專利名稱：升壓電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及讀取數據等操作的升壓電路，尤其涉及有將升壓值控制在所需范圍之內功能的升壓電路。
通常，當讀取半導體存儲器中存放的數據時，升壓電路用于給字線升壓。例如第6-60651號日本專利申請未決公開中所述的常規(guī)升壓電路。

圖1是說明第6-60651號日本專利申請未決公開中所述常規(guī)升壓電路的電路圖。
在常規(guī)升壓電路中，升壓啟動信號ATDBST輸入到反相器505的輸入端，從升壓節(jié)點NDBST輸出電壓Vboost。反相器505的輸出端接到反相器506的輸入端、N-溝道MOS晶體管503的柵極和P-溝道MOS晶體管501的柵極。反相器506的輸出端接到電容值為Cb的升壓電容507的一端，升壓電容507的另一端接到升壓節(jié)點NDBST。
N-溝道MOS晶體管503的漏極接地，它的源極接到N-溝道MOS晶體管504的漏極，N-溝道MOS晶體管504的源極接到P-溝道MOS晶體管502的柵極，把連接點VX與P-溝道MOS晶體管501的一個輸入/輸出端連接。
電源電壓VCC一直提供給N-溝道MOS晶體管504的柵極，并且N-溝道MOS晶體管一直為導通狀態(tài)。進一步說，P-溝道MOS晶體管502的一個輸入端接電源電壓VCC，另一個輸入/輸出端接到升壓節(jié)點NDBST。P-溝道MOS晶體管501的另一個輸入/輸出端也接到升壓節(jié)點NDBST。
在有上述結構的常規(guī)升壓電路中，當處于升壓前的等待狀態(tài)時，升壓啟動信號ATDBST以低電平輸入給反相器505。反相器505將升壓啟動信號ATDBST的電平反相，VCC電平的信號輸入給反相器506的輸入端、N-溝道MOS晶體管503的柵極和P溝道MOS晶體管501的柵極。
按照上述操作，反相器506的輸出信號維持低電平，并將低電平信號輸入給升壓電容器507。
N-溝道MOS晶體管503進入導通狀態(tài)，并且升壓節(jié)點NDBST和P-溝道MOS晶體管502的柵極電平(節(jié)點VX)被維持在低電平。因此，假定P-溝道MOS晶體管502為導通狀態(tài)，此時P-溝道MOS晶體管501處于截止狀態(tài)。由于P-溝道MOS晶體管502導通，使升壓節(jié)點NDBST達到電源電壓值VCC。
當從此狀態(tài)開始升壓時，升壓啟動信號ATDBST從低電平轉換為高電平VCC，并輸入到反相器505的輸入端。
按照這個操作，反相器505的輸出信號從高電平VCC轉換為低電平，而反相器506的輸出信號從低電平轉換為高電平VCC。
因此，VCC高電平信號加到電容器507的一端，低電平信號輸入給N-溝道MOS晶體管503的柵極和P-溝道MOS晶體管501的柵極。當VCC高電平信號提供給電容器507的一端時，升壓節(jié)點NDBST從電源電壓VCC電平升壓至等式(1)所示的電壓值，該值為在電容器507中由電容耦合得到的。
Vboost=(1+(Cb/(Cb+CL)))×VCC…(1)當升壓完成時，升壓啟動信號ATDBST的輸入電平從高電平轉換為低電平，因此各節(jié)點的電壓值恢復到升壓啟動前的狀態(tài)，然后升壓完成。
當從非易失半導體存儲器中讀取數據、把所述常規(guī)升壓電路用作指定字線的升壓器時，由于需要確保導通單元和關斷單元讀取范圍，必須把升壓電平控制在上限指標和下限指標之間。
然而存在這樣一個問題，即最優(yōu)先控制達到下限指標的同時也要達到上限指標是非常困難的。
原因是該電路的升壓值依賴電源電壓，如上所述，該升壓值和電源電壓約為等式(1)所示的兩倍關系。
