专利名称：电荷泵系统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系统及存储器。
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VDD通常比较低，例如2. 5V、1.8V 等，然而为了实现信息的“写入”和“擦除”，通常需要远高于电源电压VDD的编程电压和擦除电压，例如8V、11V等。因此，电荷泵系统被广泛应用于存储器中，用于通过较低的电源电压VDD获得较高的编程电压和擦除电压。参考图1，示出了一种电荷泵电路的示意图，所述电荷泵电路包括两个升压级，其中，第一个升压级包括传输时钟驱动的第一开关K1、连接于所述第一开关Kl的第一电容 Cl构成，所述第一电容Cl的另一端由充电时钟驱动，充电时钟高电平电压为电荷泵系统的抬升电压V。电荷泵系统工作时，当充电时钟为低电平时，电源Vin通过第一开关Kl对第一电容Cl充电，充电结束后，第一电容Cl的上极板电压为Vin，当充电时钟为高电平时， 第一电容Cl的下极板电压为V，由于电容具有两极电压差不可突变的性质，此时第一电容 Cl的上极板电压跳变为V+Vin。之后，第一电容Cl再通过第二开关22向第二电容12充
电，......，电荷就从左边传到了右边。这样，随着电荷泵级数的增加，电荷就源源不断地从
电源转移到输出端，从而得到具有高电压值的输出电压Vout。图2显示了现有技术中电荷泵系统在一个实施例中的示意图。如图2所示，现有技术中，所述电荷泵系统包括晶振单元10、交叠整形单元12、时钟驱动装置14和电荷泵单元16，其中，晶振单元10，受电源电压VDD控制，用于产生初始时钟信号CLK ；交叠整形单元 12，受电源电压VDD控制，用于对晶振单元10产生的时钟信号进行交叠整形，输出充电时钟信号(CLK1_L，CLK3_L)和传输时钟信号(CLK2_L，CLK4_L)；时钟驱动装置14，受电源电压 VDD控制，用于在接收交叠整形单元12输出地充电时钟信号(CLK1_L，CLK3_L)和传输时钟信号(CLK2_L，CLK4_L)后进行信号增强处理，输出充电时钟信号(CLK1，CLK3)和传输时钟信号(CLK2，CLK4)至电荷泵单元16。其中，经交叠整形单元12输出地充电时钟信号(CLK1_ L，CLK3_L)和传输时钟信号(CLK2_L，CLK4_L)的信号电流较低，而经时钟驱动装置14处理后输出的充电时钟信号(CLK1，CLK3)和传输时钟信号(CLK2，CLK4)的电流较高。在上述实施例中，由于用于控制时钟驱动装置14的电源电压VDD的电压值较低 (1.08V至1.98V)，提供充电电荷和传输电荷的能力就偏弱，相对而言，充电效率和传输效率也就较低。另外，由于时钟驱动装置14用于驱动两类时钟信号(第一类型时钟信号和第二类型时钟信号)，造成功耗较大，因此需向时钟驱动装置14提供较大电流，但现有的电源电压VDD无法满足要求。图3显示了现有技术中电荷泵系统在另一个实施例中的示意图。如图3所示，与图2类似，所述电荷泵系统包括晶振单元20、交叠整形单元22、时钟驱动装置M和电荷泵单元沈。特别地，图3中的所述电荷泵系统还包括电源稳压单元25，用于将初始电源电压 VDDQ经调整后输出电源电压VDDQ_R，提供给时钟驱动装置M。图3所示的电荷泵系统中的电源电压VDDQ_R相比较于图2所示的电荷泵系统中的电源电压VDD具有更大的电压值，能提供更大的电流。