一种电荷泵系统及三维NAND存储器技术方案

本申请公开了一种电荷泵系统及三维NAND存储器，其中，所述电荷泵系统通过电压探测模块探测电荷泵的输出电压，并向第一反馈支路输出第一探测电压，向第二反馈支路输出第二探测电压，在电荷泵输出电压的上升阶段，所述第二反馈支路根据所述第二探测电压控制可控电荷泵的驱动电流，以使所述可控电荷泵的驱动电流随输出电压的增加逐级减小，在当向第一反馈支路输出的第一探测电压大于或等于第一参考电压时，通过第一反馈支路控制电荷泵输出稳定的输出电压，从而实现了在电压上升阶段提供较高的电流驱动能力的同时，降低电压稳定阶段的电荷泵输出的纹波电压的目的，进而提升应用所述电荷泵系统的三维NAND存储器的电学性能。

A charge pump system and three dimensional NAND memory

The invention discloses a charge pump system and three-dimensional NAND memory, wherein, the charge pump system through the output voltage of the voltage detection module detects a charge pump, and to the first output voltage feedback circuit first detection, second to second detection output voltage feedback circuit, charge pump output voltage in the rising stage of the second feedback according to the second branches of the driving current detection voltage control controlled charge pump, so that the driving current of the controllable charge pump output voltage decreases with increasing step by step, when the first detection voltage to the first output feedback branch is greater than or equal to the first reference voltage, through the first feedback circuit to control the output voltage of the charge pump output stability, so as to realize the voltage rise stage provide high current driving ability at the same time, reduce the charge pump voltage stable phase transmission The purpose of the output ripple voltage is to improve the electrical performance of the three dimensional NAND memory used in the charge pump system.

