降低切换式电容器电荷泵的切换接通状态电阻的方法技术

本发明专利技术涉及降低切换式电容器电荷泵的切换接通状态电阻的方法，所提供的是以FDSOI工艺技术实施的切换式电容器电荷泵及其形成方法。具体实施例包括提供FDSOI衬底；提供位在FDSOI衬底上方耦合于输入接端与输出接端之间的多级第一与第二对NFET与PFET，各级的第一与第二对彼此对立；提供位在该FDSOI衬底上方的多个第一与第二电容器，各第一与第二电容器分别连接至一级的第一与第二对NFET与PFET；将各对的NFET的背栅极与PFET的背栅极连接；将该连接的NFET及PFET背栅极连接至该对的前栅极；以及将各对的源极连接至该级内的对立对的前栅极。

Method of Reducing Switching-on State Resistance of Switching Capacitor Charge Pump

The invention relates to a method for reducing the switching on state resistance of switching capacitor charge pump, and provides a switching capacitor charge pump implemented by FDSOI process technology and its forming method. Specific embodiments include providing a FDSOI substrate; providing a multistage first and second pairs of NFETs and PFETs coupled above the FDSOI substrate between the input and output terminals, the first and second pairs of each level opposing each other; providing a plurality of first and second capacitors above the FDSOI substrate, each of which is connected to the first and second pairs of NFETs and PFETs of the first and second tiers, respectively; The back gate of each pair of NFET is connected with the back gate of PFET; the connected back gate of NFET and PFET is connected to the front gate of the pair; and the source of each pair is connected to the opposite front gate of the stage.

