存储器系统及其操作方法

技术领域

本公开总体上涉及电子装置，并且更具体地，涉及存储器系统及其操作方法。

背景技术

最近的计算机环境的范例已转变为几乎可以随时随地使用计算系统的无处不在的计算环境。这促进了诸如移动电话、数码相机、笔记本计算机等的便携式电子装置的使用率增加。这样的便携式电子装置通常可以包括使用存储器装置的存储器系统，即，数据储存装置。数据储存装置用作便携式电子装置的主存储器装置或辅存储器装置。

由于没有机械驱动部件，因此使用存储器装置的数据储存装置具有优异的稳定性和耐久性、高信息访问速度、和低功耗。在具有这些优点的存储器系统的示例中，数据储存装置可以包括通用串行总线(USB)存储器装置、具有各种接口的存储卡、固态驱动器(SSD)等。

存储器装置通常分类为易失性存储器装置和非易失性存储器装置。

非易失性存储器装置具有相对慢的写入速度和读取速度，但是即使电力中断也保留所存储的数据。因此，非易失性存储器装置用于存储无论是否供电都要保留的数据。

易失性存储器的示例包括只读存储器(ROM)、掩码ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存、相变RAM(PRAM)、磁RAM(MRAM)、电阻RAM(RRAM)、铁电RAM(FRAM)等。闪存被分类为NOR型闪存和NAND型闪存。

发明内容

实施方式提供了一种能够避免在半导体存储器的可靠性劣化的时段中的挂起(suspend)操作的存储器系统以及该存储器系统的操作方法。

根据本公开的一个方面，提供了一种存储器系统，其包括：半导体存储器，其被配置为执行存储器操作并执行用于挂起当前执行的存储器操作的挂起操作；以及控制器，其被配置为控制存储器操作，其中，控制器控制半导体存储器以通过确定当前执行的存储器操作的详细操作时段来在允许挂起时段中执行挂起操作。

根据本公开的另一方面，提供了一种存储器系统，其包括：存储器装置，其包括多个半导体存储器；以及控制器，其被配置为当从主机接收到与读取操作相对应的主机命令时，控制多个半导体存储器当中的被选半导体存储器以执行挂起被选半导体存储器的当前执行的存储器操作的挂起操作和读取操作，其中，控制器确定当前执行的存储器操作的详细时段，并且当详细时段对应于允许挂起时段时，控制被选半导体存储器以执行挂起操作。

根据本公开的又一方面，提供了一种用于操作存储器系统的方法，该方法包括：响应于来自主机的请求，生成确定半导体存储器的当前状态的状态读取命令；响应于状态读取命令，读取半导体存储器的状态数据，并向控制器输出状态数据；基于半导体存储器的就绪/忙碌信号和状态数据，确定半导体存储器的当前执行的存储器操作的详细时段；当详细时段是允许挂起时段时，输出使得半导体存储器挂起当前执行的存储器操作的挂起命令；以及响应于挂起命令，挂起当前执行的存储器操作。

根据本公开的又一方面，提供了一种用于控制存储器装置的控制器的操作方法，该方法包括：在当前正在执行的第一存储器操作的允许挂起时段期间，在挂起第一存储器操作的同时执行第二存储器操作；以及一旦完成第二存储器操作，恢复被挂起的第一存储器操作。

根据本公开的又一方面，提供了一种存储器装置的操作方法，该方法包括：在当前正在执行的第一存储器操作的允许挂起时段期间，在挂起第一存储器操作的同时执行第二存储器操作；以及一旦完成第二存储器操作，恢复被挂起的第一存储器操作。

附图说明

现在将在下文中参照附图更全面地描述示例实施方式；然而，示例实施方式可以以不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本公开将是透彻和完整的，并将向本领域技术人员充分传达示例实施方式的范围。

在附图中，为了例示清楚，可能放大了尺寸。将理解的是，当元件被称为在两个元件“之间”时，它可以是两个元件之间的仅有元件，或者也可以存在一个或更多个中间元件。相似的附图标记贯穿全文指代相似的元件。

图1是例示根据本公开的实施方式的存储器系统的框图。

图2是例示图1所示的控制器的配置的框图。

图3是例示图2所示的挂起控制器的框图。

图4是例示图1所示的半导体存储器的图。

图5是例示图4所示的存储块的图。

图6是例示三维配置的存储块的实施方式的图。

图7是例示三维配置的存储块的另一实施方式的图。

图8是例示根据本公开的实施方式的存储器系统的操作方法的流程图。

图9是例示根据本公开的另一实施方式的存储器系统的操作方法的流程图。

图10A至图10C是例示根据本公开的实施方式的挂起操作中的状态读取命令的图。

图11A和图11B是例示擦除操作和编程操作的配置的图。

图12是例示存储器系统的另一实施方式的图。

图13是例示存储器系统的另一实施方式的图。

图14是例示存储器系统的另一实施方式的图。

图15是例示存储器系统的另一实施方式的图。

具体实施方式

为了描述根据本公开的构思的实施方式的目的，本文公开的特定结构或功能描述仅是说明性的。根据本公开的构思的实施方式可以以各种形式实现，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式。

在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施方式，以使本领域技术人员能够容易地实现本公开的技术精神。

图1是例示根据本公开的实施方式的存储器系统的框图。

参照图1，存储器系统1000包括存储器装置1100和控制器1200。存储器装置1100包括多个半导体存储器100。多个半导体存储器100可以被划分为多个组GR1至GRn。