但，由于时钟驱动装置M仍用于驱动两类时钟信号(第一类型时钟信号和第二类型时钟信号)，不可避免地还会造成功耗较大，因此电源稳压单元25需向时钟驱动装置 24提供较大电流，这通常需要电源稳压单元25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电源稳压单元25，这会造成电源稳压单元25的尺寸较大。同时，由于钟驱动装置M会大量抽取电源稳压单元25的电流，电源稳压单元25 所输出的第三电压VDDQ_R会有所下降，这会造成时钟驱动装置M输出的时钟高电平降低， 会影响电荷泵系统中电荷传输的效率；充电时钟较低，则会造成充电时钟高电平低于NMOS 管的开关电压，使电荷泵系统无法正常工作。
发明内容
本发明解决的问题是现有电荷泵系统中充电效率和传输效率低下的问题。为解决上述问题，本发明提供一种电荷泵系统，包括电荷泵单元；与所述电荷泵单元连接的时钟驱动装置，所述时钟驱动装置具有由第一电源电压控制的第一时钟驱动单元，增强所获得的第一类型时钟信号的电流并输出至所述电荷泵单元；由第二电源电压控制的第二时钟驱动单元，增强所获得的第二类型时钟信号的电流并输出至所述电荷泵单元；电源稳压单元，用于调整第二电源电压，以获得第一电源电压。可选地，所述电荷泵系统还包括受第三电源电压控制的晶振单元，产生初始时钟信号；与所述晶振单元连接的交叠整形单元，用于对所述晶振单元产生的初始时钟信号进行交叠整形，输出第一类型时钟信号至所述第一时钟驱动单元以及输出第二类型时钟信号至所述第二时钟驱动单元。可选地，所述第一类型时钟信号为充电时钟信号，所述第二类型时钟信号为传输时钟信号。可选地，所述第一时钟驱动单元输出的第一类型时钟信号为两相充电时钟信号， 所述第二时钟驱动单元输出的第二类型时钟信号为两相传输时钟信号。可选地，所述第一电源电压的电压值范围为2. 5伏至3. 6伏，所述第二电源电压的电压值范围为2. 5伏至5. 5伏。本发明另一方明还提供了一种包括上述电荷泵系统的存储器。与现有技术相比，本发明具有以下优点将用于输出第一类型时钟信号(即充电时钟信号)的第一时钟驱动单元和用于输出第二类型时钟信号(即传输时钟信号)的第二时钟驱动单元分立设置，其中第一时钟驱动单元由第一电源电压控制，减少了电流负载，可以提高充电效率；第二时钟驱动单元由第二电源电压控制，由于第二电源电压较高，可以提高传输效率。
图1，显示了现有技术中电荷泵系统的电路原理图2显示了现有技术中电荷泵系统在一个实施例中的示意图；图3显示了现有技术中电荷泵系统在另一个实施例中的示意图；图4显示了本发明电荷泵系统一实施方式中的示意图；图5显示了本发明提供一种电荷泵系统在一个实施例中的示意图。
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系统中，是利用受同一个电源电压控制的同一个时钟驱动装置来产生充电时钟信号和传输时钟信号的，会造成充电效率和/或传输效率的降低。针对上述问题，本发明提供一种电荷泵系统。参考图4，显示了本发明电荷泵系统一实施方式中的示意图。如图4所示，所述电荷泵系统包括电荷泵单元36和与所述电荷泵单元连接的时钟驱动装置，所述时钟驱动装置包括第一时钟驱动单元341和第二时钟驱动单元342，其中， 第一时钟驱动单元341受第一电源电压控制，用于进行信号增强处理后输出第一类型时钟信号；第二时钟驱动单元342受第二电源电压控制，用于进行信号增强处理后输出第二类型时钟信号。另外，在实际应用中，所述第一电源电压是由电源稳压单元35将所述第二电源电压进行调整后产生的。与现有技术中利用受同一个电源电压控制的同一个时钟驱动装置来产生充电时钟信号和传输时钟信号的电荷泵系统相比，本发明提供的电荷泵系统，将用于输出第一类型时钟信号(即充电时钟信号)的第一时钟驱动单元和用于输出第二类型时钟信号(即传输时钟信号)的第二时钟驱动单元分立设置，其中第一时钟驱动单元由第一电源电压专用控制，能相对降低负载电流，可以提高充电效率；第二时钟驱动单元由第二电源电压专用控制，由于第二电源电压较高，可以提高传输效率。