用于产生负电压的电荷泵制造技术

电荷泵电路的升压段具有一连接到升压节点的电容器及一连接在升压节点和其它节点之间的ｎ－沟道增强型场效应晶体管并在连接到和其它节点的ｐ－型阱（４３）上制造，ｎ－沟道增强型场效应晶体管打开以便通过导电沟道和ｐ－型阱与ｎ－型源节点之间的ｐ－ｎ结从其它节点向升压节点放电，这样在ｐ－型阱上电位电平限制了后栅偏置效应，从而加宽了其它节点处的电位电平摆动幅度。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电荷泵，更具体地说，是一种组合在诸如电子擦除及可编程只读存储器器件以及一种用于电荷泵电路的半导体结构之类的非易失性存储器器件半导体中的电荷泵。快速擦除存储器器件是一种电子擦除及可编程只读存储器器件，以下简称为“快速EEPROM”。附图说明图1说明了组合在快速EEPROM器件中的标准非易失性存储单元的结构。N-型源/漏区1/2被形成在p-型硅基片3上，并且隧道栅氧化物层4、浮置栅电极5、内插氧化物层6及控制栅电极7被层制在n-型源区1和n-型漏区2之间的沟道区上。浮置栅电极5与另一导电层电绝缘，并且电子被累积在浮置栅电极5及从其上排空。如果电子累积在浮置栅电极5上，累积的电子导入沟道区中的孔中，并且存储单元相对于控制栅电极7上的电位电平具有高的阈值。另一方面，当电子从浮置栅电极5上排空时，存储单元回复到低的阈值。当存储单元被改变为擦除状态时，例如，n-型源区1和控制栅电极7被分别偏置到+5伏和-10伏，并且n-型漏区2保持在浮置状态。两种阈值相应于数据位的逻辑电平。因此，以存储单元的阈值的形式存储数据位。图2说明了另一种非易失性存储单元。一p-型阱11被套在一n-型阱12中，n-型阱12形成于p-型半导体基片13的表面部分中。高浓度掺杂p-型区14和高浓度掺杂n-型区15分别形成于p-型阱11和n-型阱12中，两种高浓度掺杂p-型区14和高浓度掺杂n-型区15相互电连接。n-型源区16和n-型漏区17形成于p-型阱11中并互相隔开。隧道栅氧化物层18、浮置栅电极19、内插氧化物层20及控制栅电极21被堆叠在n-型源区16和n-型漏区17之间的沟道区中。现有技术的非易失性存储单元也基于累积在浮置栅电极19中的电子数量改变阈值。当电子从浮置栅电极排空时，负电位Vg和正电位Vb被分别施加到控制栅电极21和p-型阱11，并且累积的电子通过隧道栅氧化物层18流到p-型阱11。在本例中，负电位Vg为-10伏，正电位Vb为+5伏。因此，现有技术的非易失性存储单元要求不同的偏置电压以重写存储在其中的数据位。地电压GND和3或5伏的正电压被提供给快速EEPROM器件，但是，在内部会产生如Vg＝-10伏的偏置电压。现有技术的快速EEPROM装有电荷泵电路，并且电荷泵电路产生负电压Vg。在日本专利申请特开平8-103070号公报及“在三阱结构中具有行解码方案的5伏只操作0.6微米快速EEPROM”(“A5-V-Only Operation 0.6-umFlash EEPROM with Row Decoder Scheme in Triple-Well Structure”，IEEE Journal of Solid-State Circuit，卷27，No.11，1992年11月，页1540-1546)中公开了一种电荷泵电路的典型例子。下面将详细描述这些现有技术中的电荷泵电路。图3说明了在日本专利申请中公开的现有技术的电荷泵电路。P-沟道增强型场效应晶体管MP0/MPl/MP2/MP3/MP4被串联在地线GND和输出节点Vncp之间。P-沟道增强型场效应晶体管MP0具有一个连接到其漏区节点的栅电极，并且电容器C1/C2/C3/C4和P-沟道增强型场效应晶体管MP1/MP2/MP3/MP4相连。每个电容器C1/C2/C3/C4被连接到栅电极以及与P-沟道增强型场效应晶体管MP1/MP2/MP3/MP4相连的漏区节点。时钟信号FA与另一时钟信号FB在相位上相差180度，并且时钟信号FA和FB被分别提供给电容器C1/C3和电容器C2/C4。在n-型阱上制造P-沟道增强型场效应晶体管MP0/MP1/MP2，在另一n-型阱上制造其它P-沟道增强型场效应晶体管MP3/MP4。正电压Vcc被提供给分配给P-沟道增强型场效应晶体管MP0/MP1/MP2的n-型阱，并且地线被连接到分配给其它P-沟道增强型场效应晶体管MP3/MP4的n-型阱。把地线提供给分配给P-沟道增强型场效应晶体管MP3/MP4的n-型阱的原因是，地电压限制了由于在P-沟道增强型场效应晶体管MP3/MP4中的后栅偏置效应而导致的阈值的增加。结果，P-沟道增强型场效应晶体管MP3/MP4不会大大减少升压效率。因此，通过把地电压施加到分配给P-沟道增强型场效应晶体管MP3/MP4的n-型阱，现有技术中的电荷泵电路达到极好的升压效率。在操作时，时钟信号FA/FB在正电压Vcc和地电平GND之间交变，如图4所示。当时钟信号FA从地电平GND改变到正电压Vcc，或其后反过来时，另一时钟信号FB从正电压Vcc改变到地电平或者相反。