在图1中，例示了多个组GR1至GRn分别通过第一通道CH1至第n通道CHn与控制器1200通信。稍后将参照图4描述每个半导体存储器100。

多个组GR1至GRn中的每个通过一个公共通道与控制器1200通信。控制器1200通过多个通道CH1至CHn控制存储器装置1100的多个半导体存储器100。

控制器1200联接在主机1400和存储器装置1100之间。控制器1200响应于来自主机1400的请求而访问存储器装置1100。例如，控制器1200响应于从主机1400接收到的请求而控制存储器装置1100的读取操作、写入操作、擦除操作和后台操作。控制器1200提供存储器装置1100与主机1400之间的接口。控制器1200驱动用于控制存储器装置1100的固件。此外，当从主机1400接收到读取命令时，控制器1200可以执行挂起控制操作，该挂起控制操作控制存储器装置1100中包括的被选半导体存储器100以挂起被选存储器100的当前正在进行的存储器操作并执行读取操作。在挂起控制操作中，控制器1200可以控制被选半导体存储器100以执行状态读取操作来确定被选半导体存储器100的当前状态，基于作为状态读取操作的结果而读取的状态数据来确定当前正在进行的存储器操作，并控制被选半导体存储器100以在与允许挂起时段相对应的操作时段期间执行当前正在执行的操作的挂起操作。例如，在编程操作期间的允许挂起时段可以是除了施加编程脉冲的时段之外的其它操作时段，并且擦除操作期间的允许挂起时段可以是除了产生栅极诱导漏极泄漏(GIDL)电流的时段之外的其它操作时段。

主机1400控制存储器系统1000。主机1400包括诸如计算机、PDA、PMP、MP3播放器、相机、便携式摄像机和移动电话之类的便携式电子装置。主机1400可以通过命令来请求存储器系统1000的写入操作、读取操作、擦除操作等。

控制器1200和存储器装置1100可以集成到一个半导体装置中。在示例性实施方式中，控制器1200和存储器装置1100可以集成到一个半导体装置中，以构成存储卡。例如，控制器1200和存储器装置1100可以集成到一个半导体装置中，以构成诸如PC卡(个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA))、紧凑型闪存(CF)卡、智能媒体卡(SM或SMC)、记忆棒、多媒体卡(MMC、RS-MMC或微型MMC)、SD卡(SD、迷你SD、微型SD或SDHC)或通用闪存(UFS)之类的存储卡。

控制器1200和存储器装置1100可以集成到一个半导体装置中，以构成半导体驱动器(固态驱动器(SSD))。半导体驱动器SSD包括被配置为在半导体存储器中存储数据的储存装置。当存储器系统1000用作半导体驱动器(SDD)时，联接至存储器系统1000的主机1400的操作速度显著提高。

在另一示例中，存储器系统1000可以设置为诸如计算机、超移动PC(UMPC)、工作站、上网本、个人数字助理(PDA)、便携式计算机、网络平板、无线电话、移动电话、智能电话、电子书、便携式多媒体播放器(PMP)、便携式游戏机、导航系统、黑匣子、数码相机、3维电视、数字音频记录仪、数字音频播放器、数字图片记录仪、数字图片播放器、数字视频记录仪、数字视频播放器、能够在无线环境中发送和接收信息的装置、构成家用网络的各种电子装置之一、构成计算机网络的各种电子装置之一、构成远程信息处理网络的各种电子装置之一、RFID装置或构成计算系统的各种组件之一之类的电子装置的各种组件中的一种。

在示例性实施方式中，存储器装置1100或存储器系统1000可以以各种形式封装。例如，可以以诸如层叠式封装(PoP)、球栅阵列(BGA)、芯片级封装(CSP)、塑料引线芯片载体(PLCC)、塑料双列直插式封装(PDIP)、华夫包中晶片、晶圆形式晶片、板上芯片(COB)、陶瓷双列直插式封装(CERDIP)、塑料公制四方扁平封装(PMQFP)、薄型四方扁平包(TQFP)、小轮廓集成电路(SOIC)、收缩型小轮廓封装(SSOP)、薄型小轮廓封装(TSOP)、系统级封装(SIP)、多芯片封装(MCP)、晶圆级制造封装(WFP)或晶圆级加工层叠封装(WSP)之类的方式来封装。

图2是例示图1所示的控制器的配置的框图。

参照图2，控制器1200可以包括主机控制器1210、处理器1220、存储器缓冲器1230、纠错器1240、闪存控制器1250和总线1310。

总线1310可以提供控制器1200的组件之间的通道。

主机控制器1210可以控制图1所示的主机1400和存储器缓冲器1230之间的数据传输。在示例中，主机控制器1210可以控制对从主机1400输入到存储器缓冲器1230的数据进行缓冲的操作。在另一示例中，主机控制器1210可以控制向主机1400输出缓冲到存储器缓冲器1230的数据的操作。主机控制器1210可以包括主机接口。

处理器1220可以控制控制器1200的整体操作，并且执行逻辑操作。处理器1220可以通过主机控制器1210与图1中所示的主机1400进行通信，通过闪存控制器1250与图1所示的存储器装置1100进行通信。例如，当从主机1400接收到多个主机命令(写入命令、读取命令、擦除命令等)时，处理器1220可以通过将多个主机命令根据优先级顺序排队来生成命令队列。

此外，处理器1220可以控制存储器缓冲器1230。处理器1220可以通过使用存储器缓冲器1230作为工作存储器、缓存存储器或缓冲存储器，来控制存储器系统1000的操作。

处理器1220可以包括闪存转换层(以下称为“FTL”)1221和挂起控制器1222。

FTL 1221驱动存储在存储器缓冲器1230中的固件。此外，在数据写入操作中，FTL1221可以将对应的物理地址映射到从图1所示的主机1400输入的逻辑地址。另外，在数据读取操作中，FTL 1221检查映射到从主机1400输入的逻辑地址的物理地址。

当从主机1400接收到读取请求时，挂起控制器1222可以控制存储器装置(图1所示的1100)以比已经排队并且仍未处置的其它请求更优先地执行读取操作。例如，挂起控制器1222可以通过确定存储器装置(图1所示的1100)中包括的被选半导体存储器的当前状态来控制被选半导体存储器以立即执行读取操作或者执行挂起当前正在进行的存储器操作的挂起操作并然后执行读取操作。挂起控制器1222可以通过确定当前正在进行的存储器操作的详细操作时段来控制被选半导体存储器以在除了禁止挂起时段之外的允许挂起时段内执行挂起操作。

存储器缓冲器1230可以用作处理器1220的工作存储器、缓存存储器或缓冲器存储器。存储器缓冲器1230可以存储由处理器1220执行的代码和命令。存储器缓冲器1230可以存储由处理器1220处理的数据。存储器缓冲器1230可以包括静态RAM(SRAM)或动态RAM(DRAM)。存储器缓冲器1230可以存储由处理器1220生成的命令队列。

