[發明專利]增加非易失性存儲器中編程和擦除效率的電荷泵調節電路

有效

• 申請號: 202010066352.2
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111474979B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: V·拉納;S·卡拉
• 申請（專利權）人: 意法半導體國際有限公司
• 主分類號: G05F3/26
• 分類號: G05F3/26
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

本公開的各實施例涉及增加非易失性存儲器中編程和擦除效率的電荷泵調節電路。電荷泵電路在第一節點處生成電荷泵輸出信號，并且由電荷泵控制信號使能。二極管具有耦合到第一節點和第二節點的第一端子和第二端子。比較器具有耦合到第二節點的反相輸入和耦合到第三節點的非反相輸入，并且引起電荷泵控制信號的生成。第一電流鏡在第二節點處產生第一電流，并且第二電流鏡在第三節點處產生第二電流(在幅度上等于第一電流)。第一端子和第二端子可以是陰極和陽極。第一電流鏡可以是從第二節點吸收第一電流的電流吸收器。第二電流鏡可以是向第三節點供應第二電流(在幅度上等于第一電流)的電流源。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2019年01月23日提交的美國臨時專利申請號62/795853的優先權，其內容通過引用以其整體并入本文。

技術領域

本公開涉及一種電荷泵和相關聯的調節電路裝置，該電荷泵和相關聯的調節電路裝置用于生成編程和擦除電壓,以供在非易失性存儲器中使用。

背景技術

非易失性存儲設備在如下應用中被使用，其中期望存儲即使在并入非易失性存儲器的設備未被供電的情況下也要被保留的信息。通常，每個非易失性存儲器件包括利用浮柵MOS存儲晶體管的存儲器單元的矩陣；每個這種浮柵MOS存儲晶體管具有閾值電壓，該閾值電壓可以被設置(根據其浮柵中的電荷)成不同的水平，以表示不同的邏輯值。

例如，在電可擦除和可編程只讀存儲器(EEPROM)中，由于選擇性地將所需的電壓施加到對應的存儲浮柵MOS晶體管(具有限制EEPROM的容量的復雜結構)的一組MOS選擇晶體管的使用，所以每個浮柵MOS存儲晶體管都可以被單獨地編程(通過將電荷注入到其浮柵中)或擦除(通過從其浮柵中去除電荷)。另一方面，由于扇區中的浮柵MOS晶體管的分組，閃存具有簡單的結構，該簡單的結構允許數百GB甚至更高的超高容量的獲得，每個扇區均被集成在半導體材料的公共阱中而無需選擇晶體管，但具有使得能夠在扇區水平而不是在個體水平進行擦除的結構。

在這兩種情況下以及在任何非易失性存儲器的情況下，編程和擦除效率都是跨浮柵MOS存儲晶體管施加的電場的函數。為了生成這些電場，通過電荷泵生成高電壓并將其施加到字線(針對編程操作)或施加到襯底線(針對擦除操作)。浮柵MOS存儲晶體管具有由其源極和漏極之間的PN結形成的寄生二極管。在編程和擦除操作期間，這些寄生二極管被反向偏置。

可以使用三阱技術來制造一些非易失性存儲器單元，其中使用隔離的Pwell結構來制造NMOS器件。三阱技術中存在兩個額外的寄生二極管：一個PN結(并且因此是寄生二極管)在隔離的Pwell和Nwell之間，并且另一個PN結(并且因此是寄生二極管)在Nwell和襯底之間。在任何設計中，這些結應當被反向偏置，以便在至少編程和擦除操作期間可以維持適當的功能。

由于工藝和溫度的變化，非易失性存儲器單元的一些寄生二極管會受到電應力，這可能導致非易失性存儲器單元的擊穿和不適當的功能(甚至損壞)。

為了避免這種情況，可以在三阱技術中針對這些寄生PN結限定軌電壓。通常，Nwell和隔離的Pwell之間的PN結被命名為“Intrail”，并且Nwell和襯底之間的PN結被命名為“extrail”。可以針對這些PN結限定軌電壓極限，該電壓極限用于改變PN結的設計規則，并最終也改變擊穿電壓。例如，如果設計者知道跨PN結的最大電壓將為15V，則將限定大于15V的軌電壓，以避免這些PN結的擊穿。但是，這導致增加的面積成本以及潛在的增加的生產成本。