图5显示本发明提供一种电荷泵系统在一个实施例中的示意图。如图5所示，本实施例中，所述电荷泵系统包括晶振单元30、交叠整形单元32、第一时钟驱动单元341、第二时钟驱动单元342、电源稳压单元35和电荷泵单元36。晶振单元30，受电源电压VDD控制，产生初始时钟信号CLK。在本实施例中，所述电源电压VDD的电压值范围为1. 08伏至1. 98伏，下述类同，不再赘述。交叠整形单元32，与晶振单元30相连接，受电源电压VDD控制，用于对晶振单元 30产生的初始时钟信号CLK进行交叠整形，输出充电时钟信号CLK1_L、CLK3_L至第一时钟驱动单元341以及输出传输时钟信号CLK2_L、CLK4_L至第二时钟驱动单元342，其中，充电时钟信号CLK1_L、CLK3_L的占空比和传输时钟信号CLK2_L、CLK4_L的占空比不相同。充电时钟信号CLK1_L和传输时钟信号CLK2_L为两相非重叠的时钟信号，充电时钟信号CLK3_L 和传输时钟信号CLK4_L为两相非重叠的时钟信号。在这里，所谓的两相非重叠的时钟信号具体指所述两个时钟信号的相位不产生重叠。第一时钟驱动单元341，受电源电压VDDQ_R控制，用于在接收交叠整形单元32的充电时钟信号CLK1_L、0^3立后对其进行信号增强处理后输出具有更大电流值的充电时钟信号CLKl、CLK3。在本发明中，所述电源电压VDDQ_R是利用电源稳压单元35将电源电压VDDQ进行稳压处理后产生的，所述电源电压VDDQ_R的纹波较小，其保持了电源电压VDDQ 的高电压值，同时还具有良好的稳定性，因此使得第一时钟驱动单元341所提供的充电时钟信号CLK1、CLK3的电压较高。同时，在本发明中，第一时钟驱动单元341专用于提供电荷泵单元36的充电时钟信号。这样，由电源电压VDDQ_R控制的第一时钟驱动单元341的负载电流就可减小，充电时钟信号CLK1、CLK3能得到更大的电流，能为电荷泵单元36中的例如电容充入更多的电荷，相应提高充电效率。一般，电源电压VDDQ的电压值范围为2. 5伏至5. 5伏，而经稳压处理后的电源电压VDDQ_R为2. 5伏至3. 6伏。第二时钟驱动单元342，受电源电压VDDQ控制，用于在接收交叠整形单元32的传输时钟信号CLK2_L、CLK4_L后对其进行信号增强处理后输出传输具有更大电流值的传输时钟信号CLK2、CLK4。在本发明中，第二时钟驱动单元342专用于提供电荷泵单元36的传输时钟信号。这样，由电源电压VDDQ控制的第二时钟驱动单元342的负载电流就可减小， 传输时钟信号CLK2、CLK4能得到更大的电流，能更好地导通电荷泵单元36中的开关(例如 NMOS管)，相应提高传输效率。电荷泵单元36，用于根据第一时钟驱动单元341提供的充电时钟信号CLK1、CLK3 和第二时钟驱动单元342提供的传输时钟信号CLK2、CLK4，提供的驱动信号提升电压，输出比初始的电源电压VDD要高得多的目标电压。所述目标电压在存储器中可以例如为编程电压或擦除电压。时钟振荡电路产生时钟信号CLK1、CLK2、CLK3、CLK4，所述各时钟的幅度一般与电源电压VDD相等。具体来讲，并同时参考图1，以传输时钟信号CLK2、CLK4分别作为图1中控制第一开关Kl和第二开关K2的传输时钟，以充电时钟信号CLK1、CLK3分别作为图1中对第一电容Cl、第二电容C2的充电时钟。