电荷泵和存储器制造技术

本申请公开了一种电荷泵和存储器，其中，电荷泵的输入端接收电源电压、输出端提供大于电源电压的供电电压，电荷泵包括在电荷泵的输入端至电荷泵的输出端之间依次级联的多个电压级，每个电压级包括：电容单元，其第一端提供本级的输出电压，其第二端接收时钟信号，电容单元包括串联在第一端和第二端之间的至少一个电容器，至少一个电容器的数量和类型根据电容单元的设定容值和实现面积确定；以及开关模块，用于根据电源电压或前一个电压级的输出电压对电容单元的第一端进行充电，其中，多个电压级中至少有两个电压级的电容单元中的电容器的数量不相同。本实用新型专利技术实施例提供的电荷泵和存储器能够在保证输出电压的同时有效地减小电荷泵的面积。

Charge pump and memory

The present application discloses a charge pump and memory in which the input end of the charge pump receives the power supply voltage and the output terminal provides a power supply voltage greater than the power supply voltage. The charge pump includes a plurality of voltage levels cascaded between the input end of the charge pump and the output end of the charge pump, each voltage level includes the capacitance unit, and the charge pump consists of a capacitor unit. The output voltage at one end is provided at one end, and the second end receives the clock signal. The capacitance unit includes at least one capacitor in series between the first end and the second end. The number and type of at least one capacitor is determined according to the set capacity value and the area of the capacitor unit and the area of the realization; and the opening module is used in accordance with the power supply voltage or the front. A voltage level output voltage is used to charge the first end of the capacitance unit, in which the number of capacitors in the capacitor unit at least two voltage levels at at least one voltage level is different. The charge pump and the memory provided by the utility model can effectively reduce the area of the charge pump while ensuring the output voltage.