纠错器1240可以执行纠错。纠错器1240可以基于通过闪存控制器1250要被写入图1中所示的存储器装置1100的数据来执行纠错码(ECC)编码。经ECC编码的数据可以通过闪存控制器1250传送至存储器装置1100。纠错器1240可以对通过闪存控制器1250从存储器装置1100接收的数据执行ECC解码。在示例中，纠错器1240可以作为闪存控制器1250的组件被包括在闪存控制器1250中。

闪存控制器1250响应于由处理器1220生成的命令队列来生成并输出用于控制存储器装置1100的内部命令。在数据写入操作中，闪存控制器1250可以通过向存储器装置1100发送缓冲至存储器缓冲器1230的数据来控制编程操作。在另一示例中，闪存控制器1250可以在读取操作中响应于命令队列来控制将从存储器装置1100读取并输出的数据缓冲至存储器缓冲器1230的操作。闪存控制器1250可以包括闪存接口。

图3是例示图2所示的挂起控制器的框图。

参照图3，挂起控制器1222可以包括状态检查器1222A、挂起确定器1222B和命令生成器1222C。

状态检查器1222A响应于来自主机(图1所示的1400)的与读取操作对应的主机命令Host_CMD和由挂起确定器1222B生成的挂起禁用信号suspend_dis而生成并输出状态读取命令SR_CMD，该状态读取命令SR_CMD用于控制存储器装置(图1所示的1100)中包括的多个半导体存储器100当中的被选半导体存储器以执行被选半导体存储器的状态读取操作。从状态检查器1222A输出的状态读取命令SR_CMD可以通过图2所示的闪存控制器发送给被选半导体存储器。

挂起确定器1222B基于从存储器装置(图1所示的1100)中包括的多个半导体存储器100当中的被选半导体存储器接收到的就绪/忙碌信号R/B和状态读取数据SR_DATA，确定被选半导体存储器的当前状态，并基于确定结果来确定是否允许被选半导体存储器执行挂起操作。

例如，挂起确定器1222B可以基于就绪/忙碌信号R/B来确定被选半导体存储器是处于就绪状态还是忙碌状态，在就绪状态下被选存储器装置准备进行操作而当前没有执行编程操作、读取操作或擦除操作，在忙碌状态下被选半导体存储器正在执行编程操作、读取操作和擦除操作中的任何一种。例如，当被选半导体存储器处于就绪状态时，挂起确定器1222B确定允许被选半导体存储器执行挂起操作，并且生成并输出挂起使能信号suspend_en。

当被选半导体存储器处于忙碌状态时，挂起确定器1222B基于状态读取数据SR_DATA来确定是否允许被选半导体存储器执行挂起操作。例如，当基于状态读取数据SR_DATA而确定出被选半导体存储器当前正在执行读取操作时，挂起确定器1222B确定不允许被选半导体存储器执行挂起操作，并且生成并输出挂起禁用信号suspend_dis。例如，当基于状态读取数据SR_DATA而确定被选半导体存储器当前执行编程操作并且执行与编程操作期间的允许挂起时段相对应的操作时，挂起确定器1222B确定允许被选半导体存储器执行挂起操作，并且生成并输出挂起使能信号suspend_en。例如，当基于状态读取数据SR_DATA而确定出被选半导体存储器当前执行编程操作并且执行与编程操作期间的禁止挂起时段相对应的操作时，挂起确定器1222B确定不允许被选半导体存储器执行挂起操作，并且生成并输出挂起禁用信号suspend_dis。例如，当基于状态读取数据SR_DATA确定出被选半导体存储器当前执行擦除操作并且执行与擦除操作期间的允许挂起时段相对应的操作时，挂起确定器1222B确定允许被选半导体存储器100执行挂起操作，并且生成并输出挂起使能信号suspend_en。例如，当基于状态读取数据SR_DATA而确定出被选半导体存储器当前执行擦除操作并且执行与擦除操作期间的禁止挂起时段相对应的操作时，挂起确定器1222B确定不允许被选半导体存储器100执行挂起操作，并且生成并输出挂起禁用信号suspend_dis。

例如，编程操作期间的禁止挂起时段可以是施加编程脉冲的时段，并且编程操作期间的允许挂起时段可以是除编程操作期间的禁止挂起时段之外的时段。例如，擦除操作期间的禁止挂起时段可以是产生GIDL电流的时段，并且擦除操作期间的允许挂起时段可以是除擦除操作期间的禁止挂起时段之外的时段。

响应于由挂起确定器1222B生成的挂起使能信号suspense_en，命令生成器1222C生成并输出用于挂起被选半导体存储器的当前正在进行的存储器操作的挂起命令Suspend_CMD。此外，命令生成器1222C响应于主机命令Host_CMD而生成并输出用于控制处于就绪状态或挂起状态的被选半导体存储器执行读取操作的读取命令Read_CMD。此外，命令生成器1222C在处于挂起状态的半导体存储器的读取操作完成时生成并输出用于控制处于挂起状态的半导体存储器恢复被挂起的操作的恢复命令Resume_CMD。当被选半导体存储器处于就绪状态时，响应于由挂起确定器1222B生成的挂起使能信号suspense_en，命令生成器122C可以跳过生成挂起命令Suspend_CMD的操作，并且生成并输出读取命令Read_CMD。挂起命令Suspend_CMD、读取命令Read_CMD和恢复命令Resume_CMD可以通过图2所示的闪存控制器1250发送给被选半导体存储器。

图4是例示图1所示的半导体存储器100的图。

参照图4，半导体存储器100可以包括存储数据的存储器单元阵列10。半导体存储器100可以包括外围电路200，外围电路200被配置为执行用于将数据存储在存储器单元阵列10中的编程操作、用于输出所存储的数据的读取操作、以及用于擦除所存储的数据的擦除操作。半导体存储器100可以包括在控制器(图1所示的1200)的控制下控制外围电路200的控制逻辑300。