【技术实现步骤摘要】
一种电荷泵系统及三维NAND存储器
本申请涉及半导体
，更具体地说，涉及一种电荷泵系统及三维NAND存储器。
技术介绍
三维NAND(与非)存储器是三维闪速存储器的一种，具有较高的集成度和数据存储密度，自三维NAND存储器进入市场以来，闪存的容量得到了迅速的扩充，闪存容量的增长速度达到了几乎每年翻一倍的速度。现有技术中应用于三维NAND存储器的电荷泵系统如图1所示，包括电荷泵10、反馈支路和输出电容CL，在图1中，Vin表示输入电压，Vout表示电荷泵输出电压；其中，反馈支路由时钟驱动模块20和电压检测模块30构成，由于三维NAND存储器中的字线对于电荷泵10来说属于容性负载，为了提高闪存性能，在电荷泵10输出电压上升阶段需要电荷泵10能够提供大的驱动电流，以使字线电压迅速上升，当电压检测模块30检测到的电压达到一定值时，通过反馈支路将电荷泵10的输出电流稳定在目标稳定值附近。但是三维NAND存储器的存储容量的增加也给三维NAND存储器带来了更加复杂的寄生参数，这对应用于三维NAND存储器的电荷泵10系统的设计带来了更大的挑战：首先，电荷泵10输出的选中字线上的纹波电压会通过字线间电容耦合到相邻字线上，较大的纹波电压会使存储单元的阈值分散度加大；另外，增加的寄生电容会使得负载电流增大，进而拉低电荷泵10的输出电压。因此，对于应用于三维NAND存储器的电荷泵10系统需要要求既要在电压上升阶段具有较高的电流驱动能力，而且要在稳定阶段提供较小的纹波电压。但是现有技术中应用于三维NAND存储器的电荷泵10系统难以满足上述两个要求，其在提高电压上升阶段的电流驱动能力的同时，必然会带来较高的纹波电压。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种电荷泵系统及三维NAND存储器，以实现在提高电荷泵系统在电压上升阶段的电流驱动能力的同时，降低稳定阶段的电荷泵系统输出的纹波电压的目的。为实现上述技术目的，本专利技术实施例提供了如下技术方案：一种电荷泵系统，包括：可控电荷泵，电压探测模块、第一反馈支路和第二反馈支路，其中；所述可控电荷泵的输出端与所述电压探测模块的输入端电连接，所述可控电荷泵的第一控制端与所述第一反馈支路的输出端电连接，所述可控电荷泵的第二控制端与所述第二反馈支路的输出端电连接；所述电压探测模块的第一输出端与所述第一反馈支路的输入端电连接，所述电压探测模块的第二输出端与所述第二反馈支路的输入端电连接；所述电压探测模块用于探测所述可控电荷泵的输出电压，并根据所述可控电荷泵的输出电压向所述第一反馈支路输出第一探测电压，向所述第二反馈支路输出第二探测电压；所述第一反馈支路用于当所述第一探测电压大于或等于第一参考电压时，控制所述可控电荷泵输出稳定的输出电压；所述第二反馈支路用于根据所述第二探测电压控制所述可控电荷泵的驱动电流，以使所述可控电荷泵的驱动电流随输出电压的增加逐级减小。可选的，所述可控电荷泵包括电荷泵基本框架和至少一级驱动单元；每级所述驱动单元包括两支驱动支路，所述驱动支路由串接的功能元件和开关管构成，每支所述驱动支路包括串接的功能元件和开关管，所述驱动支路的功能元件并联于所述电荷泵基本框架中相同种类功能元件的两端，且所述驱动支路的功能元件尺寸大于所述电荷泵基本框架中相同种类功能元件的尺寸；每级所述驱动单元中的功能元件的尺寸不同；所述功能元件为MOS管或电容。可选的，所述可控电荷泵包括电荷泵基本框架和一级驱动单元，其中，所述驱动单元包括两支驱动支路，每只所述驱动支路由串接的MOS管和开关管构成，两支所述驱动支路并联于所述电荷泵基本框架的输出级MOS管两端，或均并联于所述电荷泵基本框架的输入级MOS管两端，所述驱动支路的MOS管的源极与其并联的MOS管的源极电连接，漏极与开关管的一端连接，栅极和与其并联的MOS管的栅极电连接，所述开关管远离所述驱动支路的MOS管的一端和与其并联的MOS管的漏极电连接；当所述第二探测电压小于第一参考电压时，所述第二反馈支路向所述驱动单元发送第一使能信号，控制所述开关管闭合；当所述第二探测电压大于或等于第一参考电压时，所述第二反馈支路向所述驱动单元发送第二使能信号，控制所述开关管断开，以降低所述可控电荷泵的驱动电流。可选的，所述电压探测模块包括依次串接的第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻和第三电阻；其中，所述第一电容与第二电容的连接节点及所述第一电阻和第二电阻的连接节点为所述电压探测模块的第一输出端；所述第二电阻和第三电阻的连接节点为所述电压探测模块的第二输出端；所述第三电阻和第一电容的连接节点为所述电压探测模块的输入端；所述第二电容与所述第一电阻的连接节点接地。可选的，所述第二反馈支路包括依次串接的第一电压比较器和第一开关控制器；其中，所述第一电压比较器的输出端与所述第一开关控制器的输入端电连接，所述第一电压比较器的信号输入端与所述电压探测模块的第二输出端电连接，所述第一电压比较器的参考电压输入端用于接收第一参考电压；所述第一开关控制器的输出端与所述可控电荷泵的第二控制端电连接。可选的，所述可控电荷泵包括电荷泵基本框架、第一级驱动单元和第二级驱动单元；每级所述驱动单元包括两支驱动支路，所述驱动支路由串接的MOS管和开关管构成，两个所述驱动支路并联于所述电荷泵基本框架的输出级MOS管两端，或均并联于所述电荷泵基本框架的输入级MOS管两端，所述驱动支路的MOS管的源极与其并联的MOS管的源极电连接，漏极与开关管的一端连接，栅极和与其并联的MOS管的栅极电连接，所述开关管远离所述驱动单元的MOS管的一端和与其并联的MOS管的漏极电连接；所述第一级驱动单元的MOS管的尺寸大于所述电荷泵基本框架的MOS管的尺寸，且小于所述第二级驱动单元的MOS管的尺寸；当所述第二探测电压小于第二参考电压时，所述第二反馈支路向所述驱动单元发送第三使能信号，控制所述第一级驱动单元和第二级驱动单元的开关管均闭合；当所述第二探测电压大于或等于第二参考电压，且小于第一参考电压时，所述第二反馈支路向所述驱动单元发送第四使能信号，控制所述第二级驱动单元的开关管断开，以降低所述可控电荷泵的驱动电流；当所述第二探测电压大于或等于第一参考电压时，所述第二反馈支路向所述驱动单元发送第五使能信号，控制所述第一级驱动单元和第二级驱动单元的开关管均断开，以降低所述可控电荷泵的驱动电流。可选的，所述电压探测模块包括依次串接的第三电容、第四电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻；其中，所述第三电容和第四电容的连接节点及所述第四电阻和第五电阻的连接节点为所述电压探测模块的第一输出端；所述第五电阻和第六电阻的连接节点为所述电压探测模块的第二子输出端；所述第六电阻和第七电阻的连接节点为所述电压探测模块的第一子输出端，所述第一子输出端和第二子输出端构成所述电压探测模块的第二输出端；所述第七电阻和第三电容的连接节点为所述电压探测模块的输入端；所述第四电阻和第四电容的连接节点接地。可选的，所述第二反馈支路包括第二电压比较器、第三电压比较器和第二开关控制器；其中，所述第二电压比较器的输出端与所述第二开关控制器的第一输入端电连接，所述第二电压比较器的信号输入端与所述电压探测模块的第一子输出端电连接，所述第二电压比较器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电荷泵系统，其特征在于，包括：可控电荷泵，电压探测模块、第一反馈支路和第二反馈支路，其中；所述可控电荷泵的输出端与所述电压探测模块的输入端电连接，所述可控电荷泵的第一控制端与所述第一反馈支路的输出端电连接，所述可控电荷泵的第二控制端与所述第二反馈支路的输出端电连接；所述电压探测模块的第一输出端与所述第一反馈支路的输入端电连接，所述电压探测模块的第二输出端与所述第二反馈支路的输入端电连接；所述电压探测模块用于探测所述可控电荷泵的输出电压，并根据所述可控电荷泵的输出电压向所述第一反馈支路输出第一探测电压，向所述第二反馈支路输出第二探测电压；所述第一反馈支路用于当所述第一探测电压大于或等于第一参考电压时，控制所述可控电荷泵输出稳定的输出电压；所述第二反馈支路用于根据所述第二探测电压控制所述可控电荷泵的驱动电流，以使所述可控电荷泵的驱动电流随输出电压的增加逐级减小。

