11/10—Adding special bits or symbols to the coded information, e.g. parity check, casting out 9's or 11's
- G06F11/1008—Adding special bits or symbols to the coded information, e.g. parity check, casting out 9's or 11's in individual solid state devices
- G06F11/1068—Adding special bits or symbols to the coded information, e.g. parity check, casting out 9's or 11's in individual solid state devices in sector programmable memories, e.g. flash disk
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C16/00—Erasable programmable read-only memories
- G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
- G11C16/04—Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS
- G11C16/0483—Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells having several storage transistors connected in series
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C29/00—Checking stores for correct operation ; Subsequent repair; Testing stores during standby or offline operation
- G11C29/04—Detection or location of defective memory elements, e.g. cell constructio details, timing of test signals
- G11C29/08—Functional testing, e.g. testing during refresh, power-on self testing [POST] or distributed testing
- G11C29/12—Built-in arrangements for testing, e.g. built-in self testing [BIST] or interconnection details
- G11C29/38—Response verification devices
- G11C29/42—Response verification devices using error correcting codes [ECC] or parity check
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C8/00—Arrangements for selecting an address in a digital store
- G11C8/14—Word line organisation; Word line lay-out
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Techniques For Improving Reliability Of Storages (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 반도체 집적 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스토리지 장치 및 이를 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly, to a storage device and a method of operating the storage device including the same.
반도체 메모리 장치는 크게 휘발성 메모리 장치(Volatile Memory Device) 및 비휘발성 메모리 장치(Nonvolatile Memory Device)로 구분된다.Semiconductor memory devices are largely classified into volatile memory devices and nonvolatile memory devices.
휘발성 메모리 장치는 전원 공급이 차단되면 저장하고 있던 데이터가 소멸되는 메모리 장치이다. 반면에 비휘발성 메모리 장치는 전원 공급이 중단되더라도 그 내용을 보존한다. 그러므로 비휘발성 메모리 장치는 전원이 공급되었는지의 여부에 관계없이 보존되어야 할 내용을 기억시키는 데 쓰인다. 비휘발성 메모리 장치 중 하나인 플래시 메모리장치는 저소음, 저전력, 빠른 동작 속도 등의 장점을 갖기 때문에, 다양한 분야에서 사용된다. 예를 들어, 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 모바일 시스템은 스토리지 매체로서 대용량 플래시 메모리 장치를 사용한다. A volatile memory device is a memory device in which stored data is lost when power supply is cut off. On the other hand, non-volatile memory devices retain their contents even when power supply is interrupted. Therefore, non-volatile memory devices are used to store contents to be preserved regardless of whether power is supplied or not. A flash memory device, which is one of nonvolatile memory devices, has advantages such as low noise, low power consumption, and high operating speed, and thus is used in various fields. For example, mobile systems such as smart phones and tablet PCs use large-capacity flash memory devices as storage media.
플래시 메모리 장치의 메모리 셀들이 점점 미세화되고 적층됨에 따라 메모리 셀들이 열화되고 메모리 셀들의 데이터 보유 특성이 저하되고 있다.As memory cells of a flash memory device are gradually miniaturized and stacked, memory cells are deteriorated and data retention characteristics of the memory cells are degraded.
본 발명의 일 목적은 에러 정정 능력을 향상시킬 수 있는 스토리지 장치를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a storage device capable of improving error correction capability.
본 발명의 일 목적은 에러 정정 능력을 향상시킬 수 있는 스토리지 장치의 동작 방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a method of operating a storage device capable of improving error correction capability.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 스토리지 장치는 비휘발성 메모리 장치 및 스토리지 컨트롤러를 포함한다. 상기 비휘발성 메모리 장치는 기판의 상면 위에 적층되는 복수의 워드라인들, 상기 기판에 수직 방향으로 신장되는 채널 홀들에 형성되는 복수의 메모리 셀들 및 제1 수평 방향으로 연장되며 상기 워드라인들을 복수의 메모리 블록들로 구분하는 워드라인 컷 영역들을 구비하는 메모리 셀 어레이를 포함한다. 상기 스토리지 컨트롤러는 에러 정정 코드(error correction code, 이하 'ECC') 엔진 및 메모리 인터페이스를 포함한다. 상기 ECC 엔진은 상기 복수의 워드라인들 중 타겟 워드라인에 연결되는 타겟 페이지의 메모리 셀들에 대한 기입 동작에서 사용자 데이터에 포함되는 복수의 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 제1 ECC 인코딩을 수행하여 상기 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 패리티 비트들을 생성하여 복수의 ECC 섹터들을 구성하고, 에러 정정 모드 신호에 기초하여 상기 ECC 섹터들에서 상기 아우터 셀들에 저장될 아우터 셀 비트들을 선택하고 상기 아우터 셀 비트들을 포함하는 아우터 ECC 섹터를 구성하고, 상기 아우터 ECC 섹터에 대한 제2 ECC 인코딩을 수행하여 아우터 패리티 비트들을 생성하는 ECC 인코더를 구비한다. 상기 메모리 인터페이스는 상기 ECC 섹터들 및 상기 아우터 패리티 비트들을 포함하는 코드워드 세트를 상기 비휘발성 메모리 장치에 전송한다.A storage device according to embodiments of the present invention for achieving the above object includes a non-volatile memory device and a storage controller. The non-volatile memory device includes a plurality of word lines stacked on a top surface of a substrate, a plurality of memory cells formed in channel holes extending in a direction perpendicular to the substrate, and a plurality of memory cells extending in a first horizontal direction and connecting the word lines to a plurality of memories. and a memory cell array including word line cut regions divided into blocks. The storage controller includes an error correction code (ECC) engine and a memory interface. The ECC engine performs first ECC encoding on each of a plurality of sub data units included in user data in a write operation on memory cells of a target page connected to a target word line among the plurality of word lines, and the sub data units are encoded. Configuring a plurality of ECC sectors by generating parity bits for each of the data units, selecting outer cell bits to be stored in the outer cells in the ECC sectors based on an error correction mode signal, and including the outer cell bits An ECC encoder configured to configure an outer ECC sector and perform second ECC encoding on the outer ECC sector to generate outer parity bits. The memory interface transmits a codeword set including the ECC sectors and the outer parity bits to the nonvolatile memory device.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 스토리지 장치는 비휘발성 메모리 장치 및 스토리지 컨트롤러를 포함한다. 상기 비휘발성 메모리 장치는 기판의 상면 위에 적층되는 복수의 워드라인들, 상기 기판에 수직 방향으로 신장되는 채널 홀들에 형성되는 복수의 메모리 셀들 및 제1 수평 방향으로 연장되며 상기 워드라인들을 복수의 메모리 블록들로 구분하는 워드라인 컷 영역들을 구비하는 메모리 셀 어레이를 포함한다. 상기 스토리지 컨트롤러는 에러 정정 코드(error correction code, 이하 'ECC') 엔진 및 메모리 인터페이스를 포함한다. 상기 ECC 엔진은 상기 복수의 워드라인들 중 타겟 워드라인에 연결되는 타겟 페이지의 메모리 셀들에 대한 기입 동작에서 상기 메모리 셀들을 상기 워드라인 컷 영역으로부터의 상대적 거리에 기초하여 아우터 셀들 및 인너 셀들로 구분하는 로케이션 인덱스 및 에러 정정 모드 신호에 기초하여 사용자 데이터에 포함되는 복수의 서브 데이터 유닛들에서 상기 아우터 셀들에 저장될 아우터 셀 비트들을 선택하여 상기 아우터 셀 비트들을 포함하는 아우터 ECC 섹터를 구성하고, 상기 아우터 ECC 섹터에 대한 제1 에러 정정 코드(error correction code, 이하 'ECC') 인코딩을 수행하여 아우터 패리티 비트들을 생성하고, 상기 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 제2 ECC 인코딩을 수행하여 상기 서브 데이터 유닛들 각각에 패리티 비트들을 생성하여 복수의 ECC 섹터를 구성하는 ECC 인코더를 포함한다. 상기 메모리 인터페이스는 상기 ECC 섹터들 및 상기 아우터 패리티 비트들을 포함하는 코드워드 세트를 상기 비휘발성 메모리 장치에 전송한다.A storage device according to embodiments of the present invention for achieving the above object includes a non-volatile memory device and a storage controller. The non-volatile memory device includes a plurality of word lines stacked on a top surface of a substrate, a plurality of memory cells formed in channel holes extending in a direction perpendicular to the substrate, and a plurality of memory cells extending in a first horizontal direction and connecting the word lines to a plurality of memories. and a memory cell array including word line cut regions divided into blocks. The storage controller includes an error correction code (ECC) engine and a memory interface. In a write operation on memory cells of a target page connected to a target word line among the plurality of word lines, the ECC engine divides the memory cells into outer cells and inner cells based on a relative distance from the word line cut region. Selecting outer cell bits to be stored in the outer cells from a plurality of sub data units included in user data based on a location index and an error correction mode signal to configure an outer ECC sector including the outer cell bits, First error correction code (ECC) encoding is performed on the outer ECC sector to generate outer parity bits, and second ECC encoding is performed on each of the sub data units to generate the outer parity bits. and an ECC encoder constituting a plurality of ECC sectors by generating parity bits in each of the ECC sectors. The memory interface transmits a codeword set including the ECC sectors and the outer parity bits to the nonvolatile memory device.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 기판의 상면 위에 적층되는 복수의 워드라인들, 상기 기판에 수직 방향으로 신장되는 채널 홀들에 형성되는 복수의 메모리 셀들 및 제1 수평 방향으로 연장되며 상기 워드라인들을 복수의 메모리 블록들로 구분하는 워드라인 컷 영역들을 구비하는 메모리 셀 어레이를 포함하는 비휘발성 메모리 장치 및 상기 비휘발성 메모리 장치를 제어하는 스토리지 장치의 동작 방법에서는 상기 스토리지 컨트롤러에 포함되는 에러 정정 코드(error correction code, 이하 'ECC') 인코더가 상기 복수의 워드라인들 중 타겟 워드라인에 연결되는 타겟 페이지의 메모리 셀들에 대한 기입 동작에서 사용자 데이터에 포함되는 복수의 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 제1 ECC 인코딩을 수행하여 상기 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 패리티 비트들을 생성하여 복수의 ECC 섹터들을 구성하고, 상기 메모리 셀들을 상기 워드라인 컷 영역으로부터의 상대적 거리에 기초하여 아우터 셀들 및 인너 셀들로 구분하는 로케이션 인덱스에 기초하여 상기 ECC 섹터들에서 상기 아우터 셀들에 저장될 아우터 셀 비트들을 선택하여 상기 아우터 셀 비트들을 포함하는 아우터 ECC 섹터를 구성하고, 상기 ECC 인코더가 상기 아우터 ECC 섹터에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하여 아우터 패리티 비트들을 생성하고, 상기 ECC 섹터들 및 상기 아우터 패리티 비트들을 포함하는 코드워드 세트를 상기 비휘발성 메모리 장치에 전송한다.According to embodiments of the present invention for achieving the above object, a plurality of word lines stacked on a top surface of a substrate, a plurality of memory cells formed in channel holes extending in a vertical direction from the substrate, and extending in a first horizontal direction. and a memory cell array including word line cut regions dividing the word lines into a plurality of memory blocks, and a method of operating the storage device controlling the non-volatile memory device, the storage controller includes A plurality of sub-data units included in user data in a write operation for memory cells of a target page connected to a target word line among the plurality of word lines by an error correction code (ECC) encoder that is A plurality of ECC sectors are configured by generating parity bits for each of the sub data units by performing first ECC encoding on each of the sub data units, and dividing the memory cells into outer cells and An outer ECC sector including the outer cell bits is configured by selecting outer cell bits to be stored in the outer cells from the ECC sectors based on a location index for classifying the inner cells, and the ECC encoder determines the outer ECC sector A second ECC encoding is performed on the ECC to generate outer parity bits, and a codeword set including the ECC sectors and the outer parity bits is transmitted to the nonvolatile memory device.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 스토리지 장치는 비휘발성 메모리 장치 및 스토리지 컨트롤러를 포함한다. 상기 비휘발성 메모리 장치는 기판의 상면 위에 적층되는 복수의 워드라인들, 상기 기판에 수직 방향으로 신장되는 채널 홀들에 형성되는 복수의 메모리 셀들 및 제1 수평 방향으로 연장되며 상기 워드라인들을 복수의 메모리 블록들로 구분하는 워드라인 컷 영역들을 구비하는 메모리 셀 어레이를 포함한다. 상기 스토리지 컨트롤러는 상기 비휘발성 메모리 장치의 동작을 제어한다. 상기 스토리지 컨트롤러는 ECC 엔진 및 메모리 인터페이스를 포함한다. 상기 ECC 엔진은 상기 복수의 워드라인들 중 타겟 워드라인에 연결되는 타겟 페이지의 메모리 셀들에 대한 기입 동작에서 사용자 데이터에 포함되는 복수의 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 제1 에러 정정 코드(error correction code, 이하 'ECC') 인코딩을 수행하여 상기 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 패리티 비트들을 생성하여 복수의 ECC 섹터들을 구성하고, 에러 정정 모드 신호에 기초하여 상기 ECC 섹터들에서 상기 메모리 셀들 중 인너 셀들에 저장될 인너 셀 비트들 중 일부를 선택하고 상기 선택된 일부의 인너 셀 비트들을 포함하는 인너 ECC 섹터를 구성하고, 상기 인너 ECC 섹터에 대한 제2 ECC 인코딩을 수행하여 인너 패리티 비트들을 생성하는 ECC 인코더를 구비한다. 상기 메모리 인터페이스는 상기 ECC 섹터들 및 상기 인너 패리티 비트들을 포함하는 코드워드 세트를 상기 비휘발성 메모리 장치에 전송한다.A storage device according to embodiments of the present invention for achieving the above object includes a non-volatile memory device and a storage controller. The non-volatile memory device includes a plurality of word lines stacked on a top surface of a substrate, a plurality of memory cells formed in channel holes extending in a direction perpendicular to the substrate, and a plurality of memory cells extending in a first horizontal direction and connecting the word lines to a plurality of memories. and a memory cell array including word line cut regions divided into blocks. The storage controller controls an operation of the non-volatile memory device. The storage controller includes an ECC engine and a memory interface. The ECC engine generates a first error correction code for each of a plurality of sub data units included in user data in a write operation on memory cells of a target page connected to a target word line among the plurality of word lines. , Hereinafter, 'ECC') encoding is performed to generate parity bits for each of the sub data units to configure a plurality of ECC sectors, and the ECC sectors are assigned to inner cells among the memory cells based on an error correction mode signal. An ECC encoder that selects some of the inner cell bits to be stored, configures an inner ECC sector including the selected inner cell bits, and performs second ECC encoding on the inner ECC sector to generate inner parity bits provide The memory interface transmits a codeword set including the ECC sectors and the inner parity bits to the nonvolatile memory device.
상기 목적을 달성하기 위한 기판의 상면 위에 적층되는 복수의 워드라인들, 상기 기판에 수직 방향으로 신장되는 채널 홀들에 형성되는 복수의 메모리 셀들 및 제1 수평 방향으로 연장되며 상기 워드라인들을 복수의 메모리 블록들로 구분하는 워드라인 컷 영역들을 구비하는 메모리 셀 어레이를 포함하는 비휘발성 메모리 장치 및 상기 비휘발성 메모리 장치를 제어하는 스토리지 장치의 동작 방법에서는 상기 스토리지 컨트롤러에 포함되는 에러 정정 코드(error correction code, 이하 'ECC') 인코더가 상기 복수의 워드라인들 중 타겟 워드라인에 연결되는 타겟 페이지의 메모리 셀들에 대한 기입 동작에서 사용자 데이터에 포함되는 복수의 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 제1 ECC 인코딩을 수행하여 상기 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 패리티 비트들을 생성하여 복수의 ECC 섹터들을 구성하고, 상기 ECC 섹터들에서 상기 메모리 셀들 중 인너 셀들에 저장될 인너 셀 비트들을 선택하여 상기 인너 셀 비트들의 일부를 포함하는 인너 ECC 섹터를 구성하고, 상기 ECC 인코더가 상기 인너 ECC 섹터에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하여 인너 패리티 비트들을 생성하고, 상기 ECC 섹터들 및 상기 인너 패리티 비트들을 포함하는 코드워드 세트를 상기 비휘발성 메모리 장치에 전송한다.A plurality of word lines stacked on an upper surface of a substrate to achieve the above object, a plurality of memory cells formed in channel holes extending in a vertical direction from the substrate, and a plurality of memory cells extending in a first horizontal direction and connecting the word lines to a plurality of memory cells. In a method of operating a nonvolatile memory device including a memory cell array having word line cut regions divided into blocks and a storage device controlling the nonvolatile memory device, an error correction code included in the storage controller , hereinafter referred to as 'ECC'), an encoder performs first ECC encoding on each of a plurality of sub data units included in user data in a write operation on memory cells of a target page connected to a target word line among the plurality of word lines. to form a plurality of ECC sectors by generating parity bits for each of the sub data units, select inner cell bits to be stored in inner cells among the memory cells from the ECC sectors, and select some of the inner cell bits configures an inner ECC sector that includes the inner ECC sector, the ECC encoder performs second ECC encoding on the inner ECC sector to generate inner parity bits, and a codeword set including the ECC sectors and the inner parity bits is Transfer to a non-volatile memory device.
본 발명의 실시예들에 따른 스토리지 장치 및 스토리지 장치의 동작 방법에서는 로케이션 인덱스에 기초하여 타겟 페이지의 메모리 셀들을 워드라인 컷 영역으로부터의 상대적 거리에 기초하여 아우터 셀들 및 인너 셀들로 구분하고, 제1 에러 정정 모드에서는 사용자 데이터에 포함되는 복수의 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 제1 ECC 인코딩 및 제1 ECC 디코딩을 수행하고, 에러 발생 확률이 높은 아우터 셀들에 저장될(독출된) 아우터 셀 비트들을 포함하는 아우터 ECC 섹터를 구성하고, 아우터 ECC 섹터에 대하여 제2 ECC 인코딩 및 제2 ECC 디코딩을 수행하여 제1 ECC 디코딩으로 정정할 수 없는 에러를 제2 ECC 디코딩으로 정정할 수 있다. 또한, 제2 에러 정정 모드에서는 에러 발생 확률이 낮은 인너 셀들에 저장될 인너 셀 비트들을 포함하는 인너 ECC 섹터를 구성하고, 인너 ECC 섹터에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하고, 독출 동작에서는 인너 ECC 섹터에 대하여 제1 ECC 디코딩을 수행하고, 제1 ECC 디코딩의 결과를 참조하여 서브 데이터 유닛들 각각에 대하여 제2 ECC 디코딩을 수행하여 서브 데이터 유닛들의 에러를 정정할 수 있다.In the storage device and method of operating the storage device according to embodiments of the present invention, memory cells of a target page are divided into outer cells and inner cells based on a relative distance from a word line cut region based on a location index, and first In the error correction mode, first ECC encoding and first ECC decoding are performed on each of a plurality of sub data units included in user data, and outer cell bits to be stored (read) in outer cells having a high error occurrence probability are included. An outer ECC sector that cannot be corrected by the first ECC decoding may be corrected by the second ECC decoding by configuring the outer ECC sector and performing second ECC encoding and second ECC decoding on the outer ECC sector. In addition, in the second error correction mode, an inner ECC sector including inner cell bits to be stored in inner cells with a low error occurrence probability is configured, second ECC encoding is performed on the inner ECC sector, and in a read operation, the inner ECC sector First ECC decoding may be performed on , and errors of the sub data units may be corrected by performing second ECC decoding on each of the sub data units with reference to a result of the first ECC decoding.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 스토리지 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 호스트를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 스토리지 장치에서 스토리지 컨트롤러의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 1의 스토리지 장치에서 스토리지 컨트롤러와 하나의 비휘발성 메모리 장치의 연결을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 도 4의 스토리지 컨트롤러에서 ECC 엔진의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 도 5의 ECC 엔진에서 ECC 인코더의 동작을 나타낸다.
도 7은 도 5의 ECC 인코더가 복수의 서브 데이터 유닛들에 대한 제1 ECC 인코딩을 순차적으로 수행하는 것을 나타낸다.
도 8a와 도 8b는 도 5의 ECC 인코더가 복수의 서브 데이터 유닛들에 대한 제1 ECC 인코딩을 병렬적으로 수행하는 것을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 도 5의 ECC 디코더의 동작을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 도 4의 스토리지 컨트롤러에서 ECC 엔진의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 도 4에서 비휘발성 메모리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 12는 도 11의 비휘발성 메모리 장치에서 메모리 셀 어레이를 나타내는 블록도이다.
도 13은 도 12의 메모리 블록들 중 하나의 메모리 블록을 나타내는 회로도이다.
도 14은 도 13의 메모리 블록의 하나의 낸드 스트링의 구조의 예를 보여준다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 도 11의 비휘발성 메모리 장치에서 메모리 셀 어레이의 구성의 예를 나타내는 블록도이다.
도 16은 도 12의 메모리 블록들 중 하나의 메모리 블록을 나타내는 사시도이다.
도 17은 도 12의 메모리 블록들 중 하나의 메모리 블록을 나타내는 평면도이다.
도 18은 도 17의 메모리 블록에 포함되는 낸드 스트링들의 연결을 나타내는 회로도이다.
도 19a는 도 11의 메모리 셀 어레이에 포함된 메모리 셀이 4 비트 쿼드러플 레벨 셀인 경우, 메모리 셀들의 문턱 전압에 따른 산포를 나타내는 그래프이다.
도 19b와 도 19c는 각각 도 19a의 그래프에서 메모리 셀의 문턱 전압이 변경된 경우를 나타내는 그래프이다.
도 19d는 본 발명의 실시예들에 따라 메모리 셀들에 대한 프로그램을 위한 비트 맵핑을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 도 19a의 제1 프로그램 상태(P1) 및 제2 프로그램 상태(P2)를 확대하여 나타낸 그래프이다.
도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 도 12의 메모리 셀 어레이가 형성되는 셀 영역을 나타낸다.
도 22a 및 도 22b는 도 21의 메모리 블록들에 각각 포함된 낸드 스트링들의 단면들을 예시적으로 나타낸다.
도 23은 도 21의 하나의 채널 홀의 수직 구조를 나타낸다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 도 4의 스토리지 장치의 기입 동작을 나타낸다.
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 도 4의 스토리지 장치의 독출 동작을 나타낸다.
도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 스토리지 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 도 4의 스토리지 컨트롤러에서 ECC 엔진의 구성의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 도 27의 ECC 엔진에서 ECC 인코더의 동작을 나타낸다.
도 29는 본 발명의 실시예들에 따른 도 27의 ECC 엔진에서 ECC 인코더의 동작을 나타낸다.
도 30은 본 발명의 실시예들에 따른 도 27의 ECC 엔진에서 ECC 인코더의 동작을 나타낸다.
도 31은 도 27의 ECC 인코더가 복수의 서브 데이터 유닛들에 대한 제1 ECC 인코딩을 순차적으로 수행하는 것을 나타낸다.
도 32는 도 27의 ECC 인코더가 복수의 서브 데이터 유닛들에 대한 제1 ECC 인코딩과 인너 ECC 섹터에 대한 제2 ECC 인코딩을 병렬적으로 수행하는 것을 나타낸다.
도 33은 도 27의 ECC 인코더가 복수의 서브 데이터 유닛들에 대한 제1 ECC 인코딩을 순차적으로 수행하는 것을 나타낸다.
도 34는 도 27의 ECC 인코더가 복수의 서브 데이터 유닛들에 대한 제1 ECC 인코딩과 인너 ECC 섹터들에 대한 제2 ECC 인코딩을 병렬적으로 수행하는 것을 나타낸다.
도 35는 본 발명의 실시예들에 따른 도 27의 ECC 디코더의 동작을 나타낸다.
도 36은 도 27의 ECC 디코더가 제3 ECC 디코딩을 수행하는 것을 나타낸다.
도 37은 본 발명의 실시예들에 따른 스토리지 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 38은 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 39는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 장치를 포함하는 전자 시스템을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a storage system according to example embodiments.
2 is a block diagram illustrating the host of FIG. 1 according to embodiments of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a storage controller in the storage device of FIG. 1 according to example embodiments.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a connection between a storage controller and one nonvolatile memory device in the storage device of FIG. 1 .
5 is a block diagram illustrating the configuration of an ECC engine in the storage controller of FIG. 4 according to embodiments of the present invention.
6 shows the operation of an ECC encoder in the ECC engine of FIG. 5 according to embodiments of the present invention.
FIG. 7 shows that the ECC encoder of FIG. 5 sequentially performs first ECC encoding on a plurality of sub data units.
8A and 8B show that the ECC encoder of FIG. 5 performs first ECC encoding on a plurality of sub data units in parallel.
9 illustrates an operation of the ECC decoder of FIG. 5 according to embodiments of the present invention.
10 is a block diagram illustrating the configuration of an ECC engine in the storage controller of FIG. 4 according to embodiments of the present invention.
11 is a block diagram illustrating a nonvolatile memory device in FIG. 4 according to example embodiments.
FIG. 12 is a block diagram illustrating a memory cell array in the nonvolatile memory device of FIG. 11 .
FIG. 13 is a circuit diagram illustrating one memory block among the memory blocks of FIG. 12 .
FIG. 14 shows an example of the structure of one NAND string of the memory block of FIG. 13 .
15 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a memory cell array in the nonvolatile memory device of FIG. 11 according to example embodiments.
FIG. 16 is a perspective view illustrating one memory block among the memory blocks of FIG. 12 .
FIG. 17 is a plan view illustrating one memory block among the memory blocks of FIG. 12 .
FIG. 18 is a circuit diagram illustrating connections of NAND strings included in the memory block of FIG. 17 .
FIG. 19A is a graph showing a distribution of threshold voltages of memory cells when the memory cells included in the memory cell array of FIG. 11 are 4-bit quadruple level cells.