存储器单元阵列10可以包括多个存储块MB1至MBk 11(k是正整数)。本地线LL和位线BL1至BLm(m是正整数)可以联接至存储块MB1至MBk11。例如，本地线LL可以包括第一选择线、第二选择线、和布置在第一选择线和第二选择线之间的多条字线。此外，本地线LL可以包括布置在第一选择线和字线之间、以及第二选择线和字线之间的虚设线。第一选择线可以是源极选择线，第二选择线可以是漏极选择线。例如，本地线LL可以包括字线、漏极选择线和源极选择线、以及源极线SL。例如，本地线LL可以进一步包括虚设线。例如，本地线LL可以进一步包括管道线。本地线LL可以分别联接至存储块MB1至MBk 11，并且位线BL1至BLm可以共同联接至存储块MB1至MBk11。存储块MB1至MBk 11可以以二维结构或三维结构实现。例如，在具有二维结构的存储块11中，存储器单元可以在与基板平行的方向上布置。例如，在具有三维结构的存储块11中，存储器单元可以在垂直于基板的方向上布置。

外围电路200可以被配置为在控制逻辑300的控制下执行被选存储块11的编程操作、读取操作和擦除操作。例如，外围电路200可以包括电压发生电路210、行解码器220、页缓冲器组230、列解码器240、输入/输出电路250、通过/失败检查电路260和源极线驱动器270。

电压发生电路210可以响应于操作信号OP_CMD而生成用于编程操作、读取操作和擦除操作的各种操作电压Vop。此外，电压发生电路210可以响应于操作信号OP_CMD而选择性地使本地线LL放电。例如，电压发生电路210可以在控制逻辑300的控制下生成编程电压、验证电压、通过电压和选择晶体管操作电压。

行解码器220可以响应于行解码器控制信号AD_signals而将操作电压Vop传送给联接到被选存储块11的本地线LL。例如，行解码器220可以响应于行解码器控制信号AD_signals，选择性地向本地线LL当中的字线施加由电压发生电路210产生的操作电压(例如，编程电压、验证电压、通过电压等)。

在编程电压施加操作中，行解码器220响应于行解码器控制信号AD_signals，向本地线LL当中的被选字线施加由电压发生电路210生成的编程电压，并且向其它未选字线施加由电压发生电路120生成的通过电压。此外，在读取操作中，行解码器220响应于行解码器控制信号AD_signals，向本地线LL当中的被选字线施加由电压发生电路210生成的读取电压，并且向其它未选字线施加由电压发生电路210生成的通过电压。

页缓冲器组230可以包括联接到位线BL1至BLm的多个页缓冲器PB1至PBm231。页缓冲器PB1至PBm 231可以响应于页缓冲器控制信号PBSIGNALS而操作。例如，页缓冲器PB1至PBm 231可以在编程操作中临时存储要编程的数据，或者可以在读取操作或验证操作中感测位线BL1至BLm的电压或电流。

列解码器240可以响应于列地址CADD而在输入/输出电路250和页缓冲器组230之间传送数据。例如，列解码器240可以通过数据线DL与页缓冲器231交换数据，或者可以通过列线CL与输入/输出电路250交换数据。

输入/输出电路250可以向控制逻辑300传送从控制器(图1所示的1200)接收到的内部命令CMD和地址ADD，或者与列解码器240交换数据DATA。输入/输出电路250可以在状态读取操作中向控制器1200输出从状态寄存器320接收的状态读取数据SR_DATA。

在读取操作或验证操作中，通过/失败检查电路260可以响应于允许位VRY_BIT<#>而生成参考电流，并通过比较从页缓冲器组230接收到的感测电压VPB与由参考电流生成的参考电压来输出通过信号PASS或失败信号FAIL。

源极线驱动器270可以通过源极线SL联接到存储器单元阵列10中包括的存储器单元，并且控制向源极线SL施加的电压。源极线驱动器270可以从控制逻辑300接收源极线控制信号CTRL_SL，并且基于源极线控制信号CTRL_SL来控制向源极线SL施加的源极线电压。

控制逻辑300可以响应于内部命令CMD和地址ADD通过输出操作信号OP_CMD、行解码器控制信号AD_signals、页缓冲器控制信号PBSIGNALS和允许位VRY_BIT<#>来控制外围电路200。此外，控制逻辑300可以响应于通过信号PASS或失败信号FAIL来确定验证操作是通过还是失败。当从控制器1200接收到挂起命令时，控制逻辑300可以挂起当前正在进行的存储器操作。当从控制器1200接收到读取命令时，控制逻辑300可以执行与读取命令相对应的读取操作，并向控制器1200发送读取的数据。当从控制器1200接收到恢复命令时，控制逻辑300可以恢复通过挂起命令挂起的操作。

控制逻辑300可以包括就绪/忙碌信号发生器310和状态寄存器320。

就绪/忙碌信号发生器310生成并输出表示半导体存储器100是处于就绪状态还是忙碌状态的就绪/忙碌信号R/B，在就绪状态下半导体存储器100准备好进行操作而没有执行诸如半导体存储器100的编程操作、读取操作、擦除操作等的存储器操作，在忙碌状态下半导体存储器100正在执行存储器操作。

状态寄存器320存储当前正在进行的存储器操作的详细信息。例如，状态寄存器320可以存储包括当前正在进行的存储器操作的存储器操作的详细信息以及关于当前正在执行的操作的详细时段的信息。当从控制器(图1所示的1200)接收到状态读取命令时，状态寄存器320可以输出所存储的存储器操作的详细信息作为状态读取数据SR_DATA。

图5是例示图4所示的存储块的图。

参照图5，在存储块11中，彼此平行布置的多条字线可以联接在第一选择线和第二选择线之间。第一选择线可以是源极选择线SSL，而第二选择线可以是漏极选择线DSL。更具体地，存储块11可以包括联接在位线BL1至BLm与源极线SL之间的多个串ST。位线BL1至BLm可以分别联接到串ST，并且源极线SL可以共同地联接到串ST。串ST可以彼此相同地配置，因此，作为示例，将详细描述联接到第一位线BL1的串ST。