進一步說，在從非易失半導體存儲器中讀取數據時，如果常規(guī)升壓電路用作為指定字線升壓，當字線電壓過分增加時，存儲單元柵極開始升壓，其漏極電平變?yōu)?伏左右，從而建立了一個偽弱寫方式，因此重復進行讀操作，這樣就存在一個由偽弱寫操作引起存儲單元閾值變化的問題。
原因是該電路的升壓值依賴電源電壓，該升壓值和電源電壓約為兩倍的關系。
本發(fā)明的一個目的是提供一種升壓電路，即使當被升壓的電位比電源電壓高許多時，其也能夠穩(wěn)定控制升壓電位，使升壓指標上限不取決于電源電壓。
根據本發(fā)明的一個方面，升壓電路包括輸出端和提供有電源電壓的升壓驅動器。當表示升壓開始的升壓啟動信號輸入時，升壓驅動器產生脈沖信號，升壓電路進一步包括升壓電容器，當接收到上述脈沖信號時，升壓電容器升高所述輸出端的電壓值；預充電電路，在升壓前等待狀態(tài)給輸出端提供電壓；恒定電壓產生電路，其給預充電電路提供恒定電壓。
根據本發(fā)明的另一方面，升壓電路包括輸出端，和當表示升壓開始的升壓啟動信號輸入時產生脈沖信號的升壓驅動器。升壓電路進一步包括升壓電容器，當接收到脈沖信號時該電容器升高所述輸出端的電壓值；提供有電源電壓的預充電電路；給升壓驅動器提供恒定電壓的恒定電壓產生電路；預充電電路在升壓前的等待狀態(tài)給輸出端提供電壓。
根據本發(fā)明特征的可能性，升壓電路包括輸出端，和當表示升壓開始的升壓啟動信號輸入時產生脈沖信號的升壓驅動器。升壓電路一步包括接收到脈沖信號時升高輸出端的電壓值的升壓電容器；在升壓前的等待狀態(tài)給輸出端提供電壓的預充電電路；給升壓驅動器和預充電電路提供恒定電壓的恒定電壓產生電路。
根據本發(fā)明，可用恒定電壓產生電路產生的恒定電壓來控制在升壓前等待狀態(tài)的預充電電平和升壓脈沖幅值的至少一個。因此，由于最小預充電值可以是不取決于電源電壓的電平，即使優(yōu)先考慮升壓值下限指標，也有可能容易地達到上限指標。
結果，當從非易失性半導體存儲器中讀取數據時，如果本發(fā)明適合于升高字線電壓值，則有可能防止由于字線電壓值的升高造成的讀錯誤，同時防止由于字線電壓值的升高造成偽弱寫狀態(tài)。
圖1是說明第6-60651號日本專利申請未決公開中所描述的常規(guī)升壓電路的電路圖；圖2是說明本發(fā)明第一實施例升壓電路的框圖；圖3是說明預充電電路105結構的電路圖；圖4是說明升壓驅動器102結構的電路圖；圖5是說明本發(fā)明第二實施例升壓電路的框圖；圖6是說明預充電電路105a結構的電路圖7是說明升壓驅動器102a結構的電路圖；下面將參考附圖對本發(fā)明實施例的升壓電路進行具體描述。圖2是說明本發(fā)明第一實施例升壓電路的框圖；在第一實施例的升壓電路中，升壓啟動信號ATDBST輸入到反相器101的輸入端，從升壓節(jié)點NDBST(高電壓輸出端)輸出電壓Vboost，升壓驅動器102的輸入端接到反相器101的輸出端，升壓電容器103的一端接到升壓驅動器102的輸出端，升壓驅動器102產生升壓脈沖給升壓電容103，升壓節(jié)點NDBST接到升壓電容103的另一端，升壓節(jié)點NDBST接到高電壓輸出端(Vboost)，接收升壓脈沖的升壓電容器將高電壓輸出端升壓，升壓電容器103的容值是Cb。
這里優(yōu)選設置一接到高電壓輸出端的預充電電路105，用于在升壓前的等待狀態(tài)給高電壓輸出端(Vboost)提供電壓。恒定電壓Veonst作為電源輸入給預充電電路105，預充電電路105的輸出端接到升壓節(jié)點NDBST。
進一步說，升壓負載電容106可以接到升壓節(jié)點NDBST，升壓負載電容106的電容值是CL。
升壓電路優(yōu)選具備給預充電電路105提供恒定電壓的恒定電壓產生電路104，電源電壓VCC提供給恒定電壓產生電路104，而恒定電壓產生電路104的輸出端輸出恒定電壓Vconst。
