[发明专利]具有列流水线的三维存储器系统

说明书

背景技术

技术领域

本发明涉及数据存储技术。

相关技术的描述

半导体存储器已经更加广泛地用在各种电子设备中。例如，非易失性半导体存储器被用在蜂窝电话、数字照相机、个人数字助理、移动计算装置、非移动计算装置以及其他装置中。当半导体存储器被用在消费电子设备中时，消费者通常希望该半导体存储器以足够的速度执行，使得该存储器不会减慢电子设备的操作。另外，希望增加存储器中的存储密度，同时使用于外围电路空间最小化。

附图说明

图1是存储器系统的一个实施例的框图。

图2是存储器单元的一个实施例的简化透视图。

图3是描绘可逆电阻切换元件的I-V特性的曲线图。

图4A是三维存储器阵列的一个实施例的一部分的简化透视图。

图4B是三维存储器阵列的一个实施例的一部分的简化透视图。

图5A描绘存储器系统的顶视图。

图5B描绘三维存储器的一个实施例的各层的一个子组。

图6描绘存储器阵列的一个示例构成。

图7描绘存储器阵列的两条结构的一个实施例。

图8描绘湾区的一个实施例。

图9是存储器单元的块的数据线和选择电路的一个实施例的示意图。

图10是选择电路的一个实施例的示意图。

图11是复用器电路的一个实施例的示意图。

图12是复用器电路的一个实施例的示意图。

图13是复用器电路的一个实施例的示意图。

图14是描述存储器系统的操作的一个实施例的时序图。

图15是描述存储器系统的操作的一个实施例的流程图。

图16是存储器单元的两个块的数据线和选择电路的一个实施例的示意图。

图17是用于在全局数据线和局部数据线之间提供选择性通信的电路的一个实施例的示意图。

图18是描述存储器系统的操作的一个实施例的流程图。

图19是解释存储器系统的操作的时序图。

具体实施方式

本文中描述具有提高的编程速度和片空间（die space）使用效率的存储器系统。为了提高编程速度，两个被同时选择的位线列之间的编程被流水线化。位线列是块中的位线的分组。

一个实施例包括按块布置的非易失性存储元件的单片三维阵列（或者其他结构）。该非易失性存储元件连接到位线和字线。每块的位线分组为连接到对应块的上侧的选择电路的位线上列和连接到对应块的下侧的选择电路的位线下列。

在一个实施例中，两个或更多个位线列之间的数据编程被流水线化。该编程处理的一个示例实施方式包括：将两个位线列选择性地连接到一组一个或更多个选择电路；使用所述一个或更多个选择电路将所述两个位线列中的一列选择性地连接到一个或更多个信号源；将当前连接到所述一个或更多个信号源的那个位线列的非易失性存储元件编程；以及在连接到该组一个或更多个选择电路的位线列中的一列正被编程的同时，改变另一位线列。

图1是描绘可以实施本文中描述的技术的存储器系统100的一个示例的框图。存储器系统100包括存储器阵列102，存储器阵列102可以是存储器单元的二维或三维阵列。在一个实施例中，存储器阵列102是单片三维存储器阵列。存储器阵列102的阵列端子线包括各个层的被组织为行的字线和各个层的被组织为列的位线。然而，也可以实现其他定向。

单片三维存储器阵列是在没有中间衬底的、诸如晶片的单个衬底上方形成多个存储器层面（memory level）的存储器阵列。形成一个存储器层面的层直接在现有的一个或更多个层面的层之上沉积或生长。相对比，如在Leedy的美国专利5,915,167“Three Dimensional Structure Memory”中那样，堆叠的存储器是通过在分开的衬底上形成存储器层面并且将这些存储器层面粘在彼此之上而形成的。在进行结合之前可以将这些衬底变薄或者从存储器层面去除这些衬底，但是由于存储器层面最初形成在分开的衬底上，所以这些存储器不是真正的单片三维存储器阵列。