电荷泵的制作方法

本发明涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种电荷泵(charge pump，cp)。

背景技术：

1、nord闪存(flash)的存储单元(cell)在做擦除(erase)操作时，会采用正负压共同施加的方法，正高压加在字线(wl)上，负高压加在控制栅线(cg)上。

2、如图1所示，是现有闪存的存储单元的结构示意图；所述存储单元101采用分离栅浮栅器件。所述分离栅浮栅器件包括：第一源漏区和第二源漏区，位于所述第一源漏区和所述第二源漏区之间的多个分离的具有浮栅104的第一栅极结构，位于所述第一栅极结构之间的第二栅极结构103；所述第一栅极结构中具有位于所述浮栅104顶部的所述控制栅105；各所述浮栅104用于存储电荷并对应于所述存储位。所述分离栅浮栅104器件为双分离栅浮栅104器件，所述第一栅极结构的数量为两个，图3中，两个所述第一栅极结构分别用标记102a和102b表示。

3、在所述存储阵列中，同一行的各所述第一栅极结构的所述控制栅105都连接在一起，图3中，所述第一栅极结构102a的所述控制栅105所连接的控制栅的行线即控制栅线采用cg0表示，所述第一栅极结构102b的所述控制栅105所连接的控制栅的行线采用cg1表示。

4、同一行的各所述第二栅极结构103都连接在同一字线wl。

5、所述分离栅浮栅104器件为n型器件，所述第一源漏区和所述第二源漏区都由n+区组成。图3中，所述第一源漏区会连接到位线bla，所述第二源漏区会连接到位线blb。

6、p型掺杂的沟道区位于所述第一源漏区和所述第二源漏区之间且被各所述第一栅极结构和所述第二栅极结构103所覆盖，各所述第一栅极结构和所述第二栅极结构103分别控制所覆盖的所述沟道区的区域段。

7、各所述第一栅极结构由隧穿介质层、所述浮栅104、控制栅介质层和所述控制栅105叠加而成。

8、各所述第二栅极结构103由字线栅介质层和字线栅叠加而成。

9、对图1所示的所述存储单元101进行擦除时，字线wl会加正高压即正压(vpos)，控制栅线cg0和cg1都接负高压即负压vneg，利用vpos和vneg的电压差将存储在所述浮栅104中的存储电子去除。vpos能高达8v以上，而vneg则为-7v以下。

10、为了同时提供所述存储单元101擦除时所需要的vpos和vneg，现有技术中需要采用两个独立的电荷泵。如图2所示，是为图1现有闪存的存储单元提供擦除电压的现有电荷泵的结构示意图；可以看出，整个电荷泵组合201中需要两个独立的电荷泵，分别为正压电荷泵202和负压电荷泵203，图2中正压电荷泵202也采用positive charge pump表示，负压电荷泵203也采用negative charge pump表示，正压电荷泵202的输出端输出正压vpos，负压电荷泵203的输出端输出负压vneg。

11、由于各独立的电荷泵中需要采用多级电荷泵单元，且各电荷泵单元中都需要采用电容进行升压，故需要较大的芯片面积。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种电荷泵，能实现分时复用，同时输出正压和负压，从而实现电荷泵共享。

2、为此解决上述技术问题，本发明提供的电荷泵包括级联在一起的n级电荷泵单元，n大于等于1。

3、各所述电荷泵单元包括：正输入端、负输入端、正输出端、负输出端，第一电容、第二电容、第一电压传输单元和第二电压传输单元。

4、所述第一电压传输单元连接在所述正输入端和所述正输出端之间。

5、所述第二电压传输单元连接在所述负输入端和所述负输出端之间。

6、所述第一电容的第一极板连接第一时钟信号，所述第一电容的第二极板通过第一开关连接到所述第一电压传输单元，所述第一电容的第二极板通过第二开关连接到所述第二电压传输单元。