19B and 19C are graphs illustrating cases in which the threshold voltage of a memory cell in the graph of FIG. 19A is changed.
19D is a diagram for explaining bit mapping for programming memory cells according to example embodiments.
FIG. 20 is an enlarged graph of the first program state P1 and the second program state P2 of FIG. 19A.
21 illustrates a cell region in which the memory cell array of FIG. 12 according to example embodiments is formed.
22A and 22B illustratively show cross-sections of NAND strings respectively included in the memory blocks of FIG. 21 .
FIG. 23 shows a vertical structure of one channel hole of FIG. 21 .
24 illustrates a write operation of the storage device of FIG. 4 according to example embodiments.
25 illustrates a read operation of the storage device of FIG. 4 according to example embodiments.
26 is a flowchart illustrating a method of operating a storage device according to example embodiments.
27 is a block diagram illustrating another example of the configuration of an ECC engine in the storage controller of FIG. 4 according to embodiments of the present invention.
28 illustrates the operation of an ECC encoder in the ECC engine of FIG. 27 according to embodiments of the present invention.
29 illustrates the operation of an ECC encoder in the ECC engine of FIG. 27 according to embodiments of the present invention.
30 illustrates the operation of an ECC encoder in the ECC engine of FIG. 27 according to embodiments of the present invention.
31 illustrates that the ECC encoder of FIG. 27 sequentially performs first ECC encoding on a plurality of sub data units.
32 illustrates that the ECC encoder of FIG. 27 performs first ECC encoding on a plurality of sub data units and second ECC encoding on an inner ECC sector in parallel.
33 illustrates that the ECC encoder of FIG. 27 sequentially performs first ECC encoding on a plurality of sub data units.
34 illustrates that the ECC encoder of FIG. 27 performs first ECC encoding on a plurality of sub data units and second ECC encoding on inner ECC sectors in parallel.
35 illustrates an operation of the ECC decoder of FIG. 27 according to embodiments of the present invention.
36 shows that the ECC decoder of FIG. 27 performs third ECC decoding.
37 is a flowchart illustrating a method of operating a storage device according to example embodiments.
38 is a cross-sectional view illustrating a nonvolatile memory device according to example embodiments.
39 is a block diagram illustrating an electronic system including a semiconductor device according to example embodiments.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail. The same reference numerals are used for the same components in the drawings, and redundant descriptions of the same components are omitted.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 스토리지 시스템을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a storage system according to example embodiments.
도 1을 참조하면, 스토리지 시스템(50)은 호스트(100) 및 스토리지 장치(200)를 포함할 수 있다. 호스트(100)는 스토리지 인터페이스(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a
도 1의 스토리지 장치(200)는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 종류의 저장 장치일 수 있다. The
스토리지 장치(200)는 스토리지 컨트롤러(300), 복수의 비휘발성 메모리 장치들(400a~400k), 전력관리 집적회로(이하 'PMIC', 600) 및 호스트 인터페이스(240)를 포함할 수 있다. 호스트 인터페이스(240)는 신호 커넥터(241) 및 전원 커넥터(243)를 포함할 수 있다. 스토리지 장치(200)는 휘발성 메모리 장치(250)를 더 포함할 수 있다.The
복수의 비휘발성 메모리 장치들(400a~400k)은 스토리지 장치(200)의 저장 매체로서 사용된다. 비휘발성 메모리 장치들(400a~400k) 각각은 플래시 메모리 또는 수직형 낸드 메모리 장치로 구현될 수 있다. 스토리지 컨트롤러(300)는 복수의 채널들(CHK1~CHk) 각각을 통하여 비휘발성 메모리 장치들(400a~400k) 각각과 연결된다. The plurality of
스토리지 컨트롤러(300)는 신호 커넥터(241)를 통해 호스트(100)로부터 리퀘스트(REQ)를 수신하고, 호스트(100)와 데이터(DTA)를 송수신한다. 스토리지 컨트롤러(300)는 호스트(100)로부터 수신되는 리퀘스트(REQ)에 기초하여 비휘발성 메모리 장치들(400a~400k)에 데이터(DTA)를 기입하거나 비휘발성 메모리 장치들(400a~400k)로부터 데이터(DTA)를 독출한다. The
이 경우에, 스토리지 컨트롤러(300)는 휘발성 메모리 장치(250)를 입출력 버퍼로서 사용하여 호스트(100)와 데이터(DTA)를 송수신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 휘발성 메모리 장치(250)는 DRAM(Dynamic Random Access Memory)을 포함할 수 있다.In this case, the
PMIC(600)는 전원 커넥터(243)를 통해 호스트(100)로부터 복수의 전원 전압들(또는 외부 전원전압들, VES1~VESt)을 수신할 수 있다. 예를 들어, 전원 커넥터(243)는 복수의 전력 라인들(P1~Pt)을 포함하고, PMIC(600)는 호스트(100)로부터 전력 라인들(P1~Pt)을 통해 전원 전압들(VES1~VESt)을 각각 수신할 수 있다. 여기서, t는 2 이상의 양의 정수를 나타낸다. The
PMIC(600)는 전원 전압들(VES1~VESt)에 기초하여 스토리지 컨트롤러(300)의 동작에 필요한 적어도 하나의 제1 동작 전압(VOP1), 비휘발성 메모리 장치들(400a~400k)의 동작에 필요한 적어도 하나의 제2 동작 전압(VOP2), 및 휘발성 메모리 장치(250)의 동작에 필요한 적어도 하나의 제3 동작 전압(VOP3)을 생성할 수 있다.The
예를 들어, PMIC(600)는 호스트(100)로부터 전원 전압들(VES1~VESt)을 모두 수신하는 경우, 전원 전압들(VES1~VESt)을 모두 사용하여 적어도 하나의 제1 동작 전압(VOP1), 적어도 하나의 제2 동작 전압(VOP2), 및 적어도 하나의 제3 동작 전압(VOP3)을 생성할 수 있다. 반면에, PMIC(500)는 호스트(100)로부터 전원 전압들(VES1~VESt) 중의 일부만을 수신하는 경우, 상기 수신되는 일부의 전원 전압들을 모두 사용하여 적어도 하나의 제1 동작 전압(VOP1), 적어도 하나의 제2 동작 전압(VOP2), 및 적어도 하나의 제3 동작 전압(VOP3)을 생성할 수 있다.For example, when the
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 호스트를 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating the host of FIG. 1 according to embodiments of the present invention.
도 2를 참조하면, 호스트(100)는 중앙 처리 장치(central processing unit, 이하 CPU; 110), ROM(120), 메인 메모리(130), 스토리지 인터페이스(140), 사용자 인터페이스(150) 및 버스(160)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
버스(160)는 호스트(100)의 CPU(110), 롬(120), 메인 메모리(130), 스토리지 인터페이스(140) 및 사용자 인터페이스(150) 간의 데이터를 전송하는 전송로를 의미한다. 롬(120)에는 다양한 어플리케이션(application) 프로그램들이 저장되어 있다. 실시예에 있어서, ATA(Advanced Technology Attachment), SCSI(Small Computer System Interface), eMMC(embedded Multi Media Card), UFS(Unix File System) 등과 같은 스토리지 프로토콜을 지원하는 애플리케이션 프로그램들이 롬(120)에 저장될 수 있다. The
메인 메모리(130)에는 데이터 또는 프로그램이 일시적으로 저장될 수 있다. 사용자 인터페이스(150)는 사용자와 호스트 기기, 컴퓨터 프로그램 등 사이에서 정보를 주고받을 수 있는 물리적 또는 가상적 매개체로서 물리적인 하드웨어와 논리적인 소프트웨어를 포함한다. 즉, 사용자 인터페이스(150)는 사용자가 호스트(100)를 조작할 수 있는 입력 장치와 사용자 입력에 대한 처리 결과를 표시하는 출력 장치를 포함할 수 있다.Data or programs may be temporarily stored in the
CPU(110)는 호스트(100)의 전반적인 동작을 제어한다. CPU(110)는 ROM(120)에 저장된 어플리케이션(application) 또는 툴(tool)을 이용하여 스토리지 장치(200)에 데이터를 저장하기 위한 리퀘스트(또는 커맨드) 또는 스토리지 장치(200)로부터 데이터를 읽어내기 위한 커맨드와 전원 전압들(VES1~VESt)을 생성시켜 스토리지 인터페이스(140)를 통하여 스토리지 장치(200)로 전달하도록 제어할 수 있다.The
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 스토리지 장치에서 스토리지 컨트롤러의 구성을 나타내는 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a storage controller in the storage device of FIG. 1 according to example embodiments.
도 3을 참조하면, 스토리지 컨트롤러(300)는 버스(305)를 통하여 서로 연결되는 프로세서(310), ECC 엔진(500), 온-칩 메모리(330), 랜더마이저(340), 호스트 인터페이스(350), 롬(360) 및 메모리 인터페이스(370)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the
프로세서(310)는 스토리지 컨트롤러(300)의 제반 동작을 제어한다. 프로세서(310)는 온-칩 메모리(330), ECC 엔진(500), 랜더마이저(540) 및 메모리 인터페이스(370)를 제어할 수 있다. 프로세서(310)는 하나 이상의 코어들(예를 들어, 동종 멀티-코어 또는 이종 멀티-코어)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(310)는 CPU(Central Processing Unit), ISP(Image Signal Processing Unit), DSP(Digital Signal Processing Unit), GPU(Graphics Processing Unit), VPU(Vision Processing Unit), 및 NPU(Neural Processing Unit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 프로세서(310)는 온-칩 메모리(130)에 로드된 다양한 응용 프로그램들(예를 들어, 플래시 변환 계층(Flash Translation layer, 이하 'FTL')), 펌웨어 등)을 실행할 수 있다.The
온-칩 메모리(330)는 프로세서(310)에 의해 실행되는 다양한 응용 프로그램들을 저장할 수 있다. 온-칩 메모리(330)는 프로세서(310)에 인접한 캐시 메모리로서 동작할 수 있다. 온-칩 메모리(330)는 프로세서(110)에 의해 처리될 명령, 어드레스, 데이터 등을 저장하거나 프로세서(310)의 처리 결과를 저장할 수 있다. 예를 들어, 온-칩 메모리(330)는 래치(Latch), 레지스터(Register), SRAM(Static Random Access Memory), DRAM(Dynamic Random Access Memory), TRAM(Thyristor Random Access Memory), TCM(Tightly Coupled Memory) 등을 포함하는 저장 매체 또는 워킹 메모리일 수 있다. The on-
프로세서(310)는 온-칩 메모리(330)에 로드된 FTL(335)을 실행할 수 있다. FTL(335)은 비휘발성 메모리 장치들(400a~400k) 중 하나에 저장된 펌웨어 또는 프로그램으로서 온-칩 메모리(330)에 로드될 수 있다. FTL(335)은 논리 어드레스와 비휘발성 메모리 장치들(400a~400k)의 물리 어드레스 간의 맵핑을 관리하고 갱신하는 어드레스 맵핑 테이블 관리자를 포함할 수 있다. FTL(335)은 상술한 어드레스 맵핑 이외에도 가비지 컬렉션(Garbage Collection), 웨어 레벨링(Wear Leveling) 등을 더 수행할 수 있다. FTL(335)은 비휘발성 메모리 장치들(400a~400k)이 갖는 제약(예를 들어 덮어쓰기(Overwrite 또는 In-place Write) 불가, 메모리 셀의 수명, 한정된 P/E(Program-Erase) 사이클, 소거 속도가 기입 속도보다 느림, 등)을 해소하기 위해 프로세서(310)에 의해 실행될 수 있다.The
특히 FTL(335)은 비휘발성 메모리 장치들(400a~400k) 각각의 페이지들에 포함되는 메모리 셀들을 워드라인 컷 영역으로부터의 거리에 따라 아우터 셀들 및 인너 셀들로 구분하는 로케이션 인덱스(LIDX)를 ECC 엔진(500)에 제공할 수 있다. 로케이션 인덱스(LIDX)는 각각의 페이지에 포함되는 메모리 셀들을 워드라인 컷 영역으로부터의 거리가 상대적으로 가까운 아우터 셀들 및 워드라인 컷 영역으로부터의 거리가 상대적으로 먼 인너 셀들로 구분할 수 있다.In particular, the
ECC 엔진(500)은 ECC 인코더(520) 및 ECC 디코더(550)를 포함할 수 있다. The
ECC 인코더(520)는 제1 에러 정정 모드에서는 사용자 데이터(DTA)를 복수의 워드라인들 중 타겟 워드라인에 연결된 타겟 페이지에 기입하는 기입 동작에서, 사용자 데이터(DTA)의 데이터 비트들 중 제1 단위의 데이터 비트들에 대한 제1 ECC 인코딩을 복수 회 수행하여 상기1 제 단위들 각각에 대한 패리티 비트들을 생성하여 복수의 ECC 섹터들을 구성하고, 로케이션 인덱스(IDX)에 기초하거나 미리 알고 있는 메모리 셀들에 대한 위치 정보를 기초로 상기 ECC 섹터들에서 상기 아우터 셀들에 저장될 아우터 데이터 비트들을 선택하여 상기 아우터 데이터 비트들을 포함하는 아우터 ECC 섹터를 구성하고, 상기 아우터 ECC 섹터에 대한 제2 ECC 인코딩을 수행하여 아우터 패리티 비트들을 생성할 수 있다. ECC 인코더(520)는 메모리 인터페이스(370)를 통하여 ECC 섹터들, 패리티 비티들 및 아우터 패리티 비트들을 포함하는 코드워드 세트를 비휘발성 메모리 장치들(400a~400k)에 전송할 수 있다.In a write operation of writing the user data DTA to a target page connected to a target word line among a plurality of word lines in the first error correction mode, the
ECC 디코더(550)는 타겟 페이지에 대한 독출 동작에서, 제1 에러 정정 모드에서 비휘발성 메모리 장치들(400a~400k) 중 하나로부터 코드워드 세트를 수신하고, 상기 로케이션 인덱스에 기초하여 상기 ECC 섹터들에서 상기 아우터 ECC 섹터를 구성하고, 상기 ECC 섹터들 각각에 대한 제1 ECC 디코딩을 수행하고, 상기 제1 ECC 디코딩의 결과 상기 ECC 섹터들 중 적어도 하나에서 정정불가능 에러가 검출되는 경우, 상기 아우터 패리티 비트들을 기초로 상기 아우터 ECC 섹터에 대한 제2 ECC 디코딩을 수행할 수 있다.In a read operation for a target page, the
ECC 인코더(520)는 제2 에러 정정 모드에서는 사용자 데이터(DTA)를 복수의 워드라인들 중 타겟 워드라인에 연결된 타겟 페이지에 기입하는 기입 동작에서, 사용자 데이터(DTA)의 데이터 비트들 중 제1 단위의 데이터 비트들에 대한 제1 ECC 인코딩을 복수 회 수행하여 상기1 제 단위들 각각에 대한 패리티 비트들을 생성하여 복수의 ECC 섹터들을 구성하고, 로케이션 인덱스(IDX)에 기초하거나 미리 알고 있는 메모리 셀들에 대한 위치 정보를 기초로 상기 ECC 섹터들에서 상기 인너 셀들에 저장될 인너 데이터 비트들을 선택하여 상기 인너 데이터 비트들의 적어도 일부를 포함하는 인너 ECC 섹터를 구성하고, 상기 인너 ECC 섹터에 대한 제2 ECC 인코딩을 수행하여 인너 패리티 비트들을 생성할 수 있다. ECC 인코더(520)는 메모리 인터페이스(370)를 통하여 ECC 섹터들, 패리티 비티들 및 인터 패리티 비트들을 포함하는 코드워드 세트를 비휘발성 메모리 장치들(400a~400k)에 전송할 수 있다.In a write operation of writing the user data DTA to a target page connected to a target word line among a plurality of word lines in the second error correction mode, the
ECC 디코더(550)는 타겟 페이지에 대한 독출 동작의 제2 에러 정정 모드에서 비휘발성 메모리 장치들(400a~400k) 중 하나로부터 코드워드 세트를 수신하고, 상기 로케이션 인덱스에 기초하여 상기 ECC 섹터들에서 상기 인너 ECC 섹터를 구성하고, 상기 인터 패리티 비트들에 기초하여 상기 인너 ECC 섹터에 대한 제1 ECC 디코딩을 수행하여 상기 인너 ECC 섹터의 적어도 하나의 에러 비트를 정정하고, 상기 ECC 섹터들 중 적어도 일부에 대한 제2 ECC 디코딩을 수행하여 상기 ECC 섹터들 각각의 적어도 하나의 에러 비트를 정정할 수 있다. The
실시예에 있어서, 상기 ECC 섹터들 중 적어도 일부가 정정불가능 에러를 포함하는 경우, 상기 ECC 디코더(550)는 상기 ECC 섹터들 전체에 대한 제3 ECC 디코딩을 수행할 수 있다. In an embodiment, when at least some of the ECC sectors include uncorrectable errors, the
ECC 엔진(500)의 동작을 제어하기 위하여 프로세서(310)는 에러 정정 모드 신호(EMS)를 ECC 엔진(500)에 제공할 수 있다. 에러 정정 모드 신호(EMS)는 아우터 셀 비트들과 인너 셀 비트들의 선택과 관련될 수 있고, 에러 정정 모드 신호(EMS)가 제1 로직 레벨인 경우, ECC 엔진(500)은 제1 에러 정정 모드에서 동작하여 아우터 셀 비트들을 선택하여 아우터 ECC 섹터를 구성하고, 에러 정정 모드 신호(EMS)가 제2 로직 레벨인 경우, ECC 엔진(500)은 제2 에러 정정 모드에서 동작하여 인너 셀 비트들을 선택하여 인너 ECC 섹터를 구성할 수 있다. To control the operation of the
랜더마이저(340)는 비휘발성 메모리 장치들(400a~400k) 중 하나에 저장될 데이터를 랜더마이징(randomizing)할 수 있다. 예를 들어, 랜더마이저(340)는 비휘발성 메모리 장치들(400a~400k) 중 하나에 저장될 데이터를 워드라인 단위로 랜더마이징할 수 있다.The
예를 들어, 랜더마이저(340)는 페이지 데이터를 랜더마이징할 수 있다. 예시적으로, 간결한 설명을 위하여 이상적인(ideal) 랜더마이저(340)의 구성이 설명되었다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니며, 실제 랜더마이저(340)는 하나의 워드라인에 연결된 메모리 셀들 중 소거 상태 및 제 1 내지 제15 프로그램 상태들 각각을 갖는 메모리 셀들의 개수가 실질적으로 서로 동일한 값에 가깝도록 데이터를 랜더마이징할수 있다. 즉, 실제 랜더마이징된 데이터(randomized data)가 저장된 메모리 셀들은 실질적으로 서로 비슷한 개수의 프로그램 상태들을 가질 수 있다.For example, the
스토리지 컨트롤러(300)는 호스트 인터페이스(350)를 통해 호스트(100)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 호스트 인터페이스(350)는 USB (Universal Serial Bus), MMC (multimedia card), PCI (peripheral component interconnection), PCI-E (PCI-express), ATA (Advanced Technology Attachment), Serial-ATA, Parallel-ATA, SCSI (small computer small interface), ESDI (enhanced small disk interface), IDE (Integrated Drive Electronics), MIPI(Mobile Industry Processor Interface), NVMe(Nonvolatile Memory-express), UFS(Universal Flash Storage Interface) 등과 같은 다양한 인터페이스들 중 적어도 하나로 제공될 수 있다. 스토리지 컨트롤러(300)는 메모리 인터페이스(370)를 통해 비휘발성 메모리 장치들(400a~400k)과 통신할 수 있다. The
도 4는 도 1의 스토리지 장치에서 스토리지 컨트롤러와 하나의 비휘발성 메모리 장치의 연결을 나타내는 블록도이다.FIG. 4 is a block diagram illustrating a connection between a storage controller and one nonvolatile memory device in the storage device of FIG. 1 .
도 4를 참조하면, 스토리지 컨트롤러(300)는 제1 동작 전압(VOP1)에 기초하여 동작할 수 있다. 비휘발성 메모리 장치(400a)는 스토리지 컨트롤러(300)의 제어에 따라 소거, 기입, 독출 동작 등을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 비휘발성 메모리 장치(400a)는 입출력 라인을 통해 커맨드(CMD), 어드레스(ADDR) 및 데이터(DTA, 또는 기입 데이터(WD))를 입력받는다. 또한, 비휘발성 메모리 장치(400a)는 제어 라인을 통하여 제어 신호(CTRL)를 제공받을 수 있고 파워 라인을 통해 파워(PWR1)를 제공받을 수 있다. 또한, 비휘발성 메모리 장치(400a)는 제어 라인을 통하여 상태 신호(RnB)를 스토리지 컨트롤러(300)에 제공할 수 있다. 또한, 비휘발성 메모리 장치(400a)는 데이터(DTA, 또는 독출 데이터(RD))를 스토리지 컨트롤러(300)에 제공할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the
스토리지 컨트롤러(300)는 ECC 엔진(500)을 포함할 수 있고, ECC 엔진(500)은 ECC 인코더(520) 및 ECC 디코더(550)를 포함할 수 있다. ECC 인코더(510)는 비휘발성 메모리 장치(400a)에 저장될 데이터에 대하여 ECC 인코딩을 수행하고, ECC 디코더(550)는 비휘발성 메모리 장치(400a)로부터 독출된 데이터에 대하여 ECC 디코딩을 수행할 수 있다.The
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 도 4의 스토리지 컨트롤러에서 ECC 엔진의 구성의 일 예를 나타내는 블록도이다.5 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an ECC engine in the storage controller of FIG. 4 according to embodiments of the present invention.
도 5를 참조하면, ECC 엔진(500a)는 ECC(515)를 저장하는 ECC 메모리(510), ECC 인코더(520a), ECC 디코더(550a), 데이터 선택기(580a) 및 버퍼(590a)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the
ECC 인코더(520a)는 ECC 메모리(510)에 연결되고, ECC(515)를 이용하여 타겟 페이지에 대한 기입 동작에서 사용자 데이터의 데이터 비트들에 대하여 서브 데이터 유닛(SDUi) 마다 제1 ECC 인코딩을 수행하여 상응하는 패리티 비트들(PRTi)를 생성하고, 서브 데이터 유닛(SDUi)과 상응하는 패리티 비트들(PRTi)을 포함하는 ECC 섹터(ECCSi)를 데이터 선택기(580a)와 버퍼(590a)에 제공할 수 있다.The
데이터 선택기(580a)는 에러 정정 모드 신호(EMS) 및 로케이션 인덱스(LIDX)에 기초하여 제1 에러 정정 모드에서 서브 데이터 유닛(SDUi)들 각각에서 아우터 셀 비트들을 선택하여 아우터 ECC 섹터(OECCS)를 구성하고, 아우터 ECC 섹터(OECCS)를 ECC 인코더(520a)에 제공할 수 있다. The
ECC 인코더(520a)는 ECC(515)를 이용하여, 아우터 ECC 섹터(OECCS)에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하여 아우터 패리티 비트들(OPRT)를 생성하고, 아우터 패리티 비트들(OPRT)을 버퍼(590a)에 제공할 수 있다.The ECC encoder 520a performs second ECC encoding on the outer ECC sector OECCS using the
버퍼(590a)는 서브 데이터 유닛(SDUi)과 상응하는 패리티 비트들(PRTi)을 포함하는 ECC 섹터(ECCSi)들과 아우터 패리티 비트들(OPRT)을 포함하는 코드워드 세트(SCW)를 메모리 인터페이스(370)를 통하여 비휘발성 메모리 장치(400a)에 제공할 수 있다.The
버퍼(590a)는 타겟 페이지에 대한 독출 동작에서, 서브 데이터 유닛(SDUi)과 상응하는 패리티 비트들(PRTi)을 포함하는 ECC 섹터(ECCSi)들과 아우터 패리티 비트들(OPRT)을 포함하는 코드워드 세트(SCW)를 메모리 인터페이스(370)를 통하여 비휘발성 메모리 장치(400a)로부터 수신하고, ECC 섹터(ECCSi)들을 ECC 디코더(550a)에 제공하고, ECC 섹터(ECCSi)들과 아우터 패리티 비트들(OPRT)을 데이터 선택기(580a)에 제공할 수 있다. .In a read operation on the target page, the
ECC 디코더(550a)는 ECC 메모리(510)에 연결되고, ECC(515)를 이용하여 ECC 섹터(ECCSi)들 각각에 대한 제1 ECC 디코딩을 수행하여 ECC 섹터(ECCSi)들 각각에 포함된 정정가능한 에러를 정정할 수 있다. 제1 ECC 인코딩의 수행 결과, ECC 섹터(ECCSi)들 중 적어도 하나에서 정정불가능한 에러가 검출되는 경우, ECC 디코더(550a)는, ECC 섹터(ECCSi)들 중 적어도 하나에서 정정불가능한 에러가 검출되었음을 나타내는 에러 플래그(ERR)을 데이터 선택기(580a)에 제공할 수 있다.The
데이터 선택기(580a)는 에러 플래그(ERR)에 응답하여 선택적으로 로케이션 인덱스(LIDX)에 기초하여 ECC 섹터(ECCSi)들 각각에서 아우터 셀 비트들을 선택하여 아우터 ECC 섹터(OECCS)를 구성하고, 아우터 ECC 섹터(OECCS)와 아우터 패리티 비트들(OPRT) ECC 디코더(550a)에 제공할 수 있다. The
ECC 디코더(550a)는 아우터 패리티 비트들(OPRT)을 기초로 아우터 ECC 섹터(OECCS)에 대하여 제2 ECC 디코딩을 수행하여 아우터 ECC 섹터(OECCS)의 정정불가능한 에러를 정정할 수 있다. The
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 도 5의 ECC 엔진에서 ECC 인코더의 동작을 나타낸다.6 shows the operation of an ECC encoder in the ECC engine of FIG. 5 according to embodiments of the present invention.