下面將描述用于第一實施例升壓電路的預充電電路。圖3是說明預充電電路105結構的電路圖。
預充電電路105可具備反相器206，升壓啟動信號ATDBST從反相器206的輸入端輸入。反相器207的輸入端和N-溝道MOS晶體管204的柵極連接到反相器206的輸出端，N-溝道MOS晶體管205柵極接到反相器207的輸出端。
N-溝道MOS晶體管204的源極接地電位，P-溝道MOS晶體管201的漏極、P-溝道MOS晶體管202的柵極和P-溝道MOS晶體管203的柵極與N-溝道MOS晶體管204的漏極連接。
N-溝道MOS晶體管205的源極接到地電位，P-溝道MOS晶體管202的漏極和P-溝道MOS晶體管201的柵極連接到N-溝道MOS晶體管205的漏極。
P-溝道MOS晶體管203的源極接恒定電壓Vconst，P-溝道MOS晶體管203的漏極接升壓節(jié)點NDBST。
升壓節(jié)點NDBST接到P-溝道MOS晶體管201和202的源極。
下面將描述用于第一實施例升壓電路的升壓驅動器102。圖4是說明升壓驅動器102結構的電路圖。
升壓驅動器102可具備P-溝道MOS晶體管301，升壓啟動信號的反相信號BSTIN從P-溝道MOS晶體管301的柵極輸入，P-溝道MOS晶體管301的源極接到電源電壓VCC，P-溝道MOS晶體管301的漏極接到升壓脈沖產生節(jié)點BOOST。
升壓驅動器102也可具備N-溝道MOS晶體管302，升壓啟動信號的反相信號BSTIN從N-溝道MOS晶體管302的柵極輸入，N-溝道MOS晶體管302的源極接到地電位，N-溝道MOS晶體管302的漏極接到升壓脈沖產生節(jié)點BOOST。
下面將描述上述構成的第一實施例升壓電路的操作。
在升壓前等待狀態(tài)，升壓啟動信號ATDBST以低電平輸入給反相器101，反相器101將升壓啟動信號ATDBST的電平反相，并且高電平信號VCC輸入到升壓驅動器102的輸入端。
因此，升壓驅動器102的輸出信號維持低電平，這個低電平信號被輸入到升壓電容器103的一端。此時，恒定電壓產生電路104提供的電壓Vconst通過預充電電路105到達升壓節(jié)點NDBST，并且電荷存入升壓電容103和升壓負載電容106。
當從此狀態(tài)開始升壓時，升壓啟動信號ATDBST從低電平轉換為高電平VCC，并輸入到反相器101的輸入端。
因此，反相器101的輸出信號從高電平VCC轉換為低電平，升壓驅動器102的輸出信號從低電平轉換為高電平VCC。
因此，高電平VCC信號提供給升壓電容器103的一端，當高電平信號VCC提供給升壓電容器103的一端時，升壓節(jié)點NDBST從預充電電平Vconst升高到等式(2)所示的由升壓電容103耦合的電壓值。
Vboost=Vconst+(Cb/(Cb+CL))×VCC…(2)在等式(2)中，Vboost是從高電壓輸出端輸出的電壓，Vconst是從恒定電壓產生電路104輸出的恒定電壓，Cb是升壓電容器103的電容值，CL是升壓負載電容器106的電容值，VCC是提供給恒定電壓產生電路104的電源電壓。
當升壓完成時，升壓啟動信號ATDBST的輸入電平從高電平轉換為低電平。因此，各節(jié)點的電壓值回到升壓啟動前的電壓值，升壓過程結束。
如上所述，根據第一實施例，由于在升壓前等待狀態(tài)的預充電電平為不取決于電源電壓的恒定電壓，因此容易控制升壓值到達上限。
下面將描述本發(fā)明第二實施例。圖5是說明本發(fā)明第二實施例升壓電路的框圖。
在第二實施例的升壓電路中，升壓啟動信號ATDBST輸入到反相器101的輸入端，從升壓節(jié)點NDBST(高電壓輸出端)輸出電壓Vboost，升壓驅動器102a的輸入端優(yōu)選接到反相器101的輸出端，升壓電容器103的一端接到升壓驅動器102a的輸出端，從升壓驅動器102a產生升壓脈沖給升壓電容器103，升壓節(jié)點NDBST接到升壓電容器103的另一端，升壓節(jié)點NDBST接到高電壓輸出端(Vboost)，升壓電容器103接收升壓脈沖，將高電壓輸出端升壓，升壓電容器103的電容值是Cb。
