專利名稱：電荷泵電路和非易失性存儲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電荷泵(chargepump)電路。
背景技術(shù)：
對現(xiàn)有的電荷泵電路進(jìn)行說明。圖3是示出三級電荷泵電路的圖。 現(xiàn)有的電荷泵電路具有串聯(lián)連接的二極管D01 D04、電容器C01 C03、輸出電容器COL、時鐘驅(qū)動器201和輸出負(fù)載202。
將電源電壓VDD作為輸入電壓輸入到二極管D01的陽極。時鐘驅(qū) 動器201將所輸入的時鐘脈沖CLK和CLKX轉(zhuǎn)換為基于電源電壓VDD 的電壓振幅的時鐘脈沖CLK2和CLKX2并輸出。時鐘脈沖CLK和CLKX、 以及CLK2和CLKX2的相位分別相反。時鐘脈沖CLK2被提供給電容器 C01和電容器C03。時鐘脈沖CLKX2被提供給電容器C02。被升高的電 壓從二極管D04的陰極輸出，蓄積到輸出電容器COL中。
下面說明現(xiàn)有的電荷泵電路的升壓動作。
輸入到二極管DOl的陽極的電源電壓VDD，通過二極管DOl而降 低，在連接點(diǎn)AA成為電壓(VDD—Vf)。首先，當(dāng)時鐘脈沖CLK2的電 壓為接地電壓時，基于連接點(diǎn)AA的電壓(VDD—Vf)的電荷被蓄積在 電容器C01中。接著，當(dāng)時鐘脈沖CLK2的電壓為VDD時，連接點(diǎn)AA 的電壓上升為(2VDD—Vf)。此時，時鐘脈沖CLKX2的電壓為接地電 壓。因此，連接點(diǎn)BB的電壓成為，連接點(diǎn)AA的電壓(2VDD—Vf)通 過二極管D02而降低后的電壓(2VDD—2Vf)。
當(dāng)時鐘脈沖CLK2和CLKX2反轉(zhuǎn)時，通過與上述同樣的升壓動作， 連接點(diǎn)BB的電壓成為(3VDD—2Vf)。進(jìn)而，重復(fù)該動作，連接點(diǎn)CC 的電壓成為(4VDD—3Vf)。
該連接點(diǎn)CC的電壓(4VDD—3Vf)通過二極管D04而降低，在輸
出端子DD成為升壓電壓(4VDD—4Vf)。
通過重復(fù)進(jìn)行上述這種一連串的升壓動作，進(jìn)行電源電壓VDD的升 壓(例如參照專利文獻(xiàn)l)。
專利文獻(xiàn)1日本特開2002-233134號公報
但是，各二極管具有溫度特性，所以，當(dāng)溫度升高時，在各二極管 上產(chǎn)生的順向電壓Vf降低，當(dāng)溫度降低時，順向電壓Vf升高。由此， 當(dāng)溫度變動時，電荷泵電路的輸出電壓即升壓電壓(4VDD—4Vf)也變動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的，提供即使溫度變動，輸出電壓即 升壓電壓也難以變動的電荷泵電路。
為了解決上述課題，本發(fā)明的電荷泵電路構(gòu)成為，通過校正用電荷 發(fā)送元件產(chǎn)生與通過電荷發(fā)送元件降低的電壓相同的電壓，并將其加到 電荷泵電路的輸入電壓中，并且，將升壓用的時鐘脈沖的電壓振幅作為 基于該輸入電壓的振幅。
在本發(fā)明的電荷泵電路中，構(gòu)成為上述電路結(jié)構(gòu)，所以，電荷泵電 路的輸出電壓不包含由于電荷發(fā)送元件而使電壓降低部分的電壓。因此， 具有如下效果電荷發(fā)送元件的溫度特性不影響電荷泵電路的輸出電壓。


圖1是示出本發(fā)明的電荷泵電路的圖。
圖2是示出本發(fā)明的電荷泵電路的升壓動作的圖。
圖3是示出現(xiàn)有的電荷泵電路的圖。
符號說明
10:輸入電壓生成電路；11:緩沖放大器；lla:電壓跟隨器 (VOltage-follower); 12:恒壓電路；13:恒流源；14:電源端子；15: 接地端子；20:升壓電路；21:時鐘驅(qū)動器；22:輸出負(fù)載；Dl:校正 用二極管；D2 D5: 二極管；C1 C3:電容器；CL:輸出電容器。