串ST可以包括在源极线SL和第一位线BL1之间串联联接的源极选择晶体管SST、多个存储器单元F1至F16、以及漏极选择晶体管DST。至少一个源极选择晶体管SST和至少一个漏极选择晶体管DST可以包括在一个串ST中，并且一个串ST中可以包括数量大于附图中所示的存储器单元F1至F16的数量的存储器单元。

源极选择晶体管SST的源极可以联接至源极线SL，并且漏极选择晶体管DST的漏极可以联接至第一位线BL1。存储器单元F1至F16可以串联联接在源极选择晶体管SST和漏极选择晶体管DST之间。包括在不同串ST中的源极选择晶体管SST的栅极可以联接到源极选择线SSL，包括在不同串ST中的漏极选择晶体管DST的栅极可以联接到漏极选择线DSL，并且包括在不同串ST中的存储器单元F1至F16的栅极可以联接至多条字线WL1至WL16。包括在不同串ST中的存储器单元当中的联接至相同字线的一组存储器单元可以称为物理页PPG。因此，存储块11中可以包括数量与字线WL1至WL16的数量相对应的物理页PPG。

当一个存储器单元存储一比特数据时，存储器单元通常称为单级单元(SLC)。因此，一个物理页PPG可以存储一个逻辑页(LPG)数据。一个LPG数据可以包括与一个物理页PPG中包括的单元的数量相对应的数据比特。另外，当一个存储器单元存储两个或更多个比特的数据时，该存储器单元通常称为多级单元(MLC)。因此，一个物理页PPG可以存储两个或更多个LPG数据。

图6是例示三维配置的存储块的实施方式的图。

参照图6，存储器单元阵列10可以包括多个存储块MB1至MBk 11。存储块11可以包括多个串ST11至ST1m和ST21至ST2m。在实施方式中，多个串ST11至ST1m和ST21至ST2m中的每个可以形成为“U”形状。在存储块11中，在行方向(X方向)上可以布置m个串。尽管在图6中例示了在列方向(Y方向)上布置两个串的情况，但这是为了便于描述，并且在列方向(Y方向)上可以布置三个或更多个串。

多个串ST11至ST1m和ST21至ST2m中的每个可以包括至少一个源极选择晶体管SST、第一存储器单元MC1至第n存储器单元MCn、管式晶体管PT和至少一个漏极选择晶体管DST。

源极选择晶体管SST和漏极选择晶体管DST以及存储器单元MC1至MCn可以具有彼此相似的结构。例如，源极选择晶体管SST和漏极选择晶体管DST以及存储器单元MC1至MCn中的每个可以包括沟道层、隧道绝缘层、电荷捕获层和阻挡绝缘层。例如，在每个串中可以设置用于提供沟道层的柱。例如，可以在每个串中设置用于提供沟道层、隧道绝缘层、电荷捕获层和阻挡绝缘层中的至少一个的柱。

每个串的源极选择晶体管SST可以联接在源极线SL和存储器单元MC1至MCp之间。

在实施方式中，布置在相同行上的串的源极选择晶体管可以联接到在行方向上延伸的源极选择线，并且布置在不同行中的串的源极选择晶体管可以联接到不同的源极选择线。在图6中，第一行的串ST11至ST1m的源极选择晶体管可以联接至第一源极选择线SSL1。第二行的串ST21至ST2m的源极选择晶体管可以联接至第二源极选择线SSL2。

在另一实施方式中，串ST11至ST1m和ST21至ST2m的源极选择晶体管可以共同地联接到一条源极选择线。

每个串的第一存储器单元MC1至第n存储器单元MCn可以联接在源极选择晶体管SST和漏极选择晶体管DST之间。

第一存储器单元MC1至第n存储器单元MCn可以被划分为第一存储器单元MC1至第p存储器单元MCp以及第(p+1)存储器单元MCp+1至第n存储器单元MCn。第一存储器单元MC1至第p存储器单元MCp可以在垂直方向(Z方向)上顺序地布置，并且可以彼此串联联接在源极选择晶体管SST和管式晶体管PT之间。第(p+1)存储器单元MCp+1至第n存储器单元MCn可以在垂直方向(Z方向)上顺序地布置，并且可以彼此串联联接在管式晶体管PT和漏极选择晶体管DST之间。第一存储器单元MC1至第p存储器单元MCp以及第(p+1)存储器单元MCp+1至第n存储器单元MCn可以通过管式晶体管PT彼此联接。每个串的第一存储器单元MC1至第n存储器单元MCn的栅极可以分别联接至第一字线WL1至第n字线WLn。

在实施方式中，第一存储器单元MC1至第n存储器单元MCn中的至少一个可以用作虚设存储器单元。当设置虚设存储器单元时，能够稳定地控制相应串的电压或电流。每个串的管式晶体管PT的栅极可以联接到管道线PL。

每个串的漏极选择晶体管DST可以联接到位线以及存储器单元MCp+1至MCn。在行方向上布置的串可以联接到在行方向上延伸的漏极选择线。第一行上的串ST11至ST1m的漏极选择晶体管可以联接至第一漏极选择线DSL1。第二行上的串ST21至ST2m的漏极选择晶体管可以联接到第二漏极选择线DSL2。

在列方向上布置的串可以联接到在列方向上延伸的位线。在图6中，第一列的串ST11和ST21可以联接到第一位线BL1。第m列的串ST1m和ST2m可以联接到第m位线BLm。

在行方向上布置的串当中的联接到相同字线的存储器单元可以构成一页。例如，第一行的串ST11至ST1m当中的联接到第一字线WL1的存储器单元可以构成一页。第二行的串ST21至ST2m当中的联接到第一字线WL1的存储器单元可以构成另一页。当选择了漏极选择线DSL1和DSL2中的任何一条时，可以选择在一个行方向上布置的串。当选择字线WL1至WLn中的任何一条时，可以选择被选串当中的一页。