【技术实现步骤摘要】
降低切换式电容器电荷泵的切换接通状态电阻的方法
本专利技术关于电压转换电路，并且更尤指功率效率及输出电压获得改善的切换式电容器电荷泵。
技术介绍
电荷泵电压产生器因为有能力将电压提升至超出接收自外部电源供应器的电压而为许多系统及应用的重要电路。其中一种重要应用为使用背栅极偏压提高效能及/或降低电路的功率。然而，若要产生超出供应与接地电压的背栅极偏压，需要高效率电荷泵，使其功率与面积的代价不会抵销效率提高及功率节省的优点。图1A所示为以主体互补式金属氧化物半导体(CMOS)工艺实施的习知的电荷泵电压产生器电路设计，其中晶体管开关的主体(或背栅极)接地。言及图1A，切换电容器电荷泵100包括多级，例如：四级101、103、105及107。这四级各包括上半部及下半部。各级的上半部及下半部包括n型场效应晶体管(NFET)、p型场效应晶体管(PFET)及电容器。各NFET(例如：109、113、117、121、125、129、133及137)的背栅极如箭头符号所示接地，各PFET(例如：111、115、119、123、127、131、135及139)的背栅极如直角连接所示连接至各PFET的漏极。因此，晶体管开关的阈值电压及「接通」状态电阻因背栅极效应而较高，对于该级中以更高产生电压操作的开关尤其如此。这导致源送(sourcing)电流时等效电阻更高、输出电压更低、且效率更低。此外，随着多级电荷泵中从一级至下一级源送至各晶体管开关的主体电压增加，各晶体管开关的阈值电压跟着增加。图1B所示为习知以隔离井工艺技术实施的电荷泵电压产生器电路设计，其中晶体管开关的隔离井(或背栅极)可连接至源极。请参阅图1B，与图1A的切换电容器电荷泵100相似的切换电容器电荷泵140亦包括多级，例如：四级141、143、145及147。这四级各包括上半部及下半部。各级的上半部及下半部包括NFET、PFET及电容器。各NFET及PFET(例如：149至179)的背栅极分别连接至各NFET及PFET的源极，如直角连接所示。尽管源极电压在「接通」状态期间提供背栅极偏压以降低阈值电压，但其在「断开」状态期间仍未动态切换至更低电压，因此，图1B的设计未提供具有更高「断开」状态电阻及更低漏电的其它效益。此外，隔离井(或背栅极)仅可连接至源极接端以避免井体扩散接面二极管出现非期望的顺偏。因此，需要能够使以隔离井工艺实施的电荷泵电压产生器的晶体管开关的背栅极随着就各开关的前栅极所产生的相同电压而受偏压的方法。
技术实现思路
本专利技术的一态样为以全空乏硅绝缘体(FDSOI)工艺技术实施的切换式电容器电荷泵，其所具有的各晶体管开关的NFET及PFET的背栅极连接至该晶体管开关的前栅极。本专利技术的另一态样是一种以就使用FDSOI工艺技术的晶体管开关的前栅极电压所产生的相同电压而对电荷泵电压产生器晶体管开关的背栅极进行偏压的方法。本专利技术的附加态样及其它特征将会在以下说明中提出，并且对于审查以下内容的所属领域技术人员部分将会显而易见，或可经由实践本专利技术来学习。可如随附权利要求书中特别指出的内容来实现并且获得本专利技术的优点。根据本专利技术，一些技术功效可通过一种装置来部分达成，该装置包括：FDSOI衬底(substrate)；位在FDSOI衬底上方耦合于输入接端与输出接端之间的多级第一与第二对的NFET与PFET，各级的第一与第二对彼此对立；以及位在该FDSOI衬底上方的多个第一与第二电容器，各第一与第二电容器分别连接至一级的第一与第二对的NFET与PFET，其中各对的NFET的背栅极及PFET的背栅极彼此连接并且连接至该对的前栅极，以及各对的源极连接至该级内的对立对的前栅极。该装置的态样包括切换式电容器电荷泵。进一步态样包括：包括四级的该多级。另一态样包括第一切换频率(switchingclock)(PHI1)及第二切换频率(PHI2)，其中该PHI1连接至该多者中偶数级的第一电容器且连接至该多者中奇数级的第二电容器，以及该PHI2连接至该多者中奇数级的第一电容器且连接至该多者中偶数级的第二电容器。进一步态样包括：各第一与第二电容器包括第一与第二接端，以及其中奇数级的各第一电容器的该第一接端连接至该PHI2，并且偶数级的各第一电容器的该第一接端连接至该PHI1；奇数级的各第二电容器的该第一接端连接至该PHI1，并且偶数级的各第二电容器的该第一接端连接至该PHI2；以及各第一与第二电容器的该第二接端分别连接至一级的第一或第二对NFET与PFET的源极接端。附加态样包括：该PHI1与PHI2分别包括供应电压(VDD)及接地，反之亦然。其它态样包括：该NFET的该背栅极包括隔离的p型井(p井)，并且该PFET的该背栅极包括n型井(n井)，反之亦然。进一步态样包括：一级的该第一对的PFET的漏极及该第二对的PFET的漏极分别连接至后继耦合级的该第一对的NFET的漏极及该第二对的NFET的漏极。附加态样包括：该输入接端连接至该多者的初始级的该第一对的NFET的漏极及该第二对的NFET的漏极，并且该输出接端连接至该多者的最后级的该第一对的PFET的漏极及该第二对的PFET的漏极。本专利技术的另一态样为一种方法，其包括：提供FDSOI衬底；提供位在FDSOI衬底上方耦合于输入接端与输出接端之间的多级第一与第二对NFET与PFET，各级的第一与第二对彼此对立；提供位在该FDSOI衬底上方的多个第一与第二电容器，各第一与第二电容器分别连接至一级的第一与第二对NFET与PFET；将各对的NFET的背栅极与PFET的背栅极连接；将该连接的NFET及PFET背栅极连接至该对的前栅极；以及将各对的源极连接至该级内的对立对的前栅极。本专利技术的态样包括：包括四级的该多级。进一步态样包括：提供PHI1及PHI2；将该PHI1连接至该多者中偶数级的第一电容器且连接至该多者中奇数级的第二电容器；以及将该PHI2连接至该多者中奇数级的第一电容器且连接至该多者中偶数级的第二电容器。另一态样包括：将连至该PHI2的奇数级中各第一电容器的第一接端与连至该PHI1的偶数级中各第一电容器的第一接端连接；将连至该PHI1的奇数级中各第二电容器的第一接端与连至该PHI2的偶数级中各第二电容器的第一接端连接；以及分别将各第一与第二电容器的第二接端连接至一级的第一或第二对NFET与PFET的源极接端。进一步态样包括：所提供的NFET的该背栅极包括隔离的p井，并且所提供的PFET的该背栅极包括n井，反之亦然。附加态样包括：分别将一级的该第一对的PFET的漏极及该第二对的PFET的漏极连接至后继耦合级的该第一对的NFET的漏极及该第二对的NFET的漏极。其它态样包括：将该输入接端连接至该多者的初始级的该第一对的NFET的漏极及该第二对的NFET的漏极，并且将该输出接端连接至该多者的最后级的该第一对的PFET的漏极及该第二对的PFET的漏极。本专利技术的再一态样为一种装置，其包括：FDSOI衬底；位在该FDSOI上方耦合于输入接端与输出接端之间的四级的第一与第二对NFET与PFET，该四级中各者的第一与第二对彼此对立；以及位在该FDSOI衬底上方的多个第一与第二电容器，各第一与第二电容器分别连接至第一与第二对NFET与PFET，其中各对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包含：全空乏硅绝缘体(FDSOI)衬底；位在该FDSOI衬底上方的耦合于输入接端与输出接端之间的多级第一与第二对n型场效应晶体管(NFET)及p型场效应晶体管(PFET)，各级的该第一与第二对彼此对立；以及位在该FDSOI衬底上方的多个第一与第二电容器，各第一与第二电容器分别连接至一级的第一与第二对NFET与PFET，其中，各对的NFET的背栅极及PFET的背栅极彼此连接并且连接至该对的前栅极，以及各对的源极连接至该级内的对立对的前栅极。

