一种充电泵电路，包括至少两个相串联的充电泵级，所述两个相串联的充电泵级包括： 前端充电泵级，其具有第一晶体管用以接收输入电压；以及 最末充电泵级，其具有第二晶体管用以提供输出电压； 其中第一晶体管配置以操作于第一阈值电压，而所述第二晶体管配置以操作于相异于所述第一阈值电压的第二阈值电压。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种集成电路，特别涉及操作于不同阈值电压的多级充电泵 电路。
技术介绍
随着对更轻薄短小、更易携带和更便宜消费电子产品的需求不断出现，驱使电子制造业去发展及制造操作于低电源供应电压的IC，以符合低功耗的 目标。然而总是有装置的元件需要较高的电源供应电压。例如，像是闪存等 非易失性存储器(nonvolatile memory)则需要高电压以写入或抹除存储单元。 大体说来，当只有低电源供应电压时，充电泵电路用以于电路中产生高电压。 然而，当装置逐渐演进至次微米尺寸，电源供应电压也会逐渐减低。这会使 充电泵电路中对产生高电压的充电泵效率有不利的影响。
技术实现思路
因此，我们需要一个用于增加充电泵电路中充电泵效率、简单且成本合 理的装置及方法。于半导体装置中，充电泵电路用以自低电源供应电压产生出高电压。充 电泵电路包括多个串接的充电泵级。充电泵级数目为N，其包括前端充电泵 级(第一级)，第二充电泵级(第二级)，…，以及最末充电泵级(第N级)。充电 泵级电路可配置以用于接收输入电压于前端充电泵级(第一级)和提供输出电 压于最末充电泵级(第N级)。此充电泵级可推高输入电压的电压电平和提供 输出电压所需的高电压电平。此前端充电泵级可包括输入节点及输出节点，第一时钟节点和第二时钟 节点。此前端充电泵级还包括第一晶体管，第二晶体管，第一电容和第二电 容。该第一晶体管可包括源极耦接至该输入节点，漏极耦接至该输出节点， 以及栅极耦接至该第二电容的一侧。该第二电容的另一侧可耦接至该第二时钟节点。同样的，该第一晶体管也包括本体或基体，且其基体会被Vsub后 偏(back bias)。该第二晶体管可包括源极耦接至第一输入节点，漏极耦接至 该第二电容器的一侧，及栅极耦接至该第一电容器的一侧。而该第一电容器 可耦接于第一时钟节点。该最末充电泵级可包括耦接至负载的输出节点。该输出节点提供该输出 电压以驱动负载。该最末充电泵级相似于前端充电泵级的组态，包括第一时 钟节点和第二时钟节点。该最末充电泵级还包括第一晶体管，第二晶体管， 第一电容器，和第二电容器。该第一晶体管和第二晶体管，第一电容器，和 第二电容器。第一晶体管可包括源极耦接至输入节点、源极耦接至输出节点、和栅极 耦接至第二电容器的一侧。该第二电容器的另一侧接至第二时钟节点。同样 地，该第一晶体管可包括本体及基体，该基体会被后偏。该第二晶体管可包 括源极耦接至输入节点、漏极耦接至该第二电容器的一侧，和栅极耦接至该 第一电容器的一侧。该第一电容器的另一侧可耦接至该第一时钟节点。前端充电泵级的第一晶体管用以操作于第一阈值电压，而最末充电泵级 的第一晶体管用于操作有别于第一阈值电压的第二阈值电压。该第一阈值电 压大于该第二阈值电压。前端充电泵级的第一晶体管较高的第一阈值电压可 用于减低前端充电泵级的漏电流。最末充电泵级的第一晶体管其较低的第二 阈值电压可用于增加最末充电泵级的驱动电容。另外，介于前端充电泵级(第 一级)与最末充电泵级间的其他充电泵级(第二级到第N-1级)用于操作于范围介于第一阈值电压到近第二阈值电压之间的阈值电压。第一时钟信号可提供第一时钟节点以控制前端充电泵级的第一电容充 电，而第二时钟信号可提供第二时钟节点以控制前端充电泵级的第二电容充 电。第三时钟信号可供应至第二充电泵级的第一时钟节点充电，而第四时钟 信号可供应至第二充电泵级的第二时钟节点充电。本专利技术提供了一种充电泵电路，包括至少两个相串联的充电泵级，所述 两个相串联的充电泵级包括前端充电泵级，其具有第一晶体管用以接收输 入电压；以及最末充电泵级，其具有第二晶体管用以提供输出电压；其中第 一晶体管配置以操作于第一阈值电压，而所述第二晶体管配置以操作于相异 于所述第一阈值电压的第二阈值电压。根据本专利技术的充电泵电路，其中所述第一阈值电压高于所述第二阈值电压。