[發(fā)明專利]具減低電壓應力的柵極控制電路的電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910134532.3
• 申請日: 2009-04-15
• 公開（公告）號: CN101594137A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發(fā)明（設計）人: 張?zhí)┖?/a>
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H03K19/094
• 分類號: H03K19/094;H03K17/687
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 史新宏

技術領域

本發(fā)明有關于一種使用在集成電路中的用以提供改善的高壓電路(high voltage?circuit)的電路及方法，在集成電路中的某些電路需要較高的電壓以 操作，而較高的電壓電路的范例包含高壓泵轉移柵極控制電路(high?voltage pump?transfer?gate?control?circuit)。當半導體處理進展至更小的特征尺寸，例 如次微米(sub-micron)處理時，其要求增加在用于電路操作的一般電壓與用 于泵控制電路的較高電壓間的差異。用于電路系統(tǒng)的較低的操作供應電壓有 漸增流行的趨勢，以降低功率消耗，而此特點對于在包含例如手機、個人數(shù) 字助理、隨身計算機或筆記本型計算機等消費者應用方面中重要性漸增的電 池供電裝置又尤其必需，因此較高的電壓電路日漸重要。上述在晶體管的柵 極端與源極/漏極端之間具有電壓差異的電路可超過額定操作電壓，然而有時 會因為電壓應力而導致失效的問題。

背景技術

高集成度的半導體電路日漸重要，尤其是在制作電池操作裝置，例如手 機、可攜式計算機、隨身計算機、筆記本型計算機、個人數(shù)字助理、無線電 子郵件終端機、MP3影音播放裝置、可攜無線網(wǎng)頁瀏覽器與此類裝置時，而 這些精密的集成電路逐漸包含板載數(shù)據(jù)存儲器(on-board?data?storage)。

如本領域中所知的，為了在需要用于進行可靠操作的集成電路中產(chǎn)生電 壓，其可使用高壓泵電路，而這些電路一般是指電荷泵(charge?pump)。上述 電荷泵電路通過周期性地對設置于輸出端與供應電壓間的電容(capacitor)進 行充電，而產(chǎn)生大于供應電壓電平(supply?voltage?level)的輸出電壓。當耦 接至輸出端時，充電的電容增加了直流電平(DC?level)至供應電壓，因而產(chǎn) 生大于該供應電壓的電荷泵電壓的輸出。上述泵電路重復地對電容進行充電， 而電容則進行放電以維持直流的高電壓。由于泵輸出有小于要求的時間周期 (在泵電容(pumping?capacitor)放電后)，因此一種已知的方法提供了兩個 電荷泵用以供應電壓，而這兩個泵可交替地使用，通過耦接一個泵的輸出端 至提升供應電壓節(jié)點(pumped-up?supply?voltage?node)一段時間，而之后再 轉而耦接另一泵的輸出端至此供應電壓節(jié)點。每一泵可利用時變信號(time varying?signal)加以計時，并且在每次周期循環(huán)之間對各自的泵電容再充電(升 壓)。此種方法也需要一對控制開關(control?switch)或轉移柵極(transfer?gate)， 其可周期性地將其各自的電荷泵輸出端耦接至升壓供應節(jié)點。

用于轉移柵極控制電路中的電路系統(tǒng)通常包含金屬氧化物半導體晶體管 (MOS?transistor)，而由于這些金屬氧化物半導體晶體管所耦接的電壓大過了 供應電壓，因此上述金屬氧化物半導體晶體管容易受到柵極應力可靠度問題 的影響。柵極應力發(fā)生于當金屬氧化物半導體晶體管的柵極端與源極/漏極端 之間的電壓差大于某額定范圍，而柵極應力可靠度問題可通過增加用于上述 電路中的晶體管的柵極氧化物厚度以形成所謂的厚氧化物組件(thick?oxide device)而獲得某種程度的緩和，然而這也增加了組件得以可靠操作的正常電 壓額定值。盡管使用額外的處理步驟以形成這樣的厚氧化物組件，然而受到 柵極應力影響的晶體管的可靠度仍可能是個問題。當半導體處理不斷地進步， 且組件尺寸持續(xù)縮減至次微米級或以下時，則上述問題將更為普遍。

有鑒于此，業(yè)者對于具有減低柵極應力的轉移柵極控制電壓電路以及制 作適于在集成電路中的高壓應用的MOS轉移柵極控制電路的方法具有持續(xù) 的需求，而改善的柵極控制電路需要較不受到有關柵極應力的電路可靠度問 題的影響。

發(fā)明內容

上述和其它問題一般均可通過本發(fā)明所提供的實施例而得以解決或回 避，并可達到技術上的優(yōu)點，其提供了電路及方法用以改善感應放大器(sense amplifier)的操作與用于感應放大器的參考電壓，而不需使用閑置單元 (dummy?cell)或增加的寫入選擇信號(write?select?signal)以致能高速感應 放大器的操作。