专利名称：电荷泵电路及存储器的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种电荷泵电路及存储器。
背景技术：
在信息时代，信息存储是信息技术中最重要的技术内容之一。DRAM、EEPR0M、快闪存储器等存储器得到越来越广泛的应用。基于低功耗、低成本的要求，存储器的电源电压通常比较低，例如2. 5V、1.8V等， 然而为了实现信息的“写入”和“清除”，通常需要远高于电源电压的编程电压及擦除电压， 例如8V或1IV等。因此，电荷泵电路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编程电压、擦除电压。参考图1，示出了两级Dickson电荷泵示意图。如图1所示，Dickson电荷泵每一个升压级由一个二极管接法的NMOS管(栅极接漏极)、连接于NMOS管源极的电容构成，电容的另一端连接于时钟振荡电路。其中，每一升压级的电容为等值的耦合电容，时钟振荡电路产生ρ、ρ的两相不重叠时钟，时钟的幅度一般与电源电压VDD相等。电荷泵工作时，当ρ 为低电平，电源Vdd通过NMOS管对Cl充电，当识为高电平时，Cl上极板电压跳变为2VDD，给 C2充电，这样，电荷就从左边传到了右边。而当炉又为低电平时，由于二极管接法NMOS管的单向导通性，电荷无法从右边传输回左边，这样，随着电荷泵级数的增加，电荷就源源不断地从电源传递到输出端，从而得到所需的高压。现有技术中通常需要时钟驱动器，以控制 NMOS管的开启和关闭。参考图2，示出了现有技术应用于存储器的电荷泵电路的示意图。如图2所示，现有技术中，在存储器的编程和擦除过程中，采用同一个时钟驱动器200和同一个电荷泵单元100来提供编程电压和擦除电压。在电荷泵单元100和存储单元阵列400之间包括一选择器300 编程过程中，电荷泵电路向存储单元阵列400提供编程电压，选择器300使电荷泵单元100的输出端与存储单元阵列400中的编程接入端导通；擦除过程中，电荷泵电路向存储器提供擦除电压，选择器300使电荷泵单元100的输出端与存储单元阵列400中的擦除接入端导通。对于所述存储单元阵列400，通常其编程接入端和擦除接入端有所不同，例如对于“浮栅”型存储器，编程接入端为浮栅晶体管的源极，而擦除接入端为浮栅晶体管的漏极。那么，电荷泵电路在提供编程电压和擦除电压的过程中，电荷泵的输出端所连接的负载大小有所不同。由于电荷泵输出端的负载会抽取电流，而为了使电荷泵维持工作，驱动电流必须大于负载电流，这就需要时钟驱动器具有较强的驱动能力，以提供较大的驱动电流，尤其对于大负载，相应的时钟驱动器的驱动能力要求更高。如图2所示的电荷泵电路只包括一个时钟驱动器，所述时钟驱动器为了能够适用于驱动编程和擦除过程中不同大小负载的情况，时钟驱动器的驱动能力需要足够强以驱动较大负载的情况，才能满足要求，而为了获得较大的驱动能力，通常需要时钟驱动器的导通电阻比较小，为了实现较小的导通电阻，一般采用大宽长比的时钟驱动器，然而，大宽长比器件的寄生电容会比较大，寄生电容大会造成较大的功耗。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种电荷泵电路，以改善功耗较大的问题。为解决上述问题，本发明提供一种电荷泵电路，包括时钟驱动器和电荷泵单元， 其中，所述电荷泵单元用于在时钟驱动器的驱动下向第一类型及第二类型负载提供电压； 所述时钟驱动器包括第一时钟驱动器和第二时钟驱动器，并且所述第一时钟驱动器的驱动能力大于第二时钟驱动器的驱动能力，所述第一时钟驱动器用于驱动电荷泵单元向第一类型负载提供电压，所述第二时钟驱动器用于驱动电荷泵单元向第二类型负载提供电压。可选的，所述电荷泵单元为与第一时钟驱动器和第二时钟驱动器均相连的第一电荷泵。可选的，电荷泵单元包括与第一时钟驱动器相连的第一电荷泵和与第二时钟驱动器相连的第二电荷泵，所述第一电荷泵在第一时钟驱动器驱动下向第一类型负载提供电压，所述第二电荷泵在第二时钟驱动器驱动下向第二类型负载提供电压。一种包括所述电荷泵电路的存储器，所述存储器还包括存储单元阵列，所述时钟驱动器用于驱动电荷泵单元分别向存储单元阵列提供编程电压和擦除电压。