因此，时钟信号FA在相位上与另一时钟信号FB相差180度。电容器C1/C2/C3/C4分别与P-沟道增强型场效应晶体管MP1/MP2/MP3/MP4的寄生电容器相配合，并且电容器C1-C4与相关的P-沟道增强型场效应晶体管MP1-MP4形成四个升压段。时钟信号FA/FB使四个段逐步升高到漏区节点的电位电平，并且升压段在输出节点Vncp产生一个负电压。图5说明了在“IEEE Journal of Solid-State”中公开的现有技术中的电荷泵电路。P-沟道增强型场效应晶体管MP1/MP2/MP3/MP4/MP5被串联在地线GND和输出节点Vncp之间，并且其它P-沟道增强型场效应晶体管MP11/MP12/MP13/MP14/MP15被连接在P-沟道增强型场效应晶体管MP1/MP2/MP3/MP4和与其相关的漏区节点之间。电容器C1/C2/C3/C4和P-沟道增强型场效应晶体管MP11/MP12/MP13/MP14的栅电极相连并连接到P-沟道增强型场效应晶体管MP2/MP3/MP4/MP5的漏区节点。其它电容器C11/C12/C13/C14被分别连接到P-沟道增强型场效应晶体管MP1/MP2/MP3/MP4的栅电极。时钟信号F1/F2/F3/F4被分别提供给电容器C2/C4，电容器C11/C13，电容器C1/C3及电容器C12/C14。时钟信号F1/F2/F3/F4的工作系数相互不同(见图6)，并且时钟信号F1/F2相对于其它时钟信号F3/F4在正电压Vcc和地电平之间相对改变。比较图5和图3，图5中所示的第二现有技术中的电荷泵电路相当复杂。电容器C1-C4和P-沟道增强型场效应晶体管MP11-MP14被加入到了图3所示的第一现有技术中的电荷泵电路之中。电容器C1-C4和P-沟道增强型场效应晶体管MP11-MP14使第二现有技术中的电荷泵电路的电路结构变得复杂。但是，这些增加的电路元件C1-C4和MP11-MP14允许时钟信号F2/F4大幅变动P-沟道增强型场效应晶体管MP11-MP14的栅电极的栅电位，并且大幅变动的栅电位部分补偿了由于P-沟道增强型场效应晶体管MP1-MP4的后栅偏置效应导致的阈值的增加。因此，增加的电路元件C1-C4和MP11-MP14防止了P-沟道增强型场效应晶体管MP11-MP14由于后栅偏置效应导致的升压效率的严重降低。两种现有技术中的电荷泵电路都达到了相当好的升压效率。但是，地电压GND和增加的电路元件C1-C4/MP11-MP14不能很好的补偿由于P-沟道增强型场效应晶体管的后栅偏置效应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电荷泵电路包括： 多个电位电平独立变化的节点（Ａ１／Ａ２／Ａ３／Ｖｎｃｐ）； 一包括连接在所述多个节点中的一个节点（Ａ１）和恒定电压源（ＧＮＤ）之间的第一场效应晶体管（ＭＮＯ）的二极管电路（３１；７１；８１）；以及 多个串联连接在所述多个节点间的升压段（３２－３４；７２－７４；８２－８４）且响应于第一时钟信号（ＦＡ／ＦＢ）以选择性地升高所述多个节点处的电位及选择性地向所述二极管电路（３２；７２；８２）释放所述电位电平，多个升压段中的每一个包括： 一连接在从所述多个节点中选出的两个节点（Ａ１／Ａ２；Ａ２／Ａ３；Ａ３／Ｖｎｃｐ）之间的第二场效应晶体管（ＭＮ１／ＭＮ２／ＭＮ３）以便从所述两个节点（Ａ２／Ａ３／Ｖｎｃｐ）中的一个节点向所述两个节点中的另一节点释放电位，以及 一连接到所述两个节点中的所述另一个节点且响应于一个所述第一时钟信号以升高所述两个节点中的所述另一个节点的电位电容器（Ｃ１／Ｃ２／Ｃ３）， 其特征在于， 所述第一场效应晶体管（ＭＮＯ）具有 一连接到所述多个节点中的所述一个节点（Ａ１）且提供用于限制所述第一场效应晶体管中的后栅偏置效应的第一电位（ＶＡ１）的第一后栅（４２），以及 一连接到所述多个节点中的所述一个节点（Ａ１）且响应于所述第一电位以产生一从所述多个节点中的所述一个节点（Ａ１）到所述恒定电压源（ＧＮＤ）的第一电流回路的第一栅电极（４７ａ）， 并且所述第二场效应晶体管（ＭＮ１／ＭＮ２／ＭＮ３）具有： 一个与所述第一后栅（４２）电绝缘的第二后栅（４３），第二后栅（４３）连接到比所述两个节点中的所述另一个节点（Ａ１／Ａ２／Ａ３）离所述多个节点中的所述一个节点（Ａ１）更远的所述两个节点中的所述一个节点（Ａ２／Ａ３／Ｖｎｃｐ）并提供用于限制所述第二场效应晶体管中的所述后栅偏置效应的独立变化的第二电位，以及 一连接到所述两个节点中的所述一个节点（Ａ２／Ａ３／Ｖｎｃｐ）且响应于第二电位以产生一从所述两个节点中的所述一个节点到所述两个节点中所述另一个节点的第二电流回路的第二栅电极（４７ｂ）。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：神保敏且，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]