图7是例示三维配置的存储块的另一实施方式的图。

参照图7，存储器单元阵列10可以包括多个存储块MB1至MBk 11。存储块11可以包括多个串ST11′至ST1m′和ST21′至ST2m′。多个串ST11′至ST1m′和ST21′至ST2m′中的每个可以沿着垂直方向(Z方向)延伸。在存储块11中，在行方向(X方向)上可以布置有m个串。尽管在图7中例示了在列方向(Y方向)上布置两个串的情况，但这是为了便于描述，并且在列方向(Y方向)上可以布置三个或更多个串。

多个串ST11′至ST1m′和ST21′至ST2m′中的每个可包括至少一个源极选择晶体管SST、第一存储器单元MC1至第n存储器单元MCn以及至少一个漏极选择晶体管DST。

每个串的源极选择晶体管SST可以联接在源极线SL与存储器单元MC1至MCn之间。布置在相同行中的串的源极选择晶体管可以联接到相同的源极选择线。布置在第一行上的串ST11′至ST1m′的源极选择晶体管可以联接到第一源极选择线SSL1。布置在第二行上的串ST21′至ST2m′的源极选择晶体管可以联接到第二源极选择线SSL2。在另一实施方式中，串ST11′至ST1m′和ST21′至ST2m′的源极选择晶体管可以共同联接到一条源极选择线。

每个串的第一存储器单元MC1至第n存储器单元MCn可以串联联接在源极选择晶体管SST和漏极选择晶体管DST之间。第一存储器单元MC1至第n存储器单元MCn的栅极可以分别联接至第一字线WL1至第n字线WLn。

在实施方式中，第一存储器单元MC1至第n存储器单元MCn中的至少一个可以用作虚设存储器单元。当设置有虚设存储器单元时，能够稳定地控制相应串的电压或电流。因此，能够提高存储块11中存储的数据的可靠性。

每个串的漏极选择晶体管DST可以联接在位线与存储器单元MC1至MCn之间。在行方向上布置的串的漏极选择晶体管DST可以联接到在行方向上延伸的漏极选择线。第一行的串ST11′至ST1m′的漏极选择晶体管DST可以联接至第一漏极选择线DSL1。第二行的串ST21′至ST2m′的漏极选择晶体管DST可以联接至第二漏极选择线DSL2。

图8是例示根据本公开的实施方式的存储器系统的操作方法的流程图。

下面将参照图1至图8描述根据本公开的实施方式的存储器系统的操作方法。

当从主机1400接收到针对要进行挂起操作的特定操作的主机命令Host_CMD时(S810)，挂起控制器1222检查是否允许存储器装置1100中包括的多个半导体存储器100当中的被选半导体存储器100执行挂起操作(S820)。

在检查是否允许被选半导体存储器100执行挂起操作的步骤S820中，控制器1200从被选半导体存储器100接收就绪/忙碌信号R/B和状态读取数据SR_DATA，并且基于就绪/忙碌信号R/B和状态读取数据SR_DATA来检查是否允许被选半导体存储器100执行挂起操作。例如，当被选半导体存储器100处于就绪状态时或者当被选半导体存储器100在处于忙碌状态的同时执行与允许挂起时段相对应的操作时，控制器1200确定允许被选半导体存储器100执行挂起操作。此外，当被选半导体存储器100执行与禁止挂起时段相对应的操作时，控制器1200确定不允许被选半导体存储器100执行挂起操作。

当作为通过确定是否允许被选半导体存储器100执行挂起操作而获得的结果，在检查是否允许被选半导体存储器100执行挂起操作的步骤S820中确定出不允许被选半导体存储器100执行挂起操作(S830)(否)时，挂起确定器1222B生成并输出挂起禁用信号suspend_dis，并且状态检查器1222A生成并输出用于控制被选半导体存储器执行状态读取操作的状态读取命令SR_CMD。被选半导体存储器响应于状态读取命令SR_CMD而输出新的状态读取数据SR_DATA，并且挂起确定器1222B通过使用新的状态读取数据SR_DATA来重复从步骤S820开始的上述处理。

当作为通过确定是否允许被选半导体存储器100执行挂起操作而获得的结果，确定出允许被选半导体存储器100执行挂起操作(S830)(是)时，挂起确定器1222B生成并输出挂起使能信号suspend_en。响应于由挂起确定器1222B生成的挂起使能信号suspense_en，命令生成器1222C生成并输出用于挂起被选半导体存储器的当前正在进行的存储器操作的挂起命令Suspend_CMD。可以通过图2所示的闪存控制器1250向被选半导体存储器发送挂起命令Suspend_CMD(S840)。被选半导体存储器响应于挂起命令Suspend_CMD而挂起当前正在进行的存储器操作。

随后，被选半导体存储器可以从控制器1200接收针对特定操作的命令，并且响应于该命令而执行特定操作。当特定操作完成时，被选半导体存储器可以从控制器1200接收恢复命令，并且恢复在被挂起命令Suspend_CMD挂起操作之前正在执行的操作(S850)。

图9是例示根据本公开的另一实施方式的存储器系统的操作方法的流程图。

下面将参照图1至图7和图9描述根据本公开的实施方式的存储器系统的操作方法。

当从主机1400接收到与读取操作相对应的主机命令Host_CMD时(S910)，挂起控制器1220可以生成并输出状态读取命令SR_CMD，该状态读取命令SR_CMD用于控制存储器装置1100中包括的多个半导体存储器100当中的被选半导体存储器100以执行被选半导体存储器100的状态读取操作。由挂起控制器1222生成的状态读取命令SR_CMD可以通过闪存控制器1250发送给被选半导体存储器。

挂起控制器1222基于从被选半导体存储器接收的状态读取数据SR_DATA和就绪/忙碌信号R/B来确定被选半导体存储器的当前状态，并且基于确定结果执行确定是否允许被选半导体存储器执行挂起操作的状态检查操作(S920)。

首先，挂起确定器1222B基于从被选半导体存储器接收的就绪/忙碌信号R/B来确定被选半导体存储器是否处于就绪状态(S930)。

作为确定被选半导体存储器是否处于就绪状态的步骤S930的结果，当被选半导体存储器处于就绪状态时(是)时，命令生成器1222C响应于由挂起确定器1222B生成的挂起使能信号suspend_en而生成并输出用于控制被选半导体存储器以执行读取操作的读取命令Read_CMD，并且闪存控制器1250向被选半导体存储器发送由命令生成器1222C生成的读取命令Read_CMD(S940)。

