三维存储器的适应性操作的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及三维可重编程非易失性存储器系统的操作以及用于在这种存储器系统中处理数据误差的系统和方法。
【背景技术】
[0002]能够进行电荷的非易失性存储、特别是以封装为小形状因子卡的EEPROM和闪存EEPROM的形式的固态存储器近年来已经成为各种移动和手持装置、便携式消息设备和消费者电子产品中的存储选择。与也是固态存储器的RAM(随机存取存储器)不同，闪存存储器是非易失性的，且甚至在断开电源之后也保持其存储的数据。此外，与ROM(只读存储器)不同，闪存存储器与盘存储装置类似是可重写的。尽管成本较高，闪存存储器越来越多地用在大容量存储应用中。
[0003]闪存EEPROM类似于EEPR0M(电可擦除和可编程只读存储器)之处在于其是非易失性存储器，其可以被擦除且可以将新数据写入或者“编程”到它的存储器单元中。两者都利用场效应晶体管结构中在源极和漏极区之间位于半导体衬底中的沟道区之上的浮置(未连接的)导电栅极。然后在浮置栅极之上提供控制栅极。晶体管的阈值电压特性由在浮置栅极上保持的电荷量控制。也就是，对于浮置栅极上的电荷的给定电平，存在必须在“导通”晶体管以允许它的源极和漏极区之间的导电之前应用于控制栅极的相应的电压(阈值)。诸如闪存EEPROM之类的闪存存储器允许同时擦除整个存储器单元的块。
[0004]浮置栅极可以保持大量电荷且因此可以被编程到阈值电压窗口内的任何阈值电压电平。阈值电压窗口的大小由装置的最小和最大阈值电平定界，且装置的最小和最大阈值电平又对应于可以编程到浮置栅极上的电荷的范围。该阈值窗口通常取决于存储器装置的特性、操作条件和历史。窗口内的每个不同的、可分解的阈值电压电平范围原则上可以用于指定单元的有限存储器状态。
[0005]为了改进读取和程序性能，并行地读取或者编程阵列中的多个电荷存储元件或者存储器晶体管。因此，一起读取或者编程存储器元件的“页”。在现有的存储器体系结构中，行或者字线典型地包含几个交织的页或者它可以构成一个页。一起读取或者编程一页的所有存储器元件。
[0006]也由具有用于存储电荷的介电层的存储器单元制造非易失性存储器装置。代替之前描述的导电浮置栅极元件，使用介电层。已经由Eitan等，在“NROM:A Novel LocalizedTrapping, 2-Bit Nonvolatile Memory Cell，，，IEEE Electron Device Letters，vol.21,No 11，2000年11月，pp.543-545中描述了这种利用介电存储元件的存储器装置。0N0介电层在源极和漏极扩散之间的通道两端延伸。在与漏极相邻的介电层中定位用于一个数据位的电荷，且在与源极相邻的介电层中定位用于另一数据位的电荷。例如，美国专利No5，768，192和6，011，725公开了具有夹在两个二氧化硅层之间的俘获电介质的非易失性存储器单元。通过分开地读取电介质内空间地分开的电荷存储区域的二元状态来实现多状态数据存储。
【发明内容】
[0007]三维非易失性存储器具有可能引起数据不可由误差校正码(UECC)校正的某些可识别的故障模式。由于三维非易失性存储器的物理结构，某些故障模式可能影响存储器的相对大的物理区域(大于单个字线)。例如，数据可以是遍及由选择线一起选择的一组字线的UECC。数据可以是遍及块的UECC。在块的对或者组共享块选择电路时，数据可以是遍及这种对或者组的UECC。当沿着特定的字线遇到UECC数据时，可以进行关于数据是否是遍及诸如一个串组、一个块或者一组块的较大单元的UECC的确定。不同读取条件可以用于尝试读取数据。如果找到成功的读取条件，则可以存储成功的读取条件以用于单元中的将来的使用。
[0008]操作三维非易失性NAND存储器的方法的一个例子包括:应用第一组读取条件以读取块的第一部分以获得第一数据；执行第一数据的误差校正码(ECC)解码；确定第一数据是不可由ECC校正的；响应于确定块的第一部分中的第一数据不可由ECC校正，确定大于块的第一部分的三维NAND存储器内的较大单元在使用第一组读取条件读取时是否不可由ECC校正，该较大单元包括:(i)共享块选择电路的包括该块的多个块、(ii)该块、或者(iii)由公共选择线一起选择的块内的串组；如果存储数据遍及所述较大单元是不可由ECC校正的，则将修改的读取条件应用于块的第一部分以找到提供可由ECC校正的第二数据的第二组读取条件；和返回校正的第二数据并记录第二组读取条件以用于所述较大单元的数据的后续读取。