도 6에서는 도 5의 사용자 데이터(DTA)가 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4)을 포함하는 것으로 가정한다. 또한, 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4) 각각은 아우터 셀 비트들(OCB) 및 인너 셀 비트들(ICB)을 포함할 수 있다.In FIG. 6 , it is assumed that the user data DTA of FIG. 5 includes first to fourth sub data units SDU1 , SDU2 , SDU3 , and SDU4 . Also, each of the first to fourth sub data units SDU1 , SDU2 , SDU3 , and SDU4 may include outer cell bits OCB and inner cell bits ICB.
도 5 및 도 6을 참조하면, ECC 인코더(520a)는 ECC(515)를 이용하여 제1 서브 데이터 유닛(SDU1)에 제1 ECC 인코딩을 수행하여 제1 패리티 비트들(PRT1)을 생성하고, 제1 서브 데이터 유닛(SDU1)과 제1 패리티 비트들(PRT1)을 포함하는 제1 ECC 섹터(ECCS1)을 구성한다.5 and 6, the
ECC 인코더(520a)는 ECC(515)를 이용하여 제2 서브 데이터 유닛(SDU2)에 제1 ECC 인코딩을 수행하여 제2 패리티 비트들(PRT2)을 생성하고, 제2 서브 데이터 유닛(SDU2)과 제2 패리티 비트들(PRT2)을 포함하는 제2 ECC 섹터(ECCS2)을 구성한다.The ECC encoder 520a performs first ECC encoding on the second sub data unit SDU2 using the
ECC 인코더(520a)는 ECC(515)를 이용하여 제3 서브 데이터 유닛(SDU3)에 제1 ECC 인코딩을 수행하여 제3 패리티 비트들(PRT3)을 생성하고, 제3 서브 데이터 유닛(SDU3)과 제3 패리티 비트들(PRT3)을 포함하는 제3 ECC 섹터(ECCS3)을 구성한다.The ECC encoder 520a performs first ECC encoding on the third sub data unit SDU3 using the
ECC 인코더(520a)는 ECC(515)를 이용하여 제4 서브 데이터 유닛(SDU4)에 제1 ECC 인코딩을 수행하여 제4 패리티 비트들(PRT4)을 생성하고, 제4 서브 데이터 유닛(SDU4)과 제4 패리티 비트들(PRT4)을 포함하는 제4 ECC 섹터(ECCS4)을 구성한다.The ECC encoder 520a performs first ECC encoding on the fourth sub data unit SDU4 using the
ECC 인코더(520a)는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4)에 대한 제1 ECC 인코딩을 순차적으로 또는 병렬적으로 수행할 수 있다.The
ECC 인코더(520a)는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4) 각각의 아우터 셀 비트들(OCB)로 아우터 ECC 섹터(OECCS)를 구성하고, 아우터 ECC 섹터(OECCS)에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하여 아우터 셀 패리티 비트들(OPRT)를 생성할 수 있다.The
도 7은 도 5의 ECC 인코더가 복수의 서브 데이터 유닛들에 대한 제1 ECC 인코딩을 순차적으로 수행하는 것을 나타낸다.FIG. 7 shows that the ECC encoder of FIG. 5 sequentially performs first ECC encoding on a plurality of sub data units.
도 7을 참조하면, ECC 인코더(520a)는 아우터 셀 비트들(OCB)을 각각 포함하는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4) 각각에 대하여 제1 ECC 인코딩을 수행하여 제1 패리티 비트들(PRT1), 제2 패리티 비트들(PRT2), 제3 패리티 비트들(PRT3) 및 제4 패리티 비트들(PRT4)를 순차적으로 생성할 수 있다. 또한 ECC 인코더(520a)는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4) 각각의 아우터 셀 비트들(OCB)로 아우터 ECC 섹터(OECCS)를 구성하고, 아우터 ECC 섹터(OECCS)에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하여 아우터 셀 패리티 비트들(OPRT)를 생성할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
도 8a 및 도 8b는 각각 도 5의 ECC 인코더가 복수의 서브 데이터 유닛들에 대한 제1 ECC 인코딩을 병렬적으로 수행하는 것을 나타낸다. 8A and 8B respectively show that the ECC encoder of FIG. 5 performs first ECC encoding on a plurality of sub data units in parallel.
도 8a를 참조하면, ECC 인코더(520aa)는 제1 내지 제5 서브 ECC 인코더들(521, 523, 525, 527, 529)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8A , an ECC encoder 520aa may include first to fifth
제1 내지 제5 서브 ECC 인코더들(521, 523, 525, 527, 529)은 각각 도 5의 ECC(515)에 연결되고, 제1 내지 제4 서브 ECC 인코더들(521, 523, 525, 527) 각각은 아우터 셀 비트들(OCB)을 각각 포함하는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4) 각각에 대하여 제1 ECC 인코딩을 병렬적으로 수행하여 제1 패리티 비트들(PRT1), 제2 패리티 비트들(PRT2), 제3 패리티 비트들(PRT3) 및 제4 패리티 비트들(PRT4)를 병렬적으로 생성할 수 있다. 또한, 제5 서브 ECC 인코더(529)는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4)의 아우터 셀 비트들(OCB)로 구성되는 아우터 ECC 섹터(OECCS)에 대하여 제2 ECC 인코딩을 제1 ECC 인코딩과 병렬적으로 수행하여 아우터 셀 패리티 비트들(OPRT)를 생성할 수 있다.The first to fifth
도 8b를 참조하면, ECC 인코더(520ab)는 제1 내지 제4 서브 ECC 인코더들(521, 523, 525, 527)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8B , an ECC encoder 520ab may include first to fourth
제1 내지 제4 서브 ECC 인코더들(521, 523, 525, 527)은 각각 도 5의 ECC(515)에 연결되고, 아우터 셀 비트들(OCB)을 각각 포함하는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4) 각각에 대하여 제1 ECC 인코딩을 병렬적으로 수행하여 제1 패리티 비트들(PRT1), 제2 패리티 비트들(PRT2), 제3 패리티 비트들(PRT3) 및 제4 패리티 비트들(PRT4)를 병렬적으로 생성할 수 있다. 또한, 제1 서브 ECC 인코더(521)는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4)의 아우터 셀 비트들(OCB)로 구성되는 아우터 ECC 섹터(OECCS)에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하여 아우터 셀 패리티 비트들(OPRT)를 생성할 수 있다.The first to fourth
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 도 5의 ECC 디코더의 동작을 나타낸다.9 illustrates an operation of the ECC decoder of FIG. 5 according to embodiments of the present invention.
도 5 및 도 9를 참조하면, ECC 디코더(550a)는 비휘발성 메모리 장치(400a)의 타겟 페이지로부터 독출된, 제1 아우터 셀 비트들(OCB1')을 구비하는 제1 서브 데이터 유닛(SDU1') 및 제1 패리티 비트들(PRT1)을 포함하는 제1 ECC 섹터, 제2 아우터 셀 비트들(OCB2')을 구비하는 제2 서브 데이터 유닛(SDU2') 및 제2 패리티 비트들(PRT2)을 포함하는 제2 ECC 섹터, 제3 아우터 셀 비트들(OCB3')을 구비하는 제3 서브 데이터 유닛(SDU3') 및 제3 패리티 비트들(PRT3)을 포함하는 제3 ECC 섹터 및 제4 아우터 셀 비트들(OCB4')을 구비하는 제4 서브 데이터 유닛(SDU4') 및 제4 패리티 비트들(PRT4)을 포함하는 제4 ECC 섹터 각각에 대하여 제1 ECC 디코딩을 수행하고, 제1 서브 데이터 유닛(SDU1'), 제2 서브 데이터 유닛(SDU2'), 제3 서브 데이터 유닛(SDU3') 및 제4 서브 데이터 유닛(SDU4') 각각의 정정가능한 에러를 정정하여 제1 서브 데이터 유닛(SDU1), 제2 서브 데이터 유닛(SDU2), 제3 서브 데이터 유닛(SDU3) 및 제4 서브 데이터 유닛(SDU4'')을 출력할 수 있다.5 and 9 , the
제1 패리티 비트들(PRT1), 제2 패리티 비트들(PRT2), 제3 패리티 비트들(PRT3) 및 제4 패리티 비트들(PRT4) 각각도 아우터 셀들로부터 독출된 아우터 패리티 비트를 포함할 수 있다.Each of the first parity bits PRT1 , the second parity bits PRT2 , the third parity bits PRT3 , and the fourth parity bits PRT4 may also include outer parity bits read from outer cells. .
제1 ECC 디코딩의 수행결과, 제1 서브 데이터 유닛(SDU1), 제2 서브 데이터 유닛(SDU2), 제3 서브 데이터 유닛(SDU3) 각각의 아우터 셀 비트들(OCB1, OCB2, OCB3) 각각의 에러는 정정되고, 제4 서브 데이터 유닛(SDU4'')의 아우터 셀 비트들(OCB4'')에서 정정불가능한 에러가 검출되었다. ECC 디코더(550)는 아우터 셀 패리티 비트들(OPRT)을 이용하여 아우터 셀 비트들(OCB1, OCB2, OCB3) 및 아우터 셀 비트들(OCB4'')로 구성되는 아우터 ECC 섹터에 대하여 제2 ECC 디코딩을 수행하여 아우터 셀 비트들(OCB4'')의 에러를 정정하여 아우터 셀 비트들(OCB4)을 출력할 수 있다.As a result of performing the first ECC decoding, errors in the outer cell bits OCB1 , OCB2 , and OCB3 of the first sub data unit SDU1 , the second sub data unit SDU2 , and the third sub data unit SDU3 respectively is corrected, and an uncorrectable error is detected in the outer cell bits OCB4″ of the fourth sub data unit SDU4″. The
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 도 4의 스토리지 컨트롤러에서 ECC 엔진의 구성을 나타내는 블록도이다.10 is a block diagram illustrating the configuration of an ECC engine in the storage controller of FIG. 4 according to embodiments of the present invention.
도 10을 참조하면, ECC 엔진(500b)는 ECC(515)를 저장하는 ECC 메모리(510), ECC 인코더(520b), ECC 디코더(550b), 데이터 선택기(580b) 및 버퍼(590b)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, the
데이터 선택기(580b)는 에러 정정 모드 신호(EMS) 및 로케이션 인덱스(LIDX)에 기초하여 서브 데이터 유닛(SDUi)들 각각에서 아우터 셀 비트들을 선택하여 아우터 ECC 섹터(OECCS)를 구성하고, 아우터 ECC 섹터(OECCS)를 ECC 인코더(520b)에 제공할 수 있다.The
ECC 인코더(520b)는 ECC 메모리(510)에 연결되고, ECC(515)를 이용하여 타겟 페이지에 대한 기입 동작에서 아우터 ECC 섹터(OECCS)에 대하여 제1 ECC 인코딩을 수행하여 아우터 패리티 비트들(OPRT)를 생성하고, 아우터 셀 패리티 비트들(OPRT)을 버퍼(590b)에 제공하고, 사용자 데이터에 포함되는 서브 데이터 유닛(SDUi)들 각각에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하여 상응하는 패리티 비트들(PRTi)를 생성하고, 서브 데이터 유닛(SDUi)과 상응하는 패리티 비트들(PRTi)을 포함하는 ECC 섹터(ECCSi)를 버퍼(590b)에 제공할 수 있다.The
버퍼(590b)는 서브 데이터 유닛(SDUi)과 상응하는 패리티 비트들(PRTi)을 포함하는 ECC 섹터(ECCSi)들과 아우터 패리티 비트들(OPRT)을 포함하는 코드워드 세트(SCW)를 메모리 인터페이스(370)를 통하여 비휘발성 메모리 장치(400a)에 제공할 수 있다.The
버퍼(590b)는 타겟 페이지에 대한 독출 동작에서, 복수의 서브 데이터 유닛(SDUi)들과 상응하는 패리티 비트들(PRTi)을 포함하는 ECC 섹터(ECCSi)들과 아우터 패리티 비트들(OPRT)을 포함하는 코드워드 세트(SCW)를 메모리 인터페이스(370)를 통하여 비휘발성 메모리 장치(400a)로부터 수신하고, ECC 섹터(ECCSi)들을 ECC 디코더(550b)에 제공하고, ECC 섹터(ECCSi)들과 아우터 패리티 비트들(OPRT)을 데이터 선택기(580b)에 제공할 수 있다. In a read operation on the target page, the
ECC 디코더(550b)는 ECC 메모리(510)에 연결되고, ECC(515)를 이용하여 ECC 섹터(ECCSi)들 각각에 대한 제1 ECC 디코딩을 수행하여 ECC 섹터(ECCSi)들 각각에 포함된 정정가능한 에러를 정정할 수 있다. The
데이터 선택기(580b)는 에러 정정 모드 신호(EMS) 및 로케이션 인덱스(LIDX)에 기초하여 ECC 섹터(ECCSi)들 각각에서 아우터 셀 비트들을 선택하여 아우터 ECC 섹터(OECCS)를 구성하고, 아우터 ECC 섹터(OECCS)와 아우터 패리티 비트들(OPRT) ECC 디코더(550b)에 제공할 수 있다.The
ECC 디코더(550b)는 아우터 패리티 비트들(OPRT)을 기초로 아우터 ECC 섹터(OECCS)에 대하여 제2 ECC 디코딩을 수행하여 아우터 ECC 섹터(OECCS)의 정정불가능한 에러를 정정할 수 있다. The
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 도 4에서 비휘발성 메모리 장치를 나타내는 블록도이다. 11 is a block diagram illustrating a nonvolatile memory device in FIG. 4 according to example embodiments.
도 11을 참조하면, 비휘발성 메모리 장치(400a)는 메모리 셀 어레이(420), 어드레스 디코더(450), 페이지 버퍼 회로(430), 데이터 입출력 회로(440), 제어 회로(460) 및 전압 생성기(470)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 11 , a
메모리 셀 어레이(420)는 스트링 선택 라인(SSL), 복수의 워드라인들(WLs) 및 접지 선택 라인(GSL)을 통해 어드레스 디코더(450)와 연결될 수 있다. 또한, 메모리 셀 어레이(420)는 복수의 비트라인들(BLs)을 통해 페이지 버퍼 회로(430)와 연결될 수 있다. 메모리 셀 어레이(420)는 복수의 워드라인들(WLs) 및 복수의 비트라인들(BLs)에 연결되는 복수의 메모리 셀들을 포함할 수 있다.The
일 실시예에 있어서, 메모리 셀 어레이(420)는 기판 상에 삼차원 구조(또는 수직 구조)로 형성되는 삼차원(three dimensional) 메모리 셀 어레이일 수 있다. 이 경우, 메모리 셀 어레이(420)는 서로 적층되어 형성되는 복수의 메모리 셀들을 포함하는 복수의 낸드 스트링들을 포함할 수 있다. In one embodiment, the
도 12는 도 11의 비휘발성 메모리 장치에서 메모리 셀 어레이를 나타내는 블록도이다. FIG. 12 is a block diagram illustrating a memory cell array in the nonvolatile memory device of FIG. 11 .
도 12를 참조하면, 메모리 셀 어레이(420)는 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKz)을 포함한다. 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKz)은 제1 수평 방향(HD1), 제2 수평 방향(HD2) 및 수직 방향(VD)을 따라 신장된다. 실시예에 있어서, 메모리 블록들(BLK1~BLKz)은 도 5에 도시된 어드레스 디코더(450)에 의해 선택된다. 예를 들면, 어드레스 디코더(450)는 메모리 블록들(BLK1~BLKz) 중 블록 어드레스에 대응하는 메모리 블록(BLK)을 선택할 수 있다.Referring to FIG. 12 , the
도 13은 도 12의 메모리 블록들 중 하나의 메모리 블록을 나타내는 회로도이다. FIG. 13 is a circuit diagram illustrating one memory block among the memory blocks of FIG. 12 .
도 13에 도시된 메모리 블록(BLKi)은 기판(SUB) 상에 삼차원 구조로 형성되는 삼차원 메모리 메모리 블록을 나타낸다. 예를 들어, 메모리 블록(BLKi)에 포함되는 복수의 메모리 낸드 스트링들은 상기 기판(SUB)과 수직한 방향(VD)으로 적층될 수 있다.The memory block BLKi shown in FIG. 13 represents a three-dimensional memory block formed on the substrate SUB in a three-dimensional structure. For example, a plurality of memory NAND strings included in the memory block BLKi may be stacked in a direction VD perpendicular to the substrate SUB.
도 13을 참조하면, 메모리 블록(BLKi)은 비트 라인들(BL1, BL2, BL3)과 공통 소스 라인(CSL) 사이에 연결되는 복수의 낸드 스트링들(NS11~NS33)을 포함할 수 있다. 복수의 낸드 스트링들(NS11~NS33) 각각은 스트링 선택 트랜지스터(SST), 복수의 메모리 셀들(MC1, MC2, ..., MC8) 및 접지 선택 트랜지스터(GST)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 13 , the memory block BLKi may include a plurality of NAND strings NS11 to NS33 connected between the bit lines BL1 , BL2 , and BL3 and the common source line CSL. Each of the plurality of NAND strings NS11 to NS33 may include a string select transistor SST, a plurality of memory cells MC1, MC2, ..., MC8, and a ground select transistor GST.
스트링 선택 트랜지스터(SST)는 상응하는 스트링 선택 라인(SSL1, SSL2, SSL3)에 연결될 수 있다. 복수의 메모리 셀들(MC1, MC2, ..., MC8)은 각각 상응하는 워드 라인(WL1, WL2, ..., WL8)에 연결될 수 있다. 접지 선택 트랜지스터(GST)는 상응하는 접지 선택 라인(GSL1, GSL2, GSL3)에 연결될 수 있다. 스트링 선택 트랜지스터(SST)는 상응하는 비트 라인(BL1, BL2, BL3)에 연결되고, 접지 선택 트랜지스터(GST)는 공통 소스 라인(CSL)에 연결될 수 있다. The string select transistor SST may be connected to corresponding string select lines SSL1 , SSL2 , and SSL3 . The plurality of memory cells MC1 , MC2 , ..., MC8 may be connected to corresponding word lines WL1 , WL2 , ..., WL8 , respectively. The ground select transistor GST may be connected to corresponding ground select lines GSL1 , GSL2 , and GSL3 . The string select transistor SST may be connected to corresponding bit lines BL1 , BL2 , and BL3 , and the ground select transistor GST may be connected to the common source line CSL.
동일 높이의 워드 라인(예를 들면, WL1)은 공통으로 연결되고, 접지 선택 라인(GSL1, GSL2, GSL3) 및 스트링 선택 라인(SSL1, SSL2, SSL3)은 각각 분리될 수 있다. Word lines (eg, WL1) having the same height may be commonly connected, and ground select lines GSL1, GSL2, and GSL3 and string select lines SSL1, SSL2, and SSL3 may be separated from each other.
도 14은 도 13의 메모리 블록의 하나의 낸드 스트링의 구조의 예를 보여준다. FIG. 14 shows an example of the structure of one NAND string of the memory block of FIG. 13 .
도 13 및 도 14를 참조하면, 낸드 스트링(NS11)에는 기판(SUB) 위에 기판과 수직인 방향(VD)으로 신장되어 기판(SUB)과 접촉하는 필라(PL)가 제공될 수 있다. 도 13에 도시된 접지 선택 라인(GSL1), 워드 라인들(WL1~WL8), 그리고 스트링 선택 라인(SSL1)은 각각 기판(SUB)과 평행한 도전 물질들, 예를 들어 금속 물질들로 형성될 수 있다. 필라(PL)는 접지 선택 라인(GSL1), 워드 라인들(WL1~WL8), 그리고 스트링 선택 라인(SSL1)을 형성하는 도전 물질들을 관통하여 기판(SUB)과 접촉할 수 있다.Referring to FIGS. 13 and 14 , the NAND string NS11 may be provided with a pillar PL extending in a direction VD perpendicular to the substrate SUB and contacting the substrate SUB. The ground select line GSL1, the word lines WL1 to WL8, and the string select line SSL1 shown in FIG. 13 may be formed of conductive materials parallel to the substrate SUB, for example, metal materials. can The pillar PL may contact the substrate SUB by passing through conductive materials forming the ground select line GSL1 , the word lines WL1 to WL8 , and the string select line SSL1 .
도 14에서, 절단 선(V-V')에 따른 단면도가 함께 도시되어 있다. 예시적으로, 제1 워드라인(WL1)에 대응하는 제1 메모리 셀(MC1)의 단면도가 도시된다. 필라(PL)는 원통형의 바디(BD)를 포함할 수 있다. 바디(BD)의 내부에 에어갭(AG)이 제공될 수 있다. In Fig. 14, a cross-sectional view along the cutting line V-V' is also shown. Exemplarily, a cross-sectional view of the first memory cell MC1 corresponding to the first word line WL1 is shown. The pillar PL may include a cylindrical body BD. An air gap AG may be provided inside the body BD.
바디(BD)는 P-타입 실리콘을 포함하며, 채널이 형성되는 영역일 수 있다. 필라(PL)는 바디(BD)를 둘러싸는 원통형의 터널 절연막(TI) 및 터널 절연막(TI)을 둘러싸는 원통형의 전하 포획 막(CT)을 더 포함할 수 있다.The body BD may include P-type silicon and may be a region in which a channel is formed. The pillar PL may further include a cylindrical tunnel insulating layer TI surrounding the body BD and a cylindrical charge trapping layer CT surrounding the tunnel insulating layer TI.
제1 워드라인(WL1) 및 필라(PL)의 사이에 블로킹 절연막(BI)이 제공될 수 있다. 바디(BD), 터널 절연막(TI), 전하 포획 막(CT), 블로킹 절연막(BI), 그리고 제1 워드라인(WL1)은 기판(SUB) 또는 기판(SUB)의 상부 면과 수직인 방향으로 형성된 전하 포획형 트랜지스터일 수 있다. 스트링 선택 트랜지스터(SST), 접지 선택 트랜지스터(GST) 및 다른 메모리 셀들은 제1 메모리 셀(MC1)과 동일한 구조를 가질 수 있다.A blocking insulating layer BI may be provided between the first word line WL1 and the pillar PL. The body BD, the tunnel insulating layer TI, the charge trapping layer CT, the blocking insulating layer BI, and the first word line WL1 are formed in a direction perpendicular to the substrate SUB or an upper surface of the substrate SUB. It may be a formed charge trapping transistor. The string select transistor SST, the ground select transistor GST, and other memory cells may have the same structure as the first memory cell MC1.
다시 도 11을 참조하면, 제어 회로(460)는 스토리지 컨트롤러(300)로부터 커맨드(CMD) 및 어드레스 신호(ADDR)를 수신하고, 커맨드(CMD) 및 어드레스 신호(ADDR)에 기초하여 비휘발성 메모리 장치(400a)의 소거 루프, 프로그램 루프 및 독출 동작을 제어할 수 있다. 여기서 프로그램 루프는 프로그램 동작과 프로그램 검증 동작을 포함할 수 있고, 소거 루프는 소거 동작과 소거 검증 동작을 포함할 수 있다. Referring back to FIG. 11 , the
예를 들어, 제어 회로(460)는 커맨드 신호(CMD)에 기초하여 전압 생성기(470)를 제어하기 위한 제어 신호들(CTLs)을 생성하고, 어드레스 신호(ADDR)에 기초하여 로우 어드레스(R_ADDR) 및 컬럼 어드레스(C_ADDR)를 생성할 수 있다. 제어 회로(460)는 로우 어드레스(R_ADDR)를 어드레스 디코더(450)에 제공하고, 컬럼 어드레스(C_ADDR)를 데이터 입출력 회로(440)에 제공할 수 있다. For example, the
어드레스 디코더(450)는 스트링 선택 라인(SSL), 복수의 워드 라인들(WLs) 및 접지 선택 라인(GSL)을 통해 메모리 셀 어레이(420)와 연결될 수 있다. 프로그램 동작 또는 독출 동작 시, 어드레스 디코더(450)는 제어 회로(460)로부터 제공되는 로우 어드레스(R_ADDR)에 기초하여 복수의 워드 라인들(WLs) 중의 하나를 선택 워드라인인 제1 워드라인으로 결정하고, 복수의 워드 라인들(WLs) 중에서 제1 워드라인을 제외한 나머지 워드 라인들을 비선택 워드라인들로 결정할 수 있다.The
전압 생성기(470)는 제어 회로(460)로부터 제공되는 제어 신호들(CTLs)에 기초하여 파워(PWR1)를 이용하여 비휘발성 메모리 장치(400a)의 동작에 필요한 워드 라인 전압들(VWLs)을 생성할 수 있다. 전압 생성기(470)로부터 생성되는 워드 라인 전압들(VWLs)은 어드레스 디코더(450)를 통해 복수의 워드 라인들(WLs)에 인가될 수 있다. The
예를 들어, 소거 동작 시, 전압 생성기(470)는 메모리 블록의 웰에 소거 전압을 인가하고 메모리 블록의 모든 워드라인들에 접지 전압을 인가할 수 있다. 소거 검증 동작 시, 전압 생성기(470)는 하나의 메모리 블록의 모든 워드라인들에 소거 검증 전압을 인가하거나 워드라인 단위로 소거 검증 전압을 인가할 수 있다.For example, during an erase operation, the
예를 들어, 프로그램 동작 시, 전압 생성기(470)는 제1 워드라인에 프로그램 전압을 인가하고, 비선택 워드라인들에는 프로그램 패스 전압을 인가할 수 있다. 또한 프로그램 검증 동작 시, 전압 생성기(470)는 제1 워드라인에 프로그램 검증 전압을 인가하고, 비선택 워드라인들에는 검증 패스 전압을 인가할 수 있다.For example, during a program operation, the
또한, 독출 동작 시, 전압 생성기(470)는 제1 워드라인에 독출 전압을 인가하고, 비선택 워드라인들에는 독출 패스 전압을 인가할 수 있다.Also, during a read operation, the
페이지 버퍼 회로(430)는 복수의 비트 라인들(BLs)을 통해 메모리 셀 어레이(420)와 연결될 수 있다. 페이지 버퍼 회로(430)는 복수의 페이지 버퍼를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 하나의 페이지 버퍼에 하나의 비트 라인이 연결될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 하나의 페이지 버퍼에 두 개 이상의 비트 라인들이 연결될 수 있다.The
페이지 버퍼 회로(430)는 프로그램 동작 시 선택된 페이지에 프로그램될 데이터를 임시로 저장하고, 독출 동작 시 선택된 페이지로부터 독출된 데이터를 임시로 저장할 수 있다.The
데이터 입출력 회로(440)는 데이터 라인들(DLs)을 통해 페이지 버퍼 회로(430)와 연결될 수 있다. 프로그램 동작 시, 데이터 입출력 회로(440)는 스토리지 컨트롤러(300)로부터 ECC 섹터(ECCSi)들과 아우터 패리티 비트들(OPRT) 또는 ECC 섹터(ECCSi)들과 인너 패리티 비트들(IPRT)를 수신하고, 제어 회로(460)로부터 제공되는 컬럼 어드레스(C_ADDR)에 기초하여 ECC 섹터(ECCSi)들과 아우터 패리티 비트들(OPRT) 또는 ECC 섹터(ECCSi)들과 인너 패리티 비트들(IPRT)를 페이지 버퍼 회로(430)에 제공할 수 있다.The data input/
독출 동작 시, 데이터 입출력 회로(440)는 제어 회로(500)로부터 제공되는 컬럼 어드레스(C_ADDR)에 기초하여 페이지 버퍼 회로(430)에 저장된 ECC 섹터(ECCSi)들과 아우터 패리티 비트들(OPRT) 또는 ECC 섹터(ECCSi)들과 인너 패리티 비트들(IPRT)를 상기 스토리지 컨트롤러(300)에 제공할 수 있다. During a read operation, the data input/
페이지 버퍼 회로(430)와 데이터 입출력 회로(440)는 제어 회로(460)에 의하여 제어될 수 있다.The
제어 회로(460)는 메모리 셀 어레이(420)에 대한 프로그램 동작, 소거 동작 및 독출 동작의 완료 및/또는 진행 여부를 나타내는 상태 신호(RnB)를 생성하는 상태 신호 생성기(465)를 포함할 수 있다. The
스토리지 컨트롤러(300)는 상태 신호(RnB)에 기초하여 비휘발성 메모리 장치들(400a~400k) 각각의 유휴 상태 및 비지 상태를 판단할 수 있다.The
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 도 11의 비휘발성 메모리 장치에서 메모리 셀 어레이의 구성의 예를 나타내는 블록도이다.15 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a memory cell array in the nonvolatile memory device of FIG. 11 according to example embodiments.