响应于接收到的读取命令Read_CMD，被选半导体存储器在对应区域中存储的数据DATA，并且执行向控制器1200发送读取的数据DATA的读取操作(S950)。向控制器1200发送的数据DATA可以临时存储在存储器缓冲器1230中，然后通过主机控制器1210向主机1400发送。

作为确定被选半导体存储器是否处于就绪状态的步骤S930的结果，当被选半导体存储器处于忙碌状态(否)时，挂起确定器1222B基于从被选半导体存储器接收的状态读取数据SR_DATA，确定被选半导体存储器是否当前正在执行读取操作(S960)。步骤S960的读取操作可以不是经受挂起操作的特定操作，相反诸如编程操作和擦除操作之类的存储器操作可以经受挂起操作。因此，在步骤S960的读取操作期间，不可以允许挂起操作。

作为确定被选半导体存储器是否当前正在执行读取操作的步骤S960的结果，当确定出被选半导体存储器当前正在执行读取操作(是)时，存储器系统等待一定时间(S970)，并从步骤S930开始重复上述处理。

作为确定出被选半导体存储器当前是否正在执行读取操作的步骤S960的结果，当确定出被选半导体存储器当前正在执行除读取操作之外的存储器操作(例如，编程操作或擦除操作)(否)时，挂起确定器1222B基于状态读取数据SR_DATA来检查是否允许被选半导体存储器执行挂起操作(S980)。

当基于状态读取数据SR_DATA而确定出被选半导体存储器当前正在执行编程操作或擦除操作(除了读取操作之外)并且正在执行编程操作或擦除操作期间与允许挂起时段相对应的操作时，挂起确定器1222B确定允许被选半导体存储器执行挂起操作。当基于状态读取数据SR_DATA而确定出被选半导体存储器当前正在执行编程操作或擦除操作(除了读取操作之外)并且正在执行编程操作或擦除操作期间与禁止挂起时段相对应的操作时，挂起确定器1222B确定不允许被选半导体存储器执行挂起操作。

作为通过由挂起确定器1222B进行确定(S990)而获得的结果，当不允许被选半导体存储器100执行挂起操作(否)时，挂起确定器1222B生成并输出挂起禁用信号suspend_dis，并且状态检查器1222A响应于挂起禁用信号suspend_dis而生成并输出用于控制被选半导体存储器以执行状态读取操作的状态读取命令SR_CMD。被选半导体存储器响应于状态读取命令SR_CMD而向挂起确定器1222B输出新的状态读取数据SR_DATA，并且挂起确定器1222B通过使用新的状态读取数据SR_DATA来重复从步骤S980开始的上述处理。

作为通过由挂起确定器1222B进行确定(S990)而获得的结果，当允许被选半导体存储器100执行挂起操作(是)时，挂起确定器1222B生成并输出挂起使能信号suspend_en。命令生成器1222C响应于由挂起确定器1222B生成的挂起使能信号suspense_en，生成并输出用于挂起被选半导体存储器的当前正在进行的存储器操作的挂起命令Suspend_CMD。挂起命令Suspend_CMD可以通过图2所示的闪存控制器1250发送给被选半导体存储器(S1000)。被选半导体存储器响应于挂起命令Suspend_CMD而挂起当前正在执行的操作。

命令生成器1222C响应于由挂起确定器1222B生成的挂起使能信号suspended_en而生成并输出读取命令Read_CMD使得被选半导体存储器执行读取操作，并且闪存控制器1250向被选半导体存储器发送由命令生成器1222C生成的读取命令Read_CMD(S1010)。

被选半导体存储器响应于接收到的读取命令Read_CMD而执行读取相应区域中存储的数据DATA的读取操作，并向控制器1200发送读取的数据DATA(S1020)。向控制器1200发送的数据DATA可以被临时存储在存储器缓冲器1230中，然后通过主机控制器1210向主机1400发送。

当读取操作完成时，命令生成器1222C生成并输出恢复命令Resume_CMD，并且闪存控制器1250将恢复命令Resume_CMD发送给被选半导体存储器(S1030)。

被选半导体存储器响应于恢复命令Resume_CMD而恢复被挂起的操作(S1040)。

图10A至图10C是例示根据本公开的实施方式的在挂起操作中的状态读取命令的图。

参照图10A，与普通状态读取命令一样，由图3所示的状态检查器1222A生成的状态读取命令也可以包括通知通过半导体存储器的数据线DQ接收命令的信号70h和表示状态读取命令的信号SR[X]。除了挂起操作之外，还可以使用状态读取命令。

参照图10B，由状态检查器1222A生成的状态读取命令除了图10A所示的通知接收命令的信号70h和表示状态读取命令的信号SR[X]之外，还可以包括表示挂起操作的信号Suspend。

参照图10C，由状态检查器1222A生成的状态读取命令可以包括通知接收特定命令的信号XXh和表示挂起操作的信号Suspend。

图11A和图11B是例示擦除操作和编程操作的配置的图。

参照图11A，在半导体存储器的擦除操作中，可以重复执行擦除循环至少一次。擦除循环可以包括GIDL生成时段t1、擦除电压施加时段t2、放电时段t3、擦除验证时段t4等。在本公开的实施方式中，GIDL生成时段t1可以设置为禁止挂起时段，并且擦除电压施加时段t2、放电时段t3、擦除验证时段t4等可以设置为允许挂起时段。

参照图11B，在半导体存储器的编程操作中，可以重复执行编程循环至少一次。编程循环可以包括位线设置时段t1、编程电压施加时段t2、放电时段t3、编程验证时段t4等。在本公开的实施方式中，编程电压施加时段t2可以设置为禁止挂起时段，并且位线设置时段t1、放电时段t3、编程验证时段t4等可以设置为允许挂起时段。

可以改变和设置擦除操作和编程操作中的禁止挂起时段和允许挂起时段。

根据本公开的上述实施方式，当从主机接收到与读取操作相对应的主机命令时，执行半导体存储器的挂起操作。能够通过避免半导体存储器的可靠性劣化的弱时段(诸如，擦除操作的GIDL生成时段或编程操作的编程电压施加时段)来执行挂起操作。