[0009]第一组读取条件可以包括应用于所选的字线的第一读取电压，且第二组读取条件可以包括应用于所选的字线的第二读取电压，第二读取电压不同于第一读取电压。第一组读取条件可以包括应用于未选择的字线的第一读取-通过电压，且第二组读取条件可以包括应用于未选择的字线的第二读取-通过电压，第二读取-通过电压不同于第一读取-通过电压。第一组读取条件可以包括应用于选择线的第一选择电压，且第二组读取条件可以包括应用于选择线的第二选择电压，第二选择电压不同于第一选择电压。第一组读取条件可以包括应用于未选择的串组的选择线的第一未选择电压，且第二组读取条件可以包括应用于未选择的串组的选择线的第二未选择电压，第二未选择电压不同于第一未选择电压。第一组读取条件可以包括应用于伪字线的第一读取-通过电压，且第二组读取条件可以包括应用于伪字线的第二读取-通过电压。第一组读取条件可以包括被提供给与所述块共享块选择电路的未选择块的主机数据字线、伪字线和/或选择线的第一电压，且第二组读取条件可以包括被提供给未选择块的主机数据字线、伪字线和/或选择线的第二电压，第二电压不同于第一电压。第一和第二电压可以提供给未选择块的字线，且第二电压可以高于第一电压。如果多于阈值数目的修改的读取条件被应用于块的第一部分而没有找到提供可由ECC校正的第二数据的第二组读取条件，则可以从在其他块中存储的冗余数据恢复该块的第一部分的数据。
[0010]一种三维非易失性NAND存储器的操作方法的例子，其中，在三维非易失性NAND存储器中，每个块包括连接到每个位线的多个串，沿着位线的每个串可由不同选择线选择以使得单独的选择线选择不同位线的一个串组，所述例子包括:应用第一组读取条件以读取所选的串组的所选的字线以获得第一数据；执行第一数据的误差校正码(ECC)解码；确定第一数据不可由ECC校正；响应于确定第一数据不可由ECC校正，确定是否存储的数据遍及所选的串组不可校正；如果存储的数据遍及所选的串组不可校正，则将修改的读取条件应用于块的第一部分以找到提供可由ECC校正的第二数据的第二组读取条件；和返回校正的第二数据并记录第二组读取条件以用于第一个串组中的数据的后续读取。
[0011]确定存储的数据是否是遍及所选的串组而不可校正的可以包括尝试使用第一组读取条件读取所选的串组内的一个或多个另外的字线。可以进行另外的确定，该确定关于包含所选的串组的块中的存储的数据是否是当使用第一组读取条件读取时遍及该块不可由ECC校正的。如果存储的数据是遍及所选的串组而不可由ECC校正的，且当使用第一组读取条件时不是遍及该块不可由ECC校正的，则可以记录第二组读取条件以用于第一个串组中的数据的后续读取，同时保留第一组读取条件以用于块中的其它串组的后续读取。
[0012]一种操作三维非易失性NAND存储器的方法的例子包括:应用第一组读取条件以读取块的第一部分以获得第一数据；执行第一数据的误差校正码(ECC)解码；确定第一数据是不可由ECC校正的；响应于确定第一数据是不可由ECC校正的。确定存储的数据是否是遍及共享块选择电路的包括该块的多个块而不可由ECC校正的；如果存储的数据是遍及该多个块而不可由ECC校正的，则将修改的读取条件应用于块的第一部分以找到提供可由ECC校正的第二数据的第二组读取条件；和返回校正的第二数据并记录第二组读取条件以用于遍及共享块选择电路的该多个块的数据的后续读取。
[0013]第一组读取条件可以包括被提供给该多个块的主机数据字线、伪字线和/或选择线的第一电压，且第二组读取条件可以包括被提供给未选择块的主机数据字线、伪字线和/或选择线的第二电压，第二电压不同于第一电压。第一电压和第二电压可以提供给未选择块的字线，且第二电压可以高于第一电压。第一电压和第二电压可以提供给未选择块的选择线，且第二电压可以高于第一电压。
[0014]一种三维非易失性NAND存储器系统的例子包括:三维非易失性NAND存储器阵列；误差校正码(ECC)电路，解码从非易失性NAND存储器阵列的块的一部分读取的数据；确定电路，响应于确定从该块的该部分读取的数据当使用第一组读取条件读取时是不可由ECC校正的，确定遍及大于该块的该部分的三维非易失性NAND存储器阵列内的较大单元的数据是否当使用第一组读取条件读取时是不可由ECC校正的，该较大单元包括:(i)共享块选择电路的包括该块的多个块、(ii)该块、或者(iii)由公共选择线一起选择的该块内的一个串组；适应性读取电路，配置为如果数据是当使用第一组读取条件读取时遍及较大单元不可由ECC校正的，则应用修改的读取条件以找到提供可由ECC校正的数据的第二组读取条件；和记录电路，记录第二组读取条件以用于较大单元的数据的后续读取。
[0015]三维非易失性NAND存储器阵列可以位于存储器裸芯上，且记录电路可以位于分开的存储器控制器裸芯上。记录电路可以使用固件在存储器控制部裸芯上实现。第一组读取条件可以包括应用于所选的字线的第一读取电压，且第二组读取条件可以包括应用于所选的字线的第二读取电压，第二读取电压不同于第一读取电压。第一组读取条件可以包括应用于未选择的字线的第一读取-通过(read-pass)电压，且第二组读取条件可以包括应用于未选择的字线的第二读取-通过电压，第二读取-通过电压不同于第一读取-通过电压。第一组读取条件可以包括应用于选择线的第一选