提供的預充電電路105a接到高電壓輸出端，用于在升壓前的等待狀態(tài)給高電壓輸出端(Vboost)提供電壓，電源電壓VCC作為電源輸入給預充電電路105a，預充電電路105a的輸出端接到升壓節(jié)點NDBST。
進一步說，升壓負載電容器106接到升壓節(jié)點NDBST，升壓負載電容器106電容值是CL。
升壓電路優(yōu)選設置有恒定電壓產生電路104，用于給升壓驅動器102a提供恒定電壓值Vconst，電源電壓VCC提供給恒定電壓產生電路104，從恒定電壓產生電路104的輸出端輸出恒定電壓Vconst。
下面將說明預充電電路105a和用于第二實施例升壓電路的升壓驅動器102a。圖6是說明預充電電路105a的電路圖，圖7是說明升壓驅動電路102a結構的電路圖。在圖6所示的預充電電路105a中或在圖7所示的升壓驅動電路102a中，與圖3或圖4中所示的預充電電路105a或升壓驅動電路102a相似的元件用相同的參考標號表示，并省略對它們的詳述。
如圖6所示，在第二實施例中使用的預充電電路105a，優(yōu)選設置有源極接到電源電壓VCC的P-溝道MOS晶體管203a，取代源極接到恒定電壓Vconst的晶體管203。
進一步說，如圖7所示，在第二實施例中使用的升壓電路102a優(yōu)先具備源極接到恒定電壓Vconst的P-溝道MOS晶體管301a，取代源極接到電源電壓VCC的晶體管301。
以下將描述上述結構的第二實施例升壓電路的操作。
在升壓前的等待狀態(tài)，升壓啟動信號ATDBST以低電平輸入到反相器101，反相器101將升壓啟動信號ATDBST的電平反相，高電平VCC信號輸入到升壓驅動器102a輸入端。
因此，升壓驅動器102a的輸出信號維持在低電平，并且該低電平信號被輸入到升壓電容器103的一端，此時，電源電壓VCC通過預充電電路105a達到升壓節(jié)點NDBST，并且電荷存入升壓電容器103和升壓負載電容器106。
當從該狀態(tài)開始升壓時，升壓啟動信號ATDBST從低電平轉換為高電平VCC，并輸入到反相器101的輸入端。
因此，反相器101的輸出信號從高電平VCC轉換為低電平，升壓驅動器102a的輸出信號從低電平轉換為高電平Vconst。
因此，高電平Vconst信號提供給升壓電容103的一端，當高電平Vconst信號提供給升壓電容103的一端時，升壓節(jié)點NDBST從預充電電平VCC升高到等式(3)所示的由升壓電容103耦合的電壓值。
Vboost=VCC+(Cb/(Cb+CL))×Vconst…(3)在等式(3)中，Vboost是從高電壓輸出端輸出的電壓，Vconst是從恒定電壓產生電路104輸出的恒定電壓，Cb是升壓電容器103的電容值，CL是升壓負載電容器106的電容值，VCC是提供給恒定電壓產生電路104的電源電壓。
當升壓完成時，升壓啟動信號ATDBST的輸入從高電平轉換為低電平。因此，各節(jié)點的電壓值回到升壓啟動時的電平，升壓過程結束。
如上所述，根據第二實施例，由于升壓脈沖幅值是不取決于電源電壓的恒定電壓，因此容易控制升壓值達到上限。
盡管在第一實施例中恒定電壓產生電路104給預充電電路105提供恒定電壓，而在第二實施例中恒定電壓產生電路104給升壓電路102a提供恒定電壓，但本發(fā)明不限于這樣的結構。
