包括非易失性存储器件的存储装置和该器件的读取方法

包括非易失性存储器件的存储装置和该器件的读取方法【专利说明】包括非易失性存储器件的存储装置和该器件的读取方法[0001]要求于2014年5月13日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0057304号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域：
[0002]这里描述的发明构思涉及一种半导体存储装置，更具体地讲，涉及一种包括非易失性存储器件的存储装置和该器件的读取方法。【
背景技术：
】[0003]半导体存储器件的特点可为易失性的或非易失性的。尽管易失性半导体存储器件可以高速执行读取操作和写入操作，但是在断电状态下存储在易失性半导体存储器件中的内容会丢失。相反，非易失性半导体存储器件的特点是无论是否加电均保留存储的内容。[0004]闪存器件是典型的非易失性半导体存储器件的示例。闪存器件可以被广泛地用作诸如计算机、移动电话、PDA、数码相机、便携式摄像机、录音机、MP3播放器、手持PC、游戏机、传真机、扫描仪、印刷机等的信息设备的声音和图像数据存储介质。[0005]随着对大容量存储装置的需求增大，正在广泛地使用每单元存储多比特的多级单元(MLC)存储器件或多比特存储器件。然而，在采用多级单元的存储器件中，存储单元的阈值电压可以被识别为受限制的电压窗口内的多个状态中的任意一种。存储单元的阈值电压通常随着存储器件的特性、时间的流逝和/或外围温度而变化。因此，需要调整用于识别多级单元的数据状态的读取电压以改善数据完整性。【
发明内容】[0006]本发明构思的示例实施例提供了一种非易失性存储器件的读取方法，所述读取方法包括:根据第一读取电压从非易失性存储器件的被选择的存储区域读取数据，并检测读取的数据中的错误。所述读取方法还包括:当所述错误是可纠正的时，纠正读取的数据中的错误；当检测到的错误是无法纠正的时，确定用于从被选择的存储区域读取数据的第二读取电压。根据读取的数据中包括的逻辑I或逻辑O的数量或者读取的数据中的逻辑I与逻辑O的比例来确定第二读取电压。[0007]本发明构思的示例实施例提供了一种存储装置，所述存储装置包括非易失性存储器件，非易失性存储器件被构造成响应于读取指令利用第一读取电压来从被选择的存储单元读取数据。存储装置还包括存储控制器，存储控制器被构造成当读取的数据中的错误无法纠正时确定用于从被选择的存储单元读取数据的第二读取电压。第二读取电压根据读取的数据中包括的逻辑O或逻辑I的数量或者读取的数据中的逻辑I与逻辑O的比例来确定。[0008]本发明构思的示例实施例提供了一种非易失性存储器件的读取方法，所述读取方法包括:利用至少一个或更多个(例如，至少两个)读取电压来感测非易失性存储器件的被选择的存储区域中的数据，以页单位来锁存感测到的数据。所述读取方法还包括对锁存的数据的页进行备份，并组合以页单位锁存的数据，组合的数据被输出为与页单位对应的读取数据。所述读取方法还包括:当无法纠正读取数据时，向非易失性存储器件请求备份的数据的页，输出备份的数据的页，并基于输出的备份的数据的页调整所述至少一个或更多个读取电压，而不访问被选择的存储区域。[0009]本发明构思的示例实施例提供了一种存储装置，所述存储装置包括非易失性存储器件，非易失性存储器件被构造成:利用至少一个或更多个(例如，至少两个)读取电压来感测非易失性存储器件的被选择的存储区域中的数据，以页单位锁存感测到的数据，组合以页单位锁存的数据，将组合的数据输出为与页单位对应的读取数据，并备份或保存锁存的数据的页。存储装置还包括存储控制器，存储控制器被构造成:当读取数据无法纠正时，接收备份或保存的数据的页，并基于所述备份或保存的数据的页中包括的逻辑O或逻辑I的相对数量或者基于所述备份或保存的数据的页中的逻辑I与逻辑O的比例来确定用于读取被选择的存储区域中的数据的第二读取电压。所述至少一个或更多个读取电压可包括第一读取电压。【附图说明】[0010]通过参照附图的下面的详细描述，上面和其他目的和特征将变得明显，其中，除非另外具体说明，否则贯穿各个附图同样的附图标记表示同样的部件。[0011]图1是电荷捕获闪存单元(chargetrapflashcell)的剖视图。[0012]图2是示意性地示出存储单元的阈值电压分布的下垂和延展的分布图。[0013]图3是示意性地示出根据本发明构思的实施例的存储装置的框图。[0014]图4是示意性地示出在图3中示出的非易失性存储器件的框图。[0015]图5示出了存储单元的阈值电压的变化。[0016]图6是示意性地示出根据本发明构思的实施例的配置在诸如图3中示出的存储控制器中的分布谷检测表(distribut1nvalleydetect1ntable)白勺图。[0017]图7是示意性地示出在读取操作施加到被选择的字线的读取电压的图。[0018]图8是示意性地示出根据本发明构思的实施例的在图4中示出的页缓冲器的框图。[0019]图9和图10是示出在图8中示出的页缓冲器电路中使SLC数据备份的过程的框图。[0020]图11是示意性地示出根据本发明构思的实施例的非易失性存储器件的数据读取方法的流程图。[0021]图12是示意性地示出根据本发明构思的实施例的存储控制器的非易失性存储器件控制方法的流程图。[0022]图13是示意性地示出根据本发明构思的实施例的存储装置的操作的图。[0023]图14是用于描述本发明构思的实施例的图。[0024]图15是示意性地示出根据本发明构思的另一实施例的存储装置的框图。[0025]图16是示意性地示出根据本发明构思的另一实施例的在图15中示出的非易失性存储器件的框图。[0026]图17是示意性地示出根据本发明构思的另一实施例的存储装置的操作的图。[0027]图18是示意性地示出本发明构思的优点所应用到的各个多级单元的阈值电压分布的图。[0028]图19是示意性地示出根据本发明构思的又一实施例的存储装置的框图。[0029]图20是示意性地示出在图19中示出的非易失性存储器件的框图。[0030]图21是示意性地示出根据本发明构思的另一实施例的存储装置的操作的图。[0031]图22是示意性地示出根据本发明构思的实施例的在图19中示出的分布谷检测表的表格。[0032]图23是示意性地示出根据本发明构思的另一实施例的在图19中示出的分布谷检测表的表格。