【技术特征摘要】
1.一种电荷泵系统，其特征在于，包括：可控电荷泵，电压探测模块、第一反馈支路和第二反馈支路，其中；所述可控电荷泵的输出端与所述电压探测模块的输入端电连接，所述可控电荷泵的第一控制端与所述第一反馈支路的输出端电连接，所述可控电荷泵的第二控制端与所述第二反馈支路的输出端电连接；所述电压探测模块的第一输出端与所述第一反馈支路的输入端电连接，所述电压探测模块的第二输出端与所述第二反馈支路的输入端电连接；所述电压探测模块用于探测所述可控电荷泵的输出电压，并根据所述可控电荷泵的输出电压向所述第一反馈支路输出第一探测电压，向所述第二反馈支路输出第二探测电压；所述第一反馈支路用于当所述第一探测电压大于或等于第一参考电压时，控制所述可控电荷泵输出稳定的输出电压；所述第二反馈支路用于根据所述第二探测电压控制所述可控电荷泵的驱动电流，以使所述可控电荷泵的驱动电流随输出电压的增加逐级减小。2.根据权利要求1所述的电荷泵系统，其特征在于，所述可控电荷泵包括电荷泵基本框架和至少一级驱动单元；每级所述驱动单元包括两支驱动支路，所述驱动支路由串接的功能元件和开关管构成，每支所述驱动支路包括串接的功能元件和开关管，所述驱动支路的功能元件并联于所述电荷泵基本框架中相同种类功能元件的两端，且所述驱动支路的功能元件尺寸大于所述电荷泵基本框架中相同种类功能元件的尺寸；每级所述驱动单元中的功能元件的尺寸不同；所述功能元件为MOS管或电容。3.根据权利要求2所述的电荷泵系统，其特征在于，所述可控电荷泵包括电荷泵基本框架和一级驱动单元，其中，所述驱动单元包括两支驱动支路，每只所述驱动支路由串接的MOS管和开关管构成，两支所述驱动支路并联于所述电荷泵基本框架的输出级MOS管两端，或均并联于所述电荷泵基本框架的输入级MOS管两端，所述驱动支路的MOS管的源极与其并联的MOS管的源极电连接，漏极与开关管的一端连接，栅极和与其并联的MOS管的栅极电连接，所述开关管远离所述驱动支路的MOS管的一端和与其并联的MOS管的漏极电连接；当所述第二探测电压小于第一参考电压时，所述第二反馈支路向所述驱动单元发送第一使能信号，控制所述开关管闭合；当所述第二探测电压大于或等于第一参考电压时，所述第二反馈支路向所述驱动单元发送第二使能信号，控制所述开关管断开，以降低所述可控电荷泵的驱动电流。4.根据权利要求3所述的电荷泵系统，其特征在于，所述电压探测模块包括依次串接的第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻和第三电阻；其中，所述第一电容与第二电容的连接节点及所述第一电阻和第二电阻的连接节点为所述电压探测模块的第一输出端；所述第二电阻和第三电阻的连接节点为所述电压探测模块的第二输出端；所述第三电阻和第一电容的连接节点为所述电压探测模块的输入端；所述第二电容与所述第一电阻的连接节点接地。5.根据权利要求4所述的电荷泵系统，其特征在于，所述第二反馈支路包括依次串接的第一电压比较器和第一开关控制器；其中，所述第一电压比较器的输出端与所述第一开关控制器的输入端电连接，所述第一电压比较器的信号输入端与所述电压探测模块的第二输出端电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑜，黄策策，王颀，霍宗亮，叶甜春，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11