保持电荷泵抽效率的高压生成电路制造技术

公开了一种高压生成电路。在该高压生成电路中，由多个泵电路对提升节点预充电和提升，然后将提升节点放电到输出端。对于提升节点处的电压小于电源电压的情况，提升节点处的电压被推举到电源电压。对于提升节点处的电源大于电源电压的情况，防止在提升节点和电源电压之间形成电流通路，从而保持提升节点处的电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及半导体集成电路，更具体地，涉及保持电荷泵抽(pumping)效率的高压生成电路。
技术介绍
高密度动态随机存取存储器(DRAM)通常工作在低电源电压1.5V或1.8V。不幸的是，低电源电压倾向于导致DRAM电路性能低下。例如，低电源电压通常导致读出放大器运行缓慢以及位线预充电(precharge)缓慢。为解决这些以及其他的问题，DRAM通常为字线、位线或者读出放大器提供3.0V或者更高的提升电压(boosted voltage)。通常通过使用高压生成电路提升DRAM的低电源电压来提供提升电压。例如，在美国专利No.6,414,882中公开了提供提升电压的高压生成电路。图1图示了传统的高压生成电路。参考图1，高压生成电路500包括泵电路504a和504b。泵电路504a和504b以合作方式运行，从而在任何给定时刻由泵电路504a或504b中的仅一个驱动电荷泵电路500的输出节点VCCP。泵电路504a和504b耦合起来，使得无论何时由泵电路504b驱动输出节点VCCP，泵电路504b中提升节点(boost node)522b处的过量的电荷就被释放到泵电路504a中的提升节点522a中。结果，保存了高压生成电路500中的电荷，因而，维持了高压生成电路500的输出电流，从而降低了功率消耗。由具有电源电压VCC的电源对提升节点522a和522b预充电。图2是图示了图1中所示的高压生成电路的操作的波形时序图。参考图2，在时刻t2到t3之间，信号P2B2使预充电晶体管524a导通，从而将提升节点522a预充电到电源电压VCC。在时刻t2到t3之间，经由预充电晶体管524a在提升节点522a和电源电压VCC之间形成电流通路。对于提升节点522a处的电压大于电源电压VCC的情况，提升节点522a处的电压下降到电源电压VCC，如图2中的实线P1A所示。降低提升节点522a处的电压降低了高压生成电路500中的电荷泵抽效率。因此，存在开发保持电荷泵抽效率的高压生成电路的需要。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高压生成电路，该高压生成电路能够在高电源电压和低电源电压提高电荷泵抽效率。根据本专利技术一个方面，提供了一种高压生成电路。该高压生成电路包括第一到第三泵电路(pump circuit)和第一到第四开关。第一泵电路响应于第一预充电信号将第一提升节点预充电到电源电压，并且响应于第一泵信号提升第一提升节点。第二泵电路响应于第一预充电信号将第二提升节点预充电到电源电压，响应于第一泵信号提升第二提升节点，响应于第二预充电信号对第三提升节点预充电，并且响应于第二泵信号提升第三提升节点。第三泵电路响应于第三泵信号提升第四提升节点。第一开关响应于第一开关信号将第二提升节点连接到第三提升节点。第二开关响应于第一开关信号，将第一提升节点连接到第四提升节点。第三开关响应于第二开关信号，将第三提升节点连接到第四提升节点。第四开关响应于第三开关信号，将第四提升节点连接到输出端，由此在输出端提供高压。第一泵电路优选地包括第一到第四晶体管和第一和第二电容器。第一晶体管以二极管形式连接在提供电源电压的电源和第一提升节点之间。第一电容器提升第一预充电信号。第二晶体管以二极管形式连接在电源和第一电容器之间。