可选的，第一时钟驱动器驱动电荷泵单元向存储单元阵列的编程接入端提供编程电压，第二时钟驱动器驱动电荷泵单元向存储单元阵列的擦除接入端提供擦除电压。可选的，第一时钟驱动器驱动电荷泵单元向存储单元阵列的擦除接入端提供擦除电压，第二时钟驱动器驱动电荷泵单元向存储单元阵列的编程接入端提供编程电压。可选的，所述存储器还包括控制器和选择器，所述控制器用于向第一时钟驱动器和第二时钟驱动器分别提供编程指令或擦除指令，第一、第二时钟驱动器分别触发电荷泵电路单元向存储单元阵列提供编程电压或擦除电压，所述控制器还向选择器提供编程指令或擦除指令，所述选择器与电荷泵单元及存储单元阵列相连，在所述编程指令或擦除指令的触发下，相应连通电荷泵单元的输出端和存储单元阵列的编程接入端或擦除接入端。一种包括所述电荷泵电路的存储器，所述存储器还包括控制器，所述控制器用于向第一时钟驱动器及第一电荷泵提供编程指令，向第二时钟驱动器及第二电荷泵提供擦除指令；或者，所述控制器用于向第一时钟驱动器及第一电荷泵提供擦除指令，向第二时钟驱动器及第二电荷泵提供编程指令。与现有技术相比，本发明具有以下优点在用于向小负载提供电压时，采用驱动能力弱的时钟驱动器，而驱动能力弱的时钟驱动器由于采用小尺寸器件，其寄生电容较小，所以用于向小负载提供电压时，可减小功耗。
图1是现有技术Dickson电荷泵示意图；图2是现有技术用于存储器的电荷泵电路的示意图；图3是本发明电荷泵电路一实施方式的示意图；图4是本发明存储器一实施例的示意图；图5是本发明存储器又一实施例的示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。正如背景技术部分所述，现有技术用于存储器的电荷泵电路中，在提供编程电压和擦除电压过程中，使用同一个时钟驱动器，为了能够同时适用存储器的编程过程和擦除过程，现有技术中采用驱动能力强的时钟驱动器以满足大负载的情况，事实上，电荷泵电路的输出端为小负载时，并不需要较大驱动能力的时钟驱动器。所述驱动能力强的时钟驱动器由于具有较大的寄生电容，会造成较大功耗。针对上述问题，本发明提供一种电荷泵电路，参考图3，示出了本发明电荷泵电路一实施方式的示意图。所述电荷泵电路包括时钟驱动器203和电荷泵单元101，其中，时钟驱动器203包括第一时钟驱动器201和第二时钟驱动器202，所述第一时钟驱动器201和所述第二时钟驱动器202均与电荷泵单元101相连，分别适用于提供不同电压的情况。其中，所述第一时钟驱动器201的驱动能力大于所述第二时钟驱动器202的驱动能力。以大负载作为第一类型负载，以小负载作为第二类型负载，那么，驱动能力强的第一时钟驱动器201用于驱动电荷泵单元101向第一类型负载提供电压的过程，驱动能力弱的第二时钟驱动器202用于驱动电荷泵单元101向第二类型负载提供电压的过程。与现有技术中，在电荷泵电路向小负载提供电压时，仍采用驱动能力强的时钟驱动器相比，本发明提供的电荷泵电路，在向小负载提供电压时采用驱动能力弱的时钟驱动器，而驱动能力弱的时钟驱动器由于采用小尺寸器件，其寄生电容较小，所以在向小负载提供电压时，所需的功耗比现有的技术方案要小得多。由于电荷泵电路广泛应用于存储器中，下面结合存储器的具体实施例，对本发明电荷泵电路进行详细说明。参考图4，示出了存储器一实施例的示意图。如图4所示，本实施例中，电荷泵电路向存储器提供编程电压和擦除电压，所述存储器包括控制器500、时钟驱动器203、电荷泵单元101、选择器301以及存储器阵列单元401，所述时钟驱动器203 包括编程时钟驱动器201和擦除时钟驱动器202，其中控制器500，用于向时钟驱动器203、选择器301提供编程指令或擦除指令，分别触发电荷泵电路向存储单元阵列401提供编程电压或擦除电压的过程。时钟驱动器203，基于控制器500的指令，向电荷泵单元101提供驱动信号，其中， 编程时钟驱动器201，用于驱动电荷泵单元101以提供编程电压；擦除时钟驱动器202，用于驱动电荷泵单元101以提供擦除电压。其中，提供编程电压时，所述电荷泵单元101的输出端与存储单元阵列401的编程接入端相连；提供擦除电压时，所述电荷泵单元101的输出端与存储单元阵列401的擦除接入端相连。