一种应用于OTP存储器的新型电荷泵设计制造技术

本发明专利技术属于集成电路技术领域，公开了一种应用于OTP存储器的新型电荷泵设计，由于对一次性可编程(OTP)存储器进行编程时需要较大的编程电流，而传统的DICKSON电荷泵电路所提供的编程电流较小，并不能满足要求，因此提出了一种适用于OTP存储器的新型电荷泵电路，具体包括：二极管接法的NMOS管M1，两个高压节点传输管NMOS管M2、M4，一个控制管NMOS管M3，一个存储单元控制管NMOS管M5，一个反相器跟电容C1构成的升压单元，本电荷泵用来烧录存储单元的编程电流并不是来自该电荷泵，而是来自外界所提供的高压，因此它能够提供较大的稳定的编程电流，而该电荷泵所产生的高压仅仅用来将外界高压引入存储单元内部，起了一个控制高压的作用，从而可以满足OTP存储器编程高压的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路
，更具体的说，本专利技术涉及集成电路中用于反熔丝OTP存储器的编程过程中的电荷泵设计技术。技术背景电荷泵是一种利用电容积累电荷来产生高于电源电压或者负电压的电路，它广泛用于开关电容电路系统中的开关驱动电压生成部件和非易失性存储器中如OTP存储器，或者作为编程高压产生器或者电平转换电路中的高压产生器，而用于OTP存储器中的电荷泵由于其特殊性必须满足以下几个特点：第一，具有较大的电流负载能力；其次，内部结点最高电压不能太高，否则存储器的稳定性将大打折扣；第三，电路不应太复杂，对于一次性编程存储器来说，电荷泵电路由于只用一次，其所占版图面积自然不能太大。本专利技术目的在于提供一种用于OTP存储器的新型电荷泵电路，该设计用来烧录OTP存储单元的编程电流并不是来自该电荷泵，而是来自外界所提供的高压，因此它能够提供较大的稳定的编程电流，而该电荷泵所产生的高压仅仅用来将外界高压引入存储单元内部，起了一个控制高压的作用，因此能完全满足OTP存储器对电荷泵的要求。
技术实现思路
本专利技术提出了一种应用于OTP存储器的新型电荷泵电路，该设计能够提供较大的稳定的编程电流，克服了传统的DICKSON电荷泵不能提供大电流的缺陷，从而完全满足OTP存储器编程过程中需要高电压大电流的要求，该设计的主要内容为：(1)电路包含了二极管接法的NMOS管M1，两个高压节点传输管NMOS管M2、M4，一个控制管NMOS管M3，一个存储单元控制管NMOS管M5，一个反相器跟电容C1构成的升压单元。(2)所述的高压节点传输管NMOS管M2、M4用于将若干周期的振荡升压后达到的高电压传输给输出位线从而可以对存储单元进行编程，由于该传输管要承受高压，因此要选择耐高压器件。(3)所述的控制管NMOS管M3可以给电路开启信号控制电荷泵的工作。(4)所述的存储单元控制管NMOS管M5决定某个存储单元是否被编程，当需要被编程时该MOS管开启，而在不需要编程时该MOS管关闭。本专利技术针对反熔丝OTP存储器中的电荷泵电路，在对OTP存储器的存储单元进行编程时，提供大的编程电压的同时能够提供比较大而稳定的编程电流，电荷泵所产生的高压仅仅用来将外界高压引入存储单元内部，起了一个控制高压的作用，因此能完全满足OTP存储器对电荷泵的要求从而克服了传统DICKSON电荷泵不能提供足够的电流的缺陷。附图说明图1为现有的DICKSON电荷泵结构示意图；图2为本专利技术提供的大电流负载电荷泵结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明。现有的DICKSON电荷泵结构如图1所示，它利用二极管(图中采用二极管接法的NMOS)的单向导电性和电容两端电压差不能突变的特性，在两个互不交叠的时钟CLK和CLK*的控制下，将电荷从输入推向输出，随着电荷的不断积累，输出电压也越来越高，DICKSON电荷泵应用于OTP存储器编程时存在两个问题：首先，与浮栅存储器的编程不同，浮栅存储器对电流负载能力要求并不高，OTP存储器往往需要一个较大的电流，而DICKSON电荷泵的输出电压随着输出电流的提高而急剧下降，它根本无法提供我们编程时所需要的电流，其次，随着输出电压的升高，体效应现象加剧，严重的影响了电荷泵的性能。本专利技术的大电流负载电荷泵结构如图2所示，电路包含了二极管接法的NMOS管M1，两个高压节点传输管NMOS管M2、M4，一个控制管NMOS管M3，一个存储单元控制管NMOS管M5，一个反相器跟电容C1构成的升压单元，Vctrl为控制电荷泵工作的控制信号，OSC为振荡器所提供的方波信号，它用来烧录存储单元的编程电流并不是来自该电荷泵，而是来自外界所提供的高压VP。当Vctrl为高电平时，OSC输入振荡器信号，在VP上加编程高压，则电荷泵开始工作。第一个时钟周期内，随着C1左极板的电压升高到VDD，在a点所产生的耦合电压Vφ为：其中Cs为结点a处的寄生电容，此时结点b处的电压：Vth为NMOS的阈值电压，随着C1的左极板电压下降到0，但由于M2管的作用，结点a的电压被钳位到：下一个时钟周期来临时，C1的左极板电压再次升高到VDD，从而在结点a处再次产生一个耦合增压Vφ，相应的结点b处相比结点a处有一个阈值电压的损失。周而复始，随着振荡信号的不断输入，结点a、b处的电压也不断增高。由于体效应的存在，M1，M2管的阈值电压的改变不能忽略，Vth1_i、Vth2_i分别表示M1，M2管在第i个周期时的阈值电压。第n个周期后，结点a处的电压：当电荷泵达到稳态的时候，结点c的电压达到VP。该电荷泵的最大优点在于其能够提供稳定的大电流输出，输出特性受负载的影响特别小，而且其电路简单，版图所占面积不大，非常适合只需一次性编程的OTP存储器。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于OTP存储器的新型电荷泵设计，其特征在于包含二极管接法的NMOS管M1，两个高压节点传输管NMOS管M2、M4，一个控制管NMOS管M3，一个存储单元控制管NMOS管M5，一个反相器跟电容C1构成的升压单元。

【技术特征摘要】
1.一种应用于OTP存储器的新型电荷泵设计，其特征在于包含二极管接法的NMOS管M1，两个高压节点传输管NMOS管M2、M4，一个控制管NMOS管M3，一个存储单元控制管NMOS管M5，一个反相器跟电容C1构成的升压单元。2.根据权利要求1所述的一种应用于OTP存储器的新型电荷泵设计，其特征在于：所述的高压节点传输管NMOS管M2、M4用于将若干周期的振荡升压后达到的高电压传输给输出位线从而可以对存储单元进行编程，由于该传输管要承受高压，因此要选择耐高压器件。3.根据权利要求1所述的一种应用于OTP存储器的新型电荷泵设计，其特征在于：所述的控制管NMOS管M3可以给电路开启信号控制电荷泵的工作。4.根据权利要求1所述的一种应用于OTP存储器的新型电荷泵设计，其特征在于：所述的存储单元控制管NM...

【专利技术属性】
技术研发人员：马利峰，
申请(专利权)人：马利峰，
类型：发明
国别省市：四川;51