도 15를 참조하면, 메모리 셀 어레이(420)는 복수의 블록들(BLK1~BLKz)을 포함할 수 있다. 복수의 블록들(BLK1~BLKz) 각각은 복수의 페이지들(PAG1~PAGq, q는 2 이상의 자연수)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 15 , the
또한, 메모리 셀 어레이(420)는 사용자 데이터(DTA)가 저장되는 노멀 셀 영역(NCA) 및 패리티 비트들(PRTi) 및 아우터 패리티 비트들(OPRT)이 저장되는 패리티 셀 영역(PCA)을 포함할 수 있다. In addition, the
노멀 셀 영역(NCA) 및 패리티 셀 영역(PCA)의 메모리 셀들은 비트라인들(BL1~BLn, n은 4 이상의 자연수)에 연결될 수 있다. 노멀 셀 영역(NCA) 및 패리티 셀 영역(PCA)의 페이지들 각각은 복수의 섹터들(SEC1~SECk, k는 3 이상의 자연수)을 포함할 수 있다. Memory cells of the normal cell area NCA and the parity cell area PCA may be connected to bit lines BL1 to BLn, where n is a natural number equal to or greater than 4. Each of the pages of the normal cell area NCA and the parity cell area PCA may include a plurality of sectors SEC1 to SECk, where k is a natural number greater than or equal to 3.
도 16은 도 12의 메모리 블록들 중 하나의 메모리 블록을 나타내는 사시도이고, 도 17은 도 16의 메모리 블록의 평면도이다.FIG. 16 is a perspective view illustrating one of the memory blocks of FIG. 12 , and FIG. 17 is a plan view of the memory block of FIG. 16 .
도 16을 참조하면, 메모리 블록(BLKi) 워드라인 컷 영역들(WLC) 사이에 적어도 하나의 접지 스트링 라인(GSL), 복수의 워드라인들(WLs), 적어도 하나의 스트링 선택 라인(SSL)이 수직 방향(VD)으로 기판(SUB) 위에 적층되는 형태로 구현될 수 있다. 워드라인 컷 영역들(WLC)의 기판(SUB) 상부에는 도핑 영역들(DOP)이 형성될 수 있고, 도핑 영역들(DOP)은 공통 소스 전압이 공급되는 공통 소스 라인(CSL: common source line) 또는 또는 공통 소스 노드(CSN: common source node)로 이용될 수 있다. 적어도 하나의 스트링 선택 라인(SSL)은 제1 수평 방향(HD1)으로 연장되는 스트링 선택 라인 컷 영역(SSLC)에 의하여 구분될 수 있다.Referring to FIG. 16 , at least one ground string line GSL, a plurality of word lines WLs, and at least one string select line SSL are provided between the word line cut regions WLC of the memory block BLKi. It may be implemented in a form of being stacked on the substrate SUB in the vertical direction VD. Doped regions DOP may be formed on the substrate SUB of the word line cut regions WLC, and the doped regions DOP are formed by a common source line (CSL) to which a common source voltage is supplied. Alternatively, it may be used as a common source node (CSN). At least one string selection line SSL may be divided by a string selection line cut area SSLC extending in the first horizontal direction HD1.
복수의 수직 채널 홀들 또는 채널 홀들이 적어도 하나의 접지 스트링 라인 기판(GSL), 복수의 워드라인들(WLs), 적어도 하나의 스트링 선택 라인(SSL)을 관통한다. 여기서 적어도 하나의 접지 스트링 라인(GSL), 복수의 워드라인들(WLs), 적어도 하나의 스트링 선택 라인(SSL)은 기판 형태로 구현될 수 있다. 복수의 수직 채널들의 상부면에는 제2 수평 방향(HD2)으로 연장되는 비트라인들(BL)이 연결된다.A plurality of vertical channel holes or channel holes pass through at least one ground string line substrate (GSL), a plurality of word lines (WLs), and at least one string select line (SSL). Here, at least one ground string line (GSL), a plurality of word lines (WLs), and at least one string select line (SSL) may be implemented in the form of a substrate. Bit lines BL extending in the second horizontal direction HD2 are connected to upper surfaces of the plurality of vertical channels.
도 17은 도 12의 메모리 블록들 중 하나의 메모리 블록을 나타내는 평면도이고, 도 18은 도 17의 메모리 블록에 포함되는 낸드 스트링들의 연결을 나타내는 회로도이다.FIG. 17 is a plan view illustrating one of the memory blocks of FIG. 12 , and FIG. 18 is a circuit diagram illustrating connections of NAND strings included in the memory block of FIG. 17 .
도 17에서 점을 찍지 않은 원(white circle) 원은 인너(inner) 셀 또는 인너 채널 홀을 나타내고 점을 찍은 원(dotted circle)은 아우터(outer) 셀 또는 아우터 채널 홀을 나타낸다. 워드라인 컷 영역(WLC) 내부에는 도 16에 도시된 도핑 영역들(DOP)에 상응하는 공통 소스 라인들이 배치된다. In FIG. 17, a white circle indicates an inner cell or inner channel hole, and a dotted circle indicates an outer cell or outer channel hole. Common source lines corresponding to the doped regions DOP shown in FIG. 16 are arranged in the word line cut region WLC.
도 17을 참조하면, 메모리 블록(BLKi)에는 채널 홀들이 지그-재그(Zig-Zag) 구조로 배치될 수 있다. 이러한 지그-재그 구조는 메모리 블록(BLKi)을 포함하는 메모리 셀 어레이의 면적을 감소시키는 효과가 있다. 메모리 블록(BLKi)에는 서로 인접하는 두 개의 워드라인 컷 영역들(WLC) 사이에 제2 수평 방향(HD2)으로 하나의 외부 채널 홀 및 내부 채널 홀들이 배치될 수 있다. 이와 같이 제2 수평 방향(HD2)으로 배치된 외부 채널 홀 및 ss 채널 홀 중 하나는 짝수 번째 비트라인에 연결되고 다른 하나는 홀수 번째 비트라인에 연결될 수 있다. 도 17에는 편의상 하나의 비트라인 쌍(BLi, BLo)이 도시되어 있으며, 다른 비트라인들은 생략되어 있다. Referring to FIG. 17 , channel holes may be arranged in a zig-zag structure in the memory block BLKi. This zig-zag structure has an effect of reducing the area of the memory cell array including the memory block BLKi. One external channel hole and one internal channel hole may be disposed in the second horizontal direction HD2 between two adjacent word line cut regions WLC in the memory block BLKi. As such, one of the external channel hole and the ss channel hole disposed in the second horizontal direction HD2 may be connected to an even-numbered bit line and the other may be connected to an odd-numbered bit line. 17 shows one pair of bit lines BLi and BLo for convenience, and other bit lines are omitted.
도 17에 도시된 바와 같이, 아우터 메모리 셀들은 워드라인 컷 영역(WLC)으로부터의 거리(Do)가 상대적으로 가까운 아우터 채널 홀들에 형성되고 인터 메모리 셀들은 워드라인 컷 영역(WLC)으로부터의 거리(Di)가 상대적으로 먼 인너 채널 홀들에 형성된다.17, the outer memory cells are formed in outer channel holes having a relatively close distance Do from the word line cut area WLC, and the inter memory cells have a distance (Do) from the word line cut area WLC. Di) is formed in relatively far inner channel holes.
도 18을 참조하면, 인너 낸드 스트링(NSi)은 인너 채널 홀에 형성되고 아우터 낸드 스트링은 아우터 채널 홀에 형성된다. 아우터 낸드 스트링(NSi)의 일단은 인너 비트라인(BLi)에 연결되고 타단은 인너 저항(Ri)을 통하여 공통 소스 라인(CSL)에 연결된다. 아우터 낸드 스트링(NSo)의 일단은 아우터 비트라인(BLo)에 연결되고 타단은 아우터 저항(Ro)을 통하여 공통 소스 라인(CSL)에 연결된다. Referring to FIG. 18 , an inner NAND string NSi is formed in an inner channel hole and an outer NAND string is formed in an outer channel hole. One end of the outer NAND string NSi is connected to the inner bit line BLi and the other end is connected to the common source line CSL through the inner resistor Ri. One end of the outer NAND string NSo is connected to the outer bit line BLo and the other end is connected to the common source line CSL through the outer resistor Ro.
도 17을 참조하여 전술한 바와 같이 인너 낸드 스트링(NSi)(즉 인너 채널 홀)과 공통 소스 라인(즉 워드라인 컷 영역) 사이의 거리(Di)가 아우터 낸드 스트링(NSo)(즉 아우터 채널 홀)과 공통 소스 라인 사이의 거리(Do)보다 크기 때문에 인터 저항(Ri)은 아우터 저항(Ro)보다 큰 값을 갖는다.As described above with reference to FIG. 17, the distance Di between the inner NAND string NSi (ie inner channel hole) and the common source line (ie word line cut area) is the outer NAND string NSo (ie outer channel hole) ) and the common source line, the inter resistance Ri has a greater value than the outer resistance Ro.
이와 같이, 인터 낸드 스트링(NSi)과 아우터 낸드 스트링(NSo)이 서로 다른 값의 저항들(Ri, Ro)을 통하여 공통 소스 라인(CSL)에 연결됨을 알 수 있다. 즉 인너 낸드 스트링(NSi)과 아우터 낸드 스트링(NSo)이 비대칭의 연결 구조를 갖기 때문에 인너 낸드 스트링(NSi)의 인너 셀들과 아우터 낸드 스트링(NSo)의 아우터 셀들은 동작에 있어서 전기적인 특성 차이가 발생될 수 있다. 이러한 특성 차이는 에러 비트 수준의 차이로 나타날 수 있다. 즉, 워드라인 컷 영역에 더 가까운 아우터 낸드 스트링(NSo)의 외부 셀들에서 에러 발생 확률이 더 높을 수 있다.As such, it can be seen that the internal NAND string NSi and the outer NAND string NSo are connected to the common source line CSL through resistors Ri and Ro having different values. That is, since the inner NAND string (NSi) and the outer NAND string (NSo) have an asymmetric connection structure, the inner cells of the inner NAND string (NSi) and the outer cells of the outer NAND string (NSo) have different electrical characteristics in operation. may occur. This characteristic difference may appear as a difference in error bit level. That is, an error occurrence probability may be higher in external cells of the outer NAND string NSo closer to the word line cut region.
도 19a는 도 11의 메모리 셀 어레이에 포함된 메모리 셀이 4 비트 쿼드러플 레벨 셀(QLC)인 경우, 메모리 셀들의 문턱 전압에 따른 산포를 나타내는 그래프이다.FIG. 19A is a graph illustrating a distribution according to threshold voltages of memory cells when the memory cells included in the memory cell array of FIG. 11 are 4-bit quadruple level cells (QLCs).
메모리 셀이 4 비트로 프로그램되는 4 비트 멀티 레벨 셀인 경우에, 메모리 셀은 소거 상태(E) 또는 제1 내지 제15 프로그램 상태(P1~P15) 중 하나를 가질 수 있다. 싱글 레벨 셀에 비하여 멀티 레벨 셀의 경우, 문턱 전압(Vth) 분포들 사이의 간격이 좁으므로, 멀티 레벨 셀에서는 문턱 전압(Vth)의 작은 변화에 의해 중대한 문제가 야기될 수 있다.When the memory cell is a 4-bit multi-level cell programmed with 4 bits, the memory cell may have an erase state (E) or one of first to fifteenth program states (P1 to P15). In the case of a multi-level cell, compared to a single-level cell, since the interval between distributions of the threshold voltage (Vth) is narrow, a small change in the threshold voltage (Vth) may cause a serious problem in the multi-level cell.
제1 독출 전압(Vr1)은 소거 상태(E)를 가지는 메모리 셀의 산포와 제1 프로그램 상태(P1)를 가지는 메모리 셀의 산포 사이의 전압 레벨을 가진다. 제2 내지 제15 독출 전압(Vr2~Vr15)은 각각의 인접하는 해당 프로그램 상태(P1~P15)의 산포를 갖는 메모리 셀들 사이의 전압 레벨을 갖는다.The first read voltage Vr1 has a voltage level between the distribution of memory cells having an erase state E and the distribution of memory cells having a first program state P1. The second to fifteenth read voltages Vr2 to Vr15 have voltage levels between adjacent memory cells having a distribution of corresponding program states P1 to P15.
일 실시예에서, 제1 독출 전압(Vr1)을 인가하여 메모리 셀이 턴온되면 데이터가 '1'이 저장되고, 메모리 셀이 턴오프되면 데이터가 '0'이 저장된 것으로 구별될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다른 실시예에서, 제1 독출 전압(Vr1)을 인가하여 메모리 셀이 턴온되면 데이터가 '0'이 저장되고, 메모리 셀이 턴오프되면 데이터가 '1'이 저장된 것으로 구별할 수도 있다. 이와 같이, 데이터의 논리 레벨의 할당은 실시예에 따라 변경될 수 있다.In one embodiment, it can be distinguished that data '1' is stored when the memory cell is turned on by applying the first read voltage Vr1, and data '0' is stored when the memory cell is turned off. However, the present invention is not limited thereto, and in another embodiment, data '0' is stored when the memory cell is turned on by applying the first read voltage Vr1, and data '1' is stored when the memory cell is turned off. It can also be identified as stored. In this way, the allocation of logical levels of data may be changed according to embodiments.
도 19b와 도 19c는 각각 도 19a의 그래프에서 메모리 셀의 문턱 전압이 변경된 경우를 나타내는 그래프이다.19B and 19C are graphs illustrating cases in which the threshold voltage of a memory cell in the graph of FIG. 19A is changed.
도 19b는 인너 셀들의 문턱 전압이 변경된 것을 나타내고, 도 19c는 아우터 셀들의 문턱 전압이 변경된 것을 나타낸다.19B shows that the threshold voltages of inner cells are changed, and FIG. 19C shows that the threshold voltages of outer cells are changed.
도 19b 및 도 19c를 참조하면, 소거 상태(E), 제1 내지 제15 프로그램 상태(P1 내지 P15)로 각각 프로그램된 메모리 셀들)은 독출 환경에 따라 도 19b 및 도 19c에 도시된 바와 같이 변경된 분포를 가질 수 있다. 도 19b 및 도 19c에서, 빗금 친 부분에 속하는 메모리 셀들은 독출 오류가 발생할 수 있고, 이에 따라, 메모리 장치의 신뢰성이 저하될 수 있다. 도 19c의 경우가 도 19b의 경우보다 더 많은 독출 오류가 발생할 수 있다.Referring to FIGS. 19B and 19C , memory cells programmed to the erase state E and the first to fifteenth program states P1 to P15, respectively, are changed as shown in FIGS. 19B and 19C according to the read environment. may have a distribution. In FIGS. 19B and 19C , a read error may occur in memory cells belonging to hatched portions, and thus reliability of the memory device may deteriorate. More read errors may occur in the case of FIG. 19C than in the case of FIG. 19B.
예를 들어, 제1 독출 전압(Vr1)을 이용하여 메모리 장치에 대한 독출 동작을 수행할 경우, 빗금 친 부분에 속하는 메모리 셀들은 제1 프로그램 상태(P1)로 프로그램 되었음에도 불구하고, 문턱 전압(Vth)의 감소에 의해 소거 상태(E)로 판단될 수 있다. 이에 따라, 독출 동작에 오류가 발생되어 메모리 장치의 신뢰성이 저하될 수 있다.For example, when a read operation is performed on the memory device using the first read voltage Vr1, even though the memory cells belonging to the shaded area are programmed to the first program state P1, the threshold voltage Vth ) can be determined as the erased state (E). Accordingly, an error may occur in a read operation, and reliability of the memory device may deteriorate.
비휘발성 메모리 장치(400a)로부터 데이터를 독출하는 경우 RBER(raw bit error rate)은 독출 전압의 전압 레벨에 따라 달라지는데, 독출 전압의 최적 전압 레벨은 메모리 셀들의 산포 모양에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 메모리 셀들의 산포가 변화함에 따라 메모리 장치로부터 데이터를 독출하는데 필요한 독출 전압의 최적 전압 레벨도 변경될 수 있다. When data is read from the
도 19d는 본 발명의 실시예들에 따라 메모리 셀들에 대한 프로그램을 위한 비트 맵핑을 설명하기 위한 도면이다. 19D is a diagram for explaining bit mapping for programming memory cells according to example embodiments.
도 19d에서는 메모리 셀들이 QLC인 경우를 가정한 것이나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.In FIG. 19D, it is assumed that the memory cells are QLC, but this is for convenience of description and is not limited thereto.
도 19d를 참조하면, 메모리 셀이 QLC인 경우, 메모리 셀들은 각각 LSB, ESB, USB 및 MSB를 저장할 수 있다. 도 14를 더 참조하면, 워드 라인(WL1)에 연결된 메모리 셀들 중 첫 번째 행의 메모리 셀들에 저장되는 LSB는 최하위 비트 페이지를 형성하고, MSB는 최상위 비트 페이지를 형성할 수 있다. 또한, USB는 차상위 비트 페이지를 형성하고, ESB는 USB와 LSB 사이의 비트 페이지를 형성할 수 있다.Referring to FIG. 19D , when the memory cells are QLC, the memory cells may store LSB, ESB, USB, and MSB, respectively. Referring further to FIG. 14 , the LSB stored in the memory cells of the first row among the memory cells connected to the word line WL1 may form a least significant bit page, and the MSB may form a most significant bit page. In addition, USB may form a next-order bit page, and ESB may form a bit page between USB and LSB.
도 20은 도 19a의 제1 프로그램 상태(P1) 및 제2 프로그램 상태(P2)를 확대하여 나타낸 그래프이다. FIG. 20 is an enlarged graph of the first program state P1 and the second program state P2 of FIG. 19A.
도 20을 참조하면, 제1 프로그램 상태(P1) 및 제2 프로그램 상태(P2) 사이의 "독출 윈도우(Read Window)(RDW)"는 제1 프로그램 상태(P1)에 대한 하강(fall) 전압(VF)과 제2 프로그램 상태(P2)에 대한 상승(rise) 전압(VR)의 차이로 정의될 수 있다. Referring to FIG. 20 , a “Read Window (RDW)” between the first program state P1 and the second program state P2 is a fall voltage (for the first program state P1) VF) and the rise voltage VR for the second program state P2.
여기서, 하강 전압(VF)은 제1 프로그램 상태(P1)로 프로그램된 메모리 셀들에 대한 오프 셀 카운트 결과, 오프 셀들의 개수가 기준 개수(REF)에 대응하는 문턱 전압을 나타낸다. 상승 전압(VR)은 제2 프로그램 상태(P2)로 프로그램된 메모리 셀들에 대한 온 셀 카운트 결과, 온 셀들의 개수가 기준 개수(REF)에 대응하는 문턱 전압을 나타낸다. 제2 프로그램 상태(P2)를 판별하기 위한 독출 전압(Vr2)은 독출 윈도우(RDW) 사이에 전압 레벨을 가져야 하며, 독출 오류를 감소시키기 위해서는 독출 윈도우(RDW)가 충분히 넓게 확보되어야 한다. 워드라인 컷 영역으로부터 거리가 상대적으로 가까운 아우터 셀들의 독출 윈도우는 워드라인 컷 영역으로부터 거리가 상대적으로 가까운 인너 셀들의 독출 윈도우보다 작을 수 있다.Here, the falling voltage VF represents a threshold voltage in which the number of off cells corresponds to the reference number REF, as a result of off-cell counting of memory cells programmed to the first program state P1. The rising voltage VR represents a threshold voltage in which the number of on-cells corresponds to the reference number REF as a result of on-cell counting of memory cells programmed to the second program state P2 . The read voltage Vr2 for determining the second program state P2 must have a voltage level between the read windows RDW, and the read window RDW must be sufficiently wide to reduce read errors. Read windows of outer cells relatively close from the word line cut region may be smaller than read windows of inner cells relatively close from the word line cut region.
도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 도 12의 메모리 셀 어레이가 형성되는 셀 영역을 나타낸다.21 illustrates a cell region in which the memory cell array of FIG. 12 according to example embodiments is formed.
도 21을 참조하면, 셀 영역(CR)은 복수의 채널 홀들(CH)을 포함한다.Referring to FIG. 21 , the cell region CR includes a plurality of channel holes CH.
채널 홀 사이즈, 예를 들어, 채널 홀 직경(diameter)은 셀 영역(CR) 내의 위치에 따라 다를 수 있다. 구체적으로, 제1 및 제2 에지들(EDG1, EDG2)에 인접한 채널 홀들(CHa)의 경우 주변 밀도가 낮으므로, 공정 상의 이유로 다른 채널 홀들(CHb)과 직경이 다를 수 있다. 셀 영역(CR)의 중심 영역에 위치한 채널 홀들(CHb)의 직경은, 제1 및 제2 에지들(EDG1, EDG2)에 인접한 채널 홀들(CHa)의 직경보다 클 수 있다. 메모리 블록(BLKa)은 제2 에지(EDG2)에 인접하고, 제2 에지(EDG2)로부터 제1 거리(d1)만큼 이격될 수 있다. 메모리 블록(BLKb)은 제1 및 제2 에지들(EDG1, EDG2)에 인접하지 않고, 셀 영역(CR)의 중심에 위치하며, 제2 에지(EDG2)로부터 제2 거리(d2)만큼 이격될 수 있다. 메모리 블록(BLKa)에 포함된 제1 채널 홀(CHa)의 제1 직경(D1)은, 메모리 블록(BLKb)에 포함된 제2 채널 홀(CHb)의 제2 직경(D2)보다 작을 수 있다.A channel hole size, eg, a channel hole diameter, may vary according to a location within the cell region CR. Specifically, since the peripheral density of the channel holes CHa adjacent to the first and second edges EDG1 and EDG2 is low, the diameter may be different from that of the other channel holes CHb for process reasons. The diameters of the channel holes CHb located in the central region of the cell region CR may be greater than the diameters of the channel holes CHa adjacent to the first and second edges EDG1 and EDG2 . The memory block BLKa may be adjacent to the second edge EDG2 and spaced apart from the second edge EDG2 by a first distance d1. The memory block BLKb is not adjacent to the first and second edges EDG1 and EDG2, is located in the center of the cell region CR, and is spaced apart from the second edge EDG2 by a second distance d2. can The first diameter D1 of the first channel hole CHa included in the memory block BLKa may be smaller than the second diameter D2 of the second channel hole CHb included in the memory block BLKb. .
도 22a 및 도 22b는 도 21의 메모리 블록들에 각각 포함된 낸드 스트링들의 단면들을 예시적으로 나타낸다.22A and 22B illustratively show cross-sections of NAND strings respectively included in the memory blocks of FIG. 21 .