【技术实现步骤摘要】
电荷泵和存储器
本技术涉及半导体领域，特别涉及一种电荷泵和存储器。
技术介绍
随着半导体技术的发展，基于低功耗、低成本的设计要求，存储器的电源电压通常比较低。然而，为了实现存储信息的读写，通常需要远高于电源电压的编程电压和擦除电压。因此，电荷泵被广泛应用于存储器中，用于通过较低的电源电压获得较高的读取电压、编程电压以及擦除电压。电荷泵使用开关过程来提供大于其直流输入电压。通常，电荷泵可具有耦合到输入端与输出端之间的开关的电容器。在一个时钟相位期间(充电半周期)，电容器并联地耦合到输入端，以充电达到输入电压。在第二时钟相位期间(转移半周期)，充电的电容器与输入电压串联耦合以提供两倍于输入电压的电平的输出电压。此过程说明于图1A和1B中。在图1A中，电容器5与输入电压VIN并联配置以说明充电半周期。在图1B中，充电的电容器5与输入电压VIN串联配置以说明转移半周期。如图1B所示，充电的电容器5的正极端子将因此相对于接地为2*VIN。上述一般电荷泵只在转移半周期期间转移功率。图2示出了现有技术的一种电荷泵的电路示意图。如图2所示，现有技术的电荷泵包含数个倍增电压的电压级，每一级包含一个电容器。从这种电路的输出电压可以被示为：Mout＝[Vdd+n(Vclk-VT)]-VT(1)图1A和图1B的电荷泵电路存在的问题是：因为电路的每一级都只有一个电容器，那么到第N级，电容器将必须经受VCC*2(N-1)的电压应力，因此这些电容器需要较大的抗电压能力，需要较厚的氧化物绝缘层以防止电介质击穿和短路，这样电荷泵的面积也会相应的增加。
技术实现思路
鉴于此，本技术旨在提供一种可以在提供足够的输出电压的同时节约面积的电荷泵和存储器。根据本技术的一方面，提供一种电荷泵，其输入端接收电源电压、输出端提供大于所述电源电压的供电电压，其特征在于，所述电荷泵包括在所述电荷泵的输入端至所述电荷泵的输出端之间依次级联的多个电压级，每个所述电压级包括：电容单元，其第一端提供本级的输出电压，其第二端接收时钟信号，所述电容单元包括串联在所述第一端和所述第二端之间的至少一个电容器，所述至少一个电容器的数量和类型根据所述电容单元的设定容值和实现面积确定；以及开关模块，用于根据所述电源电压或前一个所述电压级的所述输出电压对所述电容单元的第一端进行充电，其中，所述多个电压级中至少有两个所述电压级的所述电容单元中的所述电容器的数量不相同。优选地，所述多个电压级至少包括第一部分以及级联在所述第一部分之后的第二部分，所述第一部分和所述第二部分分别包括一个所述电压级或级联的多个所述电压级，所述第一部分的各个所述电压级的所述电容单元中的所述电容器为低压类型且数量等于1，所述第二部分的各个所述电压级的所述电容单元中的所述电容器为低压类型且数量大于1。优选地，在所述多个电压级的所述第二部分中，级联在后的所述电压级的所述电容单元中的所述电容器的数量大于等于级联在先的所述电压级的所述电容单元中的所述电容器的数量。优选地，所述多个电压级还包括级联在所述第二部分之后的第三部分，所述第三部分包括一个所述电压级或级联的多个所述电压级，在所述第三部分的各个所述电压级中，所述电容单元中的所述电容器为高压类型且数量大于等于1，所述电容单元的实现面积小于相同设定容值下由至少一个低压类型的所述电容器串联而成的电容单元的实现面积。优选地，在每个所述电压级中，所述电容单元的所述电容器的数量根据该所述电压级的电压应力确定。优选地，所述时钟信号包括互不交叠的第一时钟信号和第二时钟信号，在所述依次级联的多个电压级中，从所述电荷泵的输入端起的第奇数个所述电压级中的所述电容单元的第二端接收所述第一时钟信号、第偶数个所述电压级中的所述电容单元的第二端接收所述第二时钟信号。优选地，所述第一时钟信号与所述第二时钟信号的相位相反。优选地，所述开关模块包括二极管，所述二极管的阳极接收所述电源电压或前一个所述电压级的所述输出电压，所述二极管的阴极与同一电压级的所述电容单元的第一端相连。优选地，所述二极管由工作在线性区的P型MOSFET或N型MOSFET实现。根据本技术的另一个方面，提供一种使用上述任一种电荷泵的存储器。与传统存储器的电荷泵电路相比，本技术实施例电荷泵在多个电压级分别采用电容器串联以及低压类型与高压类型的电容器配合的方式实现电容单元，以减小各电压级所承受的电压应力。在一些优选的实施例中，在前几级电压级中，使用单个低压类型的电容，随着电压级的增加，采用低压类型的电容器串联的方式来降低单个电容器承受的电压应力，当串联的低压类型的电容器的面积大于相同电压应力下单个高压类型的电容器的面积时，采用高压类型的电容器。因为低压类型的电容器的面积远小于高压类型的电容器的面积，所以这种结构可以在不影响电荷泵输出电压的同时有效地减小电荷泵的面积。附图说明通过以下参照附图对本技术实施例的描述，本技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。图1A示出的是通用电荷泵中充电半周期的简化电路图示意图；图1B示出的是通用电荷泵中转移半周期的简化电路图示意图；图2示出的是现有技术的一种电荷泵的电路示意图；图3示出根据本技术第一实施例的电荷泵简化电路示意图；图4示出图3的第一时钟信号和第二时钟信号的波形示意图；图5示出图3中电荷泵的一种电路结构示意图；图6示出图5中第一时钟信号和第二时钟信号的波形示意图；图7示出了图5电荷泵的充电和转移过程示意图；图8示出了本技术第一实施例的一个替代实施例的电荷泵的电路示意图。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本技术的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。本技术可以以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。图3示出根据本技术第一实施例的电荷泵简化电路示意图。图4示出图3的第一时钟信号和第二时钟信号的波形示意图。如图3所示，电荷泵100的输入端接收电源电压VCC、输出端提供大于电源电压的供电电压Vout，在电荷泵的输入端至电荷泵的输出端之间具有依次级联的多个电压级，例如图3所示的6个电压级A到F，每个电压级都包括开关模块110和电容单元120，电容单元120的第一端与开关模块110相连并提供本级输出电压，电容单元120的第二端接收时钟信号(第一时钟信号CLK1或第二时钟信号CLK2，如图4所示)。电容单元120包括串联在第一端和第二端之间的一个或多个电容器，每个电容单元120中的电容器的数量和类型根据该电容单元的设定容值和实现面积确定。在每个电容单元中，各个电容器的编号与其所在的电压级数有关，例如电压级A到F中的电容器编号为C1到C6，并且因为本技术就是通过电容器串联来降低每个电容承受的电压应力，所以对于有电容器串联的级，使用在其编号后加数字的方式编号，例如电压级C中有两个电容器串联，则这些电容器的编号为C31和C32，第一个数字是电容器所在的电压级，第二个数字代表这是串联的第几个电容器。其中，每一级都可以按照他们接收到的那一时刻的时钟信号来进行充电和转移的过程。如图3所示，电压级A、C、E接收第一时钟信号CLK1，而电压级B、D、F接收与第一时钟信号互补本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电荷泵，其输入端接收电源电压、输出端提供大于所述电源电压的供电电压，其特征在于，所述电荷泵包括在所述电荷泵的输入端至所述电荷泵的输出端之间依次级联的多个电压级，每个所述电压级包括：电容单元，其第一端提供本级的输出电压，其第二端接收时钟信号，所述电容单元包括串联在所述第一端和所述第二端之间的至少一个电容器，所述至少一个电容器的数量和类型根据所述电容单元的设定容值和实现面积确定；以及开关模块，用于根据所述电源电压或前一个所述电压级的所述输出电压对所述电容单元的第一端进行充电，其中，所述多个电压级中至少有两个所述电压级的所述电容单元中的所述电容器的数量不相同。