第三晶体管连接在电源和第一电容器之间，并且具有栅极。第四晶体管连接在电源和第一提升节点之间。第四晶体管具有连接到第一电容器的栅极。第二电容器提升第一泵信号，由此提升第一提升节点。第二泵电路优选地包括第一到第六晶体管和第一到第三电容器。第一晶体管以二极管形式连接在电源和第二提升节点之间。第一电容器提升第一泵信号，由此提升第二提升节点。第二晶体管连接在电源和第二提升节点之间。第二晶体管具有接收提升后的第一预充电信号的栅极。第三晶体管以二极管形式连接在电源和第三提升节点之间。第二电容器提升第二预充电信号。第四晶体管以二极管形式连接在电源和第二电容器之间。第五晶体管连接在电源和第二电容器之间。第五晶体管具有连接到第三提升节点的栅极。第六晶体管连接在电源和第三提升节点之间。第六晶体管具有连接到第二电容器的栅极。第三电容器提升第二泵信号，由此提升第三提升节点。第三泵电路优选地包括第一到第三晶体管和第一和第二电容器。第一晶体管以二极管形式连接在电源和第四提升节点之间。第一电容器提升第三预充电信号。第二晶体管以二极管形式连接在电源和第一电容器的输出之间。第三晶体管连接在电源和第一电容器之间。第三晶体管具有连接到第四提升节点的栅极。第二电容器提升第三泵信号，由此提升第四提升节点。第一开关优选地包括第一到第三晶体管和电容器。电容器提升第一开关信号。第一晶体管以二极管形式连接在电源和电容器之间。第二晶体管连接在电源和电容器之间。该第二晶体管具有连接到提升后的第一预充电信号的栅极。第三晶体管连接在第二提升节点和第三提升节点之间，该第三晶体管具有连接到电容器的栅极。第二开关优选地包括第一到第三晶体管和电容器。电容器提升第一开关信号。第一晶体管以二极管形式连接在电源和电容器之间。第二晶体管连接在电源和所述电容器之间。第二晶体管具有连接到提升后的第一预充电信号的栅极。第三晶体管连接在第一提升节点和第四提升节点之间，第三晶体管具有连接到所述电容器的栅极。第三开关优选地包括第一到第三晶体管和电容器。电容器提升第二开关信号。第一晶体管以二极管形式连接在电源和电容器之间。第二晶体管连接在电源和电容器之间。第二晶体管具有连接到提升后的第二预充电信号的栅极。第三晶体管连接在第三提升节点和第四提升节点之间。第三晶体管具有连接到所述电容器的栅极。第四开关优选地包括第一到第四晶体管和电容器。第一晶体管以二极管形式连接在电源和电容器之间。第二晶体管连接在电源和电容器之间。第二晶体管具有连接到提升后的第三预充电信号的栅极。第三晶体管连接在电容器和第四提升节点之间。第三晶体管具有连接到提升后的第三预充电信号的栅极。第四晶体管连接在第四提升节点和输出端之间。第四晶体管具有连接到电容器的栅极。第三泵电路典型地包括保持器，保持器在电源和第四提升节点之间，用来防止第四提升节点漂移。保持器通常包括电容器或长度大于宽度的晶体管。第三泵电路通常包括电荷泵抽单元，电荷泵抽单元包括电荷补偿器。电荷补偿器典型地包括第一到第四电阻器、第一和第二比较器和晶体管。第一电阻器具有第一端和第二端，其中第一端连接到提供电源电压的电源。第二电阻器具有第一端和第二端，其中第一端连接到输出端。第一比较器具有第一输入、第二输入和输出，其中第一输入连接到第一电阻器的第二端，第二输入连接到第二电阻器的第二端。第三电阻器连接在第一电阻器的第二端和第一比较器的输出之间。第四电阻器连接在第二电阻器的第二端和地之间。第二比较器具有第一输入和第二输入，其中第一输入连接到第一比较器的输出，第二输入连接到第四提升节点。晶体管连接在输出端和第四提升节点之间，并且晶体管具有连接到第二比较器的输出的栅极。据此，根据本专利技术的高压生成电路能够在电源电压小于节点处的电压时，通过隔绝电源电压和该节点之间的电流通路来保存泵抽到该节点的电荷，由此维持高压生成电路的泵抽效率。