具體實(shí)施例方式
下面，參照

本發(fā)明的電荷泵電路。 圖1是本發(fā)明的電荷泵電路的電路圖。
本發(fā)明的電荷泵電路具有輸入電壓生成電路10和升壓電路20。輸
入電壓生成電路10具有緩沖放大器11、恒壓電路12、恒流源13、電源 端子14、接地端子15和校正用二極管D1。緩沖放大器11是單倍放大電 路，例如由電壓跟隨器lla構(gòu)成。升壓電路20具有時鐘驅(qū)動器21、輸 出負(fù)載22、 二極管D2 D5、電容器C1 C3和輸出電容器CL。
在輸入電壓生成電路10中，在電源端子14上連接有恒流源13的一 端，在恒流源13的另一端連接有校正用二極管D1的陽極(連接點(diǎn)E)， 在校正用二極管Dl的陰極連接有恒壓電路12的一端，在恒壓電路12的 另一端連接有接地端子15。連接點(diǎn)E連接在電壓跟隨器lla的非反轉(zhuǎn)輸 入端子上，電壓跟隨器lla的輸出端子連接在電壓跟隨器lla的反轉(zhuǎn)輸入 端子上。恒壓電路12例如使用帶隙基準(zhǔn)電路(Band-gap reference circuit) 構(gòu)成，該帶隙基準(zhǔn)電路根據(jù)基于半導(dǎo)體元件的PN結(jié)的帶隙電壓生成恒定 電壓。
在升壓電路20中，在電壓跟隨器lla的輸出端子上連接有二極管 D2的陽極，在二極管D2的陰極(連接點(diǎn)A)上連接有二極管D3的陽 極，在二極管D3的陰極(連接點(diǎn)B)上連接有二極管D4的陽極，在二 極管D4的陰極(連接點(diǎn)C)上連接有二極管D5的陽極，在二極管D5 的陰極(輸出端子D)上連接有輸出電容器CL和輸出負(fù)載22。即，在 升壓電路20的輸入端子和輸出端子之間串聯(lián)連接有二極管D2 D5。在 時鐘驅(qū)動器21的電源端子上連接有電壓跟隨器lla的輸出端子。在連接 點(diǎn)A和時鐘驅(qū)動器21的第一輸出端子之間設(shè)有電容器Cl，在連接點(diǎn)C 和時鐘驅(qū)動器21的第一輸出端子之間設(shè)有電容器C3，在連接點(diǎn)B和時 鐘驅(qū)動器21的第二輸出端子之間設(shè)有電容器C2。 gp，由電容器C1和電 容器C3構(gòu)成的第一電容器組在二極管D2 D5的各連接點(diǎn)每隔一個設(shè)置 一個，由電容器C2構(gòu)成的第二電容器組設(shè)置在沒有設(shè)置第一電容器組的
二極管D2 D5的各連接點(diǎn)上。
這里，電荷泵電路通過升壓電路20的時鐘驅(qū)動器21所生成的時鐘 脈沖CLK2和CLKX2，使輸入電壓生成電路10根據(jù)電源電壓所生成的 輸入電壓VIN升壓。二極管D2 D5作為電荷發(fā)送元件和防止逆流元件 發(fā)揮功能。校正用二極管Dl和二極管D2 D5產(chǎn)生順向電壓Vf。校正 用二極管D1與二極管D2 D5形狀相同，在掩模布局上鄰近地配置。由 此，校正用二極管D1與二極管D2 D5的特性基本相同。
時鐘驅(qū)動器21將所輸入的時鐘脈沖CLK和CLKX轉(zhuǎn)換成基于電源 電壓(Vref+Vf)的電壓振幅的時鐘脈沖CLK2和CLKX2并輸出。時鐘 脈沖CLK和CLKX、以及CLK2和CLKX2的相位分別相反。時鐘脈沖 CLK2被提供給電容器C2和電容器C4。時鐘脈沖CLKX2被提供給電容 器C3。被升壓的電壓從二極管D5的陰極輸出，蓄積到輸出電容器CL 中。
接著，說明電荷泵電路的升壓動作。圖2是示出本發(fā)明的電荷泵電 路的升壓動作的圖。