도 22a를 참조하면, 메모리 블록(BLKa)에 포함된 제1 채널 홀(CHa)에는 표면층(314) 및 내부층(315)를 포함하는 필라가 형성될 수 있고, 제1 채널 홀(CHa)의 둘레에는 전하 저장층(CS)이 형성될 수 있고, 전하 저장층(CS)은 ONO 구조를 가질 수 있다.Referring to FIG. 22A , a pillar including a
도 22b를 참조하면, 메모리 블록(BLKb)에 포함된 제2 채널 홀(CHb)에는 표면층(314) 및 내부층(315)를 포함하는 필라가 형성될 수 있고, 제2 채널 홀(CHb)의 둘레에는 전하 저장층(CS)이 형성될 수 있고, 전하 저장층(CS)은 ONO 구조를 가질 수 있다. Referring to FIG. 22B , a pillar including a
실시예에서, 메모리 블록(BLKb)에 포함된 전하 저장층(CS)의 두께는, 메모리 블록(BLKa)에 포함된 전하 저장층(CS)의 두께와 다를 수 있다. 이러한 채널 홀 직경의 차이로 인해, 메모리 셀의 특성의 차이가 발생할 수 있다. 구체적으로, 채널 홀의 둘레에 게이트 전극이 위치하는 게이트 올 어라운드(gate all around) 형태의 수직형 메모리 장치의 경우, 채널 홀 직경이 작아지면 게이트 전극에서 채널 영역(314)으로 형성되는 전기장의 집속도가 높아지게 된다. 따라서, 제1 채널 홀(CHa)과 같이 채널 홀 직경(D1)이 작은 메모리 셀은, 제2 채널 홀(CHb)과 같이 채널 홀 직경(D2)이 큰 메모리 셀에 비해, 프로그램 및 소거 동작의 속도가 빨라지게 된다.In an embodiment, the thickness of the charge storage layer CS included in the memory block BLKb may be different from the thickness of the charge storage layer CS included in the memory block BLKa. Due to the difference in the channel hole diameter, a difference in characteristics of the memory cell may occur. Specifically, in the case of a gate all-around type vertical memory device in which a gate electrode is positioned around a channel hole, the concentration of an electric field formed from the gate electrode to the
다시 도 21을 참조하면, 셀 영역(CR) 내에서 하나의 메모리 블록은 제1 수평 방향(VD1)으로, 즉, 워드 라인 방향으로 한 페이지에 해당하는 모든 메모리 셀들을 포함하고, 제2 수평 방향(VD2)으로, 즉, 비트 라인 방향으로 몇 개의 스트링들을 포함하도록 구성된다. 따라서, 각 메모리 블록은 제1 수평 방향으로 길게 구성되어, 채널 홀 사이즈, 즉, 직경의 차이는 메모리 블록 단위로 나타날 수 있다. 따라서, 메모리 블록(BLKa)에 포함된 메모리 셀들의 프로그램 속도 및 소거 속도는 메모리 블록(BLKb)에 포함된 메모리 셀들의 프로그램 속도 및 소거 속도보다 빠를 수 있다. Referring back to FIG. 21 , one memory block in the cell region CR includes all memory cells corresponding to one page in the first horizontal direction VD1 , that is, in the word line direction, and includes all memory cells corresponding to one page in the second horizontal direction VD1 . (VD2), that is, in the bit line direction, it is configured to include several strings. Accordingly, since each memory block is configured to be long in the first horizontal direction, a difference in channel hole size, that is, a diameter may appear in units of memory blocks. Accordingly, the program speed and erase speed of memory cells included in the memory block BLKa may be higher than the program speed and erase speed of memory cells included in the memory block BLKb.
도 23은 도 21의 하나의 채널 홀의 수직 구조를 나타낸다.FIG. 23 shows a vertical structure of one channel hole of FIG. 21 .
도 23을 참조하면, 낸드 플래시 메모리 장치에 포함된 하나의 낸드 스트링에 대응하는 채널 홀(CH1)이 도시되었다. 채널 홀(CH1)은 기판 상에 적층된 게이트 전극들 및 절연막들의 일부 영역을 식각함으로써 형성되므로, 표면으로부터 깊이가 커질수록 식각이 잘 이루어지지 않을 수 있다. 이에 따라, 채널 홀(CH1)의 직경은 기판쪽으로 갈수록 작아질 수 있다.Referring to FIG. 23 , a channel hole CH1 corresponding to one NAND string included in a NAND flash memory device is illustrated. Since the channel hole CH1 is formed by etching some regions of the gate electrodes and insulating films stacked on the substrate, etching may not be performed well as the depth from the surface increases. Accordingly, the diameter of the channel hole CH1 may decrease toward the substrate.
일 실시예에서, 채널 홀(CH1)을 채널 홀 직경에 따라 세 개의 구역들로 구분할 수 있다. 예를 들어, 채널 홀 직경이 제1 값보다 작은 구역을 제1 구역(Z1)으로 결정하고, 채널 홀 직경이 제1 값 이상이고, 제2 값보다 보다 작은 구역을 제2 구역(Z2)으로 결정하고, 채널 홀 직경이 제2 값 이상이고, 제3 값보다 작은 구역을 제3 구역(Z3)으로 결정할 수 있다. 따라서, 하나의 낸드 스트링에서도 워드라인의 수직 방향(VD)의 위치에 따른 채널 홀 직경의 차이로 인해, 메모리 셀의 특성의 차이가 발생할 수 있다. In one embodiment, the channel hole CH1 may be divided into three zones according to the channel hole diameter. For example, a region having a channel hole diameter smaller than the first value is determined as the first region Z1, and a region having a channel hole diameter greater than or equal to the first value and smaller than the second value is determined as the second region Z2. and a region having a channel hole diameter greater than or equal to the second value and smaller than the third value may be determined as the third region Z3. Therefore, even in one NAND string, a difference in characteristics of a memory cell may occur due to a difference in channel hole diameter according to a position of a word line in a vertical direction (VD).
또한, 제1 구역(Z1)에는 워드라인(WLb)이 배치되고, 제2 구역(Z2)에는 워드라인(WLa)이 배치되고, 제3 구역(Z3)에는 워드라인(WLc)이 배치된다. 워드라인(WLb)은 채널 홀(CH1)의 하부 에지에 인접하므로, 워드라인(WLb)은 접지 선택 라인 또는 기판과 인접하게 배치되어, 워드라인(WLb)과 채널 사이에서 브릿지가 발생할 확률이 높아진다, 워드라인(WLb)과 채널 사이에서 브릿지가 발생하면, 상기 브릿지를 통하여 누설 전류가 발생하고, 누설 전류에 따라 프로그램/독출 동작 및 소거 동작에 불량이 발생할 수 있다. 또한, 워드라인(WLc)은 채널 홀(CH1)의 상부 에지에 인접하므로, 워드라인(WLc)은 스트링 선택 라인과 인접하게 배치되어 워드라인(WLc)에서 브릿지가 발생할 확률이 높아진다.In addition, the word line WLb is disposed in the first zone Z1 , the word line WLa is disposed in the second zone Z2 , and the word line WLc is disposed in the third zone Z3 . Since the word line WLb is adjacent to the lower edge of the channel hole CH1, the word line WLb is placed adjacent to the ground selection line or the substrate, so that the probability of a bridge occurring between the word line WLb and the channel increases. , If a bridge occurs between the word line WLb and the channel, leakage current is generated through the bridge, and defects in program/read operations and erase operations may occur according to the leakage current. In addition, since the word line WLc is adjacent to the upper edge of the channel hole CH1, the word line WLc is disposed adjacent to the string selection line, so that a bridge is more likely to occur in the word line WLc.
따라서, 채널 홀(CH1)의 상부 에지에 인접하게 배치되는 워드라인(WLc)에 연결되는 페이지들 및 채널 홀(CH1)의 하부 에지에 인접하게 배치되는 워드라인(WLb)에 연결되는 페이지들의 에러 발생 확률은 채널 홀(CH1)의 중심부에 배치되는 워드라인(WLa)에 연결되는 페이지들의 에러 발생 확률보다 높을 수 있다. Therefore, the error of pages connected to the word line WLc disposed adjacent to the upper edge of the channel hole CH1 and connected to the word line WLb disposed adjacent to the lower edge of the channel hole CH1 The occurrence probability may be higher than the error occurrence probability of pages connected to the word line WLa disposed in the center of the channel hole CH1.
도 20 내지 도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 타겟 워드라인의 위치에 따라 타겟 페이지의 에러 속성이 달라지고, 에러 속성에 기초하여 타겟 페이지의 에러 발생 확률이 달라짐을 설명하기 위한 도면들이다.20 to 23 are diagrams for explaining that an error attribute of a target page varies according to a location of a target word line and an error occurrence probability of a target page varies based on the error attribute according to embodiments of the present invention.
본 발명의 실시예들에 따른 스토리지 컨트롤러(300)의 프로세서(310)는 낸드 스트링들 각각에 개별적인 로케이션 인덱스를 적용할 수 있다. 또한 실시예에 있어서, 프로세서(310)는 낸드 스트링들 중에서 중에서 동일한 채널 홀을 공유하는 적어도 두 개의 낸드 스트링들에서는 동일한 로케이션 인덱스를 적용할 수 있다. 또한 실시예에 있어서, 프로세서(310)는 복수의 메모리 블록들 각각에 대하여 개별적인 로케이션 인덱스를 적용할 수 있다. 또한, 실시예에 있어서, 프로세서(310)는 복수의 워드라인들 중 인너 셀들과 아우터 셀들의 에러 발생 확률의 차이가 큰 적어도 하나의 워드라인에 대하여 상기 로케이션 인덱스를 적용할 수 있다.The
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 도 4의 스토리지 장치의 기입 동작을 나타낸다.24 illustrates a write operation of the storage device of FIG. 4 according to example embodiments.
도 24를 참조하면, 비휘발성 메모리 장치(400a)의 타겟 페이지(PAG_T)에 대한 기입 동작에서 스토리지 컨트롤러(300)의 ECC 인코더(520)는 아우터 셀 비트들(OCB)를 포함하는 사용자 데이터(DTA)에 대하여 제1 ECC 인코딩을 수행하여 패리티 비트들(PRT)를 생성하고, 아우터 셀 비트들(OCB)을 포함하는 아우터 ECC 섹터에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하여 아우터 패리티 비트들(OPRT)을 생성한다. 스토리지 장치(300)는 사용자 데이터(DTA), 패리티 비트들(PRT) 및 아우터 패리티 비트들(OPRT)을 메모리 인터페이스(370)를 통하여 비휘발성 메모리 장치(400a)에 전송하고, 비휘발성 메모리 장치(400a)는 사용자 데이터(DTA), 패리티 비트들(PRT) 및 아우터 패리티 비트들(OPRT)을 타겟 페이지(PAG_T)에 기입한다.Referring to FIG. 24 , in a write operation to the target page PAG_T of the
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 도 4의 스토리지 장치의 독출 동작을 나타낸다.25 illustrates a read operation of the storage device of FIG. 4 according to example embodiments.
도 25를 참조하면, 비휘발성 메모리 장치(400a)의 타겟 페이지(PAG_T)에 대한 독출 동작에서 스토리지 컨트롤러(300)는 메모리 인터페이스(370)를 통하여 타겟 페이지(PAG_T)로부터 독출된 사용자 데이터(DTA), 패리티 비트들(PRT) 및 아우터 패리티 비트들(OPRT)을 ECC 디코더(550)에 제공한다. ECC 디코더(550)는 아우터 셀 비트들(OCB)를 포함하는 사용자 데이터(DTA)에 대하여 제1 ECC 디코딩을 수행하여 패리티 비트들(PRT)를 생성한다. 제1 ECC 디코딩의 결과 사용자 데이터(DTA)에 정정불가능한 에러가 포함되는 경우, ECC 디코더(550)는 아우터 패리티 비트들(OPRT)에 기초하여 아우터 셀 비트들(OCB)을 포함하는 아우터 ECC 섹터에 대하여 제2 ECC 디코딩을 수행하여 제1 ECC 디코딩에서는 정정할 수 없는 에러를 정정할 수 있다.Referring to FIG. 25 , in a read operation of the target page PAG_T of the
도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 스토리지 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.26 is a flowchart illustrating a method of operating a storage device according to example embodiments.
도 3 내지 도 26을 참조하면, 기판의 상면 위에 적층되는 복수의 워드라인들, 상기 기판에 수직 방향으로 신장되는 채널 홀들에 형성되는 복수의 메모리 셀들 및 제1 수평 방향으로 연장되며 상기 워드라인들을 복수의 메모리 블록들로 구분하는 워드라인 컷 영역들을 구비하는 메모리 셀 어레이를 포함하는 비휘발성 메모리 장치(400a) 및 상기 비휘발성 메모리 장치(400a)를 제어하는 스토리지 장치(300)의 동작 방법이 제공된다. 3 to 26, a plurality of word lines stacked on a top surface of a substrate, a plurality of memory cells formed in channel holes extending in a direction perpendicular to the substrate, and a plurality of memory cells extending in a first horizontal direction and extending the word lines A non-volatile memory device (400a) including a memory cell array having word line cut regions divided into a plurality of memory blocks and a method of operating the storage device (300) for controlling the non-volatile memory device (400a) are provided. do.
상기 방법에 따르면 스토리지 컨트롤러(300)에 포함되는 ECC 인코더(520)가 상기 복수의 워드라인들 중 타겟 워드라인에 연결되는 타겟 페이지의 메모리 셀들에 대한 기입 동작에서 사용자 데이터(DTA)에 포함되는 복수의 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 제1 ECC 인코딩을 수행하여 상기 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 패리티 비트들을 생성하여 복수의 ECC 섹터들을 구성한다(S110).According to the above method, the
상기 메모리 셀들을 상기 워드라인 컷 영역으로부터의 상대적 거리에 기초하여 아우터 셀들 및 인너 셀들로 구분하는 로케이션 인덱스(LIDX)에 기초하여 상기 ECC 섹터들에서 상기 아우터 셀들에 저장될 아우터 셀 비트들을 선택하여 상기 아우터 셀 비트들을 포함하는 아우터 ECC 섹터를 구성한다(S120). 즉, ECC 인코더(520)는 아우터 셀 비트들에 기초하여 아우터 ECC 섹터를 구성한다.Selecting outer cell bits to be stored in the outer cells in the ECC sectors based on a location index (LIDX) for classifying the memory cells into outer cells and inner cells based on a relative distance from the word line cut region, An outer ECC sector including outer cell bits is configured (S120). That is, the
ECC 인코더(520)가 상기 외부 ECC 섹터에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하여 아우터 패리티 비트들(OPRT)을 생성한다(S130).The
메모리 인터페이스(370)가 상기 ECC 섹터들 및 상기 아우터 패리티 비트들을 포함하는 코드워드 세트(SCW)를 비휘발성 메모리 장치(400a)에 전송한다(S140).The
스토리지 컨트롤러(300)는 비휘발성 메모리 장치(400a)에 대한 독출 동작에서 비휘발성 메모리 장치(400a)로부터 상기 ECC 섹터들 및 상기 아우터 패리티 비트들을 포함하는 코드워드 세트(SCW)를 수신한다(S150).The
데이터 선택기(580)는 로케이션 인덱스(LIDX)에 기초하여 상기 ECC 섹터들로부터 상기 아우터 ECC 섹터를 구성한다(S160).The data selector 580 configures the outer ECC sector from the ECC sectors based on the location index (LIDX) (S160).
ECC 디코더(550)가 상기 ECC 섹터들에 각각에 대한 제1 ECC 디코딩 수행한다(S170).The
ECC 디코더(550)가 상기 제1 ECC 디코딩의 결과에 기초하여 선택적으로 상기 아우터 패리티 비트들을 기초로 상기 아우터 ECC 섹터에 대한 제2 ECC 디코딩을 수행하여(S180), 상기 ECC 섹터들 중 적어도 하나에서 정정불가능 에러가 검출된 경우, 제1 ECC 디코딩으로 정정할 수 없는 에러를 정정할 수 있다.The
도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 도 4의 스토리지 컨트롤러에서 ECC 엔진의 구성의 다른 예를 나타내는 블록도이다.27 is a block diagram illustrating another example of the configuration of an ECC engine in the storage controller of FIG. 4 according to embodiments of the present invention.
도 27을 참조하면, ECC 엔진(500c)는 ECC(515)를 저장하는 ECC 메모리(510), ECC 인코더(520c), ECC 디코더(550c), 데이터 선택기(580c) 및 버퍼(590c)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 27, the
ECC 인코더(520c)는 ECC 메모리(510)에 연결되고, ECC(515)를 이용하여 타겟 페이지에 대한 기입 동작에서 사용자 데이터의 데이터 비트들에 대하여 서브 데이터 유닛(SDUi) 마다 제1 ECC 인코딩을 수행하여 상응하는 패리티 비트들(PRTi)를 생성하고, 서브 데이터 유닛(SDUi)과 상응하는 패리티 비트들(PRTi)을 포함하는 ECC 섹터(ECCSi)를 데이터 선택기(580c)와 버퍼(590c)에 제공할 수 있다. 또한, ECC 인코더(520c)는 서브 데이터 유닛(SDUi)들 전체에 대하여 ECC 인코딩을 수행하여 상응하는 패리티 비트들(PRT_t)를 생성하고, 패리티 비트들(PRT_t)을 버퍼(590c)에 제공할 수 있다.The
데이터 선택기(580c)는 에러 정정 모드 신호(EMS) 및 로케이션 인덱스(LIDX)에 기초하여 제2 에러 정정 모드에서 서브 데이터 유닛(SDUi)들 각각에서 인너 셀 비트들의 적어도 일부를 선택하고, 선택된 적어도 일부의 셀 비트들로 인너 ECC 섹터(IECCS)를 구성하고, 인너 ECC 섹터(IECCS)를 ECC 인코더(520c)에 제공할 수 있다. The
ECC 인코더(520c)는 ECC(515)를 이용하여, 인너 ECC 섹터(IECCS)에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하여 인너 패리티 비트들(IPRT)를 생성하고, 인너 패리티 비트들(IPRT)을 버퍼(590c)에 제공할 수 있다.The
버퍼(590c)는 서브 데이터 유닛(SDUi)과 상응하는 패리티 비트들(PRTi)을 포함하는 ECC 섹터(ECCSi)들과 인터 패리티 비트들(IPRT)을 포함하는 코드워드 세트(SCW)를 메모리 인터페이스(370)를 통하여 비휘발성 메모리 장치(400a)에 제공할 수 있다.The
버퍼(590c)는 타겟 페이지에 대한 독출 동작에서, 서브 데이터 유닛(SDUi)과 상응하는 패리티 비트들(PRTi)을 포함하는 ECC 섹터(ECCSi)들과 인터 패리티 비트들(IPRT)을 포함하는 코드워드 세트(SCW)를 메모리 인터페이스(370)를 통하여 비휘발성 메모리 장치(400a)로부터 수신하고, ECC 섹터(ECCSi)들과 인너 패리티 비트들(IPRT)을 ECC 디코더(550c)에 제공하고, ECC 섹터(ECCSi)들을 데이터 선택기(580c)에 제공할 수 있다. In a read operation of the target page, the
데이터 선택기(580c)는 에러 정정 모드 신호(EMS) 및 로케이션 인덱스(LIDX)에 기초하여 제2 에러 정정 모드에서 서브 데이터 유닛(SDUi)들 각각에서 인너 셀 비트들을 선택하여 인너 ECC 섹터(IECCS)를 구성하고, 인너 ECC 섹터(IECCS)를 ECC 인코더(520a)에 제공할 수 있다.The
ECC 디코더(550c)는 ECC 메모리(510)에 연결되고, 데이터 선택기(580c)로부터 인너 ECC 섹터(IECCS)를 수신하고, ECC(515)를 이용하고 인너 패리티 비트들(IPRT)에 기초하여 인너 ECC 섹터(IECCS)에 대하여 제1 ECC 디코딩을 수행하여, 인너 ECC 섹터(IECCS)의 정정가능한 에러를 정정하고, 에러가 장정된 인너 ECC 섹터(IECCS)에 기초하여 ECC 섹터(ECCSi)들 각각에 대한 제2 ECC 디코딩을 수행하여 ECC 섹터(ECCSi)들 각각에 포함된 정정가능한 에러를 정정할 수 있다. 에러 발생 확률이 상대적을 낮은 인너 ECC 섹터(IECCS)에 대한 제1 ECC 디코딩을 먼저 수행하여 정정가능한 에러를 정정하고, 제1 ECC 디코딩의 결과가 반영된 ECC 섹터(ECCSi)들 각각에 대하여 제2 ECC 디코딩을 수행함으로써 에러 정정 능력을 향상시킬 수 있다.The
제2 ECC 인코딩의 수행 결과, ECC 섹터(ECCSi)들 중 적어도 하나에서 정정불가능한 에러가 검출되는 경우, ECC 디코더(550c)는, ECC 섹터(ECCSi)들 중 적어도 하나에서 정정불가능한 에러가 검출되었음을 나타내는 에러 플래그(ERR1)을 버퍼(590a)에 제공할 수 있다.As a result of performing the second ECC encoding, when an uncorrectable error is detected in at least one of the ECC sectors (ECCSi), the
버퍼(590a)는 에러 플래그(ERR1)에 응답하여 서브 데이터 유닛(SDUi)들 전체와 관련된 패리티 비트들(PRT_t)을 ECC 디코더(550c)에 제공할 수 있다. The
ECC 디코더(550c)는 패리티 비트들(PRT_t)에 기초하여 서브 데이터 유닛(SDUi)들 전체에 대한 제3 ECC 디코딩을 수행하여 서브 데이터 유닛(SDUi)들 중 일부의 정정불가능한 에러를 정정할 수 있다.The
도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 도 27의 ECC 엔진에서 ECC 인코더의 동작을 나타낸다.28 illustrates the operation of an ECC encoder in the ECC engine of FIG. 27 according to embodiments of the present invention.
도 28에서는 도 27의 사용자 데이터(DTA)가 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4)을 포함하는 것으로 가정한다. 또한, 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4) 각각은 아우터 셀 비트들(OCB) 및 인너 셀 비트들(ICB)을 포함할 수 있다.In FIG. 28, it is assumed that the user data DTA of FIG. 27 includes first to fourth sub data units SDU1, SDU2, SDU3, and SDU4. Also, each of the first to fourth sub data units SDU1 , SDU2 , SDU3 , and SDU4 may include outer cell bits OCB and inner cell bits ICB.
도 27 및 도 28을 참조하면, ECC 인코더(520c)는 ECC(515)를 이용하여 제1 서브 데이터 유닛(SDU1)에 제1 ECC 인코딩을 수행하여 제1 패리티 비트들(PRT1)을 생성하고, 제1 서브 데이터 유닛(SDU1)과 제1 패리티 비트들(PRT1)을 포함하는 제1 ECC 섹터(ECCS1)을 구성한다.27 and 28, the
ECC 인코더(520c)는 ECC(515)를 이용하여 제2 서브 데이터 유닛(SDU2)에 제1 ECC 인코딩을 수행하여 제2 패리티 비트들(PRT2)을 생성하고, 제2 서브 데이터 유닛(SDU2)과 제2 패리티 비트들(PRT2)을 포함하는 제2 ECC 섹터(ECCS2)을 구성한다.The
ECC 인코더(520c)는 ECC(515)를 이용하여 제3 서브 데이터 유닛(SDU3)에 제1 ECC 인코딩을 수행하여 제3 패리티 비트들(PRT3)을 생성하고, 제3 서브 데이터 유닛(SDU3)과 제3 패리티 비트들(PRT3)을 포함하는 제3 ECC 섹터(ECCS3)을 구성한다.The
ECC 인코더(520c)는 ECC(515)를 이용하여 제4 서브 데이터 유닛(SDU4)에 제1 ECC 인코딩을 수행하여 제4 패리티 비트들(PRT4)을 생성하고, 제4 서브 데이터 유닛(SDU4)과 제4 패리티 비트들(PRT4)을 포함하는 제4 ECC 섹터(ECCS4)을 구성한다.The
ECC 인코더(52ca)는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4)에 대한 제1 ECC 인코딩을 순차적으로 또는 병렬적으로 수행할 수 있다.The ECC encoder 52ca may sequentially or in parallel perform first ECC encoding on the first to fourth sub data units SDU1 , SDU2 , SDU3 , and SDU4 .
ECC 인코더(520c)는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4) 각각의 인너 셀 비트들(ICB)로 인터 셀 ECC 섹터(IECCS)를 구성하고, 인터 셀 ECC 섹터(IECCS)에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하여 인너 셀 패리티 비트들(IPRT)를 생성할 수 있다.The
제1 내지 제 패리티 비트들(PRT1, PRT2, PRT3, PRT4)은 각각 인너 셀 비트들 및 아우터 셀 비트들을 포함할 수 있다.The first to th parity bits PRT1 , PRT2 , PRT3 , and PRT4 may include inner cell bits and outer cell bits, respectively.
도 29는 본 발명의 실시예들에 따른 도 27의 ECC 엔진에서 ECC 인코더의 동작을 나타낸다.29 illustrates the operation of an ECC encoder in the ECC engine of FIG. 27 according to embodiments of the present invention.
도 29에서 도 28과 중복되는 설명은 생략한다.In FIG. 29, a description overlapping with that of FIG. 28 is omitted.
도 27 및 도 29를 참조하면, ECC 인코더(520c)는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4) 각각의 제1 로케이션 인덱스(LIUDX1)과 관련된 인너 셀 비트들(ICB)로 제1 인너 ECC 섹터(IECCS1)를 구성하고, 제1 인너 ECC 섹터(IECCS1)에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하여 제1 인너 셀 패리티 비트들(IPRT1)를 생성할 수 있다.Referring to FIGS. 27 and 29 , the
ECC 인코더(520c)는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4) 각각의 제2 로케이션 인덱스(LIUDX2)과 관련된 인너 셀 비트들(ICB)로 제2 인너 ECC 섹터(IECCS2)를 구성하고, 제2 인너 ECC 섹터(IECCS2)에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하여 제2 인너 셀 패리티 비트들(IPRT2)를 생성할 수 있다.The
도 30은 본 발명의 실시예들에 따른 도 27의 ECC 엔진에서 ECC 인코더의 동작을 나타낸다.30 illustrates the operation of an ECC encoder in the ECC engine of FIG. 27 according to embodiments of the present invention.
도 30에서 도 28과 중복되는 설명은 생략한다.In FIG. 30, a description overlapping with that of FIG. 28 is omitted.
