专利名称：用于非挥发性存储器电路的电荷泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于非挥发性存储器电路的电荷泵。
背景技术：
EEPROM和Flash EEPROM电路中需要设计内置电荷泵生成大于10V的高压，用于发生F-N或雪崩效应。为保证EEPROM的品质要求(10年保持时间，100K次擦写寿命)需要对电荷泵的升压值进行精确控制。
现有技术中电荷泵输出电压控制方法有两种，一是利用二极管反向击穿电压控制，二是利用基准源倍压反馈控制。前者的电路结构简单，但是由于反向击穿电压具有正的温度系数，当电荷泵工作在宽温度范围时造成电压随温度变化大，从而影响了电压控制精度。后者利用基准源电路，控制精度较好，但是使电路面积增大。此外采用简单反向二极管击穿形式的电荷泵由于没有反馈结构，功耗不受控制，随电源电压，温度的变化大，不能满足低功耗电路的要求。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种用于非挥发性存储器电路的电荷泵，可有效减小电荷泵的温度系数和功耗，并且使Charge Pump的版图面积缩小，降低成本。
为解决上述技术问题，本发明用于非挥发性存储器电路的电荷泵，用一个正向二极管、一个反向二极管与一个MOS晶体管串联后串接在电荷泵的输出端。利用二极管反向击穿电压的正温度系数，结合二极管正向导通电压和MOS晶体管开启电压的负温度系数进行温度补偿。
所述MOS晶体管通过镜像结构与基准电流源电流进行比较，比较输出电压用于控制电荷泵的工作电压。利用这一负反馈结构限制击穿电流，从而控制功耗。
本发明可使Charge Pump的版图面积缩小50％，有效降低了成本。
附图是用于非挥发性存储器电路的电荷泵结构图。
具体实施例方式
如图所示，本发明用于非挥发性存储器电路的电荷泵，包括二极管D1、D2、普通MOS晶体管MN1，所述反向二极管D1、正向二极管D2与MOS晶体管MN1串联后串接在电荷泵的输出端MOS晶体管MN4与地线之间。
针对反向击穿温度系数大的缺点，本发明采用反向二极管D1，正向二极管D2和普通MOS晶体管MN1的串联形式，利用二极管D1反向击穿电压VB的正温度系数(二极管D1P扩散层→N阱)结合二极管D2正向导通电压VF(二极管D2P扩散层→N阱)和MOS晶体管MN1开启电压VT(N-channel MN1)的负温度系数进行温度补偿。在工作电流较小且只考虑一阶温度系数时有以下近似关系
Vpp＝VD+VF+VT (1)∂Vpp∂T=∂VD∂T+∂VF∂T+∂VT∂T---(2)]]>实际设计结果，一阶温度系数达到100ppm的水平。从而解决了电荷泵输出电压随温度变化大的问题。同时由于采用了二极管结构电路面积较小，因而降低了生产成本。
所述MOS晶体管MN1通过镜像结构与通过MOS晶体管MP1的基准电流源电流进行比较，比较输出电压用于控制电荷泵的工作电压。
针对反向击穿形式电荷泵电路功耗较大的缺点，本发明采用电流反馈控制的方式有效的控制了功耗。当串联电路中的反向二极管D1未被击穿时，MOS晶体管MN1中无电流流过，与通过MOS晶体管MP1的基准电流比较，输出电压使MOS晶体管MN3(Native NMOS)充分导通，从而电荷泵工作电压为最高。随着二极管D1被反向击穿，MOS晶体管MN1电流逐步增加，镜像MOS晶体管MN2与基准电流源MOS晶体管MP1电流比较的结果使MOS晶体管MN3管导通减弱，电荷泵工作电压被不断降低，直至MOS晶体管MN1管电流达到设定值，电荷泵进入稳定状态，此时MOS晶体管MN1，MN2电流和电荷泵工作电压达到稳定值。由于MOS晶体管MN1管流过的电流可以通过基准电流源设定为数uA，因此电荷泵的功耗可以控制得较小。由于电流源要求精度相对较低，其版图面积可以节省。如果同时使用电流源形式的振荡电路为电荷泵提供时钟，电流源可以共用。
权利要求
1.一种用于非挥发性存储器电路的电荷泵，其特征在于用一个正向二极管、一个反向二极管与一个MOS晶体管串联后串接在电荷泵的输出端。
2.如权利要求1所述的用于非挥发性存储器电路的电荷泵，其特征在于所述MOS晶体管通过镜像结构与基准电流源电流进行比较，比较输出电压控制电荷泵的工作电压。
全文摘要
本发明公开了一种用于非挥发性存储器电路的电荷泵，用一个正向二极管、一个反向二极管与一个MOS晶体管串联后串接在电荷泵的输出端。所述MOS晶体管通过镜像结构与基准电流源电流进行比较，比较输出电压用于控制电荷泵的工作电压。本发明可有效减小电荷泵的温度系数和功耗，并且使Charge Pump的版图面积缩小，降低成本。
文档编号G11C16/30GK1627448SQ200310109229
公开日2005年6月15日 申请日期2003年12月10日 优先权日2003年12月10日
发明者王楠 申请人:上海华虹Nec电子有限公司