由于在预充电期间维持了节点处的电压，所以也维持了后继期间的泵抽效率。附图说明附示了本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压生成电路，包括：第一泵电路，用于响应于第一预充电信号将第一提升节点预充电到电源电压，并且响应于第一泵信号提升第一提升节点；第二泵电路，用于响应于第一预充电信号将第二提升节点预充电到电源电压，响应于第一泵信号提升第二提升节点，响应于第二预充电信号对第三提升节点预充电，并且响应于第二泵信号提升第三提升节点；第三泵电路，用于响应于第三泵信号提升第四提升节点；第一开关，用于响应于第一开关信号将第二提升节点连接到第三提升节点；第二开关，用于响应于第一开关信号将第一提升节点连接到第四提升节点；第三开关，用于响应于第二开关信号将第三提升节点连接到第四提升节点；以及　第四开关，用于响应于第三开关信号将第四提升节点连接到输出端，由此在输出端提供高电压。

【技术特征摘要】
KR 2004-4-12 24893/04;KR 2004-5-27 37688/041.一种高压生成电路，包括第一泵电路，用于响应于第一预充电信号将第一提升节点预充电到电源电压，并且响应于第一泵信号提升第一提升节点；第二泵电路，用于响应于第一预充电信号将第二提升节点预充电到电源电压，响应于第一泵信号提升第二提升节点，响应于第二预充电信号对第三提升节点预充电，并且响应于第二泵信号提升第三提升节点；第三泵电路，用于响应于第三泵信号提升第四提升节点；第一开关，用于响应于第一开关信号将第二提升节点连接到第三提升节点；第二开关，用于响应于第一开关信号将第一提升节点连接到第四提升节点；第三开关，用于响应于第二开关信号将第三提升节点连接到第四提升节点；以及第四开关，用于响应于第三开关信号将第四提升节点连接到输出端，由此在输出端提供高电压。2.如权利要求1所述的高压生成电路，其中所述第一泵电路包括第一晶体管，其以二极管形式连接在提供电源电压的电源和第一提升节点之间；第一电容器，用于提升第一预充电信号；第二晶体管，其以二极管形式连接在电源和第一电容器之间；第三晶体管，其连接在电源和第一电容器之间，并且具有栅极；第四晶体管，其连接在电源和第一提升节点之间，并且具有连接到第一电容器的栅极；以及第二电容器，用于提升第一泵信号，由此提升第一提升节点。3.如权利要求1所述的高压生成电路，其中所述第二泵电路包括第一晶体管，其以二极管形式连接在提供电源电压的电源和第二提升节点之间；第一电容器，用于提升第一泵信号，由此提升第二提升节点；第二晶体管，其连接在电源和第二提升节点之间，并且具有接收提升后的第一预充电信号的栅极；第三晶体管，其以二极管形式连接在电源和第三提升节点之间；第二电容器，用于提升第二预充电信号；第四晶体管，其以二极管形式连接在电源和第二电容器之间；第五晶体管，其连接在电源和第二电容器之间，并且具有连接到第三提升节点的栅极；第六晶体管，其连接在电源和第三提升节点之间，并且具有连接到第二电容器的栅极；以及第三电容器，用于提升第二泵信号，由此提升第三提升节点。4.如权利要求1所述的高压生成电路，其中所述第三泵电路包括第一晶体管，其以二极管形式连接在提供电源电压的电源和第四提升节点之间；第一电容器，用于提升第三预充电信号；第二晶体管，其以二极管形式连接在电源和第一电容器之间；第三晶体管，其连接在电源和第一电容器之间，并且具有连接到第四提升节点的栅极；以及第二电容器，用于提升第三泵信号，由此提升第四提升节点。5.如权利要求1所述的高压生成电路，其中所述第一开关包括电容器，用于提升第一开关信号；第一晶体管，其以二极管形式连接在提供电源电压的电源和所述电容器之间；第二晶体管，其连接在电源和所述电容器之间，并且具有连接到提升后的第一预充电信号的栅极；以及第三晶体管，其连接在第二提升节点和第三提升节点之间，并且具有连接到所述电容器的栅极。