例如，來自恒定電壓產生電路的恒定電壓可以提供給預充電電路和升壓驅動器，在這種情況下，優(yōu)選構成如圖3所示的預充電電路，在升壓前的等待狀態(tài)，預充電電路給高電壓輸出端(Vboost)提供恒定電壓，升壓驅動器優(yōu)選如圖7所示構成，從升壓驅動器產生的升壓脈沖提供給升壓電容。接收升壓脈沖信號的升壓電容器將高電壓輸出端升壓。在這種情況下，升壓前等待狀態(tài)的預充電電平和升壓脈沖的幅值是不取決于電源電壓的恒定電壓。
權利要求
1．一種升壓器電路，其特征在于包括輸出端；升壓驅動器，提供有電源電壓，當指示升壓開始的升壓啟動信號輸入時，所述的升壓驅動器產生脈沖信號；升壓電容器，當接收到所述脈沖信號時升高所述輸出端的電壓值；預充電電路，在升壓前的等待狀態(tài)給所述輸出端提供電壓；恒定電壓產生電路，給所述預充電電路提供恒定電壓。
2．一種升壓器電路，其特征在于包括輸出端；升壓驅動器，當指示升壓開始的升壓啟動信號輸入時，產生脈沖信號；升壓電容器，當接收到所述脈沖信號時，升高所述輸出端的電壓值；預充電電路，提供有電源電壓，所述預充電電路在升壓前等的待狀態(tài)給所述輸出端提供電壓；恒定電壓產生電路，它給所述升壓驅動器提供恒定電壓。
3．一種升壓器電路，其特征在于包括輸出端；升壓驅動器，當指示升壓開始的升壓啟動信號輸入時產生脈沖信號；升壓電容器，當接收到所述脈沖信號時，升高所述輸出端的電壓；預充電電路，在升壓前的等待狀態(tài)給所述輸出端提供電壓；恒定電壓產生電路，它給所述升壓驅動器和所述預充電電路提供恒定電壓。
4．根據權利要求1的升壓器電路，其特征在于所述預充電電路包括場效應晶體管，其源極接到所述恒定電壓產生電路，其漏極接到所述輸出端；控制電路，與所述升壓啟動信號聯合控制所述場效應晶體管的柵極電位。
5．根據權利要求1的升壓電路，其特征在于所述升壓驅動器包括第一場效應晶體管，其柵極輸入所述升壓啟動信號的反相信號，所述電源電壓提供給所述第一場效應晶體管的源極；第二場效應晶體管，其源極接地，其漏極與所述第一場效應晶體管的漏極連接，所述第二場效應晶體管的柵極輸入所述升壓啟動信號的反相信號，所述第二場效應晶體管的溝道導電類型與所述第一場效應晶體管的不同。
6．根據權利要求2的升壓電路，其特征在于所述預充電電路包括場效應晶體管，其漏極連接到所述輸出端，所述電源電壓提供給所述場效應晶體管的源極；控制電路，與所述升壓啟動信號聯合控制所述場效應晶體管的柵極電位；
7．根據權利要求2的升壓電路，其特征在于所述升壓驅動器包括第一場效應晶體管，其源極接到所述恒定電壓產生電路，所述第一場效應晶體管的柵極輸入所述升壓啟動信號的反相信號；第二場效應晶體管，其源極接地，其漏極與所述第一場效應晶體管的漏極連接，所述第二場效應晶體管的柵極輸入所述升壓啟動信號的反相信號，所述第二場效應晶體管的溝道導電類型與所述第一場效應晶體管的不同。
8．根據權利要求3的升壓電路，其特征在于所述預充電電路包括第一場效應晶體管，其源極接到所述恒定電壓產生電路，其漏極與所述輸出端連接；控制電路，與所述升壓啟動信號聯合控制所述第一場效應晶體管的柵極電位；所述升壓驅動器包括第二場效應晶體管，其源極接到所述恒定電壓產生電路，所述第二場效應晶體管的柵極輸入所述升壓啟動信號的反相信號；第三場效應晶體管，其源極接地，其漏極與所述第二場效應晶體管的漏極連接，所述第三場效應晶體管的柵極輸入所述升壓啟動信號的反相信號，所述第三場效應晶體管的溝道導電類型與所述第二場效應晶體管的不同。
全文摘要
電源電壓提供給升壓電路的升壓驅動器,當指示升壓開始的升壓啟動信號輸入時升壓驅動器產生脈沖信號。當接收到脈沖信號時,升壓電容器升高輸出端的電壓值。預充電電路在升壓前等待狀態(tài)給輸出端提供電壓。恒定電壓產生電路給預充電電路提供恒定電壓。
文檔編號H01L27/04GK1233058SQ9910583
公開日1999年10月27日 申請日期1999年4月20日 優(yōu)先權日1998年4月20日
發(fā)明者長繩浩司 申請人:日本電氣株式會社