도 27 및 도 30을 참조하면, ECC 인코더(520c)는 ECC 인코더(520c)는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4)의 전체 인너 셀 비트들(ICB)로 전체 인너 ECC 섹터(IECCS_t)를 구성하고, 전체 인너 ECC 섹터(IECCS_t)에 대하여 ECC 인코딩을 수행하여 전체 인너 셀 패리티 비트들(IPRT_t)를 생성할 수 있다.27 and 30, the
도 31은 도 27의 ECC 인코더가 복수의 서브 데이터 유닛들에 대한 제1 ECC 인코딩을 순차적으로 수행하는 것을 나타낸다.31 illustrates that the ECC encoder of FIG. 27 sequentially performs first ECC encoding on a plurality of sub data units.
도 31을 참조하면, ECC 인코더(520c)는 인너 셀 비트들(ICB)을 각각 포함하는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4) 각각에 대하여 제1 ECC 인코딩을 수행하여 제1 패리티 비트들(PRT1), 제2 패리티 비트들(PRT2), 제3 패리티 비트들(PRT3) 및 제4 패리티 비트들(PRT4)를 순차적으로 생성할 수 있다. 또한 ECC 인코더(520c)는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4) 각각의 인너 셀 비트들(ICB)로 인너 ECC 섹터(OECCS)를 구성하고, 인너 ECC 섹터(IECCS)에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하여 인너 셀 패리티 비트들(IPRT)를 생성할 수 있다.Referring to FIG. 31, the
도 32는 도 27의 ECC 인코더가 복수의 서브 데이터 유닛들에 대한 제1 ECC 인코딩과 인너 ECC 섹터에 대한 제2 ECC 인코딩을 병렬적으로 수행하는 것을 나타낸다.32 illustrates that the ECC encoder of FIG. 27 performs first ECC encoding on a plurality of sub data units and second ECC encoding on an inner ECC sector in parallel.
도 32를 참조하면, ECC 인코더(520ca)는 제1 내지 제5 서브 ECC 인코더들(521, 523, 525, 527, 529)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 32 , an ECC encoder 520ca may include first to fifth
제1 내지 제5 서브 ECC 인코더들(521, 523, 525, 527, 529)은 각각 도 27의 ECC(515)에 연결되고, 제1 내지 제4 서브 ECC 인코더들(521, 523, 525, 527) 각각은 인너 셀 비트들(ICB)을 각각 포함하는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4) 각각에 대하여 제1 ECC 인코딩을 병렬적으로 수행하여 제1 패리티 비트들(PRT1), 제2 패리티 비트들(PRT2), 제3 패리티 비트들(PRT3) 및 제4 패리티 비트들(PRT4)를 병렬적으로 생성할 수 있다. 또한, 제5 서브 ECC 인코더(529)는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4)의 인너 셀 비트들(ICB)로 구성되는 인너 ECC 섹터(IECCS)에 대하여 제2 ECC 인코딩을 제1 ECC 인코딩과 병렬적으로 수행하여 인너 셀 패리티 비트들(IPRT)를 생성할 수 있다.The first to fifth
도 33은 도 27의 ECC 인코더가 복수의 서브 데이터 유닛들에 대한 제1 ECC 인코딩을 순차적으로 수행하는 것을 나타낸다.33 illustrates that the ECC encoder of FIG. 27 sequentially performs first ECC encoding on a plurality of sub data units.
도 33을 참조하면, ECC 인코더(520c)는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4) 각각에 대하여 제1 ECC 인코딩을 수행하여 제1 패리티 비트들(PRT1), 제2 패리티 비트들(PRT2), 제3 패리티 비트들(PRT3) 및 제4 패리티 비트들(PRT4)를 순차적으로 생성할 수 있다. 제1 서브 데이터 유닛(SDU1)은 인너 셀 비트들(ICB11, ICB12)를 적어도 포함할 수 있고, 제2 서브 데이터 유닛(SDU2)은 인너 셀 비트들(ICB21, ICB22)를 적어도 포함할 수 있고, 제3 서브 데이터 유닛(SDU3)은 인너 셀 비트들(ICB31, ICB32)를 적어도 포함할 수 있고, 제4 서브 데이터 유닛(SDU4)은 인너 셀 비트들(ICB21, ICB22)를 적어도 포함할 수 있다.Referring to FIG. 33, the
또한 ECC 인코더(520c)는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4)의 인너 셀 비트들(ICB11, ICB21, ICB31, ICB41)로 제1 인너 ECC 섹터(IECCS1)를 구성하고, 제1 인너 ECC 섹터(IECCS1)에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하여 제1 인너 셀 패리티 비트들(IPRT1)를 생성할 수 있다. 또한 ECC 인코더(520c)는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4)의 인너 셀 비트들(ICB12, ICB22, ICB32, ICB42)로 제2 인너 ECC 섹터(IECCS2)를 구성하고, 제2 인너 ECC 섹터(IECCS2)에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하여 제2 인너 셀 패리티 비트들(IPRT2)를 생성할 수 있다.In addition, the
ECC 인코더(520c)는 제2 ECC 인코딩을 적어도 두 번 수행할 수 있다.The
도 34는 도 27의 ECC 인코더가 복수의 서브 데이터 유닛들에 대한 제1 ECC 인코딩과 인너 ECC 섹터들에 대한 제2 ECC 인코딩을 병렬적으로 수행하는 것을 나타낸다.34 illustrates that the ECC encoder of FIG. 27 performs first ECC encoding on a plurality of sub data units and second ECC encoding on inner ECC sectors in parallel.
도 34를 참조하면, ECC 인코더(520cb)는 제1 내지 제6 서브 ECC 인코더들(521, 523, 525, 527, 529, 529a)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 34 , an ECC encoder 520cb may include first to sixth
제1 내지 제6 서브 ECC 인코더들(521, 523, 525, 527, 529, 529a) 각각 도 27의 ECC(515)에 연결되고, 제1 내지 제4 서브 ECC 인코더들(521, 523, 525, 527) 각각은 인너 셀 비트들(ICB)을 각각 포함하는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4) 각각에 대하여 제1 ECC 인코딩을 병렬적으로 수행하여 제1 패리티 비트들(PRT1), 제2 패리티 비트들(PRT2), 제3 패리티 비트들(PRT3) 및 제4 패리티 비트들(PRT4)를 병렬적으로 생성할 수 있다. The first to sixth
또한, 제5 서브 ECC 인코더(529)는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4)의 제1 인너 셀 비트들로 구성되는 제1 인너 ECC 섹터(IECCS1)에 대하여 제2 ECC 인코딩을 제1 ECC 인코딩과 병렬적으로 수행하여 제1 인너 셀 패리티 비트들(IPRT1)를 생성할 수 있다. 또한, 제6 서브 ECC 인코더(529a)는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4)의 제2 인너 셀 비트들로 구성되는 제2 인너 ECC 섹터(IECCS2)에 대하여 제2 ECC 인코딩을 제1 ECC 인코딩과 병렬적으로 수행하여 제2 인너 셀 패리티 비트들(IPRT2)를 생성할 수 있다.In addition, the fifth
도 35는 본 발명의 실시예들에 따른 도 27의 ECC 디코더의 동작을 나타낸다.35 illustrates an operation of the ECC decoder of FIG. 27 according to embodiments of the present invention.
도 27 및 도 35를 참조하면, ECC 디코더(550c)는 인너 셀 패리티 비트들(IPRT)에 기초하여 비휘발성 메모리 장치(400a)의 타겟 페이지로부터 독출된, 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1', SDU2', SDU3', SDU4')의 인너 ECC 섹터에 대하여 제1 ECC 디코딩을 수행하여 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1', SDU2', SDU3', SDU4') 각각의 인너 셀 데이터 비트들의 정정 가능한 에러를 정정하여 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1'', SDU2'', SDU3'', SDU4'')을 출력할 수 있다.27 and 35 , the
제1 서브 데이터 유닛(SDU1')은 에러에 해당하는 인너 셀 비트들(ICB11', ICB12')은 포함할 수 있고, 제2 서브 데이터 유닛(SDU2')은 에러에 해당하는 인너 셀 비트들(ICB21', ICB22')를 포함할 수 있고, 제3 서브 데이터 유닛(SDU3')은 에러에 해당하는 인너 셀 비트들(ICB31', ICB32')를 포함할 수 있고, 제4 서브 데이터 유닛(SDU4')은 에러에 해당하는 인너 셀 비트들(ICB41', ICB42')를 포함할 수 있다.The first sub data unit SDU1' may include inner cell bits ICB11' and ICB12' corresponding to errors, and the second sub data unit SDU2' may include inner cell bits corresponding to errors ( ICB21' and ICB22', the third sub data unit SDU3' may include inner cell bits corresponding to errors ICB31' and ICB32', and the fourth sub data unit SDU4 ') may include inner cell bits ICB41' and ICB42' corresponding to errors.
제1 ECC 디코딩의 수행결과, 제1 서브 데이터 유닛(SDU1'')은 정정된 인너 셀 비트(ICB11)와 정정되지 않은 인너 셀 비트(ICB12')를 포함하고, 제2 서브 데이터 유닛(SDU2'')은 정정된 인너 셀 비트(ICB21)와 정정되지 않은 인너 셀 비트(ICB22')를 포함하고, 제3 서브 데이터 유닛(SDU3'')은 정정된 인너 셀 비트(ICB31)와 정정되지 않은 인너 셀 비트(ICB32')를 포함하고, 제4 서브 데이터 유닛(SDU4'')은 정정된 인너 셀 비트(ICB41)와 정정되지 않은 인너 셀 비트(ICB42')를 포함할 수 있다.As a result of the first ECC decoding, the first sub data unit SDU1″ includes the corrected inner cell bit ICB11 and the uncorrected inner cell bit ICB12′, and the second sub data unit SDU2′ ') includes the corrected inner cell bit ICB21 and the uncorrected inner cell bit ICB22', and the third sub data unit SDU3'' includes the corrected inner cell bit ICB31 and the uncorrected inner cell bit. The cell bit ICB32' may be included, and the fourth sub data unit SDU4'' may include a corrected inner cell bit ICB41 and an uncorrected inner cell bit ICB42'.
ECC 디코더(550c)는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1'', SDU2'', SDU3'', SDU4'') 각각에 대하여 제1 내지 제4 패리티 비트들(PRT1, PRT2, PRT3, PRT4) 각각을 기초로 제2 ECC 디코딩을 수행하여 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1'', SDU2'', SDU3'', SDU4'') 각각의 정정가능한 에러를 정정하여 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4)을 출력할 수 있다. The
도 36은 도 27의 ECC 디코더가 제3 ECC 디코딩을 수행하는 것을 나나탠다.36 shows that the ECC decoder of FIG. 27 performs a third ECC decoding.
도 27 및 도 36을 참조하면, 제2 ECC 디코딩의 수행 결과, 제3 서브 데이터 유닛(SDU3''')이 정정불가능 에러(ICB31'')를 포함하는 경우에, ECC 디코더(550c)는 버퍼(590c)에 정정불가능 에러(ICB31'')가 발생하였음을 나타내는 에러 플래그(ERR1)을 인가하고, 버퍼(590c)는 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4) 전체에 대한 ECC 인코딩을 수행하여 획득된 전체 패리티 비트들(PRT_t)을 ECC 디코더(550c)에 제공할 수 있다.Referring to FIGS. 27 and 36, as a result of performing the second ECC decoding, when the third sub data unit SDU3''' includes an uncorrectable error ICB31'', the
ECC 디코더(550c)는 전체 패리티 비트들(PRT_t)에 기초하여 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3''', SDU4) 전체에 대한 제3 ECC 디코딩을 수행하여 정정불가능 에러(ICB31'')를 정정하고, 제1 내지 제4 서브 데이터 유닛들(SDU1, SDU2, SDU3, SDU4)을 출력할 수 있다.The
도 37은 본 발명의 실시예들에 따른 스토리지 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.37 is a flowchart illustrating a method of operating a storage device according to example embodiments.
도 3, 도 27 내지 도 36을 참조하면, 기판의 상면 위에 적층되는 복수의 워드라인들, 상기 기판에 수직 방향으로 신장되는 채널 홀들에 형성되는 복수의 메모리 셀들 및 제1 수평 방향으로 연장되며 상기 워드라인들을 복수의 메모리 블록들로 구분하는 워드라인 컷 영역들을 구비하는 메모리 셀 어레이를 포함하는 비휘발성 메모리 장치(400a) 및 상기 비휘발성 메모리 장치(400a)를 제어하는 스토리지 장치(300)의 동작 방법이 제공된다. Referring to FIGS. 3 and 27 to 36 , a plurality of word lines stacked on an upper surface of a substrate, a plurality of memory cells formed in channel holes extending in a direction perpendicular to the substrate, and a plurality of memory cells extending in a first horizontal direction, Operation of a
상기 방법에 따르면 스토리지 컨트롤러(300)에 포함되는 ECC 인코더(520c)가 상기 복수의 워드라인들 중 타겟 워드라인에 연결되는 타겟 페이지의 메모리 셀들에 대한 기입 동작에서 사용자 데이터(DTA)에 포함되는 복수의 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 제1 ECC 인코딩을 수행하여 상기 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 패리티 비트들을 생성하여 복수의 ECC 섹터들을 구성한다(S210).According to the method, the
상기 메모리 셀들을 상기 워드라인 컷 영역으로부터의 상대적 거리에 기초하여 아우터 셀들 및 인너 셀들로 구분하는 로케이션 인덱스(LIDX)에 기초하여 상기 ECC 섹터들에서 상기 인너 셀들에 저장될 인너 셀 비트들을 선택하여 상기 인너 셀 비트들의 일부를 포함하는 인너 ECC 섹터를 구성한다(S220).Inner cell bits to be stored in the inner cells are selected from the ECC sectors based on a location index (LIDX) for classifying the memory cells into outer cells and inner cells based on a relative distance from the word line cut region, An inner ECC sector including some of the inner cell bits is configured (S220).
ECC 인코더(520c)가 상기 인너 ECC 섹터에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하여 인너 패리티 비트들(OPRT)을 생성한다(S230).The
메모리 인터페이스(370)가 상기 ECC 섹터들 및 상기 인너 패리티 비트들을 포함하는 코드워드 세트(SCW)를 비휘발성 메모리 장치(400a)에 전송한다(S440).The
스토리지 컨트롤러(300)는 비휘발성 메모리 장치(400a)에 대한 독출 동작에서 비휘발성 메모리 장치(400a)로부터 상기 ECC 섹터들 및 상기 인너 패리티 비트들을 포함하는 코드워드 세트(SCW)를 수신한다(S250).The
데이터 선택기(580c)는 로케이션 인덱스(LIDX)에 기초하여 상기 ECC 섹터들로부터 상기 인너 ECC 섹터를 구성한다(S260).The
ECC 디코더(550c)가 인너 패리티 비트들에 기초하여 상기 인너 ECC 섹터에 대하여 제1 ECC 디코딩을 수행하여(S270) 인너 ECC 섹터의 정정가능한 에러들을 정정한다. The
ECC 디코더(550c)가 상기 제1 인코딩의 결과가 반영된 상기 ECC 섹터들에 각각에 대한 제2 ECC 디코딩 수행하여(S280), 상기 ECC 섹터들에 각각의 정정가능한 에러를 정정한다.The
따라서 본 발명의 실시예들에 따른 스토리지 장치 및 스토리지 장치의 동작 방법에서는 로케이션 인덱스에 기초하여 타겟 페이지의 메모리 셀들을 워드라인 컷 영역으로부터의 상대적 거리에 기초하여 아우터 셀들 및 인너 셀들로 구분하고, 제1 에러 정정 모드에서는 사용자 데이터에 포함되는 복수의 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 제1 ECC 인코딩 및 제1 ECC 디코딩을 수행하고, 에러 발생 확률이 높은 아우터 셀들에 저장될(독출된) 아우터 셀 비트들을 포함하는 아우터 ECC 섹터를 구성하고, 아우터 ECC 섹터에 대하여 제2 ECC 인코딩 및 제2 ECC 디코딩을 수행하여 제1 ECC 디코딩으로 정정할 수 없는 에러를 제2 ECC 디코딩으로 정정할 수 있다.Accordingly, in the storage device and method of operating the storage device according to embodiments of the present invention, memory cells of a target page are divided into outer cells and inner cells based on a relative distance from a word line cut region based on a location index, and In 1 error correction mode, first ECC encoding and first ECC decoding are performed on each of a plurality of sub data units included in user data, and outer cell bits to be stored (read) in outer cells having a high error occurrence probability An outer ECC sector including an outer ECC sector is configured, and second ECC encoding and second ECC decoding are performed on the outer ECC sector to correct an error that cannot be corrected by the first ECC decoding by the second ECC decoding.
또한, 제2 에러 정정 모드에서는 에러 발생 확률이 낮은 인너 셀들에 저장될 인너 셀 비트들을 포함하는 인너 ECC 섹터를 구성하고, 인너 ECC 섹터에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하고, 독출 동작에서는 인너 ECC 섹터에 대하여 제1 ECC 디코딩을 수행하고, 제1 ECC 디코딩의 결과를 참조하여 서브 데이터 유닛들 각각에 대하여 제2 ECC 디코딩을 수행하여 서브 데이터 유닛들의 에러를 정정할 수 있다. 따라서 ECC 엔진의 에러 정정 능력을 향상시킬 수 있다. 또한 제1 ECC 인코딩 및 제2 ECC 인코딩에 동일한 ECC를 사용하고, 제1 ECC 디코딩 및 제2 ECC 디코딩에 동일한 ECC를 사용하므로 ECC 엔진이 점유하는 면적을 증가시키지 않을 수 있다.In addition, in the second error correction mode, an inner ECC sector including inner cell bits to be stored in inner cells with a low error occurrence probability is configured, second ECC encoding is performed on the inner ECC sector, and in a read operation, the inner ECC sector First ECC decoding may be performed on , and errors of the sub data units may be corrected by performing second ECC decoding on each of the sub data units with reference to a result of the first ECC decoding. Accordingly, the error correction capability of the ECC engine can be improved. In addition, since the same ECC is used for the first ECC encoding and the second ECC encoding, and the same ECC is used for the first ECC decoding and the second ECC decoding, an area occupied by the ECC engine may not increase.
도 38은 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치를 나타내는 단면도이다.38 is a cross-sectional view illustrating a nonvolatile memory device according to example embodiments.
도 38을 참조하면, 비휘발성 메모리 장치(2000)는 C2C(chip to chip) 구조일 수 있다. C2C 구조는 제1 웨이퍼 상에 셀 영역(CELL)을 포함하는 상부 칩(제1 칩)을 제작하고, 제1 웨이퍼와 다른 제2 웨이퍼 상에 주변 회로 영역(PERI)을 포함하는 하부 칩(제2 칩)을 제작한 후, 상기 상부 칩과 상기 하부 칩을 본딩(bonding) 방식에 의해 서로 연결하는 것을 의미할 수 있다. 일례로, 상기 본딩 방식은 상부 칩의 최상부 메탈층에 형성된 본딩 메탈과 하부 칩의 최상부 메탈층에 형성된 본딩 메탈을 서로 전기적으로 연결하는 방식을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 본딩 메탈이 구리(Cu)로 형성된 경우, 상기 본딩 방식은 Cu-to-Cu 본딩 방식일 수 있으며, 상기 본딩 메탈은 알루미늄(Al) 혹은 텅스텐(W)으로도 형성될 수 있다.Referring to FIG. 38 , the
비휘발성 메모리 장치(2000)의 주변 회로 영역(PERI)과 셀 영역(CELL) 각각은 외부 패드 본딩 영역(PA), 워드라인 본딩 영역(WLBA), 및 비트라인 본딩 영역(BLBA)을 포함할 수 있다.Each of the peripheral circuit area PERI and the cell area CELL of the
주변 회로 영역(PERI)은 제1 기판(2210), 층간 절연층(2215), 제1 기판(2210)에 형성되는 복수의 회로 소자들(2220a, 2220b, 2220c), 복수의 회로 소자들(2220a, 2220b, 2220c) 각각과 연결되는 제1 메탈층(2230a, 2230b, 2230c), 제1 메탈층(2230a, 2230b, 2230c) 상에 형성되는 제2 메탈층(2240a, 2240b, 2240c)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 메탈층(2230a, 2230b, 2230c)은 상대적으로 전기적 비저항이 높은 텅스텐으로 형성될 수 있고, 제2 메탈층(2240a, 2240b, 2240c)은 상대적으로 전기적 비저항이 낮은 구리로 형성될 수 있다.The peripheral circuit region PERI includes a
본 명세서에서는 제1 메탈층(2230a, 2230b, 2230c)과 제2 메탈층(2240a, 2240b, 2240c)만 도시되고 설명되나, 이에 한정되는 것은 아니고, 제2 메탈층(2240a, 2240b, 2240c) 상에 적어도 하나 이상의 메탈층이 더 형성될 수도 있다. 제2 메탈층(2240a, 2240b, 2240c)의 상부에 형성되는 하나 이상의 메탈층 중 적어도 일부는, 제2 메탈층(2240a, 2240b, 2240c)을 형성하는 구리보다 더 낮은 전기적 비저항을 갖는 알루미늄 등으로 형성될 수 있다.In this specification, only the
층간 절연층(2215)은 복수의 회로 소자들(2220a, 2220b, 2220c), 제1 메탈층(2230a, 2230b, 2230c), 및 제2 메탈층(2240a, 2240b, 2240c)을 커버하도록 제1 기판(2210) 상에 배치되며, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등과 같은 절연 물질을 포함할 수 있다.The interlayer insulating
워드라인 본딩 영역(WLBA)의 제2 메탈층(2240b) 상에 하부 본딩 메탈(2271b, 2272b)이 형성될 수 있다. 워드라인 본딩 영역(WLBA)에서, 주변 회로 영역(PERI)의 하부 본딩 메탈(2271b, 2272b)은 셀 영역(CELL)의 상부 본딩 메탈(2371b, 2372b)과 본딩 방식에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있으며, 하부 본딩 메탈(2271b, 2272b)과 상부 본딩 메탈(2371b, 2372b)은 알루미늄, 구리, 혹은 텅스텐 등으로 형성될 수 있다.