[0033]图24是示出根据本发明构思的实施例的包括固态硬盘的用户装置的框图。[0034]图25是示意性地示出根据本发明构思的另一实施例的存储卡的框图。[0035]图26是示意性地示出根据本发明构思的实施例的计算机系统的框图。【具体实施方式】[0036]将参照附图来详细描述实施例。然而，本发明构思可以以各种不同的形式来实施，并且不应被解释为仅限于示出的实施例。更恰当地说，将这些实施例提供为示例，使得本公开将是彻底的且完整的，并且这些实施例将本发明构思的理念充分地传达给本领域技术人员。因此，关于本发明构思的一些实施例，不再描述已知的工艺、元件和技术。除非另外指出，否则在整个附图和书面描述中同样的附图标记表示同样的元件，因此，将不再重复描述。在附图中，为了清晰，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。[0037]将理解的是，尽管这里可以使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述不同的元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一元件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离本发明构思的教导的情况下，能够将下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分命名为第二元件、组件、区域、层或部分。[0038]为了易于描述，这里可以使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“下面的”、“在……下面”、“在……上面”、“上面的”等空间相对术语来描述如附图中示出的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解的是，除了附图中描绘的方位以外，空间相对术语还意图包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置翻转，则被描述为“在”其他元件或特征“下方”或“之下”或“下面”的元件将随后位于所述其他元件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”和“在……下面”可包含在……上方和在……下方两种方位。装置可被另外定位(旋转90度或在其他方位)并相应地解释这里使用的空间相对描述语。另外，还将理解的是，当层被称为“在”两层“之间”时，该层可以是所述两层之间的唯一层，或者也可以存在一个或更多个中间层。[0039]这里使用的术语仅出于描述具体实施例的目的，并不意图限制本发明构思。如这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数术语也意图包括复数形式。还应该理解，术语“包含”和/或“包括”用在本说明书中时说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组的存在或添加。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关列出项的任意和所有组合。另外，术语“示例性”意图是指示例或举例说明。[0040]将理解的是，当元件或层被称为“在”另一元件或层“上”、“连接到”另一元件或层、“结合到”另一元件或层或者“邻近于”另一元件或层时，该元件或层可以直接在所述另一元件或层上、直接连接到所述另一元件或层、直接结合到所述另一元件或层或者直接邻近于所述另一元件或层，或者可以存在中间元件或中间层。相反，当元件被称为“直接在”另一元件或层“上”、“直接连接到”另一元件或层、“直接结合到”另一元件或层或者“紧邻于”另一元件或层时，不存在中间元件或中间层。[0041]除非另外定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与该发明构思所属领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。进一步将理解的是，除非这里明确这样定义，否则诸如在通用字典中定义的术语应该被解释为具有与相关领域和/或本说明书的背景中它们的意思一致的意思，并且将不以理想的或过于形式化的意义来解释。[0042]下面，将使用包括闪存器件的存储系统来示例性地描述本发明构思的特征和功能。本发明构思的其他特征和优点可以根据在该说明书中公开的内容而容易地理解。本发明构思可以通过不同的实施例来实现或者应用于不同的实施例。此外，可以根据不脱离本发明构思的范围、精神或其他目的的观点和应用来修改或改变详细的描述。[0043]在该说明书中，可以使用术语“单级单元(SLC)读取”和“多级单元(MLC)读取”来表示输出数据页的方式。即，SLC读取可以是指输出数据的操作，所述数据是利用读取电压从被选择的存储单元感测到的，而没有修改/改变。MLC读取可以是指输出数据页的操作，所述数据页是通过混合(或烹制(cooking))利用至少两个读取电压感测到的数据而得到的。[0044]图1是电荷捕获闪存单元的剖视图。参照图1，电荷捕获闪存单元(在下文中，称为CTF单元)包括用于存储信息的信息存储层I。信息存储层I包括顺序地堆叠在沟道2上的第一氧化物层11、作为电荷捕获层的氮化物层12和第二氧化物层13。为了对CTF单元编程，向控制栅极3施加编程电压，向沟道2施加预定电压(例如，0V)。利用该偏置条件，可以在从控制栅极3向沟道2的方向上形成电场。此时，电荷可以从沟道2移动到电荷捕获层12。CTF单元可以因此被表征为在所述施加的偏置条件下被编程。为了擦除CTF单元，向控制栅极3施加预定的电压(例如，等于或大于OV的电压)，向沟道2施加擦除电压(例如，20V)。由于该施加的偏置条件而在从CTF单元的体(bulk)向控制栅极3的方向上形成电场，并且CTF单元被擦除。[0045]在图1中，如所示出的通过编程在电荷捕获层12中捕获的电荷的位置可以是示例性的。理解的是，捕获的电荷的位置可以随着CTF单元的特性而改变。例如，通过编程在电荷捕获层12中捕获的电荷可能因各种现象而减少，所述现象例如为:随着时间的再分配、释放到沟道2中(如沿竖直方向延伸的箭头所示)、通过氮化物层12的迀移(如沿水平方向延伸的箭头所示)等。这种现象可以当前第1页1 2 3 4 5 6