6.如权利要求1所述的高压生成电路，其中所述第二开关包括电容器，用于提升第一开关信号；第一晶体管，其以二极管形式连接在提供电源电压的电源和所述电容器之间；第二晶体管，其连接在电源和所述电容器之间，并且具有连接到提升后的第一预充电信号的栅极；以及第三晶体管，其连接在第一提升节点和第四提升节点之间，并且具有连接到所述电容器的栅极。7.如权利要求1所述的高压生成电路，其中所述第三开关包括电容器，用于提升第二开关信号；第一晶体管，其以二极管形式连接在提供电源电压的电源和所述电容器之间；第二晶体管，其连接在电源和所述电容器之间，并且具有连接到提升后的第二预充电信号的栅极；以及第三晶体管，其连接在第三提升节点和第四提升节点之间，并且具有连接到所述电容器的栅极。8.如权利要求1所述的高压生成电路，其中所述第四开关包括电容器，用于提升第三开关信号；第一晶体管，其以二极管形式连接在提供电源电压的电源和所述电容器之间；第二晶体管，其连接在电源和所述电容器之间，并且具有连接到提升后的第三预充电信号的栅极；第三晶体管，其连接在所述电容器和第四提升节点之间，并且具有连接到提升后的第三预充电信号的栅极；以及第四晶体管，其连接在第四提升节点和输出端之间，并且具有连接到所述电容器的栅极。9.一种高压生成电路，包括第一泵电路，用于响应于第一预充电信号将第一提升节点预充电到电源电压，并且响应于第一泵信号提升第一提升节点；第二泵电路，用于响应于第一预充电信号将第二提升节点预充电到电源电压，响应于第一泵信号提升第二提升节点，响应于第二预充电信号对第三提升节点预充电，并且响应于第二泵信号提升第三提升节点；第三泵电路，用于响应于第三泵信号提升第四提升节点，并且该第三泵电路包括连接在提供电源电压的电源和第四提升节点之间的保持器；第一开关，用于响应于第一开关信号将第二提升节点连接到第三提升节点；第二开关，用于响应于第一开关信号将第一提升节点连接到第四提升节点；第三开关，用于响应于第二开关信号将第三提升节点连接到第四提升节点；以及第四开关，用于响应于第三开关信号将第四提升节点连接到输出端，由此在输出端提供高电压。10.如权利要求9所述的高压生成电路，其中所述保持器包括电容器。11.如权利要求9所述的高压生成电路，其中所述保持器包括具有长度和宽度的晶体管，其中所述长度大于所述宽度。12.如权利要求9所述的高压生成电路，其中所述第一泵电路包括第一晶体管，其以二极管形式连接在电源和第一提升节点之间；第一电容器，用于提升第一预充电信号；第二晶体管，其以二极管形式连接在电源和第一电容器之间；第三晶体管，其连接在电源和第一电容器之间；第四晶体管，其连接在电源和第一提升节点之间，并且具有连接到第一电容器的栅极；以及第二电容器，用于提升第一泵信号，由此提升第一提升节点。13.如权利要求9所述的高压生成电路，其中所述第二泵电路包括第一晶体管，其以二极管形式连接在电源和第二提升节点之间；第一电容器，用于提升第一泵信号，由此提升第二提升节点；第二晶体管，其连接在电源和第二提升节点之间，并且具有接收提升后的第一预充电信号的栅极；第三晶体管，其以二极管形式连接在电源和第三提升节点之间；第二电容器，用于提升第二预充电信号；第四晶体管，其以二极管形式连接在电源和第二电容器之间；第五晶体管，其连接在电源和第二电容器之间，并且具有连接到第三提升节点的栅极；第六晶体管，其连接在电源和第三提升节点之间，并且具有连接到第二电容器的栅极；以及第三电容器，用于提升第二泵信号，由此提升第三提升节点。14.