本实施例中，存储单元阵列401的编程接入端的负载大于擦除接入端的负载，以存储单元阵列401的编程接入端的负载作为第一类型负载，以存储单元阵列401的擦除接入端的负载作为第一类型负载。相应地，所述编程时钟驱动器201的驱动能力大于擦除时钟驱动器202的驱动能力。电荷泵单元101，用于根据时钟驱动器203提供的驱动信号提升电压，在电荷泵单元101的输出电压达到目标电压(编程电压或擦除电压)后，输出目标电压。选择器301，连接于控制器500，基于控制器500提供的编程指令或擦除指令，分别连通电荷泵单元101的输出端和存储单元阵列401的编程接入端或擦除接入端。本实施例存储器的工作过程为存储器进行信息写入时，控制器500向时钟驱动器203的编程时钟驱动器201以及选择器301发出编程指令，编程时钟驱动器201在所述编程指令的触发下，向电荷泵单元101发送驱动信号，电荷泵单元101在编程时钟驱动器201 的驱动下，经过多级升压过程，达到编程电压(例如8V)，电荷泵单元101的输出端输出编程电压，选择器301在所述编程指令的触发下，连通电荷泵单元101的输出端和存储单元阵列401的编程接入端，电荷泵单元101的输出端向存储单元阵列401的编程接入端输出编程电压，从而完成存储器数据写入的过程。类似地，在擦除过程中，控制器500向时钟驱动器203的擦除时钟驱动器202以及选择器301发出擦除指令，擦除时钟驱动器202在所述编程指令的触发下，向电荷泵单元 101发送驱动信号，电荷泵单元101在擦除时钟驱动器202的驱动下，经过多级升压过程，达到擦除电压(例如10V)，电荷泵单元101的输出端输出擦除电压，选择器301在所述擦除指令的触发下，连通电荷泵单元101的输出端和存储单元阵列401的擦除接入端，电荷泵单元 101的输出端向存储单元阵列401输出擦除电压，从而完成存储器擦除数据信息的过程。现有技术中在向小负载的编程接入端提供编程电压的擦除过程中，采用驱动能力强的时钟驱动器，由于寄生电容的损耗，编程时电荷泵电路的效率(输出功率与输入功率的比值)较低，为10%。而在本技术方案中，时钟驱动器包括驱动能力大的编程时钟驱动器、驱动能力小的擦除时钟驱动器，编程过程的负载较小，则采用驱动能力较小的编程时钟驱动器，由于减少了寄生电容的损耗，编程时电荷泵的效率大大提高，为30% 40%。本发明电荷泵电路还可以有其他的实施例，参考图5，示出了包括电荷泵电路又一实施例的存储器的示意图。本实施例的存储器包括控制器501、时钟驱动器203、电荷泵单元101、存储单元阵列401。本实施例与上述实施例相同之处不再赘述，本实施例与上述实施例的区别在于控制器501，仅用于向时钟驱动器203提供编程指令或擦除指令，分别触发电荷泵电路向存储单元阵列401提供编程电压或擦除电压的过程。电荷泵单元101包括编程电荷泵103和擦除电荷泵102。其中所述编程电荷泵103与编程时钟驱动器201相连，同时，所述编程电荷泵103的输出端与存储单元阵列401的编程接入端直接相连。所述擦除电荷泵102与擦除时钟驱动器202相连，同时，所述擦除电荷泵102的输出端与存储单元阵列401的擦除接入端直接相连。编程过程中，在编程时钟驱动器201的驱动下，编程电荷泵103经过升压过程达到编程电压，并向编程接入端输出编程电压；擦除过程中，在擦除时钟驱动器202的驱动下， 擦除电荷泵102经过升压过程达到擦除电压，并向擦除接入端输出擦除电压。本实施例中，编程电荷泵103输出端的负载大于擦除电荷泵102输出端的负载，相应地，所述编程时钟驱动器201的驱动能力大于擦除时钟驱动器202的驱动能力。由于擦除时钟驱动器202的驱动能力相对较小，擦除时钟驱动器202的尺寸较小，从而擦除时钟驱动器202的寄生电容较小，进而减小了擦除过程中的功耗。在本实施例中，编程电荷泵103和擦除电荷泵102分别与存储单元阵列400的编程输入端和擦除输入端直接相连，无需像图4所示通过选择器连通电荷泵和存储单元阵列，从而简化了结构。需要说明的是，上述实施例中，以编程过程中电荷泵的负载大于擦除过程中电荷泵的负载为例，但是，本发明并不限定于此，由于存储单元阵列的“编程”、“擦除”机理不同， 编程过程中电荷泵的负载可能小于擦除过程中的电荷泵负载，在这种情况下，以擦除接入端的负载作为第一类型负载，以以编程接入端的负载作为第二类型负载，相应地，擦除时钟驱动器的驱动能力大于编程时钟驱动器的驱动能力，本领域技术人员可以根据上述实施例的描述，进行修改、变形和替换。