恒流源13向校正用二極管Dl和恒壓電路12提供恒定電流。恒壓電 路12生成恒定電壓Vref，校正用二極管Dl產(chǎn)生順向電壓Vf。由此，連 接點(diǎn)E的電壓成為對恒定電壓Vref和在校正用二極管Dl產(chǎn)生的順向電 壓Vf相加后的電壓(Vref+Vf)。該電壓(Vref+Vf)經(jīng)由電壓跟隨器 11 a，作為對升壓電路20的輸入電壓VIN輸入到升壓電路20的輸入端子。 升壓電路20的輸入端子連接在二極管D2的陽極和時鐘驅(qū)動器21的電源 端子上。由此，時鐘驅(qū)動器21的時鐘脈沖的電壓振幅從接地電壓成為電 源電壓(Vref+Vf)。
輸入到二極管D2的陽極的輸入電壓(Vref+Vf)，通過二極管D2 而降低，在連接點(diǎn)A成為電壓(Vref)。首先，當(dāng)時鐘脈沖CLK2的電壓 為接地電壓時，基于連接點(diǎn)A的電壓(Vref)的電荷被蓄積在電容器C2 中。接著，當(dāng)時鐘脈沖CLK2的電壓為(Vref+Vf)時，連接點(diǎn)A的電 壓上升為(2Vref+Vf)。此時，時鐘脈沖CLKX2的電壓為接地電壓。因 此，連接點(diǎn)B的電壓成為，連接點(diǎn)A的電壓(2Vref+Vf)通過二極管
D3而降低后的電壓(2Vref)。
接著，當(dāng)時鐘脈沖CLK2的電壓為接地電壓、時鐘脈沖CLKX2的電 壓為(Vref+Vf)時，連接點(diǎn)B的電壓成為(3Vref+Vf)。由此，因?yàn)闀r 鐘脈沖CLK2的電壓為接地電壓，所以，連接點(diǎn)C的電壓成為(3Vref)。
進(jìn)而，當(dāng)時鐘脈沖CLK2的電壓為(Vref+Vf)時，連接點(diǎn)C的電 壓成為(4Vref+Vf)。由此，連接點(diǎn)D的電壓成為連接點(diǎn)C的電壓(4Vref +Vf)通過二極管D5而降低后的電壓(4Vref)。
通過重復(fù)進(jìn)行上述這種一連串的升壓動作，進(jìn)行恒定電壓Vref的提 升。然后，被提升的輸出電壓成為(4Vref)，不包含通過二極管D2 D5 而降低部分的電壓Vf。
通過使本發(fā)明的電荷泵電路為上述這種電路，被提升的輸出電壓不 包含二極管D2 D5的順向電壓Vf。因此，本發(fā)明的電荷泵電路的輸出
電壓不受二極管的溫度特性的影響，能夠獲得穩(wěn)定的升壓電壓。
進(jìn)而，對恒壓電路12的恒定電壓Vref進(jìn)行提升，所以，不依賴于 電源端子14的電源電壓。即，能夠獲得相對于電源電壓的變動也仍穩(wěn)定 的升壓電壓。
另外，使用二極管D2 D5作為電荷發(fā)送元件，但是，也可以代替 二極管D2 D5而使用MOS晶體管。此時，代替校正用二極管D1使用 校正用MOS晶體管。
并且，在輸入電壓生成電路10的輸出中，使用電壓跟隨器lla作為 緩沖放大器11，但是，只要是單倍放大的放大器即可，例如，也可以代 替電壓跟隨器lla而使用源極跟隨器(source-follower)。
并且，舉例說明了三級的電荷泵電路，但是，可知效果與級數(shù)無關(guān)。
這里，雖然沒有圖示，但是，對將上述的電荷泵電路用作EEPROM 等非易失性存儲器的存儲單元的外圍電路時進(jìn)行說明。
非易失性存儲器通過調(diào)整蓄積在浮置柵中的電荷量來改變存儲單元 的閾值，從而存儲信息。
一般地，非易失性存儲器具有電荷泵電路，生成對存儲單元的寫入 電壓。而且，經(jīng)由隧道氧化膜進(jìn)行基于寫入電壓的對浮置柵的電子注入。
通過電子的注入或釋放，調(diào)整蓄積在浮置柵中的電荷量，改變存儲單元 的閾值。該寫入動作像寫入數(shù)據(jù)的設(shè)置、寫入電壓的生成、對存儲單元 施加寫入電壓那樣進(jìn)行。關(guān)于寫入電壓的生成、對存儲單元施加寫入電 壓， 一般利用時間進(jìn)行管理。