7、所述第二电容的第一极板连接第二时钟信号，所述第二电容的第二极板通过第三开关连接到所述第一电压传输单元，所述第二电容的第二极板通过第四开关连接到所述第二电压传输单元。

8、所述第一开关的控制端和所述第三开关的控制端都连接第一使能信号。

9、所述第二开关的控制端和所述第四开关的控制端都连接第二使能信号。

10、各所述电荷泵单元具有两个能分时复用的工作状态。

11、第一工作状态下，所述第一使能信号使能，所述第二使能信号为非使能，所述第一开关和所述第三开关导通以及所述第二开关和所述第四开关断开；在所述第一时钟信号作用下，所述第一电压传输单元的所述正输入端对所述第一电容的第二极板充电，所述第一电容的第二极板充电并升压后，所述第二电容的第二极板的电压使所述第一电容的第二极板和所述正输出端导通并实现所述正输出端升压；或者，在所述第二时钟信号作用下，所述第一电压传输单元的所述正输入端对所述第二电容的第二极板充电，所述第二电容的第二极板充电并升压后，所述第一电容的第二极板的电压使所述第二电容的第二极板和所述正输出端导通并实现所述正输出端升压。

12、第二工作状态下，所述第一使能信号非使能，所述第二使能信号为使能，所述第一开关和所述第三开关断开以及所述第二开关和所述第四开关导通；在所述第一时钟信号作用下，所述第二电压传输单元的所述负输入端对所述第一电容的第二极板充电，所述第一电容的第二极板充电并降压后，所述第二电容的第二极板的电压使所述第一电容的第二极板和所述负输出端导通并实现所述负输出端降压；或者，在所述第二时钟信号作用下，所述第二电压传输单元的所述负输入端对所述第二电容的第二极板充电，所述第二电容的第二极板充电并降压后，所述第一电容的第二极板的电压使所述第二电容的第二极板和所述负输出端导通并实现所述负输出端降压。

13、进一步的改进是，第1级所述电荷泵单元的正输入端通过第五开关连接电源电压；第1级所述电荷泵单元的负输入端通过第六开关接地。

14、第n级所述电荷泵单元的正输出端输出正压，第n级所述电荷泵单元的负输出端输出负压。

15、进一步的改进是，所述电荷泵还包括电压检测电路，所述电压检测电路用于检测所述正压并输出第一反馈信号以及检测所述负压并输出第二反馈信号。

16、当所述正压大于等于正参考值时所述第一反馈信号为高电平以及当所述正压小于所述正参考值时所述第一反馈信号为低电平。

17、当所述负压小于等于负参考值时所述第二反馈信号为高电平以及当所述负压大于所述正参考值时所述第二反馈信号为低电平。

18、进一步的改进是，在分时复用时，各所述电荷泵单元在所述第一工作状态和所述第二工作状态之间不断切换，所述电荷泵同时输出所述正压和所述负压。

19、利用所述第一反馈信号和所述第二反馈信号对所述第一使能信号和所述第二使能信号进行控制并实现分时复用，包括：

20、利用所述第一反馈信号的上升沿控制所述第一使能信号由使能电平向非使能电平切换以及控制所述第二使能信号由非使能电平向使能电平切换。

21、利用所述第二反馈信号的上升沿控制所述第二使能信号由使能电平向非使能电平切换以及控制所述第一使能信号由非使能电平向使能电平切换。

22、进一步的改进是，在所述第一反馈信号的上升沿处，所述第一使能信号由使能电平向非使能电平切换的切换沿和所述第一反馈信号的上升沿对齐，所述第二使能信号由非使能电平向使能电平切换的切换沿晚于或等于所述第一反馈信号的上升沿。

23、在所述第二反馈信号的上升沿处，所述第二使能信号由使能电平向非使能电平切换的切换沿和所述第二反馈信号的上升沿对齐，所述第一使能信号由非使能电平向使能电平切换的切换沿晚于或等于所述第二反馈信号的上升沿。