需要说明的是，本发明提供的电荷泵电路中，采用驱动能力强的时钟驱动器用于驱动大负载，采用驱动能力弱的时钟驱动器用于驱动小负载。在选择时钟驱动器时，可先根据负载情况及时钟驱动器的效率，选择适用于所述负载情况的时钟驱动器。综上，本发明提供的电荷泵电路包括编程时钟驱动器和擦除时钟驱动器，在用于向小负载提供电压时，采用驱动能力弱的时钟驱动器，而驱动能力弱的时钟驱动器由于采用小尺寸器件，其寄生电容较小，所以用于向小负载提供电压时，所需的功耗比较小。本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.一种电荷泵电路，其特征在于，包括时钟驱动器和电荷泵单元，其中，所述电荷泵单元用于在时钟驱动器的驱动下向第一类型及第二类型负载提供电压；所述时钟驱动器包括第一时钟驱动器和第二时钟驱动器，并且所述第一时钟驱动器的驱动能力大于第二时钟驱动器的驱动能力，所述第一时钟驱动器用于驱动电荷泵单元向第一类型负载提供电压，所述第二时钟驱动器用于驱动电荷泵单元向第二类型负载提供电压。
2.如权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述电荷泵单元为与第一时钟驱动器和第二时钟驱动器均相连的第一电荷泵。
3.如权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，电荷泵单元包括与第一时钟驱动器相连的第一电荷泵和与第二时钟驱动器相连的第二电荷泵，所述第一电荷泵在第一时钟驱动器驱动下向第一类型负载提供电压，所述第二电荷泵在第二时钟驱动器驱动下向第二类型负载提供电压。
4.一种包括权利要求1或2所述电荷泵电路的存储器，所述存储器还包括存储单元阵列，所述时钟驱动器用于驱动电荷泵单元分别向存储单元阵列提供编程电压和擦除电压。
5.如权利要求4所述的存储器，其特征在于，第一时钟驱动器驱动电荷泵单元向存储单元阵列的编程接入端提供编程电压，第二时钟驱动器驱动电荷泵单元向存储单元阵列的擦除接入端提供擦除电压。
6.如权利要求4所述的存储器，其特征在于，第一时钟驱动器驱动电荷泵单元向存储单元阵列的擦除接入端提供擦除电压，第二时钟驱动器驱动电荷泵单元向存储单元阵列的编程接入端提供编程电压。
7.如权利要求4所述电荷泵电路的存储器，其特征在于，所述存储器还包括控制器和选择器，所述控制器用于向第一时钟驱动器和第二时钟驱动器分别提供编程指令或擦除指令，第一、第二时钟驱动器分别触发电荷泵单元向存储单元阵列提供编程电压或擦除电压， 所述控制器还向选择器提供编程指令或擦除指令，所述选择器与电荷泵单元及存储单元阵列相连，在所述编程指令或擦除指令的触发下，相应连通电荷泵单元的输出端和存储单元阵列的编程接入端或擦除接入端。
8.一种包括权利要求3所述电荷泵电路的存储器，所述存储器还包括控制器，所述控制器用于向第一时钟驱动器及第一电荷泵提供编程指令，向第二时钟驱动器及第二电荷泵提供擦除指令；或者，所述控制器用于向第一时钟驱动器及第一电荷泵提供擦除指令，向第二时钟驱动器及第二电荷泵提供编程指令。
全文摘要
一种电荷泵电路及存储器，所述电荷泵电路包括时钟驱动器和电荷泵单元，其中，所述电荷泵单元用于在时钟驱动器的驱动下向第一类型及第二类型负载提供电压；所述时钟驱动器包括第一时钟驱动器和第二时钟驱动器，并且所述第一时钟驱动器的驱动能力大于第二时钟驱动器的驱动能力，所述第一时钟驱动器用于驱动电荷泵单元向第一类型负载提供电压，所述第二时钟驱动器用于驱动电荷泵单元向第二类型负载提供电压。在电荷泵电路向小负载提供电压时，采用驱动能力弱的时钟驱动器，而驱动能力弱的时钟驱动器由于采用小尺寸器件，其寄生电容较小，所以在电荷泵电路向小负载提供电压时，可减小功耗。
文档编号G11C16/02GK102237788SQ20101016883
公开日2011年11月9日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者杨光军, 王磊, 肖军 申请人:上海宏力半导体制造有限公司