【技术特征摘要】
2017.07.26 US 15/660,5771.一种装置，包含：全空乏硅绝缘体(FDSOI)衬底；位在该FDSOI衬底上方的耦合于输入接端与输出接端之间的多级第一与第二对n型场效应晶体管(NFET)及p型场效应晶体管(PFET)，各级的该第一与第二对彼此对立；以及位在该FDSOI衬底上方的多个第一与第二电容器，各第一与第二电容器分别连接至一级的第一与第二对NFET与PFET，其中，各对的NFET的背栅极及PFET的背栅极彼此连接并且连接至该对的前栅极，以及各对的源极连接至该级内的对立对的前栅极。2.如权利要求1所述的装置，其中，该装置包含切换式电容器电荷泵。3.如权利要求1所述的装置，其中，该多级包含四级。4.如权利要求3所述的装置，更包含第一切换频率(PHI1)及第二切换频率(PHI2)，其中，该PHI1连接至该多者中偶数级的第一电容器且连接至该多者中奇数级的第二电容器，以及该PHI2连接至该多者中奇数级的第一电容器且连接至该多者中偶数级的第二电容器。5.如权利要求4所述的装置，其中，各第一与第二电容器包含第一与第二接端，以及其中，奇数级的各第一电容器的该第一接端连接至该PHI2，并且偶数级的各第一电容器的该第一接端连接至该PHI1；奇数级的各第二电容器的该第一接端连接至该PHI1，并且偶数级的各第二电容器的该第一接端连接至该PHI2；以及各第一与第二电容器的该第二接端分别连接至一级的第一或第二对NFET与PFET的源极接端。6.如权利要求5所述的装置，其中，该PHI1与PHI2分别包含供应电压(VDD)及接地，反之亦然。7.如权利要求1所述的装置，其中，该NFET的该背栅极包含隔离的p型井(p井)，并且该PFET的该背栅极包含n型井(n井)，反之亦然。8.如权利要求1所述的装置，其中，一级的该第一对的PFET的漏极及该第二对的PFET的漏极分别连接至后继耦合级的该第一对的NFET的漏极及该第二对的NFET的漏极。9.如权利要求1所述的装置，其中，该输入接端连接至该多者的初始级的该第一对的NFET的漏极及该第二对的NFET的漏极，并且该输出接端连接至该多者的最后级的该第一对的PFET的漏极及该第二对的PFET的漏极。10.一种方法，包含：提供全空乏硅绝缘体(FDSOI)衬底；提供位在该FDSOI衬底上方的耦合于输入接端与输出接端之间的多级第一与第二对n型场效应晶体管(NFET)及p型场效应晶体管(PFET)，各级的该第一与第二对彼此对立；提供位在该FDSOI衬底上方的多个第一与第二电容器，各第一与第二电容器分别连接至一级的第一与第二对NFET与PFET；将各对的NFET的背栅极与PFET的背栅极连接；将该连接的NFET及PFET的背栅极连接至该对的前栅极；以及将各对的源极连接至该级内的对立对的前栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：勾文敏，
申请(专利权)人：格芯公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛,KY