24、进一步的改进是，在所述正压第一次达到所述正参考值以及所述负压第一次达到所述负参考值之前的阶段为所述电荷泵的启动阶段。

25、在所述启动阶段中，在所述电荷泵启动时刻，所述第一反馈信号和所述第二反馈信号都处于低电平，所述第一使能信号设置为使能电平以及所述第二使能信号设置为非使能电平，所述正压不断上升直至使所述第一反馈信号切换为高电平；所述第一反馈信号的上升沿使所述第一使能信号切换为非使能电平以及使所述第二使能信号切换为使能电平，所述负压不断降低直至使所述第二反馈信号切换为高电平。

26、或者，在所述启动阶段中，在所述电荷泵启动时刻，所述第一反馈信号和所述第二反馈信号都处于低电平，所述第一使能信号设置为非使能电平以及所述第二使能信号设置为使能电平，所述负压不断降低直至使所述第二反馈信号切换为高电平；所述第二反馈信号的上升沿使所述第一使能信号切换为使能电平以及使所述第二使能信号切换为非使能电平，所述正压不断上升直至使所述第一反馈信号切换为高电平。

27、进一步的改进是，在所述电荷泵启动阶段之后，在所述第一反馈信号的上升沿处，还同时利用所述第二反馈信号的下降沿控制所述第二使能信号由非使能电平向使能电平切换，且所述第二使能信号由非使能电平向使能电平切换的切换沿和所述第二反馈信号的下降沿对齐。

28、在所述电荷泵启动阶段之后，在所述第二反馈信号的上升沿处，还同时利用所述第一反馈信号的下降沿控制所述第一使能信号由非使能电平向使能电平切换，且所述第一使能信号由非使能电平向使能电平切换的切换沿和所述第一反馈信号的下降沿对齐。

29、进一步的改进是，所述第一电压传输单元包括第一nmos管、第二nmos管、第一pmos管和第二pmos管。

30、所述第一nmos管的漏极和所述第二nmos管的漏极连接在一起并作为所述正输入端。

31、所述第一nmos管的栅极、所述第二nmos管的源极、所述第一pmos管的栅极和所述第二pmos管的漏极都通过所述第一开关连接所述第一电容的第二极板。

32、所述第一nmos管的源极、所述第二nmos管的栅极、所述第一pmos管的漏极和所述第二pmos管的栅极都通过所述第三开关连接所述第二电容的第二极板。

33、所述第一pmos管的源极和所述第二pmos管的源极连接在一起并作为所述正输出端。

34、进一步的改进是，所述第二电压传输单元包括第三nmos管和第四nmos管。

35、所述第三nmos管的源极作为所述负输入端且通过所述第二开关连接所述第一电容的第二极板。

36、所述第三nmos管的栅极和漏极和所述第四nmos管的源极连接在一起并通过所述第四开关连接所述第二电容的第二极板。

37、所述第四nmos管的栅极和漏极连接在一起并作为所述负输出端。

38、进一步的改进是，所述第一使能信号的使能电平为高电平以及非使能电平为低电平，所述第二使能信号的使能电平为高电平以及非使能电平为低电平。

39、进一步的改进是，各所述电荷泵单元还包括：第一反相器和第二反相器。

40、所述第一时钟信号通过所述第一反相器反相后输出到所述第一电容的第一极板。

41、所述第二时钟信号通过所述第二反相器反相后输出到所述第二电容的第一极板。

42、进一步的改进是，所述第一nmos管和所述第二nmos管都采用原生nmos管。

43、进一步的改进是，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关都采用nmos管。

44、进一步的改进是，所述第一时钟信号和所述第二时钟信号为互为反相信号。

45、进一步的改进是，所述第一电容和所述第二电容大小相等。

46、本发明的电荷泵单元中同时设置有两个独立的电压传输单元，增加4个开关就能采用共用的两个电容分别为两个电压传输单元进行升压和传输控制，从而能实现分时复用，同时输出正压和负压，从而实现电荷泵共享，最后能减少芯片面积。