셀 영역(CELL)은 적어도 하나의 메모리 블록을 제공할 수 있다. 상기 적어도 하나의 메모리 블록은 제1 영역과 제2 영역을 포함할 수 있고, 제1 영역은 상술한 보상 데이터 세트를 저장할 수 있고, SLC 블록일 수 있다. 셀 영역(CELL)은 제2 기판(2310)과 공통 소스 라인(2320)을 포함할 수 있다. 제2 기판(2310) 상에는, 제2 기판(2310)의 상면에 수직하는 제3 방향(VD)을 따라 복수의 워드라인들(2331, 2332, 2333, 2334, 2335, 2336, 2337, 2338; 2330)이 적층될 수 있다. 워드라인들(2330)의 상부 및 하부 각각에는 스트링 선택 라인들과 접지 선택 라인이 배치될 수 있으며, 스트링 선택 라인들과 접지 선택 라인 사이에 복수의 워드라인들(2330)이 배치될 수 있다.The cell area CELL may provide at least one memory block. The at least one memory block may include a first area and a second area, and the first area may store the above-described compensation data set and may be an SLC block. The cell region CELL may include a
비트라인 본딩 영역(BLBA)에서, 채널 구조체(CH)는 제2 기판(2310)의 상면에 수직하는 방향(VD)으로 연장되어 워드라인들(2330), 스트링 선택 라인들, 및 접지 선택 라인을 관통할 수 있다. 채널 구조체(CH)는 데이터 저장층, 채널층, 및 매립 절연층 등을 포함할 수 있으며, 채널층은 제1 메탈층(2350c) 및 제2 메탈층(2360c)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 메탈층(2350c)은 비트라인 컨택일 수 있고, 제2 메탈층(2360c)은 비트라인일 수 있다. 일 실시예에서, 비트라인(2360c)은 제2 기판(2310)의 상면에 평행한 제2 수평 방향(HD2)을 따라 연장될 수 있다.In the bit line bonding area BLBA, the channel structure CH extends in a direction VD perpendicular to the upper surface of the
도 38의 예에서, 채널 구조체(CH)와 비트라인(2360c) 등이 배치되는 영역이 비트라인 본딩 영역(BLBA)으로 정의될 수 있다. 비트라인(2360c)은 비트라인 본딩 영역(BLBA)에서 주변 회로 영역(PERI)에서 페이지 버퍼(2393)를 제공하는 회로 소자들(2220c)과 전기적으로 연결될 수 있다. 일례로, 비트라인(2360c)은 주변 회로 영역(PERI)에서 상부 본딩 메탈(2371c, 2372c)과 연결되며, 상부 본딩 메탈(2371c, 2372c)은 페이지 버퍼(2393)의 회로 소자들(2220c)에 연결되는 하부 본딩 메탈(2271c, 2272c)과 연결될 수 있다.In the example of FIG. 38 , an area where the channel structure CH and the
워드라인 본딩 영역(WLBA)에서, 워드라인들(2330)은 제1 수평 방향(HD1)에 수직하면서 제2 기판(310)의 상면에 평행한 제2 수평 방향(HD2)을 따라 연장될 수 있으며, 복수의 셀 컨택 플러그들(2341, 2342, 2343, 2344, 2345, 2346, 3347; 3340)과 연결될 수 있다. 워드라인들(2330)과 셀 컨택 플러그들(2340)은, 제1 수평 방향(HD1)을 따라 워드라인들(2330) 중 적어도 일부가 서로 다른 길이로 연장되어 제공하는 패드들에서 서로 연결될 수 있다. 워드라인들(2330)에 연결되는 셀 컨택 플러그들(2340)의 상부에는 제1 메탈층(2350b)과 제2 메탈층(2360b)이 차례로 연결될 수 있다. 셀 컨택 플러그들(2340)은 워드라인 본딩 영역(WLBA)에서 셀 영역(CELL)의 상부 본딩 메탈(2371b, 2372b)과 주변 회로 영역(PERI)의 하부 본딩 메탈(2271b, 2272b)을 통해 주변 회로 영역(PERI)과 연결될 수 있다.In the word line bonding area WLBA, the
셀 컨택 플러그들(2340)은 주변 회로 영역(PERI)에서 어드레스 디코더 또는 로우 디코더(2394)를 형성하는 회로 소자들(2220b)과 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 로우 디코더(2394)를 형성하는 회로 소자들(2220b)의 동작 전압은, 페이지 버퍼(2393)를 형성하는 회로 소자들(2220c)의 동작 전압과 다를 수 있다. 일례로, 페이지 버퍼(2393)를 형성하는 회로 소자들(2220c)의 동작 전압이 로우 디코더(2394)를 형성하는 회로 소자들(2220b)의 동작 전압보다 클 수 있다.The cell contact plugs 2340 may be electrically connected to
외부 패드 본딩 영역(PA)에는 공통 소스 라인 컨택 플러그(2380)가 배치될 수 있다. 공통 소스 라인 컨택 플러그(2380)는 금속, 금속 화합물, 또는 폴리실리콘 등의 도전성 물질로 형성되며, 공통 소스 라인(2320)과 전기적으로 연결될 수 있다. 공통 소스 라인 컨택 플러그(2380) 상부에는 제1 메탈층(2350a)과 제2 메탈층(2360a)이 차례로 적층될 수 있다. 일례로, 공통 소스 라인 컨택 플러그(2380), 제1 메탈층(2350a), 및 제2 메탈층(2360a)이 배치되는 영역은 외부 패드 본딩 영역(PA)으로 정의될 수 있다.A common source
한편, 외부 패드 본딩 영역(PA)에는 입출력 패드들(2205, 2305)이 배치될 수 있다. 제1 기판(2210)의 하부에는 제1 기판(2210)의 하면을 덮는 하부 절연막(2201) 이 형성될 수 있으며, 하부 절연막(2201) 상에 제1 입출력 패드(2205)가 형성될 수 있다. 제1 입출력 패드(2205)는 제1 입출력 컨택 플러그(2203)를 통해 주변 회로 영역(PERI)에 배치되는 복수의 회로 소자들(2220a, 2220b, 2220c) 중 적어도 하나와 연결되며, 하부 절연막(2201)에 의해 제1 기판(2210)과 분리될 수 있다. 또한, 제1 입출력 컨택 플러그(2203)와 제1 기판(2210) 사이에는 측면 절연막이 배치되어 제1 입출력 컨택 플러그(2203)와 제1 기판(2210)을 전기적으로 분리할 수 있다.Meanwhile, input/
제2 기판(2310)의 상부에는 제2 기판(2310)의 상면을 덮는 상부 절연막(2301)이 형성될 수 있으며, 상부 절연막(2301) 상에 제2 입출력 패드(2305)가 배치될 수 있다. 제2 입출력 패드(2305)는 제2 입출력 컨택 플러그(2303)를 통해 주변 회로 영역(PERI)에 배치되는 복수의 회로 소자들(2220a, 2220b, 2220c) 중 적어도 하나와 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 입출력 패드(2305)는 회로 소자(2220a)와 전기적으로 연결될 수 있다.An upper insulating
실시예에 따라서, 제2 입출력 컨택 플러그(2303)가 배치되는 영역에는 제2 기판(2310) 및 공통 소스 라인(2320) 등이 배치되지 않을 수 있다. 또한, 제2 입출력 패드(2305)는 제3 방향(D3)에서 워드라인들(2380)과 오버랩되지 않을 수 있다. 제2 입출력 컨택 플러그(2303)는 제2 기판(2310)의 상면에 평행한 방향에서 제2 기판(2310)과 분리되며, 셀 영역(CELL)의 층간 절연층(2315)을 관통하여 제2 입출력 패드(2305)에 연결될 수 있다.Depending on the embodiment, the
실시예에 따라서, 제1 입출력 패드(2205)와 제2 입출력 패드(2305)는 선택적으로 형성될 수 있다. 일례로, 비휘발성 메모리 장치(2000)는 제1 기판(2201)의 상부에 배치되는 제1 입출력 패드(2205)만을 포함하거나, 또는 제2 기판(2301)의 상부에 배치되는 제2 입출력 패드(2305)만을 포함할 수 있다. 또는, 메모리 장치(2000)가 제1 입출력 패드(2205)와 제2 입출력 패드(2305)를 모두 포함할 수도 있다.According to embodiments, the first input/
셀 영역(CELL)과 주변 회로 영역(PERI) 각각에 포함되는 외부 패드 본딩 영역(PA)과 비트라인 본딩 영역(BLBA) 각각에는 최상부 메탈층의 메탈 패턴이 더미 패턴(dummy pattern)으로 존재하거나, 최상부 메탈층이 비어있을 수 있다.In each of the external pad bonding area PA and the bit line bonding area BLBA included in the cell area CELL and the peripheral circuit area PERI, the metal pattern of the uppermost metal layer exists in a dummy pattern, or The top metal layer may be empty.
비휘발성 메모리 장치(2000)는 외부 패드 본딩 영역(PA)에서, 셀 영역(CELL)의 최상부 메탈층에 형성된 상부 메탈 패턴(2372a)에 대응하여 주변 회로 영역(PERI)의 최상부 메탈층에 셀 영역(CELL)의 상부 메탈 패턴(2372a)과 동일한 형태의 하부 메탈 패턴(2273a)을 형성할 수 있다. 주변 회로 영역(PERI)의 최상부 메탈층에 형성된 하부 메탈 패턴(2273a)은 주변 회로 영역(PERI)에서 별도의 콘택과 연결되지 않을 수 있다. 이와 유사하게, 외부 패드 본딩 영역(PA)에서 주변 회로 영역(PERI)의 최상부 메탈층에 형성된 하부 메탈 패턴(2273a)에 대응하여 셀 영역(CELL)의 상부 메탈층에 주변 회로 영역(PERI)의 하부 메탈 패턴(2273a)과 동일한 형태의 상부 메탈 패턴(2372a)을 형성할 수도 있다.In the
워드라인 본딩 영역(WLBA)의 제2 메탈층(2240b) 상에는 하부 본딩 메탈(2271b, 2272b)이 형성될 수 있다. 워드라인 본딩 영역(WLBA)에서, 주변 회로 영역(PERI)의 하부 본딩 메탈(2271b, 2272b)은 셀 영역(CELL)의 상부 본딩 메탈(2371b, 2372b)과 본딩 방식에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 비트라인 본딩 영역(BLBA)에서, 주변 회로 영역(PERI)의 최상부 메탈층에 형성된 하부 메탈 패턴(2252)에 대응하여 셀 영역(CELL)의 최상부 메탈층에 주변 회로 영역(PERI)의 하부 메탈 패턴(2252)과 동일한 형태의 상부 메탈 패턴(2392)을 형성할 수 있다. 셀 영역(CELL)의 최상부 메탈층에 형성된 상부 메탈 패턴(2392) 상에는 콘택을 형성하지 않을 수 있다.In addition, in the bit line bonding area BLBA, the uppermost metal layer of the cell area CELL corresponds to the
전술한 워드라인 전압들이 주변 회로 영역(PERI)의 하부 본딩 메탈(2271b, 2272b)과 셀 영역(CELL)의 상부 본딩 메탈(2371b, 2372b)을 통하여 셀 영역(CELL)의 적어도 하나의 메모리 블록에 제공될 수 있다. The aforementioned word line voltages are applied to at least one memory block of the cell area CELL through the
도 39는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 장치를 포함하는 전자 시스템을 나타내는 블록도이다. 39 is a block diagram illustrating an electronic system including a semiconductor device according to example embodiments.
도 39를 참조하면, 전자 시스템(3000)은 반도체 장치(3100) 및 반도체 장치(3100)와 전기적으로 연결되는 컨트롤러(3200)를 포함할 수 있다. 전자 시스템(3000)은 하나 또는 복수의 반도체 장치들(3100)을 포함하는 스토리지 장치(storage device) 또는 스토리지 장치를 포함하는 전자 장치(electronic device)일 수 있다. 예를 들어, 전자 시스템(3000)은 하나 또는 복수의 반도체 장치들(3100)을 포함하는 에스에스디(Solid State Drive: SSD) 장치, 유에스비(Universal Serial Bus: USB), 컴퓨팅 시스템, 의료 장치 또는 통신 장치일 수 있다. Referring to FIG. 39 , the
반도체 장치(3100)는 비휘발성 메모리 장치일 수 있으며, 예를 들어, 도 11 내지 도 23을 참조하여 상술한 비휘발성 메모리 장치일 수 있다. 반도체 장치(3100)는 제1 구조물(3100F) 및 제1 구조물(3100F) 상의 제2 구조물(3100S)을 포함할 수 있다. 제1 구조물(3100F)은 디코더 회로(3110), 페이지 버퍼 회로(3120), 및 로직 회로(3130)를 포함하는 주변 회로 구조물일 수 있다. 제2 구조물(3100S)은 비트라인(BL), 공통 소스 라인(CSL), 워드라인들(WL), 제1 및 제2 게이트 상부 라인들(UL1, UL2), 제1 및 제2 게이트 하부 라인들(LL1, LL2), 및 비트 라인(BL)과 공통 소스 라인(CSL) 사이의 메모리 낸드 스트링들(CSTR)을 포함하는 메모리 셀 구조물일 수 있다.The
제2 구조물(3100S)에서, 각각의 메모리 낸드 스트링들(CSTR)은 공통 소스 라인(CSL)에 인접하는 하부 트랜지스터들(LT1, LT2), 비트 라인(BL)에 인접하는 상부 트랜지스터들(UT1, UT2), 및 하부 트랜지스터들(LT1, LT2)과 상부 트랜지스터들(UT1, UT2) 사이에 배치되는 복수의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)을 포함할 수 있다. 하부 트랜지스터들(LT1, LT2)의 개수와 상부 트랜지스터들(UT1, UT2)의 개수는 실시예들에 따라 다양하게 변형될 수 있다. In the
예시적인 실시예들에서, 상부 트랜지스터들(UT1, UT2)은 스트링 선택 트랜지스터를 포함할 수 있고, 하부 트랜지스터들(LT1, LT2)은 그라운드 선택 트랜지스터를 포함할 수 있다. 하부 게이트 라인들(LL1, LL2)은 각각 하부 트랜지스터들(LT1, LT2)의 게이트 전극일 수 있다. 워드 라인들(WL)은 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)의 게이트 전극들일 수 있고, 상부 게이트 라인들(UL1, UL2)은 각각 상부 트랜지스터들(UT1, UT2)의 게이트 전극일 수 있다. In example embodiments, the upper transistors UT1 and UT2 may include string select transistors, and the lower transistors LT1 and LT2 may include ground select transistors. The lower gate lines LL1 and LL2 may be gate electrodes of the lower transistors LT1 and LT2, respectively. The word lines WL may be gate electrodes of the memory cell transistors MCT, and the upper gate lines UL1 and UL2 may be gate electrodes of the upper transistors UT1 and UT2, respectively.
예시적인 실시예들에서, 하부 트랜지스터들(LT1, LT2)은 직렬 연결된 하부 소거 제어 트랜지스터(LT1) 및 그라운드 선택 트랜지스터(LT2)를 포함할 수 있다. 상부 트랜지스터들(UT1, UT2)은 직렬 연결된 스트링 선택 트랜지스터(UT1) 및 상부 소거 제어 트랜지스터(UT2)를 포함할 수 있다. 하부 소거 제어 트랜지스터(LT1) 및 상부 소거 제어 트랜지스터(UT1) 중 적어도 하나는 게이트 유도 누설 전류(Gate Induce Drain Leakage: GIDL) 현상을 이용하여 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)에 저장된 데이터를 삭제하는 소거 동작에 이용될 수 있다.In example embodiments, the lower transistors LT1 and LT2 may include a lower erase control transistor LT1 and a ground select transistor LT2 connected in series. The upper transistors UT1 and UT2 may include a string select transistor UT1 and an upper erase control transistor UT2 connected in series. At least one of the lower erase control transistor LT1 and the upper erase control transistor UT1 performs an erase operation of erasing data stored in the memory cell transistors MCT using a gate induce drain leakage (GIDL) phenomenon. can be used for
공통 소스 라인(CSL), 제1 및 제2 하부 게이트 라인들(LL1, LL2), 워드 라인들(WL), 및 제1 및 제2 상부 게이트 라인들(UL1, UL2)은, 제1 구조물(3100F) 내에서 제2 구조물(1100S)까지 연장되는 제1 연결 배선들(3115)을 통해 디코더 회로(3110)와 전기적으로 연결될 수 있다. 비트 라인들(BL)은 제1 구조물(3100F) 내에서 제2 구조물(3100S)까지 연장되는 제2 연결 배선들(3125)을 통해 페이지 버퍼 회로(3120)와 전기적으로 연결될 수 있다.The common source line CSL, the first and second lower gate lines LL1 and LL2, the word lines WL, and the first and second upper gate lines UL1 and UL2 have a first structure ( 3100F) may be electrically connected to the
제1 구조물(3100F)에서, 디코더 회로(1110) 및 페이지 버퍼 회로(3120)는 복수의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT) 중 적어도 하나의 선택 메모리 셀 트랜지스터에 대한 제어 동작을 실행할 수 있다. 디코더 회로(3110) 및 페이지 버퍼 회로(3120)는 로직 회로(3130)에 의해 제어될 수 있다. 반도체 장치(3000)는 로직 회로(3130)와 전기적으로 연결되는 입출력 패드(3101)를 통해, 컨트롤러(3200)와 통신할 수 있다. 입출력 패드(3101)는 제1 구조물(3100F) 내에서 제2 구조물(3100S)까지 연장되는 입출력 연결 배선(3135)을 통해 로직 회로(3130)와 전기적으로 연결될 수 있다. In the
컨트롤러(3200)는 프로세서(3210), NAND 컨트롤러(3220), 및 호스트 인터페이스(1230)를 포함할 수 있다. 실시예들에 따라, 전자 시스템(3000)은 복수의 반도체 장치들(3100)을 포함할 수 있으며, 이 경우, 컨트롤러(3200)는 복수의 반도체 장치들(3000)을 제어할 수 있다.The
프로세서(3210)는 컨트롤러(3200)를 포함하는 전자 시스템(3000) 전반의 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(3210)는 소정의 펌웨어에 따라 동작할 수 있으며, NAND 컨트롤러(3220)를 제어하여 반도체 장치(3100)에 액세스할 수 있다. NAND 컨트롤러(3220)는 반도체 장치(3100)와의 통신을 처리하는 NAND 인터페이스(3221)를 포함할 수 있다. NAND 인터페이스(3221)를 통해, 반도체 장치(3100)를 제어하기 위한 커맨드, 반도체 장치(1100)의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)에 기록하고자 하는 데이터, 반도체 장치(3100)의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)로부터 읽어오고자 하는 데이터 등이 전송될 수 있다. 호스트 인터페이스(3230)는 전자 시스템(1000)과 외부 호스트 사이의 통신 기능을 제공할 수 있다. 호스트 인터페이스(3230)를 통해 외부 호스트로부터 제어 명령을 수신하면, 프로세서(1210)는 제어 명령에 응답하여 반도체 장치(1100)를 제어할 수 있다.The
본 발명은 스토리지 장치를 구비하는 임의의 전자 장치에 유용하게 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 스토리지 장치를 구비하는 휴대폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 개인 정보 단말기(Personal Digital Assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 음악 재생기(Music Player), 휴대용 게임 콘솔(Portable Game Console), 네비게이션(Navigation) 시스템 등에 적용될 수 있다.The present invention can be usefully applied to any electronic device having a storage device. For example, the present invention relates to a mobile phone having a storage device, a smart phone, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a digital camera ( Digital Camera), music player, portable game console, navigation system, etc.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although it has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can make the present invention various without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. It will be understood that it can be modified and changed accordingly.
Claims (29)
상기 비휘발성 메모리 장치의 동작을 제어하는 스토리지 컨트롤러를 포함하고,
상기 스토리지 컨트롤러는
상기 복수의 워드라인들 중 타겟 워드라인에 연결되는 타겟 페이지의 메모리 셀들에 대한 기입 동작에서 사용자 데이터에 포함되는 복수의 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 제1 에러 정정 코드(error correction code, 이하 'ECC') 인코딩을 수행하여 상기 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 패리티 비트들을 생성하여 복수의 ECC 섹터들을 구성하고, 에러 정정 모드 신호에 기초하여 상기 ECC 섹터들에서 상기 메모리 셀들 중 아우터 셀들에 저장될 아우터 셀 비트들을 선택하고 상기 아우터 셀 비트들을 포함하는 아우터 ECC 섹터를 구성하고, 상기 아우터 ECC 섹터에 대한 제2 ECC 인코딩을 수행하여 아우터 패리티 비트들을 생성하는 ECC 인코더를 구비하는 ECC 엔진; 및
상기 ECC 섹터들 및 상기 아우터 패리티 비트들을 포함하는 코드워드 세트를 상기 비휘발성 메모리 장치에 전송하는 메모리 인터페이스를 포함하는 스토리지 장치. A plurality of word lines stacked on an upper surface of a substrate, a plurality of memory cells formed in channel holes extending in a direction perpendicular to the substrate, and a word extending in a first horizontal direction and dividing the word lines into a plurality of memory blocks. a non-volatile memory device including a memory cell array having line cut regions; and
A storage controller controlling an operation of the non-volatile memory device;
The storage controller
A first error correction code (ECC) for each of a plurality of sub data units included in user data in a write operation on memory cells of a target page connected to a target word line among the plurality of word lines. ') encoding to generate parity bits for each of the sub data units to form a plurality of ECC sectors, and outer cells to be stored in outer cells among the memory cells in the ECC sectors based on an error correction mode signal. an ECC engine including an ECC encoder configured to select bits, configure an outer ECC sector including the outer cell bits, and perform second ECC encoding on the outer ECC sector to generate outer parity bits; and
and a memory interface configured to transmit a codeword set including the ECC sectors and the outer parity bits to the nonvolatile memory device.
상기 스토리지 컨트롤러는 상기 메모리 셀들을 상기 워드라인 컷 영역으로부터의 상대적 거리에 따라 상기 아우터 셀들 및 인너 셀들로 구분하는 로케이션 인덱스에 기초하여 상기 아우터 셀 비트들을 선택하고,
상기 ECC 섹터들 각각은 상기 ECC 인코딩의 단위이며,
상기 아웃터 셀들은 상기 워드라인 컷 영역으로부터 거리가 상대적으로 가까운 셀들이고, 상기 인너 셀들은 워드라인 컷 영역으로부터 거리가 상대적으로 먼 셀들이고,
상기 에러 정정 모드 신호는 상기 아우터 셀 비트들과 상기 인너 셀들에 저장될 인너 셀 비트들의 선택에 관련되고,
상기 ECC 인코더는 동일한 ECC를 이용하여 상기 제1 ECC 인코딩과 상기 제2 ECC 인코딩을 수행하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.According to claim 1,
The storage controller selects the outer cell bits based on a location index that divides the memory cells into outer cells and inner cells according to a relative distance from the word line cut region;
Each of the ECC sectors is a unit of the ECC encoding,
The outer cells are cells relatively close in distance from the word line cut region, and the inner cells are cells relatively far from the word line cut region;
The error correction mode signal is related to selection of inner cell bits to be stored in the outer cell bits and the inner cells,
The ECC encoder performs the first ECC encoding and the second ECC encoding using the same ECC.
상기 ECC 인코더는 상기 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 상기 제1 ECC 인코딩을 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.According to claim 1,
The storage device of claim 1 , wherein the ECC encoder sequentially performs the first ECC encoding on each of the sub data units.
상기 ECC 인코더는 상기 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 상기 제1 ECC 인코딩과 상기 아우터 ECC 섹터에 대한 상기 제2 ECC 인코딩을 병렬적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치. According to claim 1,
The ECC encoder performs the first ECC encoding for each of the sub data units and the second ECC encoding for the outer ECC sector in parallel.
상기 타겟 페이지에 대한 독출 동작에서, 상기 코드워드 세트를 수신하고, 상기 메모리 셀들을 상기 워드라인 컷 영역으로부터의 상대적 거리에 따라 상기 아우터 셀들 및 인너 셀들로 구분하는 로케이션 인덱스에 기초하여 상기 ECC 섹터들로부터 상기 아우터 ECC 섹터를 구성하고, 상기 ECC 섹터들 각각에 대한 제1 ECC 디코딩을 수행하고, 상기 제1 ECC 디코딩의 결과에 기초하여 상기 아우터 패리티 비트들을 기초로 상기 외부 ECC 섹터에 대한 제2 ECC 디코딩을 선택적으로 수행하는 ECC 디코더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.The method of claim 1, wherein the ECC engine
In a read operation for the target page, the codeword set is received and the ECC sectors are assigned based on a location index that divides the memory cells into outer cells and inner cells according to a relative distance from the word line cut region. constructs the outer ECC sector from ECC sectors, performs first ECC decoding on each of the ECC sectors, and performs second ECC decoding on the outer ECC sector based on the outer parity bits based on a result of the first ECC decoding. The storage device further comprising an ECC decoder that selectively performs decoding.
상기 아우터 ECC 섹터는 상기 아우터 셀들로부터 독출된 데이터 비트들 및 패리티 비트들을 포함하고,
상기 ECC 디코더는
상기 ECC 섹터들 각각에 대한 상기 제1 ECC 디코딩을 순차적으로 수행하고,
상기 ECC 섹터들 중 적어도 하나에서 정정불가능 에러가 검출되는 경우, 상기 아우터 패리티 비트들을 기초로 상기 외부 ECC 섹터에 대한 제2 ECC 디코딩을 수행하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.According to claim 5,
The outer ECC sector includes data bits and parity bits read from the outer cells;
The ECC decoder
sequentially performing the first ECC decoding on each of the ECC sectors;
and performing second ECC decoding on the outer ECC sector based on the outer parity bits when an uncorrectable error is detected in at least one of the ECC sectors.
상기 기입 동작에서 상기 메모리 셀들을 상기 워드라인 컷 영역으로부터의 상대적 거리에 따라 상기 아우터 셀들 및 인너 셀들로 구분하는 로케이션 인덱스에 기초하여 상기 ECC 섹터들에서 상기 아우터 ECC 섹터를 선택하고 상기 아우터 ECC 섹터를 상기 ECC 인코더에 제공하는 데이터 선택기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.The method of claim 5, wherein the ECC engine
In the write operation, the outer ECC sector is selected from the ECC sectors based on a location index that divides the memory cells into outer cells and inner cells according to a relative distance from the word line cut region, and the outer ECC sector is selected. The storage device further comprising a data selector provided to the ECC encoder.
상기 독출 동작에서, 상기 ECC 디코더로부터의 에러 플래그에 기초하여 선택적으로 상기 ECC 섹터들에서 상기 아우터 ECC 섹터를 선택하고 상기 아우터 ECC 섹터를 상기 ECC 디코더에 제공하고,
상기 에러 플래그는 상기 제1 ECC 디코딩의 결과 상기 ECC 섹터들 중 적어도 하나에서 정정불가능 에러가 검출되었음을 나타내는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치. The method of claim 7, wherein the data selector
In the read operation, selectively selecting the outer ECC sector from the ECC sectors based on an error flag from the ECC decoder and providing the outer ECC sector to the ECC decoder;
The error flag indicates that an uncorrectable error is detected in at least one of the ECC sectors as a result of the first ECC decoding.
상기 ECC 디코더는 동일한 ECC를 이용하여 상기 제1 ECC 디코딩 및 상기 제2 ECC 디코딩을 수행하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.According to claim 5,
The ECC decoder performs the first ECC decoding and the second ECC decoding using the same ECC.
상기 메모리 셀 어레이;
제어 신호에 기초하여 복수의 워드라인 전압들을 생성하는 전압 생성기;
워드라인들을 통하여 상기 메모리 셀 어레이에 연결되고, 로우 어드레스에 기초하여 상기 워드라인 전압들을 상기 메모리 셀 어레이에 제공하는 어드레스 디코더;
비트라인들을 통하여 상기 메모리 셀 어레이에 연결되고, 상기 사용자 데이터, 상기 패리티 비트들 및 상기 아우터 패리티 비트들을 상기 메모리 셀 어레이에 저장하는 페이지 버퍼 회로; 및
상기 스토리지 컨트롤러로부터의 커맨드 및 어드레스에 기초하여 상기 페이지 버퍼 회로, 상기 어드레스 디코더 및 상기 전압 생성기를 제어하는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.The method of claim 1 , wherein the non-volatile memory device
the memory cell array;
a voltage generator generating a plurality of word line voltages based on the control signal;
an address decoder coupled to the memory cell array through word lines and configured to provide the word line voltages to the memory cell array based on a row address;
a page buffer circuit coupled to the memory cell array through bit lines and configured to store the user data, the parity bits, and the outer parity bits in the memory cell array; and
and a control circuit controlling the page buffer circuit, the address decoder, and the voltage generator based on a command and an address from the storage controller.
상기 기판에 대하여 수직 방향으로 적층되는 상기 복수의 메모리 셀들을 각각 구비하는 낸드 스트링들을 포함하는 메모리 셀 어레이와 제1 메탈 패드를 포함하는 메모리 셀 영역; 및
제2 메탈 패드를 포함하고, 상기 제2 메탈 패드와 상기 제1 메탈 패드를 통하여 상기 메모리 셀 영역에 연결되는 주변 회로 영역을 포함하고,
상기 주변 회로 영역은
제어 신호에 기초하여 워드라인 전압들을 생성하는 전압 생성기;
워드라인들을 통하여 상기 메모리 셀 어레이에 연결되고, 로우 어드레스에 기초하여 상기 워드라인 전압들을 상기 메모리 셀 어레이에 제공하는 어드레스 디코더;
비트라인들을 통하여 상기 메모리 셀 어레이에 연결되고, 상기 사용자 데이터, 상기 패리티 비트들 및 상기 아우터 패리티 비트들을 상기 메모리 셀 어레이에 저장하는 페이지 버퍼 회로; 및
상기 스토리지 컨트롤러로부터의 커맨드 및 어드레스에 기초하여 상기 전압 생성기, 상기 어드레스 디코더 및 상기 페이지 버퍼 회로를 제어하는 제어 회로를 포함하는 스토리지 장치.The method of claim 1 , wherein the non-volatile memory device
a memory cell region including a memory cell array including NAND strings each including the plurality of memory cells stacked in a vertical direction with respect to the substrate and a first metal pad; and
a peripheral circuit region including a second metal pad and connected to the memory cell region through the second metal pad and the first metal pad;
The peripheral circuit area is
a voltage generator for generating word line voltages based on the control signal;
an address decoder coupled to the memory cell array through word lines and configured to provide the word line voltages to the memory cell array based on a row address;
a page buffer circuit coupled to the memory cell array through bit lines and configured to store the user data, the parity bits, and the outer parity bits in the memory cell array; and
and a control circuit controlling the voltage generator, the address decoder, and the page buffer circuit based on a command and an address from the storage controller.