如权利要求9所述的高压生成电路，其中所述第三泵电路包括第一晶体管，其以二极管形式连接在电源和第四提升节点之间；第一电容器，用于提升第三预充电信号；第二晶体管，其以二极管形式连接在电源和第一电容器之间；第三晶体管，其连接在电源和第一电容器之间，并且具有连接到第四提升节点的栅极；以及第二电容器，用于提升第三泵信号，由此提升第四提升节点。15.如权利要求9所述的高压生成电路，其中所述第一开关包括电容器，用于提升第一开关信号；第一晶体管，其以二极管形式连接在电源和所述电容器之间；第二晶体管，其连接在电源和所述电容器之间，并且具有连接到提升后的第一预充电信号的栅极；以及第三晶体管，其连接在第二提升节点和第三提升节点之间，并且具有连接到所述电容器的栅极。16.如权利要求9所述的高压生成电路，其中所述第二开关包括电容器，用于提升第一开关信号；第一晶体管，其以二极管形式连接在电源和所述电容器之间；第二晶体管，其连接在电源和所述电容器之间，并且具有连接到提升后的第一预充电信号的栅极；以及第三晶体管，其连接在第一提升节点和第四提升节点之间，并且具有连接到所述电容器的栅极。17.如权利要求9所述的高压生成电路，其中所述第三开关包括电容器，用于提升第二开关信号；第一晶体管，其以二极管形式连接在电源和所述电容器之间；第二晶体管，其连接在电源和所述电容器之间，并且具有连接到提升后的第二预充电信号的栅极；以及第三晶体管，其连接在第三提升节点和第四提升节点之间，并且具有连接到所述电容器的栅极。18.如权利要求9所述的高压生成电路，其中所述第四开关包括电容器，用于提升第三开关信号；第一晶体管，其以二极管形式连接在电源和所述电容器之间；第二晶体管，其连接在电源和所述电容器之间，并且具有连接到提升后的第三预充电信号的栅极；第三晶体管，其连接在所述电容器和第四提升节点之间，并且具有连接到提升后的第三预充电信号的栅极；以及第四晶体管，其连接在第四提升节点和输出端之间，并且具有连接到所述电容器的栅极。19.一种高压生成电路，包括第一泵电路，用于响应于第一预充电信号将第一提升节点预充电到电源电压，并且响应于第一泵信号提升第一提升节点；第二泵电路，用于响应于第一预充电信号将第二提升节点预充电到电源电压，响应于第一泵信号提升第二提升节点，响应于第二预充电信号对第三提升节点预充电，并且响应于第二泵信号提升第三提升节点；第三泵电路，用于选择性地响应于预充电控制信号对第四提升节点预充电，和响应于第三泵信号提升第四提升节点；第一开关，用于响应于第一开关信号将第二提升节点连接到第三提升节点；第二开关，用于响应于第一开关信号将第一提升节点连接到第四提升节点；第三开关，用于响应于第二开关信号将第三提升节点连接到第四提升节点；以及第四开关，用于响应于第三开关信号将第四提升节点连接到输出端，由此在输出端提供高电压。20.如权利要求19所述的高压生成电路，其中由控制器生成所述预充电控制信号，所述控制器包括比较器，用于响应于第三预充电信号比较电源电压和第四提升节点处的电压，所述比较器具有输出；第一晶体管，其连接在控制器节点和地之间，并且具有接收第三预充电信号的栅极；第二晶体管，其连接在提供电源电压的电源和控制器节点之间，并且具有连接到比较器的输出的栅极；延迟器，用于接收第三预充电信号，并且使该第三预充电信号延迟预定的时间段；触发器，用于响应于延时后的预充电信号锁存控制器节点处的信号，所述触发器具有输出；逻辑门，用于接收所述触发器的输出和第三预充电信号；电容器，用于提升所述逻辑门的输出；以及第三晶体管，其连接在电源和第四提升节点之间，并且具有连接到所述电容器的栅极。21.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：鞠廷勋，金正锡，金大焕，李中和，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]