【技术特征摘要】
1.一种电荷泵，其输入端接收电源电压、输出端提供大于所述电源电压的供电电压，其特征在于，所述电荷泵包括在所述电荷泵的输入端至所述电荷泵的输出端之间依次级联的多个电压级，每个所述电压级包括：电容单元，其第一端提供本级的输出电压，其第二端接收时钟信号，所述电容单元包括串联在所述第一端和所述第二端之间的至少一个电容器，所述至少一个电容器的数量和类型根据所述电容单元的设定容值和实现面积确定；以及开关模块，用于根据所述电源电压或前一个所述电压级的所述输出电压对所述电容单元的第一端进行充电，其中，所述多个电压级中至少有两个所述电压级的所述电容单元中的所述电容器的数量不相同。2.根据权利要求1所述的电荷泵，其特征在于，所述多个电压级至少包括第一部分以及级联在所述第一部分之后的第二部分，所述第一部分和所述第二部分分别包括一个所述电压级或级联的多个所述电压级，所述第一部分的各个所述电压级的所述电容单元中的所述电容器为低压类型且数量等于1，所述第二部分的各个所述电压级的所述电容单元中的所述电容器为低压类型且数量大于1。3.根据权利要求2所述的电荷泵，其特征在于，在所述多个电压级的所述第二部分中，级联在后的所述电压级的所述电容单元中的所述电容器的数量大于等于级联在先的所述电压级的所述电容单元中的所述电容器的数量。4.根据权利要求2或3所述的电荷泵，其特征在于，所述多个电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：马亮，刘大海，李迪，刁静，张登军，林圭荣，
申请(专利权)人：合肥博雅半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34