图12是例示存储器系统的另一实施方式的图。

参照图12，存储器系统30000可以被实现为蜂窝电话、智能电话、平板PC、个人数字助理(PDA)或无线通信装置。存储器系统30000可以包括存储器装置1100和能够控制存储器装置1100的操作的控制器1200。控制器1200可以在处理器3100的控制下控制存储器装置1100的数据访问操作，例如编程操作、擦除操作、读取操作等。

在控制器1200的控制下，可以通过显示器3200输出在存储器装置1100中编程的数据。

无线电收发器3300可以通过天线ANT发送/接收无线电信号。例如，无线电收发器3300可以将通过天线ANT接收到的无线电信号改变为处理器3100可以处理的信号。因此，处理器3100可以处理从无线电收发器3300输出的信号，并向控制器1200或显示器3200发送经处理的信号。控制器1200可以向存储器装置1100发送由处理器3100处理的信号。此外，无线电收发器3300可以将从处理器3100输出的信号改变为无线电信号，并通过天线ANT向外部装置输出经改变的无线电信号。输入装置3400是能够输入用于控制处理器3100的操作的控制信号或处理器3100要处理的数据的装置，并且可以被实现为诸如触摸板、计算机鼠标、小键盘或键盘之类的指点装置。处理器3100可以控制显示器3200的操作，使得可以通过显示器3200输出从控制器1200输出的数据、从无线电收发器3300输出的数据、或者从输入装置3400输出的数据。

在一些实施方式中，能够控制存储器装置1100的操作的控制器1200可以实现为处理器3100的一部分，或者实现为与处理器3100分离的芯片。此外，控制器1200可以用图2所示的控制器来实现。

图13是例示存储器系统的另一实施方式的图。

参照图13，存储器系统40000可以实现为个人计算机(PC)、平板PC、上网本、电子阅读器、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、MP3播放器或MP4播放器。

存储器系统40000可以包括存储器装置1100和能够控制存储器装置1100的数据处理操作的控制器1200。

处理器4100可以根据通过输入装置4200输入的数据，通过显示器4300输出存储器装置1100中所存储的数据。例如，输入装置4200可以被实现为诸如触摸板、计算机鼠标、小键盘或键盘之类的指点装置。

处理器4100可以控制存储器系统40000的整体操作，并控制控制器1200的操作。在一些实施方式中，能够控制存储器装置1100的操作的控制器1200可以实现为处理器4100的一部分，或者与处理器4100分离的芯片。此外，控制器1200可以用图2所示的控制器来实现。

图14是例示存储器系统的另一实施方式的图。

参照图14，存储器系统50000可以实现为图像处理装置，例如，数码相机、附有数码相机的移动终端、附有数码相机的智能电话或附有数码相机的平板PC。

存储器系统50000可以包括存储器装置1100和控制器1200，该控制器1200能够控制存储器装置1100的数据处理操作，例如，编程操作、擦除操作或读取操作。

存储器系统50000的图像传感器5200可以将光学图像转换为数字信号，并且可以向处理器5100或控制器1200发送经转换的数字信号。在处理器5100的控制下，经转换的数字信号可以通过显示器5300输出，或者通过控制器1200存储在存储器装置1100中。另外，在处理器5100或控制器1200的控制下，存储在存储器装置1100中的数据可以通过显示器5300输出。

在一些实施方式中，能够控制存储器装置1100的操作的控制器1200可以实现为处理器5100的一部分，或者实现为与处理器5100分离的芯片。此外，控制器1200可以用图2所示的控制器来实现。

图15是例示存储器系统的另一实施方式的图。

参照图15，存储器系统70000可以实现为存储卡或智能卡。存储器系统70000可以包括存储器装置1100、控制器1200和卡接口7100。

控制器1200可以控制存储器装置1100和卡接口7100之间的数据交换。在一些实施方式中，卡接口7100可以是安全数字(SD)卡接口或多媒体卡(MMC)接口，但是目前本公开不限于此。另外，控制器1200可以用图2所示的控制器来实现。

卡接口7100可以根据主机60000的协议来对主机60000和控制器1200之间的数据交换进行接口连接。在一些实施方式中，卡接口7100可以支持通用串行总线(USB)协议和芯片间(IC)-USB协议。卡接口7100可以表示能够支持主机60000所使用的协议的硬件、嵌入在硬件中的软件或信号传输方案。

当存储器系统70000联接到诸如PC、平板PC、数码相机、数字音频播放仪、蜂窝电话、控制台视频游戏硬件或数字机顶盒之类的主机60000的主机接口6200时，主机接口6200可以在微处理器6100的控制下通过卡接口7100和控制器1200与存储器装置1100执行数据通信。

根据本公开，基于半导体存储器的状态数据，抑制了在可靠性劣化大的操作时段中的挂起操作，从而能够提高存储器系统的可靠性。

虽然已经参照本公开的一些示例性实施方式示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，可以在不脱离由所附权利要求书及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下在形式和细节上进行各种变型。因此，本公开的范围不应限于上述示例性实施方式，而是应不仅由所附权利要求书而且由其等同物来确定。

在上述实施方式中，可以选择性地执行所有步骤，或者可以省略部分步骤。在每个实施方式中，并非必须按照所描述的次序执行步骤，并且步骤可以重新排列。在本说明书和附图中公开的实施方式仅是便于理解本公开的示例，并且本公开不限于此。也就是说，对于本领域技术人员而言显而易见的是，基于本公开的技术范围可以进行各种变型。

此外，已经在附图和说明书中描述了本公开的示例性实施方式。尽管这里使用了特定术语，但是这些仅是为了描述本公开的实施方式。因此，本公开不限于上述实施方式，并是在本公开的精神和范围内可以有许多变型。对于本领域技术人员显而易见的是，除了本文公开的实施方式之外，还可以基于本公开的技术范围进行各种变型。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年11月19日提交的韩国专利申请No.10-2019-0149048的优先权，其全部内容通过引用合并于此。