根据本专利技术的充电泵电路，其中所述前端充电泵级还包括电容，用以储 存将传递至次一个充电泵级的能量，而其中所述最末充电泵级还包括电容， 用以储存将传递至负载的能量。根据本专利技术的充电泵电路，其中所述第一晶体管的沟道长度较长于所述 第二晶体管的沟道长度，且其中所述第一晶体管的沟道宽长比大于所述第二 晶体管的沟道宽长比。根据本专利技术的充电泵电路，其中所述第一晶体管及所述第二晶体管都被 后偏压使得介于所述第一阈值电压和第二阈值电压之间差异量增加。本专利技术还提供了 一种用于操作充电泵电路的方法，所述充电泵包括至少 两个充电泵级，所述方法包括配置前端充电泵级的晶体管以操作于第一阈 值电压；配置最末充电泵级的晶体管以操作于第二阈值电压；经前端充电泵 级接收输入电压；以及经最末充电泵级提供输出电压；其中所述第一阈值电 压高于所述第二阈值电压。根据本专利技术的用于操作充电泵电路的方法，还包括后偏压所述前端充电 泵级的晶体管及后偏压所述最末充电泵级的晶体管。根据本专利技术的用于操作充电泵电路的方法，其中配置前端充电泵级的晶 体管和配置最末充电泵级的晶体管，所述两晶体管都无需额外的注入工艺。本专利技术还提供了一种半导体装置，包括充电泵电路，所述充电泵电路包 括多个相串联的充电泵单元，每个充电泵单元具有晶体管和电容，所述晶 体管用以传递储存于电容里的能量；其中多个充电泵级包括前端充电泵单元 和最末充电泵单元，所述前端充电泵单元的晶体管具有第一阈值电压而所述 最末充电泵单元的晶体管具有第二阈值电压，而所述第一阈值电压高于第二阈ti电压。根据本专利技术的半导体装置，其中所述前端充电泵单元的晶体管包括第一 后偏电压，而所述最末充电泵单元的晶体管包括相异于所述第一后偏电压的 第二后偏电压，且其中所述前端充电泵单元的晶体管包括第一沟道长度，而 所述最末充电泵单元的晶体管包括短于所述第一沟道长度的第二沟道长度。本专利技术的装置与方法能够提高充电泵级效率。附图说明参考实施方式及以下附图，有助于了解本公开技术的各种观点。需强调 的是，按照业界标准，各种特征不需要和实际等比例。事实上，图上各种特 征的比例可被任意地放大或縮小以利说明。图1为具有N个充电泵级的充电泵电路。图2为图1中充电泵电路的N个充电泵级的概视图。图3为图1中充电泵电路的概视图。图4为图表，表示传统充电泵电路介于输出电压和电流负载之间的关系， 作为图1中充电泵电路的对照。图5为图表，除了相异的输入电压外，其余略同图4的图表。 其中，附图标记说明如下-100 充电泵电路，102 前端充电泵级，104-第二充电泵级，106~最末充 电泵级，108~输入电压，109 输出电压，202-输入节点，204~输出节点206~ 第一时钟节点，208 第二时钟节点，210 第一晶体管，212 第二晶体管，214~ 第一电容，216 第二电容，230 输入节点，232 输出节点，234 输入节点， 236 输出节点，240~负载，250 第一晶体管，252 第二晶体管，254 第一电 容，256 第二电容，260 第一时钟节点，262-第二时钟节点，264~基体，270~ 第三时钟节点，272 第四时钟节点，400~图表，401~曲线，402~曲线，500~ 图表，501~曲线，502~曲线具体实施例方式本专利技术提供不同的实施例以公开其各种不同的特征。元件及其编本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种充电泵电路，包括至少两个相串联的充电泵级，所述两个相串联的充电泵级包括： 前端充电泵级，其具有第一晶体管用以接收输入电压；以及 最末充电泵级，其具有第二晶体管用以提供输出电压； 其中第一晶体管配置以操作于第一阈值电压，而所述第二晶体管配置以操作于相异于所述第一阈值电压的第二阈值电压。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱文定，才永轩，朱国伟，郭政雄，王志诚，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71
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