电荷泵单元工作时，当传输时钟信号CLK2为高电平时，第一开关Kl导通；当充电时钟信号CLKl为低电平时，电源Vin通过导通的第一开关Kl对第一电容Cl充电，充电结束后，第一电容Cl的上极板电压为Vin;而当充电时钟信号CLKl为高电平时，第一电容Cl 的下极板电压为V，由于电容具有两极电压差不可突变的性质，此时第一电容Cl的上极板电压跳变为V+Vin。之后，传输时钟信号CLK4为高电平时，第二开关K2导通；当充电时钟信号CLK3为低电平时，第一电容Cl上的上极板电压V+Vin通过导通的第二开关K2对第二电容C2充电，充电结束后，第二电容C2的上极板电压为V+Vin ；而当充电时钟信号CLK3为高电平时，第二电容C2的下极板电压为V，由于电容具有两极电压差不可突变的性质，此时第二电容C2的上极板电压跳变为2V+Vin。这样，电荷就从左边传到了右边，随着电荷泵级数的增加，电荷就源源不断地从电源转移到输出端，从而得到具有高电压值的输出电压Vout。本发明还提供了一种存储器，所述存储器包括有如上所述的电荷泵系统，所述电荷泵系统包括电荷泵单元和与所述电荷泵单元连接的时钟驱动装置，所述时钟驱动装置包括由第一电源电压控制的第一时钟驱动单元和由第二电源电压控制的第二时钟驱动单元。由于在本发明中，将所述第一时钟驱动单元和所述第二时钟驱动单元分立设置，能提高充电效率和传输效率，增强存储器的存储性能。 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
1.一种电荷泵系统，其特征在于，包括电荷泵单元；与所述电荷泵单元连接的时钟驱动装置，所述时钟驱动装置具有由第一电源电压控制的第一时钟驱动单元，增强所获得的第一类型时钟信号的电流并输出至所述电荷泵单元；由第二电源电压控制的第二时钟驱动单元，增强所获得的第二类型时钟信号的电流并输出至所述电荷泵单元；电源稳压单元，用于调整第二电源电压，以获得第一电源电压。
2.如权利要求1所述的电荷泵系统，其特征在于，还包括受第三电源电压控制的晶振单元，产生初始时钟信号；与所述晶振单元连接的交叠整形单元，用于对所述晶振单元产生的初始时钟信号进行交叠整形，输出第一类型时钟信号至所述第一时钟驱动单元以及输出第二类型时钟信号至所述第二时钟驱动单元。
3.如权利要求1所述的电荷泵系统，其特征在于，所述第一类型时钟信号为充电时钟信号，所述第二类型时钟信号为传输时钟信号。
4.如权利要求3所述的电荷泵系统，其特征在于，所述第一时钟驱动单元输出的第一类型时钟信号为两相充电时钟信号，所述第二时钟驱动单元输出的第二类型时钟信号为两相传输时钟信号。
5.如权利要求1所述的电荷泵系统，其特征在于，所述第一电源电压的电压值范围为 2. 5伏至3. 6伏，所述第二电源电压的电压值范围为2. 5伏至5. 5伏。
6.一种包括如权利要求1至5中任一项所述的电荷泵系统的存储器。
全文摘要
一种电荷泵系统及存储器，所述电荷泵系统包括电荷泵单元；与所述电荷泵单元连接的时钟驱动装置，所述时钟驱动装置具有由第一电源电压控制的第一时钟驱动单元，增强所获得的第一类型时钟信号的电流并输出至所述电荷泵单元；由第二电源电压控制的第二时钟驱动单元，增强所获得的第二类型时钟信号的电流并输出至所述电荷泵单元；电源稳压单元，用于调整第二电源电压，以获得第一电源电压。相比于现有技术，本发明通过将第一时钟驱动单元和第二时钟驱动单元分立设置并分别提供不同的电源电压，提高充电效率和传输效率。
文档编号H02M3/07GK102280997SQ20101020396
公开日2011年12月14日 申请日期2010年6月9日 优先权日2010年6月9日
发明者杨光军 申请人:上海宏力半导体制造有限公司