상기 비휘발성 메모리 장치의 동작을 제어하는 스토리지 컨트롤러를 포함하고,
상기 스토리지 컨트롤러는 상기 복수의 워드라인들 중 타겟 워드라인에 연결되는 타겟 페이지의 메모리 셀들에 대한 기입 동작에서 상기 메모리 셀들을 상기 워드라인 컷 영역으로부터의 상대적 거리에 기초하여 아우터 셀들 및 인너 셀들로 구분하는 로케이션 인덱스 및 에러 정정 모드 신호에 기초하여 사용자 데이터에 포함되는 복수의 서브 데이터 유닛들에서 상기 아우터 셀들에 저장될 아우터 셀 비트들을 선택하여 상기 아우터 셀 비트들을 포함하는 아우터 ECC 섹터를 구성하고, 상기 아우터 ECC 섹터에 대한 제1 에러 정정 코드(error correction code, 이하 'ECC') 인코딩을 수행하여 아우터 패리티 비트들을 생성하고, 상기 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 제2 ECC 인코딩을 수행하여 상기 서브 데이터 유닛들 각각에 패리티 비트들을 생성하여 복수의 ECC 섹터를 구성하는 ECC 인코더를 포함하는 ECC 엔진; 및
상기 ECC 섹터들 및 상기 아우터 패리티 비트들을 포함하는 코드워드 세트를 상기 비휘발성 메모리 장치에 전송하는 메모리 인터페이스를 포함하는 스토리지 장치.A plurality of word lines stacked on an upper surface of a substrate, a plurality of memory cells formed in channel holes extending in a direction perpendicular to the substrate, and a word extending in a first horizontal direction and dividing the word lines into a plurality of memory blocks. a non-volatile memory device including a memory cell array having line cut regions; and
A storage controller controlling an operation of the non-volatile memory device;
In a write operation on memory cells of a target page connected to a target word line among the plurality of word lines, the storage controller divides the memory cells into outer cells and inner cells based on a relative distance from the word line cut region. Selecting outer cell bits to be stored in the outer cells from a plurality of sub data units included in user data based on a location index and an error correction mode signal to configure an outer ECC sector including the outer cell bits, First error correction code (ECC) encoding is performed on the outer ECC sector to generate outer parity bits, and second ECC encoding is performed on each of the sub data units to generate the outer parity bits. an ECC engine including an ECC encoder constituting a plurality of ECC sectors by generating parity bits in each of the ECC sectors; and
and a memory interface configured to transmit a codeword set including the ECC sectors and the outer parity bits to the nonvolatile memory device.
상기 ECC 섹터들 각각은 상기 ECC 인코딩의 단위이며,
상기 아웃터 셀들은 상기 워드라인 컷 영역으로부터 거리가 상대적으로 가까운 셀들이고, 상기 인너 셀들은 워드라인 컷 영역으로부터 거리가 상대적으로 먼 셀들이고,
상기 에러 정정 모드 신호는 상기 아우터 비트들과 상기 인너 셀들에 저장될 인너 셀 비트들의 선택에 관련되고,
상기 ECC 인코더는 동일한 ECC를 이용하여 상기 제1 ECC 인코딩과 상기 제2 ECC 인코딩을 수행하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.According to claim 12,
Each of the ECC sectors is a unit of the ECC encoding,
The outer cells are cells relatively close in distance from the word line cut region, and the inner cells are cells relatively far from the word line cut region;
The error correction mode signal is related to selection of inner cell bits to be stored in the outer bits and the inner cells,
The ECC encoder performs the first ECC encoding and the second ECC encoding using the same ECC.
상기 타겟 페이지에 대한 독출 동작에서, 상기 코드워드 세트를 수신하고, 상기 로케이션 인덱스에 기초하여 상기 ECC 섹터들에서 상기 아우터 ECC 섹터를 구성하고, 상기 ECC 섹터들 각각에 대한 제1 ECC 디코딩을 수행하고, 상기 아우터 패리티 비트들을 기초로 상기 아우터 ECC 섹터에 대한 제2 ECC 디코딩을 수행하는 ECC 디코더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치 13. The method of claim 12, wherein the ECC engine
In a read operation for the target page, receiving the codeword set, constructing the outer ECC sector from the ECC sectors based on the location index, and performing first ECC decoding on each of the ECC sectors; , an ECC decoder that performs second ECC decoding on the outer ECC sector based on the outer parity bits.
상기 ECC 디코더는 상기 ECC 섹터들 각각에 대한 상기 제1 ECC 디코딩을 순차적으로 수행하고,
상기 ECC 디코더는 동일한 ECC를 이용하여 상기 제1 ECC 디코딩 및 상기 제2 ECC 디코딩을 수행하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.According to claim 14,
The ECC decoder sequentially performs the first ECC decoding for each of the ECC sectors;
The ECC decoder performs the first ECC decoding and the second ECC decoding using the same ECC.
상기 기입 동작에서 상기 로케이션 인덱스에 기초하여 상기 서브 데이터 유닛들에서 상기 아우터 셀 비트들을 선택하여 상기 아우터 ECC 섹터를 구성하고, 상기 아우터 ECC 섹터를 상기 ECC 인코더에 제공하는 데이터 선택기를 더 포함하고.
상기 데이터 선택기는
상기 독출 동작에서 상기 로케이션 인덱스에 기초하여 상기 ECC 섹터들에서 상기 아우터 ECC 섹터를 선택하고 상기 아우터 ECC 섹터를 상기 ECC 디코더에 제공하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.13. The method of claim 12, wherein the ECC engine
and a data selector configured to configure the outer ECC sector by selecting the outer cell bits from the sub data units based on the location index in the write operation, and providing the outer ECC sector to the ECC encoder.
The data selector
In the read operation, the outer ECC sector is selected from the ECC sectors based on the location index and the outer ECC sector is provided to the ECC decoder.
상기 스토리지 컨트롤러에 포함되는 에러 정정 코드(error correction code, 이하 'ECC') 인코더가 상기 복수의 워드라인들 중 타겟 워드라인에 연결되는 타겟 페이지의 메모리 셀들에 대한 기입 동작에서 사용자 데이터에 포함되는 복수의 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 제1 ECC 인코딩을 수행하여 상기 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 패리티 비트들을 생성하여 복수의 ECC 섹터들을 구성하는 단계;
상기 ECC 섹터들에서 상기 메모리 셀들 중 아우터 셀들에 저장될 아우터 셀 비트들을 선택하여 상기 아우터 셀 비트들을 포함하는 아우터 ECC 섹터를 구성하는 단계;
상기 ECC 인코더가 상기 아우터 ECC 섹터에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하여 아우터 패리티 비트들을 생성하는 단계; 및
상기 ECC 섹터들 및 상기 아우터 패리티 비트들을 포함하는 코드워드 세트를 상기 비휘발성 메모리 장치에 전송하는 단계를 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법.A plurality of word lines stacked on an upper surface of a substrate, a plurality of memory cells formed in channel holes extending in a direction perpendicular to the substrate, and a word extending in a first horizontal direction and dividing the word lines into a plurality of memory blocks. A method of operating a non-volatile memory device including a memory cell array having line cut regions and a storage device controlling the non-volatile memory device, the method comprising:
When an error correction code (ECC) encoder included in the storage controller writes memory cells of a target page connected to a target word line among the plurality of word lines, a plurality of user data are included. configuring a plurality of ECC sectors by generating parity bits for each of the sub data units by performing first ECC encoding on each of the sub data units;
configuring an outer ECC sector including the outer cell bits by selecting outer cell bits to be stored in outer cells among the memory cells from the ECC sectors;
generating, by the ECC encoder, outer parity bits by performing second ECC encoding on the outer ECC sector; and
and transmitting a codeword set including the ECC sectors and the outer parity bits to the non-volatile memory device.
독출 동작에서 상기 비휘발성 메모리 장치로부터 상기 ECC 섹터들 및 상기 아우터 패리티 비트들을 포함하는 코드워드 세트를 수신하는 단계;
상기 메모리 셀들을 상기 워드라인 컷 영역으로부터의 상대적 거리에 기초하여 상기 아우터 셀들 및 인너 셀들로 구분하는 로케이션 인덱스에 기초하여 상기 ECC 섹터들로부터 상기 아우터 ECC 섹터를 구성하는 단계;
상기 스토리지 컨트롤러에 포함되는 ECC 디코더가 상기 ECC 섹터들에 각각에 대한 제1 ECC 디코딩 수행하는 단계; 및
상기 제1 ECC 디코딩의 결과에 기초하여 선택적으로 상기 아우터 패리티 비트들을 기초로 상기 아우터 ECC 섹터에 대한 제2 ECC 디코딩을 수행하는 단계를 더 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법.According to claim 17,
receiving a codeword set including the ECC sectors and the outer parity bits from the nonvolatile memory device in a read operation;
constructing the outer ECC sector from the ECC sectors based on a location index that divides the memory cells into outer cells and inner cells based on a relative distance from the word line cut region;
performing first ECC decoding on each of the ECC sectors by an ECC decoder included in the storage controller; and
and performing second ECC decoding on the outer ECC sector selectively based on the outer parity bits based on a result of the first ECC decoding.
상기 비휘발성 메모리 장치의 동작을 제어하는 스토리지 컨트롤러를 포함하고,
상기 스토리지 컨트롤러는
상기 복수의 워드라인들 중 타겟 워드라인에 연결되는 타겟 페이지의 메모리 셀들에 대한 기입 동작에서 사용자 데이터에 포함되는 복수의 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 제1 에러 정정 코드(error correction code, 이하 'ECC') 인코딩을 수행하여 상기 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 패리티 비트들을 생성하여 복수의 ECC 섹터들을 구성하고, 에러 정정 모드 신호에 기초하여 상기 ECC 섹터들에서 상기 메모리 셀들 중 인너 셀들에 저장될 인너 셀 비트들 중 일부를 선택하고 상기 선택된 일부의 인너 셀 비트들을 포함하는 인너 ECC 섹터를 구성하고, 상기 인너 ECC 섹터에 대한 제2 ECC 인코딩을 수행하여 인너 패리티 비트들을 생성하는 ECC 인코더를 구비하는 ECC 엔진; 및
상기 ECC 섹터들 및 상기 인너 패리티 비트들을 포함하는 코드워드 세트를 상기 비휘발성 메모리 장치에 전송하는 메모리 인터페이스를 포함하는 스토리지 장치.A plurality of word lines stacked on an upper surface of a substrate, a plurality of memory cells formed in channel holes extending in a direction perpendicular to the substrate, and a word extending in a first horizontal direction and dividing the word lines into a plurality of memory blocks. a non-volatile memory device including a memory cell array having line cut regions; and
A storage controller controlling an operation of the non-volatile memory device;
The storage controller
A first error correction code (ECC) for each of a plurality of sub data units included in user data in a write operation on memory cells of a target page connected to a target word line among the plurality of word lines. ') encoding is performed to generate parity bits for each of the sub data units to form a plurality of ECC sectors, and an inner cell to be stored in inner cells among the memory cells in the ECC sectors based on an error correction mode signal. An ECC engine including an ECC encoder that selects some of the bits, configures an inner ECC sector including the selected inner cell bits, and performs second ECC encoding on the inner ECC sector to generate inner parity bits. ; and
and a memory interface configured to transmit a codeword set including the ECC sectors and the inner parity bits to the nonvolatile memory device.
상기 ECC 엔진은 상기 메모리 셀들을 상기 워드라인 컷 영역으로부터의 상대적 거리에 따라 상기 인너 셀들 및 아우터 셀들로 구분하는 로케이션 인덱스에 기초하여 상기 일부의 인너 셀 비트들을 선택하고,
상기 ECC 섹터들 각각은 상기 ECC 인코딩의 단위이며,
상기 인너 셀들은 상기 워드라인 컷 영역으로부터 거리가 상대적으로먼 셀들이고, 상기 아우터 셀들은 워드라인 컷 영역으로부터 거리가 상대적으로 가까운 셀들이고,
상기 에러 정정 모드 신호는 상기 인너 셀 비트들과 상기 아우터 셀들에 저장될 아우터 셀 비트들의 선택에 관련되고,
상기 인너 셀 비트들의 에러 발생 확률은 상기 아우터 셀 비트들의 에러 발생 확률보다 상대적으로 낮고,
상기 ECC 인코더는 동일한 ECC를 이용하여 상기 제1 ECC 인코딩과 상기 제2 ECC 인코딩을 수행하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.According to claim 19,
The ECC engine selects some of the inner cell bits based on a location index that divides the memory cells into inner cells and outer cells according to a relative distance from the word line cut region;
Each of the ECC sectors is a unit of the ECC encoding,
The inner cells are cells relatively far from the word line cut region, and the outer cells are cells relatively short from the word line cut region;
The error correction mode signal is related to selection of outer cell bits to be stored in the inner cell bits and the outer cells,
The error occurrence probability of the inner cell bits is relatively lower than the error occurrence probability of the outer cell bits,
The ECC encoder performs the first ECC encoding and the second ECC encoding using the same ECC.
상기 ECC 엔진은
상기 인너 셀들 중 제1 로케이션 인덱스와 관련된 제1 인너 셀 비트들을 선택하여 제1 인너 ECC 섹터를 구성하고,
상기 인너 셀들 중 제2 로케이션 인덱스와 관련된 제2 인너 셀 비트들을 선택하여 제2 인너 ECC 섹터를 구성하고,
상기 ECC 인코더는
상기 제1 인너 ECC 섹터에 대한 상기 제2 ECC 인코딩을 수행하여 제1 인너 패리티 비트들을 생성하고,
상기 제2 인너 ECC 섹터에 대한 상기 제2 ECC 인코딩을 수행하여 제2 인너 패리티 비트들을 생성하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치. According to claim 19,
The ECC engine
configuring a first inner ECC sector by selecting first inner cell bits related to a first location index from among the inner cells;
Selecting second inner cell bits related to a second location index from among the inner cells to configure a second inner ECC sector;
The ECC encoder is
generating first inner parity bits by performing the second ECC encoding on the first inner ECC sector;
and generating second inner parity bits by performing the second ECC encoding on the second inner ECC sector.
상기 ECC 인코더는 상기 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 상기 제1 ECC 인코딩과 상기 제1 인너 ECC 섹터 및 상기 제2 인터 ECC 섹터 각각에 대한 상기 제2 ECC 인코딩을 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.According to claim 21,
The ECC encoder sequentially performs the first ECC encoding on each of the sub data units and the second ECC encoding on each of the first inner ECC sector and the second inter ECC sector. .
상기 ECC 인코더는 상기 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 상기 제1 ECC 인코딩과 상기 제1 인너 ECC 섹터 및 상기 제2 인터 ECC 섹터 각각에 대한 상기 제2 ECC 인코딩을 병렬적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.According to claim 21,
Wherein the ECC encoder performs the first ECC encoding for each of the sub data units and the second ECC encoding for each of the first inner ECC sector and the second inter ECC sector in parallel. Device.
상기 타겟 페이지에 대한 독출 동작에서,
상기 코드워드 세트를 수신하고, 상기 메모리 셀들을 상기 워드라인 컷 영역으로부터의 상대적 거리에 따라 상기 인너 셀들 및 아우터 셀들로 구분하는 로케이션 인덱스에 기초하여 상기 ECC 섹터들로부터 상기 인너 ECC 섹터를 구성하고,
상기 인너 패리티 비트들을 기초로 상기 인너 ECC 섹터에 대한 제1 ECC 디코딩을 수행하여, 상기 인너 ECC 섹터의 정정가능한 에러를 정정하고,
상기 ECC 섹터들 각각에 대한 제2 ECC 디코딩을 수행하여 상기 ECC 섹터들 각각의 정정가능한 에러를 정정하는 ECC 디코더를 더 포함하고,
상기 인너 셀 비트들의 에러 발생 확률은 상기 아우터 셀 비트들의 에러 발생 확률보다 상대적으로 낮은 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.20. The method of claim 19, wherein the ECC engine
In the read operation for the target page,
Receiving the codeword set, constructing the inner ECC sector from the ECC sectors based on a location index that divides the memory cells into inner cells and outer cells according to their relative distance from the word line cut region;
performing first ECC decoding on the inner ECC sector based on the inner parity bits to correct a correctable error of the inner ECC sector;
an ECC decoder for correcting a correctable error of each of the ECC sectors by performing a second ECC decoding on each of the ECC sectors;
The storage device of claim 1 , wherein an error occurrence probability of the inner cell bits is relatively lower than an error occurrence probability of the outer cell bits.
상기 인너 ECC 섹터는 상기 인너 셀들로부터 독출된 데이터 비트들을 포함하고,
상기 ECC 디코더는
상기 제1 ECC 디코딩과 상기 제2 ECC 디코딩을 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.According to claim 24,
The inner ECC sector includes data bits read from the inner cells;
The ECC decoder
The storage device characterized in that the first ECC decoding and the second ECC decoding are sequentially performed.
상기 타겟 페이지에 대한 독출 동작에서,
상기 코드워드 세트를 수신하고, 상기 메모리 셀들을 상기 워드라인 컷 영역으로부터의 상대적 거리에 따라 상기 인너 셀들 및 아우터 셀들로 구분하는 로케이션 인덱스에 기초하여 상기 ECC 섹터들로부터 상기 인너 ECC 섹터를 구성하고,
상기 인너 패리티들을 기초로 상기 인너 ECC 섹터에 대항 제1 ECC 디코딩을 수행하여, 상기 인너 ECC 섹터의 정정가능한 에러를 정정하고,
상기 ECC 섹터들 중 일부에 대한 제2 ECC 디코딩을 수행하여 상기 ECC 섹터들 중 일부의 적어도 하나의 정정가능한 에러를 정정하는 ECC 디코더를 더 포함하고,
상기 ECC 디코더는
상기 ECC 섹터들 중 일부에서 정정불가능 에러가 검출되는 경우,
상기 ECC 섹터들 전체에 대한 제3 ECC 디코딩을 수행하고,
상기 인너 셀 비트들의 에러 발생 확률은 상기 아우터 셀 비트들의 에러 발생 확률보다 상대적으로 낮은 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.20. The method of claim 19, wherein the ECC engine
In the read operation for the target page,
Receiving the codeword set, constructing the inner ECC sector from the ECC sectors based on a location index that divides the memory cells into inner cells and outer cells according to their relative distance from the word line cut region;
performing first ECC decoding on the inner ECC sector based on the inner parities to correct a correctable error of the inner ECC sector;
an ECC decoder to perform a second ECC decoding on some of the ECC sectors to correct at least one correctable error in some of the ECC sectors;
The ECC decoder
If an uncorrectable error is detected in some of the ECC sectors,
Perform third ECC decoding on all of the ECC sectors;
The storage device of claim 1 , wherein an error occurrence probability of the inner cell bits is relatively lower than an error occurrence probability of the outer cell bits.
상기 제1 ECC 디코딩의 단위와 상기 제2 ECC 디코딩의 단위는 동일하고,
상기 제3 ECC 디코딩의 단위는 상기 제2 ECC 디코딩의 단위보다 큰 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.The method of claim 26,
The unit of the first ECC decoding and the unit of the second ECC decoding are the same,
The storage device, characterized in that the third ECC decoding unit is larger than the second ECC decoding unit.
상기 스토리지 컨트롤러에 포함되는 에러 정정 코드(error correction code, 이하 'ECC') 인코더가 상기 복수의 워드라인들 중 타겟 워드라인에 연결되는 타겟 페이지의 메모리 셀들에 대한 기입 동작에서 사용자 데이터에 포함되는 복수의 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 제1 ECC 인코딩을 수행하여 상기 서브 데이터 유닛들 각각에 대한 패리티 비트들을 생성하여 복수의 ECC 섹터들을 구성하는 단계;
상기 ECC 섹터들에서 상기 메모리 셀들 중 인너 셀들에 저장될 인너 셀 비트들을 선택하여 상기 인너 셀 비트들의 일부를 포함하는 인너 ECC 섹터를 구성하는 단계;
상기 ECC 인코더가 상기 인너 ECC 섹터에 대하여 제2 ECC 인코딩을 수행하여 인너 패리티 비트들을 생성하는 단계; 및
상기 ECC 섹터들 및 상기 인너 패리티 비트들을 포함하는 코드워드 세트를 상기 비휘발성 메모리 장치에 전송하는 단계를 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법.A plurality of word lines stacked on an upper surface of a substrate, a plurality of memory cells formed in channel holes extending in a direction perpendicular to the substrate, and a word extending in a first horizontal direction and dividing the word lines into a plurality of memory blocks. A method of operating a non-volatile memory device including a memory cell array having line cut regions and a storage device controlling the non-volatile memory device, the method comprising:
When an error correction code (ECC) encoder included in the storage controller writes memory cells of a target page connected to a target word line among the plurality of word lines, a plurality of user data are included. configuring a plurality of ECC sectors by generating parity bits for each of the sub data units by performing first ECC encoding on each of the sub data units;
configuring an inner ECC sector including some of the inner cell bits by selecting inner cell bits to be stored in inner cells among the memory cells from the ECC sectors;
generating, by the ECC encoder, inner parity bits by performing second ECC encoding on the inner ECC sector; and
and transmitting a codeword set including the ECC sectors and the inner parity bits to the non-volatile memory device.
독출 동작에서 상기 비휘발성 메모리 장치로부터 상기 ECC 섹터들 및 상기 인너 패리티 비트들을 포함하는 코드워드 세트를 수신하는 단계;
상기 메모리 셀들을 상기 워드라인 컷 영역으로부터의 상대적 거리에 기초하여 상기 아우터 셀들 및 인너 셀들로 구분하는 로케이션 인덱스에 기초하여 상기 ECC 섹터들로부터 상기 인너 ECC 섹터를 구성하는 단계;
상기 스토리지 컨트롤러에 포함되는 ECC 디코더가 상기 인너 패리티 비트들에 기초하여 상기 인터 ECC 섹터에 대하여 제1 ECC 디코딩을 수행하는 단계;
상기 ECC 디코더가 상기 제1 ECC 디코딩의 결과가 반영된 상기 ECC 섹터들에 각각에 대한 제2 ECC 디코딩 수행하는 단계를 더 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법.
According to claim 28,
receiving a codeword set including the ECC sectors and the inner parity bits from the non-volatile memory device in a read operation;
constructing the inner ECC sector from the ECC sectors based on a location index that divides the memory cells into outer cells and inner cells based on a relative distance from the word line cut region;
performing, by an ECC decoder included in the storage controller, first ECC decoding on the inter-ECC sector based on the inner parity bits;
and performing, by the ECC decoder, second ECC decoding on each of the ECC sectors to which a result of the first ECC decoding is reflected.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17/750,581 US20230112694A1 (en) | 2021-10-07 | 2022-05-23 | Storage devices and methods of operating storage devices |
EP22176450.9A EP4163792B1 (en) | 2021-10-07 | 2022-05-31 | Storage devices |
CN202210971322.5A CN115954031A (en) | 2021-10-07 | 2022-08-12 | Storage device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210132925 | 2021-10-07 | ||
KR20210132925 | 2021-10-07 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230050197A true KR20230050197A (en) | 2023-04-14 |
Family
ID=85946381
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210175369A KR20230050197A (en) | 2021-10-07 | 2021-12-09 | Storage device and method of operating storage device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20230050197A (en) |
-
2021
- 2021-12-09 KR KR1020210175369A patent/KR20230050197A/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5193796B2 (en) | Three-dimensional stacked nonvolatile semiconductor memory | |
EP4163792B1 (en) | Storage devices | |
CN105938418B (en) | Storage system and operation method thereof | |
US20180261275A1 (en) | Memory system that differentiates voltages applied to word lines | |
CN111798904A (en) | Nonvolatile memory device, operating method thereof, and memory system | |
US20230307062A1 (en) | Non-volatile memory device, operating method thereof, controller for controlling the same, and storage device including the same | |
US20230054754A1 (en) | Storage devices and methods of operating storage devices | |
US20230044730A1 (en) | Operating method of a nonvolatile memory device for programming multi-page data | |
KR20220114299A (en) | Storage devices and methods operating storage devices | |
TWI677872B (en) | Memory system and control method of memory system | |
US11861237B2 (en) | Storage device accessible on a cell-by-cell basis and method of operating the same | |
US20230207017A1 (en) | Storage device and method of operating storage device | |
KR20230050197A (en) | Storage device and method of operating storage device | |
JP2023167896A (en) | memory system | |
KR20230049881A (en) | Storage device and method of operating storage device | |
KR20230093708A (en) | Nonvolatile memory device and storage device including the same | |
US20230152991A1 (en) | Storage devices and methods of operating storage devices | |
US20230154551A1 (en) | Semiconductor device for improving retention performance and operating method thereof | |
US20230039489A1 (en) | Semiconductor device performing block program and operating method thereof | |
KR20230072363A (en) | Storage device and mehtod of operating storage device | |
JP2024031843A (en) | Memory controller, storage device and its operating method | |
KR20230050020A (en) | Semiconductor memory device and operating method thereof | |
KR20240050918A (en) | Non-volatile memory device, storage device, opertaion method of storage controller, and opertaion method of storage device | |
KR20230069802A (en) | A semiconductor device for improving retention performance and an operating method thereof |