這里，現(xiàn)有的電荷泵電路在升壓電壓中包含利用二極管而降低的電 壓Vf，所以，升壓電壓根據(jù)溫度而變動。進(jìn)而，二極管的電荷發(fā)送速度 根據(jù)溫度而變動，所以，升壓電壓的上升速度存在變動。當(dāng)升壓電壓的 上升過快時，對存儲單元施加寫入電壓的時間變長。因此，對存儲單元 施加過度的應(yīng)力，存儲單元劣化。并且，當(dāng)升壓電壓的上升過慢時，對 存儲單元施加寫入電壓的時間變短。因此，具有對存儲單元的寫入變得 不穩(wěn)定的問題。但是，在本發(fā)明的電荷泵電路中，能夠抑制升壓電壓的 上升速度根據(jù)溫度引起的偏差，所以，能夠準(zhǔn)確地控制寫入時間。因此， 能夠提供存儲單元的劣化少、能夠穩(wěn)定地在存儲單元中寫入數(shù)據(jù)的非易 失性存儲器。
權(quán)利要求
1.一種電荷泵電路，該電荷泵電路具有串聯(lián)連接的多個電荷發(fā)送元件；一端連接在各所述電荷發(fā)送元件的各連接點(diǎn)上的多個電容器；以及交替地向各所述電容器的另一端提供反相的時鐘脈沖的時鐘驅(qū)動器，該電荷泵電路的特征在于，該電荷泵電路具有產(chǎn)生恒定電流的恒流電路；通過所述恒定電流產(chǎn)生校正電壓的校正用電荷發(fā)送元件；產(chǎn)生恒定電壓的恒壓電路；以及輸出將所述校正電壓和所述恒定電壓相加而得到的輸入電壓的緩沖放大器，將所述輸入電壓輸入到所述串聯(lián)連接的多個電荷發(fā)送元件的初級，所述時鐘驅(qū)動器將所述輸入電壓作為電源電壓，產(chǎn)生基于所述電源電壓的時鐘脈沖。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷泵電路，其特征在于， 所述校正用電荷發(fā)送元件和所述電荷發(fā)送元件是二極管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷泵電路，其特征在于， 所述校正用電荷發(fā)送元件和所述電荷發(fā)送元件是MOS晶體管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷泵電路，其特征在于， 所述恒壓電路使用帶隙基準(zhǔn)電路構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷泵電路，其特征在于， 所述校正用電荷發(fā)送元件的形狀與所述電荷發(fā)送元件的形狀相同，在掩模布局上鄰近地配置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷泵電路，其特征在于， 所述緩沖放大器是電壓跟隨器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷泵電路，其特征在于， 所述緩沖放大器是源極跟隨器。
8.—種非易失性存儲器，該非易失性存儲器具有 存儲單元；以及產(chǎn)生所述存儲單元的寫入電壓的權(quán)利要求1 7中的任一項(xiàng)所述的電荷泵電路。
全文摘要
本發(fā)明提供即使溫度變動也能夠穩(wěn)定地獲得升壓電壓的電荷泵電路和非易失性存儲器。該電荷泵電路構(gòu)成為，通過校正用電荷發(fā)送元件產(chǎn)生與通過電荷發(fā)送元件降低的電壓相等的電壓，并加到電荷泵電路的輸入電壓中，并且，將升壓用的時鐘脈沖的電壓振幅作為基于該輸入電壓的振幅。
文檔編號G11C16/06GK101364765SQ20081010892
公開日2009年2月11日 申請日期2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月8日
發(fā)明者川島楠 申請人:精工電子有限公司